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【创新设计】(四川专用)2022高考化学一轮复习 第6章 第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与保护

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第三讲电解池 金属的电化学腐蚀与保护(时间:45分钟 满分:100分)考 点题 号电解原理分析及计算4、5、6、7、8金属的腐蚀与防护2、9电解原理的综合应用1、3、10、11一、选择题(本题共7个小题,每题6分,共42分,每个小题只有一个选项符合题意)1.(2022·广元联考)化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是(  )。A.用惰性电极电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑B.氢氧燃料电池的负极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,阳极反应式为Cu-2e-===Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe-2e-===Fe2+解析 电池的负极发生的是氧化反应,B不对;粗铜精炼时,纯铜应该连接电源的负极,C错;钢铁发生电化学腐蚀时,铁为负极,D错。答案 A2.(2022·北京,6)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(  )。A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-===Fe3+解析 在外加电流保护时,被保护的金属要与电源的负极相连,A项错。铁与铜接触易构成原电池,铁作负极,铁更易被腐蚀,C项错。铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-2e-===Fe2+。答案 B8\n3.铝及铝合金经过阳极氧化,铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分别以铅片、铝片为电极,以硫酸溶液为电解液,按照如图所示装置连接电解池装置,电解40min后取出铝片,用水冲洗,放在水蒸气中封闭处理20~30min,即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是(  )。A.电解时电子从电源负极→导线→铝极,铅极→导线→电源正级B.在电解过程中,H+向阳极移动,SO向阴极移动C.电解过程阳极周围溶液的pH下降D.电解的总反应为2Al+6H+===2Al3++3H2↑解析 根据装置示意图分析,铝片为阳极,铅片为阴极,所以电解时电子的流向为从电源负极→导线→铅极,铝极→导线→电源正极,A项错误;电解过程中,阳离子向阴极移动,阴离子则向阳极移动,B项不正确;根据题意,电解的总反应为:2Al+3H2OAl2O3+3H2↑,阳极的电极反应为:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+,阳极周围的pH下降,C项正确,而D项错误。答案 C4.(2022·天津模拟)臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示,下列有关说法不正确的是(  )。A.高压放电法,反应的原理为3O22O3B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物C.电解时,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-===O3↑+6H+和2H2O-4e-===O2↑+4H+8\nD.电解时,H+由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b解析 高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为:3O22O3,因空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮氧化物生成,A、B两项均正确;观察上图电解法制臭氧,可发现有氢气放出,必由水还原生成,发生还原反应,故a为阴极;同理,由水生成氧气和臭氧,发生氧化反应,C项正确;因b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,故D项错误。答案 D5.(2022·大连调研)如图,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(  )。A.X极是电源负极,Y极是电源正极B.a极的电极反应是2Cl--2e-===Cl2↑C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大D.Pt极上有6.4gCu析出时,b极产生2.24L(标准状况)气体解析 由题意知b极为阴极,a极为阳极,a极发生的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,Y为负极,X为正极,故A项错误,B项正确,Pt极上的反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,溶液的酸性增强,pH减小,Pt极上产生O2,Cu极上有Cu析出,C、D项均错误。答案 B6.(2022·长沙调研)如图所示甲、乙两个装置,所盛溶液体积和浓度均相同且足量,当两装置电路中通过的电子都是1mol时,下列说法不正确的是(  )。A.溶液的质量变化:甲减小乙增大B.溶液pH变化:甲减小乙增大C.相同条件下产生气体的体积:V甲=V乙D.电极反应式:甲中阴极为Cu2++2e-===Cu,乙中负极为Mg-2e-===Mg2+解析 甲中总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,乙中总反应为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,故甲溶液质量减小,乙溶液质量增大,A对;甲中生成H2SO48\n,pH减小,乙中消耗盐酸,pH增大,B对;当两装置电路中通过的电子都是1mol时,甲中产生0.25molO2,乙中产生0.5molH2,故相同条件下,甲乙中产生气体的体积比为1∶2,C错;甲中阴极为Cu2+放电,电极反应为Cu2++2e-===Cu,乙中负极为Mg放电,电极反应为Mg-2e-===Mg2+,D对。答案 C7.(2022·成都二模)500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是(  )。A.原混合溶液中c(K+)为0.2mol·L-1B.上述电解过程中共转移0.2mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05molD.电解后溶液中c(H+)为0.2mol·L-1解析 石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应式为:4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑。阳极收集到O2为2.24L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子,阴极生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子,所以Cu2+共得到0.4mol-0.2mol=0.2mol电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO),c(K+)+c(H+)=c(NO),不难算出:电解前c(K+)=0.2mol·L-1,电解后c(H+)=0.4mol·L-1。答案 A二、非选择题(本题共4个小题,共58分)8.(14分)(2022·绵阳模拟)电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液a:X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则①电解池中X电极上的电极反应式为________,在X电极附近观察到的现象是__________________________________________。②Y电极上的电极反应式为______________,检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)如用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则8\n①X电极的材料是________,电极反应式为________________________________________________________________。