第19讲电解池金属的电化学腐蚀与防护(练)

10/1819讲电解池金属的电化学腐蚀与防护第一局部：高考真题感悟1．〔2023·广东·高考真题〕科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，进展了一种无需离子交换膜的型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反响为：NaTi2

PO43

2Na2eNaTi3 2

PO4

。以下说法正确的选项是3充电时电极b是阴极放电时NaCl溶液的pH减小放电时NaCl溶液的浓度增大每生成1molCl【答案】C

，电极a质量理论上增加23g2【解析】Aaaa是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B．放电时电极反响和充电时相反，则由放电时电极a的反响NaTi

PO

PO

2Na可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C．放3 2 43 2 43电时负极反响为NaTi

PO

PO

2Na，正极反响为Cl

2e

2Cl，反3 2 43 2 43 2Na+Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D．充电时阳极反应为2Cl2e

，阴极反响为NaTi

PO

2Na2e

NaTi

PO

，由得失电子2 2 43 3 2 431molCl2，电极a23g/mol2mol=46g，故D错误；答案C。2．〔2023·北京·高考真题〕利用以下图装置进展铁上电镀铜的试验探究。序序装置示意图电解质溶液试验现象号阴极外表有无色气体，①0.1mol/LCuSO 少量HSO4 2 4一段时间后阴极外表有红色固体，气体减有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+阴极外表未观看到气体，一段时间后阴极表②0.1mol/LCuSO 过量氨水4面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素以下说法的是①中气体削减，推想是由于溶液中c

H+削减，且Cu掩盖铁电极，阻碍H+与铁接触①中检测到Fe2+Fe+2H+=Fe2++H

、Fe+Cu2+=Fe2++Cu2 随阴极析出Cu，推想②中溶液cCu 削减， 3

CuNH34

2+平衡逆移②中Cu2+生成CuNH34【答案】C

2+，使得cCu2+Cu【解析】由试验现象可知，试验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离试验②中铜离子与过量氨水反响生成四氨合铜离子A．由分析可知，试验①时，铁会A正确；B发生的反响为Fe+2H+=Fe2++H

、Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故B正确；C．由分析可知，四氨合2铜离子在阴极得到电子缓慢发生复原反响生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，Cu2++4NH3

CuNH34

2+平衡向正反响方向移动，故CD．由分析可知，试验②中铜离子与过量氨水反响生成四氨合铜离子反响生成铜，在铁外表得到比试验①更致密的镀层，故D正确；应选C。3．〔2023·辽宁·高考真题〕某储能电池原理如图。以下说法正确的选项是ANaTiANaTiPO-2e=NaTiPO+2Na+放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl中迁移4放电时每转移1mol电子，理论上CCl吸取0.5molCl4 2NaCl溶液浓度增大【答案】ANaTi3 2

PO43

-2e-=NaTi2

PO43

2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2。A．放电时负极失电子，NaTi3 2

PO43

-2e-=NaTi2

PO43

+2Na+，故A正确；B．放电时，阴离子移向负极，放电时Cl-NaCl中迁移，故B错误；C．放2电时每转移1molCl+2e-=2Cl-，理论上CCl释放0.5molClC错误；D24 2电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2NaCl溶液浓度减小，故D错误；应选A。4．〔2023·海南·高考真题一种承受HO(g)和N(g)为原料制备NH(g)的装置示意图如下。2 2 3以下有关说法正确的选项是在bN2被复原金属Ag可作为a电极的材料C．转变工作电源电压，反响速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2-不断削减【答案】A【解析】由装置可知，b电极的N2NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生复原反响，因此b为阴极，电极反响式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反响式为2O2-+4e-=O2；A．由分析可得，b电极上N2NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生复原反响，即N2被复原，A正确；B．aAga的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C．转变工作电源的电压，电流强度发生转变，反响速率也会转变，C错误；D．电解过程中，阴极电极反响式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反2O2-+4e-=O2O2-不会转变，D错误；答案选A。52023高考真题LiPCN2

