近年高考化学一轮复习第四单元化学反应与能量转化第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护课时练(2021年

2019版高考化学一轮复习第四单元化学反应与能量转化第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护课时练
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第3节电解池金属的电
化学腐蚀与防护
一、选择题
1．（2018年江西和平联考)利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气,通过电化学法制取氢气的工艺如下图所示.下列说法不正确
．．．的是（）。

A．电解池中惰性电极C1为阳极
B．该工艺优点之一是FeCl3溶液可循环利用
C．反应池中的离子方程式:2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓
D．电解池总反应的化学方程式：2FeCl2＋2HCl错误!2FeCl3＋H2↑
2．下列装置或操作能达到实验目的的是( ）。

A．①防止铁钉生锈
B．②构成铜锌原电池
C．③构成铜银原电池
D．④验证NaCl溶液（含酚酞）电解产物
3．按如右图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确
．．．的是( )。

A．铁腐蚀的速度由大到小的顺序:只闭合K3>只闭合K1>都断开〉只闭合K2
B．只闭合K3，正极的电极反应式:2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．先只闭合K1，一段时间后，漏斗内液面上升，然后再只闭合K2,漏斗内液面上升
D．只闭合K2，U形管左、右两端液面均下降
A钢闸门容易被腐蚀
B a、b均为惰性电极,b极反应是：O2
＋4OH－－4e－===2H2O
C 阴、阳两极生成的气体的物质的量
之比是1∶1
D 电池工作一段时间后，乙池溶液的
总质量增加
极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。

下列关于该电池的说法中正确的是( )。

A．放电时电池内部H＋向负极移动
B．充电时，将电池的负极与外接电源的正极相连
C．充电时阳极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
D．放电时负极的电极反应式为MH n－n e－===M＋n H＋
6．(2018年广东潮州联考)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN－,装置如下图所示，依次发生的反应有:
①CN－－2e－＋2OH－===CNO－＋H2O
②2Cl－－2e－===Cl2↑
③3Cl2＋2CNO－＋8OH－===N2＋6Cl－＋2CO错误!＋4H2O
下列说法正确的是（）。

A．铁电极上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．通电过程中溶液pH不断增大
C．为了使电解池连续工作，需要不断补充NaCl
D．除去1 mol CN－，外电路至少需转移5 mol电子
7．（2018届安徽安庆六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误
．．的是（）。

A B C D
二、非选择题
8．(2018届北京海淀期末）某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验装置现象
电解一段时间时，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨
上附着红色物质，烧杯壁变热，溶液由蓝色变为绿色
生该物质的电极反应式：__________________________________。

(2)乙查阅资料,CuCl2溶液中存在平衡：Cu2＋＋4Cl－［CuCl4］2－(黄色) ΔH＞0。

据此乙认为：电解过程中，［CuCl4］2－（黄色)浓度增大,与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。

乙依据平衡移动原理推测在电解过程中[CuCl4］2－浓度增大的原因：_________________________________
__________________________________________________________________ ____________。

（3)丙改用下图装置,在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。

装置现象
电解相同时间时，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为
蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿
色；U形管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色
否定甲的依据是____________________，否定乙的依据是____________________。

（4)丙继续查阅资料：
ⅰ.电解CuCl2溶液时可能产生［CuCl2］－，[CuCl2］－掺杂Cu2＋后呈黄色.
ⅱ。

稀释含［CuCl2］－的溶液生成CuCl白色沉淀。

据此，丙认为：电解过程中，产生[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色,与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色.
丙进行如下实验：
a．取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释,静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。

b．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液。

c．冷却后向上述溶液……
d．取c中2 mL溶液,加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。

①a的目的是____________________________________________。

②写出b中生成[CuCl2]－的离子方程式:__________________________________.
③补充c中必要的操作及现象:_______________________________________________
______________________________________________________________ ____________.
丙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2］－是导致溶液变绿的原因.
9．（2018届江西师大附中月考)Ⅰ。

氮肥的使用在提高粮食产量的同时，也导致了土壤、水体污染等环境问题。

(1）长期过量使用铵态化肥NH4Cl，易导致土壤酸化，请用化学用语解释原因：____________________________________.
（2)工业上处理氨氮废水的方法是采用电解法将NO错误!转化为N2，部分装置如下图所示。

B极的电极反应方程式是________________________________________。

(3）常温下，除去60 L废水中的62 mg NO－，3后，废水的pH＝________。

Ⅱ.如下图所示C 、D 、E 、F 、X 、Y 都是惰性电极。

将电源接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在F 极附近显红色。

(1）若用甲醇、空气燃料电池作电源，电解质为KOH 溶液，则A 极的电极反应式为______________________________。

(2)欲用丙装置给铜镀银,银应该是________电极（填“G”或“H”）。

（3)丁装置中Y 极附近红褐色变________（填“深”或“浅”）。

(4)通电一段时间后，C 、D 、E 、F 电极均有单质生成，其物质的量之比为__________.
10．Ⅰ。

某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

(1)如图1所示为某实验小组设计的原电池装置,反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g,导线中通过________mol 电子。

