高考化学一轮复习第一部分专题11电解池金属的腐蚀与防护练习Word下载.docx

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在a电极溶液中的H＋获得电子，变为H2逸出，附近溶液中OH－增多阴极产生NaOH，在阳极b电极上溶液中阴离子Cl－失去电子变为Cl2，Cl2与溶液中的NaOH发生反应：

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，B正确；

电解时阴离子OH－向阳极移动，即由a极向b极移动，C错误；

实验③电压高，电流大，反应速率快，反应产生的氯气未能与NaOH溶液反应，就会从溶液中逸出，所以不能采用该电压制备NaClO，D正确。

3．（2019·

重庆市第一中学高三期中）研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。

下列有关说法错误的是（　　）

A．d为锌块，铁片不易被腐蚀

B．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

C．d为石墨，铁片腐蚀加快

D．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

答案　B

解析　若d为锌块，由于金属活动性：

Zn>

Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，A正确；

d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；

铁、石墨及海水构成原电池，比没有形成原电池时的速率快，C正确；

d为石墨（正极），由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。

4.（2019·

贵州重点中学高考教学质量测评）某实验小组用石墨作电极进行如下实验，实验观察到：

a、d处试纸变蓝；

b处变红，并局部褪色；

c处无明显变化。

下列说法中错误的是（　　）

A．a极为阴极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

B．b极为阳极，涉及的反应有2Cl－－e－===Cl2↑、Cl2＋H2OHCl＋HClO

C．电解过程中，电子流向：

电源负极→a→c→d→b→电源正极

D．若将铁丝改成铜丝，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝

解析　a极连接电源负极为阴极，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；

b极连接电源的正极为阳极，溶液中氯离子失电子产生氯气，且产生的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，涉及的反应有2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋H2OHCl＋HClO，B正确；

电解过程中，电子流向：

电源负极→a、c→d、b→电源正极，C错误；

c处为阳极，若将铁丝改成铜丝，铜失电子产生铜离子，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝，D正确。

5．（2019·

广东重点中学高三期末联考）乙醛酸

（HOOC—CHO）是有机合成的重要中间体。

工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。

下列说法正确的是（　　）

A．M极与直流电源的负极相连

B．每得到1mol乙醛酸将有2molH＋从右室迁移到左室

C．N电极上的电极反应式：

HOOC—COOH－2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O

D．每消耗0.1mol乙二醛在M电极生成2.24L气体（标准状况）

答案　D

解析　根据质子的移动方向，确定M电极是阳极，M极与直流电源的正极相连，故A错误；

2molH＋通过质子交换膜，则电池中转移2mol电子，根据电极反应式HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可知N极生成1mol乙醛酸，由于两极均有乙醛酸生成，所以生成的乙醛酸为2mol，故B、C错误；

由左极室发生反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋OHC—CHO＋H2O===2Cl－＋OHC—COOH＋2H＋可知，每消耗0.1mol乙二醛转移电子0.2mol，M电极上所得氯气的物质的量为0.1mol，体积为2.24L（标准状况），故D正确。

6．（2019·

长春外国语学校高三期末考试）已知：

锂硫电池的总反应为2Li＋xS===Li2Sx。

以锂硫电池为电源，通过电解含（NH4）2SO4的废水制备硫酸和化肥的示意图如图（不考虑其他杂质离子的反应）。

A．b为电源的正极

B．每消耗32g硫，理论上导线中一定通过2mole－

C．SO

通过阴膜由原料室移向M室

D．N室的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

解析　由题图可知M室会生成硫酸，原料室中的SO

通过阴膜进入M室，所以在M室电极上OH－放电，所以该电极为阳极，因此b极为负极，故A错误；

根据电池的总反应式2Li＋xS===Li2Sx，每消耗32xg硫，理论上导线中一定通过2mole－，故B错误；

SO

为阴离子，阴离子能通过阴膜移向M室，与氢离子结合得到硫酸，故C正确；

N室中氢离子放电，所以电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故D错误。

7．（2019·

西安五校高三联考）重铬酸钾（K2Cr2O7）具有强氧化性，是一种重要的化工原料，广泛应用于制革、印染、电镀等工业。

以铬酸钾（K2CrO4）和氢氧化钾为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图所示。

已知水溶液中存在平衡：

2CrO

＋2H＋Cr2O

＋H2O。

A．气体甲和乙分别为O2和H2

B．该装置中阴极区的pH减小

C．Fe电极反应式4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

D．当铬酸钾的转化率达到80%时，右池中

＝

解析　根据制备原理，可知右池中应产生H＋，使2CrO

＋H2O平衡向正反应方向移动，CrO

转化为Cr2O

，则右池中C为阳极，电极反应式为：

2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，气体乙为O2，左池中Fe为阴极，电极反应式为：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，气体甲为H2，A、C项错误；

