2019版高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第3节电解池金属的腐蚀与防护课时分层训练新人教版

2019版高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第3节电解池金属的腐蚀与防护课时分层训练新人教版

1．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是( )

A．装置甲中阳极上析出红色固体

B．装置乙中铜片应与电源负极相连

C．装置丙中外电路电流方向：b极→a极

D．装置丁中阴极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑

C [A项，阳极上生成Cl2；B项，铜片应作阳极，与电源正极相连；D项，阴极反应应为2H＋＋2e－===H2↑。]

2．下列说法中正确的是 ( )

A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠

B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4

C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属

D．外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属

D [电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极。电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极。]

3．(2015·上海高考)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

( )

【导学号：95812157】

A．d为石墨，铁片腐蚀加快

B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋ 2H2O＋4e－===4OH－

C．d为锌块，铁片不易被腐蚀

D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

D [A.由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d为石墨，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－，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：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，正确。D.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－，错误。]

4. 铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是( )

A．阳极电极方程式为2Al－6e－＋6OH－===Al2O3＋3H2O

B．随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大

C．当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 g

D．电解过程中H＋移向铝电极

C [A项，硫酸溶液为酸性，阳极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；B项，阴极反应式为6H＋＋6e－===3H2↑，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H＋移向阴极(石墨极)。]

5．(2017·太原模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO2－4===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是( )

【导学号：95812158】

A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能

B．K与N相接时，H＋向负极区迁移

C．K与M相接时，所用电源的a极为负极

D．K与M相接时，阳极附近的pH逐渐增大

C [A项，K与N相接时形成原电池，化学能转化为电能；B项，原电池工作时，H＋向正极迁移；D项，K与M相接时，为充电过程，阳极反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H ＋＋SO2－

4，阳极附近的pH减小。]

6．(2017·长春模拟)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH＋4，模拟装置如图所示。下列说法正确的是 ( )

A．阳极室溶液由无色变成棕黄色

B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高

D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4

C [阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH＋4与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。] 7．(2017·湖北七市调研)如下图所示，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。下列有关说法正确的是( )

【导学号：95812159】

A．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区

B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2－4e－＋2H2O===4OH－

D．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变

A [甲装置为甲醚燃料电池，充入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，充入燃料的一极为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极。] 8．(2017·太原模拟)锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是( )

【导学号：95812160】

A．放电时负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋

B．充电时电极a连接电源的负极

C．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应

D．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大

B [由题知电解液为溴化锌水溶液，结合电解装置图分析可知充电时左侧电极上发生氧化反应：2Br－－2e－===Br2，则左侧电极为阳极，充电时电极a连接电源的正极；充电时右侧电极上发生还原反应：Zn2＋＋2e－===Zn，则右侧电极为阴极，充电时电极b连接电源的负极，B选项错误。该电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应，即为Zn－2e－===Zn2＋，A选项正确。阳离子交换膜只允许阳离子通过，可阻止Br2与Zn直接发生反应，C选项正确。该电池放电时正极反应为充电时阳极反应的逆反应，即为Br2＋2e－===2Br－，放电时作原电池，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，且该装置使用了阳离子交换膜，其只允许阳离子通过，即左侧电极上生成了Br－，同时Zn2＋不断移向左侧电极区，所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大，D选项正确。]

9．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO－3)＝0.6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积

仍为500 mL，下列说法正确的是( )

A．原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1

B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子

C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol

D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1

A [石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。从收集到O2为2.24 L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol 电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol 电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO－3)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO－3)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。]

10．(2016·合肥质检)如图所示，U形管内盛有100 mL的溶液，按要求回答下列问题：

(1)断开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液，则A极为________极，B极的电极反应式为______________________________________。

若所盛溶液为KCl溶液，则B极的电极反应式为____________________。

(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则：①A电极附近可以观察到的现象是________，Na＋移向________(填“A”或“B”)极。

