高考化学一轮复习考点课时巩固练习课时17 电解池 金属的腐蚀与防护（含答案）

这是一份高考化学一轮复习考点课时巩固练习课时17 电解池 金属的腐蚀与防护（含答案），共13页。试卷主要包含了的利用是科学界研究的课题之一，3ml等内容，欢迎下载使用。
A.原电池的正极反应为：
B.原电池的负极反应为：
C.钢铁设备上连接铜块可以防止腐蚀
D.钢铁与外加直流电源的正极相连可以防止腐蚀
2.某电池研究员使用锂-磺酰氯()电池作为电源电解制备Ni，其工作原理如图1、图2所示。已知电池反应为。下列说法错误的是( )
A.电池中C电极的电极反应式为
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
3.某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，装置如图所示，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是( )
A.反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁电极区
B.乙装置中铁电极为阳极，电极反应为
C.反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
D.通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为
4.研究海水(呈弱碱性)中钢铁桥墩的腐蚀及防护是桥梁建设的重要课题。下列有关说法错误的是( )
A.图2中钢铁桥墩的腐蚀主要是析氢腐蚀
B.钢铁桥墩在海水中比在河水中腐蚀更快
C.图1中辅助电极的材料可以为石墨
D.图2中钢铁桥墩上发生的反应是
5.采用双离子交换膜电解法，可利用含硝酸铉的工业废水生产硝酸和氨水，原理如图所示。下列叙述错误的是( )
A.M室为阴极室，电解一段时间后阴极室增加
B. a膜、c膜均为阴离子交换膜
C. 得到的产品有
D.B∙ a膜、C膜均为阴离子交换膜电解一段时间后：
6.的利用是科学界研究的课题之一。某科研机构在酸性条件下，用石墨棒作电极将转化为乙烯，原理如图所示。质子交换膜只允许水分子和通过，下列有关叙述正确的是( )
A.a为电源正极，由右侧通过质子交换膜进入左侧
B.左池的电极反应式：
C.电解一段时间后，左池溶液的pH不变
D.若制取过程中转移3ml电子，则产生5.6L乙烯
7.炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCl），不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中，负极是C
B.Fe失去的电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为
D.每生成1ml铁锈，理论上消耗标准状况下的33.6L
8.某研究团队实现了电化学合成（又称电解合成），该方法的原理如图所示，下列有关说法错误的是( )
A.电极a为阳极，CEM为阳离子交换膜
B.该方法是一种制取的绿色方法
C.电极b上的电极反应式为
D.通过调节通入去离子水的量可以控制流出溶液中的浓度
9.采用肼燃料电池为电源将铝制品氧化达到防腐效果（装置如图甲、乙）。下列说法正确的是( )
A.铝制品应连接肼燃料电池的A极
B.肼燃料电池的A极的电极反应式为
C.当反应生成时，至少需要肼0.3ml
D.调节滑动变阻器，可以控制氧化膜形成的速率
10.利用燃料电池电解制备并得到副产物NaOH、，装置如图所示。下列说法中不正确的是( )
A.a极反应：
B.A膜和C膜均为阳离子交换膜
C.可用铁电极替换阴极的石墨电极
D.a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，阳极室的物质的量减少0.4 ml
11.在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7~8之间)可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.正极的电极反应式为
