2022年高考化學專題復習導練測 第六章 第三講 電解池 金屬的電化學腐蝕與保護一、選擇題1化學用語是學習化學的重要工具，下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是()。A用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極的電極反應式為2Cl2e=Cl2B氫氧燃料電池的負極反應式：O22H2O4e=4OHC粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，陽極反應式為Cu2e=Cu2D鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的正極反應式：Fe2e=Fe2解析電池的負極發(fā)生的是氧化反應，B不對；粗銅精煉時，純銅應該連接電源的負極，C錯；鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，鐵為負極，D錯。答案A2依據下列甲、乙、丙三圖，判斷下列敘述不正確的是()A甲是原電池，乙是電鍍裝置B甲、乙裝置中，鋅極上均發(fā)生氧化反應C乙、丙裝置中，陽極均發(fā)生氧化反應而溶解D乙、丙裝置中，c(Cu2)基本不變解析 甲為銅鋅原電池，乙為在Zn片上鍍銅的電鍍池，丙為電解精煉銅。答案 B3.鋁及鋁合金經過陽極氧化，鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。某研究性學習小組模擬工業(yè)法對鋁片表面進行氧化處理。分別以鉛片、鋁片為電極，以硫酸溶液為電解液，按照如圖所示裝置連接電解池裝置，電解40 min后取出鋁片，用水沖洗，放在水蒸氣中封閉處理2030 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有關說法正確的是 ()。A電解時電子從電源負極導線鋁極，鉛極導線電源正級B在電解過程中，H向陽極移動，SO向陰極移動C電解過程陽極周圍溶液的pH下降D電解的總反應為2Al6H=2Al33H2解析根據裝置示意圖分析，鋁片為陽極，鉛片為陰極，所以電解時電子的流向為從電源負極導線鉛極，鋁極導線電源正極，A項錯誤；電解過程中，陽離子向陰極移動，陰離子則向陽極移動，B項不正確；根據題意，電解的總反應為：2Al3H2OAl2O33H2，陽極的電極反應為：2Al3H2O6e=Al2O36H，陽極周圍的pH下降，C項正確，而D項錯誤。答案C4臭氧是常見的強氧化劑，廣泛用于水處理系統(tǒng)。制取臭氧的方法很多，其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示，下列有關說法不正確的是 ()。A高壓放電法，反應的原理為3O22O3B高壓放電出來的空氣中，除含臭氧外還含有氮的氧化物C電解時，電極b周圍發(fā)生的電極反應有3H2O6e=O36H和2H2O4e=O24HD電解時，H由電極a經聚合固體電解質膜流向電極b解析高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉化為臭氧類似，其反應的原理為：3O22O3，因空氣中還含有氮氣，放電條件下，氮氣也能與氧氣反應，故有氮氧化物生成，A、B兩項均正確；觀察上圖電解法制臭氧，可發(fā)現有氫氣放出，必由水還原生成，發(fā)生還原反應，故a為陰極；同理，由水生成氧氣和臭氧，發(fā)生氧化反應，C項正確；因b為陽極，電解質中的陽離子移向陰極，故D項錯誤。答案D5如圖，a、b是石墨電極，通電一段時間后，b極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是()。AX極是電源負極，Y極是電源正極Ba極的電極反應是2Cl2e=Cl2C電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸增大DPt極上有6.4 g Cu析出時，b極產生2.24 L(標準狀況)氣體解析由題意知b極為陰極，a極為陽極，a極發(fā)生的電極反應為2Cl2e=Cl2，Y為負極，X為正極，故A項錯誤，B項正確，Pt極上的反應為2H2O4e=O24H，溶液的酸性增強，pH減小，Pt極上產生O2，Cu極上有Cu析出，C、D項均錯誤。答案B6電解100 mL含c(H)0.30 mol·L1下列溶液，當電路中通過0.04 mol電子時，理論上析出金屬質量最大的是()A0.10 mol·L1AgNO3溶液B0.10 mol·L1ZnSO4溶液C0.20 mol·L1CuCl2溶液D0.20 mol·L1Pb(NO3)2溶液解析 根據金屬活動性順序表可知：Ag和Cu排在H后面，而Zn和Pb排在H以前，所以Ag、Cu2的氧化性比H大，應優(yōu)先于H放電而析出。因為0.01 mol Ag的質量小于0.02 mol Cu的質量，所以C項正確。答案 C7以酸性氫氧燃料電池為電源進行電解的實驗裝置如圖所示。A燃料電池工作時，正極反應為O22H2O4e=4OHBa極是鐵，b極是銅時，b極逐漸溶解，a極上有銅析出Ca、b兩極若是石墨，在相同條件下a極產生的氣體與電池中消耗的H2體積相等Da極是粗銅，b極是純銅時，a極逐漸溶解，b極上有銅析出解析 本題結合原電池和電解池綜合考查電化學的基本理論。圖中左側為氫氧燃料電池，右側為電解池，燃料電池為酸性介質，負極反應為2H24e=4H，正極反應為O24H4e=2H2O，A錯誤；a為陽極，b為陰極，金屬鐵作陽極，優(yōu)先失電子，a極逐漸溶解，B錯誤；a、b兩極若是石墨，b極上析出銅，a極上產生O2，C錯誤；粗銅為陽極，銅及比銅活潑的金屬失電子形成離子進入溶液中，銅離子得電子后在b極上析出，D正確。答案 D二、非選擇題8某小組同學設想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀。(1)X極與電源的_(填“正”或“負”)極相連，氫氣從_(選填“A”、“B”、“C”或“D”)口導出。(2)離子交換膜只允許一類離子通過，則M為_(填“陰離子”或“陽離子”，下同)交換膜，N為_交換膜。(3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極)，則電池負極的電極反應式為_。