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2019年高考化學一輪復習 第三板塊 專題六 化學反應能量與電化學 跟蹤檢測（十九）電解池 金屬的腐蝕與防護 1．為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護方法中正確的是(　　) A．在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘 B．在排放海水的鋼鐵閥門上用導線連接一塊石墨，一同浸入海水中 C．在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里 D．在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的正極 解析：選C　A、B中形成的原電池都是鐵作負極，加速鋼鐵腐蝕；D中鑄鐵管作陽極，加速腐蝕；C中鋅比鐵活潑，鐵作正極。 2．四個電解裝置都以Pt作電極，它們分別裝著如下電解質(zhì)溶液進行電解，電解一段時間后，測定其pH變化，所記錄的結(jié)果正確的是(　　) 選項 A B C D 電解質(zhì)溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2 pH變化 減小 增大 增大 不變 3．下列有關(guān)電化學裝置的說法正確的是(　　) A．利用圖a裝置處理銀器表面的黑斑Ag2S，銀器表面發(fā)生的反應為Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－ B．圖b電解一段時間，銅電極溶解，石墨電極上有亮紅色物質(zhì)析出 C．圖c中的X極若為負極，則該裝置可實現(xiàn)粗銅的精煉 D．圖d中若M是海水，該裝置是通過“犧牲陽極的陰極保護法”使鐵不被腐蝕 解析：選A　形成原電池時，Al為負極被氧化，Ag2S為正極被還原，正極反應式為Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，A正確；銅為陰極，發(fā)生還原反應，不能溶解，石墨電極上生成氧氣，B錯誤；圖c中的X極若為負極，粗銅為陰極，而電解精煉時，粗銅作陽極，純銅作陰極，不能進行粗銅的精煉，C錯誤；該裝置有外接電源，屬于“有外加電源的陰極保護法”，D錯誤。 4.用惰性電極電解硫酸銅溶液，整個過程轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氣體總體積的關(guān)系如圖所示(氣體體積均在相同狀況下測定)。欲使溶液恢復到起始狀態(tài)，可向溶液中加入(　　) A．0.1 mol CuO B．0.1 mol CuCO3 C．0.1 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3 解析：選D　根據(jù)圖像和電解原理可知，O～P段電解反應的化學方程式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，P～Q段電解反應的化學方程式為2H2O2H2↑＋O2↑，所以溶液中應加入CuO：＝0.1 mol，H2O：＝0.05 mol，分析四個選項，加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3合適。 5.下列敘述正確的是(　　) A．K與M連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大 B．K與N連接時，X為氯化鈉，石墨電極反應：2H＋＋2e－===H2↑ C．K與N連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大 D．K與M連接時，X為氯化鈉，石墨電極反應：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 解析：選C　K與M連接時，X為硫酸，該裝置是電解硫酸裝置，實質(zhì)為電解水，硫酸濃度增大，pH減小，A錯誤；K與N連接時，X為氯化鈉，該裝置是原電池，鐵作負極，石墨作正極，電極反應為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，B錯誤；K與N連接時，X為硫酸，該裝置是原電池，石墨作正極，電極反應為2H＋＋2e－===H2↑，鐵作負極，電極反應為Fe－2e－===Fe2＋，c(H＋)降低，pH增大，C正確；K與M連接時，X為氯化鈉，該裝置是電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，陽極上電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，D錯誤。 6．用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫，將所得的混合液進行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機理如下圖所示，則下列有關(guān)說法中不正確的是(　　) A．X為直流電源的負極，Y為直流電源的正極 B．圖中的b>a C．陽極區(qū)pH增大 D．該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 解析：選C　由圖可判斷此裝置為電解池，在電解池中，陰離子向Pt(Ⅱ)方向移動，Pt(Ⅱ)為陽極，與陽極相連的是直流電源的正極，A項正確；陽極發(fā)生氧化反應，即將SO和HSO氧化為SO，并使溶液的酸性增強，因此H2SO4濃度增大，B項正確；陽極區(qū)酸性增強pH減小，C項錯誤；Pt(Ⅰ)為陰極，陰極區(qū)發(fā)生的還原反應是2H＋＋2e－===H2↑，根據(jù)陰陽極產(chǎn)物可判斷D項正確。 7.將H2S通入FeCl3溶液中，過濾后將反應液加入電解槽中電解(如圖所示)，電解后的溶液還可以循環(huán)利用。該方法可用于處理石油煉制過程中產(chǎn)生的H2S廢氣。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．過濾得到的沉淀可能是FeS和S B．若有0.20 mol的電子轉(zhuǎn)移，一定能得到2.24 L的氫氣 C．可以用Fe與外接電源的a極相連 D．