2023届高考化学人教版一轮复习测评-(十九)　电解池、金属的腐蚀与防护.docx

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1、电解池、金属的腐蚀与防护一、选择题(本题包括12个小题，每小题只有一个选项符合题意)1下列叙述与电化学腐蚀有关的是()A切过菜的菜刀不及时清洗易生锈B在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性C红热的铁丝与水接触时，表面形成了蓝黑色的物质D把铁片投入到氯化铜的溶液中，在铁表面上附着一层红色的铜【详解】A切过菜的菜刀不及时清洗，在菜刀上就会以NaCl为电解质溶液形成原电池，发生电化学腐蚀，A正确；金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性，是因为它们在空气中容易氧化，在金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止继续被氧化，B错误；红热的铁丝与水蒸气接触，生成四氧化三铁，属于化学腐蚀，C错误；铁片投入到氯化铜的溶液中

2、是直接发生化学反应，将铜置换，D错误。2.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是()AFe电极作阳极，发生氧化反应BCl向石墨电极作定向移动C石墨电极反应：Fe33e=FeD电解池发生总反应：2Cl2Fe3Cl22Fe2【详解】AA项，电子流出的一极是电源的负极，故Fe连接电源的正极，为阳极，发生氧化反应，正确；B项，电解质溶液中，阴离子向阳极移动，Fe为阳极，Cl向Fe电极作定向移动，错误；C项，石墨电极是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应为Fe3e=Fe2，错误；D项，Fe为阳极，是活性电极，Fe被氧化生成Fe2，石墨电极是电解池的阴极，Fe3发生还原反应生成Fe2，故电解池发生的总

3、反应：Fe2Fe33Fe2，错误。3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【详解】C利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H放电，阴极发生的电极反应为2H2e=H2，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。4我国科研团队开发了

4、一种新型铠甲催化剂Ni/Co石墨烯，可以高效去除合成气中的H2S杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是()A铠甲催化剂电极上的电势高于M电极上的电势B阴极的电极反应式为2H2e=H2C通电后，阳极区溶液的pH降低D生成H2和Sx的物质的量之比为1x【详解】D由图中信息知，铠甲催化剂电极为阳极，M电极为阴极，阳极上的电势高于阴极上的电势，A项正确；阴极上氢离子得电子，电极反应式为2H2e=H2，B项正确；阳极区H2S反应生成Sx和H导致阳极区溶液的pH降低，C项正确；阴极上生成1 mol H2得到2 mol电子，阳极上生成1 mol Sx失去2x mol电子，由电子守恒知，生成H2

5、和Sx的物质的量之比为x1，D项错误。5(2022宜宾模拟)近期，我国科学家在氯碱工业的基础之上，用电解法研究“碳中和”中CO2的处理，其装置工作原理如图。下列说法错误的是()AX为氯气B膜为阴离子交换膜Ca极电势低于b极电势DM电极上发生的电极反应式为CO2H2O2e=HCOOOH【详解】B二氧化碳转化为甲酸根，碳元素化合价降低，得到电子，根据电解原理可知M极为阴极，N极为阳极，所以X为氯气，A项正确；根据电解原理图可知Na要通过膜进入中间室，所以膜是阳离子交换膜，B项错误；a极为负极，电势低于b极，C项正确；M电极上二氧化碳转化为甲酸根，碳元素化合价降低，发生的电极反应式为CO2H2O2e

6、=HCOOOH，D项正确。6.利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀B一段时间后，a处液面高于b处液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的负极反应式：Fe2e=Fe2【详解】Ca处是中性溶液，所以生铁发生吸氧腐蚀，b处是酸性溶液，生铁发生析氢腐蚀，A正确；a处发生吸氧腐蚀，消耗O2导致气体压强减小，b处发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，装置内形成压强差，所以一段时间后，a处液面高于b处液面，B正确；a处发生吸氧腐蚀，铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子生成氢氧根离子

7、，所以a处pH增大，b处发生析氢腐蚀，正极反应式为2H2e=H2，反应过程中消耗H，所以b处溶液的pH增大，C错误；a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，因此a、b两处具有相同的负极反应式：Fe2e=Fe2，D正确。7.(2020山东高考)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阳极反应为2H2O4e=4HO2B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【详解】D根据图可知，b极由O2反应生成了H2O2，在这个过程中，氧元素化合价降低，发生了得

8、电子的还原反应，因此b极是电解池的阴极，可推出阴极的电极反应式为O22e2H=H2O2，则a极为电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，根据图可知阳极生成了氧气，则阳极反应为2H2O4e=4HO2，故A正确；根据阳极的电极反应可知，阳极生成了氢离子，但同时生成的氢离子全部从阳极室移向阴极室，故电解一段时间后，阳极室的pH未变，故B正确；电解池的电解质溶液中，阳离子会移向阴极，故氢离子由a极区向b极区迁移，故C正确；阳极的电极反应式为2H2O4e=4HO2，保持阴极和阳极电极反应的得失电子数一致，可得阴极的电极反应为2O24e4H=2H2O2，同一个电路中阳极的失电子总数和阴极的得电子总数在相同情况