②Y电极的材料是________,电极反应式为________(说明:杂质发生的电极反应不必写出)。答案 (1)①2H++2e-===H2↑ 放出气体,溶液变红②2Cl--2e-===Cl2↑ 把湿润的淀粉-碘化钾试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色(2)①纯铜 Cu2++2e-===Cu ②粗铜 Cu-2e-===Cu2+9.(15分)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法:①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是_________________________________________________________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的________。a.NH3b.CO2c.NaOHd.HNO3②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为________。取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是_____________________________________________________________________________________________________________。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_______________________________________________________________。(3)利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于________处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为______________。解析 (1)①题中指出在碱洗时有气泡产生,则只有金属铝与碱反应才符合条件,故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+H2O===2AlO、2Al+2OH-+4H2O===2AlO+3H2↑。碱洗后溶液中含有大量AlO,故最好通入CO2气体使AlO转化为Al(OH)3沉淀以回收铝。②活泼金属作阳极,阳极材料本身失电子被氧化,其氧化产物为Al2O3,由此可得阳极反应式为2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+。加入NaHCO3溶液后,Al3+与HCO发生相互促进的水解反应,离子方程式可表示为Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。(2)电镀时若用石墨作阳极,则电解过程中电解液中Cu2+8\n浓度不断减小,导致铁表面不能镀上均匀的铜。(3)若X为碳棒,则只能用外加电源的阴极保护法,此时开关K应置于N处。若X为Zn,K置于M处,其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。答案 (1)①2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ b ②2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+ HCO与Al3+发生水解相互促进反应,产生Al(OH)3沉淀 (2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定 (3)N 牺牲阳极的阴极保护法10.(14分)(2022·山西六校联考)硒是制光电池的一种原料,人体缺少硒就会得“克山病”,从电解精炼铜的阳极泥中提取硒的流程如下:请回答下列问题:(1)实验室中电解精炼铜的简易装置如图所示,请在图中标出电极材料和电解液的名称。(2)阳极泥中硒以Se、Ag2Se、Cu2Se等形式存在,Se与浓硫酸反应的化学方程式为________________________________________________________。(3)SeO2溶于水得H2SeO3(Ka1=3.5×10-3,Ka2=5.0×10-8),亚硒酸溶液与SO2反应制硒的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________。电解亚硒酸溶液可制得强酸H2SeO4,则电解时的阳极反应式为_______________________________________________________________。(4)上述硒的提取过程中存在的主要问题是____________________________________________________________________________________________________________________________。解析 (1)电解精炼铜时粗铜作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电解液。(2)根据流程图可知硒的氧化产物为SeO2,浓硫酸的还原产物为SO28\n,由此可得出化学方程式。(3)根据题中提示H2SeO3是弱酸,在离子方程式中应写化学式。电解亚硒酸溶液时,阳极发生氧化反应生成硒酸。答案 (1)左侧:粗铜 右侧:精铜 电解液:硫酸铜溶液(2)Se+2H2SO4(浓)SeO2↑+2SO2↑+2H2O(3)H2SeO3+2SO2+H2O===Se+2SO+4H+H2SeO3-2e-+H2O===SeO+4H+(4)浓硫酸的腐蚀性强 焙烧过程中产生大量有毒气体SO2,污染环境(其他合理答案亦可)11.(15分)(2022·资阳模拟)如下图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的________,一段时间后,甲中溶液颜色________,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明____________________,在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为______________。(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是________(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是________溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500mL),丙中镀件上析出银的质量为________,甲中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生总反应的离子方程式是______________________________________________________________________________________________________________________________。解析 (1)F极附近呈红色,说明F是阴极,E是阳极,则A为正极,B为负极。甲中因Cu2+放电使溶液颜色变浅。丁中Y极附近颜色变深,说明Fe(OH)3胶粒向阴极移动,即Fe(OH)3胶粒带正电荷。(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H28\n,由于电路中通过的电量相等,所以其物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)乙中溶液pH=13,生成n(NaOH)=0.1mol·L-1×0.5L=0.05mol,电路中通过的电子的物质的量为0.05mol,所以丙中镀件上析出银的质量为0.05mol×108g·mol-1=5.4g。(4)当活性金属作阳极时,金属先于溶液中的阴离子放电而溶解,故甲中发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu。答案 (1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷(2)1∶2∶2∶2(3)镀件 AgNO3 5.4g 变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+ 8

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发布时间:2022-08-25 15:13:59 页数:8
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文章作者:U-336598

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