2024高考化學一輪復習第九章化學反應與電能第29講電解池金屬的腐蝕和防護課時作業(yè)含解析

PAGE7-第29講電解池金屬的腐蝕和防護建議用時：40分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共5小題，每小題只有一個選項符合題意)1．下列金屬防腐的措施中，運用外加電流的陰極愛護法的是()A．水中的鋼閘門連接電源的負極B．金屬護欄表面涂漆C．汽車底盤噴涂高分子膜D．地下鋼管連接鎂塊答案A解析水中的鋼閘門連接電源的負極，鋼閘門為陰極，從而得以愛護，A正確；地下鋼管連接鎂塊形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極愛護法，D錯誤。2．下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是()A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴峻B．圖b中，開關由M改置于N時，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的答案B解析因液面處氧氣的濃度大且與海水接觸，故在液面處鐵棒腐蝕最嚴峻，A錯誤；接通開關后形成原電池，Zn的腐蝕速率增大，H＋在Pt電極上放電產生H2，C錯誤；干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，D錯誤。3．(2024·全國卷Ⅰ考試大綱調研卷(二))全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖所示方法愛護埋在酸性土壤中的鋼質管道，使其免受腐蝕。關于此方法，下列說法不正確的是()A．土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池B．金屬棒M的材料應當是比鎂活潑的金屬C．金屬棒M上發(fā)生反應：M－ne－=Mn＋D．這種方法稱為犧牲陽極的陰極愛護法答案B解析金屬棒M的材料假如是比鎂活潑的金屬鉀、鈣、鈉時，活潑金屬能和水之間發(fā)生猛烈的反應，它們不能做電極材料，B錯誤；金屬棒M極的活潑性強于金屬鐵，做負極，發(fā)生失電子的氧化反應，C正確；原電池的負極被腐蝕，正極被愛護的方法稱為犧牲陽極的陰極愛護法，D正確。4．(2024·哈爾濱六中高三期末考試)利用食鹽水制取ClO2的工業(yè)流程如圖所示，裝置①中的反應：NaCl＋3H2Oeq\o(=,\s\up11(電解))NaClO3＋3H2↑，裝置②中的反應：2NaClO3＋4HCleq\o(=,\s\up11(電解))2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。下列關于該流程說法不正確的是()A．該流程中Cl2、NaCl都可以循環(huán)利用B．裝置①中H2是陰極產物C．裝置②發(fā)生的反應中，Cl2是氧化產物，NaCl是還原產物D．為了使H2完全轉化為HCl，須要向裝置③中補充Cl2答案C解析電解食鹽水得到氫氣和NaClO3，氫氣和氯氣反應生成氯化氫得到濃鹽酸，2NaClO3＋4HCleq\o(=,\s\up11(電解))2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O＋2NaCl，該流程中Cl2、NaCl都可以循環(huán)利用，故A正確；裝置①是電解食鹽水，溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣，是陰極產物，故B正確；2NaClO3＋4HCleq\o(=,\s\up11(電解))2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O，氯氣是氧化產物，ClO2是還原產物，故C錯誤。5．(2024·成都市高三診斷)港珠澳大橋設計運用壽命為120年，對橋體鋼構件采納了多種防腐方法。下列分析錯誤的是()A．防腐原理主要是避開發(fā)生反應：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2B．鋼構件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C．采納外加電流的陰極愛護法時需外接鎂、鋅等作協(xié)助陽極D．鋼構件可采納不銹鋼材料以減緩電化學腐蝕答案C解析該橋體鋼構件主要發(fā)生吸氧腐蝕，吸氧腐蝕的總反應為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2，防腐原理主要是避開發(fā)生該反應，A正確；采納犧牲陽極的陰極愛護法時需外接鎂、鋅等作協(xié)助陽極，C錯誤。二、選擇題(本題共3小題，每小題有一個或兩個選項符合題意)6．