2023届高考化学一轮复习 化学反应原理专练（3）电解池 金属的腐蚀与防护

（3）电解池

1.下列关于电解的说法不正确的是(   )

A.电解是将电能转化为化学能的过程

B.电解池的阳极与电源的正极相连，发生氧化反应

C.电解时，电子由电源负极流向阴极，通过电解质溶液到达阳极

D.许多在通常条件下不能发生的氧化还原反应，可以通过电解实现

2.用如图所示装置进行下述实验，下列说法正确的是(   )

A.A  B.B  C.C  D.D

3.等物质的量的和溶于水形成混合溶液，用石墨电极电解此溶液，经过一段时间后，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3:2。下列说法正确的是(   )

A.阴极反应为

B.阳极始终发生反应：

C.两极共生成两种气体

D.向电解后溶液中通入适量的HCl可使溶液恢复到电解前的状态

4.下列实验装置能达到实验目的的是(   )

A.A B.B C.C D.D

5.城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀，原理如图所示。但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是(   )

A.该装置能够将电能转化为化学能

B.管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为

C.如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀

D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜

6.下列说法正确的是(   )

A.一般来说，金属发生化学腐蚀的速率比电化学腐蚀速率要快

B.钢铁发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为

C.轮船底部放一块锌块，所采用的防腐方法为牺牲阳极法

D.保护地下钢管不受腐蚀，可使它连接直流电源的正极

7.KCl和的混合溶液中，它们的物质的量之比为3:1，用铂作电极电解该混合溶液时，下列叙述不正确的是(   )

A.阳极先放出，后放出 B.阴极自始至终只放出

C.溶液酸性减弱，最后呈中性 D.电解最后阶段为电解水

8.下列说法不正确的是(   )

A.图甲：钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀

B.图乙：钢铁表面水膜酸性较强，发生析氢腐蚀

C.图丙：钢闸门作为阴极而受到保护

D.图丁：将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好

9.如图是模拟金属电化学腐蚀与防护原理的示意图。下列叙述不正确的是(   )

A.若X为食盐水，K未闭合，Fe棒上C点铁锈最多

B.若X为食盐水K与M连接，C（碳）处pH最大

C.若X为稀盐酸，K分别与N、M连接，前者Fe腐蚀得更慢

D.若X为稀盐酸K与M连接，C（碳）上电极反应式为

10.用铁铆钉固定铜板，通常会发生腐蚀，如图所示，下列说法不正确的是(   )

A.铁铆钉作负极被锈蚀

B.铁失去电子通过水膜传递给

C.正极反应：

D.铁铆钉变化过程：

11.氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上，且不会因为过热而造成安全风险。如图是氟离子电池工作示意图，其中充电时从乙电极移向甲电极，下列关于该电池的说法正确的是(   )

A.放电时，甲电极的电极反应式为

B.充电时，外加电源的正极与乙电极相连

C.放电时，乙电极电势比甲电极电势高

D.充电时，导线上每通过0.1mol ，甲电极质量增加1.9g

12.广泛用于微电子、光电子行业，用粗硅作原料通过熔融盐电解法制取硅烷的原理如图，下列叙述正确的是(   )

A.通入的电极为电解池的阳极，电极反应式为

B.电解过程中，由粗硅电极向通入的电极移动

C.为增强电极导电性，使用粗硅

D.粗硅上发生反应：

13.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的二次电池。将溶于电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为。下列说法错误的是(   )

A.放电时，向负极移动

B.充电时释放，放电时吸收

C.放电时，正极反应为

D.电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等

14.以惰性电极电解和NaCl的混合溶液，两电极上产生的气体（标准状况下测定）体积如图所示，下列有关说法正确的是(   )

A.a表示阴极上产生的气体，前产生的为

B.原溶液中和NaCl物质的量之比为1:2

C.若时溶液的体积为1L，此时溶液的

D. 若原溶液体积为1L，则原溶液中的物质的量浓度为

15.在酸性或碱性较强的溶液中，铝均会溶解。用食盐腌制的食品也不能长期存放在铝制品中，其主要原因是(   )

A.铝能与NaCl直接发生反应而被腐蚀

B.长期存放的NaCl发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应

C.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生析氢腐蚀

D.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀

16.下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是(   )

