1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业（二十七）电解池金属的电化学腐蚀与防护 (45分钟100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题6分,共60分)1.(2013沈阳模拟)某研究性学习小组用如图装置研究不同能量之间的转化问题。下列说法正确的是()A.断开开关S1,闭合开关S2,化学能转化为电能,电能转化为光能等B.断开开关S1,闭合开关S2,此时构成的装置属于电解池C.断开开关S2,闭合开关S1,此时构成的装置属于原电池D.断开开关S2,闭合开关S1,化学能转化为电能2.(2013上海高考)糕点
2、包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为Fe-3e-Fe3+C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-D.含有1.12 g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)3.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后,下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中,正确的有()该溶液的pH可能增大该溶液的pH可能减小该溶液的pH可能不变该溶液的浓度可能增大该溶液的浓度可能不变该溶液的浓
3、度可能减小A.3种B.4种C.5种D.6种4.(2014宁波模拟)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。图甲表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。则下列说法不正确的是()A.若此装置用于电解精炼铜,则X为纯铜、Y为粗铜,电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液B.按图甲装置用惰性电极电解AgNO3溶液,若图乙横坐标x表示流入电极的电子的物质的量,则E可表示反应生成硝酸的物质的量,F表示电解生成气体的物质的量C.按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,加入0.5 mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子为2.0 mol
4、D.若X、Y为铂电极,a溶液为500 mL KCl和KNO3的混合液,经过一段时间后,两极均得到标准状况下11.2 L气体,则原混合液中KCl的物质的量浓度至少为2.0 molL-15.(2013秦皇岛模拟)臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示,下列有关说法不正确的是()A.高压放电法,反应的原理为3O22O3B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物C.电解纯水时,电极b周围发生的电极反应有6OH-6e-=O3+3H2O和4OH-4e-=O2+2H2OD.电解水时,H+由电极a经聚合电解质薄膜流向电极b6.(2014上
5、饶模拟)某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质,部分导线未画出),下列说法正确的是()A.a应与c相连接,b应与d相连接B.电解一段时间,b与d两极析出物质的物质的量相等C.电解一段时间,b极附近溶液的pH降低D.电解过程中,Y装置中Cu2+的浓度始终不变7.粗铜中一般含有锌、铁、银、金等杂质。在如图所示的装置中,甲池的总反应方程式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,接通电路一段时间后,纯铜电极质量增加了3.2 g。在此过程中,下列说法正确的是()A.甲池是电能转化为化学能的装置,乙池是化学能转化为电能的装置B.甲池中理论上消耗标准状况下空
6、气的体积是2.8 L(空气中O2体积分数以20%计算)C.乙池中CuSO4溶液的浓度不变D.甲池通入CH3OH一极的电极反应为CH3OH-6e-+2H2O=C+8H+8.(2014济南模拟)用惰性电极电解硫酸铜溶液,整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态,可向溶液中加入()A.0.1 mol CuO B.0.1 mol CuCO3C.0.1 mol Cu(OH)2 D.0.05 mol Cu2(OH)2CO39.(2013扬州模拟)如图所示,Na-S电池是当前开发的一种高性能可充电电池,它所贮存的能量为常用铅蓄电池的5倍(
7、按相同质量计),电池反应为2Na(l)+S8(l)Na2Sn,下列说法不正确的是()A.外室熔融硫中添加石墨粉主要是为了增强导电性B.放电时Na+向正极移动C.充电时阳极反应式为8-16e-=nS8D.用该电池电解饱和食盐水时阴极产物只有H210.(2014兰州模拟)将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法错误的是()A.阳极先逸出Cl2,后逸出O2,阴极先产生Cu,后逸出H2B.AB段阳极只产生Cl2,阴极只产生CuC.BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2D.CD段相当于电解水二、非选择题(本题包括3
