2023届高三化学二轮复习 14 小题保分训练(14) 电解池及电化学腐蚀

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A．过滤得到的沉淀可能是FeS和S B．若有0.20 ml的电子转移，一定能得到2.24 L的氢气
C．可以用Fe与外接电源的a极相连 D．a极相连的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋
2．多伦多大学EdwardSargent教授团队研发了一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成方法。反应在KCl电解液的流动池中进行，示意图如图。电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可生成环氧乙烷。下列说法正确的是( )
A．泡沫镍电极连接电源负极
B．铂箔电极附近溶液pH下降
C．该过程的总反应为CH2===CH2＋HOCl＋HCl
D．当电路中通过1 ml电子时，铂箔电极上会产生11.2 L气体(标准状况)
3．在实验室中，以一定浓度的乙醛­Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程(如图所示)，乙醛在两电极分别转化为乙醇和乙酸。下列对电解过程的分析正确的是( )
A．以铅蓄电池为电源，则a极为Pb电极
B．石墨Ⅱ电极附近的pH逐渐减小
C．阳极反应为CH3CHO＋H2O－2e－===CH3COOH＋2H＋
D．每处理含8.8 g乙醛的废水，转移电子的数目为0.4NA
4．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
5．验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。下列说法不正确的是( )
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe B．对比①②， K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
6．某科研小组模拟“人工树叶”的电化学装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化剂型电极，已知：装置的电流效率等于生成产品所需的电子数与电路中通过总电子数之比。下列说法错误的是( )
A．该装置中Y电极发生氧化反应
B．X电极的电极反应式为6CO2＋24H＋＋24e－===C6H12O6＋6H2O
C．理论上，每生成22.4 L(标准状况下)O2，必有4 ml H＋由X极区向Y极区迁移
D．当电路中通过3 ml e－时，生成18 g C6H12O6，则该装置的电流效率为80%
7．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中正确的是（ ）
A．X为直流电源的正极，Y为直流电源的负极
B．阳极区pH减小
C．图中的bD．阴极的电极反应为HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) －2e－＋H2O===SO42－＋3H＋和SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) －2e－＋H2O===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋
8．高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．上述装置中，f极为光伏电池的正极 B．阴极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4 D．若转移2 ml电子，理论上生成100.5 g HClO4
9．二茂铁()广泛应用于航天、化工等领域中，其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)，下列说法正确的是( )
A．该电解池的阳极反应Fe－3e－＝Fe3+
B．DMF溶液可用水替代
C．电解液中钠离子起到催化剂的作用
D．该过程中消耗2ml环戊二烯理论上产生22.4L的H2
10．LiOH和钴氧化物可用于制备锂离子电池正极材料。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法不正确的是( )
A．每产生标准状况下2.24 L氢气，有0.1 ml阳离子通过阳离子交换膜进入阴极区
B．电解过程中B极区溶液的pH变大
C．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．A极区电解液为LiCl溶液
11．工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂，氟单质的制备通常采用电解法。已知：KF＋HF＝KHF2，电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和无水氟化氢的混合物制备F2的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．钢电极与电源的负极相连 B．电解过程中需不断补充的X是KF
C．阴极室与阳极室必须隔开 D．氟氢化钾在氟化氢中可以电离
12．纳米级Cu2O因具有优良催化性能而备受关注。某小组拟用电解法(光伏电池为电源)制备纳米级Cu2O，其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．a极为阴极，发生还原反应
B．铜极的电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O
C．电子由a极经离子交换膜流向b极
D．每转移1 ml电子，左室溶液质量减少40 g
13．工业酸性废水中的Cr2Oeq \\al(2－,7)可转化为Cr3＋除去，实验室用电解法模拟该过程，结果如表所示(实验开始时溶液体积为50 mL，Cr2Oeq \\al(2－,7)的起始浓度、电压、电解时间均相同)。下列说法不正确的是( )
A．对比实验①②可知，降低pH可以提高Cr2Oeq \\al(2－,7)的去除率
B．实验②中，Cr2Oeq \\al(2－,7)在阴极放电的电极反应式是Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O
C．实验③中，Cr2Oeq \\al(2－,7)的去除率提高的原因是Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
D．实验③中，理论上电路中每通过6 ml电子，则有1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)被还原
