適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考化學一輪總復習第6章化學反應與能量第32講電解池金屬的腐蝕與防護

第32講電解池金屬的腐蝕與防護

層次1基礎性1.下面有關電化學圖示完全正確的是()2.四個電解裝置都以Pt作電極,它們分別裝有如下電解質(zhì)溶液,電解一段時間后,測定其pH變更,所記錄的結(jié)果正確的是()選項ABCD電解質(zhì)溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH變更減小增大增大不變3.(2024·廣東茂名二模)將裹有鋅片的鐵釘放入含有酚酞-飽和NaCl的瓊脂溶液中,滴加少量酚酞溶液,下列說法不正確的是()A.a處溶液會變紅B.b處c(Zn2+)增大C.c處產(chǎn)生較多無色氣泡D.該試驗說明Fe受到疼惜4.(2024·浙江杭州檢測)若某電能與化學能的轉(zhuǎn)扮裝置(電解池或原電池)中發(fā)生反應的總反應離子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,則關于該裝置的說法正確的是()A.該裝置可能是原電池,也可能是電解池B.該裝置只能是原電池,且電解質(zhì)溶液為硝酸C.該裝置只能是電解池,且金屬銅為該電解池的陽極D.該裝置只能是電解池,電解質(zhì)溶液不行能是硝酸5.(2024·廣東深圳檢測)化學能與電能的干脆轉(zhuǎn)化須要在確定的裝置中才能實現(xiàn)。下列裝置與對應敘述相符的是()A.裝置①中的CuSO4溶液濃度保持不變B.裝置②可通過犧牲陽極法疼惜鋼鐵設施C.裝置③的正極電極反應式:Fe3++3e-FeD.裝置④的正極電極反應式:O2+4H++4e-2H2O6.(2024·廣東深圳期末)可利用三室式電解法電解Na2SO4溶液制備硫酸、NaOH溶液、H2和O2,原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.陰極區(qū)加入稀NaOH溶液增加導電性B.a可運用陽離子交換膜C.電解時陰極區(qū)發(fā)生還原反應D.電解時陽極區(qū)反應式為2H++2e-H2↑7.(2024·寧夏六盤山高級中學一模)利用如下試驗探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕。下列說法不正確的是()試驗裝置試驗編號浸泡液pH氧氣濃度隨時間的變更①1.5mol·L-1NH4Cl溶液5②0.76mol·L-1(NH4)2SO4溶液5③1.5mol·L-1NaCl溶液7④0.76mol·L-1Na2SO4溶液7A.上述正極反應均為O2+4e-+2H2O4OH-B.在不同溶液中,陰離子是影響吸氧腐蝕速率的主要因素C.向試驗④中加入少量NH4Cl固體,吸氧腐蝕速率加快D.在300min內(nèi),鐵釘?shù)钠骄醺g速率酸性溶液大于中性溶液8.以惰性電極電解100mL0.05mol·L-1CuSO4溶液。(1)陽極產(chǎn)生56mL(標準狀況下)氣體時,所得溶液的pH為(不考慮溶液體積變更),要使溶液復原到電解前的狀態(tài),可加入g的物質(zhì)。

