2024版新教材高考化学复习特训卷课练19电解池金属的腐蚀与防护

这是一份2024版新教材高考化学复习特训卷课练19电解池金属的腐蚀与防护，共17页。

练 eq \a\vs4\al(基) eq \a\vs4\al(础)
1．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
2.考古发掘出的古代青铜器(含铜、锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成分如图所示：
已知：2CuCl＋H2O⇌Cu2O＋2HCl。下列分析不正确的是( )
A．氧气是正极反应物
B．铜锈的成分与氧气浓度、pH有关
C．图2中，Cl－从小孔内向小孔外移动
D．青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
3．现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图。下列说法正确的是( )
A．电解开始时阴极有H2放出
B．电解开始时阳极上发生：
Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过电子的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生了变化
D．整个电解过程中，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 不参与电极反应
4．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．阳极的电极反应式为
O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．处理废氨水的过程中所发生的反应为3H2O2＋2NH3·H2O===8H2O＋N2↑
D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
5．科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．反应过程中需要不断补充Fe2＋
B．阳极反应式是2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋
C.电路中转移1 ml电子，消耗标况下氧气5.6 L
D．电解总反应可看作是
4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
练 eq \a\vs4\al(高) eq \a\vs4\al(考)
6．[2022·广东卷，10]以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( )
A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋
B．阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
7．[2022·北京卷，13]利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列分析不正确的是( )
A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触
B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
C．随阴极析出铜，推测②中溶液c(Cu2＋)减小，Cu2＋＋4NH3⇌[Cu(NH3)4]2＋平衡逆向移动
D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
8．[2022·湖北卷，14]含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )
A．生成1 ml Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 ml电子
B．阴极上的电极反应为：
P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－
C．在电解过程中CN－向铂电极移动
D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
9．[2022·河北卷，12](双选)科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置。工作原理示意图如下。
下列说法正确的是( )
A．电极b为阳极
B．隔膜为阴离子交换膜
C．生成气体M与N的物质的量之比为2∶1
D．反应器Ⅰ中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3－＋4OH－ eq \(=====,\s\up7(催化剂)) 4[Fe(CN)6]4－＋O2↑＋2H2O
10．[2022·山东卷，13](双选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCO2(s)转化为C2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为
LiCO2＋2H2O＋e－===Li＋＋C2＋＋4OH－
D．若甲室C2＋减少200 mg，乙室C2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移
11．[2022·海南卷，9]一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是( )
A．在b电极上，N2被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少
练 eq \a\vs4\al(模) eq \a\vs4\al(拟)
12．[2023·山东模考]工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8，电解时，阴极材料为Pb；阳极(铂电极)电极反应式为2HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) －2e－===S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) ＋2H＋。下列说法正确的是( )
A．阴极电极反应式为
Pb＋HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) －2e－===PbSO4＋H＋
B．阳极反应中S的化合价升高
C．S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) 中既存在非极性键又存在极性键
D．可以用铜电极作阳极
13．[2023·广州模拟]我国科学家设计了一种太阳能驱动从海水中提取金属锂的装置，示意图如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是( )
A．铜箔上的电势比催化电极上的高
B．海水的pH变大
C．若转移1 ml电子，理论上铜箔增重7 g
D．固体陶瓷膜可用质子交换膜代替
14．[2023·开封模拟]MFC­电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果，其耦合系统原理示意图如图，下列说法错误的是( )