②B电极上的电极反应式为___________________________，

总反应的化学方程式是________________________________。

③反应一段时间后断开K2，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积(标准状况)为11.2 mL，将溶液充分混合，溶液的pH约为________。若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的________。

[解析](1)断开K2，闭合K1时，该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，正极上铜离子得电子生成铜，发生氧化反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；所盛溶液为KCl溶液时发生吸氧腐蚀，正极(B极)的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，①该装置是电解池，碳棒是阳极，锌棒是阴极，电解时，锌棒上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成的氢氧根离子导致溶液呈碱性，加入酚酞溶液后变红；溶液中的Na＋向阴极移动，即向A电极移动；②电解时，阳极B上氯离子放电生

成氯气：2Cl －－2e －===Cl 2↑，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，所

以电池总反应式为2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑；③由②可知，B 极产生(标准状况)11.2 mL Cl 2，生成0.001 mol NaOH 。故c (OH －)＝0.01 mol/L ，c (H ＋)＝

K w c －＝10－140.01 mol/L ＝10－12 mol/L ，故pH ＝12。两极逸出的气体分别是H 2和Cl 2，故要使电解质溶液恢复到原状态，需向U 形管内通入一定量的HCl 气体。

[答案] (1)负 Cu 2＋＋2e －===Cu O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －

(2)①溶液变红 A ②2Cl －－2e －===Cl 2↑ 2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑ ③12 HCl

11．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

【导学号：95812161】

(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH 3OH 电极的电极反应式为__________________________________________。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_________________________________________。

(3)当乙池中B 极质量增加5.40 g 时，甲池中理论上消耗O 2的体积为________mL(标准状况)，丙池中________极析出________g 铜。

(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH 将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH 将________(填“增大”“减小”或“不变”)，若将丙中溶液复原，需加入________。

[解析] (1)甲池为原电池，通入CH 3OH 的电极为负极，电极反应式为CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2O 。

(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO 3溶液，其中A 作阳极，B 作阴极，总反应式为4AgNO 3＋2H 2O=====电解

4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3。

(3)根据各电极上转移的电子相同，则n (Ag)＝4n (O 2)＝2n (Cu)，故V (O 2)＝14×5.40108

×22.4 L＝0.28 L ＝280 mL ，m (Cu)＝12×5.40108

×64 g＝1.6 g 。 (4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，根据丙中总反应式为2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，溶液pH 增大，而甲中总反应式为2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH===2K 2CO 3＋6H 2O ，溶液pH 减小。

[答案] (1)原电池 CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－

3＋6H 2O

(2)阳极 4AgNO 3＋2H 2O=====电解

4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3

(3)280 D 1.6 (4)减小 增大 HCl

B 组 专项能力提升

(建议用时：15分钟)

12．假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是( )

【导学号：95812162】

A ．当K 闭合时，A 装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源

B ．当K 断开时，B 装置锌片溶解，有氢气产生

C ．当K 闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④

D ．当K 闭合后，A 、B 装置中pH 变大，C 装置中pH 不变

A [当K 闭合时，形成闭合电路，

B 中Zn-Cu 形成的原电池比A 中Fe-

C 形成的原电池产生的电压大，A 为电解池，B 为原电池。]

13．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)___________

设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相关12 g ，导线中通过________mol 电子。

(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为

____________________________________________________________，

这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因______________________________，

用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式___________________________________。

(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是________，电极反应式为____________________________________；

乙装置中石墨(1)为________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为__________，

产物常用__________________________________________检验，

反应的离子方程式为__________________________________。

[解析](1)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28 g·mol－1·x，正极增重32 g·mol－1·x，28x g＋32x g＝12 g，解得x＝0.2 mol。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋。

(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉-KI 试纸检验。

[答案](1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu0.2(2)2H＋＋2e－===H2↑酸性NH＋4＋H23·H2O＋H＋2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

(3)溶液变红O2＋2H2O＋4e－===4OH－阴2Cl－－2e－===Cl2↑湿润淀粉-KI试纸Cl2＋2I－===2Cl－＋I2