高三化学二轮专题练习++电解池　金属的腐蚀与防护

电解池金属的腐蚀与防护选择题只有一个选项符合题意1.(2024·宁德一中月考)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈B.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀D.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀2.(2024·福州质检)我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X。下列说法错误的是()A.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极C.工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大D.实验室检验气体X可用湿润的淀粉－KI试纸3.(2024·浙江Z20名校联盟联考)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2在电极表面产生，提高放电效率。下列说法不正确的是()A.钛箔作阴极，发生还原反应B.阳极反应主要为Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋C.电解后海水pH明显下降D.理论上生成1molH2转移电子数为2NA4.(2023·嘉兴二模)为实现碳中和，可通过电解法用CO2制备C2H4，电解装置如图，下列说法不正确的是()A.玻碳电极为阳极，发生氧化反应B.铂电极的电极反应：2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2OC.制得28gC2H4时，产生32gO2D.电解一段时间后，右池中溶液的pH可能不变5.(2023·宁波选考模拟)铝的冶炼在工业上通常采用电解Al2O3的方法，装置示意图如图。研究表明，电解AlCl3－NaCl熔融盐也可得到Al，熔融盐中铝元素主要存在形式为AlCleq\o\al(－,4)和Al2Cleq\o\al(－,7)。下列说法不正确的是()A.电解Al2O3装置中B电极为阴极，发生还原反应B.电解Al2O3过程中碳素电极虽为惰性电极，但生产中会有损耗，需定期更换C.电解AlCl3－NaCl时阴极反应式可表示为4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)D.电解AlCl3－NaCl时AlCleq\o\al(－,4)从阳极流向阴极6.(2023·温州高三联考)通过NO协同耦合反应，实现了NO的电催化歧化，并同时合成了双氮产物(NH3和硝酸盐)是实现可持续固氮的一种极具潜力的方法，装置如图。下列说法正确的是()A.电解液E为阳极电解液，呈酸性B.电极B的电极反应：NO－3e－＋2H2O=HNO3＋3H＋C.中间层的OH－、H＋分别透过选择性离子膜向A、B极迁移D.若电解一段时间后，取两极所有产物于溶液中反应，可得硝酸盐和硝酸7.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室溶液质量理论上减少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(通电))2Co＋O2↑＋4H＋8.某些无公害免农药果园，利用如图所示电解装置进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是()A.a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极B.离子交换膜为阴离子交换膜C.“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌D.阴极反应式为H2O＋2e－=H2↑＋O2－9.(2022·湖北卷)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是()A.生成1molLi[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2mol电子B.阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－C.在电解过程中CN－向铂电极移动D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH10.(2023·广东卷)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KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，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：KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB.每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C.电解过程中，阳极室中KOH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11.研究能量的转化与利用具有重要的现实意义。(1)依据下列金属腐蚀的有关示意图回答问题。①图a插入海水中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越(填“轻微”或“严重”)。②图b铁棒上的接触导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率(填“减小”或“增大”)。③图c为牺牲阳极法，钢闸门应与外接电源的极相连。④图d在反应过程中U形管内左侧液面的变化是：。(2)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用图e装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为(填化学式)溶液，阳极电极反应式为，电解过程中Li＋向(填“A”或“B”)电极迁移。图e(3)图f是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。图f①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))(填“>”“＜”或“＝”)c(NOeq\o\al(－,3))。②Ir－Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为。③理论上电路中每转移3mole－，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是g。12.回答下列问题。(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图1所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：。②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：。(2)粗银精炼装置如图2所示，电解液为稀H2SO4，下列说法正确的是(填字母)。A.体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)B.阳极的电极反应式为Ag－e－=Ag＋C.钛电极电势高D.阴极区可获得超细银粉的原理：Ti3＋＋Ag＋=Ag＋Ti4＋E.电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用(3)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图3所示。①电解产生的阳极泥的主要成分为，工作一段时间后，溶液中c(Pb2＋)(填“增大”“减小”或“不变”)。②铅的电解精炼需要调控好电解液中的c(H2SiF6)。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率越高)随起始时溶液中c(H2SiF6)的变化趋势如图4所示。由图可推知，随c(H2SiF6)增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是。电解池金属的腐蚀与防护1.B[A.水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；B.锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极法，B正确；C.纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误；D.保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误。]