2019高考化學總復(fù)習 第六章 化學反應(yīng)與能量 課時作業(yè)19 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護 新人教版.doc
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課時作業(yè)19 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護 一、選擇題 1.下列有關(guān)電化學原理的說法錯誤的是( ) A.氯化鋁的熔點比氧化鋁低,因此工業(yè)上最好采用電解熔融氯化鋁來制備單質(zhì)鋁 B.電鍍時,通常把待鍍的金屬制品作陰極,把鍍層金屬作陽極 C.冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬,電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法 D.對大型船舶的外殼進行的“犧牲陽極的陰極保護法”,是應(yīng)用了原電池原理 解析:氯化鋁是共價化合物,工業(yè)上采用電解熔融氧化鋁來制備單質(zhì)鋁,A錯誤;電鍍時,通常把待鍍的金屬制品作陰極,把鍍層金屬作陽極,B正確;鈉、鈣、鎂、鋁是活潑的金屬,電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法,C正確;對大型船舶的外殼連接更活潑的金屬,進行的“犧牲陽極的陰極保護法”,是應(yīng)用了原電池原理,D正確。 答案:A 2.下列關(guān)于電化學知識說法正確的是( ) A.電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液,在陰極上依次析出Al、Fe、Cu B.電解CuSO4溶液,加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài) C.鉛蓄電池在充電時,連接電源正極的電極發(fā)生的電極反應(yīng)為PbSO4+2e-===Pb+SO D.將鋼閘門與直流電源的負極相連,可防止鋼閘門腐蝕 解析:根據(jù)金屬活動性順序表可知,陰極上離子的放電順序是Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Al3+,F(xiàn)e2+和Al3+不放電,F(xiàn)e3+得電子成為Fe2+,不會析出鐵,所以鐵和Al不會析出,A錯誤;電解CuSO4溶液,陰極析出Cu,陽極生成氧氣,應(yīng)加入CuO使溶液恢復(fù)至原狀態(tài),故B錯誤;C.鉛蓄電池充電時,與正極相連的電極是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+SO+4H+,C錯誤;將鋼閘門與直流電源的負極相連,作陰極,屬于外加電源的陰極保護法,D正確。 答案:D 3.下列敘述正確的是( ) A.K與M連接時,X為硫酸,一段時間后溶液的pH增大 B.K與N連接時,X為氯化鈉,石墨電極反應(yīng):2H++2e-===H2↑ C.K與N連接時,X為硫酸,一段時間后溶液的pH增大 D.K與M連接時,X為氯化鈉,石墨電極反應(yīng):4OH--4e-===2H2O+O2↑ 解析:K與M連接時,X為硫酸,該裝置是電解池,鐵作陰極,氫離子放電生成氫氣,石墨作陽極,氫氧根離子放電生成氧氣,電解一段時間后溶液的濃度增大,pH減小,A錯誤;K與N連接時,X為氯化鈉,該裝置是原電池,鐵作負極,石墨作正極,石墨上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-===4OH-,B錯誤;K與N連接時,X為硫酸,該裝置是原電池,石墨作正極,正極上氫離子放電生成氫氣,鐵作負極,鐵失電子生成+2價鐵,溶液的濃度降低,溶液的pH增大,C正確;K與M連接時,X為氯化鈉,該裝置是電解池,石墨作陽極,鐵作陰極,陽極上氯離子放電,所以陽極上的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,D錯誤。 答案:C 4. 圖中X為電源,Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙,濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液,通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴散。下列判斷正確的是( ) A.濾紙上c點附近會變紅色 B.Cu電極質(zhì)量減小,Pt電極質(zhì)量增大 C.Z中溶液的pH先減小,后增大 D.溶液中的SO向Cu電極定向移動 解析:紫紅色斑即MnO向d端擴散,根據(jù)陰離子向陽極移動的原理,可知d端為陽極,即b為正極,a為負極,c為陰極,NaCl溶液中H+放電,產(chǎn)生OH-,c點附近會變紅色,A正確;電解硫酸銅溶液時,Pt為陽極,溶液中的OH-放電:4OH--4e-===O2↑+2H2O,Cu為陰極,溶液中的Cu2+得電子,生成銅,總反應(yīng)式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,Pt電極附近生成H+,則SO向Pt電極移動,B、D不正確。隨著電解的進行,Z中溶液變?yōu)榱蛩崛芤?,繼續(xù)電解則為電解水,硫酸濃度增大,pH減小,C不正確。 答案:A 5. 鋁陽極氧化處理后形成的氧化膜比鋁的天然氧化膜耐磨性、耐腐蝕性及裝飾性有明顯的提高,工業(yè)中以鋁為陽極,置于硫酸溶液中電解,裝置如圖所示,下列說法正確的是( ) A.陽極電極方程式為Al-3e-+6OH-===Al2O3+H2O B.隨著電解的進行,溶液的pH逐漸增大 C.當陰極生成氣體3.36 L(標準狀況)時,陽極增重2.4 g D.電解過程中H+移向鋁電極 解析:電解質(zhì)為硫酸溶液,OH-不可能參加反應(yīng),A錯誤;根據(jù)原電池裝置和題目信息可知電解總反應(yīng)方程式為2Al+3H2OAl2O3+3H2↑,H2O減少,溶液的pH逐漸減小,B錯誤;陰極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑,H2的物質(zhì)的量為3.36 L22.4 Lmol-1=0.15 mol,則轉(zhuǎn)移電子為20.15 mol=0.3 mol,陽極反應(yīng)為Al-3e-===Al3+。