課時(shí)提升作業(yè)二十八 92

1、河北省衡水市景縣梁集中學(xué)2015年度高三復(fù)習(xí)課時(shí)提升作業(yè)（二十八）電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) (45分鐘100分)一、選擇題(本題包括10小題,每小題6分,共60分)1.(2013·無錫模擬)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后,欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),應(yīng)向溶液中加入適量的()A.CuSO4B.H2OC.CuOD.CuSO4·5H2O2.以硫酸銅溶液作電解液,對含有雜質(zhì)Fe、Zn、Ag的粗銅進(jìn)行電解精煉。下列敘述正確的是()粗銅與直流電源負(fù)極相連陰極發(fā)生的反應(yīng)為Cu2+2e-=Cu電路中每通過3.01×1023個(gè)電子,得到的精銅質(zhì)量為16 g雜質(zhì)Ag

2、以Ag2SO4的形式沉入電解槽形成陽極泥A.B.C.D.3.(2014·鎮(zhèn)江模擬)按如圖所示裝置進(jìn)行下列不同的操作,說法不正確的是()A.鐵腐蝕的速率由大到小的順序是:只閉合K1>只閉合K3>都斷開>只閉合K2B.只接通K1,一段時(shí)間后,U形管中出現(xiàn)白色沉淀C.只接通K2,U形管左、右兩端液面均下降D.若只接通K1,一段時(shí)間后,漏斗中液面上升;若只接通K2,漏斗液面下降4.(2014·蚌埠模擬)高鐵酸鹽在能源、環(huán)境保護(hù)等方面有著廣泛的用途,可以用電解法制高鐵酸鹽(已知高鐵酸鹽在酸性條件下不穩(wěn)定),總反應(yīng)式為Fe+2H2O+2OH-3H2+Fe。下列說法正確

3、的是()A.鐵為陽極,H2SO4為電解液B.鐵為陰極,濃NaOH為電解液C.陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe+8OH-3e-=4H2O+FeD.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,鐵失去3 mol電子可以在陰極得到33.6 L氫氣5.如圖中,兩電極上發(fā)生的電極反應(yīng)如下:a極:Cu2+ 2e-=Cu;b極:Fe-2e-=Fe2+,則以下說法中不正確的是()A.該裝置一定是原電池B.a極上一定發(fā)生還原反應(yīng)C.a、b可以是同種電極材料D.該過程中能量的轉(zhuǎn)換可以是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能6.(2014·衡水模擬)高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵做電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列

4、推斷合理的是()A.鐵是陽極,電極反應(yīng)為Fe-6e-+4H2O=Fe+8H+B.鎳電極上的電極反應(yīng)為2H+2e-=H2C.若隔膜為陰離子交換膜,則OH-自右向左移動D.電解時(shí)陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高,最終溶液pH不變7.21世紀(jì)是鈦的世紀(jì)。在8001 000時(shí)電解熔融TiO2可制得鈦,裝置如圖所示。下列敘述正確的是()A.a為電源的正極B.石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)C.陰極發(fā)生的反應(yīng)為TiO2+4e-=Ti+2O2-D.每生成0.1 mol鈦,轉(zhuǎn)移電子0.2 mol8.(2014·廣安模擬)推銷凈水器的商人用自來水做電解實(shí)驗(yàn),一段時(shí)間后兩極間產(chǎn)生灰綠色沉淀,并很快變成紅褐色,然后用

5、凈水器凈化后的水做電解實(shí)驗(yàn),兩極上只有氣體產(chǎn)生,水中并無沉淀,用以證明自來水很“臟”。人們將自來水送檢,卻是合格的,下列有關(guān)說法合理的是()A.商人電解自來水時(shí),用石墨作陽極;電解凈化水時(shí),用鐵作陽極B.電解自來水時(shí),陰極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-=4OH-C.電解凈化水時(shí),a、b兩極的pH變化如圖2所示D.電解自來水實(shí)驗(yàn)中,若陰極產(chǎn)生氣體為3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則陽極質(zhì)量減小5.6 g9.如圖所示,將鐵棒和石墨棒插入1 L 1 mol·L-1食鹽水中。下列說法正確的是()A.若電鍵K與N連接,鐵被保護(hù)不會腐蝕B.若電鍵K與N連接,正極反應(yīng)式是4OH-4e-=2H2O+O2C

