2018届高考化学一轮复习考情分析检测第6章化学反应与能量6.3电解池金属的电化学腐蚀与防护剖析

1 第6章 化学反应与能量 6.3检测 时间:45分钟 满分:100分 一、选择题(每题7分,共63分) 1.下列关于电化学知识的说法正确的是( ) A .电解饱和食盐水在阳极得到氯气,阴极得到金属钠 B .电解精炼铜时,阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加 C .电解AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2的混合溶液,在阴极上依次析出Al 、Fe 、Cu D .电解CuSO 4溶液一段时间后(Cu 2+未反应完),加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态 答案 B 解析 A 项,电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl +2H 2O ===== 电解 ,错误;B 项,阳极除铜放电外,比铜活泼的金属如Zn 、 Fe 也放电,但阴极上只有Cu 2+ 放电,正确;C 项,根据金属活动性顺序可知,阴极上离子的放电顺序是Fe 3+>Cu 2+>H +>Fe 2+>Al 3+,Fe 2+和Al 3+不放电,Fe 3+得电子生成Fe 2+,不会析出铁和铝,在阴极上依次析出的是铜、氢气,错误;D 项,电解CuSO 4溶液,阴极析出Cu ,阳极生成氧气,加入CuO 或CuCO 3使溶液恢复至原状态,加入Cu(OH)2会有水生成,不能使其复原,错误。 2.[2017·吉林长春高三联考]用如图所示的实验装置进行电化学实验,下列判断中正确的是( ) A .若X 为铝片,Y 为镁片,Z 为NaOH ,将开关K 置于 B 处,则镁为原电池的负极 B .若X 为锌片,Y 为铁片,Z 为NaCl ,将开关K 置于A 或B 处均可减缓铁的腐蚀 C .若X 为铁片,Y 为铜片,Z 为CuSO 4,将开关K 置于A 处可实现在铁片上镀铜 D .若X 、Y 均为碳棒,Z 为Na 2SO 4,开关K 置于A 处,X 极发生的反应为2H ++2e - ===H 2↑ 答案 B 解析 Al 能与NaOH 溶液反应,Mg 不能,在Mg 、Al 、NaOH 溶液构成的原电池中,Al 是负极,A 错;若X 为锌片,开关K 置于A 或B 处时,铁为阴极或正极,铁片上均发生还原反应,均可减缓铁的腐蚀,B 正确;在铁片上镀铜时,应用铜作阳极,铁作阴极,即X 应为铜片,Y 为铁片,C 错;用惰性电极电解Na 2SO 4溶液时,阳极(X)发生氧化反应:4OH --4e -===2H 2O +O 2↑,D 错。 3.某小组用下图装置进行实验,下列说法正确的是( ) A .闭合K ,外电路电流方向为Fe 电极→石墨电极 B .盐桥中的电解质可以用KCl C .闭合K ,石墨电极上只生成铜 D .导线中流过0.15 mol e -时,加入5.55 g Cu 2(OH)2CO 3,CuSO 4溶液可恢复原组成 答案 D 解析 左侧两个烧杯构成了一个原电池,Fe 为负极,Ag 为正极;右侧烧杯为电解池。原电池中电流从正极流向负极,故外电路电流方向为Ag 电极→Pt 电极,石墨电极→Fe 电极,A 项错误。KCl 中的Cl -与Ag +反应,会导致中间烧杯中的电解质减少,故盐桥中的电解质不能是KCl ,B 项错误。闭合K ,石墨连接原电池的负极,石墨为阴极,发生还原反应,Cu 2+被完全还原成Cu 后,电解生成的硫酸所电离出的H +再被还原生成氢气,C 项错误。右侧烧 杯中n (CuSO 4)=0.05 L×1 mol/L=0.05 mol ,加入的n [Cu 2(OH)2CO 3]=5.55 g÷222 g·mol -1=0.025 mol 。导线中流过0.1 mol 电子时,发生反应:2CuSO 4+2H 2O=====电解 2Cu +2H 2SO 4+O 2↑; 再流过0.05 mol 电子时,发生反应:2H 2O=====电解 2H 2↑+O 2↑;消耗了CuSO 4和H 2O ,其中n (CuSO 4)=0.05 mol ,n (H 2O)=0.05 mol +0.025 mol =0.075 mol ;反应后,加入0.025 mol 碱式碳酸铜,发生反应Cu 2(OH)2CO 3+2H 2SO 4===2CuSO 4+3H 2O +CO 2↑,生成的n (CuSO 4)=0.05 mol ,n (H 2O)=0.075 mol ,D 项正确。 4.[2017·重庆第一中学测试]现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是( ) A .左槽中发生的反应为2Cl --2e -===Cl 2↑ B .