(2)接著通電電解,此時被電解的物質(zhì)為,若加入0.1molCu(OH)2可使溶液復原,則電路中轉(zhuǎn)移的電子為mol。

(3)通電足夠長時間,加入0.1molCu2(OH)2CO3可使溶液復原,則電路中轉(zhuǎn)移電子為mol。

層次2綜合性9.(2024·廣東江門一模)原油中的硫化氫可接受電化學法處理,并制取氫氣,其原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.電解池中電極a為陽極B.H+由電解池的左池移向右池C.從反應池進入電解池的溶液溶質(zhì)為FeCl2和HClD.生成11.2LH2(標準狀況),理論上在反應池中生成0.25molS沉淀10.(2024·廣東廣州一模)以熔融鹽(CaCl2、NaCl)為電解液,以石墨為陽極,電解TiO2和SiO2獲得電池材料TiSi,下列說法正確的是()A.陽極上SiO2被還原B.陰極發(fā)生的反應為2Cl--2e-Cl2↑C.電解時,陽離子向陽極移動D.理論上每生成1molTiSi,電路中轉(zhuǎn)移8mol電子11.(2024·河南平頂山聯(lián)考)如圖是CO2催化還原為CH4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.銅電極的電極反應式為CO2+8H++8e-CH4+2H2OC.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確定下降12.(2024·北京卷)利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的試驗探究。裝置示意圖序號電解質(zhì)溶液試驗現(xiàn)象①0.1mol·L-1CuSO4+少量H2SO4陰極表面有無色氣體,一段時間后陰極表面有紅色固體,氣體削減。經(jīng)檢驗電解液中有Fe2+②0.1mol·L-1CuSO4+過量氨水陰極表面未視察到氣體,一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗電解液中無Fe元素下列說法不正確的是()A.①中氣體削減,推想是由于溶液中c(H+)削減,且Cu覆蓋鐵電極,阻礙H+與鐵接觸B.①中檢測到Fe2+,推想可能發(fā)生反應:Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+Cu2+Fe2++CuC.隨陰極析出Cu,推想②中溶液c(Cu2+)削減,Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆移D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu緩慢析出,鍍層更致密13.氯堿工業(yè)是以電解飽和食鹽水為基礎的基本化學工業(yè),回答下列問題:(1)工業(yè)電解飽和NaCl溶液的化學方程式為

。

(2)氯堿工業(yè)中實行膜技術,若陽離子交換膜損傷會造成陽極能檢測到O2,產(chǎn)生O2的電極反應式為。下列生產(chǎn)措施有利于提高Cl2產(chǎn)量、降低陽極O2含量的是(填字母)。

a.定期檢查并更換陽離子交換膜b.向陽極區(qū)加入適量鹽酸c.運用Cl-濃度高的精制飽和食鹽水為原料d.停產(chǎn)一段時間后,接著生產(chǎn)(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),按如圖將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上,且相關物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關系如圖所示(電極未標出)。①圖中裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中屬于原電池的是(填裝置編號)。

②X的化學式為;Y在裝置Ⅱ中發(fā)生的電極反應為

。

③圖中氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)大小關系為a%(填“>”“=”或“<”)b%。

層次3創(chuàng)新性14.電化學方法是化工生產(chǎn)及生活中常用的一種方法。回答下列問題:(1)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體,是國際上公認的高效、廣譜、快速、平安的殺菌消毒劑。目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝如圖所示:①圖中用石墨作電極,在確定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。產(chǎn)生ClO2的電極應連接電源的(填“正極”或“負極”),對應的電極反應式為

。

②a極區(qū)pH(填“增大”“減小”或“不變”)。

③圖中應運用(填“陰”或“陽”)離子交換膜。

(2)電解K2MnO4溶液可制備KMnO4。工業(yè)上,通常以軟錳礦(主要成分是MnO2)與KOH的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合勻整,小火加熱至熔融,即可得到綠色的K2MnO4,其化學方程式為

。

用鎳片作陽極(鎳不參與反應),鐵板為陰極,電解K2MnO4溶液可制備KMnO4。上述過程用流程圖表示如下:則D的化學式為;陽極的電極反應式為;陽離子遷移方向是。

(3)電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3,其工作原理如圖所示:陰極的電極反應式為

。

②將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,則通入的NH3與實際參與反應的NO的物質(zhì)的量之比至少為。

