届高三化学总复习跟踪提高训练通用版第22讲 电解池金属腐蚀与防护.docx

1、届高三化学总复习跟踪提高训练通用版第22讲 电解池金属腐蚀与防护2019届高三化学总复习跟踪提高训练第22讲电解池金属腐蚀与防护一、选择题1(2018黑龙江哈尔滨三中月考)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀B金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程C轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法D铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe3e=Fe3，继而形成铁锈解析：酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，所以酸性条件下钢铁不一定发生析氢腐蚀；金属腐蚀的实质是金属失去电子发生氧化反应，所以属于被氧化的过

2、程；Zn、Fe和海水构成原电池，Zn易失电子作负极而被腐蚀，Fe作正极被保护，所以轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法；Cu、Fe和电解质溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe作负极、Cu作正极，负极反应式为Fe2e=Fe2。答案：C2(2018广东揭阳二模)如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()A阳极的电极反应式为：2Cl2e=Cl2B通电后，O2、Cl均向阴极移动C阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2D石墨电极的质量不发生变

3、化解析：电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，导致氧气等气体的出现，所以电极反应式为：2O24e=O2；电解池中，电解质里的阴离子O2、Cl均移向阳极；电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即TiO24e=Ti2O2；石墨电极会和阳极上产生的氧气之间发生反应，导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电极本身会消耗，质量减轻。答案：C3(2018上饶三模)海水中含有丰富的锂资源，研究人员开发了一种只能让锂离子通过的特殊交换膜，并运用电解实现从海水中提取高浓度的锂盐，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()Aa连接电源的正极BLi的移动方向是从海水进入盐酸中C一段时

4、间后，b电极附近溶液的pH降低D电解过程中还可能获得有经济价值的副产物氢气和氯气解析：要想从海水中提取高浓度的锂盐，则锂离子应从海水进入盐酸中，依据电解池工作原理，阳离子移向阴极，可知b为阴极与电源负极相连，a为阳极与电源正极相连，故A、B正确；b电极为阴极，阴极上氢离子放电，氢离子浓度减小，pH增大，故C错误；电解池阳极海水中的Cl失去电子生成Cl2，阴极上盐酸中的H得到电子生成H2，故D正确。答案：C4(2018沧州高三质检)100 g样品所消耗的溴的毫克数称为溴指数。溴指数越高，则说明样品中不饱和烃含量越高。我国石油工业一般利用恒定电流库仑分析法测定汽油的溴指数，利用电解产生的溴与不饱和

5、烃反应，支持电解质为LiBr，溶剂仅含5%的水，其余为甲醇、苯与醋酸。下列有关说法正确的是()A在溶剂中提高苯的比例，能提高溶液的导电性B电解时阳极的电极反应式为2Br2e=Br2C电解时可用铁作阳极材料D汽油样品应加在阴极区解析：苯是非电解质，增加其比例只能降低溶液的导电性；在阳极 Br放电，失电子被氧化生成Br2；铁会在阳极放电生成金属阳离子，不能用铁作阳极材料；汽油样品应加在阳极区与溴发生反应。答案：B5(2018庆阳理综)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是()AA为电源的正极B气体X为H2C电极E为阴极D电极D的电极反应式为C6H66H6e=C6H12

6、解析：该装置有外接电源，所以是电解池，电极D上苯得电子和氢离子反应生成环己烷，则D电极是阴极，A为电源负极，D的电极反应式为C6H66H6e=C6H12，E是阳极，阳极上水失电子生成O2和H，电极反应式为2H2O4e=O24H，所以气体X为O2，故A、B、C错误。答案：D6(2018大连一模)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，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：4OH4e=2H2OO2 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解析：该电解池中，阳极铁失电子变为亚铁离

7、子，溶液由无色变成浅绿色，故A错误；阴极的电极反应式为：2H2e=H2，所以电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高，故B错误，C正确；因为磷酸是三元酸，所以阴极室溶液中的溶质也可能含有磷酸氢铵和磷酸二氢铵，故D错误。答案：C7如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是()AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H2e=H2BK1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol 气体解析：K1闭合时，该装置构成原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是2Fe4

8、e=2Fe2，A错误；石墨棒作正极，发生的电极反应式为2H2OO24e=4OH，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高，B正确；K2闭合时，该装置构成了电解池，C作阳极，Fe作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法，C错误；K2闭合时，阳极的电极反应式是 2Cl2e= Cl2，阴极的电极反应式是2H2e= H2，所以当电路中通过0.002NA个(相当于 0.002 mol)电子时，生成H2和Cl2的物质的量均为 0.001 mol，则两极共产生0.002 mol气体，D错误。答案：B8净水器推销员用自来水做电解实验，一段时间后两极间产生绿色沉淀，并很快变成红褐色，然后用净水器净化后的水做电解实验