根据阴极反应式可知，该装置中阴极区c（OH－）增大，pH增大，B项错误；

设开始时K2CrO4的物质的量是amol，根据题意列出三段式：

　　　　　　2CrO

＋H2O

a0

0.8a0.4a

0.2a0.4a

则阳极区n（K）＝（0.2a×

2＋0.4a×

2）mol＝1.2amol，n（Cr）＝amol，

，D项正确。

8．（2019·

北京海淀高三期末）家用暖气片大多用低碳钢材料制成，一旦生锈不仅影响美观，也会造成安全隐患。

下列防止生锈的方法中，存在安全隐患的是（　　）

A．在暖气片表面镀锡

B．在暖气片表面涂漆

C．在暖气片表面涂铝粉

D．非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水

答案　A

解析　根据金属活动性顺序表，铁比锡活泼，一旦破损后构成原电池，铁作负极，加速铁的腐蚀，存在安全隐患，故A符合题意；

表面涂漆，避免铁与空气接触，可以防止铁生锈，不存在安全隐患，故B不符合题意；

铝比铁活泼，保护铁不生锈，对铁起保护作用，不存在安全隐患，故C不符合题意；

充满弱碱性的无氧水，避免构成原电池，保护铁不生锈，不存在安全隐患，故D不符合题意。

9．（2019·

广东揭阳高三期末）电解Na2SO4溶液产生H2SO4和烧碱的装置如下图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。

测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2。

以下说法正确的是（说明：

阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）（　　）

A．产物丁为H2SO4

B．a电极反应式：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

C．离子交换膜d为阳离子交换膜

D．每转移0.2mol电子，产生1.12L气体甲

解析　电解硫酸钠溶液时，阳极上生成氧气，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，则甲是氧气、乙是氢气，则a是阳极、b是阴极，阳极区域生成产物丙为硫酸、阴极区域生成产物丁为NaOH，故A、B错误；

产物丁是NaOH，则离子交换膜d是阳离子交换膜，故C正确；

温度和压强未知，无法确定气体摩尔体积，则无法计算氧气体积，故D错误。

10．（2019·

全国卷Ⅰ考试大纲调研卷

（二））全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。

某城市拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。

关于此方法，下列说法不正确的是（　　）

A．土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池

B．金属棒X的材料应该是比镁活泼的金属

C．金属棒X上发生反应：

M－ne－===Mn＋

D．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法

解析　钢铁在潮湿的酸性土壤中能形成原电池因而易发生电化学腐蚀，金属铁是负极，易被腐蚀，A正确；

金属棒X的材料若是比镁活泼的金属钾、钙、钠时，能和水之间发生剧烈的反应，它们不能做电极材料，B错误；

金属棒X极的活泼性强于金属铁，作负极，发生失电子的氧化反应，C正确；

原电池的负极被腐蚀，正极被保护的方法称为牺牲阳极的阴极保护法，D正确。

11．（2019·

资阳市高三第二次诊断性考试）在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）两种，其中以Cr（Ⅵ）的毒性最大。

电解法处理含铬废水原理如图所示，铬最终以Cr（OH）3沉淀除去。

A．Fe为阳极，反应为Fe－2e－===Fe2＋

B．阴极反应为Cr2O

＋7H2O＋6e－===2Cr（OH）3↓＋8OH－

C．阳极每转移3mol电子，可处理Cr（Ⅵ）物质的量为1mol

D．离子交换膜为质子交换膜，只允许H＋穿过

解析　Fe棒与电源正极相连，作阳极，发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A正确；

Cr2O

在阳极区被Fe2＋还原为Cr3＋，阴极上水放电生成氢气和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B错误；

阳极每转移3mol电子，有1.5molFe2＋生成，由Cr2O

～6Fe2＋，1.5molFe2＋还原0.25molCr2O

，即可处理Cr（Ⅵ）物质的量为0.5mol，故C错误；

在阳极区与Fe2＋反应生成Cr3＋和Fe3＋，阴极区水放电生成氢气和OH－，Cr3＋和Fe3＋通过离子交换膜进入阴极区，与OH－反应生成氢氧化物沉淀，该离子交换膜不是质子交换膜而是阳离子交换膜，故D错误。

