2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练21电解池与金属的电化学腐蚀

课时跟踪练21一、选择题1.(2024·东莞中学松山湖学校月考)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是()A．阴极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被爱护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快解析：依据图示可知，金属M失电子，为原电池的负极(图示为阳极)，钢铁设施为原电池的正极(图示为阴极)，此金属防护方法属于牺牲阳极法。该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面因积累大量电子而被爱护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。答案：C2．(2024·茂名一中月考)沿海电厂采纳海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入肯定的电流。下列叙述错误的是()A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC．阴极生成的H2应刚好通风稀释平安地排入大气D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢须要定期清理解析：海水中存在大量的Cl－，在阳极Cl－放电生成Cl2，A项正确；在阴极H2O放电生成H2和OH－，OH－与Cl2反应生成ClO－，因此管道中存在肯定量的NaClO，B项正确；因为H2为可燃性气体，所以阴极生成的H2应刚好通风稀释，平安地排入大气，C项正确；阴极产生OH－，因此会在阴极表面形成Mg(OH)2等积垢，需定期清理以保持良好的导电性，D项错误。答案：D3.(2024·普宁华侨中学月考)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是()A．电解时只允许H＋通过离子交换膜B．生成O2和H2的质量比为8∶1C．电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大D．CrO3的生成反应为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋2H＋=2CrO3＋H2O解析：依据左侧电极上生成O2，右侧电极上生成H2知，左侧电极为阳极，发生反应：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，右侧电极为阴极，发生反应：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑；由题意知，左室中Na2Cr2O7随着H＋浓度增大转化为CrO3：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋2H＋=2CrO3＋H2O，因此阳极生成的H＋不能通过离子交换膜。由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是Na＋，A项错误；依据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和阴极反应知，生成O2和H2的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B项正确；依据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大，C项正确；电解过程中阳极区H＋的浓度增大，Na2Cr2O7转化为CrO3：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋2H＋=2CrO3＋H2O，D项正确。答案：A4.(2024·湛江一中月考)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、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，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上削减16gC．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：2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Co＋O2↑＋4H＋解析：石墨电极为阳极，电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，右侧Co电极为阴极，电极反应为Co2＋＋2e－=Co，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，与H＋结合生成盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室中生成盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均减小，A项错误；生成1molCo时，转移2mol电子，Ⅰ室有0.5molO2(即16g)逸出，有2mol(即2g)H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上削减18g，B项错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，C项错误；依据上述分析可知，电解时生成了O2、Co、H＋，则电解总反应为2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Co＋O2↑＋4H＋，D项正确。答案：D5．(2024·揭阳一中月考)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采纳如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为＋2H＋＋2e－→＋H2OC．制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移解析：由题图可知，在铅电极乙二酸变成乙醛酸是去氧的过程，发生还原反应，则铅电极是电解装置的阴极，石墨电极发生氧化反应，电极反应为2Br－－2e－=Br2，是电解装置的阳极。由上述分析可知，Br－参加了电极反应，不只起电解质的作用，A项错误；阳极上的反应式为2Br－－2e－=Br2，B项错误；制得2mol乙醛酸，事实上是左、右两侧各制得1mol乙醛酸，共转移2mol电子，故理论上外电路中迁移的电子的物质的量为2mol，C项错误；电解装置中，阳离子移向阴极(即铅电极)，D项正确。答案：D6．(2024·佛山四中月考)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＋注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该改变过程，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元素的化合价上升D．总反应为WO3＋xAg=AgxWO3解析：依据题图可知，该装置为电解池，由通电时Ag＋注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3可知，Ag为该电解池的阳极，透亮导电层为该电解池的阴极，结合题给信息可写出阳极和阴极的电极反应式分别为Ag－e－=Ag＋和xAg＋＋WO3＋xe－=AgxWO3。依据上述分析可知，Ag为阳极，A项正确；电解池工作时，Ag＋向阴极移动，即Ag＋由银电极向变色层迁移，B项正确；结合上述分析可知，WO3在阴极发生还原反应，即W元素的化合价降低，C项错误；结合阳极和阴极的电极反应式可写出总反应为WO3＋xAg=AgxWO3，D项正确。答案：C7．(2024·台山华侨中学月考)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液，在阳极RCOO－放电可得到R—R(烷烃)。下列说法不正确的是()A．电解总反应方程式：2RCOONa＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))R—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOHB．RCOO－在阳极放电，发生氧化反应C．阴极的电极反应：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑D．电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷解析：CO2可与NaOH反应，故电解后不能得到CO2，A项错误；阳极发生失电子的氧化反应，B项正确；阴极得电子，电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C项正确；依据电解RCOONa的NaOH溶液生成R—R可知，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH的混合溶液，CH3—、CH3CH2—可结合成乙烷、丙烷、丁烷，D项正确。答案：A8.(2024·中山高校附属中学月考)采纳惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备H2O2的装置如图所示。忽视温度改变的影响，下列说法错误的是()A．阳极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑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等量解析：结合题图可知，a极上产生O2，发生的反应为水被氧化生成O2的反应，即a极为阳极，b极为阴极，电极反应如表：电极名称电极反应a极(阳极)2H2O－4e－=4H＋＋O2↑b极(阴极)2H＋＋O2＋2e－=H2O2由阴、阳极的电极反应可知，电解一段时间后，b极消耗O2的量是a极生成O2的量的2倍，即a极生成的O2与b极反应的O2的量不相等，D项错误。答案：D9．(2024·南沙一中月考)利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的试验装置如图所示。下列说法错误的是()A．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜B．负极的电极反应式：BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=B(OH)eq\o\al(－,4)＋4H2OC．2室流出的溶液中溶质为Na2SO4和K2SO4D．电路中每转移1mol电子，电极2上有32gCu析出解析：由题图可知，电极1为负极，电极2为正极，1室中Na＋、K＋透过X膜向2室迁移，3室中SOeq\o\al(2－,4)透过Y膜向2室迁移，故X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜，2室流出的溶液为Na2SO4溶液和K2SO4溶液，A、C项正确；在原电池中负极发生氧化反应，B项正确；正极发生还原反应，H＋和Cu2＋被还原，当转移1mol电子时，析出的Cu少于32g，D项错误。答案：D10．(2024·佛山三水试验中学月考)某电池探讨员运用锂—磺酰氯(LiSO2Cl2)电池作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li＋SO2Cl2=2LiCl＋SO2↑。下列说法错误的是()A．电池中C电极的电极反应式为SO2Cl2＋2e－=2Cl－＋SO2↑B．电池的e极连接电解池的h极C．膜a是阳离子交换膜，膜c是阴离子交换膜D．电解池中不锈钢电极的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－解析：在锂—磺酰氯电池中，Li为负极，电极反应式为Li－e－=Li＋，C为正极，电极反应式为SO2Cl2＋2e－=2Cl－＋SO2↑；在电解池中，不锈钢为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，镍为阳极，电极反应式为Ni－2e－=Ni2＋。由已知电池反应可知C电极为正极，发生还原反应，电极反应式为SO2Cl2＋2e－=2Cl－＋SO2↑，A项正确；由题目信息可知镍应作电解池的阳极，与外接电源的正极相连，不锈钢作电解池的阴极，与外接电源的负极相连，故电池的e极连接电解池的h极，B项正确；Ⅱ室为产品室，故阳极上Ni失去电子生成的Ni2＋通过膜a进入产品室，Ⅲ室中的H2POeq\o\al(－,2)通过膜b进入产品室，与Ni2＋形成Ni(H2PO2)2，故膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，膜c应为阳离子交换膜，以防Ⅳ室的OH－通过膜c进入Ⅲ室与NaH2PO2反应消耗原料，同时Na＋通过膜c进入Ⅳ室可制备浓氢氧化钠溶液，C项错误；由上述分析可知，D项正确。答案：C二、非选择题11．(2024·东莞五中月考)某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究试验：装置分别进行的操作现象ⅰ.连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞ⅱ.连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。①试验ⅰ中的现象是_____________________________________________________。②用电极反应式说明试验ⅰ中的现象：_____________________________________________________________________________________________________________。(2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。①据此有同学认为仅通过ⅱ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是__________________________________________________________________________________。②进行下列试验，在试验几分钟后的记录如下：试验滴管试管现象0.5mol·L－1K3[Fe(CN)6]溶液ⅲ.蒸馏水无明显改变ⅳ.1.0mol·L－1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀ⅴ.0.5mol·L－1Na2SO4溶液无明显改变以上试验表明：在有Cl－存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。为探究Cl－的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行试验ⅲ，发觉铁片表面产生蓝色沉淀。此补充试验表明Cl－的作用是______________________________________________________________________________________________________。(3)有同学认为上述试验仍不够严谨。为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对试验ⅱ结果的影响，又利用(2)中装置接着试验。其中能证明以上影响的确存在的是________(填字母)。试验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀B酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)产生蓝色沉淀C铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀D铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上试验分析，利用试验ⅱ中试剂能证明铁发生了电化学腐蚀的试验方案：连好装置一段时间后，__________________________________________________________________________________________________________________________________(回答相关操作、现象)，则说明负极旁边溶液中产生了Fe2＋，即发生了电化学腐蚀。解析：(1)①试验ⅰ中，发生吸氧腐蚀，炭棒为正极，发生O2得电子生成OH－的反应，从而使炭棒旁边溶液变红。②在炭棒上，O2得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。