2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第3單元 第3節(jié) 電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)分享到：課時(shí)檢測一、單項(xiàng)選擇題(本大題共24分，每小題4分，每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng))1關(guān)于如下圖裝置所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，說法正確的是()。A中均發(fā)生了化學(xué)變化，均是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B中電流方向是從Zn經(jīng)導(dǎo)線流入CuC反應(yīng)開始階段，中均有氫氣產(chǎn)生D電極反應(yīng)式：中陽極：2Cl2e=Cl2，中正極：2H2e=H22下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()。A圖甲中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B圖乙中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，CuZn合金的腐蝕速率減小C圖丙中，接通開關(guān)時(shí)Zn的腐蝕速率增大，Zn上放出的氣體的速率也增大D圖丁中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的3下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()。A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時(shí)，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是：Fe3e=Fe34下列裝置或操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)。A防止鐵釘生銹 B構(gòu)成銅鋅原電池C構(gòu)成銅銀原電池 D驗(yàn)證NaCl溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物5(2011年廣東高考)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如下圖裝置。下列敘述不正確的是()。Aa和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出Ba和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu22e=CuC無論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2向銅電極移動(dòng)6(xx年上海高考)下圖裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Zn2H=Zn2H2，下列說法錯(cuò)誤的是()。Aa、b不可能是同種材料的電極B該裝置可能是電解池，電解質(zhì)溶液為稀鹽酸C該裝置可能是原電池，電解質(zhì)溶液為稀鹽酸D該裝置可看作是銅鋅原電池，電解質(zhì)溶液是稀硫酸二、雙項(xiàng)選擇題(本大題共12分，每小題6分，每小題有二個(gè)正確選項(xiàng)。選對(duì)一個(gè)給3分，選錯(cuò)一個(gè)不給分)7下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()。A純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鑲層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕8三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5，加入適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO，把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。以下說法正確的是()。A可用鐵作陽極材料B電解過程中陽極附近溶液的pH升高C陽極反應(yīng)方程式為：2Cl2e=Cl2D1 mol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過了1 mol電子三、非選擇題(本大題共64分)9(16分)(1)利用如下圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于_處；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_。(2)用吸收H2后的稀土儲(chǔ)氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池。電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為：NiO(OH)MHNi(OH)2M。電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：_；充電完成時(shí)，Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個(gè)電極產(chǎn)生O2，O2擴(kuò)散到另一個(gè)電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為：_。(3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是：_。若電解電路中通過2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為_g。10(16分)氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示：(1)溶液A的溶質(zhì)是_；(2)電解飽和食鹽水的離子方程式是：_；(3)電解時(shí)用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在23，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用：_；(4)電解所用的鹽水需精制，去除有影響的Ca2、Mg2、NH、SOc(SO)c(Ca2)。