9、，两极上只有气体产生，水中并无沉淀，用以证明自来水很“脏”。人们将自来水送检，却是合格的，下列有关说法合理的是()A推销员电解自来水时，用石墨作阳极；电解净化水时，用铁作阴极B电解自来水时，阴极反应式：O22H2O4e=4OHC电解净化水时，a、b两极的pH变化如图2所示D电解自来水实验中，若阴极产生气体为3.36 L(标准状况)，则阳极质量减小5.6 g解析：推销员电解自来水时，用铁作阳极，铁失电子成为Fe2，在阴极，水中的H得电子成为氢气，破坏了水的电离平衡生成了OH，Fe2与OH生成的氢氧化亚铁转化为灰绿色沉淀，氢氧化亚铁很快被氧化为红褐色氢氧化铁，推销员电解净化水时，用石墨作阳极，阳极

10、(b极)电极反应为4OH4e=2H2OO2，阳极区c(H)增大，pH降低，阴极(a极)电极反应为2H2e=H2，阴极区c(OH)增大，pH升高，故两极上只有气体产生，水中并无沉淀，故A、B项错误，C项正确；电解自来水实验中，若阴极产生气体(H2)为3.36 L(标准状况)，则转移的电子的物质的量为20.3 mol，阳极铁失电子成为Fe2，质量减小56 g/mol8.4 g，D项错误。答案：C9(2018上海徐汇区二模)一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。下列说法错误的是()pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeOA.当pH4时，碳钢主要发

11、生析氢腐蚀B当pH6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C当pH14时，正极反应为O24H4e=2H2OD在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓解析：当pH4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，当pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，故A、B正确；当pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应O22H2O4e=4OH，故C错误；在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故D正确。答案：C10(2018包头一模)用图中的装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成装置，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升，下列说法正确的是()A用装置进行实验时铁电

12、极的电极反应为：Fe2e2OH=Fe(OH)2B用装置进行实验时石墨电极的电极反应为：2H2e=H2C同温、同压下，装置中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多D装置通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低解析：装置是原电池装置，Fe为负极，失去电子产生Fe2，Fe2再与溶液中的OH反应生成Fe(OH)2，A项正确；用装置进行实验时，石墨为正极，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：Cl22e=2Cl，B项错误；装置中石墨电极生成Cl2，铁电极生成H2，因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应：Cl2H2O HClHClO，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的

13、气体少，C项错误；装置通电10分钟后铁电极上产生H2：2H2O2e=H22OH，由于有OH生成，故溶液的pH升高，D项错误。答案：A二、非选择题11用石墨作电极电解1 L 0.1 molL1的CuSO4溶液(假定电解前后溶液体积不变)。(1)电路通过0.1 mol电子时，溶液的pH为_，欲恢复电解前状态应加入_的质量是_g。(2)当电路中通过0.3 mol电子时，欲恢复电解前状态，可加入下列的_。ACu B.CuOCCu(OH)2 D.Cu2(OH)2CO3(3)电路中通过0.4 mol电子时，欲恢复原状态，可加入_，质量是_g。(4)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如下图甲。电解过

14、程中的实验数据如下图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法不正确的是_。A电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生Bb电极上发生的反应方程式为4OH4e=2H2OO2C曲线0P段表示O2的体积变化DQ点时溶液中H的物质的量为0.4 mol解析：(1)n(Cu2)0.1 mol，当电路中n(e)0.2 mol时，只有CuSO4溶液被电解，由CuSO42e2HCuCuO，生成H为0.1 mol，c(H)0.1 molL1，pH1，应加入CuO 0.05 mol，即4 g才能恢复原状态。(2)当通过0.3 mol电子时，有

15、0.1 mol电子电解水，被电解的水为0.05 mol，需加入0.1 mol CuO与0.05 mol H2O，此时n(Cu)n(H)11应加入Cu2(OH)2CO3。(3)通过0.4 mol电子时，有0.2 mol电子电解水，需加入0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，n(Cu)n(H)12应加入0.1 mol Cu(OH)2，质量为9.8 g。(4)由电流方向可知，b电极为阳极，电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生；b电极上发生的反应方程式为4OH4e=2H2OO2；曲线0P段是阴极产生铜，阳极产生O2，曲线PQ段是阴极产生H2，阳极产生O2，故A、B、C正确。答

16、案：(1)1CuO4(2)D(3)Cu(OH)29.8(4)D12(2018甘肃模拟)对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。(1)硫酸厂的酸性废水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题：已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为_，AsH3的稳定性比NH3的稳定性_(填“强”或“弱”)。工业上采用硫化法(通常用硫化钠)去除废水中的砷，生成物为难溶性的三硫化二砷，该反应的离子方程式为_。(2)电镀厂的废水中含有的CN有剧毒，需要处理加以排放。已知HCN为一元弱酸