A．甲池中H＋移动的方向从M室到N室
B．电子移动方向为a→Y，X→b
C．乙池可在酸性较弱的环境中使用
D．Y电极上得到双氧水的反应为
O2＋2e－＋2H＋===H2O2
15．[2023·济宁二模]硬水结垢是循环冷却水系统中广泛存在的一种现象，西安交通大学徐浩团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理示意图如下(R代表有机物)。下列说法错误的是( )
A．处理后的水垢主要沉降在阴极附近
B．处理过程中Cl－可以循环利用
C．若将b电极换成铁电极，处理过程不受影响
D．若R为CO(NH2)2，消耗1 ml CO(NH2)2生成无污染的气体，则产生3 ml H2
16．[2023·湖北黄冈中学模拟]利用如图所示装置可以实现吸收一定量SO2气体后的钠碱脱硫液(NaOH＋Na2SO3)的“循环再生”。下列说法正确的是( )
A．m为阴膜
B．出液1的溶质主要是H2SO3
C．出液2的pH大于进液2的pH
D．当电路中转移0.2 ml电子时，a电极产生标准状况下1.12 L气体
17．[2023·西安期末]某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下装置(图a)。图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上，一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化(图b)。下列说法错误的是( )
A．甲区发生的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
B．乙区产生Zn2＋
C．丙区呈现红色
D．丁区呈现蓝色
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．用钛片作阴极，铜片作阳极，电解一定浓度的NaCl和NaOH混合液制取Cu2O，阳极区物质的有关转化如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．阳极的电极反应式为
Cu＋2Cl－－e－===CuCl eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2))
B．电解发生的总反应为
2Cu＋H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) H2↑＋Cu2O
C．电解一段时间后，整个电解液的pH不变
D．阴极上产生224 mL气体时，转移的电子数约为0.02×6.02×1023
2．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，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为
Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
3．一种锌钒电池的工作原理如图所示，电解质为ZnSO4溶液，电池反应式为：Zn＋V2O5 eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电)) ZnV2O5。下列说法错误的是( )
A.放电时，b电极的反应式：
Zn2＋＋V2O5＋2e－===ZnV2O5
B．放电时，Zn2＋从a电极区向b电极区迁移
C．充电时，b电极与电源负极相连
D．充电时，若转移0.4 ml电子，理论上a电极增重13 g
4．选取pH＝2.5和pH＝5.0的醋酸溶液分别与生铁反应，进行腐蚀实验，测量密闭容器内压强变化情况如图。下列结论错误的是( )
A．pH＝5.0的醋酸溶液中一定存在吸氧腐蚀
B．酸度不同，腐蚀的主要类型可能不同
C．两组溶液的pH一定逐渐变大
D．若改用盐酸进行实验，腐蚀速率一定变大
5．[2022·广东汕头金山中学三模]如图为某二次电池充电时的工作原理示意图，该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应式为
Bi－3e－＋H2O＋Cl－===BiOCl＋2H＋
B．放电时，每生成1 ml Bi消耗1.5 ml Na3Ti2(PO4)3
C.充电时，a极为电源正极
D．充电时，电解质溶液的pH减小
6．[2023·江苏如臬模拟改编]某科研小组用甲烷—空气燃料电池提供的电能电解处理含Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 的酸性废水，设计如图所示装置(X、Y、Z均为气体)，电解后在右侧烧杯中产生Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀。
下列说法正确的是( )
A．X为空气，Y为甲烷
B．燃料电池的负极反应式为
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
C．若空气中O2的体积分数按20%计，则燃料电池正负两极消耗的气体体积比为14∶1
D．除去1 ml Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 理论上消耗的标准状况下16.8 L甲烷
7．[2023·湖北武昌质检改编]科学家设计如图所示装置获取氢能源和电能。其中，a极为Pt电极，电解质溶液为1 ml·L－1 KOH溶液(已知：Q＝nF，F为法拉第常数，F＝96 500 C·ml－1)。下列说法错误的是( )
A.M是直流电源、N是用电器
B．当K和K1相接时，溶液中的OH－向b极迁移
C.当K和K2相接时，b极的电极反应式为NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2
D．理论上，每生成1 ml H2最多产生1.93×105 C的电量
8．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，电解反应方程式为KI＋3H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) KIO3＋3H2↑。下列说法中正确的是( )
A．电解时石墨作阳极
B．电解时阳极上产生H2
C．电解过程中阴极溶液pH降低
D．阴极电极反应式：
I－－6e－＋3H2O===IO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋6H＋
9．[2023·山东模考]工业上常用电解铬酐(CrO3，遇水生成H2Cr2O7和H2CrO4)水溶液的方法镀铬，电镀液中需加入适量的催化剂和添加剂，并通过加入H2O2提高或降低电镀液中Cr(Ⅲ)的含量，发生的部分反应有：
①Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O；②2H＋＋2e－===H2↑
③2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋⇌Cr2Oeq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7))＋H2O；
④CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋8H＋＋6e－===Cr＋4H2O
⑤2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；