根據(jù)差量法進行計算:設(shè)陽極增重的質(zhì)量為x。 2Al+3H2O===Al2O3+3H2~6e- Δm 6 mol 48 g 0.3 mol x =,解得x=2.4 g,即陽極增重2.4 g,C正確;根據(jù)電流的方向可知,陽離子移向陰極,所以H+移向石墨電極,D錯誤。 答案:C 6.假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求,即為理想化。①~⑧為各裝置中的電極編號。下列說法錯誤的是( ) A.當K閉合時,A裝置發(fā)生吸氧腐蝕,在電路中作電源 B.當K斷開時,B裝置鋅片溶解,有氫氣產(chǎn)生 C.當K閉合后,整個電路中電子的流動方向為③→②;①→⑧;⑦→⑥;⑤→④ D.當K閉合后,A、B裝置中pH變大,C、D裝置中pH不變 解析:當K閉合時,B裝置構(gòu)成原電池,在電路中作電源,整個電路中電子的流動方向為③→②;①→⑧;⑦→⑥;⑤→④;B裝置中消耗H+,pH變大,A裝置中相當于電解飽和食鹽水,pH變大;C裝置中相當于在銀上鍍銅,pH不變;D裝置中相當于銅的電解精煉,pH不變。 答案:A 7.下圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是( ) A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程 B.銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H++8e-===CH4+2H2O C.一段時間后,①池中n(KHCO3)不變 D.一段時間后,②池中溶液的pH一定減小 解析:分析工作原理圖可知此裝置為電解池,銅電極通入CO2,還原為CH4,所以銅電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)CO2+8H++8e-===CH4+2H2O,鉑電極為陽極,OH-放電,被氧化,導(dǎo)致pH減小,同時鹽橋中的K+向①池中移動,①池中溶有CO2,故n(KHCO3)增大,C項錯誤。 答案:C 8.把物質(zhì)的量均為0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液,用石墨作電極電解,并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體,一段時間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同。則下列描述正確的是( ) A.電路中共轉(zhuǎn)移0.6NA個電子 B.陽極得到的氣體中O2的物質(zhì)的量為0.2 mol C.陰極質(zhì)量增加3.2 g D.電解后剩余溶液中硫酸的濃度為1 molL-1 解析:陽極開始產(chǎn)生Cl2,后產(chǎn)生O2,陰極開始產(chǎn)生Cu,后產(chǎn)生H2,根據(jù)題意兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同,則陰極產(chǎn)生0.2 mol H2,陽極產(chǎn)生0.1 mol Cl2和0.1 mol O2,則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.6NA,A正確、B錯誤;陰極析出銅0.1 mol,即6.4 g,C錯;電解后溶液的體積未知,故不能計算濃度,D錯誤。 答案:A 9.工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是( ) 已知:①Ni2+在弱酸性溶液中發(fā)生水解 ②氧化性:Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度) A.碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng):4OH--4e-===O2↑+2H2O B.電解過程中,B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減少 C.為了提高Ni的產(chǎn)率,電解過程中需要控制廢水pH D.若將圖中陽離子膜去掉,將A、B兩室合并,則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變 解析:電極反應(yīng)式為 陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑ 陰極:Ni2++2e-===Ni 2H++2e-===H2↑ A項正確;B項,由于C中Ni2+、H+不斷減少,Cl-通過陰離子膜從C移向B,A中OH-不斷減少,Na+通過陽離子膜從A移向B,所以B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大,錯誤;C項,由于H+的氧化性大于Ni2+(低濃度)的氧化性,所以為了提高Ni的產(chǎn)率,電解過程需要控制廢水的pH;D項,若去掉陽離子膜,在陽極Cl-放電生成Cl2,反應(yīng)總方程式發(fā)生改變,正確。 答案:B 10.下列關(guān)于電化學的敘述正確的是( ) A.圖①兩極均有氣泡產(chǎn)生,滴加酚酞溶液時石墨一極變紅 B.圖②裝置可以驗證犧牲陽極的陰極保護法 C.圖③可以模擬鋼鐵的吸氧腐蝕,碳棒一極的電極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-===4OH- D.上述4個裝置中,圖①、②中Fe腐蝕速率較快,圖③中Fe腐蝕速率較慢 解析:圖①陽極為惰性電極石墨,電解時陽極產(chǎn)生Cl2,陰極產(chǎn)生H2,兩極均有氣泡產(chǎn)生,滴加酚酞溶液時Fe電極附近溶液變紅,A錯誤。犧牲陽極的陰極保護法利用的原電池原理,將受保護的金屬作原電池的正極,而圖②為電解池,可驗證外加電源的陰極保護法,B錯誤。NaCl溶液呈中性,鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕,碳棒作正極,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,C正確。