17、，则NaCN溶液的pH_7(填“”“”或“”)。处理含CN废水的方法之一是在微生物的作用下，CN被氧气氧化成HCO，同时生成NH3，该反应的离子方程式为_。(3)电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A表示乳酸根离子)：阳极的电极反应式为_。简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：_。电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为68，此时进入浓缩室的OH可忽略不计。400 mL 10 g/L乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g/L(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为_L(乳酸的摩尔质量为90 g/mol)。解析：(1)N

18、在第二周期且砷与氮同主族，故As位于第四周期A族，同主族，氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，则稳定性NH3AsH3。根据信息：Na2S和H3AsO3反应，生成难溶性的As2S3，据此得到反应的离子方程式为：2H3AsO33S26H=As2S36H2O。(2)已知HCN为一元弱酸，则NaCN溶液是强碱弱酸盐，溶液的pH大于7。在微生物的作用下，CN被氧气氧化成HCO，同时生成NH3，结合CN中C为2价，则离子方程式为：4H2O2CNO2=2HCO2NH3。(3)阳极上是OH失电子，电极反应式为：4OH4e=2H2OO2。在电解池的阳极上是OH放电，所以c(H)增大，并且H从阳极通过阳离子交换膜进入

19、浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即A从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，这样：HA=HA，乳酸浓度增大。乳酸的浓度变化量是1.5 mol/L，即生成HA的物质的量是1.5 mol/L0.4 L0.6 mol，结合HAHH2产生氢气是0.3 mol，即0.3 mol22.4 L/mol6.72 L。答案：(1)第四周期A族弱2H3AsO33S26H=As2S36H2O(2)4H2O2CNO2=2HCO2NH3(3)4OH4e=2H2OO2阳极OH放电，c(H)增大，H从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，HA=HA，乳酸浓度增大6.7213海洋是一座

20、巨大的宝藏，海水中蕴含 80多种元素，氯碱工业和制备金属镁的原料都可来自海水。.在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水(如图甲所示)。(1)写出阳极的反应式：_。(2)图甲中流出的b是_溶液。(3)石棉隔膜的作用是_。.随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。(1)离子交换膜电解槽(如图乙所示)中、分别是_、_。(2)已知一个电子的电量是1.6021019 C，用离子膜电解槽电解饱和食盐水，当电路中通过1.929105 C的电量时，生成NaOH_g。解析：.(1)阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：

21、2Cl2e=Cl2。(2)阴极上氢离子放电，导致阴极附近生成NaOH，溶液中还有部分氯化钠，所以b流出的液体是NaOH和NaCl混合溶液。(3)Cl2和NaOH溶液接触会发生反应：2NaOHCl2=NaClONaClH2O，石棉隔膜的作用是阻止Cl2与NaOH溶液反应。.(1)电解饱和食盐水，电解槽离子交换膜允许阳离子(或Na)通过，不允许阴离子通过；阴极是氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧化钠，所以为氢氧化钠溶液，为Na。(2)一个电子的电量是1.6021019 C，当电路中通过 1.929105 C的电量时，电子的个数1.2041024，电子的物质的量mol2 mol，根据转移电子和氢氧化钠

22、的关系式得NaOH的质量为：2 mol40 gmol180 g。答案：.(1)2Cl2e=Cl2(2)NaOH和NaCl(3)阻止Cl2与NaOH溶液反应.(1)NaOH溶液Na(2)8014人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图所示。(1)电源的负极为_(填“A”或“B”)。(2)阳极室中发生的反应依次为_、_。(3)电解结束后，阳极室溶液的pH与电解前相比将_；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为_g(忽略气体的溶解)。解析：(1)产生H2的一极为阴极，故B为负极，A为正极。(2)左侧CO(NH2)2转化为CO2和N2，结合溶液中含Cl及阳极为惰

23、性电极，则阳极室首先发生的反应为2Cl2e=Cl2，其次是CO(NH2)2在此室被Cl2氧化，化学方程式为CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl。(3)阳极室产生的H通过质子交换膜进入阴极室，从而使阳极室H浓度保持不变，pH与电解前相比不变；两极共收集到的气体n(气体)0.6 mol，1 mol CO(NH2)2被氧化转移6 mol e，阳极产生1 mol CO2和1 mol N2，阴极产生3 mol H2，故被氧化的CO(NH2)2为0.6 mol0.12 mol，质量为0.12 mol60 g/mol7.2 g。答案：(1)B(2)2Cl2e=Cl2CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl(3)不变7.2