2024年人教版高二化学寒假提升专题08 电解池 金属的腐蚀与防护（解析版）

【淘宝店铺：向阳百分百】【淘宝店铺：向阳百分百】专题08电解池金属的腐蚀与防护目录考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺题型归纳：归纳常考热点题型，高效解题难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升学以致用：真题感知+提升专练，全面突破复习要点聚焦1.电解池的构成、工作原理，电极反应式和总反应方程式的书写。2.氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。3.金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。知识网络聚焦一、电解原理1、实验探究：电解CuCl2溶液电解装置电解过程分析通电前存在微粒Cu2＋、Cl－、H＋、OH－微粒运动自由移动通电后微粒运动Cu2＋、H＋移向阴极，Cl－、OH－移向阳极电极反应阴极：Cu2＋＋2e－=Cu阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑电解反应CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())Cu＋Cl2↑实验现象阴极：覆盖一层红色固体阳极：①有气泡放出；②闻到刺激性的气味；③湿润的淀粉碘化钾试纸变为蓝色 2、电解和电解池（1）电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。（2）电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。（3）电解池的构成条件：①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。3、电解原理（1）电极反应类型：阳极→氧化反应；阴极→还原反应。（2）电子流向：电源负极→阴极；阳极→电源正极。（3）电流方向：电源正极→阳极；阴极→电源负极。（4）离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极。二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水的原理（1）通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。（2）通电后：①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。（3）阳极：2Cl－－2e－Cl2↑(氧化反应)。（4）移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。（5）阴极：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－(还原反应)。（6）总反应：化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。2、氯碱工业生产流程（1）阳离子交换膜电解槽（2）阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。3、氯碱工业产品及其应用（1）氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂。（2）电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。4、电镀与电解精炼装置电镀精炼阳极材料镀层金属Cu粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件金属Fe纯铜阳极反应Cu－2e－Cu2＋Zn－2e－Zn2＋、Cu－2e－Cu2＋等阴极反应Cu2＋＋2e－CuCu2＋＋2e－Cu溶液变化硫酸铜溶液浓度保持不变Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥5、电冶金（1）金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－M。（2）电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。三、金属的腐蚀1、金属的腐蚀（1）概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。（2）根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。2、钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性负极Fe－2e－Fe2＋正极2H＋＋2e－H2↑O2＋4e－＋2H2O4OH－总反应Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2后续反应最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍3、实验探究：电化学腐蚀实验操作实验现象实验解释导管中液面上升装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀①试管中产生气泡的速率快Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快四、金属的防护1、改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。2、在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。3、电化学保护法金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。（1）牺牲阳极法原理：原电池原理要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。题型一电解池概念及组成典例11．（2023上·河北石家庄·高二石家庄一中校考阶段练习）下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是A．银锌纽扣电池B．冶炼金属钠C．太阳能电池D．天然气燃烧【答案】A【详解】A．银锌纽扣电池为原电池，是将化学能转化为电能，A符合题意；B．用电解法冶炼金属钠，是电能转化为化学能，B不符合题意；C．太阳能电池是将太阳能转化为电能，C不符合题意；D．天然气燃烧是将化学能转化为热能和光能，D不符合题意；故选A。题型二电解原理典例22．（2023上·四川成都·高三石室中学校考阶段练习）以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．放电时，Na＋通过交换膜从右室移向左室B．放电时，Mo箔上的电势比Mg箔上的高C．充电时，Mg箔接电源的负极D．充电时，阴极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]【答案】D【分析】根据图示，放电过程中，Mg变成[Mg2Cl2]2＋，Mg被氧化，所以Mg箔为负极，Mo箔为正极；则充电时，Mg箔上发生还原反应，为阴极，Mo箔为阳极，由此分析解答。