6、.若電鍵K與M連接,將石墨棒換成銅棒,可實(shí)現(xiàn)鐵棒上鍍銅D.若電鍵K與M連接,當(dāng)兩極共產(chǎn)生28 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),生成了1 mol NaOH10.(能力挑戰(zhàn)題)(2013·重慶模擬)下面兩套實(shí)驗(yàn)裝置,都涉及金屬的腐蝕反應(yīng),假設(shè)其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。下列敘述正確的是()A.裝置在反應(yīng)過程中自始至終只生成紅棕色氣體B.裝置開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕C.裝置在反應(yīng)過程中能產(chǎn)生氫氣D.裝置在反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中的金屬陽離子只有Cu2+二、非選擇題(本題包括3小題,共40分)11.(12分)下圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池。試回答:(1)若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀,則A是、(依次填電

7、極材料和電極名稱),電極反應(yīng)是_;B是、(依次填電極材料和電極名稱),電極反應(yīng)是_;應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是_。(2)若甲池陰極增重43.2 g且乙池中陰極上一直都有氣體產(chǎn)生,則乙池中陰極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是_L。12.(14分)(2014·九江模擬)(1)某課外活動小組同學(xué)用如圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試回答下列問題:若開始時(shí)開關(guān)K與a連接,則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的腐蝕。若開始時(shí)開關(guān)K與b連接,則總反應(yīng)的離子方程式為 _。(2)芒硝化學(xué)式為Na2SO4·10H2O,無色晶體,易溶于水,是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學(xué)設(shè)想,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的

8、方法,用上圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉,無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念。該電解槽的陽極反應(yīng)式為_。此時(shí)通過陰離子交換膜的離子數(shù)(填“大于”“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”“B”“C”或“D”)導(dǎo)出。通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因: _。若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池,則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為 _。已知H2的燃燒熱H=-285.8 kJ·mol-1,則該燃料電池工作產(chǎn)生36 g液態(tài)H2O時(shí),理論上有kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。

9、13.(14分)(能力挑戰(zhàn)題)(2013·青島模擬)鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ),鋼鐵生銹現(xiàn)象卻隨處可見,為此每年國家損失大量資金。請回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過程中的有關(guān)問題。(1)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理如圖所示。寫出石墨電極的電極反應(yīng)式: _。將該裝置作簡單修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的裝置,請?jiān)趫D中虛線框內(nèi)所示位置作出修改,并用箭頭標(biāo)出導(dǎo)線中電子流動方向。寫出修改后石墨電極的電極反應(yīng)式: _。(2)生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹。現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中,當(dāng)鐵銹被除盡后,溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ _。(3)防止鋼鐵腐蝕可以延長鋼鐵制品的使用壽命。在鋼鐵制品表

10、面鍍銅可以有效地防止其腐蝕,電鍍的裝置如圖所示:電鍍裝置圖的“直流電源”中,(填“a”或“b”)是正極。Fe電極反應(yīng)式為 _。接通電源前,裝置圖中的銅、鐵兩個(gè)電極質(zhì)量相等,電鍍完成后,將兩個(gè)電極取出,用蒸餾水小心沖洗干凈、烘干,然后稱量,二者質(zhì)量之差為5.12 g,由此計(jì)算電鍍過程中電路中通過電子的物質(zhì)的量為_。上述鐵鍍件破損后,鐵更容易被腐蝕。請簡要說明鍍銅鐵鍍件破損后,鐵更容易被腐蝕的原因: _,由此可推知鍍(填一種金屬)鐵鍍件在破損時(shí)鐵不易被腐蝕。答案解析1.【解析】選C。由硫酸銅溶液的電解方程式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4可知,加入CuO才可與

11、生成的H2SO4反應(yīng)生成CuSO4而使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),故C正確?！菊`區(qū)警示】恢復(fù)電解質(zhì)溶液時(shí)容易只注意溶質(zhì)成分,而忽略了溶液濃度。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí),若使電解后的溶液恢復(fù)原狀態(tài),一般加入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物。如電解CuSO4溶液,因從溶液中減少的是Cu和O2,且為21,相當(dāng)于減少了CuO,所以恢復(fù)應(yīng)加CuO,加1 mol Cu(OH)2則多加1 mol H2O;如果需要加Cu(OH)2才能恢復(fù),說明CuSO4電解質(zhì)電解完后還電解了水,且CuO和H2O為11。2.【解題指南】解答本題時(shí)需掌握:“活成離子弱成泥,離子濃度要減小”在電解精煉的過程中,比精煉金屬活潑的金屬,會以離子

12、形式留在溶液中,而活潑性比精煉金屬弱的,會變成陽極泥,所以,溶液中精煉金屬離子的濃度會減小。【解析】選D。粗銅作陽極,與直流電源正極相連;雜質(zhì)Ag以單質(zhì)形式形成陽極泥;每通過2 mol電子時(shí),得到精銅質(zhì)量為64 g,通過3.01×1023個(gè)電子,即0.5 mol電子,得到的精銅為16 g,對。3.【解析】選D。只閉合K1,鐵棒作陽極電解NaCl溶液,Fe失電子生成Fe2+,H+在陰極得電子生成H2,從而使溶液中產(chǎn)生較多OH-,二者擴(kuò)散到U形管底部相遇生成白色Fe(OH)2沉淀,B項(xiàng)正確;只接通K2,鐵棒作陰極,不能失電子,此時(shí)相當(dāng)于惰性電極,該極上生成H2,石墨電極上生成Cl2,C項(xiàng)

