2023届新高考化学一轮复习电化学原理的应用作业

电化学原理的应用

考点一：电解法制备物质

1.（2022.中山模拟）邻二滨（氯）化物常用作火焰阻滞剂、杀虫剂等。科研团队从价格低廉且安全友好的双卤

代物出发，发展了电化学辅助的“穿梭”反应（即某基团能在两种分子间进行可逆地"穿梭”），实现了烯烬的

双卤化反应。反应原理如下图所示（图中X代表卤素原子，本题中为Br）。

下列说法错误的是（）

A.a电极为阴极

B.1,2二溪乙烷生成Br一的同时，会释放乙烯气体，从而为“穿梭”反应提供驱动力，推动新的邻二卤代

物生成

C.b极反应为R—CH=CH2+2BF+2e=R—CHBrCH2Br

D.该方法可用于修复被有机氯农药（六氯代环己烷）残留污染的土壤，同时还能生产有价值的化学药品

【解析】选C。a电极反应B—CHLCH2—Br+2e--CH2=CH2+2B「中，碳元素化合价降低，发生还

原反应，a电极为阴极，A正确；释放的乙烯气体具有推动力，可以为该“穿梭”反应提供驱动力，B正确；

b极为阳极，反应为

R-CH=CH2+2Br-2e=R—CHBrCH2Br,C错误；六氯代环己烷曾被广泛用作杀虫剂，但是它具有

高毒性且不易降解，选取六氯代环己烷作为实验对象，在经过三次连续的转移1,2双氯化反应后，生成

了苯和有价值的邻二氯代物，D正确。

2.（2022•日照模拟）铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的

提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是（）

A.阳极电极反应式为2Al-6e~+6OH-=ALO3+3H2O

B.随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大

C.当阴极生成气体3.36L（标准状况）时，阳极增重2.4g

D.电解过程中H+移向铝电极

【解析】选C。A项，硫酸溶液显酸性，阳极反应式为2A1—6e+3H2O=Al2O3+6H*；B项，阴极反应

式为6H++6e=3H2t，电解过程中HzO减少,pH减小;C项,H2的物质的量为0.15mol,阳极由Al—AbCh，

增加O元素的质量，当〃（H2）=0.15mol时"（ALC）3）=0.05mol,皿0）=0.05molx3xl6g-moL=2.4g；D

项，电解过程中H+移向阴极（石墨电极）。

3.（2022.云浮模拟）高铁酸盐在环保能源领域有广泛的用途。用锲（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高

铁酸盐Na2FeC>4的装置如图所示。下列推断合理的是（）

A.Fe电极是阳极，电极反应式Fe+4H2O-6e-=FeO:+8H'

B.电解时电子流向：负极-Ni电极一电解液一Fe电极一正极

C.若隔膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeOf

D.电解时阳极区pH减小、阴极区pH增大，撤去隔膜，溶液混合后，与原溶液相比，pH减小（忽略体积

变化）

【解析1选D。利用该电解装置制备Na2FeC>4，Fe电极与直流电源的正极相连，则Fe电极是阳极，由于

电解质溶液是NaOH溶液，故阳极反应式为Fe—6b+80H==FeO「+4H2O,A项错误；电子只在电极

和导线上流动，不能进入电解质溶液，B项错误：阴极反应式为2H20+2e=2OH+H2t，若隔膜为阴

离子交换膜，为维持电解质溶液呈电中性，阴极产生的OFT通过隔膜向右侧移动，故电解结束后右侧溶液

中含有FeOf，C项错误；电解时阳极消耗OH\阴极生成OH,则阳极区pH减小、阴极区pH增大；

据得失电子守恒可知，转移电子数相等时，阳极消耗OH一比阴极生成OPT要多，撤去隔膜，溶液混合后,

溶液的碱性减弱，则与原溶液相比，pH减小，D项正确。

4.（2022•广州模拟）H2O2和。3都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生H2O2和

03,产生H2O2和。3的物质的量之比为5：1,下列说法错误的是（）

A.Y电极电势低于X电极

B.膜为质子交换膜

C.生成双氧水的电极反应式为O2+2e-+2H'=H2O2

D.X极处可能还存在其他副反应

【解析】选A。Y极氧元素从一2价升至0价，是阳极，电极反应式：2H20—4e=Ch+4H+,3H2O-6e

+

=O3+6H,X极是阴极，电极反应式为O?+2e+2H=H2O2;Y极是阳极，X极是阴极，Y电极电

势比X电极高，A错误；H+由Y极向X极移动，则膜为质子交换膜，B正确；X极是阴极，生成双氧水

的电极反应式为O2+2e+2H+=H2O2,C正确；Y极可能发生的电极反应式为3H61=Ch+6H+,

则H2O2和O3的物质的量之比为3：1,故应有其他副反应生成H2O2,才会有5：1,D正确。

O

Fe

5.(1)环戊二烯可用于制备二茂铁［Fe(C5H5)2,结构简式为O］，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图所示，其中电解液为溶解有澳化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为

