2023届新高考化学一轮复习电解池　金属的腐蚀与防护提能力.docx

课练20电解池金属的腐蚀与防护综合测评·提能力一、选择题1.2021·上海崇明区模拟如图所示，两个装置都是将铁棒和石墨棒插入滴有酚酞的饱和食盐水中。一段时间后（）A.两装置中铁棒都被氧化而减少B.两装置中产生的气体体积相同C.两装置中石墨棒质量都保持不变D.两装置中铁棒附近溶液都先变红2.2021·北京朝阳区模拟在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO，实验结果如下：实验电压U1U2U3现象a极产生少量气泡，b极无明显气泡a极产生较多气泡，b极产生少量气泡a极产生大量气泡，b极逸出大量黄绿色气体下列分析不正确的是（）A.中，a极均发生了还原反应B.中均能发生Cl22NaOH=NaClNaClOH2OC.电解时，OH由b极向a极移动D.不宜采用实验的电压制备NaClO3.2021·河南南阳模拟用石墨作电极电解下列四种溶液，以下说法错误的是（）A.电解AgNO3溶液，阳极生成O2，溶液的酸性增强B.电解ZnBr2溶液，阴极反应式为Zn22e=ZnC.电解AlCl3溶液，总反应的离子方程式：2H2O2Cl2OHCl2H2D.电解Pb（NO3）2和CuCl2的混合溶液，可明显分为三个阶段4.2021·贵州贵阳模拟某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是（）A.铂极为阳极，发生氧化反应B.电解过程中，H由交换膜左侧向右侧迁移C.阴极的电极反应式为2CO212H12e=CH3CH2OH3H2OD.电路中转移2 mol电子时，铂极产生11.2 L O2（标准状况）5.2022·四川宜宾诊断连二亚硫酸钠（Na2S2O4）俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是（）A.b电极应该接电源的负极B.a电极的电极反应式2HSO2H2e=S2O2H2OC.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜D.电路中每转移1 mol电子，消耗SO2的体积为11.2 L6.Koble法制取乙烯的装置如图所示，电极a上的产物为乙烯和碳酸根离子，下列说法正确的是（）A.该装置将化学能转化为电能B.图中为阳离子交换膜C.阴极周围溶液的pH不断减小D.每生成1 mol乙烯，理论上电路中转移2 mol电子7.将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是（）A.阴极的电极反应式为Fe2e=Fe2B.金属M的活动性比Fe的活动性弱C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快二、非选择题8.电解原理在化学工业中有广泛应用。（1）电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题：图中A极要连接电源的（填“正”或“负”）极。精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中（填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”）位置流出。电解总反应的离子方程式是。（2）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示（图中电极均为石墨电极）。用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。写出电解时NO2发生反应的电极反应：。若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子通过）的H为mol。（3）为了减缓钢制品的腐蚀，可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成。钢制品应接电源的极。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为（提示：阴离子转化）。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极电极反应式为。9.（1）在稀H2SO4中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示。一段时间后，Cu极区溶液质量（填“增加”“减少”或“不变”）。铜极上产生乙烯的电极反应式为。若阴极只生成0.17 mol CO和0.33 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为 mol。（2）如图所示，某同学利用CO2生成的甲醚（CH3OCH3）设计了一个甲醚燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。写出甲中通入甲醚一极的电极反应式：。