《2020版导与练一轮复习化学习题：第六章化学反应与能量第20讲电解池金属的腐蚀与防护含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版导与练一轮复习化学习题：第六章化学反应与能量第20讲电解池金属的腐蚀与防护含解析（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 20 讲 电解池 金属的腐蚀与防护 课时集训 测控导航表 知识点基础能力挑战 金属的腐蚀与防护 1 电解原理的应用 2,3,5,68,9,10,1112,13 电解规律 47 1.(2018江淮十校联考)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一 层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如图。下列说法错误的是( B ) A.若水膜中溶解了 SO2,则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉发生还原反应 C.铜极上的反应有 2H+2e-H2,O2+4H+4e-2H2O D.若在金属表面涂一层油漆,可有效阻止铁铆钉被腐蚀 解析:若水膜中溶解了 SO2,水膜中 c(H+)增
2、大,则铁铆钉腐蚀的速率将加快,故 A 正确;铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉作负极,发生氧化反应, 故 B 错误;铜极上的反应有:水膜酸性较强时 2H+2e-H2,水膜酸性较 弱或中性或碱性时 O2+4H+4e-2H2O,故 C 正确;若在金属表面涂一层油漆,隔 离空气,可有效阻止铁铆钉被腐蚀,故 D 正确。 2.(2019宁夏育才中学高三月考)已知氧化性:Fe2+H+,阳极上离子放电顺序是 Cl-OH-,由图像知,电解过程中分三 段,第一阶段:阳极上电极反应式为 2Cl-2e-Cl2、阴极电极反应式为 Cu2+2e-Cu,铜离子浓度减小,水解得到氢离子浓度减小,溶液 pH 上升; 第二
3、阶段:阳极上电极反应式为 4OH-4e-2H2O+ O2,阴极反应先发生 Cu2+2e-Cu,反应中生成硫酸,溶液 pH 降低;第三阶段:阳极电极反应式 为 4OH-4e-2H2O+O2,阴极电极反应式为 2H+2e-H2,实质是电解水,溶 液中硫酸浓度增大,pH 继续降低。ab 段由于铜离子浓度减小,水解得到氢 离子浓度减小,溶液 pH 上升,铜离子被还原,A 错误;由上述分析可知,cd 段相当于电解水,B 正确;电解至 c 点时,析出的物质有 Cu、Cl2、O2,溶液 中溶质为硫酸、硫酸钾,往电解液中加入适量 CuCl2固体,不能使电解液恢 复至原来的浓度,C 错误;图像中具体数量关系未知
4、,不能计算原混合溶液 中 KCl 和 CuSO4的物质的量浓度之比,D 错误。 8.(2018广东揭阳高三月考)利用如图所示装置可制取 H2,两个电极均为 惰性电极,c 为阴离子交换膜。下列叙述正确的是( D ) A.a 为电源的正极 B.工作时,OH-向左室迁移 C.右室电极反应为 C2H5OH+H2O-4e-CH3COO-+5H+ D.生成 H2和 CH3COONa 的物质的量之比为 21 解析:根据图示,电解池左侧生成氢气,是溶液中的水放电,发生了还原反 应,左侧电极为阴极,则 a 为电源的负极,故 A 错误;工作时,阴极水放电生 成氢气和氢氧根离子,氢氧根离子浓度增大,向右室迁移,故
5、B 错误;右室 电极为阳极,发生氧化反应,根据图示,右侧溶液显碱性,不可能生成氢离 子,故 C 错误;根据得失电子守恒,生成 1 mol H2转移 2 mol 电子,则生成 CH3COONa 的物质的量为=0.5 mol,H2和 CH3COONa 的物质的量之比为 2 4 21,故 D 正确。 9.(2018山东枣庄第三中学高三一调)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是 一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫 酸钠,原理装置如图所示,下列说法正确的是( D ) A.b 电极应该接电源的负极 B.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜 C.电路中每转移 1 mol e
6、-消耗 SO2的体积为 11.2 L D.a 电极的电极反应式为 2HS+2e-+2H+S2+2H2O 3 2 4 解析:由装置图中物质转化关系可知,左边由 NaHSO3得到电子转化为 Na2S2O4,右边由 SO2失去电子转化为 H2SO4,所以 a 电极接电源的负极,b 电 极接电源的正极,故 A 错误;a 电极的反应式为 2HS+2e-+2H+ 3 S2+2H2O,b 电极的反应式为 SO2+2H2O-2e-S+4H+,所以装置中离子 2 4 2 4 交换膜为阳离子交换膜,则 B 错误;由电极反应式可知,每转移 1 mol e-消 耗 SO2 0.5 mol,但没有给气体的温度和压强,所
7、以 SO2气体的体积无法计 算,故 C 错误;a 电极的电极反应式为 2HS+2e-+2H+S2+2H2O,所以 D 3 2 4 正确。 10.(2018山东济宁高三期末)高铁酸盐(如 Na2FeO4)已经被广泛应用在水 处理方面,以铁基材料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以 制备高铁酸盐,装置如图。下列说法不正确的是( C ) A.a 为阳极,电极反应式为 Fe+8OH-6e-Fe+4H2O 2 4 B.为防止高铁酸根扩散被还原,则离子交换膜为阳离子交换膜 C.在电解过程中溶液中的阳离子向 a 极移动 D.铁电极上有少量气体产生原因可能是 4OH-4e-O2+2H2O 解析:铁基材
