2020高考化学总复习 第六章 化学反应与能量变化 高考作业20 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件

高考作业(二十)电解池金属的电化学腐蚀与防护A组全员必做题1．(2019·邯郸质检)2018年8月我国第二艘航母顺利完成海试。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1：舰体镶嵌一些金属块；方法2：航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是()A．方法1叫外加电流的阴极保护法B．方法2叫牺牲阳极的阴极保护法C．方法1中金属块可能是锌、锡和铜D．方法2中舰体连接电源的负极解析舰体是由钢板做的。方法1，舰体镶嵌一些金属块，必须是比铁活泼的金属，如锌等(锡和铜不行)，这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法；方法2，航母舰体与电源相连，必须与电源负极相连，这种方法叫外加电流的阴极保护法。综上所述，D项正确。答案D2．(2019·济南模拟)四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是()选项ABCD电解质溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH变化减小增大增大不变解析电解盐酸，溶质HCl的量减小，溶剂量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂减小，碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。答案C3．(2019·沧州质量监测)以铅蓄电池为电源，通过电解法制备酒石酸(C4H6O6，简写为RH2)的原理如图所示(A、B为惰性电极，a、b为离子交换膜)下列叙述不正确的是()A．N极的电极反应式为PbO2＋2e－＋SO2－4＋4H＋===PbSO4＋2H2OB．b为阴离子交换膜C．阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区溶液pH升高D．铅蓄电池中消耗2molH2SO4时，理论上生成2molRH2解析电解目的为制备RH2，则装置右侧为产品室，若原料室中的R2－通过阴离子交换膜进入产品室与H＋结合，则可制得RH2。所以B极应为H2O电离出的OH－放电，生成H＋，即B极为阳极，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，b为阴离子交换膜，N为正极，M为负极，A为阴极。N为铅蓄电池正极，电极反应为PbO2＋2e－＋SO2－4＋4H＋===PbSO4＋2H2O，A项正确；根据上述分析可知，b为阴离子交换膜，B项正确；阴极应为H2O电离出的H＋放电，生成OH－，故电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－浓度增大，pH增大，C项正确；铅蓄电池放电时总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，当电池中消耗2molH2SO4时，则电路中转移2mole－。根据B极电极反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，转移2mole－，产品室有2molH＋生成，R2－＋2H＋===RH2，所以理论上可生成1molRH2，D项错误。答案D4.以铁和石墨为电极电解酸性废水，可将废水中的PO3－4以FePO4形式除去，其装置如图所示。已知：常温下，Ksp(FePO4)＝1.3×10－22；一般认为溶液中某离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，该离子已除尽。下列说法不正确的是()A．电解过程中，PO3－4向铁极迁移B．电路中有6mol电子通过时理论上最多除去2molPO3－4C．在该装置中，铁的电势高于石墨D．当废水中c(Fe3＋)＝1×10－15mol·L－1时，PO3－4已除尽解析利用Fe3＋沉淀PO3－4，铁为阳极，石墨为阴极，故a极为正极，b极为负极。在电解池中，阴离子向阳极迁移，即PO3－4向铁极迁移，A项正确；铁极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，O2氧化Fe2＋生成Fe3＋，废水中发生的总反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO3－4===4FePO4↓＋2H2O，则电路中通过6mol电子时理论上最多除去3molPO3－4，B项错误；在电解池中，阳极的电势高于阴极，故铁的电势高于石墨，C项正确；当c(Fe3＋)＝1×10－15mol·L－1时，c(PO3－4)＝1.3×10－7mol·L－11×10－5mol·L－1，PO3－4已除尽，D项正确。答案B5．在水中加入等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO2－4、NO－3、Cl－。该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物和还原产物的质量比为()A．35.5∶108B．16∶137C．8∶1D．108∶35.5解析Ag＋与Cl－生成AgCl↓，Ba2＋与SO2－4生成BaSO4↓，电解硝酸钠溶液实际上电解水。答案C6．用含锌、银杂质的粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液做电解液进行电解，下列有关电解液中Cu2＋物质的量浓度的叙述中，正确的是()A．c(Cu2＋)增大B．c(Cu2＋)减小C．c(Cu2＋)不变D．无法确定解析用含锌、银杂质的粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液做电解液进行电解，则在阳极，Zn会失去电子变为Zn2＋进入溶液，溶液中的Cu2＋在阴极得到电子变为Cu析出，因此电解液中Cu2＋物质的量浓度减小，故选B。答案BB组重点提升题7．研究表明许多疾病，包括基因突变(癌变、动脉硬化等)和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示(质子膜允许H＋和H2O通过)，下列相关判断不正确的是()A．电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为2HSO－3＋2H＋＋2e－===S2O2－4＋2H2OB．质子从电极Ⅱ通过质子膜向电极Ⅰ作定向移动C．