精制流程如下(淡鹽水和溶液A來自電解池)：鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是_；過程中將NH轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是_；BaSO4的溶解度比BaCO3的小，過程中除去的離子有：_。11(16分)(1)鍍鋁電解池中，金屬鋁為_，熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl 和Al2Cl形式存在，鋁電鍍的主要電極反應(yīng)式為：_。鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是_。(2)電解尿素CO(NH2)2的堿性溶液制氫的裝置示意圖見下圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。電解時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為：_。(3)電鍍時(shí)，鍍件與電源的_極連接。化學(xué)鍍的原理是利用化學(xué)反應(yīng)生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件表面形成鍍層。若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，應(yīng)選用_(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應(yīng)。某化學(xué)鍍銅的反應(yīng)速率隨鍍液pH變化如下圖所示。該鍍銅過程中，鍍液pH控制在12.5左右。據(jù)圖中信息，給出使反應(yīng)停止的方法：_。12(16分)工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它們會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有兩種。方法1：還原沉淀法。該法的工藝流程為：CrOCr2OCr3Cr(OH)3其中第步存在平衡：2CrO(黃色)2HCr2O(橙色)H2O(1)若平衡體系的pH2，則溶液顯_色。(2)能說明第步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是_。aCr2O和CrO的濃度相同b2v(Cr2O)v(CrO)c溶液的顏色不變(3)第步中，還原1 mol Cr2O，需要_mol的FeSO47H2O。(4)第步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3 (aq)3OH(aq)。常溫下，Cr(OH)3的溶度積Kspc(Cr3)c3(OH)1032，要使c(Cr3)降至105 molL1，溶液的pH應(yīng)調(diào)至_。方法2：電解法。該法用Fe作電極電解含Cr2O的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。(5)用Fe作電極的原因?yàn)開。(6)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)_。溶液中同時(shí)生成的沉淀還有_。第3節(jié)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1D解析：A項(xiàng)裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；B項(xiàng)中電流方向從Cu流向Zn；C項(xiàng)中產(chǎn)生的氣體是Cl2。2B解析：圖甲中，鐵棒發(fā)生化學(xué)腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，A錯(cuò)誤；圖乙中開關(guān)由M置于N，CuZn合金作正極，腐蝕速率減小，B正確；圖丙中接通開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt上放出，C錯(cuò)誤；圖丁中干電池放電時(shí)MnO2發(fā)生還原反應(yīng)，體現(xiàn)還原性，D錯(cuò)誤。3B解析：對(duì)鋼鐵制品進(jìn)行電化學(xué)防腐時(shí)，需接電源的負(fù)極，接正極會(huì)加快腐蝕，A錯(cuò)誤；鐵鈍化的兩個(gè)前提是常溫、濃硝酸(或濃硫酸)，鈍化的結(jié)果是表面形成致密氧化膜，B正確；鋼管與銅管堆放在一起，當(dāng)形成原電池時(shí)，鋼管作負(fù)極，腐蝕加快，C錯(cuò)誤；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，F(xiàn)e只能失去2個(gè)電子生成Fe2，F(xiàn)e2e=Fe2，D錯(cuò)誤。4D解析：鐵釘應(yīng)接電源負(fù)極，A錯(cuò)誤； Zn電極放于CuSO4溶液中，二者直接發(fā)生置換反應(yīng)而不能構(gòu)成原電池，B錯(cuò)誤； CuCuSO4溶液Ag不能構(gòu)成原電池，C錯(cuò)誤；直流電源右端為陽極，發(fā)生反應(yīng)：2Cl2e=Cl2，可用KI淀粉溶液檢驗(yàn)Cl2產(chǎn)生，陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2，同時(shí)溶液中c(OH)增大，酚酞溶液變紅，D正確。5D解析：若a和b不連接，則不能構(gòu)成原電池，單質(zhì)鐵直接與Cu2發(fā)生氧化還原反應(yīng)而置換出銅，方程式為：FeCu2=Fe2Cu，A正確；若a和b用導(dǎo)線連接，則構(gòu)成原電池，此時(shí)鐵作負(fù)極，銅作正極，方程式分別為：Fe2e=Fe2，Cu22e=Cu，B正確；由A、B分析可知， C正確；若a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，則構(gòu)成電解池，此時(shí)銅作陽極，失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極運(yùn)動(dòng)， D錯(cuò)誤。6A解析：若該裝置為電解池，則a、b兩電極的材料可以都為Zn，A錯(cuò)誤；在保證陽極為Zn時(shí)，該電解池的電解質(zhì)溶液可以為稀鹽酸，B正確；在保證其中一電極的材料為Zn，另一電極的材料的活潑性比Zn弱的情況下，該原電池的電解質(zhì)溶液可以為稀鹽酸或稀硫酸，C、D正確。7AC解析：銀器在空氣中久置會(huì)被O2所氧化變黑，為化學(xué)腐蝕，A正確；當(dāng)鍍層破損時(shí)，SnFe可形成原電池，不再起到保護(hù)作用，B錯(cuò)誤；與鋅塊形成原電池，Zn作負(fù)極(陽極)，從而保護(hù)Fe正極(陰極)，C正確；外加電流保護(hù)法應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連，D錯(cuò)誤。