高考化学一轮基础训练： 电解池、金属的腐蚀与防护.docx

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1、电解池、金属的腐蚀与防护【原卷】二、非选择题（共13题）1氯碱工业是一种高耗能产业，一种将燃料电池与电解池组合的新工艺可节能30%以上，如图是该工艺图示(电极未标出)。下列说法正确的是()AX为H2，Y为Cl2BA池为电解池，且mnCB池为燃料电池，且baD该工艺优点是燃料电池提供电能且能提高烧碱产品的浓度2某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H和OH。下列说法错误的是()A电极a连接电源的正极BB为阳离子交换膜C电解质溶液采

2、用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生D口排出的是淡水3.电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是A. Ag为阳极B. Ag+由银电极向变色层迁移C. W元素的化合价升高D. 总反应为：WO3+xAg=AgxWO34.电解高浓度(羧酸钠)的溶液，在阳极放电可得到(烷烃)。下列说法不正确的是( )A. 电解总反应方程式：B. 在阳极放电，发生氧化反应C. 阴极的电极反应：D. 电解、和混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷5.在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食

3、盐水示意图如图，下列说法不正确的是()A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B.离子交换膜为阳离子交换膜C.饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出D.OH迁移的数量等于导线上通过电子的数量6.为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3DZn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH(aq)eNiOOH(

4、s)+H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)+2OH(aq)2eZnO(s)+H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区7.我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是A放电时，a电极反应为B放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化D充电时，a电极接外电源负极8.科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是A. 放电时，

5、负极反应为B. 放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC. 充电时，电池总反应为D. 充电时，正极溶液中OH浓度升高9.采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是A. 阳极反应B. 电解一段时间后，阳极室的pH未变C. 电解过程中，H+由a极区向b极区迁移D. 电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量10.下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的一组是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2 BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D

6、NaBr、H2SO4、Ba(OH)211以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色 D溶液的pH变小12用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为：Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动13科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示，用CuSi合金作硅源，在950 利用三层液熔盐进行电解精炼，有关说法正确的是()A电子

7、由液态CuSi合金流出，流入液态铝电极B液态铝电极与正极相连，作为电解池的阳极C在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化，Si4优先于Cu2被还原D三层液熔盐的作用是使电子能够在三层间自由流动一、选择题（共12题）14如图为相互串联的甲乙两个电解池，X、Y为直流电源的两个电极。电解过程中，发现石墨电极附近先变红。请回答：(1)电源X极为_(填“正”或“负”)极，乙池中Pt电极上的电极反应式为_。(2)甲池若为电解精炼铜的装置，其阴极增重12.8 g，则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积为_，电路中通过的电子为_mol。(3)在(2)的情况下，若乙池剩余溶液的体积仍为400 mL，则电解后所得溶

8、液c(OH)_。15焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。16全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。用压强传感器研究生铁发生腐蚀的装置及得到的图像如下： (1)在该电化学腐蚀中正极电极反应式：_。(2)钢铁表面镀铜可以提高抗腐蚀性能，装置示意如图所示，则与电源正极相连的金属是_(填元素名称)。17(1)离子液体是一种室温熔

9、融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。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，阴极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。(2)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S22e=S(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式：_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_。(3)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，

10、为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_。18.环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式为），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。该电解池的阳极为_，总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_。19.氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。制H

11、2时，连接_。产生H2的电极反应式是_。改变开关连接方式，可得O2。结合和中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：_。20我在故宫修文物这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。(1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。参与形成铜绿的物质有Cu和_。(2)继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示：Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈，请解释原因_

12、。(3)文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，请结合下图回答：过程的正极反应物是_。过程负极的电极反应式是_。(4)青铜器的修复有以下三种方法：.柠檬酸浸法：将腐蚀文物直接放在2%3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈；.碳酸钠法：将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3；.BTA保护法：请回答下列问题：写出碳酸钠法的离子方程式：_。三种方法中，BTA保护法应用最为普遍，分析其可能的优点有_(填字母)。A在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜B替换出锈层中的Cl，能够高效的除去有害锈C和酸浸法相比，不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术