【详解】C．放电时为原电池，Na＋通过交换膜从右室（负极）移向左室（正极），故A正确；B．放电时，Mg箔为负极，Mo箔为正极，Mo箔上的电势比Mg箔上的高，故B正确；C．充电时为电解池，Mg箔为电解池阴极，与电源的负极相连，故C正确；D．放电时为原电池，Mg箔为负极，发生氧化反应，电极反应式为2Mg＋2Cl−−4e−＝[Mg2Cl2]2＋，则充电时Mg箔为阴极，发生得电子的还原反应，阴极反应式为[Mg2Cl2]2＋＋4e−＝2Mg＋4Cl−，故D错误；故答案选D。题型三电解饱和食盐水典例33．实验室模拟氯碱工业，用石墨电极电解含有酚酞的饱和NaCI溶液，装置如图所示，电解过程中b电极附近酚酞溶液变红，下列说法不正确的是A．a极接电源的正极B．a极发生的电极反应为：2Cl－−2e－=Cl2C．在电场作用下Cl－、OH－向b极移动D．b电极附近酚酞变红的原因是：H+放电，导致H2OH++OH－正向移动，c(OH－)>c(H+)【答案】C【分析】电解饱和食盐水时，a为电解池阳极，发生：2Cl﹣－2e-=Cl2↑，b为阴极，发生2H++2e-=H2↑，电解的总反应：2Cl﹣+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，据此回答。【详解】A．a为电解池阳极，与电源正极相连，故A正确；B．a为电解池阳极，发生氧化反应：2Cl﹣－2e-=Cl2↑，故B正确；C．电解池中阴离子移向阳极发生氧化反应，则电场作用下Cl﹣、OH-向阳极移动，故C错误；D．b极为阴极H+放电，促进电离平衡H2O⇌H++OH-正向移动，c(OH－)>c(H+)，溶液呈碱性，酚酞变红，故D正确；故选：C。题型四电镀典例44．下列描述中正确的是A．电解法制氯气(氯碱工业)，可用钢网代替碳棒作阳极增大接触而积B．电解法制金属镁，一般是用熔融态的氯化镁进行电解，但也可用氯化镁溶液C．我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，在硬币制作时，钢芯应做阴极D．用电解法制备高纯度的镍，粗镍做阴极，精镍作阳极，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等【答案】C【详解】A．用钢网代替碳棒作阳极，铁在阳极被氧化，阴极可能生成铁，故A错误；B．电解氯化镁溶液阳极生成氧气，阴极得到氢气和氢氧化镁沉淀，不能得到镁单质，故B错误；C．为钢芯镀镍，镀件金属为阴极，否则不能为钢芯镀镍，故C正确；D．粗镍做阳极，精镍作阴极，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，故D错误；故选：C。题型五金属的腐蚀典例55．（2021上·北京海淀·高二北京市八一中学校考期中）下图所示的实验，能达到实验目的的是ABCD验证化学能转化为电能研究浓度对化学平衡的影响验证铁发生析氢腐蚀设计简易氢氧燃料电池【答案】D【详解】A．没有构成闭合回路，不能形成池，A错误；B．由稀释定律可知，向盛有1mL0.001mol/LFeCl3溶液和1mL0.01mol/LKSCN溶液的混合溶液的试管中加入2mL0.1mol/LKSCN溶液后溶液体积增大，FeCl3溶液浓度降低，KSCN溶液浓度升高，变量不唯一变化，则无法判断反应物浓度的变化对化学平衡的影响，B错误；C．铁钉插在食盐水中，由于溶液显中性，所以发生的是吸氧腐蚀不是析氢腐蚀，C错误；D．连电池构成电解池，电解Na2SO4溶液产生氢气和氧气，断开电池连K1，构成原电池，实现简易燃料电池的设计，D正确；答案选D。题型四金属的防护典例66．（2023上·北京昌平·高二北京市昌平区第二中学校考期中）用下图所示的实验装置，按下列实验设计不能完成的实验是选项实验目的实验设计A制备金属钠X为石墨棒，水溶液含、，开关K置于A处B减缓铁的腐蚀X为锌棒，水溶液含、，开关K置于B处C在铁棒上镀铜X为铜棒，水溶液含、，开关K置于A处D比较铁和铜的金属活动性强弱X为铜棒，水溶液含H+、，开关K置于B处【答案】A【详解】A．电解氯化钠溶液生成氢氧化钠和氢气、氯气，不能生成金属钠，不能完成实验，故A符合题意；B．X为锌棒，水溶液含、，开关K置于B处，锌比铁活泼，锌做负极、铁做正极，铁被保护，能完成实验，故B不符合题意；C．X为铜棒，水溶液含、，开关K置于A处，铜为阳极发生氧化反应生成铜离子，铁为阴极，铜离子在阴极发生还原反应生成铜，实现在铁棒上镀铜，能完成实验，故C不符合题意；D．X为铜棒，水溶液含H+、，开关K置于B处，形成原电池，铁做负极被溶解、铜做正极表面生成氢气，说明铁的金属活动性比铜强，能完成实验，故D不符合题意；故选A。强化一电解池电极反应式的书写❶步骤❷注意事项①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－），总反应式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up12(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。②阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。强化二电化学综合计算的三种常用方法❶根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例关系进行计算。❷根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。❸根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：（其中M为金属，n为其离子的化合价数值）该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。强化三判断金属腐蚀快慢的方法❶对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。❷对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。（浓度相同）❸活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。❹对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。真题感知1．（2023·广东·统考高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是A．电解总反应：B．每生成，双极膜处有的解离C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率【答案】B【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。【详解】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。2．（2023·广东·统考高考真题）利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合，一段时间后

