第17练 电解原理及其应用 金属腐蚀与防护-2024年高二化学暑假分阶练（2025届高考一轮复习通用）

第17练 电解原理及其应用 金属腐蚀与防护 【基础过关练】 1．（2024·陕西安康·模拟预测）利用电解法将污染性气体转化为溶液的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时，当有2mol透过质子交换膜，则电极Y增重96g B．在电极b上的反应式为 C．电解过程中，由a极区向b极区迁移 D．电解时溶液的浓度保持不变 【答案】D 【分析】通过电解法可知此电池为电解池，由a极生成O2可以判断，a极上水放电发生氧化反应生成氧气，a极为阳极，则b为阴极，电极b上二氧化氮得到电子发生还原反应生成铵根离子；则为铅酸蓄电池正极，为铅酸蓄电池的负极。 【详解】A．电解时，当有透过质子交换膜时，电路中转移电子，铅酸蓄电池的电极发生反应：，有转化为，电极增重96g，A正确； B．在阴极(电极b)上发生还原反应，电极反应式为，B正确； C．电解装置中，阳离子移动方向为阳极阴极，故由极区透过质子交换膜向极区迁移，C正确；   D．由于电解池左室相当于电解水，则电解时溶液的浓度逐渐增大，D错误； 故选D。 2．（2024·江西·模拟预测）利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，Ag、Hg、Pt和Au等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是 A．该装置可将电能全部转化成化学能 B．N极可选择铜、锌等材料 C．M极反应式为 D．4.48L H2发生氧化反应时转移0.4mol电子 【答案】C 【分析】该装置属于电解池，M极氮元素化合价降低发生还原反应，即为阴极；N极氢元素化合价升高发生氧化反应，即为阳极，据此回答。 【详解】A．该装置为电解池，电能主要转化成化学能，还有部分转化为其他形式能量如热能等，A错误； B．N极为阳极，氢气在阳极上发生氧化反应，应选择惰性材料作阳极，而铜、锌作阳极时会优先发生氧化反应，B错误； C．M极上N2发生还原反应生成NH3，即反应式为，C正确； D．H2没有指明“标准状况”，不能根据氢气体积计算转移电子的物质的量，D错误； 故选C。 3．（2024·湖北·一模）近日，湖南大学某科研团队在“热电耦合催化——电化学”促进低温高效甲醇蒸汽重整制氢方面取得进展，其原理如图所示．下列有关说法错误的是 A．电极M的电势比电极N的电势高 B．该离子交换膜为阴离子交换膜 C．上述过程的总反应式为 D．电解过程中会有部分扩散到N极区，可将混合气体通过碱石灰纯化 【答案】B 【分析】甲醇在M电极转化为CO2，C化合价升高，失去电子，M为阳极，N电极生成氢气，N为阴极，据此回答。 【详解】A．根据分析，M为阳极，N为阴极，阳极电势高于阴极电势，A正确； B．阳极CH3OH失电子发生氧化反应生成CO2和H+，H+通过离子交换膜在N电极得到电子转化为氢气，离子交换膜为阳离子交换膜，B错误； C．上述过程的总反应式为，C正确； D．电解过程中会有部分CO2扩散到N极区，可将混合气体通过碱石灰除去CO2，从而纯化H2，D正确； 故选B。 4．（2024·四川成都·三模）有机电化学合成是目前公认的绿色可持续合成策略，利用电化学合成1，2－二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度不变，电解时阴极生成气体的速率为xmol·h－1，下列说法正确的是 A．惰性电极M的电极反应4OH－－4e－=O2↑+2H2O B．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl D．中间室补充NaCl的速率为xmol·h－1 【答案】C 【分析】根据图中氯化亚铜失去电子，与氯离子反应生成氯化铜，因此惰性电极N为阳极。 【详解】A．惰性电极M为阴极，则电极反应2H2O +2e－= 2OH－+H2↑，故A错误； B．根据A中分析，左边负电荷增多，为平衡电荷，因此中间的钠离子移动到左边，因此离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，由于右边电极不断消耗氯离子，因此Ⅱ为阴离子交换膜，故B错误； C．根据图中得到合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl，故C正确； D．电解时阴极生成气体的速率为xmol·h－1，则电子转移有2xmol·h－1，因此中间室补充NaCl的速率为2xmol·h－1，故D错误。 综上所述，答案为C。 5．（2024·山西晋中·二模）硫醚化合物具有多样的生物活性如抗菌、抗肿瘤等。下图是电化学还原二苯基亚砜制备二苯基硫醚的装置及原理示意图(Ph表示苯基)。下列说法错误的是 A．铝电极比石墨毡电极电势高 B．阴极的电极反应式为 C．电解过程中Cl-由石墨毡电极向铝电极运动 D．消耗5.4g铝电极，转移电子数为(表示阿伏加德罗常数的值) 【答案】B 【分析】铝电极为阳极，失去电子转化为Al3+，电极反应式为：，石墨毡电极为阴极，得到电子发生还原反应，据此回答。 【详解】A．铝为阳极，石墨毡电极为阴极，所以铝电极比石墨毡电极电势高，A正确； B．溶液中无水，所以水不是电极反应的反应物，B错误； C．