(2024·安徽宣城高三期末調研)如圖所示，試驗起先時先閉合K1，斷開K2。一段時間后，再斷開K1，閉合K2，電流表指針偏轉，同時A極質量減輕。下列說法不正確的是()A．閉合K1，斷開K2后，B極：Ag－e－=Ag＋B．閉合K1，斷開K2后，乙池溶液濃度上升C．斷開K1，閉合K2后，A電極發(fā)生氧化反應D．斷開K1，閉合K2后，NOeq\o\al(－,3)從甲池進入乙池答案D解析閉合K1，斷開K2后，形成電解池，B是陽極，電極反應式為Ag－e－=Ag＋，硝酸根離子透過離子交換膜由甲進入乙，所以乙池溶液濃度上升，A、B正確；斷開K1，閉合K2后，形成原電池，乙池中的Ag作正極，甲池中Ag作負極，Ag(A)被氧化為Ag＋，NOeq\o\al(－,3)從乙向甲移動，C正確，D錯誤。7．(2024·資陽市高三其次次診斷性考試)在電鍍車間的含鉻酸性廢水中，鉻的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)兩種，其中以Cr(Ⅵ)的毒性最大。電解法處理含鉻廢水如圖，鉻最終以Cr(OH)3沉淀除去。下列說法正確的是()A．Fe為陽極，反應為Fe－2e－=Fe2＋B．陰極反應為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋7H2O＋6e－=2Cr(OH)3↓＋8OH－C．陽極每轉移3mol電子，可處理Cr(Ⅵ)物質的量為1molD．離子交換膜為陽離子交換膜答案AD解析Cr2Oeq\o\al(2－,7)在陽極區(qū)被Fe2＋還原為Cr3＋，陰極上水放電生成氫氣和OH－，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故B錯誤；陽極每轉移3mol電子，有1.5molFe2＋生成，由離子方程式Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋可知，1.5molFe2＋還原0.25molCr2Oeq\o\al(2－,7)，即可處理Cr(Ⅵ)物質的量為0.5mol，故C錯誤；Cr2Oeq\o\al(2－,7)在陽極區(qū)與Fe2＋反應生成Cr3＋和Fe3＋，陰極區(qū)水放電生成氫氣和OH－，Cr3＋和Fe3＋通過陽離子交換膜進入陰極區(qū)，與OH－反應生成氫氧化物沉淀，該離子交換膜是陽離子交換膜，故D正確。8．(2024·西安五校高三聯(lián)考)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)具有強氧化性，是一種重要的化工原料，廣泛應用于制革、印染、電鍍等工業(yè)。以鉻酸鉀(K2CrO4)和氫氧化鉀為原料，用電化學法制備重鉻酸鉀的試驗裝置如圖所示。已知水溶液中存在平衡：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O。下列說法正確的是()A．氣體甲和乙分別為O2和H2B．該裝置中陰極區(qū)的pH增大C．Fe電極反應式4OH－－4e－=O2↑＋2H2OD．當鉻酸鉀的轉化率達到80%時，右池中eq\f(nK,nCr)＝eq\f(6,5)答案BD解析依據制備原理，可知右池中應產生H＋，使2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O平衡向正反應方向移動，CrOeq\o\al(2－,4)轉化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)，則右池中C為陽極，電極反應式為：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，氣體乙為O2，左池中Fe為陰極，電極反應式為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，氣體甲為H2，A、C錯誤；依據陰極反應式可知，該裝置中陰極區(qū)c(OH－)增大，pH增大，B正確；設起先時K2CrO4的物質的量是amol，依據題意列出三段式：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2Oeq\a\vs4\al(起始物質的量/mol)a0eq\a\vs4\al(轉化物質的量/mol)0.8a0.4aeq\a\vs4\al(某時刻物質的量/mol)0.2a0.4a則陽極區(qū)n(K)＝(0.2a×2＋0.4a×2)mol＝1.2amol，n(Cr)＝amol，eq\f(nK,nCr)＝eq\f(1.2a,a)＝eq\f(6,5)，D正確。三、非選擇題(本題共2小題)9．(2024·北京東城高三期末)近年來，我國(PCB)印刷電路板制造業(yè)發(fā)展快速，總產值居世界第一。工業(yè)上常用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻PCB表面的銅箔。