13、价值，做到“修旧如旧”21如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜，丙中滴有少量的酚酞溶液。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极电极反应式是_。(2)石墨电极(C)的电极反应式为_。(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为_L。(4)铜丝a处在开始一段时间的现象为_；原因是_。22电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染，其中所含的Cr()是主要污染物，可采用多种处理方法将其除去。查阅资料可知：在酸性环境下，Cr()通常以Cr2O的形式存在，Cr2OH2O2CrO2H；Cr2O的氧化能力强于C

14、rO；常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：阳离子Fe3Fe2Cr3开始沉淀的pH1.97.04.3沉淀完全的pH3.29.05.6.腐蚀电池法(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理还原Cr()。下列关于焦炭的说法正确的是_(填字母)。a作原电池的正极 b在反应中作还原剂 c表面可能有气泡产生.电解还原法向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如图甲所示。 (2)A极连接电源的_极，A极上发生的电极反应式为_。(3)电解开始时，B极上主要发生的电极反

15、应为2H2e=H2，此外还有少量Cr2O在B极上直接放电，该反应的电极反应式为_。(4)电解过程中，溶液的pH不同时，通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如图乙所示。由图知，电解还原法应采取的最佳pH范围为_(填字母)。a24 b46 c610解释曲线和曲线去除率低的原因：_。23.按要求回答下列问题(1)用如图1装置电解含CO2的某酸性废水溶液，阴极产物中含有乙烯。 该分离膜为_(填“阳”或“阴”)离子选择性交换膜；生成乙烯的电极反应式为_。(2)从环境保护的角度看，制备 K2FeO4 较好的方法为电解法，其装置如图2，电解过程中阳极的电极反应式为_。(3)有人研究了用电化学方法把CO

16、2转化为CH3OH，其原理如图3所示： 则图中A电极接电源_极。已知B电极为惰性电极，则在水溶液中，该极的电极反应为_。(4)以连二亚硫酸盐(S2O)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图4。阴极的电极反应式为_，电解槽中的隔膜为_(填“阳”或“阴”)离子交换膜。(5)甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图5所示，b极的电极反应式为_，当电路中转移4104 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为_mg。 (6)氨气与氧气在催化剂条件下会生成大气污染物NO，下图是间接电化学法除NO，其原理如图6所示。写出阴极的电极反应式(阴

17、极室溶液呈酸性)：_；吸收池中除去NO的离子方程式为_。24.（1）化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许_离子通过，氯气的逸出口是_(填标号)。 （2）天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：阴极上的反应式为_。若生成的乙烯和乙烷的体积比为21，则消耗的CH4和CO2体积比为_。25.以铂阳极和石墨阴极设计电

18、解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。(1)阳极的电极反应式是_。(2)制备H2O2的总反应方程式是_。电解池、金属的腐蚀与防护二、非选择题（共13题）1氯碱工业是一种高耗能产业，一种将燃料电池与电解池组合的新工艺可节能30%以上，如图是该工艺图示(电极未标出)。下列说法正确的是()AX为H2，Y为Cl2BA池为电解池，且mnCB池为燃料电池，且baD该工艺优点是燃料电池提供电能且能提高烧碱产品的浓度【答案】D【解析】根据图示知，B装置中通入空气和Y，空气作氧化剂，且整个装置是原电池和电解池组合的装置，B能自发的

19、进行氧化还原反应，所以B是原电池，则A是电解池。原电池中燃料是氢气，所以Y是氢气，则X是氯气，故A错误；A是电解池，电解氯化钠过程中，氯化钠溶液被电解时生成氯气、氢气和氢氧化钠，所以导致溶液中氯化钠浓度降低，所以mn，故B错误；B是燃料电池，把化学能转化为电能，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，导致正极区域氢氧化钠浓度增大，所以aCu2HNaK，阴离子的放电顺序为IBrClOH常见含氧酸根离子。电解HCl溶液生成H2和Cl2，电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2，电解Ba(OH)2溶液生成H2和O2，A不符合；电解NaOH和H2SO4溶液均生成H2和O2，电解CuSO4溶液则生成Cu和O2

