第35講電解池金屬的腐蝕與防護(說明:選擇題每小題3分)層次1基礎性1.下面有關電化學圖示完全正確的是()2.用惰性電極電解下列各組中的三種電解質溶液,在電解的過程中,溶液的pH依次升高、不變、降低的是()A.AgNO3、NaCl、Cu(NO3)2B.KCl、Na2SO4、CuSO4C.CaCl2、KOH、NaNO3D.HCl、HNO3、K2SO43.(2024·江蘇南京檢測)科學家發表了高溫二氧化碳電解發展報告,利用固體氧化物電解池將CO2和H2O轉化為合成氣并聯產高純度O2的原理如圖所示。下列說法正確的是()A.當產生11.2LO2時,有2mol電子流向a極B.x極為電源正極C.b極CO2發生的反應為CO2+2H++2e-CO+H2OD.電解質中陰離子由a極向b極移動4.(2024·江西南昌模擬)利用電化學原理合成氨的裝置如圖所示,科學家研究表明,Ag、Hg、Pt和Au等能促進氮氣合成氨。下列敘述正確的是()A.該裝置可將電能全部轉化成化學能B.N極可選擇銅、鋅等材料C.M極反應式為N2+6e-+6H+2NH3D.4.48LH2發生氧化反應時轉移0.4mol電子5.(2024·四川瀘州期末)已知:Ni2+在pH為7.1時開始沉淀。如圖所示,工業上用電解法回收含鎳廢水中的鎳。下列說法錯誤的是()A.在含鎳廢水中離子的氧化性:Ni2+>H+B.陽極上發生的電極反應為2Cl--2e-Cl2↑C.電解過程中,NaCl溶液的濃度將不斷降低D.為提高Ni的回收率,電解中廢水的pH應低于7.16.(2025·湖南名校聯合體開學聯考)某大學應用物理系的教授基于對鈣鈦礦結構的重新解讀,提出鈣鈦礦晶格可作為構筑孤立活性位點的平臺用于氧還原(ORR)選擇性合成H2O2。電化學裝置如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.質子(H+)由a極區向b極區遷移B.a極為陽極,發生氧化反應C.b極反應式為O2+2e-+2H+H2O2D.相同時間內,a極生成的n(O2)等于b極消耗的n(O2)7.(6分)利用惰性電極電解100mL0.05mol·L-1CuSO4溶液。(1)陽極產生56mL(標準狀況下)氣體時,所得溶液的pH為(不考慮溶液體積變化),要使溶液恢復到電解前的狀態,可加入g的物質。

(2)繼續通電電解,此時被電解的物質為,若加入0.1molCu(OH)2可使溶液復原,則電路中轉移的電子為mol。

(3)通電足夠長時間,加入0.1molCu2(OH)2CO3可使溶液復原,則電路中轉移電子為mol。

層次2綜合性8.(2025·廣東部分學校質檢)港珠澳大橋的設計使用壽命高達120年,主要的防腐方法有①鋼梁上安裝鋁片;②使用高性能富鋅(富含鋅粉)的底漆;③使用高附著性防腐涂料等。下列分析不正確的是()A.防腐涂料可以防水、隔離O2,降低腐蝕速率B.防腐過程中鋁和鋅均作為負極,得到電子C.鋼鐵在海水中發生吸氧腐蝕時正極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-D.方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕,不能完全消除鐵的腐蝕9.(2023·上海卷)電解食鹽水間接氧化法去除工業廢水中氨氮的原理如圖所示,通過電解氨氮溶液(含有少量的NaCl),將NH3轉化為N2(無Cl2逸出),下列說法正確的是()A.M電極為負極 B.N電極附近pH不變化C.n(N2)<n(H2) D.電解后c(Cl-)上升10.(2023·遼寧卷)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產生。下列說法正確的是()A.b端電勢高于a端電勢B.理論上轉移2mole-生成4gH2C.電解后海水pH下降D.陽極發生反應:Cl-+H2O-2e-HClO+H+11.(2024·湖北武漢硚口區統考)含硝酸鹽的廢水和乙二醇混合后電解可生成氨氣和乙醇酸,原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.電解一段時間后,左室溶液中c(H+)增大B.每轉移2mol電子,理論上應生成5.6LNH3(標準狀況)C.消耗NO3-與乙二醇的物質的量之比為1D.陰極電極反應式為NO3-+8e-+9H+NH3↑+3H2層次3創新性12.(8分)氯堿工業是以電解飽和食鹽水為基礎的基本化學工業,回答下列問題:(1)工業電解飽和NaCl溶液的化學方程式為。

