高三化學(xué)二輪專題練習(xí)++電解池　金屬的腐蝕與防護

電解池金屬的腐蝕與防護選擇題只有一個選項符合題意1.(2024·寧德一中月考)下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是()A.鐵鍋中殘留的水滴內(nèi)部比邊緣更容易生銹B.航海船只的船底鑲嵌鋅塊，利用了犧牲陽極法保護金屬船體C.純銀器長時間暴露在空氣中變黑，是因為發(fā)生了吸氧腐蝕D.保暖貼在發(fā)熱過程中主要發(fā)生了化學(xué)腐蝕2.(2024·福州質(zhì)檢)我國科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)明了以下裝置從海水中提取鋰單質(zhì)，其工作原理如圖所示。該裝置運行期間電極Ⅱ上產(chǎn)生O2和氣體X。下列說法錯誤的是()A.該裝置實現(xiàn)了“太陽能→電能→化學(xué)能”的轉(zhuǎn)化B.電極Ⅰ連接太陽能電池的負極C.工作時，電極Ⅱ附近溶液的pH增大D.實驗室檢驗氣體X可用濕潤的淀粉－KI試紙3.(2024·浙江Z20名校聯(lián)盟聯(lián)考)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2在電極表面產(chǎn)生，提高放電效率。下列說法不正確的是()A.鈦箔作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B.陽極反應(yīng)主要為Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋C.電解后海水pH明顯下降D.理論上生成1molH2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA4.(2023·嘉興二模)為實現(xiàn)碳中和，可通過電解法用CO2制備C2H4，電解裝置如圖，下列說法不正確的是()A.玻碳電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.鉑電極的電極反應(yīng)：2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2OC.制得28gC2H4時，產(chǎn)生32gO2D.電解一段時間后，右池中溶液的pH可能不變5.(2023·寧波選考模擬)鋁的冶煉在工業(yè)上通常采用電解Al2O3的方法，裝置示意圖如圖。研究表明，電解AlCl3－NaCl熔融鹽也可得到Al，熔融鹽中鋁元素主要存在形式為AlCleq\o\al(－,4)和Al2Cleq\o\al(－,7)。下列說法不正確的是()A.電解Al2O3裝置中B電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B.電解Al2O3過程中碳素電極雖為惰性電極，但生產(chǎn)中會有損耗，需定期更換C.電解AlCl3－NaCl時陰極反應(yīng)式可表示為4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)D.電解AlCl3－NaCl時AlCleq\o\al(－,4)從陽極流向陰極6.(2023·溫州高三聯(lián)考)通過NO協(xié)同耦合反應(yīng)，實現(xiàn)了NO的電催化歧化，并同時合成了雙氮產(chǎn)物(NH3和硝酸鹽)是實現(xiàn)可持續(xù)固氮的一種極具潛力的方法，裝置如圖。下列說法正確的是()A.電解液E為陽極電解液，呈酸性B.電極B的電極反應(yīng)：NO－3e－＋2H2O=HNO3＋3H＋C.中間層的OH－、H＋分別透過選擇性離子膜向A、B極遷移D.若電解一段時間后，取兩極所有產(chǎn)物于溶液中反應(yīng)，可得硝酸鹽和硝酸7.鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是()A.工作時，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D.電解總反應(yīng)：2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Co＋O2↑＋4H＋8.某些無公害免農(nóng)藥果園，利用如圖所示電解裝置進行果品的安全生產(chǎn)，解決了農(nóng)藥殘留所造成的生態(tài)及健康危害問題。下列說法正確的是()A.a為直流電源的負極，與之相連的電極為陰極B.離子交換膜為陰離子交換膜C.“酸性水”具有強氧化性，能夠殺菌D.陰極反應(yīng)式為H2O＋2e－=H2↑＋O2－9.(2022·湖北卷)含磷有機物應(yīng)用廣泛。電解法可實現(xiàn)由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是()A.生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移2mol電子B.陰極上的電極反應(yīng)為P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－C.在電解過程中CN－向鉑電極移動D.電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOH10.(2023·廣東卷)用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應(yīng)順利進行。下列說法不正確的是()A.電解總反應(yīng)：KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB.每生成1molNH3·H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C.電解過程中，陽極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率11.研究能量的轉(zhuǎn)化與利用具有重要的現(xiàn)實意義。(1)依據(jù)下列金屬腐蝕的有關(guān)示意圖回答問題。①圖a插入海水中的鐵棒(含碳量為10.8%)越靠近燒杯底部發(fā)生電化學(xué)腐蝕就越(填“輕微”或“嚴重”)。②圖b鐵棒上的接觸導(dǎo)線由N改置于M時，鐵的腐蝕速率(填“減小”或“增大”)。③圖c為犧牲陽極法，鋼閘門應(yīng)與外接電源的極相連。④圖d在反應(yīng)過程中U形管內(nèi)左側(cè)液面的變化是：。(2)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用圖e裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為(填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為，電解過程中Li＋向(填“A”或“B”)電極遷移。圖e(3)圖f是一種用電解原理來制備H2O2，并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。圖f①為了不影響H2O2的產(chǎn)量，需要向廢氨水中加入適量HNO3調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))(填“>”“＜”或“＝”)c(NOeq\o\al(－,3))。②Ir－Ru惰性電極吸附O2生成H2O2，其電極反應(yīng)式為。③理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mole－，最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計)的質(zhì)量是g。12.回答下列問題。(1)目前已開發(fā)出電解法制取ClO2的新工藝。①用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2(如圖1所示)，寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：。②電解一段時間，當陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL(標準狀況)時，停止電解，則通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為mol；用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因：。(2)粗銀精煉裝置如圖2所示，電解液為稀H2SO4，下列說法正確的是(填字母)。A.體系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)B.陽極的電極反應(yīng)式為Ag－e－=Ag＋C.鈦電極電勢高D.陰極區(qū)可獲得超細銀粉的原理：Ti3＋＋Ag＋=Ag＋Ti4＋E.電解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可實現(xiàn)Ti3＋/Ti4＋循環(huán)利用(3)工業(yè)上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作電解液，用電解法實現(xiàn)粗鉛(主要雜質(zhì)為Cu、Ag、Fe、Zn，雜質(zhì)總質(zhì)量分數(shù)約為4%)提純，裝置示意圖如圖3所示。①電解產(chǎn)生的陽極泥的主要成分為，工作一段時間后，溶液中c(Pb2＋)(填“增大”“減小”或“不變”)。②鉛的電解精煉需要調(diào)控好電解液中的c(H2SiF6)。其他條件相同時，測得槽電壓(槽電壓越小，對應(yīng)鉛產(chǎn)率越高)隨起始時溶液中c(H2SiF6)的變化趨勢如圖4所示。由圖可推知，隨c(H2SiF6)增大，鉛產(chǎn)率先增大后減小，減小的原因可能是。電解池金屬的腐蝕與防護1.B[A.水滴內(nèi)部比邊緣溶氧量少，不易發(fā)生吸氧腐蝕，不容易生銹，A錯誤；B.鋅比鐵活潑，船底鑲嵌鋅塊，與海水、船構(gòu)成原電池，鋅作負極被消耗，鐵作正極被保護，利用的是犧牲陽極法，B正確；C.純銀器長時間暴露在空氣中，會與空氣中的H2S、O2反應(yīng)生成黑色的Ag2S，發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，C錯誤；D.保暖貼在發(fā)熱過程中主要發(fā)生了電化學(xué)腐蝕——吸氧腐蝕，D錯誤。]2.C[由圖可知，鋰離子向電極Ⅰ遷移，則電極Ⅰ為陰極，電極反應(yīng)式：Li＋＋e－=Li；電極Ⅱ為陽極，該裝置運行期間電極Ⅱ上產(chǎn)生O2和氣體X，則電極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。A.根據(jù)該裝置示意圖可知，實現(xiàn)了太陽能→電能→化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，故A正確；B.根據(jù)分析可知，電極Ⅰ為陰極，連接太陽能電池負極，故B正確；C.根據(jù)分析可知，電極Ⅱ為陽極，電極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，則工作時，電極Ⅱ附近溶液的pH減小，故C錯誤；D.