⑥2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋14H＋
下列说法错误的是( )
A．反应①②在镀件上发生
B．H2O2既体现氧化性又体现还原性
C．当镀件上析出52 g单质铬时，电路中转移6 ml电子
D．电镀一段时间后，电极附近溶液的pH：阳极<阴极
10．水汽变换(WGS)反应(CO＋H2O eq \(,\s\up7(180～250 ℃),\s\d5(1.0～6.0 MPa)) H2＋CO2)是工业上大规模制备氢气的主要方法。我国科学家利用电化学原理巧妙地将WGS反应拆分为彼此分离的两个半反应，首次提出在室温常压高效制备高纯氢气的电化学水汽变换(EWGS)反应，装置如图所示。下列叙述正确的是( )
A．电解时，a、b分别与铅蓄电池的PbO2、Pb电极相连
B．电解时，铅蓄电池的正极反应为
PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O
C．电解后，电解池阳极室溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化)
D．与WGS反应相比，EWGS反应的显著优点是低能耗生产高纯氢气
二、非选择题：本题共3小题。
11．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为________________________________________________________________________。
(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________ mL(标准状况下)，丙池中________极析出________ g铜。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙中溶液的pH将________。
12．(1)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示：
①Ce4＋从电解槽的________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式：__________________________________________。
(2)如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为______________；若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下)，则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________ g。
(3)一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示：
①b接电源的________(填“正”或“负”)极，阳极的电极反应式为__________________________________________。
②写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：____________________________________________。
13．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)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。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为________；阳极的电极反应式为________________________；阳离子迁移方向是____________________________________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为________________________________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________。
课练19 电解池 金属的腐蚀与防护
狂刷小题 夯基础
[练基础]
1．B 电子从电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中的阳离子Q移向阴极a。
2．C A项，在形成铜锈的过程中，Cu为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，由于电解质溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气得到电子，变为OH－，因此氧气是正极反应物，正确。B项，根据图2，在锈蚀小孔外铜锈成分为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl，Cu元素化合价为＋2，在小孔附近物质是Cu2O，小孔内壁物质成分是CuCl，Cu元素化合价为＋1，小孔外氧气浓度大，Cu元素价态高，小孔内氧气浓度小，Cu元素价态低，可得铜锈成分与氧气浓度有关；在溶液酸性较强时反应2CuCl＋H2O⇌Cu2O＋2HCl的平衡逆向移动，成分主要是CuCl，若溶液酸性减弱，平衡正向移动，成分主要是Cu2O，可见铜锈成分也与溶液的pH有关，正确。C项，溶液中Cl－总是向“低洼处”流动，因此会从小孔外向小孔内移动，在氧气浓度较小时与＋1价Cu形成难溶性固体CuCl，错误；D项，由于Sn是比较活泼的金属，会与活动性比Sn弱的金属构成原电池，Sn作负极被氧化而引起电化学腐蚀，正确。
3．D 依据放电顺序，阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，故A、B错误；由阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 ml，当电路中通过电子的量达到0.2 ml时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋，故C错误；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕，此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 不参与电极反应，故D正确。
4．C 根据题给装置图可知，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，故A、B项错误。根据题图可知，H2O2可将NH3·H2O氧化为N2，C项正确。根据电极反应式可知，工作过程中阳极上生成氢离子，所以阳极附近溶液的pH逐渐减小，D项错误。
5．A HCl在阳极失电子，发生氧化反应，生成Cl2和H＋，Fe3＋在阴极得电子，还原成Fe2＋，Fe2＋、H＋、O2反应生成Fe3＋和H2O，Fe2＋、Fe3＋在阴极循环，A错误；HCl在阳极失电子生成Cl2和H＋，电极反应式为2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋，B正确；根据电子得失守恒有O2～4e－，电路中转移1 ml电子，消耗0.25 ml氧气，标准状况下体积为5.6 L，C正确；由图可知，反应物为HCl(g)和O2(g)，生成物为H2O(g)和Cl2(g)，故电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Cl2(g)＋2H2O(g)，D正确。