圖③中Fe作負極,腐蝕速率最快;圖①和②中Fe作陰極,圖④中鐵作正極,均受到保護,不易被腐蝕,D錯誤。 答案:C 11.如圖所示,甲池的總反應(yīng)式為N2H4+O2===N2+2H2O。下列說法正確的是( ) A.甲池中負極上的電極反應(yīng)式為N2H4-4e-===N2+4H+ B.乙池中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為4OH--4e-===2H2O+O2↑ C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH減小 D.甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池電極上則會析出6.4 g固體 解析:分析圖知甲是燃料電池,則乙是電解池,甲的電解質(zhì)溶液是KOH,則負極不可能生成H+,應(yīng)該是N2H4-4e-+4OH-===N2+4H2O,A錯誤;乙的石墨極是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),B正確;根據(jù)甲池總反應(yīng)生成了水,則KOH溶液濃度變小,pH減小,乙的陰極析出銅,結(jié)合B項則乙池的溶液pH減小,C錯誤;根據(jù)各個電極流過的電量相等知N2H4~2Cu,消耗0.1 mol N2H4乙池電極上則會析出12.8 g銅,D錯誤。 答案:B 12.如圖所示裝置Ⅰ是一種可充電電池,裝置Ⅱ為電解池。離子交換膜只允許Na+通過,充放電的化學方程式為2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。閉合開關(guān)K時,b極附近先變紅色。下列說法正確的是( ) A.負極反應(yīng)為4Na-4e-===4Na+ B.閉合K后,b電極附近的pH變小 C.當有0.01 mol Na+通過離子交換膜時,b電極上析出氣體在標準狀況體積為112 mL D.閉合K后,a電極上產(chǎn)生的氣體具有漂白性 解析:當閉合開關(guān)K時,b附近溶液先變紅,即b附近有OH-生成,在b極析出氫氣,b極是陰極,a極是陽極,與陰極連接的是原電池的負極,所以B極是負極,A極是正極。閉合K時,負極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2Na2S2-2e-===2Na++Na2S4,A錯誤;閉合開關(guān)K時,b極附近先變紅色,該極上生成H2和OH-,pH增大,B錯誤;閉合K時,有0.01 mol Na+通過離子交換膜,說明有0.01 mol電子轉(zhuǎn)移,陰極上生成0.005 mol H2,標準狀況下體積為0.005 mol22.4 Lmol-1=0.112 L=112 mL,C正確;閉合開關(guān)K時,a極是陽極,該極上金屬銅被氧化,電極反應(yīng)為Cu-2e-===Cu2+,沒有氣體產(chǎn)生,D錯誤。 答案:C 二、非選擇題 13.在如圖所示均用石墨作電極的電解池中,甲池中為500 mL含某一溶質(zhì)的藍色溶液,乙池中為500 mL稀硫酸,閉合K1,斷開K2進行電解,觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成,B電極有無色氣體生成;當溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后,立即停止電解,取出A電極,洗滌、干燥、稱量,電極質(zhì)量增重1.6 g。請回答下列問題: (1)電解過程中,乙池C電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為______________________________________________。 (2)甲池電解時反應(yīng)的離子方程式為_________________。 (3)甲池電解后溶液的pH=________,要使電解后的溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),則需加入__________,其質(zhì)量為________g。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變) (4)電解后若再將K1斷開,閉合K2,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),則D電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為___________________________。 解析:(1)甲池為CuSO4溶液,閉合K1,觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成,說明A電極為陰極,發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-===Cu;B為陽極,發(fā)生反應(yīng):2H2O-4e-===4H++O2↑;B電極有無色氣體O2生成;則p為負極,q為正極,C為陰極,D為陽極。在乙池C電極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式是2H++2e-===H2↑;在D電極發(fā)生反應(yīng)2H2O-4e-===4H++O2↑。 (2)根據(jù)(1)分析及電極反應(yīng)式可知,甲池電解的總反應(yīng)方程式是2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。 (3)當溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后,立即停止電解,取出A電極,洗滌、干燥、稱量,電極質(zhì)量增重1.6 g。n(Cu)=1.6 g64 g/mol=0.025 mol,n(H+)=2n(Cu)=0.025 mol2=0.05 mol,所以c(H+)=0.05 mol0.5 L=0.1 mol/L,因此pH=1;由于從兩個電極分別產(chǎn)生了Cu、O2,所以要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),需加入CuO;n(CuO)=0.025 mol,則m(CuO)=0.025 mol80 g/mol=2 g。 (4)電解后若再將K1斷開,閉合K2,乙池形成的是氫氧燃料電池,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),則D電極是原電池的正極,發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式是O2+4e-+4H+===2H2O。C電極發(fā)生的反應(yīng)是H2-2e-===2H+。 答案:(1)2H++2e-===H2↑ (2)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ (3)1 CuO 2 (4)O2+4e-+4H+===2H2O 14.已知鉛蓄電池的工作原理為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,現(xiàn)用如圖裝置進行電解(電解液足量),測得當鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請回答下列問題: (1)A是鉛蓄電池的________極,鉛蓄電池正極反應(yīng)式為________,放電過程中電解液的密度________(填“減小”“增大”或“不變”)。 (2)Ag電極的電極反應(yīng)式是__________________,該電極的電極產(chǎn)物共________g。 (3)Cu電極的電極反應(yīng)式是________,CuSO4溶液的濃度________(填“減小”“增大”或“不變”)。 (4)如圖表示電解進行過程中某個量(縱坐標x)隨時間的變化曲線,則x表示________。 a.各U形管中產(chǎn)生的氣體的體積 b.各U形管中陽極質(zhì)量的減少量 c.各U形管中陰極質(zhì)量的增加量 解析:根據(jù)在電解過程中鐵電極質(zhì)量的減少可判斷A是電源的負極,B是電源的正極,電解時Ag極作陰極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,F(xiàn)e作陽極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,左側(cè)U形管中總反應(yīng)式為Fe+2H+===Fe2++H2↑。右側(cè)U形管相當于電鍍裝置,Zn電極作陰極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,銅電極作陽極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-===Cu2+,電鍍過程中CuSO4溶液的濃度保持不變,根據(jù)上述分析可得答案。 答案:(1)負 PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O 減小 (2)2H++2e-===H2↑ 0.4 (3)Cu-2e-===Cu2+ 不變 (4)b 15.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(shè)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(xiàn)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(zhì)生成時,對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________。 (3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應(yīng)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(zhì)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)生的總反應(yīng)的離子方程式為___________________________。 解析:(1)由裝置圖知,直流電源與各電解池串聯(lián);由“F極附近呈紅色”知,F(xiàn)極為陰極,則E極為陽極、D極為陰極、C極為陽極、G極為陽極、H極為陰極、X極為陽極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液,由于Cu2+放電,導(dǎo)致c(Cu2+)降低,溶液顏色逐漸變淺;丁裝置是膠體的電泳實驗,由于X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。 (2)當甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2,根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,則對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。 (3)給銅件鍍銀,根據(jù)電鍍原理,銅件作陰極,銀作陽極,電鍍液是可溶性銀鹽。當乙中溶液的pH是13時,則乙中n(OH-)=0.1 molL-10.5 L=0.05 mol,即各電極轉(zhuǎn)移電子0.05 mol,所以丙中析出銀0.05 mol;甲裝置中由于電解產(chǎn)生H+,導(dǎo)致溶液的酸性增強,pH變小。 (4)若將C電極換為鐵,則鐵作陽極發(fā)生反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+,D極發(fā)生:Cu2++2e-===Cu,則總反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu2+Cu+Fe2+。 答案:(1)負極 逐漸變淺 氫氧化鐵膠粒帶正電荷 (2)1∶2∶2∶2 (3)鍍件 AgNO3(合理即可) 5.4 g 變小 (4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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