9、下是一样的，故电解一段时间后，a极生成的氧气与b极反应的氧气的物质的量之比为12，不相等，故D错误。8.如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解，下列说法正确的是()A电路中电子流向：负极dcba正极Ba、c两极产生气体的物质的量相等CSO向b电极移动，Cl向c电极移动D电解一段时间，向甲中加CuO可以恢复甲溶液【详解】D电子只能在外电路中移动，故A错误；a极产生O2，c极产生Cl2，根据电子守恒O22Cl24e，O2和Cl2的物质的量之比为12，故B错误；阴离子向阳极移动，a和c是阳极，所以SO向a电极移动，Cl向c电极移动，C错误。9(2021广东高考)钴(Co)的合金材料广泛应

10、用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是()A工作时，室和室溶液的pH均增大B生成1 mol Co，室溶液质量理论上减少16 gC移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D电解总反应：2Co22H2O2CoO24H【详解】D石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O4e=O24H，H通过阳离子交换膜由室进入室，右侧Co电极为阴极，电极反应式为Co22e=Co，Cl通过阴离子交换膜由室进入室，与H结合生成盐酸。由上述分析知，室中水放电使硫酸浓度增大，室中生成盐酸，故室和室溶液的pH均减小，A错误；生成1 mol Co时，转移2 mol电子，室有0.5 m

11、ol O2(即16 g)逸出，有2 mol(即2 g)H通过阳离子交换膜进入室，则室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl2e=Cl2，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、Co、H，则电解总反应为2Co22H2O2CoO24H，D正确。10(2021邯郸模拟)某实验小组模拟海水淡化的同时制备H2、Cl2和NaOH溶液，装置如图所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。下列有关说法错误的是()A甲室产生的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝B膜是阴离子交换膜C淡水的出口只有cD随着电解的进行，戊室溶液的pH不断增大【详解】C甲

12、室为阳极室，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝，A正确；反应过程中丙室中Na通过膜到丁室，Cl通过膜到乙室；膜是阴离子交换膜，膜是阳离子交换膜，B正确；淡水的出口为a和c，C错误；戊室的电极反应式为2H2O2e=H22OH，随电解的进行，溶液的pH不断增大，D正确。11利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是()A电解过程中，H由a极区向b极区迁移B电极b上反应为CO28HCO8e=CH48CO2H2OC电解过程中化学能转化为电能D电解时Na2SO4溶液浓度保持不变【详解】A由图可知，电极a中O元素化合价升高，失去电子，被氧化，为阳极，则电极

13、b为阴极，得到电子。电解池中阳离子向阴极移动，则H由a极区向b极区迁移，故A项正确；电极b为阴极得到电子，故B项错误；电解过程由电能转化为化学能，故C项错误；电解Na2SO4相当于电解H2O，消耗溶液中H2O，浓度会发生变化，故D项错误。12(2021广东选择考适应性测试)环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为：使用惰性电极电解KCl溶液，用Cl交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯，电解结束，移出交换膜，两区混合反应：HOCH2CH2ClOH=ClH2OC2H4O。下列说法错误的是()A乙烯应通入阴极区B移出交换膜前存在反应Cl2H2OHClHClOC使用Cl交

14、换膜阻止OH通过，可使Cl2生成区的pH逐渐减小D制备过程的总反应为H2C=CH2H2O=H2C2H4O【详解】A环氧乙烷的制备原理：Cl在阳极被氧化生成Cl2，Cl2与水发生反应的化学方程式为Cl2H2OHClHClO，HClO与乙烯发生加成反应生成HOCH2CH2Cl，阴极区水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生氢氧根离子，电解结束，移出交换膜，两区混合反应：HOCH2CH2ClOH=ClH2OC2H4O。阳极区产生HClO，所以乙烯通入阳极区，故A错误；根据分析可知阳极氧化生成的氯气会与水发生反应Cl2H2OHClHClO，故B正确；根据分析可知阳极区会产生HCl，使用Cl交换膜阻止OH

15、通过，HCl的浓度不断增大，pH逐渐减小，故C正确；根据分析可知该反应过程中KCl并没有被消耗，实际上是水、乙烯反应，总反应为H2C=CH2H2O=H2C2H4O，故D正确。二、非选择题(本题包括3个小题)13(1)(2021湖南高考节选)利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。电解过程中OH的移动方向为_(填“从左往右”或“从右往左”)。阳极的电极反应式为_。(2)(2021山东高考节选)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为4Na2CrO44H2O2Na2Cr2O74NaOH2H2O2。则Na2Cr2O7在_(填“阴”或“阳

