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新高考化学一轮复习讲练测第17讲 电解池 金属的腐蚀与防护（练）解析版
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1.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是( )
A．Fe电极作阳极，发生氧化反应
B．Cl－向石墨极作定向移动
C．石墨电极反应：Fe3＋＋3e－===Fe
D．电解池发生总反应：2Cl－＋2Fe3＋ eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4( )) Cl2↑＋2Fe2＋
2．四个电解装置都以Pt做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是( )
3．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
4．观察如图装置，下列说法正确的是( )
A．a、b接电流表，该装置一定为原电池
B．a、b接直流电源，该装置一定为电解池
C．a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀
D．a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极
5．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
6．在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是( )
A．精铜砂装载过多导致沉船
B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力
C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀
D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作为阳极而被氧化腐蚀
7．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．阳极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．处理废氨水的过程中所发生的反应为
3H2O2＋2NH3·H2O===8H2O＋N2↑
D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
8．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液做电解液，精铜做阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
9．科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应过程中需要不断补充Fe2＋
B．阳极反应式是2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋
C．电路中转移1 ml电子，消耗标况下氧气5.6 L
D．电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4()) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
10. 下列关于如图所示装置说法正确的是( )
A．装置中电子移动的途径是负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO
C．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁
D．若M是海水，该装置是通过牺牲阳极的阴极保护法使铁不被腐蚀
【练提升】
1．利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示。H＋、O2、NOeq \\al(－,3)等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是( )
A．反应①②③④均在正极发生
B．单位时间内，三氯乙烯脱去a ml Cl时ne＝a ml
C．④的电极反应式为NOeq \\al(－,3)＋10H＋＋8e－===NHeq \\al(＋,4)＋3H2O
D．增大单位体积水体中小粒径ZVI的投入量，可使nt增大
2．以铅蓄电池为电源，通过电解法制备酒石酸(C4H6O6，简写为RH2)的原理如图所示(A、B为惰性电极，a、b为离子交换膜)：
下列叙述不正确的是( )
A．N极的电极反应式为PbO2＋2e－＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋===PbSO4＋2H2O
B．b为阳离子交换膜
C．阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区溶液pH增大
D．铅蓄电池中消耗2 ml H2SO4时，理论上生成2 ml RH2
3.现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图。下列说法正确的是( )
A．电解开始时阴极有H2放出
B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过电子的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生了变化
D．整个电解过程中，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d4(4)) 不参与电极反应
4．如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是( )
A．乙装置中溶液颜色会变浅
B．铁电极应与Y相连接
C．M电极反应式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋
D．当N电极消耗0.25 ml气体时，铜电极质量减少16 g
5．我国科学家设计了一种太阳能驱动从海水中提取金属锂的装置，示意图如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是( )
A．铜箔上的电势比催化电极上的高
B．海水的pH变大
C．若转移1 ml电子，理论上铜箔增重7 g
D．固体陶瓷膜可用质子交换膜代替
6．氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图所示。通过控制开关连接K1和K2，可交替得到H2和O2。下列有关说法错误的是( )
A．制H2时，开关应连接K1，产生H2的电极反应式是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．当开关连接K2时，电极3的反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O
C．当开关连接K2时，电极2作阳极，得到O2
D．电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料，利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移
7．(1)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d4(2)) 、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d4(3)) (二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d4(2)) 转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示：
①Ce4＋从电解槽的________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式：_________________________________________________。
(2)如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为________________；若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下)，则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________ g。
(3)一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示：
①b接电源的________(填“正”或“负”)极，阳极的电极反应式为_______________。
②写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：___________________________
_______________________________________________________。
8．Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。图1是高铁电池的模拟实验装置：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为_____________________________________。
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。
(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有________________________________________________________________________。
Ⅱ.电解制取KIO3
电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应3I2＋6KOH=== 5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_________________________；电解过程中阴极附近溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
9．(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－；A、B为离子交换膜。
①B膜最佳应选择________。
②阳极的电极反应式是____________________________________________________。
③少量的I－因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是_______________________
_____________________________________________________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如下图所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的________极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为______________________________________________________。
③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有___________________________。
10．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_____________________
_____________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为________________________________________________________________________。
用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为________；阳极的电极反应式为__________________________；阳离子迁移方向是____________________________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为___________________________________________________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________________。
选项
A
B
C
D
电解质溶液
HCl
AgNO3
KOH
BaCl2
pH变化
减小
增大
增大
不变