A．U型管两侧均有气泡冒出，分别是和 B．a处布条褪色，说明具有漂白性C．b处出现蓝色，说明还原性： D．断开，立刻闭合，电流表发生偏转【答案】D【分析】闭合，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl-—2e-=Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，据此解答。【详解】A．根据分析，U型管两侧均有气泡冒出，分别是和，A错误；B．左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO，具有漂白性，则a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；C．b处出现蓝色，发生Cl2+2KI=I2+2KCl，说明还原性：，C错误；D．断开，立刻闭合，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确；故选D。3．（2023·北京·统考高考真题）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是A．废气中排放到大气中会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和D．装置中的总反应为【答案】C【详解】A．是酸性氧化物，废气中排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B．装置a中溶液的溶质为，溶液显碱性，说明的水解程度大于电离程度，故B正确；C．装置a中溶液的作用是吸收气体，与溶液不反应，不能吸收，故C错误；D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为，故D正确；选C。4．（2023·浙江·统考高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是

A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗【答案】B【详解】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确；D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。5．（2023·重庆·统考高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是

A．电极a为阴极B．从电极b移向电极aC．电极b发生的反应为：

D．生成半胱氨酸的同时生成烟酸【答案】D【分析】该装置是电解池，电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b为阳极，a为阴极，阴极电极反应式为

+2e-+2H+=2

；【详解】A．a极上硫元素化合价升高，a为阴极，A正确；B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a电极，B正确；C．电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：

，C正确；D．根据电子守恒可得关系式：

~6e-~6

，因此生成6mol半胱氨酸的同时生成烟酸，D错误；故选：D。【点睛】6．（2023·重庆·统考高考真题）下列实验装置或操作能够达到实验目的的是ABCD

制取转移溶液保护铁件收集【答案】B【详解】A．氯化铵受热分解为氨气和氯化氢，两者遇冷又会生成氯化铵，不适合制取氨气，A不符合题意；B．转移溶液时玻璃棒应该伸入容量瓶刻度线以下，正确，B符合题意；C．保护铁件应该连接比铁更活泼的金属使得铁被保护，而不是连接惰性电极石墨，C不符合题意；D．NO会与空气中氧气反应，不适合排空气法收集，D不符合题意；故选B。7．（2023·辽宁·统考高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是

A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成C．电解后海水下降 D．阳极发生：【答案】D【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网为阳极，电极反应式为Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，以此解题。【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误；C．由分析可知，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-浓度增大，pH上升，C错误；D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。8．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

