2021高考化学知识专题汇编 (16)
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第1页共9页课时跟踪检测(三十四)电解原理及应用1.(2019·浦东新区二模)港珠澳大桥设计寿命为120年,对桥体钢制构件采用了多种防腐措施,下列防腐措施错误的是()A.用导线与石墨相连B.用导线与电源负极相连C.钢制构件上焊接锌块D.表面喷涂分子涂层解析:选A用导线将钢制构件与石墨相连,钢制构件形成原电池的负极,更易失电子被腐蚀,A项错误;用导线将钢制构件与电源负极相连,钢制构件形成电解池的阴极,这是外加电流的阴极保护法,B项正确;在钢制构件上焊接锌块,钢制构件形成原电池的正极,这是牺牲阳极的阴极保护法,C项正确;在钢制构件表面喷涂分子涂层,使钢制构件与外界隔开得到保护,D项正确。2.(2020·长郡中学调研)城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路,当有电
流泄漏并与金属管道形成回路时,就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示,但若电压等条件适宜,钢铁管道也可能减缓腐蚀,此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是()
A.该装置能够将电能转化为化学能B.管道右端腐蚀比左端快,右端电极反应式为Fe-2e-===Fe2
+
C.如果没有外加电源,潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜解析:选BA.该装置相当于电解池,能将电能转化为化学能,正确;B.左端为阳极,其腐蚀速率较右端快,错误;C.如果没有外加电源,潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应,所以发生的是吸氧腐蚀,正确;D.根据题意,此种腐蚀较慢,所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜,正确。3.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AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液,在阴极上依次析出Al、Fe、CuD.电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2+未反应完),加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态解析:选BA项,电解饱和食盐水在阳极Cl-失电子得到Cl2,阴极H+得电子得到H2第2页共9页和NaOH,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Cu2+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Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Al3+,Fe2+和Al3+不放电,Fe3+得电子生成Fe2+,不会析出Fe和Al,
错误;D项,电解CuSO4溶液,阴极析出Cu,阳极生成O2
,应加入CuO。
4.下列说法正确的是()
A.图(a)中,随着电解的进行,溶液中H+的浓度越来越小
B.图(b)中,Mg电极作电池的负极C.图(c)中,发生的反应为Co+Cd2+===Cd+Co2
+
D.图(d)中,K分别与M、N连接时,Fe电极均受到保护解析:选D图(a)中,有外加电源,是电解池,电解硫酸溶液实质上是电解水,硫酸浓度增大,溶液中H+的浓度越来越大,A错误;(b)图装置是原电池,Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,Mg与NaOH溶液不反应,则Al电极是原电池的负极,Mg电极作原电池的正极,B错误;图(c)是原电池,据图可知,Cd为负极,失去电子,Co2+
在正极得电子发生还原反应,则发生的反应为Cd+Co2+===Cd2++Co,C错误;图(d)中,K与M连接时构成电解池,Fe与电源负极相连得到保护,K与N相连时形成原电池,Zn比Fe活泼,Fe作原电池的正极得到保护,D正确。5.(2020·长沙市雅礼中学月考)铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图所示。若上端开口关闭,可得到强还原性的H·(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的·OH(羟
基自由基)。下列说法错误的是()A.无论是否鼓入空气,负极的电极反应式均为Fe-2e-===Fe2
+