A.NaCl的琼脂水溶液作为离子迁移的通路

B.①中变红是因为发生反应，促进了水的电离

C.②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红

D.①和②中发生的氧化反应均可表示为（M代表锌或铁）

17.回答下列问题：

（1）高铁酸钾（）是一种新型、高效、多功能水处理剂，它氧化性能好，且无二次污染，属于绿色处理剂，爱迪生蓄电池反应为，可用图1装置制取少量高铁酸钠。

①此装置中爱迪生蓄电池的负极是______（填“a”或“b”），该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成的反应类型是__________。

②写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式：_____________。

（2）二氧化氯（）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。如图是目前已开发出的用电解法制取的新工艺。

①阳极产生的电极反应式：______________。

②当阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为_______。

18.某课外活动小组利用石墨电极电解1的溶液，探究影响电解产物的因素，请回答下列问题：

（1）实验室配制1的溶液时，为了防止被氧化常加入适量的_____（填试剂名称），若配制100mL此溶液，需要用托盘天平称量的质量为_______g。

（2）探究装置如图所示：

①湿润淀粉-KI试纸检测的物质是_____（填化学式）。

②从价态角度分析，在两极均有可能放电的离子是______（填离子符号，下同）。

③在无限稀释的水溶液中部分离子的离子淌度如表所示（注：淌度越大的离子向电极迁移的速率越快）。

仅从淌度角度分析，_______在B电极放电更具优势。

（3）电解电压控制在1.5V时，电解现象如表所示：

①实验Ⅱ中阳极电极反应式为______。

②实验Ⅰ中溶液变浑浊的主要原因是________。

③结合上述实验，试分析影响阴极放电物质的主要因素是_______。

答案以及解析

1.答案：C

解析：电解是将电能转化为化学能的过程，故A正确；与正极相连的为阳极，阳极上失电子发生氧化反应，故B正确；电解质溶液能导电是因为离子的定向移动，电子只流经外电路，故C错误；不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现，如铜和稀硫酸的反应，铜为阳极被氧化，可生成硫酸铜，故D正确。

2.答案：D

解析：铁作负极，发生氧化反应时生成的是亚铁离子，电极反应式为，A项错误；铜作正极，电解质溶液呈酸性，氢离子在正极得电子，电极反应式为，B项错误；铜作阴极，溶液中的铜离子得电子，电极反应式为，C项错误；左侧碳电极作阳极，溶液中的氯离子失电子，电极反应式为，D项正确。

3.答案：A

解析：等物质的量的和溶于水形成混合溶液，发生反应，，混合后溶液中溶质为等物质的量的氯化钾、硝酸钾，据此分析。用石墨电极电解此溶液，阴极发生还原反应：，故A正确；若阳极始终发生反应，阴、阳两极产生的气体的体积比为1:1，与题干矛盾，故B错误；阳极首先是氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为，然后是氢氧根离子放电，电极反应式为，阴极发生还原反应：，一段时间后，阴、阳两极产生的气体的体积比为3:2，说明阳极生成氯气、氧气，阴极生成氢气，故C错误；电解的本质为电解氯化氢、电解水，仅向电解后的溶液中通入适量的HCl，不能使溶液恢复到电解前的状态，故D错误。

4.答案：B

解析：铁棒作阴极，阴极上放电的是氢离子，而不是氯离子，所以阴极上得不到氯气，淀粉KI溶液不会变蓝，故A错误；锌作负极，铜作正极，发生的自发氧化还原反应为，符合构成原电池的条件，故B正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，故C错误；铁作阳极，铁自身放电，消耗铁电极，无法镀银，故D错误。

5.答案：B

解析：该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，A正确；左端为阳极，其腐蚀速率较右端快，B错误；如果没有外加电源，潮湿的土壤（接近中性）中的钢铁管道中铁与碳形成原电池，所以发生的是吸氧腐蚀，C正确；根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，D正确。