8CD解析：陽極不可能是活潑性電極如鐵，A錯(cuò)誤；陽極產(chǎn)生Cl2與堿反應(yīng)，故pH降低，B錯(cuò)誤；電解時(shí)陽極產(chǎn)生Cl2，電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，C正確；二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳失e， D正確。9(1)N犧牲陽極的陰極保護(hù)法(2)MHOHe=MH2O2H2OO24e=4OH(3)2H2e=H287解析：(1)若K置于N處，必須讓被保護(hù)的金屬接電源負(fù)極；若開關(guān)K置于M處，形成原電池，鋅作負(fù)極，為犧牲陽極保護(hù)法(或犧牲陽極的陰極保護(hù)法)。(3)電解時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的H在陰極得電子被還原。由關(guān)系式Mn2MnO22e可得電路中通過2 mol電子時(shí)，MnO2的理論產(chǎn)量為87 g。(3)蓄電池放電時(shí)是原電池，充電時(shí)是電解池。只要記清原電池中“負(fù)氧化、正還原”，電解池中“陽氧化、陰還原”的規(guī)律，在寫電極反應(yīng)式時(shí)先弄清楚是原電池還是電解池，然后將給出的總反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)按需選取即可。陰極的電極反應(yīng)有兩個(gè)，第一階段是充電時(shí)的反應(yīng)式：MH2Oe=MHOH，第二階段為吸收氧氣的電解反應(yīng)式，由題意氧氣在陰極被還原，結(jié)合該蓄電池中電解質(zhì)溶液顯堿性可知氧氣被還原為OH，所以其電極方程式為：2H2OO24e=4OH。10(1)NaOH(2)2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)氯氣與水反應(yīng)：Cl2H2OHClHClO，增大HCl的濃度可使平衡逆向移動(dòng)，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的逸出(4)Mg(OH)22NH3Cl28OH=8H2O6ClN2SO、Ca2解析：第(2)問中電解時(shí)在電極的作用下，溶液中的陽離子向陰極作定向運(yùn)動(dòng)，陰離子向陽極作定向運(yùn)動(dòng)，所以電解飽和食鹽水時(shí)Na和H向陰極運(yùn)動(dòng)并放電，但H比Na易得電子，所以H首先放電，電極式為：2H2e=H2；由于H是水電離出的，所以隨著H的不斷放電，就破壞了陰極周圍水的電離平衡，OH的濃度就逐漸增大，因此溶液A的溶質(zhì)是NaOH。由于Cl比OH易失電子，所以在陽極上Cl首先放電，電極式為：2Cl2e=Cl2；因此電解飽和食鹽水的離子方程式為：2Cl2H2O2OHH2Cl2。第(3)問中由于陽極上生成氯氣，而氯氣可溶于水，并發(fā)生下列反應(yīng)：Cl2H2OHClHClO，根據(jù)平衡移動(dòng)原理可知增大鹽酸的濃度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的逸出。第(4)問中由于溶液中含有Mg2，所以用溶液A(即NaOH)調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí)，會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，即鹽泥a中還含有Mg(OH)2；淡鹽水中含有氯氣，氯氣具有強(qiáng)氧化性，可將NH氧化為N2，而氯氣被還原成Cl，方程式為：2NH3Cl28OH=8H2O6ClN2；沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)，一般說來，溶解度小的沉淀易轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小，所以加入BaCO3后，溶液中的SO就結(jié)合Ba2生成更難溶的BaSO4沉淀，同時(shí)溶液中還存在Ca2，因此還會(huì)生成CaCO3沉淀。11(1)陽極Al7AlCl3e=4Al2Cl致密的氧化鋁膜能隔絕鋼材與空氣中的O2、CO2和H2O等接觸，使電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕不能發(fā)生(2)CO(NH2)28OH6e=CON26H2O(3)負(fù)還原劑調(diào)節(jié)溶液pH在89之間解析：(1)既然是鍍鋁，所以鋁必需作陽極，由于熔融鹽中鋁元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，所以陽極的電極反應(yīng)式為：Al7AlCl3e=4Al2Cl。鋁在空氣中易形成一層極薄的致密而堅(jiān)固的氧化膜，它能阻止內(nèi)部的金屬繼續(xù)被氧化，起到防腐蝕保護(hù)作用。(2)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，只能是尿素中氮失去電子，元素化合價(jià)升高，生成氮?dú)?，碳元素在堿性溶液中變成CO。(3)電鍍池中，鍍件與電源的負(fù)極相連，待鍍金屬為陽極與電源正極相連。要把銅從銅鹽中置換出來，則應(yīng)加入還原劑。根據(jù)圖示信息，pH在89之間時(shí)，反應(yīng)速率為0。12(1)橙(2)c(3)6(4)5(5)陽極反應(yīng)為：Fe2e=Fe2，提供還原劑Fe2(6)2H2e=H2Fe(OH)3解析：(1)pH2溶液呈酸性，促使平衡正向移動(dòng)，溶液為橙色。(2)平衡時(shí)Cr2O和CrO的濃度不一定相同，a錯(cuò)誤；b未指明速度所表示的方向；溶液顏色不變表示反應(yīng)混合物有色物質(zhì)的濃度不變化，c正確。(3)由Cr2O2Cr3，化合價(jià)降低6價(jià)，而Fe2Fe3化合價(jià)升高1價(jià)，故根據(jù)電子守恒可知存在如下關(guān)系：Cr2O6Fe2。(4)將c(Cr3)105molL1代入Cr(OH)3的Ksp表達(dá)式，可得溶液的c(OH)109 molL1，故c(H)105 molL1，溶液的pH5。從題給信息可知Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3發(fā)生還原反應(yīng)，故為陰極反應(yīng)；則陰極活潑電極鐵將發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2。