8、小题,共40分)11.(10分)(2014西安模拟)如图所示,用石墨电极电解氯化铜溶液。查阅资料可知CuC显黄色,氯化铜溶液显蓝绿色或黄绿色。请回答下列问题:(1)阳极上的气体呈色,检验该气体可用_。(2)写出电解的离子方程式:_。(3)为什么要设计连接后面的装置?_。12.(14分)(能力挑战题)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题:(1)A是铅蓄电池的极,铅蓄电池正极反应式为_,放电过程中电解液的密度(填“减小”“增大”或“不变”)
9、。(2)Ag电极的电极反应式是,该电极的电极产物共_g。(3)Cu电极的电极反应式是,CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线,则x表示。a.各U形管中产生的气体的体积b.各U形管中阳极质量的减少量c.各U形管中阴极质量的增加量13.(16分)(能力挑战题)(1)对铝制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。以处理过的铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极反应式为。(2)最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实验氮的固定电解法合成氨,大大提高了氮气和氢气的转化率,总反应式为N2
10、(g)+3H2(g)2NH3(g),则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入_极(填“阴”或“阳”);向另一电极通入N2,该电极的反应式为_。(3)用如图所示装置电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液可以制取N2、H2(注:电解池中隔膜仅阻止气体通过)。上述电解池的阳极反应式为_。答案解析1.【解析】选A。从装置图可知断开开关S1,闭合开关S2,构成原电池,化学能转化为电能,电能转化为光能等,A正确,B错误;断开开关S2,闭合开关S1,此时构成的装置属于电解池,C、D错误。2.【解析】选D。钢铁的吸氧腐蚀为放热反应,A错误。脱氧过程,铁为负极,电极反应为Fe-2e-=Fe2+;碳作正极,电极反
11、应为2H2O +O2+4e-=4OH-,B、C均错误。根据电极反应可得电池反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,Fe(OH)2可继续被氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,因此可得关系式:4Fe3O2,1.12 g Fe完全反应最多可吸收O2336 mL(标准状况),D正确。【加固训练】下列说法正确的是()A.镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈B.铜的金属活泼性比铁弱,可在海轮外壳上装若干铜块以减缓铁腐蚀C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应D.铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加【解析】选A。A项,镀层是铜,当镀层破坏时,易
12、形成电化学腐蚀而使相对活泼的金属被腐蚀,即铁的腐蚀会加剧;B项,在海轮外壳上应装上比铁活泼的锌,不能用铜,否则会加快铁的腐蚀,错误;C项,铅蓄电池放电时的负极反应、充电时的阳极反应均发生失电子的氧化反应,错误;D项,铅蓄电池负极反应为Pb-2e-+S=PbSO4,PbSO4不溶于水,负极质量增加,错误。3.【解题指南】正确解答本题,需明确:只有水被电解时,不要误认为溶液的pH不变化或一定变化。要分析水减少后,溶液中c(H+)或c(OH-)怎样变化。【解析】选C。若电解的是不饱和的强碱(如NaOH)溶液,则电解后溶液的pH增大,浓度增大;若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如H2SO4),则对应
13、溶液的pH将减小,浓度增大;若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)的饱和溶液,则溶液pH保持不变,浓度不变。4.【解析】选C。电解精炼铜时,阳极为粗铜,阴极为纯铜,电解质溶液为可溶性铜盐溶液,A项正确;惰性电极电解AgNO3溶液时的反应为4AgNO3+2H2O4HNO3+4Ag+O2,故B项正确;利用电解CuSO4溶液的反应式2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2可知,若电解一段时间CuSO4溶液后加入0.5 mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子为1.0 mol,C项错;D项,阴极析出氢气,阳极先析出氯气,后析出氧气,因此若两极气体体积相等则阳极
14、产生的气体只能是氯气,利用氯原子守恒可知混合液中c(KCl)至少为1 mol0.5 L=2.0 molL-1。5.【解析】选D。高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为3O22O3,因空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮氧化物生成,A、B两项均正确;观察题图电解纯水法,可发现有氢气放出,必由水发生还原反应生成,故a为阴极;同理,由水生成氧气和臭氧,发生氧化反应,C项正确;因b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,故D项错误。6.【解析】选B。a为负极,应与纯铜即与d极相连,b为正极,应与粗铜即与c极相连,A项错误。b极析出H2,而d极析出Cu,B项正确。b极
