鲁科版 2023高考化学 一轮复习 十六 电化学原理的应用 课时练习

十六 电化学原理的应用

题组一：电解法制备物质

(建议用时：15分钟)

1．(2022·蚌埠模拟)邻二溴(氯)化物常用作火焰阻滞剂、杀虫剂等。科研团队从价格低廉且安全友好的双卤代物出发，发展了电化学辅助的“穿梭”反应(即某基团能在两种分子间进行可逆地“穿梭”)，实现了烯烃的双卤化反应。反应原理如下图所示(图中X代表卤素原子，本题中为Br)。

下列说法错误的是(　　)

A．a电极为阴极

B．1，2二溴乙烷生成Br－的同时，会释放乙烯气体，从而为“穿梭”反应提供驱动力，推动新的邻二卤代物生成

C．b极反应为R—CH===CH2＋2Br－＋2e－===R—CHBrCH2Br

D．该方法可用于修复被有机氯农药(六氯代环己烷)残留污染的土壤，同时还能生产有价值的化学药品

加固训练:

一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是(　　)

A．Pb电极b为阴极

B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3

C．H＋由阳极向阴极迁移

D．陶瓷可以隔离N2和H2

2．(2022·南京模拟)甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500 ℃时，在含氧离子(O2－)的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了无水、零排放的方式生产H2和C。反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．X为电源的负极

B．Ni电极上发生的电极反应方程式为CO＋4e－===C＋3O2－

C．电解一段时间后熔融盐中O2－的物质的量变多

D．该条件下，每产生22.4 L H2，电路中转移2 mol电子

3．(2022·攀枝花模拟)高铁酸盐在环保能源领域有广泛的用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是(　　)

A．Fe电极是阳极，电极反应式Fe＋4H2O－6e－===FeO＋8H＋

B．电解时电子流向：负极→Ni电极→电解液→Fe电极→正极

C．若隔膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO

D．电解时阳极区pH减小、阴极区pH增大，撤去隔膜，溶液混合后，与原溶液相比，pH减小(忽略体积变化)

【方法规律】“四步法”书写电极反应式的步骤归纳如下：

第一步：书写负极(阳极)，还原性微粒—ne－→氧化性产物；正极(阴极)：氧化性微粒＋ne－→还原性产物。

第二步：标变价算n值，n＝(高价－低价)×变价原子个数。

第三步：根据电池情境用H＋、OH－、O2－、CO等阴、阳离子配平电荷。

第四步：用H2O等小分子配平原子。

加固训练:

工业上常采用吸收－电解联合法除去天然气中的H2S气体，并转化为可回收利用的单质硫，其装置如图所示。通电前，先通入一段时间含H2S的甲烷气，使部分NaOH吸收H2S转化为Na2S，再接通电源，继续通入含杂质的甲烷气，并控制好通气速率即可保证装置中反应的连续性。下列说法正确的是(　　)

A．与电源a端相连的碳棒为阳极，气体A为O2

B．与电源b端相连的碳棒上电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

C．通电过程中，右池溶液中的OH－通过阴离子交换膜进入左池

D．在通电前后，右池中的c(NaOH)与c(Na2S)之比基本不变

4．(2022·洛阳模拟)H2O2和O3都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生H2O2和O3，产生H2O2和O3的物质的量之比为5∶1，下列说法错误的是(　　)

A．Y电极电势低于X电极

B．膜为质子交换膜

C．生成双氧水的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2

D．X极处可能还存在其他副反应

5．(1)环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。

该电解池的阳极为________，总反应为________________________________。

电解制备需要在无水条件下进行，原因为______________________________。

(2)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：

负极区发生的反应有________________________________________________(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L(标准状况)。

加固训练:

研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。

(1)电池负极电极反应式为_____________________________________________；

放电过程中需补充的物质A为________(填化学式)。

(2)如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_______________________________。

题组二：电镀　电冶金

(建议用时：15分钟)

1．(2022·福建三明质检)下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是(　　)

A．铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态

B．提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝，再进行冶炼

C．可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来

D．冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似，可用电解法

加固训练:

