備考2024屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)分層練習(xí)第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第6講電解池工作原理的常規(guī)應(yīng)用及金屬的腐蝕與防護(hù)

這是一份備考2024屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)分層練習(xí)第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第6講電解池工作原理的常規(guī)應(yīng)用及金屬的腐蝕與防護(hù)，共6頁(yè)。
1.[2024福建三明一中考試]金屬腐蝕造成的損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的2％～4％。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ B ）
A.改變金屬的結(jié)構(gòu)可將金屬制成防腐的合金
B.噴油漆、涂油脂、電鍍或表面鈍化是金屬防護(hù)的物理方法
C.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠與金屬的電化學(xué)防護(hù)有關(guān)
D.將鋼閘門連接直流電源的負(fù)極可以起到防護(hù)作用
解析 A項(xiàng)，在金屬中添加其他金屬或非金屬，改變金屬的結(jié)構(gòu)，可以制成優(yōu)異的抗腐蝕性合金，正確；B項(xiàng)，噴油漆、涂油脂是金屬防護(hù)的物理方法，而電鍍或表面鈍化是金屬防護(hù)的化學(xué)保護(hù)方法，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，銅鋅合金中，銅鋅可構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極，延緩銅的腐蝕，與金屬的電化學(xué)防護(hù)有關(guān)，正確；D項(xiàng)，將鋼閘門連接直流電源的負(fù)極，這是用外加電流法把鋼鐵設(shè)備作為陰極而被保護(hù)，正確。
2.[2023山東棗莊考試]“外加電流法”和“犧牲陽(yáng)極法”均可有效防止鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ C ）
A.鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因是在其表面形成了原電池
B.利用“外加電流法”時(shí)，鐵連接電源負(fù)極
C.“犧牲陽(yáng)極法”利用了電解池原理
D.兩種保護(hù)法中都要采用輔助陽(yáng)極
解析 “犧牲陽(yáng)極法”利用了原電池原理，和鐵相連接的金屬活潑性比鐵強(qiáng)，形成原電池時(shí)，鐵作正極被保護(hù)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.[上海高考]關(guān)于下列裝置，敘述錯(cuò)誤的是（ A ）
A.石墨電極反應(yīng)O2＋4H＋＋4e－2H2O
B.鼓入少量空氣，會(huì)加快Fe的腐蝕
C.加入少量NaCl，會(huì)加快Fe的腐蝕
D.加入HCl，石墨電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－H2↑
解析 由裝置圖可知，鐵作負(fù)極，石墨作正極，石墨電極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O4OH－，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鼓入少量空氣，增加氧氣的量會(huì)加快Fe的腐蝕，B項(xiàng)正確；加入少量NaCl，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力增強(qiáng)，會(huì)加快Fe的腐蝕，C項(xiàng)正確；加入HCl，正極H＋得電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑，D項(xiàng)正確。
4.利用電鍍?cè)?，在鐵制品上鍍上一層鎳，下列說(shuō)法正確的是（ C ）
A.X為鐵制品，發(fā)生還原反應(yīng)：Ni2＋＋2e－Ni
B.Y為電解質(zhì)溶液，可以是FeSO4溶液
C.電鍍前后，電解質(zhì)溶液的濃度不變
D.電鍍時(shí)，溶液中的金屬陽(yáng)離子向X極移動(dòng)
解析 電鍍時(shí)，X作陽(yáng)極，為鎳，Z作陰極，為鐵制品，Y可以為NiSO4溶液。X為鎳，發(fā)生氧化反應(yīng)：Ni－2e－Ni2＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Y為電解質(zhì)溶液，不能是FeSO4溶液，可以是NiSO4溶液，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由電鍍?cè)碇?，電鍍前后，電解質(zhì)溶液的濃度不變，C項(xiàng)正確；電鍍時(shí)，溶液中的金屬陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，Z為陰極，向Z極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.[浙江高考]在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，
下列說(shuō)法不正確的是（ D ）
A.電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣
B.離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜
C.飽和NaCl溶液從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出
D.OH－遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過(guò)電子的數(shù)量