13、正確;綜上分析只接通K1鐵腐蝕最快,只閉合K3,形成原電池,鐵腐蝕的速率次之,都斷開時(shí)鐵自然腐蝕,而只接通K2時(shí)鐵棒作陰極被保護(hù),腐蝕速率最慢,A項(xiàng)正確。4.【解析】選D。由反應(yīng)式知鐵為陽極,濃NaOH為電解液,故A、B項(xiàng)均錯誤;Fe在反應(yīng)中失去6個(gè)電子,故C項(xiàng)錯誤;鐵失去3 mol電子可以在陰極得到1.5 mol氫氣,標(biāo)準(zhǔn)狀況下為33.6 L,D項(xiàng)正確。5.【解析】選A。A項(xiàng)該裝置不一定是原電池,可以是原電池也可以是電解池;B項(xiàng)根據(jù)已知條件,a極上發(fā)生Cu2+ 2e-=Cu反應(yīng),一定是還原反應(yīng);C項(xiàng)a、b可以是同種電極材料,如用鐵電極電解硫酸銅溶液;D項(xiàng)該過程中能量的轉(zhuǎn)換可以是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)

14、能,也可以是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。【誤區(qū)警示】該題容易通過反應(yīng):Cu2+ Fe=Fe2+ Cu誤判該裝置為原電池。單從兩極的反應(yīng)上不能判定該裝置是原電池還是電解池,兩種可能都有。兩電極的材料也容易誤判,可以是同種材料。6.【解析】選B。A選項(xiàng),Fe與電源的正極相連,故Fe為陽極,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),因電解質(zhì)溶液呈堿性,故不能得到H+,正確的陽極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-=Fe+4H2O;B選項(xiàng),Ni電極為陰極,在陰極,水電離出的H+發(fā)生還原反應(yīng)生成H2;C選項(xiàng),由電極反應(yīng)式知OH-由左(陰極)向右(陽極)移動;D選項(xiàng),陽極區(qū)消耗OH-,pH減小,陰極區(qū)生成OH-,pH增大,由總反應(yīng)式:Fe+2O

15、H-+2H2O=Fe+3H2可知,整個(gè)溶液堿性減小,pH減小。7.【解析】選C。由O2-移動方向可知b為電源正極,A錯;b為電源正極,石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng),B錯;D項(xiàng)每生成0.1 mol鈦,轉(zhuǎn)移電子0.4 mol,錯誤。8.【解析】選C。商人電解自來水時(shí),用鐵作陽極,鐵失電子成為Fe2+,在陰極,水中的H+得電子成為氫氣,破壞了水的電離平衡生成了OH-,Fe2+與OH-生成氫氧化亞鐵,氫氧化亞鐵很快被氧化為氫氧化鐵,故兩極間產(chǎn)生灰綠色沉淀,并很快變成紅褐色。商人電解凈化水時(shí),用石墨作陽極,陽極(b極)電極反應(yīng)為4OH-4e-=2H2O+O2,陽極區(qū)c(H+)增大,pH降低,陰極(a極)電極反

16、應(yīng)為2H+2e-=H2,陰極區(qū)c(OH-)增大,pH升高,故兩極上只有氣體產(chǎn)生,水中并無沉淀。故A、B項(xiàng)錯誤,C項(xiàng)正確。電解自來水實(shí)驗(yàn)中,若陰極產(chǎn)生氣體(H2)為3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為×2=0.3 mol,陽極鐵失電子成為Fe2+,質(zhì)量減小×56 g·mol-1=8.4 g,D項(xiàng)錯誤。9.【解析】選D。A項(xiàng),若電鍵K與N連接,則形成原電池,鐵作負(fù)極,被腐蝕,不正確;B項(xiàng),若電鍵K與N連接,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式是2H2O+O2+4e-=4OH-,不正確;C項(xiàng),若電鍵K與M連接,將石墨棒換成銅棒,則形成電解池,若要在鐵棒上鍍銅,電解