14．如图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是( )
A．对电极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑ B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动 D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
15．在通电条件下，用如图所示装置由乙二醛(OHC—CHO)制备乙二酸(HOOC—COOH)。其制备反应为OHC—CHO＋2Cl2＋2H2OHOOC—COOH＋4HCl。下列说法正确的是( )
A．理论上，每消耗0.1 ml乙二醛，在Pt(1)极放出2.24 L气体(标准状况)
B．Pt(1)极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．理论上，每得到1 ml乙二酸将有2 ml H＋从右室迁移到左室
D．盐酸起提供Cl－和增强导电性的作用
16．埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是( )
A．该方法将电能转化成化学能 B．在此装置中钢管道作正极
C．该方法称为“外加电流的阴极保护法” D．镁块上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
17．港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )
A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池
C．采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极
D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
【小题保分训练(14) 电解池及电化学腐蚀】答案
1．D。解析：H2S通入FeCl3溶液发生反应：2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋2HCl＋S↓，过滤后沉淀为S，故A错误；在b极上发生2H＋＋2e－===H2↑，当转移0.2 ml e－时，只有在标准状况下才能得到2.24 L H2，故B错误；a是电源正极，若Fe连a极，反应为Fe－2e－===Fe2＋，则电解后的滤液不能循环利用，故C错误；在a极上发生Fe2＋－e－===Fe2＋反应，故D正确。
2．D。解析：根据泡沫镍电极的Cl－生成Cl2，失电子发生氧化反应，为阳极，连接电源正极，故A错误；由A选项分析得知泡沫镍电极为阳极，则铂箔电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，工作过程中阴极附近pH增大，故B错误；泡沫镍电极为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，铂箔电极为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，继续发生Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO，CH2===CH2＋ClO―→CH2ClCH2OH，CH2ClCH2OH＋OH－―→CH2OHCH2OH＋Cl－，乙二醇脱水得环氧乙烷，所以过程的总反应为CH2===CH2＋H2O＋H2，故C错误；根据电子守恒，当电路中通过1 ml电子时，铂箔电极上会转移1 ml电子，生成0.5 ml的H2，标准状况的体积为11.2 L，故D正确。
3．C。解析：根据图示可知，Na＋、H＋向石墨Ⅱ极移动，石墨Ⅱ为电解池的阴极，b极为电源的负极，a极为电源的正极，以铅蓄电池为电源，铅为负极，二氧化铅为正极，因此a极为PbO2电极，A项错误；在阴极，乙醛得电子生成乙醇，电极反应式为CH3CHO＋2H＋＋2e－===CH3CH2OH，电极附近的pH逐渐变大，B项错误；阳极发生氧化反应，CH3CHO失电子被氧化为乙酸，阳极反应为CH3CHO＋H2O－2e－===CH3COOH＋2H＋，C项正确；8.8 g乙醛的物质的量为0.2 ml，有0.1 ml乙醛在阳极被氧化，阳极反应为CH3CHO＋H2O－2e－===CH3COOH＋2H＋，有0.1 ml乙醛在阴极被还原，阴极反应为CH3CHO＋2H＋＋2e－===CH3CH2OH，所以0.1 ml乙醛发生氧化或还原反应，均转移电子0.2NA，D项错误。
4．C。解析：阴极得电子，A错误；金属M失电子，其活动性应强于铁的，B错误；M失去的电子流入钢铁设施表面，钢铁设施不易失去电子而被保护，C正确；海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中被腐蚀的速率快，D错误。
5．D。解析：②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
6．C。解析：根据装置图可知，X与电源的负极相连，为阴极，Y与电源的正极相连，为阳极，阳极上失去电子，发生氧化反应，A正确；根据装置图可知，二氧化碳在X电极上转化为C6H12O6，因此X电极的电极反应式为6CO2＋24H＋＋24e－===C6H12O6＋6H2O，B正确；H＋由Y极区向X极区迁移，C错误；生成C6H12O6的物质的量是18 g÷180 g·ml－1＝0.1 ml，转移电子的物质的量是2.4 ml，因此当电路中通过3 ml e－时，该装置的电流效率为2.4 ml÷3 ml×100%＝80%，D正确。
7．B。解析：由图可知，亚硫酸氢根离子向Pt（Ⅱ）极移动，则Pt（Ⅱ）是阳极，则Y是电源的正极，X是电源的负极，A错误；阳极发生氧化反应，则HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 失去电子生成SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 和H＋，阳极区H＋浓度增大，pH减小，B正确；根据以上分析，阳极区SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 失去电子生成SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 和H＋，则图中出来的硫酸的质量分数大于加入的硫酸的质量分数，所以b>a，C错误；阴极发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，D错误。
