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2019-2020年高考化學一輪復(fù)習 第3單元 第3節(jié) 電解池《金屬的電化學腐蝕與防護》分享到：課時檢測 一、單項選擇題(本大題共24分，每小題4分，每小題只有一個正確選項) 1．關(guān)于如下圖裝置所示的兩個實驗，說法正確的是(　　)。 　 A．①②中均發(fā)生了化學變化，均是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 B．②中電流方向是從Zn經(jīng)導(dǎo)線流入Cu C．反應(yīng)開始階段，①②中均有氫氣產(chǎn)生 D．電極反應(yīng)式：①中陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，②中正極：2H＋＋2e－===H2↑ 2．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重 B．圖乙中，開關(guān)由M改置于N時，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小 C．圖丙中，接通開關(guān)時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，Zn－MnO2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)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是(　　)。 A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護 B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護內(nèi)部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應(yīng)是：Fe－3e－===Fe3＋ 4．下列裝置或操作能達到實驗?zāi)康牡氖?　　)。 　 　 A．①防止鐵釘生銹　　　 B．②構(gòu)成銅鋅原電池 C．③構(gòu)成銅銀原電池　　 D．④驗證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原理，設(shè)計如下圖裝置。下列敘述不正確的是(　　)。 A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===Cu C．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色 D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動 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：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，下列說法錯誤的是(　　)。 A．a(chǎn)、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、雙項選擇題(本大題共12分，每小題6分，每小題有二個正確選項。選對一個給3分，選錯一個不給分) 7．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是(　　)。 A．純銀器表面在空氣中因化學腐蝕漸漸變暗 B．當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鑲層仍能對鐵制品起保護作用 C．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法 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－，把二價鎳氧化為三價鎳。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：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．1 mol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，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防護。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，該電化學防護法稱為______________________。 (2)用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負極材料(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。電池充放電時的總反應(yīng)為：NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M。電池放電時，負極的電極反應(yīng)式為：______________________；充電完成時，Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個電極產(chǎn)生O2，O2擴散到另一個電極發(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，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)電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3，用化學平衡移動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、SO[c(SO)＞c(Ca2＋)]。精制流程如下(淡鹽水和溶液A來自電解池)： ①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是__________；②過程Ⅰ中將NH轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是__________________________________________；③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，過程Ⅱ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，陽極的電極反應(yīng)式為：__________________________。 (3)電鍍時，鍍件與電源的________極連接。化學鍍的原理是利用化學反應(yīng)生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件表面形成鍍層。①若用銅鹽進行化學鍍銅，應(yīng)選用________(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應(yīng)。②某化學鍍銅的反應(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，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理。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： CrOCr2OCr3＋Cr(OH)3↓ 其中第①步存在平衡：2CrO(黃色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O (1)若平衡體系的pH＝2，則溶液顯__________色。 (2)能說明第①步反應(yīng)達平衡狀態(tài)的是________。 a．Cr2O和CrO的濃度相同 b．2v(Cr2O)＝v(CrO) c．溶液的顏色不變 (3)第②步中，還原1 mol Cr2O，需要________mol的FeSO47H2O。 (4)第③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Ksp＝c(Cr3＋)c3(OH－)＝10－32，要使c(Cr3＋)降至10－5 molL－1，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作電極的原因為________________。 (6)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)__________________。溶液中同時生成的沉淀還有____________。 第3節(jié)　電解池　金屬的電化學腐蝕與防護 1．D　解析：A項①裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學能；B項②中電流方向從Cu流向Zn；C項①中產(chǎn)生的氣體是Cl2。 2．