[练高考]
6．C 根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。
7．C 随着反应进行，H＋浓度减小，其与Fe的反应速率减慢，且Cu2＋得电子生成的铜覆盖铁电极，可阻碍H＋与铁接触，导致产生的气体减少，A项正确；由以上分析知，B项正确；[Cu(NH3)4]2＋在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，故随阴极析出铜，[Cu(NH3)4]2＋浓度减小，Cu2＋＋4NH3⇌[Cu(NH3)4]2＋平衡正向移动，C项错误；由以上分析知，D项正确。
8．D 石墨电极物质转化为：P4→Li[P(CN)2]，磷元素化合价升高，发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，则生成1 ml Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 ml电子，右侧电极为阴极，A、B错误；电解池工作过程中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由图示物质转化关系可知，HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。
9．BD 由电极a上[Fe(CN)6]4－→[Fe(CN)6]3－，发生失去电子的氧化反应可知，电极a为阳极、电极b为阴极，A项错误；由图示知，阴极反应为DHPS＋2H2O＋2e－===DHPS－2H＋2OH－，阳极反应为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，为维持溶液的电中性，阴极室的OH－应通过隔膜进入阳极室，故B项正确；根据题意，结合氧化还原反应规律可知，反应器Ⅰ中反应为4[Fe(CN)6]3－＋4OH－ eq \(=====,\s\up7(催化剂)) 4[Fe(CN)6]4－＋O2↑＋2H2O，反应器Ⅱ中反应为DHPS－2H eq \(=====,\s\up7(催化剂)) DHPS＋H2↑，则M是O2、N是H2，根据得失电子守恒，O2与H2的物质的量之比为1∶2，C项错误，D项正确。
10．BD 由题意知，乙室是原电池，则甲室是电解池。电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，C2＋在另一个电极上得到电子，被还原产生C单质，CH3COO－失去电子后，Na＋通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；对于乙室，正极上LiCO2得到电子，被还原为C2＋，同时得到Li＋，其中的O与溶液中的H＋结合为H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH－，乙室电极反应式为：LiCO2＋e－＋4H＋===Li＋＋C2＋＋2H2O，C错误；若甲室C2＋减少200 mg，电子转移物质的量为n(e－)＝ eq \f(0.2 g,59 g·ml－1) ×2＝0.006 8 ml，乙室C2＋增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝ eq \f(0.3 g,59 g·ml－1) ×1＝0.005 1 ml，说明此时已进行过溶液转移，D正确。
11．A 该装置为电解池，b电极上N2转化为NH3，N的化合价降低，发生还原反应，故b为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－，A正确；a为阳极，电极反应式为2O2－－4e－===O2，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，单位时间内转移的电子数目会变化，反应速率会改变，C错误；阴极、阳极电极反应式可知，电解过程中固体氧化物电解质中O2－不会改变，D错误。
[练模拟]
12．C 阴极发生还原反应，氢离子获得电子生成氢气，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；阳极发生氧化反应，硫元素最高正价为＋6价，只能是氧元素价态升高，S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) 中含有过氧键，反应中硫元素价态不变，故B错误；S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) 中含硫氧极性键和氧氧非极性键，故C正确；若用铜作阳极，则阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D错误。
13．C 根据海水提取金属锂的装置图知，催化电极上放出气体，为氯离子放电生成氯气，因此催化电极为阳极，则铜箔为阴极，铜箔上的电势比催化电极上的低，故A错误；海水中的锂离子和氯离子放电，海水的pH基本不变，故B错误；根据转移电子数相等，若导线中转移1 ml电子，则铜箔上产生1 ml Li，质量为7 g，故C正确；因为催化电极为阳极，放出氯气，铜箔为阴极，形成金属锂，所以固体陶瓷膜为阳离子交换膜，不能用质子交换膜代替，故D错误。
14．C 甲池为燃料电池，a电极燃料失去电子，为负极，H＋由负极向正极运动，即从M室到N室移动，A项正确；甲为燃料电池，燃料失去电子，电子移动a→Y，X电极作阳极，失去电子，电子移动X→b，B项正确；乙池中，酸性较弱时，Fe3＋易水解生成沉淀，C项错误；Y为阴极，氧气得到电子，发生还原反应，电极方程式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，D项正确。
15．D 由题干信息图可知，电极a上是将Cl－转化为Cl2，或者将H2O转化为O2和H＋，故发生氧化反应，电极a是阳极，电极b上是将H2O转化为H2和OH－，发生还原反应，电极b为阴极，据此分析解题。A.由分析可知，电极b为阴极，从图中可以看出水垢Mg(OH)2、CaCO3等均在电极b处产生，故处理后的水垢主要沉降在阴极附近，正确；B.由图中可知，Cl－在阳极a处转化为Cl2，Cl2＋H2O===HCl＋HClO，然后HClO将有机物氧化，自身被还原为Cl－，故转化为处理过程中的Cl－可以循环利用，正确；C.由分析可知电极b为阴极，电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，与电极无关，故若将b电极换成铁电极，处理过程不受影响，正确；D.若R为CO(NH2)2，Cl－在阳极a处转化为Cl2，Cl2＋H2O===HCl＋HClO，然后HClO将CO(NH2)2氧化生成无污染的气体即CO2和N2，自身被还原为Cl－，消耗1 ml CO(NH2)2这样转移电子数目为6 ml，但此时阳极上还在进行另一个电极反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故经过阴极上的电子数目大于6 ml，故产生的H2大于3 ml，错误。