吸收塔中的反应为2NO＋2S2O2－4＋2H2O===N2＋4HSO－3D．每处理2molNO，电解池质量减少32g解析在电极Ⅰ上HSO－3获得电子生成S2O2－4，则电极Ⅰ为阴极，接电源负极，电极反应式为2HSO－3＋2H＋＋2e－===S2O2－4＋2H2O，A项正确；电解池中质子从电极Ⅱ(阳极)向电极Ⅰ(阴极)作定向移动，故B项正确；吸收塔中的S2O2－4与NO反应生成N2与HSO－3，反应的离子方程式为2NO＋2S2O2－4＋2H2O===N2＋4HSO－3，C项正确；电解池中发生的反应为4HSO－3===2H2O＋O2↑＋2S2O2－4，吸收塔中的反应为2NO＋2S2O2－4＋2H2O===N2＋4HSO－3，结合题图可知，每处理1molNO，电解池中分解2molHSO－3，HSO－3分解生成的O2逸出，S2O2－4进入吸收塔中，故电解池的质量会增加1molH2O的质量，即18g，所以每处理2molNO，电解池质量增加36g，D项错误。答案D8．(2019·天星高三联考)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池，其成本低，便于大量推广，且对环境无污染。已知电池的总反应为V2O5＋xLi放电充电LixV2O5，下列说法正确的是()A．电池在放电时，Li＋向电源负极移动B．充电时阳极的反应为LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋C．放电时负极失重7.0g，则转移2mol电子D．该电池以Li、V2O5为电极，酸性溶液作介质解析电池在放电时，Li＋向正极移动，A项错误；电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式是LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋，B项正确；负极的反应为Li－e－===Li＋，每消耗1molLi(7.0g)则转移1mol电子，C项错误；Li是活泼金属，会与酸性溶液反应产生H2，因而电池介质不会是酸性溶液，D项错误。答案B【素养立意】手机作为人们不可替代的通信工具的今天，开发环保、经济、耐用的手机电池具有重要意义。手机电池放电时是原电池，充电时是电解池。本题以手机用的二次电池为载体，综合考查原电池和电解池的工作原理，难度中等。9．(2019·广东五校诊断)如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是()A．乙装置中溶液颜色会变浅B．铁电极应与Y相连接C．M电极反应式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋D．当N电极消耗0.25mol气体时，铜电极质量减少16g解析乙装置为电镀装置，电镀液的浓度不变，因此溶液颜色不变，A项错误；电镀时，待镀金属作阴极，与电源负极相连，而N电极上O2转化为H2O发生还原反应，N电极为正极，B项错误；M电极为负极，发生氧化反应：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，C项正确；根据N电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O、铜电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋，由各电极上转移电子数相等，可得关系式：O2～2Cu，则N电极消耗0.25molO2时，铜电极质量减少0.25mol×2×64g·mol－1＝32g，D项错误。答案C10．(2019·河北五个一联盟模拟)某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(如图所示)。以下说法中正确的是()A．放电时，正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2OB．该电池可以用水溶液作电解质溶液C．放电时，Fe作电池的负极，Fe2O3作电池的正极D．充电时，电池被磁铁吸引解析由电池的示意图可知，电池放电的反应物为氧化铁和单质锂，生成物为单质铁和氧化锂，所以放电的总反应为Fe2O3＋6Li===2Fe＋3Li2O。电池的负极为单质锂，所以负极反应为6Li－6e－===6Li＋，总反应减去负极反应得到正极反应：Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O，A项正确；因为单质锂可以与水反应(类似金属钠)，所以电解质溶液不能是水溶液，B项错误；放电时，Li作电池的负极，Fe2O3作电池的正极，C项错误；由题图可知，充电时，电池会远离磁铁，实际上是因为充电时电池中的单质铁转化为氧化铁，不能被磁铁吸引，D项错误。答案A11．利用如图所示装置电解硝酸银溶液和饱和硫酸钠溶液(甲中盛有AgNO3溶液，乙中盛有饱和Na2SO4溶液)。(1)通电一段时间，观察到湿润的淀粉­KI试纸的______(填“C”或“D”)端变蓝。(2)装置甲中阳极为________，阴极的电极反应式为__________________________。(3)装置乙中观察到的现象是_______________________________________________________。CPtAg＋＋e－===Ag石墨极有气泡产生，Cu极周围变蓝，溶液中出现蓝色沉淀(4)电解一段时间后，装置甲、乙中共收集到气体0.168L(标准状况下)，而且该时间段内装置乙中析出硫酸钠晶体(Na2SO4·10H2O)wg，测得装置甲中溶液的体积为1L，则装置甲中溶液的pH为________。电解前饱和Na2SO4溶液的质量分数的计算式为________________________(计算时忽略电解过程中的其他副反应)。2142w322w＋0.18×100%解析(1)由于D连接电源负极，作阴极，则C极作阳极，发生氧化反应生成I2，故淀粉－KI试纸的C端变蓝。(2)装置甲中Pt电极作阳极，而Fe极发生还原反应，作阴极。(3)装置乙中Cu为阳极，发生氧化反应生成Cu2＋，Cu极附近溶液中有Cu2＋的颜色，石墨电极上水得电子，发生还原反应，生成氢气，溶液的pH增大，故生成氢氧化铜沉淀。(4)相同时间内，装置甲、乙通过的电子的物质的量相等，装置甲中生成1molO2时，装置乙中生成2molH2，故0.168L气体中有1/3是氧气，即氧气为0.056L，且装置甲中存在关系式：4H＋～O2，故装置甲中c(H＋)＝0.01mol/L，即装置甲中溶液的pH＝2。对于装置乙，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电解的总反应式为Cu＋2H2O=====电解Cu(OH)2↓＋H2↑。当阴极