，A．生成1molLiPCNA．生成1molLiPCN2，理论上外电路需要转移2mol电子阴极上的电极反响为：P+8CN--4e-=4PN

-4 2在电解过程中CN-向铂电极移动电解产生的H中的氢元素来自于LiOH2【答案】D2AP→LiPN2

化合价上升发生氧化反响，所以石墨电极为阳极，对应的电极反响式为：P+8CN--4e-=4PN

-，则生成4 21molLiPCN2

，理论上外电路需要转移1mol电子，A错误；B．阴极上发生复原反响，P+8CN-4e=4PCN-为阳极发生的反响，B错误；C．石墨电极：P→4 2 4LiPCN2

发生氧化反响，为阳极，铂电极为阴极，CN-应当向阳极移动，即移向石墨电CDNCN-和HN中的H来自LiOH，2则电解产生的H中的氢元素来自于LiOH，D正确；应选D。2其次局部：最模拟精练完卷时间：50分钟一、选择题〔每题只有一个正确选项，共12*5分〕1．〔2023·疆·二模〕1，2-二氯乙烷的试验装置如下图。以下说法中不正确的选项是A．a为电源正极电解该装置总反响为CH2=CH2+2NaCl+2H2O ClCH2CH2Cl+2NaOH+H2X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜CH2=CH2+2CuCl2=ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)【答案】C【解析】图中电源b端所连电极发生反响2H2O+2e-=H2↑+2OH-，说明这一极为电解池的阴极，b为电源负极，NaClNa+Y进入右侧阴极区生成NaOH，NaClCl-X进入左侧阳极区发生反响CH2=CH2+2Cl--2e-=ClCH2CH2Cl。ACl-a所连电极为电解质的阳极，a为电源正极，A选项正确；BCH2=CH2+2Cl--2e-=ClCH2CH2Cl，阴电解2H2O+2e-=H2↑+2OH-CH2=CH2+2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2，B选项正确；C．据题目分析可知X、Y依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，C选项错误；D．由物质进出方向可知液相反响为CH2=CH2+2CuCl2=ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)，DC。2．〔2023·江西·三模〕“碳中和”Ag－CuCO2电化学转化C2H4C2H5OH的装置如下图。以下说法正确的选项是A．M极应与外接电源的正极相连B．装置中离子透过膜为阴离子透过膜C．装置工作时，NSO24