A．析氢反应发生在电极上B．从电极迁移到电极C．阴极发生的反应有：D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)【答案】C【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；答案选C。9．（2022·辽宁·统考高考真题）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是A．左侧电极反应：B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果【答案】A【分析】本装置为电解池，左侧阳极析出氧气，右侧阴极析出氢气，据此分析解题。【详解】A．左侧阳极析出氧气，左侧电极反应：，A正确；B．右侧电极反应2CH3COOH+2e-=H2+2CH3COO-，反应结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液显碱性，故溶液为红色，B错误；C．若c中收集气体，若在标况下，c中收集气体的物质的量为0.5×10-3mol，转移电子量为0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故产生氢气：1×10-3mol，则样品中乙酸浓度为：2×10-3mol÷10÷10-3=，并且题中未给定气体状态不能准确计算，C错误；D．盐桥换为U形铜导线则不能起到传递离子使溶液呈电中性的效果，影响反应进行，D错误；答案选A。10．（2023·江苏·统考高考真题）空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。(1)燃煤烟气中的捕集可通过如下所示的物质转化实现。

“吸收”后所得的溶液与石灰乳反应的化学方程式为；载人航天器内，常用LiOH固体而很少用KOH固体吸收空气中的，其原因是。(2)合成尿素[]是利用的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现反应Ⅰ：反应Ⅱ：①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的(填“=0”或“>0”或“<0”)。

②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[]和尿素转化为氰酸铵()等副反应。尿素生产中实际投入和的物质的量之比为，其实际投料比值远大于理论值的原因是。(3)催化电解吸收的KOH溶液可将转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。

