【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考化學(xué)總復(fù)習(xí)(江西版)作業(yè)本：第6章-課時(shí)4-電解池、金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

課時(shí)4電解池、金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(時(shí)間：45分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共7個(gè)小題，每題6分，共42分，每個(gè)小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。)1．化學(xué)用語(yǔ)是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，下列用來(lái)表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語(yǔ)中，正確的是 ()。A．用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑B．氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．粗銅精煉時(shí)，與電源正極相連的是純銅，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋D．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式：Fe－2e－=Fe2＋解析電池的負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，B不對(duì)；粗銅精煉時(shí)，純銅應(yīng)當(dāng)連接電源的負(fù)極，C錯(cuò)；鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，鐵為負(fù)極，D錯(cuò)。答案A2．(2021·中山模擬)下圖是兩套電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的裝置。對(duì)此兩套裝置的分析正確的是 ()。A．圖1裝置中的鐵電極發(fā)生還原反應(yīng)B．圖2裝置反應(yīng)一段時(shí)間后溶液的pH會(huì)降低C．兩裝置中石墨電極上所產(chǎn)生的氣體都是H2D．兩裝置都可用于防止鐵被腐蝕解析圖1是原電池，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，故A、D錯(cuò)；圖2是電解池，被電解的物質(zhì)是水，硫酸濃度增大，pH下降，B正確；圖2中石墨電極是陽(yáng)極，電極上有O2生成，C錯(cuò)誤。答案B3．(2021·大連測(cè)試)用惰性電極實(shí)現(xiàn)如下電解過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()。A．電解稀硫酸溶液實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B．電解稀氫氧化鈉溶液要消耗OH－，故溶液pH減小C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1解析電解稀硫酸實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變，但溶液體積減小，濃度增大，故溶液pH減小，A錯(cuò)誤。電解稀NaOH溶液，陽(yáng)極消耗OH－，陰極消耗H＋，實(shí)質(zhì)上是電解水，NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大，B錯(cuò)誤。電解Na2SO4溶液時(shí)，在陽(yáng)極上發(fā)生反應(yīng)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，在陰極上發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑，C錯(cuò)誤。電解CuCl2溶液時(shí)，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，故產(chǎn)物Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶1。答案D4．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種利用電解法制取Fe(OH)2的試驗(yàn)裝置(如圖)，通電后，溶液中產(chǎn)生白色沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。下列說(shuō)法中正確的是 ()。A．電源中a肯定為負(fù)極，b肯定為正極B．可以用NaCl作為電解質(zhì)，但不能用Na2SO4C．A、B兩端都必需用鐵作電極D．陰極上發(fā)生的反應(yīng)是：2H＋＋2e－=H2↑解析利用電解法制備Fe(OH)2，由于Fe(OH)2極易被氧化，故可利用電解過(guò)程中生成的H2排出裝置中的O2，使反應(yīng)在H2環(huán)境中發(fā)生，故B電極上必需是H＋放電，B極為陰極，b為電源負(fù)極，A錯(cuò)誤、D正確；電解液可以為NaOH、NaCl、Na2SO4溶液等，故B錯(cuò)誤；陽(yáng)極為鐵電極，陰極可為鐵電極，也可為其他電極，C錯(cuò)誤。答案D5．關(guān)于下列各裝置圖的敘述不正確的是 ()。A．用圖①裝置精煉銅，a極為粗銅，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液B．圖②裝置的鹽橋中KCl的Cl－移向乙燒杯C．圖③裝置中鋼閘門(mén)可與外接電源的負(fù)極相連受到愛(ài)護(hù)D．圖④兩個(gè)裝置中通過(guò)導(dǎo)線的電子數(shù)相同時(shí)，消耗負(fù)極材料的物質(zhì)的量不同解析A項(xiàng)正確，由電流方向推斷a極為陽(yáng)極，可使粗銅溶解；B項(xiàng)錯(cuò)誤，圖②裝置中的甲燒杯中鋅作負(fù)極，溶液中不斷增加Zn2＋，鹽橋中KCl的Cl－移向甲燒杯；C項(xiàng)正確，由于鋼閘門(mén)與外接電源的負(fù)極相連作陰極受到了愛(ài)護(hù)；圖④中左、右裝置均為原電池，左裝置中的鋁作負(fù)極被氧化，右裝置中的鋅作負(fù)極被氧化，但兩種金屬的氧化產(chǎn)物的化合價(jià)不同，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)線的電子數(shù)相同時(shí)，消耗負(fù)極材料的物質(zhì)的量不同。