16．B 进液1中的NaHSO3转化为再生液中的NaOH，故a电极上水电离出的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，a电极是阴极，中间室中的Na＋通过m移向左室，故m是阳膜，A错误。b电极作阳极，H＋通过阳膜移向中间室，与SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 结合生成H2SO3，故出液1的溶质主要是H2SO3，B正确。b电极上水电离出的OH－放电，故右室中H2O减少，H2SO4浓度增大，出液2的pH略小于进液2的pH，C错误。由a电极的电极反应式可知，当电路中转移0.2 ml电子时，a电极产生0.1 ml H2，标准状况下体积为2.24 L，D错误。
17．A 图a中为两种情况的吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌为负极：Zn－2e－===Zn2＋，铁为正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A项错误、B项正确；铁比铜活泼，铁为负极，生成的Fe2＋与[Fe(CN)6]3－结合产生蓝色沉淀，铜电极产生OH－，丙区域酚酞变红色，C、D项正确。
综合测评 提能力
1．B A．由图可知阳极(反应②)，CuCl－＋Cl－－e－===CuCl eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ，错误；B.由图可知，总反应为2Cu＋H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) H2↑＋Cu2O，正确；C.根据总反应可知，电解时消耗水，使c(H＋)减少，pH变大，错误；D.没有说明标准状况，无法计算出氢气的物质的量，错误。
2．C 锌环与电源的正极相连，为阳极，发生氧化反应，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
3．C A．放电时，b电极上发生还原反应，电极反应式为：Zn2＋＋V2O5＋2e－===ZnV2O5，正确；B.原电池中阳离子向正极移动，放电时，Zn2＋从a电极区向b电极区迁移，正确；C.放电时，b是正极，所以充电时b电极与电源的正极相连，错误；D.充电时，a电极发生：Zn2＋＋2e－===Zn，转移0.4 ml电子，a电极增重m(Zn)＝65 g·ml－1×0.2 ml＝13 g，正确。
4．D pH＝2.5的醋酸溶液与铁反应时压强增大，则为析氢腐蚀，电极反应式为：2CH3COOH＋2e－===H2↑＋2CH3COO－，pH＝5.0时压强减小，则是吸氧腐蚀，电极反应式为：O2＋4CH3COOH＋4e－===2H2O＋4CH3COO－。A.pH＝5.0的醋酸溶液反应时压强减小，则是吸氧腐蚀，正确；B.pH＝2.5时，压强增大，是析氢腐蚀，pH＝5.0时，压强减小，是吸氧腐蚀，酸度不同，腐蚀的主要类型可能不同，正确；C.两组溶液都在消耗氢离子，pH一定逐渐变大，正确；D.腐蚀速率与氢离子浓度有关，换成盐酸，若pH相同，则速率相同，错误。
5．A
6．C 因为电解后在右侧烧杯中产生Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀，说明Fe放电，Fe为阳极，与燃料电池的正极相接，故Y是空气，X是甲烷，A错误；燃料电池的电解质是熔融碳酸盐，导电离子是CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，则负极反应式为CH4－8e－＋4CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===5CO2＋2H2O，B错误；燃料电池的正极反应式为2CO2＋O2＋4e－===2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，则有关系式：CH4～8e－～4CO2＋2O2～4CO2＋10空气，故燃料电池正负两极消耗气体体积比为14∶1，C正确；烧杯中阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋被Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 氧化，发生反应6Fe2＋＋Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，则有关系式CH4～8e－～4Fe2＋～ eq \f(2,3) Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ，故除去1 ml Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 理论上消耗标准状况下甲烷的体积为 eq \f(3,2) ×22.4 L＝33.6 L，D错误。
7．C 由题图可知，在碱性条件下，H2O生成H2是非自发过程，Zn生成ZnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(2)) 是自发过程，故K接K1时形成电解池，M是直流电源；K接K2时形成原电池，N是用电器，A正确。当K和K1相接时，a极发生得电子的还原反应，为阴极，b极为阳极，溶液中的OH－向b极迁移，B正确。当K和K2相接时，c极作负极，b极作正极，故b极的电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，C错误。理论上，每生成1 ml H2，转移2 ml电子，则Q＝nF＝2 ml×96 500 C·ml－1＝1.93×105C，D正确。
8．A 电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，A正确；阳极发生氧化反应，I－失电子被氧化，电极反应式为I－－6e－＋3H2O===IO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋6H＋，B、D两项错误；阴极上水放电，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液的pH升高，C项错误。
9．C 选项A，反应①②得到电子，发生的是还原反应，应在阴极上发生，镀件为阴极，正确；选项B，H2O2既能提高也能降低电镀液中Cr(Ⅲ)的含量，则H2O2既体现氧化性又体现还原性，正确；选项C，阴极上发生反应①②④，当镀件上析出52 g单质铬时，电路中转移电子大于6 ml，错误；选项D，由阴极发生的电极反应①②④可知阴极pH增大，由阳极发生的电极反应⑤⑥可知阳极pH减小，则pH：阳极<阴极，正确。
10．D 由题图知，与a相连的电极发生水得电子的还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，该电极为电解池的阴极，故a应该与铅蓄电池的负极Pb相连，b应该与铅蓄电池的正极PbO2相连，A错误；PbSO4难溶于水，故电解时铅蓄电池的正极反应为PbO2＋4H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2e－===PbSO4＋2H2O，B错误；电解时，CO在电解池阳极被氧化为CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，故阳极反应为CO＋4OH－－2e－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋2H2O，转移2 ml e－时，阳极消耗4 ml OH－，阴极室只有2 ml OH－穿过阴离子交换膜进入阳极室，故电解后阳极室OH－浓度减小，pH减小，C错误；WGS反应需要在180～250 ℃和高压(1.0～6.0 MPa)的苛刻条件下进行，该反应为可逆反应，制得的氢气不纯，需要进一步的分离纯化才能应用，与WGS反应相比，EWGS反应的显著优点是低能耗生产高纯氢气，D正确。