B.的反应可表示为
C.酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不易被腐蚀
D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
12.我国化学工作者提出一种利用有机电极（PIO/HQ）和无机电极（/石墨毡），在酸性环境中可充电的电池其放电时的工作原理如图所示：
下列说法错误的是( )
A.放电时，/石墨毡为正极，发生还原反应
B.充电时，有机电极和外接电源的负极相连
C.放电时，/石墨毡电极的电极反应式为
D.充电时，有机电极的电极反应式为
13.科学工作者研究发现，使用改性电极可处理含硝基苯等有机污染物的废水，其工作原理如图所示(其中为羟基自由基，可与苯胺反应生成 、，使废水无机化)、，使废水无机化）：
下列说法错误的是( )
A.若用氢氧燃料电池进行电解，则电源的a极通入的是
B.石墨电极的电极反应为
C.溶液中每处理1苯胺可消耗31
D.电解过程中阳极区PH增大
14.我国科研人员研发出一种以丙烯和水为原料，以KCl溶液为电解质溶液，通过电解法合成环氧丙烷的装置，其示意图如图。下列说法正确的是( )
A.铂箔电极上的电极反应式为
B.电解过程中，通过阴离子交换膜从阳极区移向阴极区
C.电解一段时间后，理论上消耗丙烯和生成气体X的物质的量之比为2:1
D.由生成环氧丙烷的离子方程式为
15.氯碱工业是最基本的化学工业之一，其产品用途广泛。
（1）写出氯碱工业电解食盐水的离子方程式：___________________。
（2）①图1是氯碱工业中阳离子交换膜电解槽示意图(阳离子交换膜只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过)。

图1中电极1应连接电源的___________极(填“正”或“负”)；理论上讲，从f 口加入纯水即可，但实际生产中，纯水中要加入一定量的NaOH，其原因是_______________。
②图2是根据氯碱工业中离子交换膜技术原理，设计的电解溶液生产NaOH和溶液的装置。其中m、n处均设有离子交换膜，则m处为________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。阳极的电极反应式是______________。从D口流出的物质为_______________________。
（3）某同学采用如下装置对氯碱工业中电解食盐水的条件进行探究，记录如下：
电解电压：开始发生电解反应时的电压。
①比实验Ⅰ和Ⅱ阴、阳极气体体积比，推测实验Ⅰ阳极可能有其他气体生成，其他气体的化学式为__________________________。
②资料显示：较低的电解电压有利于节能降耗。结合上表中Ⅲ和Ⅳ的数据，解释Ⅳ更有利于节能降耗的原因：_________________________。
（4）资料显示：氯碱工业中采用金属作阳极材料，可以降低电解电压，实现节能降耗。该同学用50 ℃的饱和NaCl溶液进行实验验证，结果如下：
实验V中，通过检验阴、阳极附近溶液所含离子，推断产生的白色沉淀为。该同学经查阅资料分析认为实验Ⅵ中白色沉淀是CuC1，淡黄色沉淀是CuOH。
①阳极生成CuCl的电极反应式为________________。
②用化学用语和必要的文字解释阴极区白色胶状沉淀转化为淡黄色的原因：____________________________。该同学通过以上探究认为，氯碱工业中不能采用Fe、Cu作阳极材料。
（5）综合以上探究，你对氯碱工业中电解食盐水条件控制的建议有________________________ (至少写出两点)。
答案
1.答案：A
解析：钢铁发生电化学腐蚀时，铁在负极形成，钢铁中的碳作正极，空气中在正极获得电子转化为，A项正确、B项错误；由 于铁比铜活泼，连接铜块后铁仍作负极，无法受到保护，C项错误；钢铁与电源正极相连时作阳极，腐蚀速率更快，D项错误。