2.C[由图可知，锂离子向电极Ⅰ迁移，则电极Ⅰ为阴极，电极反应式：Li＋＋e－=Li；电极Ⅱ为阳极，该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X，则电极反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。A.根据该装置示意图可知，实现了太阳能→电能→化学能的转化，故A正确；B.根据分析可知，电极Ⅰ为阴极，连接太阳能电池负极，故B正确；C.根据分析可知，电极Ⅱ为阳极，电极反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，则工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH减小，故C错误；D.根据分析可知X气体为Cl2，可用湿润的淀粉－KI试纸检验，故D正确。]3.C[A.钛箔附近产生氢气，为阴极，发生还原反应，A正确；B.钛网为阳极，产生HClO，反应主要为Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋，B正确；C.电解的总反应方程式为H＋＋Cl－＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))HClO＋H2↑，电解后海水pH增大，C错误；D.根据阴极电极方程式2H＋＋2e－=H2↑，生成1molH2转移电子数为2NA，D正确。]4.C[A.H2O在玻碳电极上失去电子生成O2，则玻碳电极为阳极，发生氧化反应，故A正确；B.铂电极为阴极，CO2得电子得到C2H4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2O，故B正确；C.制得28gC2H4的物质的量为eq\f(28g,28g/mol)＝1mol，由电极方程式2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2O可知，转移12mol电子，阳极电极方程式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，则生成3molO2，质量为3mol×32g/mol＝96g，故C错误；D.电解一段时间后，阳极产生的H＋通过质子交换膜进入阴极，同时阳极消耗水，若阴极产生的水能够进入阳极，则右池中溶液的pH可能不变，故D正确。]5.D[由图可知，电解氧化铝的装置中B电极为电解池的阴极，铝离子在阴极得到电子发生还原反应生成铝，故A正确；A电极为电解池的阳极，氧离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，氧气高温下与碳素电极中的碳反应生成碳的氧化物，由于生产中碳素电极会有损耗，需定期更换，故B正确；由化合价变化可知，电解AlCl3－NaCl熔融盐制备金属铝时，Al2Cleq\o\al(－,7)离子在阴极得到电子发生还原反应生成铝和AlCleq\o\al(－,4)离子，电极反应式为4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)，故C正确；电解时AlCleq\o\al(－,4)从阴极流向阳极，故D错误。]6.D[由图可知，A极氮元素价态降低得电子，故A极为阴极，电极反应式为NO＋5H＋＋5e－=NH3＋H2O，B极为阳极，电极反应式为NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，据此分析解答。A.根据以上分析，A极为阴极，则电解液E为阴极电解液，故A错误；B.B极为阳极，电极反应式为NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，故B错误；C.由两极反应式可知，阳极区产生氢离子，阴极区消耗氢离子，故中间层的OH－、H＋分别透过选择性离子膜向B、A极迁移，故C错误；D.由图可知，A极NO→NH3～5e－，B极NO→NOeq\o\al(－,3)～3e－，根据得失电子守恒，电解一段时间后，取两极所有产物于溶液中反应，可得硝酸盐和硝酸，故D正确。]7.D[石墨电极为阳极，电极反应式为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，电极反应式为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室溶液质量理论上减少18g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－=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2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Co＋O2↑＋4H＋，D正确。]8.C[由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2＋H2OHCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2－，D项错误。]9.D[A.石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－，则生成1molLi[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1mol电子，A错误；B.阴极上发生还原反应，应该得电子，P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－为阳极发生的反应，B错误；C.石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D.由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。]10.B[由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋7H2O=NH3·H2O＋9OH－，电极b为阳极，电极方程式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A.由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A正确；B.每生成1molNH3·H2O，阴极得8mole－，同时双极膜处有8molH＋进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；C.电解过程中，阳极室每消耗4molOH－，同时有4molOH－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H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D正确。]11.(1)①轻微②增大③负④先升高后降低(2)LiOH2Cl－－2e－=Cl2↑B(3)①＜②O2＋2H＋＋2e－=H2O2③17解析(1)①铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率越快，插入海水中的铁棒越靠近水面，腐蚀越严重，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微；②开关置于N时，铁做正极被保护，改置于M时，铁做负极，腐蚀速率增大；③根据图示可知，此电化学防护的方法为外加电流法，即钢闸门、辅助电极和外接电源构成电解池，其中钢闸门做电解池的阴极被保护，故应与外接电源的负极相连；④该铁丝中含有碳，则铁、碳以及周围潮湿的空气环境会形成原电池装置，发生金属铁的吸氧腐蚀，导致U形管内左侧的压强变小，左侧液面升高；当稀硫酸液面接触铁丝时，铁丝与硫酸反应放出氢气，导致U形管内左侧的压强又变大，左侧液面降低，直至液面不与铁丝接触，所以在反应过程中U形管内左侧液面的变化是先升高后降低。(2)B极区生成H2，同时会生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl溶液中Cl－放电，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；在电解过程中Li＋(阳离子)向B电极(阴极区)迁移；(3)①溶液呈现电中性，c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)，pH约为5呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，则c(NHeq\o\al(＋,4))＜c(NOeq\o\al(－,3))；②Ir－Ru惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，O2＋2H＋＋2e－=H2O2；③O2＋2e－＋2H＋=H2O2，3H2O2＋2NH3·H2O=N2↑＋8H2O，4mol氨气转移12mol电子，因此转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为1mol，其质量为17g。12.(1)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②0.0