电解过程中Cl-向阳极移动，所以由石墨毡电极向铝电极运动，C正确； D．消耗5.4g铝电极，即0.2molAl，转移0.6mol电子，则转移电子数为0.6NA，D正确； 故选B。 6．（2024·广东梅州·一模）城镇地面下埋有纵横交错的金属管道，在潮湿的土壤中易腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是 A．钢铁输水管作为负极 B．金属镁是作为牺牲阳极材料 C．该装置只有一条电线，没有构成闭合回路 D．这种防腐蚀的方法称为外加电流法 【答案】B 【分析】钢铁输水管与镁块相连形成原电池，镁作负极，发生氧化反应被腐蚀，钢铁输水管作正极，受到保护。 【详解】A．该方法属于牺牲阳极的阴极保护法，其中镁作为负极，钢铁输水管是正极，A错误； B．金属镁是作为牺牲阳极材料，B正确； C．该装置接地，故已经构成了闭合回路，C错误； D．这种方法是牺牲阳极的阴极保护法，D错误； 故选B。 7．（2024·四川资阳·二模）铬酸钠主要用于有机合成氧化剂、印染等，现以铅蓄电池为电源，用电渗析法分离回收混合物浆液中的装置如图所示，下列对分离过程的相关判断错误的是 A．混合物浆液中穿过阴离子膜进入乙池 B．电极a连接铅蓄电池负极，甲池中浓度逐渐增大 C．铅蓄电池的正极反应为： D．若电路中通过，理论上铅蓄电池负极增重 【答案】D 【分析】电解池中阳离子从阳极移向阴极，结合装置可知，与铅蓄电池正极相连的惰性电极b为电解池的阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，混合物浆液中铬酸根离子通过阴离子膜进入乙池，惰性电极a为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，混合物浆液中钠离子通过阳离子交换膜进入甲池。 【详解】A．由分析可知，混合物浆液中铬酸根离子通过阴离子膜进入乙池，故A正确； B．由分析可知，与铅蓄电池负极相连的惰性电极a为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，混合物浆液中钠离子通过阳离子交换膜进入甲池，所以甲池中氢氧化钠浓度逐渐增大，故B正确； C．二氧化铅电极为铅蓄电池的正极，酸性溶液中二氧化铅与硫酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为，故C正确； D．铅电极为铅蓄电池的负极，硫酸根离子作用下铅在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，电极反应式为，则电路中通过，理论上铅蓄电池负极增重9.6g，故D错误； 故选D。 8．（2024·广东江门·一模）高氯酸（）是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵（）的原料之一，下图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是 A．b为电源的正极 B．电极M处发生氧化反应 C．从左到右穿过质子交换膜 D．电极N的电极反应式： 【答案】A 【分析】 图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置，则M极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高氯酸，M为阳极、N为阴极，与之对应的a为正极、b为负极； 【详解】 A．由分析可知，b为电源的负极，A错误； B．由分析可知，电极M处发生氧化反应，B正确； C．电解池中阳离子向阴极迁移，故从左到右穿过质子交换，C正确； D．N为阴极，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，，D正确； 故选A。 9．（2024·河北·一模）苯甲醇电催化氧化制备苯甲醛的电解原理如下图所示。下列说法正确的是 A．理论上，苯甲醇被氧化成苯甲醛时，电极B上有放出 B．电解过程中，电极室A和电极室B的均减小 C．电极A的电极反应式： D．b端电势高于a端电势 【答案】C 【分析】根据电解原理示意图分析，A极锰离子失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，A为阳极、B为阴极，则a为正极、b为负极； 【详解】A．没有标况，不确定生成氢气的体积，A错误； B．A极锰离子失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，二氧化锰氧化苯甲醇为苯甲醛同时生成锰离子，总反应为C6H5CH2OH-2e-=C6H5CHO+2H+；B极反应为氢离子放电生成氢气：，A室氢离子迁移到B室，结合电子守恒可知，AB室pH值不变，B错误； C．A极锰离子失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，，C正确； D．a为正极、b为负极，b端电势低于a端电势，D错误； 故选C。 10．（2024·陕西安康·三模）以甲醇和二氧化碳为原料，利用活性催化电极，电化学法制备甲酸盐和甲酸的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a的电极电势高于b B．电极表面发生的电极反应式： C．