惰性有机溶剂)。

电解制备需要在无水条件下进行，原因为

(2)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,

主要包括电化学过程和化学过程，如图所示:

负极区发生的反应有(写反应方程式)。电路中转移1mol电子，需消耗

氧气L(标准状况)。

【解析】(1)由电解原理示意图可知，电解后铁变为+2价，由此可判断铁作电解池的阳极，阳极的电极反

应式为Fe-2e=Fe2+,阴极的电极反应为2c+2e=ztO+lhT，由此可得总反应方程式为Fe

O

Fe

+2()=0+142〃电解时如果有水，水会与钠反应，阻碍C)的生成，而且电解时会产生OH,

0H一会与Fe?+反应生成Fe(0H)2沉淀。

(2)由题图知，左端的电极反应为Fe3++e=Fe2+,应为阴极，接电源负极，右端的电极反应为2HC1—2e

-+

=C12+2H,应为阳极，接电源正极，负极产生的Fe?+进一步被02氧化生成Fe3+,则4Fe2++C)2+4H+

=4Fe31+2H2O；由此可知，每消耗ImolCh，需转移4moi电子，则转移

1mol电子时，应消耗［molCh,标准状况下，；molCh的体积为!molx22.4Lmor1=5.6Lo

o

Fe

答案：（l）Fe电极Fe+2'O?=Oi+H2T［或Fe+2C5H6=Fe（C5H5）2+H2■r］水会与Na反应，阻碍中

间物的生成；水会电解生成0H,进一步与Fe?+反应生成Fe（0H）2

（2）Fe3++e=Fe2+,4Fe2'+O2+4H'=4Fe3'+2H2

考点二：电镀电冶金

1.（2022・江门模拟）下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是（）

A.铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态

B.提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝，再进行冶炼

C.可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来

D.冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似，可用电解法

【解析】选C。铝是活泼金属，常见的还原剂不能还原AI2O3,只能用电解熔融氧化铝实现。

2.（2022.昆明模拟）如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正

确的是（）

电极A-极B

膜」…膜B

浓CuSO」溶液

A.电极A是粗铜，电极B是纯铜

B.电路中通过1mol电子，生成16g铜

C.溶液中SOf向电极A迁移

D.膜A是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区

【解析】选B。精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据电解原理，电极A为粗铜，电极B为纯铜，A

项正确；阴极反应式为Cu2++2e-=Cu,当电路中通过1mol电子时，生成0.5molCu,即生成32gCu,

B项错误；根据电解原理，SOf向阳极移动，C项正确；膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，

膜B为阳离子交换膜，D项正确。

电解

3.化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH（熔融）1100rO2t+4Nat+2H2O；后来盖・吕萨克用铁

与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe+4NaOH=Fe3O4+2H2f+4Nat»下列有关说法正确的是（）