图1
（2)如图1，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl 2溶液换为NH 4Cl 溶液，则石墨电极的电极反应方程式为____________________________________。

(3)如图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n 形，乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为____________________________。

图2
Ⅱ.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。

回答下列问题：
（1)与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是________________________(写两点)。

（2)化工生产的副产品也是氢气的来源。

电解法制取有广泛用途的
Na 2FeO 4，同时获得氢气。

总反应方程式为Fe ＋2H 2O ＋2OH －=====通电FeO 错误!＋
3H 2↑，工作原理如图3所示。

装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO 错误!,镍电极有气泡产生。

若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。

已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

图3 图4
①电解一段时间后，c（OH－)降低的区域在__________(填“阴极室"或“阳极室”）。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是___________________。

③c(Na2FeO4)随初始c（NaOH)的变化如图4所示，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4）低于最高值的原因：_______________________________________________。

11．(2017届福建厦大附中月考）下图所示甲、乙是电化学实验装置。

(1）若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式为__________________________________.
②乙中总反应的离子方程式为____________________________________。

③将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。

若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸,该反应的化学方程式为________________________________.
(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液.
①甲中铁棒上的电极反应式为__________________________.
②如果起始时乙中盛有200 mL pH＝5的CuSO4溶液（25 ℃），一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入________（填写物质的化学式)________g。

第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护
1．C 解析:C1极生成Fe3＋,应发生氧化反应，为阳极，C2极生成氢气，为阴极,发生还原反应，故A正确;电解池中生成的FeCl3可作为反应池的反应物，则FeCl3溶液可循环利用，故B正确；由装置可知反应池中的反应物为H2S和FeCl3，反应的化学方程式为H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl，离子方程式为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，故C错误；电解池中亚铁离子失去
电子,氢离子得到电子，电解池总反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋错误!2Fe3＋＋H2↑，故D正确。

2．D 解析：防止铁钉锈蚀时铁钉应接电源负极，A错误; Zn电极放于CuSO4溶液中,二者直接发生置换反应而不能构成原电池，B错误； Cu—CuSO4溶液—Ag不能构成原电池,C错误;直流电源右端为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，可用KI淀粉溶液检验Cl2产生,阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，同时溶液中c（OH－）增大，酚酞溶液变红，D正确.
3．A 解析：金属腐蚀速率：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极〉电解池的阴极，闭合K3,是原电池，铁作负极，闭合K2，是电解池，铁作阴极,闭合K1，铁作阳极,因此腐蚀速率是只闭合K1>只闭合K3>都断开〉只闭合K2，故A错误；只闭合K3,发生吸氧腐蚀，正极:O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B正确；只闭合K1，铁作阳极，阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，U形管中气体压强增大，因此漏斗中液面上升,然后只闭合K2，铁作阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑,阳极反应式为2Cl－2e－===Cl2↑，U形管中气体压强增大，漏斗中液面上升，故C、D正确。

4．D 解析：A是外接电源的阴极保护法，钢闸门不容易被腐蚀，故A 错误;B是氢氧燃料电池,b为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B 错误；C是电解H2O。

CO2混合气体制备H2和CO,总反应为H2O＋CO2错误!H2＋CO ＋O2,阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2∶1，故C错误；D项甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池,乙池中发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，为了保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2＋与放电的Cu2＋的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu,故乙池溶液总质量增大，故D正确。

5．C 解析：放电时电池内部H＋向正极移动，故A错误；充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连，故B错误；原电池正极反应为NiOOH＋H2O ＋e－===Ni(OH)2＋OH－,则充电时阳极反应为Ni(OH）2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O,故C正确；放电时负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，故D错误.
6．D 解析：A项，金属铁是阴极，铁电极上发生的是还原反应，故A 错误；B项，根据反应①③可知，OH－被不断地消耗，所以通电过程中溶液pH 不断减小,故B错误；C项，根据电极反应式，为了使电解池连续工作，需要补充氢氧化钠，故C错误；D项，根据反应③，除去1 mol CNO－，消耗1.5 mol 氯气，转移电子3 mol,再根据反应①，除去1 mol CN－，转移电子2 mol，所以外电路至少需转移5 mol电子，故D正确。

7．C 解析:A项，锌比铜活泼,锌作负极，铜作正极,连接正确；B项,电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项,电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜，铜作阴极,石墨作阳极，连接正确。

