2021届高三高考(苏教版)化学一轮复习考点专练：金属的腐蚀与防护电化学的有关计算

金属的腐蚀与防护电化学的有关计算一、选择题(本题包括6小题,每题6分,共36分)1.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0.25 mol 气体时,铜电极质量减少16 g【解析】选C。

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0.25 mol O2时,铜电极质量减少0.25 mol ×2×64 g·mol-1=32 g,D项错误。

2.硼酸( H3BO3) 为一元弱酸,H3BO3可以通过电解的方法制备。

其工作原理如下图所示( 阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。

下列说法错误的是( )A.a与电源的正极相连接B.阳极的电极反应式为:2H2O-4e-O2↑+4H+C.[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室D.当电路中通过3 mol 电子时,可得到1 mol H3BO3【解析】选D。

A.与a极相连的石墨所处的区域为阳极室,则a与电源的正极相连接,正确;B.阳极上发生氧化反应,溶液中水失去电子生成氧气,电极反应式为:2H2O-4e-O2↑+4H+,正确;C.在电解池中,阴离子向阳极运动,阳离子向阴极运动,因此[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室,正确;D.阳极电极反应式为:2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极上发生还原反应,溶液中的水得到电子生成氢气,2H2O+2e-H2↑+ 2OH-,[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,与氢离子反应生成H3BO3,[B(OH)4]-+H+H3BO3+H2O,当电路中通过3 mol电子时,生成3 mol氢离子,可得到3 mol H3BO3,错误。

3.(2019·潍坊模拟)O3是一种常见的绿色氧化剂,可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。

下列说法错误的是( )A.电极a为阴极B.a极的电极反应为O2+4H++4e-2H2OC.电解一段时间后b极周围的pH下降D.标准状况下,当有5.6 L O2反应时,收集到O2和O3混合气体4.48 L,O3的体积分数为80% 【解析】选D。

该电解池中,b电极上生成臭氧和氧气,则为阳极,a为阴极,故A正确;a电极上氧气得电子发生还原反应,电解质溶液为酸性,所以电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,故B正确;b电极上氢氧根离子失去电子生成氧气、臭氧的混合气体发生氧化反应,所以电解一段时间后b极周围的pH下降,故C正确; 标准状况下,当有5.6 L O2反应时,则a电极上转移电子为×4=1 mol,b电极上收集到O2和O3混合气体4.48 L即0.2 mol,则设臭氧为x mol,则b电极上收集到氧气为(0.2-x) mol,根据转移电子相等得:1=6x+4×(0.2-x),x=0.1 mol,所以O3的体积分数为×100%=50%,故D错误。

4.(2020·泉州模拟)如图所示,下列叙述正确的是 ( )A.Y为阴极,发生还原反应B.X为正极,发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红【解析】选A。

从题图中可以看出,左边的装置为原电池而右边的装置为电解池。

根据原电池原理,较活泼的一极作原电池的负极,所以Zn为负极,Cu为正极。

再根据电解原理,Y与Zn片相连为阴极,X与Cu片相连为阳极,Y极的电极反应式为2H++2e-H2↑(还原反应);X极的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑(氧化反应)。

Y极上H+放电,同时产生了OH-,呈碱性,使酚酞溶液呈红色。

5.(2020年山东等级考模拟)利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯,进行水体修复的过程如图所示。

H+、O2、N等共存物的存在会影响水体修复效果,定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为n t,其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为n e。

下列说法错误的是( )A.反应①②③④均在正极发生B.单位时间内,三氯乙烯脱去a mol Cl时n e=a molC.④的电极反应式为N+10H++8e-N+3H2OD.增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量,可使n t增大【解析】选B。

A.由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知,反应①②③④均为得电子的反应,所以应在正极发生;B.三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价,乙烯中C原子化合价为-2价,1 mol C2HCl3转化为1 mol C2H4时,得到6 mol 电子,脱去3 mol氯原子,所以脱去a mol Cl时n e=2a mol;C.由示意图及N元素的化合价变化可写出如下转化N+8e-N,由于生成物中有N所以只能用H+和H2O来配平该反应,而不能用H2O和OH-来配平,所以④的电极反应式为N+10H++8e-N+3H2O;D.增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量,可以增大小微粒ZVI的接触面积,加快ZVI释放电子的速率,可使n t增大。

6.(2020·梅州模拟)现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是( )A.电解开始时阴极有H2放出B.电解开始时阳极上发生:Cu2++2e-CuC.当电路中通过电子的量超过0.1 mol时,阴极放电的离子发生了变化D.整个电解过程中,S不参与电极反应【解析】选D。

依据放电顺序阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,A、B错;由阴极反应Cu2++2e-Cu,n(Cu2+)=0.1 mol,当电路中通过电子的量达到0.2 mol时,Cu2+消耗完毕,阴极放电离子变为H+,C错;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕。

此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,S不参与电极反应。

二、非选择题(本题包括4小题,共64分)7.(14分)(2020·延安模拟)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。

将直流电源接通后,F极附近呈红色。

请回答下列问题:(1)B极是电源的____________,一段时间后,甲中溶液颜色____________,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明____________,在电场作用下向Y极移动。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为____________。

(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是____________(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是____________溶液。

当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为__________,甲中溶液的pH__________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为________________________。

【解析】(1)由装置图知,直流电源与各电解池串联;由“F极附近呈红色”知,F极为阴极,则E 极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A 极为正极、B极为负极。

甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液,由于Cu2+放电,导致c(Cu2+)降低,溶液颜色逐渐变浅;丁装置是胶体的电泳实验,由于X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷。

(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,C、D、E、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,根据各电极转移电子数相同,则对应单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。

(3)给铜件镀银,根据电镀原理,镀件即铜件作阴极,银作阳极,电镀液是可溶性银盐。

当乙中溶液的pH是13时,则乙中n(OH-)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,即各电极转移电子0.05 mol,所以丙中析出银0.05 mol为5.4 g;甲装置中由于电解产生H+,导致溶液的酸性增强,pH变小。

(4)若将C电极换为铁,则铁作阳极发生反应:Fe-2e-Fe2+,D极发生:Cu2++2e-Cu,则总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。

答案:(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1∶2∶2∶2(3)镀件AgNO3(合理即可) 5.4 g 变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+8.(14分)下图是一个化学过程的示意图。

(1)图中甲池是____________装置(填“电解池”或“原电池”),其中OH-移向____________极(填“CH3OH”或“O2”)。

(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式: _________________________。

(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为____________极(填“A”或“B”),并写出此电极的反应式:___ __________________。

(4)乙池中总反应的离子方程式:__________________________________。

(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时,乙池的pH是____________(若此时乙池中溶液的体积为500 mL);此时丙池某电极析出1.60 g某金属,则丙中的某盐溶液可能是____________(填序号)。

A.MgSO4B.CuSO4C.NaClD.AgNO3【解析】(3)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连,则作阳极,电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O;银电极(B极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连,则作阴极,电极反应式为Ag++e-Ag,电解过程的总反应式为4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+,因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为A电极。