2020届高考化学一轮复习电解池　金属的腐蚀与防护作业 9页

课时达标作业20　电解池　金属的腐蚀与防护 基础题 ‎1.关于如图装置说法正确的是(　　)‎ A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极 B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO C．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁 D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 解析：装置中电子移动的途径是：负极→Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电→电源的正极，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Fe2＋失去电子变为Fe3＋，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。‎ 答案：B ‎2．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎，正确；C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，当d为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。‎ 答案：D ‎3．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH值明显下降的是(　　)‎ 解析：A项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的pH增大，错误；B项，该装置是电解池，Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大，错误；C项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，错误；D项，电解硫酸铜实质是电解水和硫酸铜，水中的氢氧根离子放电使溶液中的氢离子浓度增大，溶液的pH减小，正确。‎ 答案：D ‎4．下列有关电化学装置的说法正确的是(　　)‎ A．用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S)，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－‎ B．用图2装置电解一段时间后，铜电极部分溶解，溶液中铜离子的浓度基本不变 C．图3装置中若直流电源的X极为负极，则该装置可实现粗铜的电解精炼 D．图4装置中若M是铜，则该装置能防止铁被腐蚀 解析：题图1装置中，银器、铝与食盐水构成原电池，银器是正极，银器上的Ag2S发生还原反应生成银，A项正确；题图2装置中，铜电极是阴极，铜不参与电极反应，B项错误；题图3装置中若X极为负极，则粗铜是阴极，电解精炼铜时粗铜应作阳极，C项错误；题图4装置中，铁作负极，铁被腐蚀，D项错误。‎ 答案：A ‎5．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　)‎ A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 解析：根据精炼池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，在阳极底部沉积比Cu不活泼的金属单质，如Ag、Au等；精铜作阴极，只发生Cu2＋＋2e－===Cu。‎ 答案：C ‎6．用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 解析：A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－e－＋H2O===HClO＋H＋‎ ‎，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。‎ 答案：B ‎7．电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是(　　)‎ A．可以用铝片或铜片代替铁片 B．阳极产生的气体可能是O2‎ C．电解过程中H＋向阳极移动 D．若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸 解析：电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成Fe2＋，阴极水中H＋放电生成H2，阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A项，铜盐无净水作用，错误；B项，阳极可能有少量OH－放电，正确；C项，H＋在阴极放电，错误；D项，加入的硫酸会与胶体反应，错误。‎ 答案：B ‎8．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．X为直流电源的正极，Y为直流电源的负极 ‎ B．阳极区pH减小 C．图中的ba，C错误；阴极发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，D错误。‎ 答案：B ‎9．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解 ‎②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)‎ A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变 解析：电极反应式为 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 阴极：Ni2＋＋2e－===Ni ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ A项正确；B项，由于C室中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl－首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。‎ 答案：B 能力题 ‎10.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)‎ A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移 C．每生成1 mol O2，有‎44 g CO2被还原 D．a电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析：A项，该装置是电解池，在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H＋，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误；B项，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H＋从阳极b极区向阴极a极区迁移，正确；C项，该电解池的总反应式为：6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2。根据总反应方程式可知，每生成1 mol O2，有 mol CO2被还原，其质量为 g，错误；D项，a电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，错误。‎ 答案：B ‎11．(1)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_________________________________________________________。‎ 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为____________________________________________________。‎ ‎(2)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是________，说明理由：_____________________________________________________。‎ ‎(3)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。‎ ‎①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。‎ ‎②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_________________________________________________。‎ ‎③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：______________________________。‎ 解析：(1)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若改为AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，产物为H2。‎ ‎(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O===5NO＋20H＋，总反应式为：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3应补充NH3。‎ ‎(3)①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH－参加反应，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。‎ 答案：(1)负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2‎ ‎(2)NH3　根据反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多 ‎(3)①阳极室　②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ‎③M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低]‎ ‎12．某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图所示)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。‎ 固体混合物分离利用的流程图 Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)‎ ‎(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为__________，B→C的反应条件为__________，C→Al的制备方法称为__________。‎ ‎(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化；加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)________。‎ a．温度　　b．Cl－的浓度　　c．溶液的酸度 ‎(3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为___________________________。‎ Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用 ‎(4)用惰性电极电解时，CrO能从浆液中分离出来的原因是_________________________________________________________，‎ 分离后含铬元素的粒子是_______________________________；‎ 阴极室生成的物质为_______________________________(写化学式)。‎ 解析：由电解装置分析及题目信息可知：阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑‎ ‎。混合物浆液中的Na＋向阴极移动，CrO向阳极移动，最终混合物浆液中剩余固体混合物Al(OH)3、MnO2。‎ ‎(1)向固体混合物Al(OH)3、MnO2中加入足量NaOH(其电子式为)，Al(OH)3与NaOH反应生成偏铝酸钠，所以溶液A中含有的溶质为偏铝酸钠和NaOH，再通入CO2得到的沉淀B为Al(OH)3，Al(OH)3受热分解可得到固体C(Al2O3)，电解熔融的Al2O3可得到Al；固体D为MnO2，MnO2可与浓盐酸在加热的条件下生成Cl2。所以反应①所加试剂NaOH的电子式为。B→C的反应条件为加热(或煅烧)，C→Al的制备方法称为电解法。‎ ‎(2)由题意“反应②发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有Cl2生成”说明温度对反应有影响；由反应的离子方程式MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O可知，当反应停止后，固体有剩余时仍有Cl－剩余，H＋浓度减小至反应停止，此时滴加硫酸，提供H＋，H＋浓度增大，故反应又开始产生Cl2。由此判断H＋对反应有影响。综上所述，故选ac。‎ ‎(3)由所给数据不难计算，该反应的热化学方程式为2Cl2(g)＋TiO2(s)＋‎2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－85.6 kJ·mol－1。‎ ‎(4)电解一段时间后阳极室生成O2和H＋、移动过来的CrO，在酸性条件下2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O，所以分离后含铬元素的粒子是CrO和Cr2O，阴极室生成的物质为NaOH和H2。‎ 答案：(1) 　加热(或煅烧)　电解法 ‎(2)ac ‎(3)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋‎2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－85.6 kJ·mol－1‎ ‎(4)在直流电场作用下，CrO通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液　CrO和Cr2O　NaOH和H2‎