答案B6．(2021·天津模擬)臭氧是常見(jiàn)的強(qiáng)氧化劑，廣泛用于水處理系統(tǒng)。制取臭氧的方法很多，其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 ()。A．高壓放電法，反應(yīng)的原理為3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3B．高壓放電出來(lái)的空氣中，除含臭氧外還含有氮的氧化物C．電解時(shí)，電極b四周發(fā)生的電極反應(yīng)有3H2O－6e－=O3↑＋6H＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．電解時(shí)，H＋由電極a經(jīng)聚合固體電解質(zhì)膜流向電極b解析高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉(zhuǎn)化為臭氧類(lèi)似，其反應(yīng)的原理為：3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3，因空氣中還含有氮?dú)?，放電條件下，氮?dú)庖材芘c氧氣反應(yīng)，故有氮氧化物生成，A、B兩項(xiàng)均正確；觀看上圖電解法制臭氧，可發(fā)覺(jué)有氫氣放出，必由水還原生成，發(fā)生還原反應(yīng)，故a為陰極；同理，由水生成氧氣和臭氧，發(fā)生氧化反應(yīng)，C項(xiàng)正確；因b為陽(yáng)極，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子移向陰極，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D7．(2021·天津化學(xué)，6)為增加鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽(yáng)極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下：電池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)電解池：2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Al2O3＋3H2↑電解過(guò)程中，以下推斷正確的是 ()。電池電解池AH＋移向Pb電極H＋移向Pb電極B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正極：PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2＋＋2H2O陽(yáng)極：3Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋D解析在電池中陽(yáng)離子移向正極PbO2，在電解池中陽(yáng)離子移向陰極Pb電極，A錯(cuò)誤；當(dāng)消耗3molPb時(shí)，轉(zhuǎn)移6mole－，由轉(zhuǎn)移電子守恒可知生成1molAl2O3，B錯(cuò)誤；電池正極反應(yīng)應(yīng)為：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O，C錯(cuò)誤；在電池中，由于Pb電極反應(yīng)為：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4，析出的PbSO4附在電極上，電極質(zhì)量增大，而在電解池中Pb為陰極不參與電極反應(yīng)，故質(zhì)量不發(fā)生轉(zhuǎn)變，D正確。答案D二、非選擇題(本題共4個(gè)小題，共58分)8．(14分)(2021·濰坊模擬)對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。(1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽(yáng)極的緣由是________________________。在此過(guò)程中，兩個(gè)電極上質(zhì)量的變化值：陰極________陽(yáng)極(填“>”、“<”或“＝”)。(3)利用右圖所示的裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于________(填“M”或“N”)處。若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱(chēng)為_(kāi)___________。解析(1)陽(yáng)極鋁被氧化成Al2O3，反應(yīng)過(guò)程中有水參與，故電極反應(yīng)式為2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋。(2)電鍍時(shí)，為保證陰極上只有銅析出，就要確保電鍍過(guò)程中溶液中有足夠多的Cu2＋，因此陽(yáng)極就需要不斷地溶解銅，以補(bǔ)充電鍍液中的Cu2＋。(3)鐵被愛(ài)護(hù)，可以作原電池的負(fù)極或電解池的陰極。故若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到愛(ài)護(hù)；若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，鐵作正極，稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極的陰極愛(ài)護(hù)法。答案(1)2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋(2)能向電鍍液中不斷補(bǔ)充Cu2＋，使電鍍液中的Cu2＋濃度保持恒定＝(3)N犧牲陽(yáng)極的陰極愛(ài)護(hù)法9．(14分)某小組同學(xué)設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀。(1)X極與電源的________(填“正”或“負(fù)”)極相連，氫氣從________(填“A”、“B”、“C”或“D”)口導(dǎo)出。(2)離子交換膜只允許一類(lèi)離子通過(guò)，則M為_(kāi)_______(填“陰離子”或“陽(yáng)離子”，下同)交換膜，N為_(kāi)_______交換膜。(3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極)，則電池負(fù)極的反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。