乙中发生的总反应的离子方程式为。将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu（NO3）2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 ml溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积（标准状况）为 L。10.2021·淄博实验中学月考肼（N2H4）空气碱性燃料电池放电效率高，以该电池为电源模拟工业制烧碱，装置如图所示。回答下列问题：（1）乙装置的能量转化形式主要是。（2）乙装置中离子交换膜的类型是（填字母序号）。A质子交换膜 B阳离子交换膜C.阴离子交换膜（3）铂电极的名称是（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”）。（4）写出铜电极的电极反应式：。（5）电解过程中，石墨电极附近溶液的pH减小，其原因是_（用化学用语和必要的文字说明）。（6）若铂电极上有4.48 L O2（标准状况）发生反应，装置的电流效率为80%，理论上制备纯度为96%的烧碱g（结果保留1位小数）。综合测评提能力1C装置是原电池，铁棒作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，铁棒被氧化而质量减小；装置是电解池，铁棒作阴极，则铁棒的质量不变，A错误。装置中原电池的电解质溶液呈中性，正极反应式为O22H2O4e=4OH，不产生气体，B错误。石墨棒是惰性电极，在原电池和电解池中都起导电作用，本身质量不变，C正确。装置中石墨棒附近溶液c（OH）增大，则石墨棒附近溶液先变红；装置中铁棒作阴极，电极反应式为2H2O2e=2OHH2，则铁棒附近溶液先变红，D错误。2C实验中a极是阴极，均发生还原反应，A正确；实验中，b极是阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，阴极反应产生NaOH, Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO，B正确；电解时，阴离子向阳极移动，则OH由a极向b极移动，C错误；实验中产生大量黄绿色气体，说明电解速率过快，产生的Cl2并未与NaOH反应，故不宜采用该实验的电压制备NaClO，D正确。3C石墨是惰性电极，电解AgNO3溶液，阳极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极反应式为Age=Ag，则阳极生成O2，溶液的酸性增强，A正确；电解ZnBr2溶液，由于Zn2的氧化性强于水电离出的H的氧化性，则阴极反应式为Zn22e=Zn，B正确；电解AlCl3溶液，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，电解产生的OH与Al3结合生成Al（OH）3沉淀，故电池总反应的离子方程式为2Al36H2O6Cl2Al（OH）33Cl23H2，C错误；电解Pb（NO3）2和CuCl2的混合溶液，阳离子的氧化性：Cu2>Pb2>H（水），阴离子的还原性：Cl>OH>NO，第一阶段电解CuCl2，第二阶段电解Pb（NO3）2和H2O，第三阶段电解HNO3，D正确。4B由图可知，铂极与电源的正极相连，则铂极是阳极，发生氧化反应，A正确；电解时，阳离子向阴极移动，则H由交换膜右侧向左侧迁移，B错误；阴极上CO2被还原生成CH3CH2OH，电极反应式为2CO212H12e=CH3CH2OH3H2O，C正确；铂极是阳极，电极反应式为2H2O4e=4HO2，转移2 mol电子时生成0.5 mol O2，在标准状况下的体积为11.2 L，D正确。5BNaHSO3在a电极被还原生成Na2S2O4，则a电极是阴极，b电极是阳极，故b电极接电源的正极，A错误；a电极发生还原反应，HSO被还原生成S2O，电极反应式为2HSO2H2e=S2O2H2O，B正确；b电极是阳极，电极反应式为SO22H2O2e=4HSO，阳极生成H，阴极消耗H，为维持溶液呈电中性，H透过离子交换膜向阴极迁移，则该交换膜是阳离子交换膜，C错误；电路中转移1 mol电子，阳极消耗0.5 mol SO2，在标准状况下的体积为11.2 L，题目未指明SO2是否处于标准状况下，D错误。6D该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；电极a是阳极，电极反应式为，阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，则右侧阴极区产生的OH要透过离子交换膜进入左侧，并参与阳极反应，故应是阴离子交换膜，B错误；阴极区周围溶液中c（OH）逐渐增大，溶液的pH不断增大，C错误；由阳极反应式可知，生成1 mol乙烯时，电路中转移2 mol电子，D正确。7C该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。