8．（1)Cl22Cl－－2e－===Cl2↑
（2)电解过程放热导致溶液温度升高,使Cu2＋＋4Cl－[CuCl 4］2－平衡正向移动
（3）阳极附近溶液仍为蓝色U形管冷却后阴极附近溶液仍为绿色
(4）①证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在［CuCl2］－
②Cu2＋＋4Cl－＋Cu===2[CuCl2]－。

③加入CuCl2蓝色溶液,直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同
解析：（1)电解过程中阳极发生氧化反应，溶液中的氯离子放电生成氯气，氯气溶于水，溶液可能呈现绿色。

（2)电解过程放热导致温度升高，使Cu2＋＋4Cl－［CuCl 4］2－平衡正向移动，[CuCl4］2－浓度增大。

（3)阳极生成了氯气，但阳极附近溶液仍为蓝色，说明不是生成氯气的缘故；Cu2＋＋4Cl－［CuCl4]2－(黄色）ΔH＞0，温度降低，平衡逆向移动，溶液应该呈现蓝色，但U形管冷却后阴极附近溶液仍为绿色，因此乙的推断也不正确。

9．Ⅰ.(1）NH 错误!＋H2O NH3·H2O＋H＋
(2）2NO错误!＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－
（3）10
Ⅱ.(1）O2＋4e－＋2H2O===4OH－（2)G （3)深(4)1∶2∶2∶2
解析：Ⅰ.(2)①B极发生还原反应，NO－，3转化为N2，电极反应式为2NO 错误!＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－。

(3）62 mg硝酸根的物质的量是0.001 mol，根据电极反应式可知生成0.006 mol氢氧根，浓度是错误!＝0。

0001 mol·L －1，因此pH＝10.
Ⅱ。

（1)向乙中滴入酚酞溶液,在F极附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。

(2)若用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液。

(3）丁装置中Y电极是阴极，氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷，Y极附近红褐色变深。

(4）甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气,F电极上氢离子放电生成氢气,所以C、D、E、F电极均有单质生成。

生成1 mol氧气转移4 mol电子，生成1 mol铜转移2 mol电子，生成1 mol氯气转移2 mol电子,生成1 mol氢气转移2 mol电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。

10．Ⅰ。

(1）0.2 (2)2NH错误!＋2e－===2NH3↑＋H2↑
(3）2Cl－－2e－===Cl2↑
Ⅱ.（1）燃烧热值高、燃烧无污染、是可再生能源（写两点即可）
（2）①阳极室
②防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低
③M点：氢氧根浓度偏小，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢(或N点：氢氧根浓度较大，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低）解析：Ⅰ。

（1)图1为原电池反应，Fe为负极,发生反应Fe－2e－===Fe2＋，石墨为正极,发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

一段时间后，两电极质量相差12 g,则
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 质量差Δm转移电子
56 g 64 g 56 g＋64 g＝120 g 2 mol
1 2 g n
则n＝0.2 mol。

（2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，溶液呈酸性，铵根在正极放电，电极反应式为2NH错误!＋2e－===2NH3↑＋H2↑。

（3）若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，甲装置发生铁的吸氧腐蚀,铁为负极，铜为正极,则乙装置石墨为阳极,石墨(1）为阴极，乙为电解池装置，阳极反应式为2Cl－－2e－
===Cl2↑.
Ⅱ.（2)①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少,因此电解一段时间后，c（OH－)降低的区域在阳极室。

②氢气具有还原性,根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原.故电解过程中须将阴极产生的气体及时排出,防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。

③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点,c(OH －)低，Na
FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH－)过高，铁电极上有氢氧
2
化铁生成，使Na2FeO4产率降低。

11．（1）①2H2O＋O2＋4e－===4OH－
②2Cl－＋2H2O错误!H2↑＋Cl2↑＋2OH－
③5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
(2）①Fe－2e－===Fe2＋
②CuO(或CuCO3) 0.8（或1。

24）
解析：（1）若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。

①甲为铁的吸氧腐蚀，石墨是正极，石墨棒上的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－.②根据电子流向，石墨是阳极,乙为用惰性电极电解氯化钠溶液,乙中总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O错误!H2↑＋Cl2↑＋2OH－.③根据电子守恒,5 mol氯气失电子10 mol,2 mol I2得电子10 mol，碘的化合价升高为＋5价，该反应的化学方程式为5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3。

(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。

①甲为原电池，铁为负极,铁棒上的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。

②由2CuSO4＋2H2O错误!2Cu＋O2↑＋2H2SO4,要使溶液恢复原状态，可加入CuO（或CuCO3）,一段时间后溶液的pH变为1,则c（H＋）＝0.1 mol·L－1,n(H＋）＝0.2 L×0.1 mol·L－1＝0.02 mol，则由电解反应可知析出的Cu的物质的量为0.01 mol，由Cu原子守恒可知,m(CuO)＝0。

01 mol×80 g·mol－1＝0.8 g，或m （CuCO3)＝0.01 mol×124 g·mol－1＝1.24 g。