根據(jù)分析可知X氣體為Cl2，可用濕潤的淀粉－KI試紙檢驗，故D正確。]3.C[A.鈦箔附近產(chǎn)生氫氣，為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B.鈦網(wǎng)為陽極，產(chǎn)生HClO，反應(yīng)主要為Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋，B正確；C.電解的總反應(yīng)方程式為H＋＋Cl－＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))HClO＋H2↑，電解后海水pH增大，C錯誤；D.根據(jù)陰極電極方程式2H＋＋2e－=H2↑，生成1molH2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA，D正確。]4.C[A.H2O在玻碳電極上失去電子生成O2，則玻碳電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B.鉑電極為陰極，CO2得電子得到C2H4，根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒配平電極方程式為2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2O，故B正確；C.制得28gC2H4的物質(zhì)的量為eq\f(28g,28g/mol)＝1mol，由電極方程式2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2O可知，轉(zhuǎn)移12mol電子，陽極電極方程式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，則生成3molO2，質(zhì)量為3mol×32g/mol＝96g，故C錯誤；D.電解一段時間后，陽極產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜進入陰極，同時陽極消耗水，若陰極產(chǎn)生的水能夠進入陽極，則右池中溶液的pH可能不變，故D正確。]5.D[由圖可知，電解氧化鋁的裝置中B電極為電解池的陰極，鋁離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鋁，故A正確；A電極為電解池的陽極，氧離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，氧氣高溫下與碳素電極中的碳反應(yīng)生成碳的氧化物，由于生產(chǎn)中碳素電極會有損耗，需定期更換，故B正確；由化合價變化可知，電解AlCl3－NaCl熔融鹽制備金屬鋁時，Al2Cleq\o\al(－,7)離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鋁和AlCleq\o\al(－,4)離子，電極反應(yīng)式為4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)，故C正確；電解時AlCleq\o\al(－,4)從陰極流向陽極，故D錯誤。]6.D[由圖可知，A極氮元素價態(tài)降低得電子，故A極為陰極，電極反應(yīng)式為NO＋5H＋＋5e－=NH3＋H2O，B極為陽極，電極反應(yīng)式為NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，據(jù)此分析解答。A.根據(jù)以上分析，A極為陰極，則電解液E為陰極電解液，故A錯誤；B.B極為陽極，電極反應(yīng)式為NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，故B錯誤；C.由兩極反應(yīng)式可知，陽極區(qū)產(chǎn)生氫離子，陰極區(qū)消耗氫離子，故中間層的OH－、H＋分別透過選擇性離子膜向B、A極遷移，故C錯誤；D.由圖可知，A極NO→NH3～5e－，B極NO→NOeq\o\al(－,3)～3e－，根據(jù)得失電子守恒，電解一段時間后，取兩極所有產(chǎn)物于溶液中反應(yīng)，可得硝酸鹽和硝酸，故D正確。]7.D[石墨電極為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，H＋通過陽離子交換膜由Ⅰ室進入Ⅱ室，右側(cè)Co電極為陰極，電極反應(yīng)式為Co2＋＋2e－=Co，Cl－通過陰離子交換膜由Ⅲ室進入Ⅱ室，與H＋結(jié)合生成鹽酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放電使硫酸濃度增大，Ⅱ室中生成鹽酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均減小，A錯誤；生成1molCo時，轉(zhuǎn)移2mol電子，Ⅰ室有0.5molO2(即16g)逸出，有2mol(即2g)H＋通過陽離子交換膜進入Ⅱ室，則I室溶液質(zhì)量理論上減少18g，B錯誤；移除兩交換膜后，石墨電極上的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，C錯誤；根據(jù)上述分析可知，電解時生成了O2、Co、H＋，則電解總反應(yīng)為2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Co＋O2↑＋4H＋，D正確。]