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
1.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是( )
A．Fe电极作阳极，发生氧化反应
B．Cl－向石墨极作定向移动
C．石墨电极反应：Fe3＋＋3e－===Fe
D．电解池发生总反应：2Cl－＋2Fe3＋ eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4( )) Cl2↑＋2Fe2＋
2．四个电解装置都以Pt做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是( )
3．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
4．观察如图装置，下列说法正确的是( )
A．a、b接电流表，该装置一定为原电池
B．a、b接直流电源，该装置一定为电解池
C．a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀
D．a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极
5．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
6．在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是( )
A．精铜砂装载过多导致沉船
B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力
C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀
D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作为阳极而被氧化腐蚀
7．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．阳极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．处理废氨水的过程中所发生的反应为
3H2O2＋2NH3·H2O===8H2O＋N2↑
D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
8．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液做电解液，精铜做阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
9．科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应过程中需要不断补充Fe2＋
B．阳极反应式是2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋
C．电路中转移1 ml电子，消耗标况下氧气5.6 L
D．电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4()) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
10. 下列关于如图所示装置说法正确的是( )
A．装置中电子移动的途径是负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO
C．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁
D．若M是海水，该装置是通过牺牲阳极的阴极保护法使铁不被腐蚀
【练提升】
1．利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示。H＋、O2、NOeq \\al(－,3)等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是( )
A．反应①②③④均在正极发生
B．单位时间内，三氯乙烯脱去a ml Cl时ne＝a ml
C．④的电极反应式为NOeq \\al(－,3)＋10H＋＋8e－===NHeq \\al(＋,4)＋3H2O
D．增大单位体积水体中小粒径ZVI的投入量，可使nt增大
2．以铅蓄电池为电源，通过电解法制备酒石酸(C4H6O6，简写为RH2)的原理如图所示(A、B为惰性电极，a、b为离子交换膜)：
下列叙述不正确的是( )
A．N极的电极反应式为PbO2＋2e－＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋===PbSO4＋2H2O
B．b为阳离子交换膜
C．阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区溶液pH增大
D．铅蓄电池中消耗2 ml H2SO4时，理论上生成2 ml RH2
3.现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图。下列说法正确的是( )
A．电解开始时阴极有H2放出
B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过电子的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生了变化
D．整个电解过程中，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d4(4)) 不参与电极反应
4．如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是( )
A．乙装置中溶液颜色会变浅
B．铁电极应与Y相连接
C．M电极反应式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋
D．当N电极消耗0.25 ml气体时，铜电极质量减少16 g
5．我国科学家设计了一种太阳能驱动从海水中提取金属锂的装置，示意图如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是( )
A．铜箔上的电势比催化电极上的高
B．海水的pH变大
C．若转移1 ml电子，理论上铜箔增重7 g
D．固体陶瓷膜可用质子交换膜代替
6．氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图所示。通过控制开关连接K1和K2，可交替得到H2和O2。下列有关说法错误的是( )
A．制H2时，开关应连接K1，产生H2的电极反应式是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．当开关连接K2时，电极3的反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O
C．当开关连接K2时，电极2作阳极，得到O2
D．电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料，利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移
7．(1)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d4(2)) 、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d4(3)) (二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d4(2)) 转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示：
①Ce4＋从电解槽的________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式：_________________________________________________。
(2)如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为________________；若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下)，则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________ g。
(3)一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示：
①b接电源的________(填“正”或“负”)极，阳极的电极反应式为_______________。
②写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：___________________________
_______________________________________________________。
8．Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。图1是高铁电池的模拟实验装置：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为_____________________________________。
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。
(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有________________________________________________________________________。
Ⅱ.电解制取KIO3
电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应3I2＋6KOH=== 5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_________________________；电解过程中阴极附近溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
9．(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－；A、B为离子交换膜。
①B膜最佳应选择________。
②阳极的电极反应式是____________________________________________________。
③少量的I－因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是_______________________
_____________________________________________________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如下图所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的________极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为______________________________________________________。
③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有___________________________。
10．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_____________________
_____________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为________________________________________________________________________。
用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为________；阳极的电极反应式为__________________________；阳离子迁移方向是____________________________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为___________________________________________________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________________。
选项
A
B
C
D
电解质溶液
HCl
AgNO3
KOH
BaCl2
pH变化
减小
增大
增大
不变
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
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