关于金属冶炼的叙述正确的是(　　)

A．工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁

B．金属钠、铝和铜都可用还原法制备

C．电解饱和氯化镁溶液可得金属镁

D．用足量CO还原磁铁矿得到9 mol铁时转移24 mol电子

2.(2022·昆明模拟)如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．电极A是粗铜，电极B是纯铜

B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜

C．溶液中SO向电极A迁移

D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区

3．化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融) O2↑＋4Na↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是(　　)

A．戴维法制钠，阳极的电极反应式为Na＋＋e－===Na↑

B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强

C．若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等

D．还可以用电解熔融氯化钠法制钠

4．中学阶段介绍的电解原理的应用主要有三种：一是氯碱工业、二是电解精炼铜、三是电解冶金。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是(　　)

A．电解精炼铜时，负极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu

B．氯碱工业和电解精炼铜中，阳极都是氯离子放电放出氯气

C．在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生

D．电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐作电解质溶液

5．(2022·临川模拟)某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是(　　)

A．溶液中电子从B极移向A极

B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2＋)保持不变

C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液pH增大

D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等

加固训练:

下列关于如图装置说法中正确的是(　　)

A．保护铁时，a极为铁片，b极为锌片

B．电镀铜时，a极为镀件，b极为纯铜

C．精炼铜时，a极为粗铜，b极为纯铜

D．用石墨电解饱和食盐水时，b极有黄绿色气体产生

6.粗银(含Al、Zn、Pt、Au等杂质)的精炼如图，其中b极有少量无色气体生成，该气体遇空气变红棕色，下列说法不正确的是(　　)

A．在电解过程中，含有杂质的粗银应是电极a

B．b极生成气体的电极反应式为NO＋3e－＋4H＋===NO↑＋2H2O

C．当纯银片增重2.16 g时，电路中通过0.02 mol电子

D．电解后Pt、Au以单质的形式沉积在a极下方

7．(改编题)锂钒氧化物二次电池成本较低，且对环境无污染，其充放电的反应方程式为V2O5＋xLiLixV2O5。如图为用该电池电解含镍酸性废水制取单质镍的装置。下列说法正确的是(　　)

A．该电池充电时，负极的电极反应式为LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋

B．该电池可以用LiCl水溶液作电解质溶液

C．当电池中有7 g Li参与放电时，能得到29.5 g Ni

D．电解过程中，NaCl溶液的浓度会不断减小

【互动探究】(1)该电池放电时正极的电极反应式是怎样的？

(2)电解过程中，为什么阴极区Cl－透过阴离子膜向NaCl溶液中迁移？阳极区Na＋透过阳离子膜向NaCl溶液中迁移？

题组三：金属的腐蚀与防护

(建议用时：15分钟)

1．(2022·德州模拟)如图是钢铁在海水中锈蚀过程的模型，若有0.2 mol电子发生转移，下列说法正确的是(　　)

A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀

B．有2.8 g铁被腐蚀

C．钢铁表面出现气体

D．消耗气体体积约为1.12 L(标准状况)

加固训练:

近年来，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。下列说法正确的是(　　)

A．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

B．阳极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋

C．通电时，该装置为牺牲阳极保护法

D．断电时，锌环失去保护作用

2．某小组同学用如图装置研究钢铁在海水中的腐蚀与防护。下列说法正确的是(　　)

A．图1中铁片为负极，石墨为正极

B．图2中发生的是析氢腐蚀

C．图3为外加电流法

D．钢铁被腐蚀的速率：图3＞图2＞图1

【方法规律】钢铁的防腐措施性能比较

3．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Fe－2e－===Fe2＋

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

4.(改编题)下列关于如图装置说法正确的是(　　)

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“牺牲阳极法”使铁不被腐蚀

加固训练:

用如图装置研究电化学原理，下列分析中错误的是(　　)

5．(2022·阜阳模拟)下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)

A．图①，放置于干燥空气中的铁钉不会生锈

B．图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀

C．图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀

D．图③，若金属M比Fe活泼，可防止输水管腐蚀