15、附近溶液的pH升高,C项错误。电解过程中,d极析出Cu,c极溶解的不仅有Cu,还有各种金属杂质,因而Y装置中Cu2+的浓度是减小的,D项错误。7.【解析】选B。根据装置图的特点可知甲池为原电池,乙池为电解池,再根据电子得失守恒进行相关的计算。C项中因粗铜含锌、铁,比铜更易失电子,当阳极溶解锌、铁时,阴极析出铜,故铜离子浓度减小。D项溶液为碱性,不能生成氢离子。8.【解析】选D。观察图像中曲线的斜率可知,OP段和PQ段气体的成分不同。由于阳极始终是OH-放电,所以可以推断出,OP段只有阳极产生O2(阴极无气体生成),PQ段阴、阳两极都产生气体。因此,整个过程发生的反应为2CuSO4+2H2O2C
16、u+2H2SO4+O2和2H2O2H2+O2。结合图像中转移电子的物质的量,可计算出反应析出0.1 mol Cu和0.05 mol O2,反应消耗0.05 mol H2O。根据“出什么加什么,出多少加多少”的原则,欲使溶液恢复到起始状态,应向溶液中加入0.1 mol CuO和0.05 mol H2O。而0.05 mol Cu2(OH)2CO3恰好相当于0.1 mol CuO和0.05 mol H2O(生成0.05 mol CO2无影响),故D正确。9.【解析】选D。由于硫是绝缘体,故在外室填充石墨粉以保证良好的导电性,A正确;在原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,B正确;充电时阳极发
17、生氧化反应,C正确;用该电池电解饱和食盐水时,H2O电离出的H+在阴极放电产生H2,同时也生成NaOH,D错。【方法技巧】充电电池的电极与反应(1)“正正负负”即原电池的正极充电时要与外接电源的正极相连,原电池的负极充电时要与外接电源的负极相连。(2)“颠颠倒倒”即原电池的正极反应倒过来,就是充电时电解池的阳极反应式。原电池的负极反应倒过来,就是充电时电解池的阴极反应式。10.【解析】选C。由于两种溶液的体积相等,物质的量浓度也相等,即溶质的物质的量相等,设CuSO4和NaCl的物质的量各1 mol,电解分3个阶段:第一阶段阳极:1 mol氯离子失1 mol电子,阴极:0.5 mol铜离子得1
18、 mol电子,因为铜离子水解使溶液显酸性,随着电解的进行,铜离子的浓度降低,酸性减弱,pH将增大。第二阶段阳极:1 mol氢氧根离子失1 mol电子(来源于水的电离),阴极:0.5 mol铜离子再得1 mol电子,因为氢氧根离子消耗,使水溶液中氢离子浓度增大,pH迅速减小。第三阶段阳极:氢氧根离子失电子,阴极:氢离子得电子,它们都来源于水的电离,实质是电解水,导致溶液的体积减小,使溶液中氢离子浓度增大,pH继续减小,故C项错误。11.【解析】(1)阳极是阴离子放电,即Cl-放电产生Cl2,故颜色为黄绿色;检验Cl2可用湿润的淀粉KI试纸,若试纸变蓝,则确定为氯气。(2)电解氯化铜的离子方程式为
19、Cu2+2Cl-Cu+Cl2。(3)电解氯化铜时产生的氯气有毒,故后面连接装置既可用于检验电解产生的气体,又可用于吸收该有毒气体。答案:(1)黄绿湿润的淀粉KI试纸(2)Cu2+2Cl-Cu+Cl2(3)因为阳极产生的氯气为有毒气体,故后面连接装置可以用于检验与吸收12.【解析】根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极,B是电源的正极,电解时Ag极作阴极,电极反应式为2H+2e-=H2,Fe作阳极,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,左侧U形管中总反应式为Fe+2H+=Fe2+H2。右侧U形管相当于电镀装置,Zn电极作阴极,电极反应式为Cu2+2e-=Cu,铜电极作阳极,电极反应式
20、为Cu-2e-=Cu2+,电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变,根据上述分析可得答案。答案:(1)负PbO2+4H+S+2e-=PbSO4+2H2O减小(2)2H+2e-=H20.4(3)Cu-2e-=Cu2+不变(4)b【方法技巧】电解计算的一般解题思路(1)先看阳极材料是活性电极还是惰性电极。(2)找全离子,将溶液中的所有离子按阴阳离子分开。(3)根据电子守恒,串联电路中转移的电子数目相同,即阴离子(活泼电极)失去的电子数等于阳离子得到的电子数,列出关系式进行计算。常用的计算关系式有:4H+4OH-2H2O22Cu2+2Cu4Ag4Ag+4Cl-2Cl2等。13.【解题指南】正确解答本题
21、,需明确以下两点:(1)书写电极反应式时,一定要注意溶液的性质;(2)电极反应式的书写要注意利用得失电子守恒和电荷守恒配平。【解析】(1)铝失电子和水反应生成氧化铝和氢离子,电极反应式为2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。(2)从总反应可以判断出H2被氧化,应该是在阳极发生的反应,N2在阴极发生还原反应:N2+ 6H+6e-=2NH3。(3)由图可知,阳极是尿素CO(NH2)2失去电子生成N2和K2CO3,电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-=C+N2+6H2O。答案:(1)2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+(2)阳N2+6H+6e-=2NH3(3)CO(NH2)2-6e-+8OH-=C+N2+6H2O关闭Word文档返回原板块