(4)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，制得11.2L氫氣，則生成硫酸的質(zhì)量是________，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_(kāi)_______。解析題圖中左邊加入含硫酸的水，示意左邊制硫酸，即OH－在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，使左邊溶液中H＋增多，為了使溶液呈電中性，硫酸鉀溶液中的SO42－通過(guò)M交換膜向左邊遷移，即M為陰離子交換膜，由此推知X為陽(yáng)極，與電源正極相連，B出口產(chǎn)生氧氣，A出口流出硫酸；同理，右側(cè)加入含KOH的水，說(shuō)明右邊制備KOH溶液，H＋在Y極發(fā)生還原反應(yīng)，說(shuō)明Y極為陰極，與電源負(fù)極相連，右邊溶液中OH－增多，硫酸鉀溶液中K＋向右遷移，N為陽(yáng)離子交換膜，所以C出口產(chǎn)生氫氣，D出口流出KOH溶液。(3)若將制得的氫氣和氧氣在氫氧化鉀溶液中構(gòu)成原電池，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，負(fù)極反應(yīng)式為2H2－4e－＋4OH－=4H2O。(4)n(H2)＝0.5mol，2H＋＋2e－=H2↑，得電子1mol，X極的反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，依據(jù)得失電子守恒知，生成H＋的物質(zhì)的量為1mol，故生成0.5molH2SO4，m(H2SO4)＝49g。答案(1)正C(2)陰離子陽(yáng)離子(3)H2－2e－＋2OH－=2H2O(4)49g6.02×1023(或NA)10．(15分)某化學(xué)爭(zhēng)辯小組以銅為電極，按右圖所示的裝置電解飽和食鹽水，探究過(guò)程如下。試驗(yàn)1：接通電源30s內(nèi)，陽(yáng)極四周消滅白色渾濁，之后變成橙黃色渾濁，此時(shí)測(cè)定溶液的pH約為10。一段時(shí)間后，試管底部聚集大量紅色沉淀，溶液仍為無(wú)色。查閱資料：物質(zhì)氯化銅氧化亞銅氫氧化亞銅(不穩(wěn)定)氯化亞銅顏色固體呈棕色，濃溶液呈綠色，稀溶液呈藍(lán)色紅色橙黃色白色相同溫度下CuCl的溶解度大于CuOH。試驗(yàn)2：分別出試驗(yàn)1中試管底部的沉淀，洗滌，分裝在兩支小試管中，試驗(yàn)操作和現(xiàn)象如下。序號(hào)操作現(xiàn)象①滴入足量稀硝酸溶液沉淀溶解，有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，最終得到藍(lán)色溶液②滴入足量稀硫酸溶液仍有紅色不溶物，溶液呈現(xiàn)藍(lán)色請(qǐng)回答：(1)試驗(yàn)1中試管底部紅色沉淀的化學(xué)式為_(kāi)_______。(2)試驗(yàn)1中陽(yáng)極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。(3)利用平衡移動(dòng)的原理解釋?zhuān)囼?yàn)1中最初生成的白色渾濁轉(zhuǎn)化為橙黃色渾濁的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)試驗(yàn)2中①、②的離子反應(yīng)方程式：①____________________________，②________________________。解析(1)在試驗(yàn)1中，陽(yáng)極銅被氧化，由現(xiàn)象不難推斷，銅逐步轉(zhuǎn)化為氯化亞銅→氫氧化亞銅→氧化亞銅，所以試驗(yàn)1試管底部是Cu2O。(2)試驗(yàn)1中陽(yáng)極上的電極反應(yīng)式為Cu＋Cl－－e－=CuCl(或Cu＋OH－－e－=CuOH)。(3)試驗(yàn)1中最初生成的白色渾濁轉(zhuǎn)化為橙黃色渾濁是由于CuCl存在如下沉淀溶解平衡：CuCl(s)Cu＋(aq)＋Cl－(aq)，OH－與Cu＋結(jié)合，生成更難溶的物質(zhì)，使平衡正向移動(dòng)。(4)在試驗(yàn)2中，①中的Cu2O會(huì)被HNO3氧化，離子反應(yīng)方程式為3Cu2O＋14H＋＋2NO3－=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O；②中的Cu2O在稀H2SO4溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)：Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O。答案(1)Cu2O(2)Cu＋Cl－－e－=CuCl(或Cu＋OH－－e－=CuOH)(3)CuCl(s)Cu＋(aq)＋Cl－(aq)，OH－與Cu＋結(jié)合，生成更難溶的物質(zhì)，使平衡正向移動(dòng)(4)①3Cu2O＋14H＋＋2NO3－=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O②Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O11．(15分)下圖是一個(gè)化學(xué)過(guò)程的示意圖。(1)圖中甲池是________裝置(填“電解池”或“原電池”)，其中OH－移向________極(填“CH3OH”或“O2”)。(2)寫(xiě)出通入CH3OH的電極的電極反應(yīng)式：______________________________________________________________________________________________。(3)向乙池兩電極四周滴加適量紫色石蕊試液，四周變紅的電極為_(kāi)_______極(填“A”或“B”)，并寫(xiě)出此電極的反應(yīng)式：______________________________。(4)乙池中總反應(yīng)的離子方程式：_____________________________________。(5)當(dāng)乙池中B(Ag)極的質(zhì)量增加5.40g時(shí)，乙池的pH是________(若此時(shí)乙池中溶液的體積為500mL)；此時(shí)丙池某電極析出1.60g某金屬，則丙中的某鹽溶液可能是________(填序號(hào))。A．MgSO4 B．CuSO4 C．NaCl D．AgNO3解析(1)分析圖中裝置，甲池是堿性條件下的甲醇燃料電池，用于發(fā)電，甲醇所在電極作負(fù)極，O2所在電極為正極，在堿性條件下甲醇的氧化產(chǎn)物為CO3