已知：①肯定條件下，Cu與Cu2＋反應可生成＋1價銅。②氯化亞銅(CuCl)難溶于水，可與Cl－形成CuCleq\o\al(2－,3)進入溶液。Ⅰ.蝕刻過程中將Cu轉化為CuCleq\o\al(2－,3)去除。(1)蝕刻過程的離子方程式有__________________、CuCl＋2Cl－CuCleq\o\al(2－,3)。(2)蝕刻液中的鹽酸可大大提高蝕刻效率，結合上述反應說明緣由：______________________________。Ⅱ.蝕刻一段時間后，將蝕刻廢液中的CuCleq\o\al(2－,3)轉化為Cu2＋，即可再生循環(huán)利用，常用方法如下：(1)化學再生：加入H2O2溶液可使蝕刻液再生，該反應的離子方程式是______________________________。(2)電解再生(電極不參加反應)：按下圖裝置，使蝕刻液再生并回收金屬Cu。①在________極(填“a”或“b)”)回收得到金屬Cu。②結合電極反應說明陽極區(qū)蝕刻液再生的原理：_____________________。答案Ⅰ.(1)Cu2＋＋Cu＋2Cl－=2CuCl(2)鹽酸可加速溶解覆蓋在Cu表面的CuCl，促進蝕刻CuⅡ.(1)2CuCleq\o\al(2－,3)＋H2O2＋2H＋=2Cu2＋＋6Cl－＋2H2O(2)①b②陽極發(fā)生反應：CuCleq\o\al(2－,3)－e－=Cu2＋＋3Cl－，陰極區(qū)的Cl－通過陰離子交換膜進入陽極區(qū)，使蝕刻廢液再生解析Ⅰ.(1)從題給的信息來看，工業(yè)上用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻過程分為兩個階段，第一階段是生成CuCl沉淀，其次階段是CuCl溶于過量的Cl－形成CuCleq\o\al(2－,3)進入溶液。題目已給了其次階段的離子方程式，所以第一階段的反應應是生成CuCl階段：Cu2＋＋Cu＋2Cl－=2CuCl，留意CuCl作犯難溶物不拆寫。(2)鹽酸供應了更多的Cl－，可加速溶解覆蓋在銅表面的CuCl，使銅與Cu2＋接著充分接觸反應。Ⅱ.(1)收集題給信息：反應微粒有CuCleq\o\al(2－,3)和H2O2，過氧化氫的作用就是將＋1價Cu氧化為＋2價Cu，此時配離子中的氯變?yōu)槁入x子，考慮酸性介質，配平即可：2CuCleq\o\al(2－,3)＋H2O2＋2H＋=2Cu2＋＋6Cl－＋2H2O。10．如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學方程式為2K2S2＋KI3=K2S4＋3KI，圖中的離子交換膜只允許K＋通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時C、D兩電極產生的氣體體積相同，E電極質量削減1.28g。(1)裝置甲的A電極為電池的________極，電解質中的K＋從離子交換膜的________(填“左側”或“右側”，下同)向離子交換膜的________遷移；B電極的電極反應式為________________________。(2)裝置乙D電極析出的氣體是________，體積為________mL(標準狀況)。(3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液。從反應初始至反應結束，丙裝置溶液中金屬陽離子物質的量濃度與轉移電子的物質的量的改變關系如圖所示。Ⅰ.圖中②表示的是________(填金屬離子符號)的改變曲線。Ⅱ.反應結束后，若用0.5mol·L－1NaOH溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽離子(設溶液體積為100mL)，則至少須要0.5mol·L－1NaOH溶液________mL。答案(1)負左側右側Ieq\o\al(－,3)＋2e－=3I－(2)H2(或氫氣)224(3)Ⅰ.Fe2＋Ⅱ.28解析(1)由E電極(銅)的質量削減可知E為陽極，則F為陰極，A為負極，B為正極，C為陽極，D為陰極。原電池中陽離子從負極移向正極，即K＋由左側透過離子交換膜移向右側。依據電池放電的化學方程式知，Ieq\o\al(－,3)在正極得電子發(fā)生還原反應，生成I－。(2)D電極上首先發(fā)生反應Cu2＋＋2e－=Cu，當Cu2＋消耗盡時，發(fā)生反應2H＋＋2e－=H2↑，依據得失電子守恒，該電極析出的H2的體積(標準狀況下)為：eq\f(\f(1.28g,64g·mol－1)×2－0.1L×0.1mol·L－1×2,2)×22400mL·mol－1＝224mL。(3)Ⅰ.若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液，則電解時，陽極(E電極)發(fā)生反應Cu－2e－=Cu2＋