8.C[由“堿性水”可推知b為直流電源的負極，a為直流電源的正極，A項錯誤；右側(cè)生成OH－，K＋穿過離子交換膜移到右側(cè)，即該離子交換膜為陽離子交換膜，B項錯誤；陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2＋H2OHCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有強氧化性，能殺菌，C項正確；水溶液中不可能存在O2－，D項錯誤。]9.D[A.石墨電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)：P4→Li[P(CN)2]化合價升高發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極為陽極，對應(yīng)的電極反應(yīng)式為P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－，則生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移1mol電子，A錯誤；B.陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－為陽極發(fā)生的反應(yīng)，B錯誤；C.石墨電極：P4→Li[P(CN)2]發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，鉑電極為陰極，CN－應(yīng)該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；D.由所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生CN－和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。]10.B[由信息大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極a為陰極，電極方程式為NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋7H2O=NH3·H2O＋9OH－，電極b為陽極，電極方程式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。A.由分析中陰陽極電極方程式可知，電解總反應(yīng)為KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A正確；B.每生成1molNH3·H2O，陰極得8mole－，同時雙極膜處有8molH＋進入陰極室，即有8mol的H2O解離，故B錯誤；C.電解過程中，陽極室每消耗4molOH－，同時有4molOH－通過雙極膜進入陽極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，故C正確；D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D正確。]11.(1)①輕微②增大③負④先升高后降低(2)LiOH2Cl－－2e－=Cl2↑B(3)①＜②O2＋2H＋＋2e－=H2O2③17解析(1)①鐵的吸氧腐蝕中，氧氣的濃度越大，其腐蝕速率越快，插入海水中的鐵棒越靠近水面，腐蝕越嚴重，越靠近燒杯底部發(fā)生電化學(xué)腐蝕就越輕微；②開關(guān)置于N時，鐵做正極被保護，改置于M時，鐵做負極，腐蝕速率增大；③根據(jù)圖示可知，此電化學(xué)防護的方法為外加電流法，即鋼閘門、輔助電極和外接電源構(gòu)成電解池，其中鋼閘門做電解池的陰極被保護，故應(yīng)與外接電源的負極相連；④該鐵絲中含有碳，則鐵、碳以及周圍潮濕的空氣環(huán)境會形成原電池裝置，發(fā)生金屬鐵的吸氧腐蝕，導(dǎo)致U形管內(nèi)左側(cè)的壓強變小，左側(cè)液面升高；當稀硫酸液面接觸鐵絲時，鐵絲與硫酸反應(yīng)放出氫氣，導(dǎo)致U形管內(nèi)左側(cè)的壓強又變大，左側(cè)液面降低，直至液面不與鐵絲接觸，所以在反應(yīng)過程中U形管內(nèi)左側(cè)液面的變化是先升高后降低。(2)B極區(qū)生成H2，同時會生成LiOH，則B極區(qū)電解液為LiOH溶液；電極A為陽極，在陽極區(qū)LiCl溶液中Cl－放電，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑；在電解過程中Li＋(陽離子)向B電極(陰極區(qū))遷移；(3)①溶液呈現(xiàn)電中性，c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)，pH約為5呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，則c(NHeq\o\al(＋,4))＜c(NOeq\o\al(－,3))；②Ir－Ru惰性電極有吸附氧氣作用，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，O2＋2H＋＋2e－=H2O2；③O2＋2e－＋2H＋=H2O2，3H2O2＋2NH3·H2O=N2↑＋8H2O，4mol氨氣轉(zhuǎn)移12mol電子，因此轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理NH3·H2O的物質(zhì)的量為1mol，其質(zhì)量為17g。12.(1)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②0.0