第32講電解池金屬的腐蝕與防護1.C解析鋅比銅活潑,鋅做負極,銅做正極,A錯誤;精煉銅的裝置中,粗銅連接電源的正極做陽極,B錯誤;與電源正極連接的電極為陽極,與電源負極連接的電極為陰極,C正確;鐵片上鍍鋅,鐵做陰極,連接電源的負極,鋅做陽極,連接電源的正極,D錯誤。2.C解析電解鹽酸,溶質(zhì)HCl的量削減,溶劑的量不變,所以酸性減弱,pH增大,A項錯誤;電解硝酸銀溶液生成硝酸、金屬銀和氧氣,溶液酸性增加,pH減小,B項錯誤;電解氫氧化鉀溶液的實質(zhì)是電解水,溶質(zhì)的量不變,溶劑的量削減,溶液堿性增加,pH增大,C項正確;電解氯化鋇溶液得到氫氧化鋇、氫氣和氯氣,溶液堿性增加,pH增大,D項錯誤。3.C解析裹有鋅片的鐵釘放入含有酚酞-飽和NaCl的瓊脂溶液中,發(fā)生原電池腐蝕,鋅片為負極,發(fā)生反應Zn-2e-Zn2+,鐵釘為正極:O2+4e-+2H2O4OH-,鐵釘旁邊酚酞溶液變紅。a為鐵釘,為原電池正極,發(fā)生反應O2+4e-+2H2O4OH-,產(chǎn)生OH-,酚酞溶液變紅,A正確;b處為鋅片,鋅片為負極,發(fā)生反應Zn-2e-Zn2+,所以b處c(Zn2+)增大,B正確;c處為鐵釘,發(fā)生反應O2+4e-+2H2O4OH-,不會產(chǎn)生氣泡,C錯誤;鐵為正極,不發(fā)生反應,被疼惜起來,D正確。4.C解析由于銅和鹽酸、硫酸不反應,說明Cu+2H+Cu2++H2↑是非自發(fā)反應,則不能為原電池,只能為電解池,銅作電解池的陽極,鹽酸或稀硫酸作電解液,不能用硝酸,硝酸作電解液時反應生成氮的氧化物,故C符合題意。5.D解析裝置①陽極先是鋅失去電子,再是鐵失去電子,再是銅失去電子,而陰極銅離子得到電子,因此CuSO4溶液濃度會降低,A錯誤;裝置②可通過犧牲陽極法疼惜鋼鐵設施,則應當接一塊活潑性比鐵強的金屬,比如金屬鋅,B錯誤;裝置③的正極是鐵離子得到電子變?yōu)閬嗚F離子,其電極反應式:Fe3++e-Fe2+,C錯誤;裝置④是氫氧酸性燃料電池,則正極電極反應式:O2+4H++4e-2H2O,D正確。6.D解析該裝置為電解池,與電源正極相連的電極為陽極,陽極反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,b為陰離子交換膜,陽極區(qū)制備硫酸和氧氣;與電源負極相連的電極為陰極,電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-,a為陽離子交換膜,陰極區(qū)制備氫氧化鈉和氫氣,所以為了增加溶液導電性,電解起從前陰極區(qū)中加入的溶液為NaOH溶液,A正確;Na+須要進入陰極區(qū),SO42-須要進入陽極區(qū),所以a可運用陽離子交換膜,B正確;電解時陰極區(qū)得到電子,發(fā)生還原反應,C正確;電解時陽極區(qū)反應式為2H2O-4e-O2↑+4H+,D錯誤。7.B解析依據(jù)圖像可知,試驗探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕,正極上氧氣得到電子,其正極反應式為O2+4e-+2H2O4OH-,A正確;依據(jù)圖像可知,①②的反應速率接近,③④的反應速率接近,且①遠大于③,②遠大于④,因此,陰離子對反應速率影響不大,NH4+是影響吸氧腐蝕速率的主要因素,B錯誤;NH4+是影響吸氧腐蝕速率的主要因素,能導致鋼鐵的吸氧腐蝕速率加快,所以向試驗④中加入少量NH4Cl固體,吸氧腐蝕速率加快,C正確;①②8.答案(1)10.4CuO(或0.62CuCO3)(2)水(或H2O)0.4(3)0.6解析(1)陽極生成O256mL(標準狀況)即0.0025mol,依據(jù)總反應式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,溶液中生成0.01molH+,c(H+)=0.1mol·L-1,pH=1;電解生成0.0025molO2和0.005molCu,故要使溶液復原可加0.005molCuO,質(zhì)量為0.4g,或加0.005molCuCO3,質(zhì)量為0.62g。(2)接著通電電解,電解質(zhì)為H2SO4溶液,故實際被電解的物質(zhì)為H2O;加入0.1molCu(OH)2可使溶液復原,相當于加入0.1molCuO和0.1molH2O,故轉(zhuǎn)移電子為(0.1×2+0.1×2)mol=0.4mol。(3)Cu2(OH)2CO3相當于2CuO·H2O·CO2,故轉(zhuǎn)移電子為0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol。9.D解析從圖分析,FeCl3經(jīng)H2S還原為FeCl2進入a極再循環(huán)運用,那么a極Fe2+變?yōu)镕e3+,發(fā)生氧化反應,為陽極,而b極產(chǎn)生H2,發(fā)生還原反應,為陰極。由以上分析,a極為陽極,A項正確;H+通過交換膜移向陰極,即從左池經(jīng)交換膜移向右池,B項正確;反應池的反應為2FeCl3+H2SS↓+2FeCl2+2HCl,所以進入電解池的溶質(zhì)有FeCl2和HCl,C項正確;電子守恒關系:H2~2e-~S,即每產(chǎn)生1molH2可以產(chǎn)生1molS沉淀,那么標準狀況下11.2LH2即為0.5molH2,產(chǎn)生0.5molS,D項錯誤。10.D解析石墨為陽極,電解池陽極發(fā)生氧化反應,A錯誤;TiO2和SiO2為電解池陰極,發(fā)生還原反應,反應式為TiO2+SiO2+8e-TiSi+4O2-,B錯誤;電解時陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動,C錯誤;由陰極電極反應式可知,每生成1molTiSi,電路中轉(zhuǎn)移8mol電子,D正確。11.C解析該裝置是一個電解池,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置,A正確;CO2電催化還原為CH4的過程是一個還原反應過程,所以銅電極是電解池的陰極,銅電極的電極反應式為CO2+8H++8e-CH4+2H2O,B正確;在電解池的陰極上發(fā)生CO2得電子的還原反應,即CO2+8H++8e-CH4+2H2O,一段時間后,氫離子削減,氫氧根濃度增大,氫氧根會和①池中的碳酸氫鉀反應,所以n(KHCO3)會減小,C錯誤;在電解池的陽極上,是陰離子OH-發(fā)生失電子的氧化反應,所以堿性減弱,pH確定下降,D正確。12.C解析由試驗現(xiàn)象可知,試驗①時,鐵作電鍍池的陰極,鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應生成亞鐵離子、氫氣和銅,當溶液中氫離子濃度減小,反應和放電生成的銅覆蓋鐵電極,阻礙氫離子與鐵接觸,導致產(chǎn)生的氣體削減,A正確;由A項分析可知,試驗①時,可能發(fā)生的反應為Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+Cu2+Fe2++Cu,B正確;四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅,隨陰極析出銅,四氯合銅離子濃度減小,Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡向正反應方向移動,C錯誤;試驗②中銅離子與過量氨水反應生成四氨合銅離子,四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅,在鐵表面得到比試驗①更致密的鍍層,D正確。13.答案(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(2)4OH--4e-O2↑+2H2Oabc(3)①裝置Ⅱ②Cl2H2-2e-+2OH-2H2O③<解析(1)工業(yè)電解飽和NaCl溶液生成氫氧化鈉、氯氣、氫氣,化學方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(2)氯堿工業(yè)中實行膜技術,若陽離子交換膜損傷會造成陽極能檢測到O2,在陽極氫氧根離子失電子得到氧氣,產(chǎn)生O2的電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑。下列生產(chǎn)措施有利于提高Cl2產(chǎn)量、降低陽極O2含量的是:a.定期檢查并更換陽離子交換膜,削減陽極產(chǎn)生氧氣的機會,故a選;b.向陽極區(qū)加入適量鹽酸,降低氫氧根離子的濃度,故b選;c.運用Cl-濃度高的精制飽和食鹽水為原料,提高氯離子濃度,故c選;d.停產(chǎn)一段時間后,接著生產(chǎn),對產(chǎn)物沒有影響,故d不選。(3)①圖中裝置Ⅰ是電解池,電解飽和食鹽水,裝置Ⅱ是燃料電池,Y是氫氣,屬于原電池的是裝置Ⅱ;②裝置Ⅰ的左端是陽極,發(fā)生反應:2Cl--2e-Cl2↑,X的化學式為Cl2;裝置Ⅱ是燃料電池,Y是氫氣,氫氣在裝置Ⅱ中發(fā)生氧化反應生成水,電極反應為H2-2e-+2OH-2H2O;③裝置Ⅱ中通氧氣的一極為正極,環(huán)境是NaOH溶液,因此正極反應式為O2+2H2O+4e-4OH