2.答案：C
解析：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，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失去电子生成的通过膜a 进入产品室，Ⅲ室中的通过膜b进入产品室与形成，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室中的通过膜c进入Ⅲ室与反应消耗原料，同时通过膜c进入Ⅳ室可制备浓氢氧 化钠溶液，C项错误；由题图2分析可知，不锈钢作电解池的阴极， 其电极反应式为，D项正确。
3.答案：A
4.答案：A
解析：
海水呈弱碱性，钢铁桥墩的腐蚀主要是吸氧腐蚀，a项错误；河水中电解质含量低，海水中含有大量的电解质氯化钠，所以钢铁桥墩在海水中比在河水中腐蚀更快，B项正确；外加电流的阴极保护法常用惰性电极作为辅助阳极，C项正确；由题图分析知，钢铁桥墩上发生的反应：，D 项正确。
5.答案：A
解析：由上述分析知，在电解过程中，左侧阴极室中发生电极反应导致数目增多，结合实验目的，增多的通过阴离子交换膜(a膜)迁移到产品室中，但不能迁移，根据溶液呈电中性，可知电解一段时间后阴极室中数量不变，即的生成速率等于其迁移速率，故A错误。在阳极室(N 室)中，发生电极反应，数目增多，根据实验目的，原料室中的穿过阴离子交换膜(c膜)迁移到阳极室， 导致阳极室中的浓度变大，故，B、D正确。根据溶液呈电中性，原料室中必然穿过阳离子交换膜(b膜)迁移到产品室，在产品室中和结合生成，结合上述分析知电解过程中得到的产品有，故C正确。
6.答案：B
解析：本题考查电解原理。由碳元素化合价的变化可知，左侧电极为阴极，a极为电源的负极，右侧电极为阳极，b极为电源的正极，电解池中，由阳极移向阴极，即从右侧移向左侧，A错误；二氧化碳在阴极上得到电子发生还原反应生成乙烯，电极反应式为，B正确；电解质溶液呈酸性，电解池内发生的总反应为，水被消耗，故浓度升高，溶液pH降低，C错误；未说明气体所处的状况，无法利用转移电子的物质的量计算产生乙烯的体积，D错误。
7.答案：D
解析：由腐蚀原理图可知，Fe失电子作负极，负极的电极反应式为，碳作正极，正极的电极反应式为，A、C项错误；原电池中电子沿外导线从负极流向正极，不能通过电解质溶液，B项错误；负极产生的与正极产生的结合生成，被氧化为，再转化为，得关系式，故每生成1ml铁锈，需，标准状况下体积为33.6L，D项正确。
8.答案：C
解析：本题考查电解原理。结合题图可知，在阳极失电子生成，则电极a为阳极；电极b为阴极，在阴极得电子生成，和分别穿过 AEM、CEM在多孔固体电解质内结合生成。由以上分析可知，电极a为阳极，CEM为阳离子交换膜，A正确；该方法制取过程中无污染物产生，为绿色方法，B正确；电极b为阴极，在阴极得电子转化为，结合得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可得电极反应式：， C错误；未反应的去离子水溶解后流出，故通过调节通入去离子水的量可以控制流出溶液中的浓度，D正确。
9.答案：CD
解析：本题考查原电池和电解池的相关知识。结合题意可知，铝制品应为阳极，发生氧化反应，生成致密的氧化铝薄膜达到防腐效果，燃料电池中通入燃料的A极为负极、B极为正极，阳极应该连接正极即B极，故A错误；肼燃料电池中A极上肼失电子发生氧化反应，电极反应式为，故B错误；根据得失电子守恒得肼和的关系式为，生成20.4g（即0.2ml）时，消耗0.3ml，故C正确；调节滑动变阻器可控制电路中电流大小，可控制电子转移的快慢，即可以控制氧化膜形成的速率，故D正确。
10.答案：B