其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为(填化学式)。②当电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为。③当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为(写出计算过程)。【答案】(1)相同质量的LiOH固体可吸收更多二氧化碳(2)<0适当抑制副反应的发生，尿素中氮碳比小于副产物中缩二脲的氮碳比，氨气与二氧化碳的投料比越大，二氧化碳转化率越高(3)H2或每生成1mol转移12mole-，每生成1mol转移2mole-，故电解生成的和的物质的量之比为【详解】（1）由图可知“吸收”后所得的溶液与石灰乳反应生成碳酸钙用于煅烧产生二氧化碳，产物KOH可回收利用，故化学方程式为。载人航天器内，常用LiOH固体而很少用KOH固体吸收空气中的的原因为相同质量的LiOH固体可吸收更多二氧化碳。（2）由图可知升高温度反应Ⅰ的lgK减小，说明温度升高平衡逆向移动，故正反应为放热反应，其<0。实际投料比值远大于理论值的原因是适当抑制副反应的发生，尿素中氮碳比小于副产物中缩二脲的氮碳比，氨气与二氧化碳的投料比越大，二氧化碳转化率越高。（3）当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，说明二氧化碳为得电子，为氢离子得电子变成氢气。当电解电压为时，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由生成的电极反应式为或。当电解电压为时，电解过程中还原产物的为24%，还原产物的为8%，每生成1mol转移12mole-，每生成1mol转移2mole-，故电解生成的和的物质的量之比为。提升专练1．（2023上·江苏泰州·高二泰州中学校考期中）电催化氮气制备铵盐和硝酸盐的原理如图所示。下列说法正确的是A．a极反应式为B．电解一段时间，a、b两电极区的pH均减小C．相同时间内，a、b两极消耗N2的物质的量之比为5：3D．电解过程中H⁺从a极通过质子交换膜转移至b极【答案】D【详解】A．a极上，发生氧化反应，a为阳极，电极反应式为，A错误；B．b为阴极，阴极反应式为，电解一段时间，阴极区消耗H+，溶液pH增大，B错误；C．根据化合价升降守恒，6n阴极(N2)=10n阳极(N2)，电解一段时间，a极、b极消耗N2的物质的量之比为3∶5，C错误；D．根据化合价变化，a为阳极，b为阴极，电解过程中H+从a极通过质子交换膜转移至b极，D正确；答案选D。2．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中学校考期中）用惰性电极电解一定量的溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况下)。下列说法错误的是A．a极为电解池的阴极，b极为电解池的阳极B．曲线0~P段表示的体积变化，曲线P~Q段表示和混合气体的体积变化C．从0~Q过程中收集到的混合气体的平均摩尔质量为D．电解完成后，要想使电解液恢复原来的浓度和体积，可加入【答案】D【分析】电路中电子流动方向与电流方向相反，由图甲可知，b为阳极，a为阴极，用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，首先发生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，Cu消耗完全后，发生2H2O2H2↑+O2↑。【详解】A．根据电流方向可知a极为电解池的阴极，b极为电解池的阳极，故A正确；B．从开始到P点收集到0.05mol氧气，转移电子数为0.05mol×4=0.2mol，P点到Q点收集到0.1mol氢气和0.05mol氧气，转移电子数为0.1mol×2=0.2mol，曲线0-P段表示O2的体积变化，曲线P-Q段表示H2和O2混合气体的体积变化，故B正确；C．从开始到P点收集到的气体是氧气，为0.05mol，P点到Q点收集到的是氢气和氧气，共（4.48-1.12）L=3.36L，为0.15mol，由于氢气和氧气的物质的量之比为2：1，则氢气为0.1mol，氧气为0.05mol，从开始到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，两者的物质的量均为0.1mol，则混合气体的平均摩尔质量为g/mol=17g/mol，故C正确；D．用惰性电极电解一定量的CuSO4溶液，阳极氢氧根离子失电子发生氧化反应，反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极为铜离子得电子发生还原反应，反应式为Cu2++2e-=Cu，减少的为CuO，所以应加入一定量的CuO，溶液可能恢复到原来的浓度，甲中电解时的化学反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，加入0.2molCu（OH）2，相当于加入0.2molCuO和0.4molH2O，多加了水的量，故D错误；故选：D。3．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中学校考期中）用下列装置进行相应实验，能达到实验目的的是①②③④A．装置①可用于电解饱和食盐水制备氯气和氢气B．装置②可用于构成铜锌原电池C．装置③可用于模拟钢棒上镀银D．装置④可用于电解精炼铜，且溶液浓度不变【答案】C【详解】A．Cu作阳极，Cu放电生成Cu2+，不能生成氯气，装置①不能用于电解饱和食盐水制备氯气和氢气，A错误B．应该左侧放入硫酸锌溶液，右侧放入硫酸铜溶液，B错误；C．银在阳极失去电子生成Ag+，溶液中的Ag+在阴极得到电子生成Ag，装置③可用于模拟钢棒上镀银，C正确；D．电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，由于粗铜含有其它放电的杂质，溶液中铜离子浓度降低，D错误；故选C。4．（2023上·浙江台州·高二路桥中学校考期中）电致变色材料的光学属性在外加电场的作用下呈现出可逆的光学性能转换特征，放电时透明度增强，工作原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，在正极上得电子被还原B．放电时，b极的电极反应式：C．