12．（2019·

江西宜春高三期末）现以CO、O2、熔融盐Z（Na2CO3）组成的燃料电池，采用电解法处理CO同时制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。

下列说法不合理的是（　　）

A．若甲池消耗标准状况下的氧气2.24L，则乙池中产生氢气0.2mol

B．石墨Ⅰ是原电池的负极，发生氧化反应

C．乙池中左端Pt极电极反应式：

N2O4－2e－＋2H2O===2N2O5＋4H＋

D．甲池中的CO

向石墨Ⅰ极移动

解析　根据装置图，甲池为燃料电池，乙池为电解池，通CO一极为负极，电极反应式为CO－2e－＋CO

===2CO2，通O2一极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO

，乙池左端Pt连接电源的正极，即左端Pt为阳极，电极反应式为N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋，乙池右端Pt为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C错误。

13．（2019·

成都市高三诊断）港珠澳大桥设计使用寿命为120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。

下列分析错误的是（　　）

A．防腐原理主要是避免发生反应：

2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2

B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池

C．采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极

D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀

解析　采用牺牲阳极的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极，C项错误。

14．（2019·

江西师大附中高三期末考试）在500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中，c（NO

）＝6mol/L，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（　　）

A．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol

B．向电解后的溶液中加入98g的Cu（OH）2可恢复为原溶液

C．原混合溶液中c（K＋）＝4mol/L

D．电解后溶液中c（H＋）＝2mol/L

解析　石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），n（O2）＝

＝1mol，阳极发生4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成1mol氧气转移4mol电子，阴极发生Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，生成1mol氢气，转移2mol电子，因此还要转移2mol电子生成1mol铜，电解得到的Cu的物质的量为1mol，故A错误；

根据电解原理和原子守恒，溶液中减少的原子有铜、氧、氢，向电解后的溶液中加入Cu（OH）2，可恢复为原溶液，需要1molCu（OH）2，质量为98g，故B正确；

c（Cu2＋）＝

＝2mol/L，由电荷守恒可知，原混合溶液中c（K＋）为6mol/L－2mol/L×

2＝2mol/L，故C错误；

电解后溶液中c（H＋）为

＝4mol/L，故D错误。

15．（2019·

山西孝义高三期末）深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。

A．铁管道发生的是吸氧腐蚀

B．输送暖气的管道也易发生此类腐蚀

C．这种情况下，土壤的pH增大

D．管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀

解析　由图可知，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为SO

＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－。

铁管道的腐蚀过程中，氧气并未参与反应，所以不是吸氧腐蚀，故A错误；

硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故B错误；

由正负极的电极反应可知，铁管道腐蚀过程中，OH－浓度增大，土壤pH增大，故C正确；

管道上刷富铜油漆，形成CuFe原电池，Fe作负极，可以加快管道的腐蚀，故D错误。

16．（2019·

安徽池州高三期末）工业上用Na2SO3溶液处理硫酸厂的废气SO2得NaHSO3溶液，然后用惰性电极电解NaHSO3废水（原理如图所示）使吸收液再生，两膜中间的Na＋和HSO

可通过离子交换膜。

下列叙述正确的是（　　）

A．通电后中间隔室的HSO

通过C膜向左侧迁移，左侧电极室溶液pH增大

B．图中A连接电源的正极，B连接电源的负极

C．阳极反应为HSO

＋H2O－2e－===SO

＋3H＋，阳极区溶液pH降低

D．当电路中通过1mol电子时，会有0.5mol的Na2SO3生成

解析　电解池中阴离子向阳极区移动，因此通电后中间隔室的HSO

通过D膜向右侧迁移，左侧阴极区氢离子放电，产生氢氧根离子，然后结合亚硫酸氢根离子生成亚硫酸根离子，所以阴极区溶液pH增大，A错误；

左侧氢离子放电，发生还原反应为阴极，所以A连接电源的负极，B连接电源的正极，B错误；

阳极区亚硫酸氢根离子失去电子生成硫酸，使溶液中c（H＋）增大，所以阳极区溶液pH降低，C正确；

阴极区发生的总反应：

2HSO

＋2e－===H2↑＋2SO

，当电路中通过1mol电子时，会生成1mol的Na2SO3，D错误。

17．（2019·

湖南邵东创新实验学校高三月考）用石墨作电极电解1000mL0.1mol/LCuSO4溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了9.8g。