20、，B不符合；电解NaOH、H2SO4、Ba(OH)2溶液均相当于电解水，均生成H2和O2，C符合；电解NaBr溶液生成Br2和H2，D不符合。11以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色 D溶液的pH变小【答案】D【解析】电解饱和食盐水可类推电解KI溶液，发生的反应为2KI2H2O2KOHH2I2，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增

21、大，D错误。12用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为：Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动【答案】C【解析】A项，根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。13科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示，用CuS

22、i合金作硅源，在950 利用三层液熔盐进行电解精炼，有关说法正确的是()A电子由液态CuSi合金流出，流入液态铝电极B液态铝电极与正极相连，作为电解池的阳极C在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化，Si4优先于Cu2被还原D三层液熔盐的作用是使电子能够在三层间自由流动【答案】A【解析】图示得到：液态CuSi合金为阳极，电子由液态CuSi合金流出；液态铝为阴极，连接电源负极，所以电子流入液态铝电极，A正确；图中，铝电极是Si4得电子被还原为Si，因此与电源负极相连，该电极为阴极，B错误；由图示得到，电解的阳极反应为Si失电子转化为Si4，阴极反应为Si4得电子转化为Si, C错误；使用三层液熔盐可以

23、有效的增大电解反应的面积，使单质硅高效的在液态铝电极上沉积，而不是方便电子通过，电子不通过电解质，D错误。一、选择题（共12题）14如图为相互串联的甲乙两个电解池，X、Y为直流电源的两个电极。电解过程中，发现石墨电极附近先变红。请回答：(1)电源X极为_(填“正”或“负”)极，乙池中Pt电极上的电极反应式为_。(2)甲池若为电解精炼铜的装置，其阴极增重12.8 g，则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积为_，电路中通过的电子为_mol。(3)在(2)的情况下，若乙池剩余溶液的体积仍为400 mL，则电解后所得溶液c(OH)_。【答案】(1)正2Cl2e=Cl2(2)4.48 L0.4(3)

24、1 molL1【解析】(1)由题意得X极为正极，Pt电极为电解池的阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(2)甲池的阴极电极反应式：Cu22e=Cu。乙池的阴极电极反应式：2H2e=H2由电子守恒得：Cu2eH264 g2 mol22.4 L128 gn(e) V(H2)则：n(e)0.4 molV(H2)4.48 L(3)乙池发生反应：2Cl2H2O2OHH2Cl2 2 22.4 L n(OH) 4.48 Ln(OH)0.4 mol 电解后所得溶液c(OH)1 molL1。15焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：制备Na2S2O5也可采用三室膜电

25、解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。【答案】2H2O4e=4HO2(或4OH4e=2H2OO2)a【解析】阳极发生氧化反应：2H2O4e=4HO2(或4OH4e=2H2OO2)，阳极室H向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。16全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。用压强传感器研究生铁发生腐蚀的装置及得到的图像如下： (1)在该电化学腐蚀中正极电极反应式：_。(2)钢铁表面镀铜可以提高抗腐蚀性能，装置示意如图所示，则与电

26、源正极相连的金属是_(填元素名称)。【答案】(1)O24e2H2O=4OH(2)铜【解析】(1)在该电化学腐蚀中溶液显中性，发生吸氧腐蚀，正极电极反应式为O24e2H2O=4OH。(2)电镀时待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，所以与电源正极相连的金属是铜。17(1)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。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，阴极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。(2)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多

27、种方法。将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S22e=S(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式：_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_。(3)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_。【答案】(1)负4Al2Cl3e=Al7AlClH2(2)2H2O2e=H22OHS2H=(n1)SH2S(3)NH3根据总反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3【解析】(2)电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即