6.答案：C

解析：电化学中，原电池的负极和电解池的阳极金属腐蚀速率远远快于金属发生化学腐蚀的速率，故A错误；钢铁发生析氢腐蚀时，正极是氢离子得电子的过程，即，故B错误；轮船底部放一块锌块，形成锌、铁原电池，负极金属锌易被腐蚀，但是正极金属铁可以被保护起来，所采用的防腐方法为牺牲阳极法，故C正确；地下钢管应连接直流电源的负极，钢管是阴极，阴极在电解池中属于被保护的电极，故D错误。

7.答案：C

解析：根据放电顺序，阳极为，先是生成氯气，然后是生成氧气，故A正确；根据放电顺序，阴极为，所以阴极自始至终只放出，故B正确；根据分析，硝酸中氢离子最后完全转化为氢气，溶液中生成氢氧化钾，所以溶液酸性减弱，最后为碱性，故C错误；电解最后阶段，阳极放电，阴极放电，所以实际是电解水，故D正确。

8.答案：D

解析：金属的腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，若钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀，若钢铁表面水膜酸性较强，发生析氢腐蚀，A、B正确；钢闸门连接外加电源的负极，作阴极，被保护，C正确；若将锌板换成铜板，则钢闸门与铜板形成原电池，钢闸门作负极，会加快腐蚀，D错误。

9.答案：A

解析：若X为食盐水，K未闭合，Fe棒上B点位于水与空气交界处，最易发生腐蚀，铁锈最多，A错误；若X为食盐水，K与M连接，则形成原电池，碳棒为正极，食盐水呈中性，铁发生吸氧腐蚀，C（碳）电极反应式为，则C（碳）处pH最大，B正确；若X为稀盐酸，K分别与N、M连接均形成原电池，接N时铁作正极被保护，接M时铁作负极被加速腐蚀，故接N时Fe腐蚀更慢C正确；若X为稀盐酸K与M连接，发生析氢腐蚀，C（碳）上氢离子得电子产生氢气，电极反应式为，D正确。

10.答案：B

解析：铁铆钉和铜板构成原电池，铁铜原电池中，铁更活泼，作负极被腐蚀，A正确；电子不能在电解质溶液中传递，即电子不能通过水膜传递给氧气，B错误；氧气在正极上得电子，电极反应式为，C正确；铁铆钉作负极被腐蚀，电极反应式为，接下来与反应生成，而易被氧气氧化生成，易分解生成铁锈，反应为，即铁铆钉变化过程为，D正确。

11.答案：D

解析：本题考查氟离子电池的工作原理。充电时从乙电极流向甲电极，则充电时，甲电极为电解池的阳极，电极反应式为；乙电极为阴极，电极反应式为；放电时，乙电极为负极，电极反应式为；甲电极为正极，电极反应式为，A错误；充电时，甲电极为阳极，与外加电源的正极相连，B错误；放电时，正极电势高于负极电势，即甲电极电势高于乙电极电势，C错误；充电时，甲电极上的电极反应式为，所以导线上每通过0.1mol，反应消耗0.1mol，甲电极质量增加，D正确。

12.答案：B

解析：本题考查熔融盐电解法制硅烷的工作原理。熔融盐LiH中，含有和，所以应转化为，从而得出通入的电极为阴极，粗硅为阳极。通入氢气的电极为电解池的阴极，反应式为，A错误；电解过程中，通入氢气的电极为阴极，由粗硅电极向通入的电极移动，B正确；粗硅为电解池的阳极，使用粗硅的主要目的不是增强导电性，是为了降低生产成本，C错误；粗硅电极反应式为，D错误。

13.答案：D

解析：在该反应中Na为负极材料，失去电子变为，阴离子向正电荷较多的负极移动，A正确；放电时，在正极得到电子被还原，因此不断被消耗，则充电时会反应释放，B正确；放电时，正极上得到电子被还原为C单质，则正极的电极反应式为，C正确；该电池中Na为负极材料，由于Na很活泼，会与水或酸发生反应，所以电池中的电解液可以是有机电解液，但不能是稀盐酸等电解质的水溶液，D错误。