A.戴维法制钠，阳极的电极反应式为Na++e==NaT

B.盖・吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强

C.若用戴维法与盖・吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等

D.还可以用电解熔融氯化钠法制钠

【解析】选D。A项，阳极应发生氧化反应；B项，盖・吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应

混合物中分离出来；C项，根据反应方程式可知，用戴维法制取金属钠，每产生4moi钠转移电子的物质

的量是4mol,而用盖・吕萨克法制得4moi钠转移电子的物质的量是8mol,因此制取等量的金属钠，转移

电子总数不相等；D项，由于NaCl是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。

4.中学阶段介绍的电解原理的应用主要有三种：一是氯碱工业、二是电解精炼铜、三是电解冶金。下列

关于这三个工业生产的描述中正确的是（）

A.电解精炼铜时，负极反应式：Cu2++2e-=Cu

B.氯碱工业和电解精炼铜中，阳极都是氯离子放电放出氯气

C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H?,NaOH在阳极附近产生

D.电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐作电解质溶液

【解析】选D。电解精炼铜时，两极分别是阴、阳极，阴极电极反应为Cu2++2e「=Cu,A项错误；在氯

碱工业中，阳极是C「放电生成氯气，电解精炼铜时，阳极是粗铜失电子，生成Cu?+,B项错误；水中存

+

在H2O^H+OH,在氯碱工业中，电解池的阴极氢离子放电生成氢气，水的电离平衡向右移动，Na+与

OIF结合生成NaOH,C项错误；电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐作电解质溶

液，D项正确。

5.（2022•珠海模拟）某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是（）

B.若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c（CF+）保持不变

C.若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液pH增大

D.若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等

【解析】选D。电解质溶液通过离子移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；若B为粗铜，A

为精铜，电解质溶液是硫酸铜，该装置为电解精炼铜，溶液中c（Cu2，）略减小，故B错误；若A、B均为

石墨电极，电解方程式是2C11SO4+2H2O迪里2Cu+ChT+2H2sCU,则通电一段时间后，溶液pH减小，

故C错误；根据电子守恒，阴极、阳极转移电子数一定相等，故D正确。

6.粗银（含Al、Zn、Pt、Au等杂质）的精炼如图，其中b极有少量无色气体生成，该气体遇空气变红棕色,

下列说法不正确的是（）

AgNCh-HNCh溶液

A.在电解过程中，含有杂质的粗银应是电极a

B.b极生成气体的电极反应式为NO3+35+4H+=N0T+2H2。

C.当纯银片增重2.16g时，电路中通过0.02mol电子

D.电解后Pt、Au以单质的形式沉积在a极下方

【解析】选C。电解时.，粗银为阳极，接电源正极，A项正确；b电极生成NO,该气体是NO；得电子发

生还原反应产生的，B项正确；阳极上Ag发生氧化反应，Al、Zn也发生氧化反应，阴极上Ag+发生还原

反应，NO3也发生还原反应，故纯银片增重2.16g时，电路中通过的电子大于0.02mol,C项错误；Pt、

Au不能发生氧化反应，D项正确。

7.（改编题）锂锐氧化物二次电池成本较低，且对环境无污染，其充放电的反应方程式为V2O5+

放电

xLi无电LiN95。如图为用该电池电解含银酸性废水制取单质银的装置。下列说法正确的是（）

锂帆辄化物二次电池

—

阳

阴镀银

碳棒

离

1离

—

子

子铁棒

膜

膜

环5加I;目三l%NaCI斗量Ni”Cl-4

ENaOH溶液三一二-1容液-三三-二-二酸性溶液-三

A.该电池充电时，负极的电极反应式为LLV2O5—^=V2O5+XL「

B.该电池可以用LiCl水溶液作电解质溶液

C.当电池中有14gLi参与放电时，能得到29.5gNi

D.电解过程中，NaCl溶液的浓度会不断增大

【解析】选D。锂机氧化物二次电池充电时，负极连接外加电源的负极作电解池的阴极，发生的电极反应

式为Li++e==Li,A项错误：Li是活泼金属，能与水反应，故该锂锐氧化物二次电池不能用LiCl水溶

液作电解质溶液，B项错误；该电池放电时，负极反应式为Li—鼠==口+,有7gLi（即1mol）参与放电时,

电路中转移1mol电子；镀银铁棒发生的反应为Ni2^+2e-^=Ni,通过1mol电子时析出0.5molNi,其质

量为0.5molx59g-mo「】=29.5g,C项错误；电解过程中，阴极区C「透过阴离子膜向NaCl溶液中迁移，

阳极区Na+透过阳离子膜向NaCl溶液中迁移，故NaCl溶液的浓度不断增大，D项正确。

考点三：金属的腐蚀与防护

1.（2022・广州模拟）如图是钢铁在海水中锈蚀过程的模型，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是

)

B.有5.6g铁被腐蚀

C.钢铁表面出现气体

D.消耗气体体积约为2.24L（标准状况）

【解析】选B。从题图中看出，空气中的氧气在正极放电，所以发生了吸氧腐蚀，A项错误；原电池中，

铁失电子为负极，发生氧化反应，电极反应为Fe—2e-==Fe2+,所以有0.2mol电子发生转移时，有5.6g

铁被腐蚀，B项正确；铁失电子为负极，发生氧化反应生成Fe2’，所以钢铁表面不会出现气体，C项错误；

吸氧腐蚀时，氧气在正极发生得电子的还原反应，电极反应为O2+2H2O+4e=4OH,所以有0.2mol

电子发生转移，消耗标准状况的气体体积约为竽molx22.4L-moir=1.12L,D项错误。

2.某小组同学用如图装置研究钢铁在海水中的腐蚀与防护。下列说法正确的是（)

铁片舟石墨铁片1%石墨

铁片nn石墨

海水海水海水

图1图2图3

A.图1中铁片为负极，石墨为正极

B.图2中发生的是析氢腐蚀

C.图3为外加电流法

D.钢铁被腐蚀的速率：图3＞图2＞图1

【解析】选C。图1中铁片和石墨未用导线连接，不能形成原电池，A项错误；图2铁片和石墨用导线连

接，插入海水中，海水呈弱碱性，铁片发生吸氧腐蚀，B项错误；图3中有外加直流电源，铁片与电源的

负极相连，该保护方法是外加电流法，C项正确；图2中铁片作原电池的负极，腐蚀速率最快，图3中铁

片作阴极，受保护，腐蚀最慢，故钢铁被腐蚀的速率：图2＞图1＞图3,D项错误。

3.城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就

会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为

“阳极保护下列有关说法不正确的是（）

A.该装置能够将电能转化为化学能

B.管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe—2b=Fe2+

C.如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀

D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜

【解析】选B。该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，A正确：左端是阳极，腐蚀更快，B错误;

如果没有外加电源，潮湿的土壤（接近中性）中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，C正

确；根据题意可知“阳极保护”实质上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，D