第六章第3节课时跟踪练.docx
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第六章第3节课时跟踪练
第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护
课时跟踪练
一、选择题
1.下列事实与电化学原理无关的是( )
A.金属钠与氧气反应生成过氧化钠
B.铁制器件在潮湿空气中生锈
C.镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀
D.远洋海轮的外壳连接锌块可保护轮船不受腐蚀
解析:
金属钠与氧气反应生成过氧化钠,与原电池无关,故A正确;铁在潮湿空气中形成原电池发生吸氧腐蚀,故B错误;镀锌铁发生金属被腐蚀现象时,因Zn比Fe活泼,Zn被腐蚀,镀锡铁破损后发生电化腐蚀,因Fe比Sn活泼,因而是铁被腐蚀,所以,镀锌铁比镀锡铁耐用,故C错误;原电池中活泼金属做负极,腐蚀锌,保护了锌,故D错误。
答案:
A
2.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圈呈浅红色。
则下列说法错误的是( )
A.b电极是阴极
B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中,水是氧化剂
D.b电极附近溶液的pH变小
解析:
电解饱和NaCl溶液,阳极生成Cl2,Cl2与水反应生成HClO和HCl,HClO具有漂白性,盐酸具有酸性,可使pH试纸变红色,HClO又可将红色漂白,故内圆为白色,外圈为红色,可推出a为阳极,A正确;a为阳极与电源正极相连,B正确;电解过程中,H2O得电子,为氧化剂,C正确;b电极附近有OH-生成,pH增大,D错误。
答案:
D
3.下列有关电化学装置完全正确的是( )
A
B
C
D
铜的精炼
铁上镀银
防止Fe被腐蚀
构成铜锌原电池
解析:
电解精炼铜时,应该用粗铜作阳极,纯铜作阴极,A错误;铁上镀银时,应该用银作阳极,铁作阴极,B错误;C是外加电流的阴极保护法,正确;铜锌原电池中,锌应插入硫酸锌溶液中,铜应插入硫酸铜溶液中,D错误。
答案:
C
4.(2017·海南卷)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。
下列叙述错误的是( )
A.Pd电极b为阴极
B.阴极的反应式为N2+6H++6e-===2NH3
C.H+由阳极向阴极迁移
D.陶瓷可以隔离N2和H2
解析:
此装置为电解池,总反应式是N2+3H2===2NH3,Pd电极b上是氢气发生氧化反应,即氢气失去电子化合价升高,Pd电极b为阳极,故A错误;根据A选项分析,Pd电极a为阴极,反应式为N2+6H++6e-===2NH3,故B正确;根据电解池的原理,阳离子在阴极上放电,即有阳极移向阴极,故C正确;根据装置图,陶瓷可以隔离N2和H2,故D正确。
答案:
A
5.烧杯A中盛放0.1mol·L-1的H2SO4溶液,烧杯B中盛放0.1mol·L-1的CuCl2溶液(两种溶液均足量),组成的装置如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.A为原电池,B为电解池
B.A为电解池,B为原电池
C.当A烧杯中产生0.1mol气体时,B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1mol
D.经过一段时间,B烧杯中溶液的pH增大
解析:
构成A装置的是活泼性不同的两电极,两电极均浸在电解质溶液中,两极形成了闭合回路,所以A装置为原电池装置,且A装置为B装置提供电能。
A装置中的电极反应式:
正极:
2H++2e-===H2↑,负极:
Fe-2e-===Fe2+。
B装置中的电极反应式:
阴极:
Cu2++2e-===Cu,阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑。
装置B是电解氯化铜溶液,铜离子浓度减小,水解程度减小,溶液的pH增大。
答案:
B
6.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Al-3e-+6OH-===Al2O3+H2O
B.随着电解的进行,溶液的pH逐渐增大
C.当阴极生成气体3.36L(标准状况)时,阳极增重2.4g
D.电解过程中H+移向铝电极
解析:
电解质为硫酸溶液,OH-不可能参加反应,A错误;根据原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为2Al+3H2O
Al2O3+3H2↑,H2O减少,溶液的pH逐渐减小,B错误;阴极反应为2H++2e-===H2↑,H2的物质的量为3.36L÷22.4L·mol-1=0.15mol,则转移电子为2×0.15mol=0.3mol,阳极反应为Al-3e-===Al3+。
根据差量法进行计算:
设阳极增重的质量为x。
2Al+3H2O===Al2O3+3H2~6e- Δm
6 48
0.3 x
=
,解得x=2.4g,即阳极增重2.4g,C正确;根据电流的方向可知,阳离子移向阴极,所以H+移向石墨电极,D错误。
答案:
C
7.把物质的量均为0.1mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100mL的混合溶液,用石墨作电极电解,并收集两电极所产生的气体,一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。
则下列描述正确的是( )
A.电路中共转移0.6NA个电子