下列有关叙述正确的是（NA代表阿伏加德罗常数）（　　）

A．电解过程中流经外电路的电子个数为0.2NA

B．在标准状况下，两极共产生4.48L气体

C．电解后溶液的pH为1（溶液体积不变）

D．加入11.1gCu2（OH）2CO3可将溶液彻底复原

解析　用石墨作电极电解1000mL0.1mol·

L－1CuSO4溶液的阴极反应首先是Cu2＋＋2e－===Cu，假设所有的铜离子0.1mol全部放电，转移电子的物质的量为0.2mol，则析出金属铜的质量为：

0.1mol×

64g/mol＝6.4g，此时阳极放电的电极反应式为：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，转移0.2mol电子时生成的氧气的质量是：

0.05mol×

32g/mol＝1.6g，所以溶液质量减少总量为6.4g＋1.6g＝8g<

9.8g，接下来阴极放电的是氢离子，阳极仍是氢氧根离子放电，相当于此阶段电解水，还要电解掉水的质量为9.8g－8g＝1.8g，电解掉这些水转移电子的物质的量为0.2mol，所以整个过程转移电子的总量为0.4mol，个数为0.4NA，故A错误；

阳极放电的电极反应式为：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当转移0.4mol电子时，产生的氧气物质的量为0.1mol，即2.24L，阴极上产生氢气，2H＋＋2e－===H2↑，当转移0.2mol电子时，产生的氢气物质的量为0.1mol，即2.24L，所以在标准状况下，两极共产生4.48L气体，故B正确；

电解过程中溶液中的氢离子减少了0.2mol，而氢氧根离子总共减少了0.4mol，所以最后溶液中c（H＋）＝0.2mol÷

1L＝0.2mol/L，其pH<

1，故C错误；

加入11.1gCu2（OH）2CO3即0.05molCu2（OH）2CO3，相当于加入0.05molH2O和0.1molCuO，共8.9g，少于溶液质量减少的量，故D错误。

18．（2019·

北京高考节选）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。

通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。

①制H2时，连接________。

产生H2的电极反应式是____________________。

②改变开关连接方式，可得O2。

③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：

__________________________________________________________________。

答案　

（2）①K1　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　

③制H2时，电极3发生反应：

Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。

制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用

解析　

（2）①电解时，阴极产生H2，即电极1产生H2，此时开关连接K1，阴极H2O得电子生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。

③连接K1时，电极3反应为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O；

当连接K2制O2时，电极3反应为NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－。

由以上电极反应可看出，不同的连接方式，可使电极3循环使用。

19．（2019·

山东师大附中高三模拟）氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。

下图是某氯碱工业生产原理示意图：

（1）A装置所用食盐水由粗盐水精制而成。

精制时，为除去食盐水中的Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。

（2）写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：

______________________。

（3）氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上，且相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中Y是________（填化学式）；

X与稀NaOH溶液反应的离子方程式是____________________________。

②分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小：

__________。

③若用B装置作为A装置的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2L时，则B装置可向A装置提供的电量约为______________（一个e－的电量为1.60×

10－19C；

计算结果精确到0.01）。

答案　

（1）NaOH溶液　Na2CO3溶液　

（2）2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　（3）①H2　2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O　②b%＞a%　③1.93×

105C

解析　

（1）除去杂质不能引入新的杂质，即除去Mg2＋用NaOH溶液，除去Ca2＋用Na2CO3溶液。

（3）①装置A的右端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴极，发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，因此Y是氢气，装置A的左端是阳极，发生2Cl－－2e－===Cl2↑，X为Cl2，和NaOH溶液的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

②装置B中通氧气的一极为正极，环境是NaOH，因此正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，产生NaOH，因此b%>

a%。

③两者装置通过的电量相等，即转移的电量是

×

4×

6.02×

1023×

1.6×

10－19C≈1.93×

105C。

20．（2019·

湖北省鄂州市、黄冈市高三调研）化学电源在日常生活和工业生产中有着重要的应用。

Ⅰ.如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

请按要求回答相关问题：

（1）甲烷燃料电池负极反应式是____________________________。

（2）石墨（C）极的电极反应式为____________________________。

（3）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L；

丙装置中阴极析出铜的质量为________g，一段时间后烧杯中c（Cu2＋）________（填“增大”“减小”或“不变”）。