B.不鼓入空气时,正极的电极反应式为H++e-===H·C.鼓入空气时,每生成1mol·OH有2mol电子发生转移D.处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,上端开口应打开并鼓入空气解析:选C无论是否鼓入空气时,铁作为负极,易失去电子生成亚铁离子,电极反应为Fe-2e-===Fe2+,A项正确;不鼓入空气时,正极上可得到强还原性的氢原子,电极反应式为H++e-===H·,B项正确;若上端口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的羟第3页共9页基自由基,电极反应为2H++2e-+O2
===2·OH,所以每生成1mol羟基自由基有1mol
电子发生转移,C项错误;除去草酸需要氧化性的物质,上端口打开可生成羟基自由基,D项正确。6.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关说法错误的是()
A.正极反应为SO2-4+5H2O+8e-===HS-+9OH-
B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀解析:选C原电池的正极发生还原反应,由题图可知,发生的电极反应为SO2-
4
+5H2O
+8e-===HS-+9OH-,故A正确;硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,失去催化作用,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B正确;由题图可知,Fe腐蚀的最终产物为FeO,故C错误;管道上刷富锌油漆,形成ZnFe原电池,Fe为正极被保护,可以延缓管道的腐蚀,故D正确。7.用如图装置研究电化学原理,下列分析中错误的是()
选项连接电极材料分析ab
AK1K2石墨铁模拟铁的吸氧腐蚀
BK1K2锌铁模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法
CK1K3石墨铁模拟电解饱和食盐水
DK1K3铁石墨模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法
解析:选D在中性条件下,铁作负极失电子,石墨作正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,则Fe发生吸氧腐蚀,故A正确;Zn、Fe形成原电池,Zn作负极被腐蚀,Fe作正极被保护,属于牺牲阳极的阴极保护法,故B正确;Fe作阴极,阴极上氢离子得电子,石墨作阳极,阳极上氯离子失电子,电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠,故C正确;Fe与正极相连,Fe作阳极,Fe失电子,被腐蚀,Fe不能被保护,故D错误。第4页共9页8.(2019·泸县第一中学三诊)在实验室中,以一定浓度的乙醛Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程(如图),乙醛在两电极分别转化为乙醇和乙酸。下列对电解过程的分析正确的是()
A.以铅蓄电池为电源,则a极为Pb电极B.石墨Ⅱ电极附近的pH逐渐减小C.阳极反应为CH3CHO+H2O-2e-===CH3COOH+2H+
D.每处理含8.8g乙醛废水,转移电子的数目为0.4NA
解析:选C根据图示可知,钠离子、氢离子向石墨Ⅱ电极移动,石墨Ⅱ为电解池的阴极,b为电源的负极,a极为电源的正极,以铅蓄电池为电源,铅为负极,二氧化铅为正极,因此a极为PbO2
电极,A错误;在阴极氢离子、乙醛得电子生成氢气和乙醇,电极
反应式为4H++4e-===2H2↑,CH3CHO+2H++2e-===CH3CH2OH,溶液的pH逐渐变大,B错误;阳极发生氧化反应,CH3CHO失电子被氧化为乙酸,阳极反应为CH3
CHO
+H2O-2e-===CH3COOH+2H+,C正确;8.8g乙醛其物质的量为0.2mol,有0.1mol乙醛在阳极被氧化:CH3CHO+H2O-2e-===CH3COOH+2H+,有0.1mol乙醛在阴极还原:CH3CHO+2H++2e-===CH3CH2OH,所以转移电子0.2NA,D错误。9.H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为2H2S(g)+O2(g)===S2(s)+2H2O(l)ΔH=-632kJ·mol-1。如图为质子膜H2
S燃料电池的示意图。下列说法正确的是()
A.电极a为电池的正极B.电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.电路中每流过4mol电子,电池内部释放632kJ热能D.每17gH2S参与反应,有1molH+经质子膜进入正极区
解析:选D由2H2S+O2===S2+2H2O得出负极H2
S失电子发生氧化反应,则a为电池
的负极,故A错误;正极O2得电子发生还原反应,所以电极b上发生的电极反应为O2
+4H++4e-===2H2O,故B错误;电路中每流过4mol电子,则消耗1mol氧气,但该
装置将化学能转化为电能,所以电池内部几乎不放出热能,故C错误;每17g(即17g34g·mol-1
=0.5mol)H2S参与反应,则消耗0.25mol氧气,则根据O2+4H++4e-
===2H2O可知,有1molH+经质子膜进入正极区,故D正确。
10.(2020·惠安市惠南中学期中)在微生物作用下电解有机废水(含