B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2mol
C.阴极质量增加3.2g
D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1mol·L-1
解析:
阳极开始产生Cl2,后产生O2,阴极开始产生Cu,后产生H2,根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同,则阴极产生0.2molH2,阳极产生0.1molCl2和0.1molO2,则转移电子数为0.6NA,A正确、B错误;阴极析出铜0.1mol,即6.4g,C错误;电解后溶液的体积未知,故不能计算浓度,D错误。
答案:
A
8.1L某溶液中含有的离子如下表:
离 子
Cu2+
Al3+
NO
Cl-
物质的量浓度/(mol·L-1)
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液,当电路中有3mole-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是( )
A.电解后溶液呈酸性
B.a=3
C.阳极生成1.5molCl2
D.阴极析出的金属是铜与铝
解析:
1molCu2+放电的过程中,另一极Cl-和OH-各放电1mol,故溶液显酸性,A正确;根据电荷守恒可推知a=4,B不正确;Cl-的物质的量为1mol,阳极不会产生1.5molCl2,C不正确;铝较活泼,在溶液中Al3+不会放电,D不正确。
答案:
A
9.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。
下列说法不正确的是( )
已知:
①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;
②氧化性:
Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。
A.碳棒上发生的电极反应:
4OH--4e-===O2↑+2H2O
B.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH
D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
解析:
电极反应式为阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑;阴极:
Ni2++2e-===Ni、2H++2e-===H2↑,A项正确;由于C室中Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,B错误;由于H+的氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程需要控制废水的pH,C正确;若去掉阳离子膜,在阳极Cl-首先放电生成Cl2,反应总方程式发生改变,D正确。
答案:
B
二、非选择题
10.Ⅰ.如图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图,请分析实验并回答下列问题:
(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同,过一段时间后液面最高的是________。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________(填“高”或“低”),钢铁越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为
______________________________________________________。
Ⅱ.利用化学反应:
2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,请你选择合适的电极材料和电解质溶液,设计一个原电池。
可供选择的电极材料:
铁棒、铜棒、石墨棒。
可供选择的电解质溶液:
CuCl2溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液。
请填写下列空白:
(1)选择________作正极材料,________作负极材料;选择________作电解质溶液。
(2)写出有关的电极反应式:
正极:
_______________________________________________;
负极:
________________________________________________。
解析:
Ⅰ.
(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池,铁作负极失电子,碳作正极,氧气得电子,使试管内压强降低,所以乙中导管中液面上升最高。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高,越易形成原电池造成钢铁的腐蚀。
(3)乙装置形成了原电池,碳作正极,氧气得电子,电极反应式:
2H2O+O2+4e-===4OH-。
Ⅱ.把氧化还原反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2拆成两个半反应:
2Fe3++2e-===2Fe2+,还原反应,是正极的反应式;Cu-2e-===Cu2+,氧化反应,是负极的反应式;含Fe3+的溶液作电解液,活泼性不同的金属或非金属作两极,其中铜棒作负极。
答案:
Ⅰ.
(1)乙
(2)高 (3)2H2O+O2+4e-===4OH-
Ⅱ.