(2)①有同学认为仅通过ⅱ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性，就有可能发生K3[Fe(CN)6]与Fe的干脆作用。②用稀硫酸酸洗后，铁片表面的氧化膜被破坏，再进行试验ⅲ，铁片表面产生蓝色沉淀，则Cl－的作用与硫酸相同，也是破坏铁表面的氧化膜。(3)已除O2的铁片不能发生吸氧腐蚀，只能发生铁片、K3[Fe(CN)6]溶液的反应，从而表明K3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe2＋，A符合题意；酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)，同时满意两个反应发生的条件，既可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2＋，也可能是铁片发生了吸氧腐蚀，B不合题意；铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)，不能发生吸氧腐蚀，只能是Cl－破坏氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2＋，C符合题意；铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀，可能是铁片与盐酸干脆反应生成Fe2＋，也可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2＋，D不合题意。(4)为证明铁发生了电化学腐蚀，可连好装置一段时间后，取Fe电极旁边的溶液，放在另一仪器中，加入K3[Fe(CN)6]溶液，进行Fe2＋的检验。答案：(1)①炭棒旁边溶液变红②O2＋4e－＋2H2O=4OH－(2)①K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验②Cl－破坏了铁片表面的氧化膜(3)AC(4)取铁片(负极)旁边溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀12．(2024·广州协和中学月考)以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某探讨小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。(1)将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、炭粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如图1所示：①试验ⅰ的现象说明，得电子的物质是________________________________________。②炭粉的作用是____________________________________________________________。③为了说明NaCl的作用，须要补充的比照试验是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)向如图2所示装置的烧杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无改变，b中铁片作________极。②加热后，指针发生偏转的缘由可能是_______________________________________________________________________________________________________________。(3)用(2)中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，试验记录如下表所示。试验ab指针偏转方向Ⅰ0.1%0.01%向右Ⅱ0.1%3.5%向左Ⅲ3.5%饱和溶液向右①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是___________________________________。②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。设计试验证明：________________________________________。(4)依据上述试验，对钢铁腐蚀有影响的因素是________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①铁粉、炭粉以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀，故得电子的物质是O2。②铁粉、炭粉以氯化钠溶液为电解质形成原电池，铁作原电池负极，炭作正极。③为了说明NaCl的作用，须要补充的比照试验是，用水作电解质，代替氯化钠进行上述试验。(2)①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，说明a中生成二价铁离子，b中无改变，b中没有二价铁离子生成，所以a作负极，b作正极。②加热后，指针发生偏转的缘由可能是温度上升，Fe还原性增加，反应速率增大。(3)①依据题表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：Fe－2e－=Fe2＋。②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比试验如下：另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和肯定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，视察现象。(4)通过上述试验可知，对钢铁腐蚀有影响的因素是温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度。答案：(1)①O2②与铁组成原电池，作原电池的正极③用水代替NaCl溶液进行上述试验(2)①正②温度上升，Fe还原性增加，反应速率增大(3)①Fe－2e－=Fe2＋②另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和肯定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，视察现象(4)温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度13．(2024珠海一中月考)探讨金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。(1)图甲为一种常用的探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某爱好小组按该装置试验，导管中液柱上升缓慢，下列措施可以更快更清楚视察到水柱上升现象的是________(填序号)。A．用纯氧气代替试管内空气B．用酒精灯加热试管提高温度C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末D．换成更细的导管，水中滴加红墨水(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行试验，导管中红墨水液柱高度随时间的改变如下表，依据数据推断腐蚀的速率随时间渐渐________(填“增大”“不变”或“减小”),你认为影响因素为___________________________________________________________________________________________________________________________________。时间/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2(3)为探究铁钉腐蚀试验中a、b两点所发生的反应，进行以下试验，请完成表格空白：试验操作试验现象试验结论向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞指示剂a点旁边溶液出现红色a点电极反应为①_____________________________然后再滴加2～3滴②_________________________b点四周出现蓝色沉淀b点电极反应为③_____________________________依据以上试验探究，试推断____________(填“