8答案：（1）正ad2Cl2H2OCl2H22OH（2）NO2eH2O=NO2H0.1（3）负4Al2Cl3e=Al7AlCl2H2e=H2解析：（2）根据图知，电解时，左室中电极上H放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是氮氧化物，生成硝酸，所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸，阳极反应式为NO2eH2O=NO2H。n（NO2）0.1 mol，阳极反应式为NO2eH2O=NO2H，有0.2 mol H生成，因为有0.1 mol硝酸生成，故有0.1 mol H通过阳离子交换膜。（3）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝作阳极与电源正极相连，钢铁作阴极与电源负极相连；由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液，是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应是发生生成铝的还原反应，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al2Cl得到电子生成Al和AlCl，电极反应为4Al2Cl3e=Al7AlCl；改用AlCl3水溶液作电解液，则溶液中氢离子在阴极放电生成氢气：2H2e=H2。9答案：（1）增加2CO212H12e=C2H44H2O1（2）CH3OCH312e16OH=2CO11H2O2Cl2H2OCl2H22OH5.6解析：（1）铜电极与电源负极相连，为阴极，溶液中铜电极区域发生CO2得到电子生成CH4、C2H4、HCOOH、CO等的反应，甲酸与水互溶，且电解池中氢离子可透过阳离子交换膜进入Cu极区，所以Cu电极附近的溶液质量增加；CO2得到电子生成乙烯，结合电荷守恒、得失电子守恒、原子守恒，则电极反应为2CO212H12e=C2H44H2O；CO2CO碳元素化合价降低2价，则生成0.17 mol CO转移0.34 mol电子，CO2HCOOH碳元素的化合价降低2价，则生成0.33 mol HCOOH转移0.66 mol电子，共转移电子0.66 mol0.34 mol1 mol。（2）燃料电池中通入甲醚的电极是负极，发生氧化反应，碱性条件下生成碳酸盐，即负极反应式为CH3OCH312e16OH=2CO11H2O；铁与燃料电池的负极相连，为阴极，所以乙中相当于惰性电极电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl2H2OCl2H22OH；混合溶液中发生的反应为AgNO3KCl=AgClKNO3，根据化学方程式可知，0.2 mol AgNO3完全反应需要0.2 mol KCl，还剩余0.4 mol KCl，且同时生成0.2 mol KNO3，所以混合后溶液中的溶质为0.2 mol KNO3、0.4 mol Cu（NO3）2、0.4 mol KCl，用惰性电极电解一段时间后，若在一极析出n（Cu）0.3 mol，根据Cu22e=Cu，则转移电子0.6 mol；阳极上Cl完全放电时，转移电子物质的量为0.4 mol×10.4 mol，则剩余的0.2 mol电子转移时生成氧气，生成n（O2）0.05 mol，生成n（Cl2）×0.4 mol0.2 mol，标准状况下生成气体总体积为Vn· Vm（0.20.05）mol×22.4 L·mol15.6 L。10答案：（1）电能转化为化学能（2）B（3）正极（4）N2H44OH4e=N24H2O（5）石墨电极发生反应：2Cl2e=Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2H2OHClHClO，溶液的酸性增强（6）26.7解析：（1）装置甲是肼（N2H4）空气碱性燃料电池，则装置乙是电解池，能量转化形式主要是电能转化为化学能。（2）N2H4在铜电极被氧化生成N2，则铜电极是负极，根据电极连接方式可知，铁是阴极，石墨是阳极。铁电极（阴极）反应式为2H2O2e=2OHH2，阴极产生OH，石墨电极（阳极）反应式为2Cl2e=Cl2，阳极消耗Cl，为保持溶液呈电中性且制取烧碱，Na应透过离子交换膜向左侧迁移，阴极室中得到NaOH溶液，故离子交换膜是阳离子交换膜。（5）电解过程中，石墨电极（阳极）上生成Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2H2OHClHClO，则石墨电极附近溶液的酸性增强，pH减小。（6）铂电极反应式为O22H2O4e=4OH，铂电极上有4.48 L O2（标准状况）发生反应，即消耗0.2 mol O2，电路中转移0.8 mol电子，装置的电流效率为80%，则电子的有效利用量为0.8 mol×80%0.64 mol。制取1 mol NaOH时理论上转移电子的物质的量为1 mol，则制取的NaOH的物质的量为0.64 mol，故理论上制备纯度为96%的烧碱的质量为26.7 g。