11．答案：(1)原电池 CH3OH＋8OH－－6e－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O
(2)阳极 4AgNO3＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 4Ag＋O2↑＋4HNO3
(3)280 D 1.60
(4)减小 增大
解析：(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O。(2)乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)根据各电极上转移的电子相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝ eq \f(1,4) × eq \f(5.40 g,108 g·ml－1) ×22.4 L·ml－1＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝ eq \f(1,2) × eq \f(5.40 g,108 g·ml－1) ×64 g·ml－1＝1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。
12．答案：(1)①a ②2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
(2)NO＋6H＋＋5e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O 32
(3)①负 H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋ ②SO2＋H2O2===H2SO4
解析：(1)①生成Ce4＋，则Ce3＋－e－===Ce4＋，Ce4＋在阳极生成，从a口流出；②NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为无毒物质，则NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 在阴极得电子，转化为N2，结合电子得失守恒、电荷守恒可得阴极电极反应为2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。(2)根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，即NO在阴极上发生：NO＋6H＋＋5e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O；阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，根据得失电子守恒，有关系式2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为 eq \f(4.48×5×64,2×22.4) ＝32 g。(3)a电极硫化氢转化为二氧化硫，硫元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，①b接电源的负极，阳极的电极反应式为H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋。②SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：SO2＋H2O2===H2SO4。
13．答案：(1)①正极 Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②增大 ③阳
(2)2MnO2＋4KOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2K2MnO4＋2H2O KOH
MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) K＋由阳离子交换膜左侧向右侧迁移
(3)①NO＋5e－＋6H＋===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O ②1∶4
解析：(1)①根据题意可知，Cl－放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H＋，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；②a极区为阴极区，电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区OH－浓度增大，溶液的pH增大；③根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。(2)软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由＋4价升为＋6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO2＋4KOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2K2MnO4＋2H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，K＋通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，所以D是氢氧化钾溶液，阳极上MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 失电子生成MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，电极反应式为MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 。(3)①由图示可知，NO在阴极上得电子生成NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O；②NO在阳极上失电子生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋，电解总反应式为8NO＋7H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 3NH4NO3＋2HNO3，故当实际参加反应的NO为8 ml时，要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，还应通入2 ml NH3，则n(NH3)∶n(NO)＝2 ml∶8 ml＝1∶4。
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
装置
序号
电解质溶液
实验现象
①
0.1 ml·L－1 CuSO4＋少量H2SO4溶液
阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有Fe2＋
②
0.1 ml·L－1 CuSO4＋过量氨水
阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素