8．C。解析：电解时，Na＋移向阴极区，则f为电源负极，A项错误；电解时，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Na＋移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClO4转化为HClO4；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区产生NaOH，B项错误、C项正确；根据得失电子守恒，若转移2 ml电子，理论上生成201 g HClO4，D项错误。
9．C。解析：根据流程，需要Fe2+参加反应，推出铁作阳极，阳极反应式为Fe－2e－＝Fe2+，故A错误；不能用水代替，流程中生成金属钠，金属钠能与水发生反应，水会阻碍中间物Na的生成，且水会电解生成OH－，进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2，因此不能用水代替，故B错误；根据流程，最后生成Na+，因此电解液中Na+起到催化剂作用，故C正确；题中没有说明状态是否是标准状态，不能判断产生H2的体积，故D错误。
10．A。解析：由题图可知，B极区产生H2，说明H＋在电极B上放电，故电极B为阴极，Li＋通过阳离子交换膜向阴极移动，结合实验目的是制备LiOH，可知B极区的电解液为LiOH溶液，否则无法得到纯净的LiOH，因此A极区的电解液为LiCl溶液，阳极上Cl－放电，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，所以B、C、D正确；每产生0.1 ml H2，转移0.2 ml e－，就有0.2 ml Li＋通过阳离子交换膜进入阴极区，A错误。
11．B。解析：根据装置图，KHF2中氢元素显+1价，钢电极上析出H2，表明钢电极上发生得电子的还原反应，即钢电极是电解池的阴极，钢电极与电源的负极相连，A正确；根据装置图，逸出的气体为H2和F2，说明电解质无水溶液中减少的是氢和氟元素，因此电解过程需要不断补充的X是HF，B错误；阳极室生成氟气，阴极室产生H2，二者接触发生剧烈反应甚至爆炸，因此必须隔开防止氟气与氢气接触，C正确；由氟氢化钾的氟化氢无水溶液可以导电，可推知氟氢化钾在氟化氢中发生电离，D正确。
12．B。解析：依题意，通过电解法制备纳米级Cu2O，铜极发生氧化反应，铜是阳极，与阳极相连的电源电极是光伏电池的正极，即b极是正极，推知a极为负极，A错误；离子交换膜为阴离子交换膜，OH－由离子交换膜左侧向右侧迁移，铜极的电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，B正确；电子不可能在电解质溶液中传递，电子的流向为a极→镍极，铜极→b极，C错误；镍极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，转移1 ml电子，左室溶液质量减少18 g，D错误。
13．D。解析：对比实验①②可知，实验②中溶液的pH较小，Cr2Oeq \\al(2－,7)的去除率较高，所以降低pH可以提高Cr2Oeq \\al(2－,7)的去除率，A项正确；实验②中，Cr2Oeq \\al(2－,7)在阴极上得电子，发生还原反应，电极反应式为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，B项正确；实验③中，Fe作阳极，失去电子生成Fe2＋，Fe2＋能与Cr2Oeq \\al(2－,7)发生反应Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，从而导致Cr2Oeq \\al(2－,7)的去除率提高，C项正确；实验③中，理论上电路中每通过6 ml电子，则有1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)在阴极上被还原，但同时还有0.5 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)被Fe2＋还原，所以共有1.5 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)被还原，D项错误。
14．B。解析：该装置为半导体光电池发电提供电能对水进行电解，故D项正确。对电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；半导体电极为阳极，发生氧化反应，B错误；C项阳离子移向发生还原反应的一极，移向对电极，正确。
15．D。解析：Pt(1)极与电源负极相连，为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，理论上每消耗0.1 ml乙二醛，电路中转移0.4 ml电子，Pt(1)极放出4.48 L H2(标准状况)，A、B项错误；理论上每得到1 ml乙二酸，外电路中转移4 ml电子，则在内电路中有4 ml H＋从右室迁移到左室，C项错误；由题图装置可知，制备乙二酸的反应为4H＋＋4Cl－eq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋2Cl2↑、OHC—CHO＋2Cl2＋2H2O―→HOOC－COOH＋4HCl，故盐酸起提供Cl－和增强导电性的作用，D项正确。
16．B。解析：A.构成的原电池中，该方法是将化学能转化成了电能，A项错误；B.根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道作正极，B项正确；C.根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，C项错误；D.镁块作负极，电极反应：Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓，D项错误。
17．C。解析：铁为活泼金属，在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀，发生的主要反应有2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3等，故A正确；钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，可以隔绝空气、水等防止形成原电池，防止铁发生电化学腐蚀，故B正确；外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保护法，采用外加电流的阴极保护时需外接电源，故C错误；不锈钢具有较强的抗腐蚀性，采用不锈钢材料做钢构件可以防止或减缓电化学腐蚀，故D正确。
①
②
③
在Fe表面生
成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
实验
①
②
③
电解条件
阴、阳极均为石墨
阴、阳极均为石墨，滴加1 mL浓硫酸
阴极为石墨，阳极为铁，滴加1 mL浓硫酸
Cr2Oeq \\al(2－,7)的去除率/%
0.922
12.7
57.3