(1)石墨棒 铜棒 FeCl3溶液
(2)2Fe3++2e-===2Fe2+ Cu-2e-===Cu2+
11.电解原理在化学工业中有广泛应用。
如图表示一个电解池,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。
请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是AgNO3溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴石蕊试液,则:
①电解池中Y电极上的电极反应式为_____________________
______________________________________________________。
在Y电极附近观察到的实验现象是_____________________
_____________________________________________________;
检验该电极反应产物的方法是_____________________________
______________________________________________________。
②X电极上的电极反应式为_____________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗镍,电解液a选用Ni(NO3)2溶液,则:
①X电极的材料是_________,电极反应式为________________,②Y极的材料是________,电极反应式为_________________(说明:
杂质发生的电极反应不必写出)。
解析:
(1)用惰性电极电解AgNO3溶液时,阳极反应:
2H2O-4e-===4H++O2↑;阴极反应:
4Ag++4e-===4Ag。
与电源正极相连的电极为阳极,反之为阴极。
所以X为阴极,Y为阳极。
Y电极在反应过程中消耗了H2O电离出的OH-,生成了H+,溶液呈酸性,加入石蕊试液显红色,Y电极产生氧气,能使带火星的木条复燃;X电极产生Ag。
(2)电解精炼Ni时,用粗镍作阳极,纯镍为阴极。
反应过程中阳极上的Ni以及比Ni活泼的金属失去电子,成为离子,进入溶液,活泼性比Ni差的金属形成阳极泥;在阴极只有Ni2+能得电子成为单质,其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。
根据装置图,X为阴极,Y为阳极,所以,X电极的材料是纯镍,电极反应式为Ni2++2e-===Ni;Y电极的材料是粗镍,电极反应式为Ni-2e-===Ni2+。
答案:
(1)①2H2O-4e-===4H++O2↑ 有无色气体放出,溶液变红 用带火星的木条检验,木条复燃 ②4Ag++4e-===4Ag
(2)①纯镍 Ni2++2e-===Ni
②粗镍 Ni-2e-===Ni2+
12.
(1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
电化学降解NO
的原理如图,电源正极为________(填“A”或“B”),阴极反应式为_________________________________________
______________________________________________________。
(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
①为了不影响H2O2的产量,需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5,则所得溶液中c(NH
)________(填“>”“<”或“=”)c(NO
)。
②Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为
_______________________________________________________
______________________________________________________。
③理论上电路中每转移3mole-,最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是________g。
(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。
其原理如下图所示,KHCO3应进入________(填“阴极”或“阳极”)室。
结合方程式简述再生K2CO3的原理是_____________________________
______________________________________________________。
解析:
(1)由题给原理图可知,Ag-Pt电极上NO
发生还原反应生成氮气,因此Ag-Pt电极为阴极,电极反应式为2NO
+12H++10e-===N2↑+6H2O,则B为负极,A为电源正极。
(2)①溶液呈现电中性,c(NH
)+c(H+)=c(NO
)+c(OH-),pH约为5呈酸性,即c(H+)>c(OH-),则c(NH
)<c(NO
);②Ir-Ru惰性电极有吸附氧气作用,氧气得电子发生还原反应,O2+2H++2e-===H2O2;③4NH3+3O2===2N2+6H2O中,4mol氨气转移12mol电子,因此转移3mol电子,最多可以处理NH3·H2O的物质的量为1mol,其质量为17g。
(3)电解法也可以使K2CO3溶液再生。
根据题图可知,水电离产生的H+在阴极获得电子变为氢气逸出,水产生的OH-在阳极失去电子变为O2,产生的OH-和HCO
反应生成CO
,使得K2CO3再生。
答案:
(1)A 2NO
+12H++10e-===N2↑+6H2O
(2)①< ②O2+2H++2e-===H2O2 ③17
(3)阴极 水电离出H+在阴极得电子生成H2,使水的平衡正向移动,产生的OH-和HCO
反应生成CO
,使得K2CO3再生