14.答案：C

解析：用惰性电极电解和NaCl的混合溶液，第一阶段，阳极上放电、阴极上放电，所以a表示阳极上产生的气体，前产生的为，故A错误；第一阶段，阳极上放电、阴极上放电，产生氯气112mL即0.005mol时，消耗氯离子0.01mol，转移电子是0.01mol，第二阶段阳极上是氢氧根离子放电，时产生氧气56mL即0.0025mol，转移电子是0.01mol，此时阴极上铜离子消耗完，放电开始产生氢气，铜离子放电时转移电子是0.02mol，所以消耗的铜离子是0.01mol，原溶液中和NaCl物质的量之比为1:1，故B错误；时完全放电，阳极上氯离子放电完毕后，氢氧根离子放电， ，时产生氧气56mL即0.0025mol，转移电子是0.01mol，消耗氢氧根离子是0.01mol，所以，故C正确；若原溶液体积为1L，则原溶液中的物质的量浓度等于铜离子浓度为，故D错误。

15.答案：D

解析：本题考查铝在不同溶液中的腐蚀。铝不能与NaCl直接发生反应，A错误；氯化钠是强酸强碱盐，不发生水解，B错误；铝制品不能长时间存放食盐腌制的食品，是因为氯离子对氧化膜有破坏作用，若氧化膜被破坏，则由于铝制品不纯，铝与其中的杂质（碳）、氯化钠溶液形成原电池，铝失去电子，被氧化，在中性条件下发生吸氧腐蚀，C错误，D正确。

16.答案：B

解析：本题考查金属腐蚀的实验探究。实验①中，锌的金属活动性大于铁，则锌作原电池的负极，发生反应，铁钉作正极，发生反应；实验②中，铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应，铜作正极，发生反应。NaCl的琼脂水溶液能够让离子自由运动，可作为离子迁移的通路，A正确；实验①中溶液变红是因为发生了反应，使溶液呈碱性，导致酚酞溶液变红，B错误；实验②中，铁作负极，生成，与反应生成蓝色沉淀，使②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，同时，铜极周围生成，使溶液呈碱性，导致酚酞溶液变红，C正确；①中发生的氧化反应为，②中发生的氧化反应为，均可表示为（M代表锌或铁），D正确。

17.答案：（1）①a；氧化反应②

（2）①②0.01mol

解析：（1）①电解时，Fe作阳极失电子生成，阳极接电源的正极，所以b是电池正极，a是负极；充电时，失电子生成，发生氧化反应。②阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，电极反应式为。

（2）①阳极发生氧化反应，由题意可知，氯离子放电生成，由原子守恒和电荷守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，阳极电极反应式为。②在阴极发生反应，氢气的物质的量为，则转移电子0.01mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价的离子，故通过交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol。

18.答案：（1）铁粉；19.9
（2）①②③
（3）①②实验Ⅰ中溶液的pH较高，生成的会转化为③溶液的pH（或浓度）的大小

解析：（1）本题考查探究影响电解产物的因素。具有较强的还原性，在空气中易被氧化，因此实验室配制1的溶液时，常加入适量的铁粉防止被氧化；若配制100mL此溶液，需要用托盘天平称量的质量。
（2）①A电极为电解池的阳极，氯离子在A电极失电子生成氯气，氯气具有氧化性，可将碘离子氧化为碘单质而使淀粉变蓝，因此可以用湿润淀粉-KI试纸检测是否有氯气生成；②从价态角度分析，处于中间价态，化合价既可以升高，又可以降低，既可以在A电极发生氧化反应，又可以在B电极发生还原反应；③根据题中信息，淌度越大的离子向电极迁移的速率越快，B电极为电解池的阴极，由阳离子放电，从表格数据明显可以看出，仅从淌度角度分析，的淌度更大，在B电极放电更具优势。
（3）根据表格数据可以看出：①实验Ⅱ中阳极区湿润的淀粉-KI试纸未变色，证明无氯气生成，电极附近加KSCN溶液时，无需酸化即可变红，说明亚铁离子被氧化为铁离子，电极反应式为；②实验Ⅰ中溶液的pH=4.91，酸性较弱，生成的铁离子易转化为氢氧化铁导致溶液变浑浊；③结合题述三个实验阴极产生的现象可知，pH较大时在阴极放电生成Fe，pH较小时，在阴极放电生成，故影响阴极放电物质的主要因素是溶液的pH或浓度的大小。