2021届高三化学大一轮复习讲义 第18讲电解池、金属的腐蚀与防护强化练 含答案及解析

2021 届高三化学大一轮复习讲义——第 18 讲电解池、金属的腐蚀与防护强化练 [A 级　] 1.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是(　　) A.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈 B.地下钢管道每隔一段距离就连接一定数量镁块 C.在轮船外壳水线以下部分装上一定数量的锌块 D.洗衣机的滚筒采用不锈钢材料，既耐磨又耐腐蚀 答案　A 2.某溶液中含有 Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO－3 ，且浓度均大于 0.1 mol·L－1，用 石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是(　　) A.Cl2 B.Al C.Cu D.H2 解析　阴极上 Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于 H＋，而 Cu2＋的放电能力比水电离出的 H＋的放电能力强，阴极得到产物可能是 Cu、H2，阳极上 Cl－放电能力强于 OH －，阳极得到的产物可能为 Cl2。 答案　B 3.在酸性或碱性较强的溶液中，铝均溶解。用食盐腌制的食品不能长期存放在铝 制品中，其主要原因是(　　) A.铝能与 NaCl 直接发生反应而被腐蚀 B.长期存放的 NaCl 发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应 C.铝与铝制品中的杂质(碳)、NaCl 溶液形成原电池，发生析氢腐蚀 D.铝与铝制品中的杂质(碳)、NaCl 溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀 答案　D 4.(2020·福建省师范大学附属中学上学期期中考试)用如图装置研究电化学原理， 下列分析中错误的是(　　) 电极材料 选项 连接 a b 分析 A K1K2 石墨 铁 模拟铁的吸氧腐蚀B K1K2 锌 铁 模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保 护法 C K1K3 石墨 铁 模拟电解饱和食盐水 D K1K3 铁 石墨 模拟钢铁防护中外加电流的阴极保 护法 解析　A.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；B.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；C.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；D.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。 答案　D 5.利用如图所示装置，当 X、Y 选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业 生产。下列说法中正确的是（双选）(　　) A.氯碱工业中，X、Y 均为石墨，X 附近能得到 NaOH B.铜的精炼中，X 是粗铜，Y 是纯铜，Z 是 CuSO4 C.电镀工业中，X 是待镀金属，Y 是镀层金属 D.外加电流的阴极保护法中，Y 是待保护金属 解析　电解饱和食盐水时，阴极区得到 H2 和 NaOH。电解法精炼铜时，粗铜作阳 极，纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极。 答案　BD 6.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。已知 海水中含 Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO 2－4 等离子，电极为惰性电极。下列叙述 中正确的是(　　)A.B 膜是阴离子交换膜 B.通电后，海水中阳离子往 a 电极处运动 C.通电后，a 电极的电极反应式为 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D.通电后，b 电极区周围会出现少量白色沉淀 解析　根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极 是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过 B 膜进入阴极区，所以 B 膜是阳 离子交换膜(海水中阴离子通过 A 膜进入阳极区)，b 电极(阴极)区周围 OH－浓度 增大，与镁离子反应生成白色沉淀。 答案　D 7.(2020·浙江温州十校联合体期末联考)如图所示实验装置，下列说法不正确的是 (　　) A.装置为铁的吸氧腐蚀实验 B.一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入 NaOH 溶液，即可观察到铁钉附近的 溶液有沉淀 C.向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红 D.若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置内发生析氢腐蚀 解析　无锈铁钉通过导线与石墨棒相连并插入饱和食盐水中形成原电池，由于 NaCl 溶液呈中性，故铁钉发生吸氧腐蚀，则正极反应式为 2H2O＋O 2＋4e － ===4OH－，A 正确；发生腐蚀时，Fe 作负极被氧化，电极反应式为 Fe－2e－===Fe2 ＋，一段时间后，铁钉附近溶液中含有 Fe2＋，滴入 NaOH 溶液时，先生成 Fe(OH)2 沉淀，后被氧化生成 Fe(OH)3 沉淀，B 正确；发生吸氧腐蚀时，石墨棒周围溶液 呈碱性，滴入石蕊试液，溶液变成蓝色，C 错误；将装置中饱和食盐水换成稀硫 酸，电解质溶液呈酸性，发生腐蚀时，正极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑，故发生 析氢腐蚀，D 正确。 答案　C8.利用如图所示装置可制取 H2，两个电极均为惰性电极，c 为阴离子交换膜。下 列叙述正确的是（双选）(　　) A.a 为电源的负极 B.工作时，OH－向左室迁移 C.右室的电极反应式为 C2H5OH＋H2O－4e－===CH3COO－＋5H＋ D.生成 H2 和 CH3COONa 的物质的量之比为 2∶1 解析　根据图示，电解池左侧生成氢气，是溶液中的水放电，发生了还原反应， 左侧电极为阴极，则 a 为电源的负极，故 A 正确；工作时，在阴极水放电生成 H2 和 OH－，OH－浓度增大，向右室迁移，故 B 错误；右室电极为阳极，发生氧化 反应，根据图示，右室溶液显碱性，不可能生成 H＋，故 C 错误；根据得失电子 守恒，生成 1 mol H2 转移 2 mol 电子，则生成 CH3COONa 的物质的量为2 mol 4 ＝ 0.5 mol，H2 和 CH3COONa 的物质的量之比为 2∶1，故 D 正确。 答案　AD 9.(2018·福州毕业班质检，12)科研人员设计一种电化学反应器，以 Na2SO4 溶液为 电解质，负载纳米 MnO2 的导电微孔钛膜和不锈钢为电极材料。这种电催化膜反 应器可用于正丙醇合成丙酸，装置示意图如图。以下叙述错误的是(　　) A.微孔钛膜作阴极 B.使用 Na2SO4 溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性 C. 丙 醇 转 化 为 丙 酸 的 电 极 反 应 式 为 ： CH3CH2CH2OH ＋ H2O － 4e － ===CH3CH2COOH＋4H＋D.反应器工作时料槽中正丙醇分子向电催化膜移动 解析　微孔钛膜与电源正极相连，作阳极，A 项错误；Na2SO4 为强电解质，使用 Na2SO4 溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性，B 项正确；丙醇转化为丙酸， 发生氧化反应：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋，C 项正确； 反应器工作时，正丙醇发生氧化反应，根据阳极上发生氧化反应，知正丙醇分子 向电催化膜移动，D 项正确。 答案　A 10.钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要 意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。 (1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中， 当 铁 锈 除 尽 后 ， 溶 液 中 发 生 的 化 合 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________。 (2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。 ①若 X 为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关 K 应置于________处。 ②若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为________________。 (3)图中若 X 为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关 K 置于 N 处，一段时 间后，当铁件质量增加 3.2 g 时，X 电极溶解的铜的质量________3.2 g(填“” 或“＝”)。 (4)图中若 X 为铜，容器中海水替换为 FeCl3 溶液，开关 K 置于 M 处，铜电极发 生的反应式________________________________________________， 若将开关 K 置于 N 处，发生的总反应式____________________________ ________________。 解析　(1)铁锈的成分为 Fe2O3，能和盐酸反应生成 FeCl3 和水，当铁锈除尽后，溶 液中发生的化合反应的化学方程式为 Fe＋2FeCl3===3FeCl2。 (2)①若 X 为碳棒，由于 Fe 比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使 Fe 为电解池的阴极 即连接电源的负极，故 K 连接 N 处。②若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，Zn 为阳 极被腐蚀，Fe 为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。(3)若 X 为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关 K 置于 N 处，一段时间后， 当铁件质量增加 3.2 g 时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以 X 电极溶解的铜的 质量