右槽中的反应式:2H ++2e -===H 2↑ C .H +从电解池左槽迁移到右槽 D .FeCl 3溶液可以循环利用 答案 A 解析 根据装置图可知Fe 2+在电解池的左槽中被氧化生成Fe 3+,则左槽是电解池的阳极,右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为Fe 2+-e -===Fe 3+,A 错误;阴极(右槽)的电极反应式为2H ++2e -===H 2↑,B 正确;电解池中阳离子H +从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽),C 正确;反应池中的反应为2FeCl 3+H 2S===2FeCl 2+2HCl +S↓,故FeCl 3溶液可以循环利用,D 正确。 5.纳米级Cu 2O 由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH -的浓度制备纳米级Cu 2O 的装置如图所示,发生的反应为2Cu +H 2O=====通电 Cu 2O +H 2↑。下列说法正确的是( ) A .钛电极发生氧化反应 B .阳极附近溶液的pH 逐渐增大 C .离子交换膜应采用阳离子交换膜 D .阳极反应式是2Cu +2OH --2e -===Cu 2O +H 2O 答案 D 解析 钛电极为阴极,发生还原反应,A 项错误;铜作阳极,阳极上铜发生失电子的氧 化反应,阳极反应式为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+ H2O,OH-由阴极区迁移到阳极区参与反应,离子交换膜应为阴离子交换膜,C项错误,D项正确;由阴极区迁移过来的OH-在阳极全部参与反应,阳极附近溶液的pH不变,B错误。 6.[2016·成都测试]如图所示,X、Y、Q、W都是惰性电极,将电源接通后,W极附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是( ) A .电池的M 极为正极 B .甲装置中溶液的pH 减小 C .甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1∶1 D .欲用乙装置给铜镀银,U 极应该是Ag ,电镀液选择AgNO 3溶液 答案 C 解析 W 极附近颜色逐渐加深,说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极,即W 连接电源的 负极,则N 为负极,M 为正极,A 正确;通电时,甲装置中总反应为2CuSO 4+2H 2O=====电解 2Cu +2H 2SO 4+O 2↑,甲装置中溶液的pH 减小,n (O 2)∶n (Cu)=1∶2,B 正确,C 错误;电镀时镀层金属作阳极,即U 极应该是Ag ,电镀液为AgNO 3溶液,D 正确。 7.[2017·衡水中学高三测试]在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是 ( ) A .按图Ⅰ装置实验,为了更快更清晰地观察到液柱上升,可采用下列方法:用酒精灯 加热具支试管 B .图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图,图Ⅱ中负极材料是碳,正极材料是铁 C .铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究,Cl - 由活性炭区向铝箔表面区迁移,并发生电极反应:2Cl --2e -===Cl 2↑ D .图Ⅲ装置的总反应为4Al +3O 2+6H 2O===4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑 答案 D 解析 具支试管内气体受热体积膨胀,导管口会有气泡冒出,无法观察到液柱上升,A 错误;负极材料是铁,正极材料是碳,B 错误;负极电极反应式为Al -3e -===Al 3+,C 错误;正极反应式为O 2+2H 2O +4e -===4OH -,总反应方程式为4Al +3O 2+6H 2O===4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑,D 正确。 8.[2015·福建高考]某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H 2O 和CO 2转化为O 2和燃料(C 3H 8O)。下列说法正确的是( ) A .该装置将化学能转化为光能和电能 B .该装置工作时,H +从b 极区向a 极区迁移 C .每生成1 mol O 2,有44 g CO 2被还原 D .a 电极的反应为3CO 2+18H +-18e -===C 3H 8O +5H 2O 答案 B 解析 该装置将光能转化为化学能,将电能转化为化学能,A 项错误;该装置工作时,a 极为阴极,b 极为阳极,H +从阳极(b 极)区向阴极(a 极)区迁移,B 项正确;根据电路中通 过的电量相等,由2H 2O ――→失4e -O 2、CO 2――→得6e - 13 C 3H 8O 可得:3O 2~2CO 2,则每生成1 mol O 2,被还原的CO 2的质量为23 mol×44 g/mol=29.3 g ,C 项错误;a 极上CO 2发生得电子的还原反应转化为C 3H 8O ,D 项错误。 9.[2017·南京高三模拟]用如图所示装置(熔融CaF 2-CaO 作电解质)获得金属钙,并用钙还原TiO 2制备金属钛。