解析：本题综合考查电化学。左侧为原电池，a极为原电池的负极，电极反应式为，b极为正极，电极反应式为，A正确；右侧为电解池，阳极的电极反应为，阳极室的通过A膜(阳离子交换膜)进入产品室，阴极的电极反应为，原料室的通过C膜(阳离子交换膜)进入阴极室，原料室的通过B膜(阴离子交换膜)进入产品室，在产品室中得到产品，B错误；阴极发生还原反应，电极材料本身不参与反应，可以用铁电极替换石墨电极， C正确；a极上通入2.24 L(标准状况下)甲烷，转移电子的物质的量为0.8 ml，根据得失电子守恒，阳极室中失去电子的物质的量也为0.8 ml，所以消耗0.8 ml ，阳极室中有0.4 ml 移向产品室，即阳极室的物质的量减少0.4 ml，D正确。
11.答案：BD
解析：根据示意图分析，正极上水发生还原反应生成，电极反应式为，A项错误；在厌氧细菌的催化作用下反应生成和，离子反应式为，B项正确；根据题意，硫酸盐厌氧菌在弱碱性条件下活性高，电化学腐蚀速率快，酸性条件下，虽然厌氧菌会失去活性，但铁会发生析氢腐蚀，仍然会加速钢管的腐蚀，C项错误；管道上刷富锌油漆后，因为锌比铁活泼，所以腐蚀锌保护铁，可以延缓管道的腐蚀，D项正确。
12.答案：D
解析：本题考查可充电电池的工作原理。由工作原理可知，放电时无机电极(/石墨毡)为正极，发生还原反应，有机电极(PTO/HQ)为负极，发生氧化反应，A项正确；充电时，有机电极作阴极，和外接电源的负极相连，B项正确；放电时，/石墨毡电极上得电子转化为，电极反应式为，C项正确；由于电解质溶液为酸性溶液，充电时，有机电极的电极反应式为，D项错误。
13.答案：AD
解析：A.根据图中信息可知，改性电极为阳极发生氧化反应，电极反应，所以电源的a极为氢氧燃料电池的正极，a极通入的应该是，错误。
B.石墨电极为阴极，正确。
C.根据化合价变化，苯胺中C为价、H为+1价、N为-3价，反应后C为+4价、H为+ 1价、N为0价，1 苯胺失去的电子为，而1得到1电子，所以溶液中每处理1苯胺可消 耗 31 ，正确。
D.电解过程中阳极反应为，阳极区PH减小，错误。
14.答案：AD
15.答案：（1）
（2）①正；增强溶液的导电性，又不影响NaOH的纯度②阴；； NaOH 溶液
（3）①②Ⅳ中采用了Fe(金属材料)作电极(阴极)，电解电压较低，有利于节能降耗
（4）①②阴极区产生的使CuCl沉淀转化为更难溶的 CuOH 沉淀，
（5）采用饱和食盐水；溶液保持较高温度；应用不参与反应的金属电极(答出两点即可)
解析：（1）根据电解原理写出电解食盐水的离子方程式：。
（2）①电解池中，氯离子移向阳极，与阳极相连的是电源的正极，所以电极1应连接电源的正极，加入一定量的NaOH可以增强溶液的导电性，又不影响NaOH的纯度。②惰性电极电解硫酸钠溶液，相当于电解水，阳极发生反应，B为氧气，电解时硫酸根离子不断向阳极区移动，所以m为阴离子交换膜；阴极发生反应，C为氢气，D 口流出的物质为NaOH溶液。
（3）①实验Ⅰ和实验Ⅱ在其他条件相同时，所用食盐水的浓度不同，实验Ⅰ浓度小，可能是阳极先失电子生成氯气，待消耗完，氢氧根离子放电生成氧气，使阴阳两极产生的气体体积比>1：1。②通过Ⅲ和Ⅳ的数据对比，Ⅳ的阴极采用金属材料，电解电压较低，有利于节能降耗。（4）①实验Ⅵ中，铜作阳极，电解质溶液是氯化钠溶液，铜失电子生成一价铜离子，一价铜离子和溶液中的氯离子结合生成难溶的氯化亚铜沉淀，电极反应式为。②实验Ⅵ中，阴极区氢离子放电，产生，使CuCl转化为更难溶的CuOH， 。
（5）通过对比6组实验，在较高温度下，采用饱和食盐水，应用不参与反应的金属电极有利于节能降耗。

装置
编号
条件控制
测定结果
电极材料
溶液浓度
温度/℃
电解电压/V
气体
阴极
阳极
Ⅰ
C
C
1 ml/L
25
8
>1：1
Ⅱ
饱和
25
5
≈1：1
Ⅲ
饱和
50
4
≈1：1
Ⅳ
Fe
C
饱和
50
3.5
≈1：1
装置
编号
电极材料
电解
电压/V
现象
阴极
阳极
V
Fe
Fe
1.5
阴极：产生无色气体
U形管底部：有白色沉淀生成
Ⅵ
Fe
Cu
2
阴极：产生无色气体
阳极：有白色胶状沉淀生成且逐渐增多
U形管底部：靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色，最后变成砖红色
电极
电极材料或电极反应
牺牲阳极的阴极保护 (原电池)
负极(辅助电极)
比Fe活泼的金属
正极(钢铁桥墩)