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备考2024届高考化学一轮复习强化训练第六章化学反应与能量变化第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护
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这是一份备考2024届高考化学一轮复习强化训练第六章化学反应与能量变化第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护，共4页。试卷主要包含了5 ml的O2生成等内容，欢迎下载使用。
A.电解总反应：KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成1 ml NH3·H2O，双极膜处有9 ml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
解析 由题目信息可知，电极a上NO3－中＋5价N转化为NH3中－3价N，N元素化合价降低，发生还原反应NO3－＋8e－＋7H2ONH3·H2O＋9OH－，则电极a为阴极，电极b为阳极，阳极上OH－失电子生成O2：4OH－－4e－O2↑＋2H2O，所以电解总反应为KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A项正确。由电极反应可知，每生成1 ml NH3·H2O，阴极得到8 ml e－，同时双极膜处有8 ml H＋进入阴极室，即有8 ml的H2O解离，B项错误。电解过程中，阳极室每消耗 4 ml OH－，同时有4 ml OH－通过双极膜进入阳极室，所以KOH的物质的量不因反应而改变，C项正确。相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，单位时间内电子转移的量增大，可提高氨生成速率，D项正确。
2.[CuSO4电镀废液的浓缩再生][2023山东改编]利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法错误的是（ B ）
A.甲室Cu电极为负极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
解析 据题意可知，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室中Cu电极溶解成Cu2＋，与NH3反应生成了[Cu（NH3）4]2＋，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3 [Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu电极为负极，A正确。乙室Cu电极为正极，发生反应Cu2＋＋2e－ Cu，消耗Cu2＋，为维持电解质溶液呈电中性，SO42－透过隔膜进入甲室，则隔膜为阴离子膜，B错误。根据正、负极反应，可知电池总反应为Cu2＋＋4NH3 [Cu（NH3）4]2＋，C正确。NH3能与Cu2＋反应生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2＋浓度减小，对电池电动势有影响，D正确。
3.[三室膜][全国Ⅰ高考]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是（ B ）
A.通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O－4e－O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1 ml电子的电荷量时，会有0.5 ml的O2生成
解析 电解池中，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，因此，SO42－向阳极（正极区）迁移；根据离子放电顺序，溶液中水电离出的OH－在阳极（正极区）失去电子发生氧化反应生成氧气，由于两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，因此水电离出的H＋保留在阳极（正极区），最终导致该极区H＋浓度增大，pH减小，A项错误。由于两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，因此在阳极（正极区）H＋浓度增大，同时，中间隔室的SO42－将迁移到阳极（正极区），最终会生成H2SO4；在阴极（负极区），溶液中水电离出的H＋得到电子发生还原反应生成氢气，水电离出的OH－保留在该极区，最终导致该极区OH－浓度增大，同时，中间隔室的Na＋将迁移到阴极（负极区），最终会生成NaOH，B项正确。在阴极（负极区），电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，C项错误。每生成1 ml O2要转移4 ml电子，因此，当电路中通过1 ml电子的电荷量时，生成的O2的物质的量应为0.25 ml，D项错误。
4.[金属的电化学腐蚀][江苏高考]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是（ C ）
A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－Fe3＋
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
解析 A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。
5.[牺牲阳极法的实验探究][北京高考]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3％NaCl溶液）。
下列说法不正确的是（ D ）
A.对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
解析 ②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化，但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
6.[2021重庆]硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，可用于土壤环境中钢质管道的电位监测。测量的电化学原理如图所示。回答下列问题：
（1）负极的电极反应式为 Fe－2e－Fe2＋ 。
（2）测量后参比电极中CuSO4溶液的浓度 不变 （填“变大”“变小”或“不变”）。
解析 （1）土壤环境中钢质管道发生电化学腐蚀，钢质管道作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋。（2）硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，则测量后CuSO4溶液的浓度不变。①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
A.电解总反应：KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成1 ml NH3·H2O，双极膜处有9 ml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
解析 由题目信息可知，电极a上NO3－中＋5价N转化为NH3中－3价N，N元素化合价降低，发生还原反应NO3－＋8e－＋7H2ONH3·H2O＋9OH－，则电极a为阴极，电极b为阳极，阳极上OH－失电子生成O2：4OH－－4e－O2↑＋2H2O，所以电解总反应为KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A项正确。由电极反应可知，每生成1 ml NH3·H2O，阴极得到8 ml e－，同时双极膜处有8 ml H＋进入阴极室，即有8 ml的H2O解离，B项错误。电解过程中，阳极室每消耗 4 ml OH－，同时有4 ml OH－通过双极膜进入阳极室，所以KOH的物质的量不因反应而改变，C项正确。相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，单位时间内电子转移的量增大，可提高氨生成速率，D项正确。
2.[CuSO4电镀废液的浓缩再生][2023山东改编]利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法错误的是（ B ）
A.甲室Cu电极为负极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
解析 据题意可知，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室中Cu电极溶解成Cu2＋，与NH3反应生成了[Cu（NH3）4]2＋，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3 [Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu电极为负极，A正确。乙室Cu电极为正极，发生反应Cu2＋＋2e－ Cu，消耗Cu2＋，为维持电解质溶液呈电中性，SO42－透过隔膜进入甲室，则隔膜为阴离子膜，B错误。根据正、负极反应，可知电池总反应为Cu2＋＋4NH3 [Cu（NH3）4]2＋，C正确。NH3能与Cu2＋反应生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2＋浓度减小，对电池电动势有影响，D正确。
3.[三室膜][全国Ⅰ高考]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是（ B ）
A.通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O－4e－O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1 ml电子的电荷量时，会有0.5 ml的O2生成
解析 电解池中，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，因此，SO42－向阳极（正极区）迁移；根据离子放电顺序，溶液中水电离出的OH－在阳极（正极区）失去电子发生氧化反应生成氧气，由于两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，因此水电离出的H＋保留在阳极（正极区），最终导致该极区H＋浓度增大，pH减小，A项错误。由于两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，因此在阳极（正极区）H＋浓度增大，同时，中间隔室的SO42－将迁移到阳极（正极区），最终会生成H2SO4；在阴极（负极区），溶液中水电离出的H＋得到电子发生还原反应生成氢气，水电离出的OH－保留在该极区，最终导致该极区OH－浓度增大，同时，中间隔室的Na＋将迁移到阴极（负极区），最终会生成NaOH，B项正确。在阴极（负极区），电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，C项错误。每生成1 ml O2要转移4 ml电子，因此，当电路中通过1 ml电子的电荷量时，生成的O2的物质的量应为0.25 ml，D项错误。
4.[金属的电化学腐蚀][江苏高考]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是（ C ）
A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－Fe3＋
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
解析 A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。
5.[牺牲阳极法的实验探究][北京高考]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3％NaCl溶液）。
下列说法不正确的是（ D ）
A.对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
解析 ②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化，但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
6.[2021重庆]硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，可用于土壤环境中钢质管道的电位监测。测量的电化学原理如图所示。回答下列问题：
（1）负极的电极反应式为 Fe－2e－Fe2＋ 。
（2）测量后参比电极中CuSO4溶液的浓度 不变 （填“变大”“变小”或“不变”）。
解析 （1）土壤环境中钢质管道发生电化学腐蚀，钢质管道作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋。（2）硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，则测量后CuSO4溶液的浓度不变。①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
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