充电时，a极接外电源的负极D．充电时，从左往右移动【答案】C【分析】放电时透明度增强，则b电极发生→转变，则b电极得到电子，故b电极放电时是正极，则a电极是负极，充放电过程是由的移动完成的，据此分析解答。【详解】A．放电时，b电极是正极，移向正极，发生→反应，得电子发生还原反应，并不是，故A错误；B．放电时，b电极是正极，→，则电极反应式为，故B错误；C．a电极是负极，则充电时和电源负极相连，故C正确；D．充电时，a电极是阴极，发生Li4Ti5O12→Li7Ti5O12反应，从右往左移动，故D错误；答案C。5．（2024上·河北邢台·高二河北省博野中学校联考期末）电渗析法可以富集盐湖卤水中的锂，原理如图所示，其中料液中主要含有。下列说法错误的是A．石墨电极a上的电极反应式为B．电解过程中，己室增大C．富集室为乙室和丁室D．每转移电子，经过C交换膜的离子小于【答案】B【分析】由题干图示信息可知，电极a与电源负极相连，为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，石墨b与电源正极相连，是阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，电解池中阳离子由阳极移向阴极，阴离子由阴极移向阳极，即甲室中的硫酸根移向乙室，丙室中阳离子移向乙室，阴离子移向丁室，戊室中阳离子移向丁室，阴离子移向己室，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，电极a与电源负极相连，为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，A正确；B．由分析可知，石墨b与电源正极相连，是阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，即电解过程中，己室H+浓度增大，pH减小，B错误；C．由分析可知，丙室中阳离子移向乙室，阴离子移向丁室，戊室中阳离子移向丁室，阴离子移向己室，故Li+富集室为乙室和丁室，C正确；D．由题干图示信息可知，C膜为阴离子交换膜，阴离子中含有，根据电荷守恒可知，每转移电子，经过C交换膜的离子小于，D正确；故答案为：B。6．（2024上·河北邢台·高二河北省博野中学校联考期末）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法错误的是A．根据金属锂具有导热性、导电性。可推测锂晶体中有自由移动的电子B．充电时的移动方向是从电极B移向电极AC．充电时，电极B上发生的反应是D．该电池可实现的捕捉与释放【答案】C【分析】放电时，A为负极，电极反应为，B为正极，电极反应为，充电时，A为阴极，电极反应式为，B为阳极，电极反应为，据此分析。【详解】A．根据金属锂具有导热性、导电性。可推测锂晶体中有自由移动的电子，A正确；B．充电时，阳离子移向阴极，则的移动方向是从电极B移向电极A，B正确；C．充电时，B为阳极，电极反应为，C错误；D．该电池放电时二氧化碳参加反应，冲电时生成二氧化碳，因此可实现CO2的捕捉与释放，D正确；故选C。7．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中学校考期中）在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重，下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A．生铁浸泡在食盐水中会发生析氢腐蚀B．钢铁发生吸氧腐蚀的正极的电极反应式为C．在轮船的底部镶嵌不易腐蚀的铜块，可以提高船体的使用寿命，利用了牺牲阳极法D．将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法【答案】B【详解】A．食盐水显中性，生铁浸泡在中性溶液中易发生吸氧腐蚀，故A错误；B．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为：，故B正确；C．在铁船壳上镶嵌铜块，Fe比Cu活泼构成原电池时，Fe作负极加快其腐蚀，故C错误；D．钢铁闸门应与电源负极相连通过还原反应保护，属于外加电流保护法，不是正极，故D错误；故选：B。8．（2023上·浙江台州·高二路桥中学校考期中）钢铁是用量最大的合金，防止钢铁腐蚀有利用于节约资源。下列防止钢铁腐蚀的方法不正确的是A．水里的铁闸与直流电源的正极相连 B．家用铁锅用完及时将水擦干C．铁质栏杆外面涂刷一层油漆 D．轮船表面焊接锌块【答案】A【详解】A．水里的铁闸与直流电源的正极相连，铁作电解池中的阳极失电子加速腐蚀，A符合题意；B．家用铁锅用完及时将水擦干，缺少电解质溶液，可防止发生吸氧腐蚀，B不符合题意；C．铁质栏杆外面涂刷一层油漆隔绝了空气和水分，可防止铁腐蚀，C不符合题意；D．轮船表面焊接锌块，锌-铁-海水构成原电池，锌活泼作负极、铁作正极，采用牺牲阳极的阴极保护法，D不符合题意；故答案选A。9．I．作为化石燃料燃烧产生的废气，是主要的温室气体之一，使用电化学方法能够对进行吸收。利用活泼金属与二氧化碳的反应，能够构建金属-电池，其中一种电池的模型如下图所示：(图中是固体)(1)下列有关该原电池的说法中，正确的是___________。A．该原电池工作时，电子由正极向负极移动B．在该原电池中，石墨作为负极C．原电池工作时，阳离子一定向正极方向移动D．原电池工作时，b电极发生氧化反应(2)写出该原电池的正极反应以及总反应，正极：；总反应：。(3)原电池中每转移电子，能够吸收。II．利用电解池，通过电化学还原，能够被还原为低价碳化合物。一种电化学还原二氧化碳的装置能够将二氧化碳还原为甲酸，该装置中，石墨作为阳极，单质银作为阴极，电解质溶液是硫酸溶液。(4)在该装置中，应该向极(填“阴”或“阳”)附近通入气体。(5)写出在该电极上反应的电极反应式：。(6)当电极上生成5.6L(标准状况)的氧气时，生成甲酸的质量为g。【答案】(1)C(2)3CO2+4e—+4Li+=C+2Li2CO33CO2+4Li=2Li2CO3+C(3)0.75(4)阴(5)CO2+2e—+2H+=HCOOH(6)23【分析】由图可知，a电极为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，石墨电极为正极，锂离子作用下，二氧化碳在正极得到电子发生还原反