的浓度不变(N极为石墨电极)D．M2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O【答案】D【解析】该装置为电解池装置，M极二氧化碳转变为乙烯、乙醇等，发生复原反响，故M极为阴极，N极为阳极。阴极反响：2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O、2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；阳极为水失电子生成氧气和氢离子，故氢离子通过交换膜向左移动，为阳离子交换膜。A．M极为阴极，与外接电源的负极相连，A错误；B．由分析可知，为阳离子交换膜，B错误；C．阳极水失电子，氢离子向左迁移，水削减了，硫酸根离子浓度增大，C错误；D．由分析可知生成乙醇的电极反响为2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O，D正确；应选D。3．〔2023·甘肃平凉·二模〕(HOOC-COOH)转化为羟基乙酸(HOCH2COOH)的装置。固体聚合物为两面分别是以Y2O3TiO2涂覆的阴极，H+可通过固体聚合物电解质。其装置如下图，以下说法错误的选项是电源的a极为负极电解池工作时，H+通过固体聚合物电解质向右移动C．为增加阳极电解液的导电性，可在水中添加适量Na2SO4D．阴极上的电极反响式为HOOC-COOH+4H++4e-=HOCH2COOH+H2O【答案】BA．依据图示，电解池中右侧电极水失电子生成氧气，右侧点击为电解池阳极，则电源的b极是正极、a极为负极，故A正确；B．电解池左侧为阴极、右侧为阳极，电解池工作时，H+通过固体聚合物电解质向左(阴极)移动，故B错误；C．右侧电极水失电子生成氧气，阳极电解液中添加适量Na2SO4，电极反响不变，故C正确；D．阴极草酸得电子生成羟基乙酸，电极反响式为HOOC-COOH+4H++4e-=HOCH2COOH+H2OD正确；选B。4．〔2023·四川凉山·三模〕如图是利用KCl、NaNO3KNO3NaCl的电化学装置，A、C代表不同类别的选择性离子通过膜，M、N为电极，以下有关说法中正确的选项是A．A为阳离子交换膜，C为阴离子交换膜B．该装置中电子由电极b流向电极N，电极M流向电极a电解电解总反响：KCl+NaNO3 KNO3+NaCl可以用纯铜作为M电极的材料【答案】B【解析】MKCl溶液，NNaNO3溶液，整个过程电解制取KNO3NaCl，则MCl-M为阳极，N2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反响2Cl--2e-=Cl2↑，左13KCl溶液，右13NaNO3溶液，3由于阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，故左3NO-通过膜A2室、Na+通过膜C移向中间室(4室)3Cl-A移中间室(4室)、K+通过膜C移向2室，在中间室获得NaCl，则左2室、右2KNO3，A膜为阴离子交换膜、C膜为阳离子交换膜。A．由分析C为阳离子交换膜，A为阴离子交换膜，故A错误；B．M为b流向电极NM流向电极aB正确；C3电解解总反响：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-C错误；D．铜的复原性强于氯离子，M为阳极，不行以用纯铜作为M电极的材料，故D错误；应选B。5．〔2023·四川雅安·三模〕硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定运行。某科研团队改进了(R表示有机物)所示。以下说法错误是A．a端为电源正极，处理后的水垢沉积在阴极底部C1-可以循环利用铂电极M发生的电极反响式：2Cl-+2e-=Cl2↑；2H2O+4e-=O2↑+4H+铂电极M处产生的H+移向铂电极N【答案】C【解析】由MCl-Cl2可知M为阳极，发生的电极反响式：2Cl--2e-=Cl2↑；2H2O-4e-=O2↑+4H+，N为阴极，电极反响式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；AMCl-2Cl可知M为阳极，则a为电源正极，硬水中存在Mg2+、Ca2+和HCO-，阴极放23OH-，OH-Mg2+Mg(OH)2，OH-与HCO-反响生成CO2-，Ca2+与CO2-结合3 3 3CaCO3，Mg(OH)2CaCO3主要沉降在阴极四周，故A正确；B．阳极产生氯气，氯气HCl，HClO能将有机物氧化为二氧化碳和水，HClO自身被复原为氯离子，Cl-B正确；C．铂电极M为阳极，失电子发生氧化反响，发生的电极反响式：2Cl--2e-=Cl2↑；2H2O-4e-=O2↑+4H+C错误；D．铂电极MN为阴极，阳离子移向阴极，则H+移向铂电极N，故D正确；应选：C。6．〔2023·安徽师范大学附属中学模拟推测〕近日，我国学者在Science报道了一种氯离子介。在电解完毕后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反响生成环氧乙烷。以下表达错误的选项是A．电解过程中Cl-透过交换膜向左侧移动B．电解完毕溶液混合后KCl的浓度与电解前的相等C．每1mol环氧乙烷，理论上电路中转移电子数为2NADNi2H2O+2e-=2OH-+H2↑【答案】B【解析】由图示可知，在Pt电极四周通入乙烯，所以Pt电极氯离子失电子生成氯气，Pt电极为阳极，Ni电极为阴极，阴极反响式为2HO+2e2