(4)若在標準狀況下，制得11.2 L氫氣，則生成硫酸的質量是_，轉移的電子數為_。解析：題圖中左邊加入含硫酸的水，暗示左邊制硫酸，即OH在陽極發(fā)生氧化反應，使左邊溶液中H增多，為了使溶液呈電中性，硫酸鉀溶液中的SO通過M交換膜向左邊遷移，即M為陰離子交換膜，由此推知X為陽極，與電源正極相連，B出口產生氧氣，A出口流出硫酸；同理，右側加入含KOH的水，說明右邊制備KOH溶液，H在Y極發(fā)生還原反應，說明Y極為陰極，與電源負極相連，右邊溶液中OH增多，硫酸鉀溶液中K向右遷移，N為陽離子交換膜。所以，C出口產生氫氣，D出口流出KOH溶液。(3)若將制得的氫氣和氧氣在氫氧化鉀溶液中構成原電池，正極反應式為O22H2O4e=4OH，負極反應式為2H24e4OH=4H2O。(4)n(H2)0.5 mol,2H2e=H2，得電子為1 mol，X極的反應式為4OH4e=2H2OO2或2H2O4e=4HO2，根據電子守恒知，生成H的物質的量為1 mol，故生成0.5 molH2SO4，m(H2SO4)49 g。答案：(1)正C(2)陰離子陽離子(3)H22e2OH=2H2O(4)49g6.02×10239對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是_(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為_。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產生氣泡和白色沉淀，產生沉淀的原因是_。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是_。(3)利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于_處。若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為_。解析(1)題中指出在堿洗時有氣泡產生，則只有金屬鋁與堿反應才符合條件，故堿洗過程中發(fā)生反應的離子方程式為Al2O32OHH2O=2AlO、2Al2OH4H2O=2AlO3H2。堿洗后溶液中含有大量AlO，故最好通入CO2氣體使AlO轉化為Al(OH)3沉淀以回收鋁。活潑金屬作陽極，陽極材料本身失電子被氧化，其氧化產物為Al2O3，由此可得陽極反應式為2Al3H2O6e=Al2O36H。加入NaHCO3溶液后，Al3與HCO發(fā)生相互促進的水解反應，離子方程式可表示為Al33HCO=Al(OH)33CO2。(2)電鍍時若用石墨作陽極，則電解過程中電解液中Cu2濃度不斷減小，導致鐵表面不能鍍上均勻的銅。(3)若X為碳棒，則只能用外加電源的陰極保護法，此時開關K應置于N處。若X為Zn，K置于M處，其保護原理為犧牲陽極的陰極保護法。答案(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O36HHCO與Al3發(fā)生水解相互促進反應，產生Al(OH)3沉淀(2)補充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2濃度恒定(3)N犧牲陽極的陰極保護法10如圖為相互串聯的甲、乙兩個電解池，X、Y為直流電源的兩個電極。電解過程中，發(fā)現石墨電極附近先變紅。請回答：(1)電源X極為_極(填“正”或“負”)，乙池中Pt電極上的電極反應式為_。(2)甲池若為電解精煉銅的裝置，其陰極增重12.8 g，則乙池中陰極上放出的氣體在標準狀況下的體積為_，電路中通過的電子為_mol。(3)若乙池剩余溶液的體積仍為400 mL，則電解后所得溶液c(OH)_。解析 (1)由題意得X極為正極，Pt電極為電解池的陽極，電極反應式為2Cl2e=Cl2。(2)甲池的陰極電極反應式：Cu22e=Cu。乙池的陰極電極反應式：2H2e=H2由電子守恒得：Cu2eH264 g2 mol22.4 L128 gn(e)V(H2)則：n(e)0.4 mol，V(H2)4.48 L(3)乙池發(fā)生反應：2Cl2H2O2OH H2Cl22 22.4 Ln(OH)4.48 Ln (OH)0.4 mol電解后所得溶液c(OH)1 mol·L1答案 (1)正2Cl2e=Cl2(2)4.48 L0.4(3)1 mol·L111如下圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設通電前后溶液體積不變)，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F極附近呈紅色。請回答：(1)B極是電源的_，一段時間后，甲中溶液顏色_，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明_，在電場作用下向Y極移動。(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質生成時，對應單質的物質的量之比為_。(3)現用丙裝置給銅件鍍銀，則H應該是_(填“鍍層金屬”或“鍍件”)，電鍍液是_溶液。當乙中溶液的pH是13時(此時乙溶液體積為500 mL)，丙中鍍件上析出銀的質量為_，甲中溶液的pH_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生總反應的離子方程式是_。解析(1)F極附近呈紅色，說明F是陰極，E是陽極，則A為正極，B為負極。甲中因Cu2放電使溶液顏色變淺。丁中Y極附近顏色變深，說明Fe(OH)3膠粒向陰極移動，即Fe(OH)3膠粒帶正電荷。(2)C、D、E、F的電極產物分別為O2、Cu、Cl2、H2，由于電路中通過的電量相等，所以其物質的量之比為1222。(3)乙中溶液pH13，生成n(NaOH)0.1 mol·L1×0.5 L0.05 mol，電路中通過的電子的物質的量為0.05 mol，所以丙中鍍件上析出銀的質量為0.05 mol×108 g·mol15.4 g。(4)當活性金屬作陽極時，金屬先于溶液中的陰離子放電而溶解，故甲中發(fā)生反應的離子方程式為FeCu2Fe2Cu。答案(1)負極逐漸變淺氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷(2)1222(3)鍍件AgNO35.4 g變小(4)FeCu2CuFe2