解析 電極A上產(chǎn)生氯氣，說(shuō)明電極A上氯離子失去電子生成氯氣，該反應(yīng)是氧化反應(yīng)，故電極A為陽(yáng)極，A正確；電極B上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，為了避免氯氣和生成的OH－發(fā)生反應(yīng)，需要選擇陽(yáng)離子交換膜，B正確；陽(yáng)極消耗氯離子，所以飽和氯化鈉溶液從a處進(jìn)，電極B為陰極，陰極區(qū)產(chǎn)生氫氧化鈉，所以NaOH溶液從d處出，C正確；電解過(guò)程中發(fā)生遷移的離子是Na＋，不是OH－，D錯(cuò)誤。
6.鎵（Ga）的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，電解精煉法提純鎵的原理如圖。已知三種金屬活動(dòng)性順序?yàn)閆n＞Ga＞Fe。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ B ）
A.陽(yáng)極泥的主要成分是鐵和銅
B.陰極反應(yīng)式為Ga3＋＋3e－Ga
C.電子流向?yàn)榇諫a→N極、M極→高純Ga
D.若電壓過(guò)高，陰極可能會(huì)產(chǎn)生H2，導(dǎo)致電解效率下降
解析
7.[2023北京東城區(qū)模擬]用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，按下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不能完成的是（ B ）
解析 開關(guān)K置于A處，該裝置為電解池，鐵棒作陰極，被保護(hù)（外加電流的陰極保護(hù)法），能減緩鐵的腐蝕，A項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能完成；開關(guān)K置于B處，該裝置為原電池，X為鋅棒，鋅比鐵活潑，故鋅為負(fù)極，鐵作正極被保護(hù)（犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法），B項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不能完成；開關(guān)K置于A處，該裝置為電解池，X為銅棒，鐵棒為陰極，銅棒為陽(yáng)極，銅失電子形成銅離子進(jìn)入溶液，溶液中的銅離子在鐵棒上得電子生成銅單質(zhì)，能實(shí)現(xiàn)在鐵棒上鍍銅，C項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能完成；開關(guān)K置于B處，該裝置為原電池，X為銅棒，溶液含H＋、SO42－，鐵比銅活潑，鐵為負(fù)極，銅為正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，有氣泡產(chǎn)生，可以比較鐵和銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱，D項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能完成。
8.[山東高考]采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ D ）
A.陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O－4e－4H＋＋O2↑
B.電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變
C.電解過(guò)程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
D.電解一段時(shí)間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量
解析 結(jié)合題圖，可知a極上產(chǎn)生O2，發(fā)生水被氧化生成O2的反應(yīng)，即a極為陽(yáng)極，b極為陰極，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－4H＋＋O2↑，陰極的電極反應(yīng)式為2H＋＋O2＋2e－H2O2。結(jié)合上述分析可知，A項(xiàng)正確；電解一段時(shí)間后，溶液中H＋濃度未變，即陽(yáng)極室的pH未變，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜，從a極區(qū)向b極區(qū)遷移，C項(xiàng)正確；由陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)式，可知電解一段時(shí)間后，b極消耗O2的量是a極生成O2的量的2倍，即a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2的量不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.[2024山東泰安質(zhì)檢改編] 二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是一種安全穩(wěn)定、高效低毒的消毒劑。工業(yè)上通過(guò)用惰性電極電解氯化銨溶液和鹽酸的方法制備ClO2的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ D ）
A.a極與電源的負(fù)極連接，在b極區(qū)流出的Y溶液是濃鹽酸
B.電解池a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NH4＋＋ 6e－＋3Cl－ NCl3＋4H＋
C.當(dāng)有0.3 ml陰離子通過(guò)陰離子交換膜時(shí)，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生1.12 L NH3
D.二氧化氯發(fā)生器內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶6
解析 由裝置圖可知，a極NH4Cl轉(zhuǎn)化為NCl3，N元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，a極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為NH4＋－6e－＋3Cl－NCl3＋4H＋，b極為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑，B項(xiàng)錯(cuò)誤。a極為陽(yáng)極，與電源的正極連接，在b極區(qū)氫離子得電子生成氫氣，氯離子通過(guò)陰離子交換膜移向a極，所以在b極區(qū)流出的Y溶液是稀鹽酸，A項(xiàng)錯(cuò)誤。未說(shuō)明氨氣是否在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，不能確定氣體體積，C項(xiàng)錯(cuò)誤。二氧化氯發(fā)生器內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為6ClO2－＋NCl3＋3H＋6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－，其中氧化劑為NCl3，還原劑為ClO2－，二者物質(zhì)的量之比為 1∶6，D項(xiàng)正確。