(2)氯堿工業中采取膜技術,若陽離子交換膜損傷會造成陽極能檢測到O2,產生O2的電極反應式為。下列生產措施有利于提高Cl2產量、降低陽極O2含量的是(填字母)。

a.定期檢查并更換陽離子交換膜b.向陽極區加入適量鹽酸c.使用Cl-濃度高的精制飽和食鹽水為原料d.停產一段時間后,繼續生產(3)氯堿工業是高耗能產業,按如圖裝置將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(電)能30%以上,且相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示(電極未標出)。①圖中裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中屬于原電池的是(填裝置編號)。

②X的化學式為;Y在裝置Ⅱ中發生的電極反應為。

③圖中氫氧化鈉質量分數大小關系為a%(填“>”“=”或“<”)b%。

第35講電解池金屬的腐蝕與防護1.C解析:鋅比銅活潑,原電池中鋅作負極,銅作正極,A錯誤;精煉銅的裝置中,粗銅連接電源的正極作陽極,B錯誤;與電源正極連接的電極為陽極,與電源負極連接的電極為陰極,C正確;在鐵片上鍍鋅,鐵作陰極,連接電源的負極,鋅作陽極,連接電源的正極,D錯誤。2.B解析:電解AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液時有酸產生,溶液的pH降低;電解NaCl、KCl、CaCl2溶液時有堿產生,溶液的pH升高;電解HCl溶液時電解的是電解質本身,溶液中HCl減少,對應的H+減少,溶液的pH升高;電解KOH、HNO3溶液時相當于電解H2O,電解質濃度增大,對應的堿溶液堿性更強,酸溶液酸性更強。3.B解析:未標明氣體狀態,無法計算,A錯誤;與x極相連的電極上發生氧離子失電子生成氧氣的氧化反應,x極為電源正極,B正確;b極上CO2發生的反應為CO2+2e-CO+O2-,C錯誤;在電場的作用下,電解質中陰離子移向陽極,由b極向a極移動,D錯誤。4.C解析:該裝置為電解池,電能主要轉化成化學能,還有部分轉化為其他形式的能量,如熱能等,A錯誤;M極氮元素化合價降低發生還原反應,即M極為陰極;N極氫元素化合價升高發生氧化反應,即N極為陽極,應選擇惰性材料作陽極,而銅、鋅作陽極時會優先發生氧化反應,B錯誤;M極上N2發生還原反應生成NH3,電極反應式為N2+6e-+6H+2NH3,C正確;沒有指明標準狀況,不能根據氫氣的體積計算轉移電子的物質的量,D錯誤。5.C解析:由題干信息和電解裝置可知,鐵棒作陰極,電極反應式為Ni2++2e-Ni,陰極上Ni2+優先放電,故在含鎳廢水中離子的氧化性:Ni2+>H+,A正確;石墨電極為陽極,電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,B正確;Cl-由陰極室經過陰離子交換膜進入陽極室,根據電荷守恒可知,有多少Cl-被消耗就有多少Cl-由陰極室進入陽極室,故電解過程中,NaCl溶液的濃度基本不變,C錯誤;由題干信息可知,Ni2+在pH為7.1時開始沉淀,故為提高Ni的回收率,電解時廢水的pH應低于7.1,D正確。6.D解析:根據電源正負極可知,a極為陽極,b極為陰極。電解池中,陽離子應向陰極定向移動,則質子(H+)由陽極區向陰極區遷移,A正確;a極為陽極,發生氧化反應,B正確;b極為陰極,發生還原反應:O2+2e-+2H+H2O2,C正確;根據電子守恒,b極上消耗2molO2時,a極上生成1molO2,D錯誤。7.答案(1)10.4CuO(或0.62CuCO3)(2)水(或H2O)0.4(3)0.6解析:(1)陽極生成O256mL(標準狀況)即0.0025mol,依據總反應式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,溶液中生成0.01molH+,c(H+)=0.1mol·L-1,pH=1;電解生成0.0025molO2和0.005molCu,故要使溶液復原可加0.005molCuO,質量為0.4g,或加0.005molCuCO3,質量為0.62g。