8、料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高 铁酸盐,所以铁是阳极,电极反应式为 Fe+8OH-6e-Fe+4H2O,故 A 正确;阳 2 4 离子交换膜可以阻止 Fe进入阴极区域,故 B 正确;在电解过程中溶液中 2 4 的阳离子向阴极移动,所以阳离子向 b 极移动,故 C 不正确;铁电极上发生 氧化反应,所以生成的气体可能是氧气,电极反应式是 4OH-4e- O2+2H2O,故 D 正确。 11.(2018四川成都实验外国语学校高三模拟)电解原理在化学工业中有 广泛应用。不仅可以制备物质,还可以提纯和净化。 (1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜 法,电
9、解示意图如图所示,图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过。请回 答以下问题: 图中 A 极要连接电源的 (填“正”或“负”)极; 精制饱和食盐水从图中 (填“a” “b” “c” “d” “e”或“f”, 下同)位置补充,氢氧化钠溶液从图中 位置流出; 电解总反应的离子方程式是 。 (2)化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水 中硝酸盐的污染,电化学降解 N的原理如图所示。 3 电源正极为 (填“A”或“B”),阴极反应式为 。 若电解过程中转移了 5 mol 电子,则膜左侧电解液的质量变化 为 g。 解析:(2)由图示知在 Ag-Pt 电极上 N发生还原反应,因此 Ag-P
10、t 电极 3 为阴极,则 B 为负极,A 为电源正极;阴极反应是 N得电子发生还原反应 3 生成 N2,利用电荷守恒与原子守恒知有 H+参与反应且有水生成,所以阴极 上发生的电极反应式为 2N+12H+10e-N2+6H2O; 3 转移 5 mol 电子时,阳极(阳极反应为 H2O 失电子氧化为 O2和 H+)消耗 2.5 mol 水,产生 5 mol H+进入阴极室,阳极室质量减少 45 g。 答案:(1)正 a d 2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH- (2)A 2N+12H+10e-N2+6H2O 45 3 12.(2018辽宁六校协作体高三模拟)钠硫电池以熔融金属 Na、熔融 S
11、和 多硫化钠Na2Sx(3x5)分别作为两个电极的反应物,多孔固体 Al2O3陶瓷 (可传导 Na+)为电解质。下列关于该电池的叙述错误的是( C ) A.放电时,电极 B 为正极 B.充电时内电路中 Na+的移动方向为从 B 到 A C.该电池的工作适宜温度应该在 Al2O3的熔点和沸点之间 D.充电时阳极反应为-2e-xS 2 解析:由电极反应物可知,放电时 A 为原电池的负极,B 为原电池的正极, 故 A 正确;充电时为电解池,B 是阳极,A 是阴极,Na+由 B 向 A 移动,故 B 正 确;硫和钠的熔、沸点较低,而 Al2O3是高熔点,温度不宜超过 Al2O3的熔点,否 则 S 或
12、Na 会汽化,故 C 错误;充电时,B 是阳极,电极反应式为-2e-xS,故 2 D 正确。 13.金属铝在现代生产和日常生活中应用广泛。 (1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很 高(约 2 045 ),在实际生产中,通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)得到熔 融体,反应方程式为 2Al2O34Al+3O2。 在电解过程中阴极反应式为 ; 阳极反应式为 。 由于电解产生的氧气全部与石墨电极反应生成 CO 和 CO2气体,因此在电 解过程中石墨电极需要不断补充。若生产中每生成 a g Al,损失石墨 b g,则 理论上产生 CO 和 CO2的物质的量分别是 。 (2
13、)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。如图所示,以铝片为 阳极,在 H2SO4溶液中电解,可使铝片表面形成氧化膜,则阳极电极反应式 为 。 在电解过程中,阴极附近溶液的 pH (填“增大” “减小”或“不变” )。 (3)“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已 研制成功,电解质为 AlI3溶液,已知电池总反应式为 2Al+3I2 2AlI3。该 电池负极的电极反应式为 , 当负极质量减少 27 g 时,在导线中有 个电子通过。 解析:(1)分析电解熔融 Al2O3的反应方程式可知,Al3+在阴极发生还原反 应生成 Al,电极反应式为 Al3+3e-Al;O2-在阳
14、极发生氧化反应生成 O2, 电极反应式为 2-4e-O2。 2 根据电解总反应式可知,生成 a g Al(即 mol)时,生成 O2的物质的量 27 为 mol;据 O 原子守恒可得:n(CO)+2n(CO2)=2mol;据 C 原子守恒可 36 36 得:n(CO)+n(CO2)12 gmol-1=b g;联立两式可得 n(CO)= 3 18 mol,n(CO2)= mol。 2 3 36 (2)用铝片为阳极,电解 H2SO4溶液使铝片表面形成氧化膜,即生成 Al2O3,则 阳极反应式为 2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。电解过程中,阴极上 H+放电生成 H2,电极反应式为 2H+2e-H2,反应中消耗 H+,溶液中 c(H+)减小,溶液 的 pH 增大。 (3)分析铝碘电池总反应可知,Al 失去电子被氧化成 A,则 Al 作负极, 3 + 电极反应式为 Al-3e-A。负极质量减少 27 g 时,负极上消耗 1 mol 3 + Al,结合负极反应式可知导线中转移电子的物质的量为 3 mol,即 1.8061024(或 3NA)个电子。 答案:(1)Al3+3e-Al 2O2-4e-O2 mol、 mol 3 18 2 3 36 (2)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+ 增大 (3)Al-3e-Al3+ 1.8061024(或 3NA)