16、”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为_。【详解】(1)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为1价0价，发生还原反应，应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为3价0价，发生氧化反应，应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH的移动方向为从右往左。阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O。(2)由4Na2CrO44H2O2Na2Cr2O74NaOH2H2O2可知，电解过程中实质是电解水，阳极上H2O失去电子生成H和O2，根据2CrOH2OCr2O2OH，平衡正向移动，c(CrO)减小，c(Cr2O)

17、增大，为提高制备Na2Cr2O7的效率，CrO通过离子交换膜移向阳极，阴极上H2O得到电子生成OH和H2。【答案】(1)从右往左2NH36e6OH=N26H2O(2)阳CrO14双极膜由阳离子交换膜、催化剂层和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜的两侧分别得到H和OH，将其与阳离子交换膜(阳膜)、阴离子交换膜(阴膜)组合，可有多种应用。(1)海水淡化：模拟海水淡化，双极膜组合电解装置示意图如图甲。X极是_极(填“阴”或“阳”)。电解后可获得较浓的盐酸和较浓的NaOH溶液，图甲中双极膜的右侧得到的是_(填“H”或“OH”)。(2)钠碱循环法脱除烟气中的SO2，并回收SO2：

18、用pH8的Na2SO3溶液作吸收液，脱除烟气中的SO2，至pH6时，吸收液的主要成分为NaHSO3，需再生。.加热pH6时的吸收液使其分解，回收SO2并再生吸收液。所得的再生吸收液对SO2的吸收率降低，结合离子方程式解释原因：_。.双极膜和阴膜组合电渗析法处理pH6时的吸收液，可直接获得再生吸收液和含较高浓度HSO的溶液，装置示意图如图乙。再生吸收液从_室流出(填“A”或“B”)。简述含较高浓度HSO的溶液的生成原理：_。与中的方法相比，中的优点是_(列出2条)。【详解】(1)根据题图甲，X极发生氧化反应生成氧气，所以X极是阳极；Y极氢离子得电子生成H2，说明Y极为阴极，电解质溶液中阳离子移向

19、阴极，所以双极膜的右侧得到的是H。(2).加热pH6时的吸收液，分解的过程中SO会被空气中的氧气氧化，发生反应：2SOO2=2SO，2HSOO2=SO2H，且加热加快化学反应速率，造成再生吸收液中c(SO)降低，使SO2的吸收率降低。.右侧电极为阴极，阴极氢离子得电子生成氢气，OH进入B室，OH和HSO反应生成SO，直接获得再生吸收液；A室中经过双极膜迁移过来的H和SO反应生成HSO，提高HSO的浓度。【答案】(1)阳H(2).加热pH6时的吸收液，分解的过程中还发生反应：2SOO2=2SO，2HSOO2=SO2H，且加热加快化学反应速率，造成再生吸收液中c(SO)降低，使SO2的吸收率降低.

20、BB室中的SO和HSO在电场作用下通过阴膜进入A室，A室中通过双极膜的H和溶液中的SO反应生成HSO，提高HSO的浓度中的方法可直接获得再生吸收液，减少因加热氧化生成大量的SO，而降低再生吸收液对SO2的吸收率；中的方法可获得含较高浓度的HSO的溶液，进而获得比中的浓度高的SO215电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的_(填“正极”或“负极”)

21、，对应的电极反应式为_。a极区pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。图中应使用_(填“阴”或“阳”)离子交换膜。(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为_。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：则D的化学式为_；阳极的电极反应式为_；阳离子迁移方向是_。(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示：阴极的电极反应式为_。将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO

22、3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为_。【详解】(1)根据题意可知，Cl放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H，电极反应式为Cl5e2H2O=ClO24H；a极区为阴极区，电极反应式为2H2O2e=H22OH，阴极区OH浓度增大，溶液的pH增大；根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。(2)软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由4价升高为6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO24KOHO22K2MnO42H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根

23、离子，电极反应式为2H2O2e=H22OH，K通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，所以D是氢氧化钾，阳极上MnO失电子生成MnO，电极反应式为MnOe=MnO。(3)由图示可知，NO在阴极上得电子生成NH，电极反应式为NO5e6H=NHH2O；NO在阳极上失电子生成NO，电极反应式为NO3e2H2O=NO4H，电解总反应式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，故当实际参加反应的NO为8 mol 时，要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，还应通入2 mol NH3，则n(NH3)n(NO)2 mol8 mol14。【答案】(1)正极Cl5e2H2O=ClO24H增大阳(2)2MnO24KOHO22K2MnO42H2OKOHMnOe=MnOK由阳离子交换膜左侧向右侧迁移(3)NO5e6H=NHH2O14