與a極相連的電極反應為Fe2＋－e－===Fe3＋ 解析：選D　H2S與FeCl3反應生成S、鹽酸和氯化亞鐵，A錯誤；沒有給出氫氣所處的條件，不能計算氫氣的體積，B錯誤；根據(jù)右邊生成氫氣知，b是負極，a是正極，若此時鐵是陽極，則被溶解，C錯誤，D正確。 8．如圖，甲為直流電源，乙為用含有酚酞的飽和食鹽水浸透的濾紙，丙為電鍍槽。斷開K后，發(fā)現(xiàn)乙上c點附近顯紅色；閉合K，可實現(xiàn)鐵上鍍鋅，電路中通過0.002NA個電子。以下判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)為負極　　　　　　 B．d上發(fā)生還原反應 C．e為鋅板 D．f極的質(zhì)量增加0.056 g 解析：選C　c點附近變紅，c為陰極，b為電源負極，a為正極，d上發(fā)生氧化反應；當閉合K時，e為陽極，f為陰極，e應為鋅板，f極的質(zhì)量增加0.065 g。 9．如圖甲是CO2電催化還原為碳氫化合物的工作原理示意圖，用一種鉀鹽水溶液作電解液；圖乙是用H2還原CO2制備甲醇的工作原理示意圖，硫酸為電解質(zhì)溶液。下列說法不正確的是(　　) 　 圖甲　　　　　　　　　　　圖乙 A．甲中銅片作陰極，K＋向銅片電極移動 B．乙中正極發(fā)生的電極反應為CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O C．乙中H2SO4可以增強溶液的導電性 D．甲中若CxHy為C2H4，則生成1 mol C2H4的同時生成2 mol O2 解析：選D　根據(jù)圖甲電子的移動方向知，銅片作陰極，K＋向銅片電極移動，A正確；根據(jù)圖乙通CO2一極的產(chǎn)物判斷，通CO2的一極為正極，電極反應為CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O，B正確；由于圖乙中的質(zhì)子膜只允許H＋通過，所以H2SO4可增強溶液的導電性，C正確；甲中若CxHy為C2H4，則銅片上的電極反應為2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O，根據(jù)得失電子守恒，鉑片生成O2：＝3 mol，D錯誤。 10.燒杯A中盛入0.1 molL－1的H2SO4溶液，燒杯B中盛放0.1 molL－1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量)，裝置如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．A中Fe極質(zhì)量減少，C極有氣體產(chǎn)生 B．A為電解池，B為原電池 C．當A燒杯中產(chǎn)生0.1 mol氣體時，B燒杯中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1 mol D．經(jīng)過一段時間，B燒杯中溶液的pH增大 解析：選B　構(gòu)成A裝置的是活動性不同的電極、電解質(zhì)溶液，兩極形成了閉合的回路，所以A為原電池裝置，且A為B的電解提供電能。電極反應式分別為(燒杯A中)C正極：2H＋＋2e－===H2↑，F(xiàn)e負極：Fe－2e－===Fe2＋。(燒杯B中)陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑。燒杯B中電解氯化銅，銅離子濃度減小，水解程度減小，pH增大。 11．電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。 若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗。 (1)寫出電解時NO2發(fā)生反應的電極反應式：__________________________。 (2)若有標準狀況下2.24 L NO2被吸收，通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H＋為________mol。 解析：由圖可知，電解時NO2發(fā)生氧化反應可回收HNO3，據(jù)電荷守恒和原子個數(shù)守恒，結(jié)合介質(zhì)環(huán)境可得電極反應式NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，標準狀況下2.24 L NO2即0.1 mol參加反應，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1 mol，陰極生成H2消耗H＋為0.1 mol，則通過陽離子交換膜的H＋為0.1 mol。 答案：(1)NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋　(2)0.1 12．(1)電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖。 ①陰極的電極反應式為____________________。 ②將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，則通入的NH3與實際參加反應的NO的物質(zhì)的量之比至少為________。 (2)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2，電解時總反應的離子方程式為_____________________，電解過程中陰極附近的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析：(1)由圖可知，陰極NO轉(zhuǎn)化成NH，且介質(zhì)環(huán)境為酸性，據(jù)電荷守恒和原子個數(shù)守恒可得NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，同理可得陽極電極反應式為NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋，總反應為8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3,8 mol NO生成2HNO3，生成的2 mol HNO3消耗2 mol NH3，則通入的NH3與實際參加反應的NO的物質(zhì)的量之比至少為1∶4。 (2)用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2，可知陽極電極反應式為Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，陰極電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，可得總反應Mn2＋＋2H2OMnO2＋H2↑＋2H＋，電解過程中陰極附近的pH增大。 答案：(1)①NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O?、?∶4 (2)Mn2＋＋2H2OMnO2＋H2↑＋2H＋　增大 13．能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎，我國目前使用的能源主要是化石燃料。 (1)熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。可用熔融的碳酸鹽作為電解質(zhì)，向負極充入燃料氣CH4，用空氣與CO2的混合氣作為正極的助燃氣，以石墨為電極材料，制得燃料電池。工作過程中，CO移向________極(填“正”或“負”)，已知CH4發(fā)生反應的電極反應式為CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，則另一極的電極反應式為________________________________________________________________________。 (2)利用上述燃料電池，按圖1所示裝置進行電解，A、B、C、D均為鉑電極，回答下列問題。 Ⅰ.甲槽電解的是200 mL一定濃度的NaCl與CuSO4的混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如圖2所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積，電解前后溶液的體積變化忽略不計)。 ①原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為______ molL－1，CuSO4的物質(zhì)的量濃度為________ molL－1。 ②t2時所得溶液的pH＝________。 Ⅱ.乙槽為200 mL CuSO4溶液，乙槽內(nèi)電解的總離子方程式：______________________。 ①當C極析出0.64 g物質(zhì)時，乙槽溶液中生成的H2SO4為________mol。電解后，若使乙槽內(nèi)的溶液完全復原，可向乙槽中加入________(填字母)。 A．Cu(OH)2 B．CuO C．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3 ②若通電一段時間后，向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH)2才能恰好恢復到電解前的濃度，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。 解析：(1)燃料電池工作過程中，熔融鹽中的陰離子向負極移動，即CO移向負極。CH4在負極發(fā)生氧化反應生成CO2和H2O，該燃料電池的總反應式為CH4＋2O2===CO2＋2H2O，結(jié)合得失電子守恒、負極反應式和電池總反應式推知，正極反應式為O2＋2CO2＋4e－===2CO。 (2)Ⅰ.①A、B、C、D均為惰性電極Pt，甲槽電解NaCl和CuSO4的混合液，陽極上離子放電順序為Cl－>OH－>SO，陰極上離子放電順序為Cu2＋>H＋>Na＋，開始階段陰極上析出Cu，陽極上產(chǎn)生Cl2，則圖中曲線a代表陰極產(chǎn)生氣體體積的變化，曲線b代表陽極產(chǎn)生氣體體積的變化。陽極上發(fā)生的反應依次為2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，由曲線b可知，Cl－放電完全時生成224 mL Cl2，根據(jù)Cl原子守恒可知，溶液中c(NaCl)＝＝0.1 molL－1；陰極上發(fā)生的反應依次為Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，由曲線b可知Cu2＋放電完全時，陽極上產(chǎn)生224 mL Cl2和112 mL O2，則電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01 mol2＋0.005 mol4＝0.04 mol，據(jù)得失電子守恒可知n(Cu2＋)＝0.04 mol＝0.02 mol，故混合液中c(CuSO4)＝＝0.1 molL－1。②0～t1時間內(nèi)相當于電解CuCl2，電解反應式為CuCl2Cu＋Cl2↑，t1～t2時間內(nèi)相當于電解CuSO4，而電解CuSO4溶液的離子反應為2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，則生成H＋的物質(zhì)的量為0.005 mol4＝0.02 mol，則有c(H＋)＝＝0.1 molL－1，故溶液的pH＝1。Ⅱ.電解CuSO4 溶液時，Cu2＋在陰極放電，水電離的OH－在陽極放電，電解的總離子方程式為2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。①C極為陰極，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，析出0.64 g Cu(即0.01 mol)時，生成H2SO4的物質(zhì)的量也為0.01 mol。電解CuSO4溶液時，陰極析出Cu，陽極上產(chǎn)生O2，故可向電解質(zhì)溶液中加入CuO、CuCO3等使電解質(zhì)溶液完全復原。②加入0.2 mol Cu(OH)2相當于加入0.2 mol CuO和0.2 mol H2O，則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2 mol2＋0.2 mol2＝0.8 mol，即0.8NA個電子。 答案：(1)負　O2＋2CO2＋4e－===2CO (2)Ⅰ.①0.1　0.1　②1?、?2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋?、?.01　BC?、?.8NA