17、質(zhì)溶液不能用食鹽水,而應(yīng)用硫酸銅溶液,故不正確;D項(xiàng),若電鍵K與M連接,則為電解食鹽水,根據(jù)反應(yīng)方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+2 244.81 mol x V解得x=1 mol,V=22.4 L,即1 mol氯化鈉全部被電解完,產(chǎn)生1 mol氫氧化鈉和22.4 L的H2、Cl2的混合氣體,而現(xiàn)在產(chǎn)生氣體為28 L,表明電解完氯化鈉后繼續(xù)電解水,但生成氫氧化鈉的量不變,即生成了1 mol NaOH,D項(xiàng)正確?！菊`區(qū)警示】該題D項(xiàng)中NaCl完全電解后生成22.4 L氣體和1 mol NaOH,再繼續(xù)電解水時(shí),氣體增加但NaOH不變,若依據(jù)28 L氣體進(jìn)行計(jì)算則得不出正確結(jié)果,而認(rèn)為D項(xiàng)錯

18、。10.【解題指南】正確解答本題,需明確以下兩點(diǎn):(1)濃硝酸隨著反應(yīng)的進(jìn)行會變稀,發(fā)生的反應(yīng)會改變;(2)硫酸不具有揮發(fā)性,故裝置左側(cè)開始時(shí)發(fā)生的是吸氧腐蝕?！窘馕觥窟xC。裝置形成原電池,銅作負(fù)極、鐵作正極,反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是銅與濃硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),開始生成二氧化氮,硝酸變稀后生成一氧化氮;濃硝酸變稀后,鐵和銅兩個(gè)電極轉(zhuǎn)換,溶液中會有亞鐵離子生成;裝置開始發(fā)生的是吸氧腐蝕,鐵、氧氣和水反應(yīng)生成鐵銹,氧氣消耗后壓強(qiáng)變小左邊液面上升,接觸后發(fā)生化學(xué)腐蝕,有氫氣放出?！炯庸逃?xùn)練】某課外活動小組,為研究金屬的腐蝕和防護(hù)的原理,做了以下實(shí)驗(yàn):將剪下的一塊鍍鋅鐵片,放入錐形瓶中,并滴入少量食鹽水將其浸濕,

19、再加數(shù)滴酚酞試液,按如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),過一段時(shí)間后觀察。下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是()A.B中導(dǎo)氣管產(chǎn)生氣泡B.B中導(dǎo)氣管里形成一段水柱C.金屬片剪口變紅D.鋅被腐蝕【解析】選A。該題思考的切入點(diǎn)是鐵-鋅-NaCl溶液構(gòu)成原電池,由于溶液顯中性,鋅又比鐵活潑,只能是鋅作負(fù)極,鐵作正極,在負(fù)極上發(fā)生Zn-2e-=Zn2+,正極:O2+2H2O+4e-=4OH-,所以在A中由于其中的氧氣作氧化劑而使錐形瓶內(nèi)氣體的量減小,導(dǎo)致B中的水沿導(dǎo)氣管進(jìn)入而使導(dǎo)氣管里形成一段水柱,同時(shí)鋅被腐蝕,金屬片上由于O2得到電子,使金屬片剪口處溶液c(OH-)增大,使得溶液顯堿性,遇到酚酞試液而變紅,故綜合以上分析應(yīng)

20、選A。11.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)電鍍池的連接方式。(2)串聯(lián)電路的特點(diǎn):在相同時(shí)間內(nèi)通過各電極的電量相等。【解析】(1)電鍍時(shí)鍍件作陰極、鍍層金屬作陽極、含有鍍層金屬的可溶性鹽溶液作電鍍液,故鐵作陰極、銀作陽極、電鍍液為硝酸銀溶液。(2)甲池中陰極反應(yīng)為Ag+e-=Ag,當(dāng)陰極增重43.2 g時(shí),析出Ag的物質(zhì)的量為0.4 mol,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量也為0.4 mol。乙池中陰極反應(yīng)式為2H+2e-=H2,根據(jù)電子守恒,析出氫氣為0.2 mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48 L。答案:(1)鐵陰極Ag+e-=Ag銀陽極Ag-e-=Ag+AgNO3(2)4.4812.【解

21、析】(1)開關(guān)K與a連接,形成原電池,由于電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水,鐵發(fā)生吸氧腐蝕。開關(guān)K與b連接,為石墨作陽極電解飽和食鹽水,總反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2。(2)該電解槽中陽極為OH-放電,電極反應(yīng)式為4OH-4e-=2H2O+O2。陽極OH-放電,因此S向陽極遷移,陰極H+放電,因此Na+向陰極遷移,顯然通過相同電量時(shí),通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)。NaOH在陰極產(chǎn)生,因此從出口D導(dǎo)出。通電開始后,陰極上H+放電,促進(jìn)水的電離,OH-濃度增大,因此pH增大。堿性氫氧燃料電池中負(fù)極為H2放電,電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-=2H2O。該電池的總反應(yīng)式為2H2+O2=2H2O,由于H2(g)+O2