。A．Pt电极为阳极，Ni2Cl-A正确；B．总反响为，电解完毕溶液混合后，溶剂水的质量减小，所以lB，电解完毕溶液混合后，溶剂水的质量减小，所以lB，每生成1mol环氧乙烷同时生成1mol2CDNi2H2O+2e-=2OH-+H2↑KOH生成，故D正确；选B。A．石墨电极连接电源正极B．H+透过交换膜从石墨电极向铂电极移动C．石墨电极区域的电极反响为Fe3++e-=Fe2+D．随着反响的进展，阴阳两极电解质溶液pH均上升。【答案】D【解析】石墨电极中Fe3+转化为Fe2+，得电子则在电解池中作为阴极，连接电源的负极，氧Fe2+Fe3+A．依据离子转化关系，石墨电极为阴极，连接电源负极，选项A错误；B．H+透过交换膜从阳极(铂电极)向阴极(石墨电极)移动，选项B错误；C．该过程Fe3+4H++O2+4e-=2H2OC移动过来的H+在阴极又参与反响生成了水，所以阴阳两极电解质溶液pH均上升，选项D8．〔2023·四川省泸县其次中学一模8．〔2023·四川省泸县其次中学一模对氨基苯甲酸()是一种用途广泛的()它的装置如图。以下说法中正确的选项是左边电极电势比右边高C．阴极的主要电极反响式为+6e-+6H+→+2H2OC．阴极的主要电极反响式为+6e-+6H+→+2H2OD．反响完毕后阳极区pH增大AA发生2HO4O++6e-+6H+→+2H2O。ADSA2H2O-4e-=O2+4H+，右侧A2O4O+，4mole-2mol1mole-0.5mol9g，故B错误；C．阴极上对硝基苯甲酸得电子发生复原反响，生成对氨基苯甲酸，则阴极的主要电极反响式为+6e-+6H+→+2H2OC正确；D．由B项分析知，阳极反响消耗阳极区的水，则反响完毕后阳极区硫酸的浓度增大，pH减小，故D错误；应选：C。9．〔2023·河南河南·模拟推测〕SOEC共电解H2O/CO2CH4的工作原理如下图。图中三相界面即电子导体相、离子导体相和气相共存的界面。以下说法正确的选项是A．电解时，M电极与电源的负极相接B．电解时，阴极电极反响式之一为CO2+2e-=CO+O2-C．假设22.4LCH46NAD．假设该装置能为外界供给电力，则M电极为负极【答案】B【解析】A．M电极处生成O2，应为O2-失去电子生成O2，为阳极，与电源的正极相连，故A错误；B．阴极电极处，CO2→CO，H2O→H2，CO2→CH4，故阴极电极反响式之一为CO2+2e-=CO+O2-B正确；C．没有指明为标准状况，故无法计算甲烷的物质的量，且阴极除了生成甲烷外，还生成氢气和CO，故不能计算转移电子数，故C错误；D．假设该装置能为外界供给电力，为电解池，O2→O2-，M电极为正极，故D错误；应选B。10．〔2023·广东广州·三模〕某争论小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响管中一次性滴入醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。以下说法不正确的选项是编号试验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%醋酸/mL①为以下试验作参照0.52.090.02.0②醋酸浓度的影响0.5a36.02.0③M0.22.090.02.0A．a=2.0B．M为“碳粉质量的影响”C．该试验一共探究了4种影响因素D．铁发生电化学腐蚀负极反响为Fe2eFe2【答案】C【解析】A．由表格数据可知，①②的试验目的为探究醋酸浓度对铁发生电化学腐蚀类型的影响，由变量唯一化原则可知，试验中①和②的醋酸浓度不同，所以铁粉的质量应当一样，a2.0，故A正确；B．由表格数据可知，①和③的碳粉质量不同，其他条件完全一样，所以试验目的是探究碳粉质量对铁发生电化学腐蚀类型的影响，故B正确；C．由表格数据可知，该试验只探究了醋酸浓度、碳粉质量对铁发生电化学腐蚀类型的影响，故C错误；D．铁发生电化学腐蚀时，铁做负极失去电子被损耗，电极反响式为Fe2eFe2，故D正确；应选C。11．〔2023·湖北·天门市教育科学争论院模拟推测〕我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。某高校争论团队提出，利用TiO2CO2转化为甲醇，并利用产生的电能进一步电解制备型高效净水剂Na2FeO4其原理如下图。下列说法正确的选项是电极c为负极，发生复原反响。电极d2H2O+4e-=O2↑+4H+FeCu电极的电势离子交换膜n、m分别为阴、阳离子交换膜【答案】C【解析】电极cCO2转化为甲醇其中C元素化合价降低，则c为正极，电极d上水转化为氧气，O元素化合价上升，则d为负极，与电源负极相连的是电解池的阴极，则Cu为阴极，Fe为阳极；A．电极cCO2转化为甲醇其中C元素化合价降低，c为正极，A错误；B．电极d上水转化为氧气，O元素化合价上升，则d为负极，发生氧化反响，电极反响式2H2O-4e-=O2↑+4H+，B错误；C．与电源负极相连的是电解池的阴极，则Cu为阴极，FeFeCu电极的电势，C正确；D．电解池中阳离子移向阴极，阴Cu极，n为阳离子交换膜，D错误；应选：C。12．〔2023·江西抚州·模拟推测〕含可钝化金属的工业管道或反响器，由于会被内部溶液腐系，有关说法正确的选项是阳极保护法中受保护的金属外接电源的负极电流密度越大，金属受保护程度越好C．CFD区，金属受到保护D．外接电势越高，对金属保护性越有效【答案】C【解析】A．金属从活态向钝态的转变叫钝化；而通过外接电源而钝化的阳极保护法，指的低，所以，阳极保护法中受保护的金属外接电源的正极错误；B．I 代表的是金属钝化M的难易程度，即开头的时候电流密度越大，此时金属溶解，表示金属越难钝化，所以并非电流密度越大，金属受保护程度越好，B错误；C．当外接电势超过E后，金属开头钝化，从BE到E 都是金属钝化较稳定的范围，所以CFD区，金属受到保护，C正确；D．外接电势C D超过E 后，电流密度又持续增加了，腐蚀速度又加快了，所以并非外接电势越高，对金属D保护越有效，D错误；故合理选项为C。二、主观题〔340分〕13．〔2023·北京·模拟推测〕〔14分〕电化学普遍应用于生活和生产中，前途广泛，是科研的重点方向。为处理银器外表的黑斑AgS)，将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，AgS可2 2转化为Ag。食盐水的作用为 。用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯和AsO-(导电壳内部为纳3米铁)。①正极电极反响式为： 。②在标准状况下，当电路中有0.4mol电子转移时，就会有 L乙烷生成。一种钾离子电池的工作原理如下图。①放电时K+通过阳离子交换膜向 电极移动(填“石墨”或“K MnO”)。0.5 2②充电时，阳极的电极反响式为： 。H和OH并实现其定向通过。用以下图所示的电化学装置合成重要的化工中间体乙醛酸。①阴极电极反响式为 。2②其中Br的作用是 。2③制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了 mol电子。【答案】〔2分〕(1)作电解质溶液〔1分〕(2)①CHCl+5H++8e-=CH+3Cl-2 3 2 6