10.[2023清華大學(xué)附屬中學(xué)測(cè)試改編]通過(guò)電化學(xué)手段將廢物資源化利用、變廢為寶是值得關(guān)注的研究方向?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）利用銅基配合物催化劑電催化還原CO2制備碳基燃料（包括CO、烷烴和酸等），是減少CO2在大氣中累積和實(shí)現(xiàn)可再生能源有效利用的關(guān)鍵手段之一，其裝置原理如圖1所示。
圖1
①電解池工作過(guò)程中，Pt電極附近溶液的pH 減小 （填“增大”或“減小”）。
②電路中每轉(zhuǎn)移2ml電子，陰極室溶液質(zhì)量增加 46 g。
（2）利用電解裝置可以將汽車尾氣中的NO轉(zhuǎn)化為尿素CO（NH2）2，其工作原理如圖2所示。
圖2
①陰極的電極反應(yīng)式為 CO2＋2NO＋10H＋＋10e－CO（NH2）2＋3H2O 。
②反應(yīng)一段時(shí)間后，陽(yáng)極區(qū)溶液的pH基本不變，結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)解釋原因： 陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：H2－2e－2H＋，產(chǎn)生的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極，因此陽(yáng)極區(qū)溶液的pH基本不變 。
解析 （1）①電解池工作過(guò)程中，Pt電極發(fā)生氧化反應(yīng)，作陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－4H＋＋O2↑，生成的H＋會(huì)通過(guò)質(zhì)子交換膜遷移至陰極，故Pt電極附近溶液中H＋的物質(zhì)的量不變，但反應(yīng)消耗了H2O，使H＋的濃度增大，故Pt電極附近溶液的pH減小。②石墨烯電極為陰極，陰極反應(yīng)式是CO2＋2e－＋2H＋HCOOH，電路中每轉(zhuǎn)移2 ml電子，陰極室溶液吸收1 ml CO2，從陽(yáng)極室移入2 ml H＋，所以陰極室溶液質(zhì)量增加46 g。（2）①由題圖2知，陰極是CO2和NO反應(yīng)生成CO（NH2）2，則電極反應(yīng)式為CO2＋2NO＋10H＋＋10e－CO（NH2）2＋3H2O。②陽(yáng)極是H2失電子放電，電極反應(yīng)式為H2－2e－2H＋，每轉(zhuǎn)移 2 ml電子，就有2 ml H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極，因此反應(yīng)一段時(shí)間后，陽(yáng)極區(qū)溶液的pH基本不變。
11.[雙極制氫][2024河北滄州聯(lián)考]一種以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，利用甲醛部分電氧化反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)陰陽(yáng)兩極同時(shí)制氫的有效策略，總反應(yīng)為HCHO＋OH－HCOO－＋H2，單位時(shí)間內(nèi)兩電極產(chǎn)生等量氫氣。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ C ）
A.電極B電勢(shì)高于電極A，電極A有電子流入
B.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋H2＋2H2O
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，該裝置產(chǎn)生11.2 L H2時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移1 ml電子
D.陽(yáng)極室溶液pH減小，陰極室溶液pH增大
解析 電極A表面發(fā)生還原反應(yīng)2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，則電極A是陰極，電極B是陽(yáng)極，電極B電勢(shì)較高，電極A有電子流入，A項(xiàng)正確。兩電極產(chǎn)生H2的速率相等，結(jié)合總反應(yīng)HCHO＋OH－HCOO－＋H2可知，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋ H2＋2H2O，B項(xiàng)正確。生成0.5 ml H2時(shí)，在兩電極上各生成 0.25 ml，電路中轉(zhuǎn)移 0.5 ml電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤。電路中轉(zhuǎn)移2 ml電子時(shí)，陰極室生成2 ml OH－，同時(shí)有2 ml OH－通過(guò)離子交換膜遷移至陽(yáng)極，水的消耗使堿性溶液的pH增大；電路中轉(zhuǎn)移2 ml電子時(shí)，陽(yáng)極室消耗4 ml OH－，同時(shí)有2 ml OH－通過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，OH－數(shù)目減少使堿性溶液的pH減小，D項(xiàng)正確。選項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
A
減緩鐵的腐蝕
X為石墨棒，溶液含Na＋、Cl－，開關(guān)K置于A處
B
模擬鐵的吸氧腐蝕
X為鋅棒，溶液含Na＋、Cl－，開關(guān)K置于B處
C
在鐵棒上鍍銅
X為銅棒，溶液含[Cu（NH3）4]2＋、SO42－，開關(guān)K置于A處
D
比較鐵和銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱
X為銅棒，溶液含H＋、SO42－，開關(guān)K置于B處