下列说法正确的是( ) A.电解过程中,Ca2+向阳极移动 B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑ C.在制备金属钛反应前后,整套装置中CaO的总量减少 D.若用铅蓄电池作该装置的供电电源,“+”接线柱是Pb电极 答案 B 解析A项,电解过程中,阳极消耗阴离子,阴极消耗阳离子,所以Ca2+向阴极移动,错误;B项,阳极碳发生氧化反应,与O2-生成CO2,正确;C项,氧化钙在电解过程中生成金属钙,钙与TiO2反应又生成CaO,其总量不变,错误;D项,铅蓄电池的正极是PbO2,错误。 二、非选择题(共37分) 10.(10分)A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子为Na+、Ag+、NO-3、SO2-4、Cl-,在如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题: (1)M为电源的____极(填“正”或“负”),甲、乙两个烧杯中的电解质分别为________、________(填写化学式)。 (2)计算电极f上生成气体的物质的量为________mol。 (3)写出乙烧杯中的电解反应方程式:_______________________ ______________________________。 答案(1)负NaCl AgNO3(2) 0.025 (3)4AgNO 3+2H 2O=====通电 4Ag +O 2↑+4HNO 3 解析 根据电解一段时间后,c 电极质量增加了10.8 g ,判断出c 为阴极,则连接阴极的电极M 是电源的负极。电解时,甲装置中溶液的pH 增大,说明阴极上是水电离出的H + 放电,阳极上是放电能力大于OH -的Cl -放电,Cl -与Ag +不能共存,故甲中的电解质溶液为NaCl 溶液;电解时,乙装置中pH 减小,说明阳极上是水电离出的OH -放电,溶液中含有的离子是含氧酸根离子,阴极上析出金属,所以含有Ag +,该电解质溶液是AgNO 3溶液;丙装置中溶液的pH 不变,说明丙装置中是Na 2SO 4溶液,则f 上电极反应为4OH --4e -===2H 2O + O 2↑。根据乙中反应:4AgNO 3+2H 2O =====电解4Ag +4HNO 3+O 2↑可知,n (O 2)=14n (Ag)=14 ×10.8 g 108 g·mol -1=0.025 mol 。 11.(11分)(1)用图1所示装置实验,U 形管中a 为25 mL CuSO 4溶液,X 、Y 为电极。 ①若X 为铁,Y 为纯铜,则该装置所示意的是工业上常见的________池,阳极反应式为_______________________________。 ②若X 为纯铜,Y 为含有Zn 、Ag 、C 等杂质的粗铜,则该图所示意的是工业上常见的________装置。反应过程中,a 溶液的浓度______发生变化(填“会”或“不会”)。 (2)现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分,以避免电解产物之间发生二次反应。图2为电解槽示意图。 ①阳离子交换膜,只允许溶液中的________通过(填下列微粒的编号)。 a .H 2 b .Cl 2 c .H + d .Cl - e .Na + f .OH - ②写出阳极的电极反应式:______________________。 答案 (1)①电镀 Cu -2e -===Cu 2+ ②铜的电解精炼 会 (2)①ce ②2Cl --2e -===Cl 2↑ 解析 (2)①阳离子交换膜,就是允许阳离子通过,所以H +、Na +可以通过。 12.(16分) Na 2FeO 4是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的高效水处理剂,其电解制法如图所示。电解过程中,两极均有气体产生,Y 极区域溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍澄清。查阅资料得知,高铁酸根离子(FeO 2-4)在溶液中呈紫红色。 (1)电解过程中,X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-===FeO2-4+4H2O和_________________________________________ __________________________。 (3)若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少________g。 答案(1)增大(2)4OH--4e-===2H2O+O2↑ (3)0.28 解析(1)图示为电解NaOH溶液的装置,在此装置中X(C)为阴极,Y(Fe)为阳极,电解过程中,溶液中的H+在X极上放电,故c(H+)降低,pH增大。 (2)由题干知,Y电极上有气体生成,应为OH-放电得到O2。 (3)电解池中电子守恒,H+得到的电子等于OH-与铁失去的电子之和,列出方程式即可 求解。