(2)繼續通電電解,電解質溶液為H2SO4溶液,相當于電解的物質為H2O;加入0.1molCu(OH)2可使溶液復原,相當于加入0.1molCuO和0.1molH2O,故轉移電子為(0.1×2+0.1×2)mol=0.4mol。(3)Cu2(OH)2CO3相當于2CuO·H2O·CO2,故轉移電子為0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol。8.B解析:鋼是鐵碳合金材料,表面接觸空氣和水蒸氣易形成原電池發生吸氧腐蝕,防腐涂料可以防水、隔離O2,從而降低吸氧腐蝕速率,A正確;鋁和鋅的金屬活動性大于鐵,故鋁和鋅均作為負極,失去電子,保護了鐵,B錯誤;鋼鐵在海水中發生吸氧腐蝕時,正極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-,C正確;方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕,不能完全消除鐵的腐蝕,D正確。9.C解析:該裝置為電解池裝置,在M電極上氯離子失去電子生成氯氣(無Cl2逸出),然后氯氣將氨氧化為氮氣,氯氣又被還原為氯離子,該過程中氯離子相當于催化劑,M電極為陽極,陽極區的總反應式為2NH3-6e-N2↑+6H+,A錯誤;N電極為陰極,電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故N電極附近pH增大,B錯誤;陽極區的總反應式為2NH3-6e-N2↑+6H+,陰極的電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,根據電路中電子轉移守恒可知,生成的氫氣更多,C正確;在陽極上氯離子失去電子生成氯氣,然后氯氣又被氨還原為氯離子,結合電解池總反應可知,電解后氯離子濃度不可能上升,D錯誤。10.D解析:H2為還原產物,故鈦箔為電解池的陰極,鈦網為陽極。陽極連接電源正極,陰極連接電源負極,故a端電勢高于b端電勢,A項錯誤;電解時,陽極反應式為Cl-+H2O-2e-HClO+H+,陰極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,總反應式為Cl-+H2OClO-+H2↑,理論上轉移2mole-生成2gH2,B項錯誤、D項正確;流動海水電解后,海水中含有NaClO,NaClO為強堿弱酸鹽,pH不會下降,C項錯誤。11.A解析:由圖可知,NO3-在左側電極得到電子發生還原反應生成NH3,左側電極為陰極,電極反應式為NO3-+8e-+9H+NH3↑+3H2O,D正確;HOCH2CH2OH在右側電極失去電子發生氧化反應生成HOCH2COOH,右側電極為陽極,電極反應式為HOCH2CH2OH-4e-+H2OHOCH2COOH+4H+,假設反應轉移了0.8mol電子,則左側消耗0.9molH+,右側生成0.8molH+通過質子交換膜進入左側,則左室溶液c(H+)減小,A錯誤;根據陰極反應式可知,每轉移2mol電子,生成0.25molNH3,標準狀況下的體積為0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L,B正確;由陰、陽極反應式可知,消耗NO3-與乙二醇的物質的量之比為12.答案(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(2)4OH--4e-O2↑+2H2Oabc(3)①裝置Ⅱ②Cl2H2-2e-+2OH-2H2O③<解析:(1)工業電解飽和NaCl溶液生成氫氧化鈉、氯氣、氫氣,該反應的化學方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(2)氯堿工業中采取膜技術,若陽離子交換膜損傷會造成陽極能檢測到O2,原因是陽極氫氧根離子失電子得到氧氣,產生O2的電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑。下列生產措施有利于提高Cl2的產量、降低陽極O2含量的是a.定期檢查并更換陽離子交換膜,減少陽極產生氧氣的機會;b.向陽極區加