②1.120.5 (3)①K MnO〔1分〕 ②K MnO-xe-0.5 (4)①(4)①②Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物③2【解析】(1)为处理银器外表的黑斑(Ag2S)，将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，该装置构成原电池，食盐水作电解质溶液，形成原电池，故答案为：作电解质溶液；(2)①原电池正极得电子发生复原反响，据题图可知在酸性条件下，正极上C2HCI3，被复原为乙烷，则电极反响式为C2HCl3+5H+8e=C2H6+3Cl-；②依据电极反响式C2HCl3+5H++8e-=C2H6+3Cl-0.4mol电子转移时,就会有0.05mol乙烷生成，其体积是0.05 22.4=1.12L；(3)①放电时为原电池，K+通过阳离子交换膜由负极石墨电极向正极K0.5MnO2移动；②充电时为电解池，阴阳极反响与原电池负正极反响相反，即阳极反响式为K MnO-xe-=K MnO；(4)①阴极发生复原反响，其电极反响式为(4)①阴极发生复原反响，其电极反响式为；Br-Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物；③阳极区和阴极区均有乙醛酸生成，且1mol1mol乙醛酸、与1mol乙二醛转1mol2mol电子，依据电子守恒，理论上外电路中迁移2mol电子，则制2mol乙醛酸。14．〔2023·北京·模拟推测〕〔16分〕电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。答复以下问题：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ClO2的工艺如下图：①图中用石墨作电极，在肯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”)，对应的电极反响式为 。②a极区pH (填“增大”“减小”或“不变”)。③图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。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(镍不参与反响)，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 ；阳极的电极反响式为 ；阳离子迁移方向是 。NONH4NO3，其工作原理如下图：①阴极的电极反响式为 。②将电解生成的3全部转化为4则通入的3与实际参与反响的O的物质的量之比至少为 。【答案】〔2分〕(1)①正极〔1分〕②Cl-－5e-＋2H2O=ClO2↑＋4H＋增大〔1分〕③阳〔1分〕Δ(2)2MnO2＋4KOH＋O2 2K2MnO4＋2H2OKOH〔1分〕MnO2-－e-MnO-K＋由阳离子交换4 4膜左侧向右侧迁移2(3)①NO＋5e－＋6H＋=NH+＋HO②1∶424【解析】(1)①依据题意可知，Cl－ClO2恒，有水参与反响，同时生成H＋Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋；②a极区为阴极