B　解析：圖甲中，鐵棒發(fā)生化學腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，A錯誤；圖乙中開關(guān)由M置于N，Cu－Zn合金作正極，腐蝕速率減小，B正確；圖丙中接通開關(guān)時Zn作負極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt上放出，C錯誤；圖丁中干電池放電時MnO2發(fā)生還原反應(yīng)，體現(xiàn)還原性，D錯誤。 3．B　解析：對鋼鐵制品進行電化學防腐時，需接電源的負極，接正極會加快腐蝕，A錯誤；鐵鈍化的兩個前提是常溫、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，當形成原電池時，鋼管作負極，腐蝕加快，C錯誤；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，F(xiàn)e只能失去2個電子生成Fe2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，D錯誤。 4．D　解析：鐵釘應(yīng)接電源負極，A錯誤； 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錯誤； Cu－CuSO4溶液－Ag不能構(gòu)成原電池，C錯誤；直流電源右端為陽極，發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，可用KI淀粉溶液檢驗Cl2產(chǎn)生，陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，同時溶液中c(OH－)增大，酚酞溶液變紅，D正確。 5．D　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：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，A正確；若a和b用導(dǎo)線連接，則構(gòu)成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，方程式分別為：Fe－2e－===Fe2＋，Cu2＋＋2e－===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、負極，則構(gòu)成電解池，此時銅作陽極，失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極運動， D錯誤。 6．A　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錯誤；在保證陽極為Zn時，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。 7．AC　解析：銀器在空氣中久置會被O2所氧化變黑，為化學腐蝕，A正確；當鍍層破損時，Sn－Fe可形成原電池，不再起到保護作用，B錯誤；與鋅塊形成原電池，Zn作負極(陽極)，從而保護Fe正極(陰極)，C正確；外加電流保護法應(yīng)該與直流電源的負極相連，D錯誤。 8．CD　解析：陽極不可能是活潑性電極如鐵，A錯誤；陽極產(chǎn)生Cl2與堿反應(yīng)，故pH降低，B錯誤；電解時陽極產(chǎn)生Cl2，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，C正確；二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳失e－， D正確。 9．(1)N　犧牲陽極的陰極保護法 (2)MH＋OH－－e－===M＋H2O　2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (3)2H＋＋2e－===H2↑　87 解析：(1)若K置于N處，必須讓被保護的金屬接電源負極；若開關(guān)K置于M處，形成原電池，鋅作負極，為犧牲陽極保護法(或犧牲陽極的陰極保護法)。(3)電解時陰極發(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Mn2＋～MnO2～2e－可得電路中通過2 mol電子時，MnO2的理論產(chǎn)量為87 g。(3)蓄電池放電時是原電池，充電時是電解池。只要記清原電池中“負氧化、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)兩個半反應(yīng)按需選取即可。陰極的電極反應(yīng)有兩個，第一階段是充電時的反應(yīng)式：M＋H2O＋e－===MH＋OH－，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：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 10．(1)NaOH (2)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)氯氣與水反應(yīng)：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大HCl的濃度可使平衡逆向移動，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的逸出 (4)①Mg(OH)2?、?NH＋3Cl2＋8OH－===8H2O＋6Cl－＋N2↑?、跾O、Ca2＋ 解析：第(2)問中電解時在電極的作用下，溶液中的陽離子向陰極作定向運動，陰離子向陽極作定向運動，所以電解飽和食鹽水時Na＋和H＋向陰極運動并放電，但H＋比Na＋易得電子，所以H＋首先放電，電極式為：2H＋＋2e－===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：2Cl－－2e－===Cl2↑；因此電解飽和食鹽水的離子方程式為：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。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)：Cl2＋H2OHCl＋HClO，根據(jù)平衡移動原理可知增大鹽酸的濃度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動，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，會產(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，氯氣具有強氧化性，可將NH氧化為N2，而氯氣被還原成Cl－，方程式為：2NH＋3Cl2＋8OH－===8H2O＋6Cl－＋N2↑；沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動，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，同時溶液中還存在Ca2＋，因此還會生成CaCO3沉淀。 11．(1)陽極　Al＋7AlCl－3e－===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，使電化學腐蝕和化學腐蝕不能發(fā)生 (2)CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O (3)負?、龠€原劑　②調(diào)節(jié)溶液pH在8～9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：Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl。鋁在空氣中易形成一層極薄的致密而堅固的氧化膜，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，元素化合價升高，生成氮氣，碳元素在堿性溶液中變成CO。(3)電鍍池中，鍍件與電源的負極相連，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8～9之間時，反應(yīng)速率為0。 12．(1)橙　(2)c　(3)6　(4)5 (5)陽極反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋，提供還原劑Fe2＋ (6)2H＋＋2e－===H2↑　Fe(OH)3 解析：(1)pH＝2溶液呈酸性，促使平衡正向移動，溶液為橙色。(2)平衡時Cr2O和CrO的濃度不一定相同，a錯誤；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Cr2O～2Cr3＋，化合價降低6價，而Fe2＋～Fe3＋化合價升高1價，故根據(jù)電子守恒可知存在如下關(guān)系：Cr2O～6Fe2＋。(4)將c(Cr3＋)＝10－5molL－1代入Cr(OH)3的Ksp表達式，可得溶液的c(OH－)＝10－9 molL－1，故c(H＋)＝10－5 molL－1，溶液的pH＝5。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＋。