装置工作时，从右侧电极室向左侧电极室迁移 D．若有通过导线时，理论上生成和HCOOH共计 【答案】C 【分析】CO2转化为HCOO-，碳化合价降低，得到电子，所以通二氧化碳一极为阴极，a为负极，CH3OH转化为HCOOH，碳化合价升高，失去电子，所以通CH3OH碳一极为阳极，b为正极，阴极电极方程式为，阳极电极方程式为，据此回答。 【详解】A．根据分析，正极电势大于负极，所以a的电极电势低于b，A错误； B．根据分析mSnO2/CC电极为阴极，阴极电极方程式为，B错误； C．装置工作时，H+向阴极移动，H+从右侧电极室向左侧电极室迁移，C正确； D．若有1mole-通过导线时，根据分析可知，阴极生成0.5mol的HCOO-，阳极生成0.25mol的HCOOH，共0.75mol，D错误； 故选C。 【能力提升练】 11．（2024·四川德阳·二模）2023年4月，中科院陈春城团队研制出了一套光电催化装置，实现了高效烯烃环氧化，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．该装置实现了电能和光能转化为化学能 B．与溴化铵相比，四丁基溴化铵更能促进有机物的溶解 C．阳极区发生的总反应为 D．理论上每产生，同时可生成60g 【答案】D 【分析】由图可知，铂电极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，为阴极，则光催化电极为阳极，在光照条件下，溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成次溴酸根离子； 【详解】A．该装置实现了电能和光能转化为化学能，A正确； B．四丁基溴化铵中含有四丁基，利于有机物的溶解，故与溴化铵相比，四丁基溴化铵更能促进有机物的溶解，B正确； C．阳极区溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成次溴酸根离子，次溴酸根离子和反应生成溴离子和，总反应为，C正确； D．阴极反应为：，理论上每产生为1mol，转移电子2mol，根据电子守恒可知，同时可生成1mol，为120g，D错误； 故选D。 12．（2024·浙江舟山·一模）某学习小组按下图探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是 A．若b为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极的阴极保护法 B．相同条件下，若X为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速度更慢 C．若X为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多，腐蚀最严重的位置则是F D．若在X溶液中预先加入适量的K4[Fe(CN)6]溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果 【答案】C 【分析】K连接A时，可形成外加电流阴极保护法，被保护金属Fe应作为阴极；K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，形成牺牲阳极的阴极保护法，即牺牲Zn，保护Fe，据此解答。 【详解】A．牺牲阳极的阴极保护法原理为原电池，无外加电流；若b为正极，K连接A时，铁棒成为电解池的阳极，加速腐蚀速率，A错误； B．K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，Zn作负极，Fe作正极，即牺牲Zn，保护Fe，所以后者铁棒的腐蚀速度更慢，B错误； C．此时F位置腐蚀最严重，但 Fe不是变成铁锈， E点(界面处)氧气浓度较大，生成的OH-浓度最大，而Fe (OH)2经氧化才形成铁锈，所以是E点铁锈最多，C正确； D．Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，通过观察沉淀量的多少判断铁棒腐蚀或防腐的效果，应加K3[Fe(CN)6]溶液，不是K4[Fe(CN)6]溶液，D错误； 故选C。 13．（2024·广东茂名·一模）用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，下列说法错误的是 A．pH=2.0时，压强增大是因为生成H2 B．pH=4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 C．pH=6.0时，正极主要发生电极反应式为 D．整个过程中，负极电极反应式为 【答案】B 【详解】A．铁的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀和析氢腐蚀，pH=2.0时，压强增大说明气体量增多，是因为发生析氢腐蚀生成H2，A项正确； B．pH=4.0时，压强变化不大，说明既发生析氢腐蚀，又发生吸氧腐蚀，使得气体的量变化不大，B项错误； C．pH=6.0时，压强变小，主要发生吸氧腐蚀，正极主要发生O2的还原反应，电极反应式为，C项正确； D．整个过程中，铁作负极，发生氧化反应，所以负极电极反应式为，D项正确； 故选B。 14．（2024·湖北·模拟预测）中科院研究人员使用水、碳酸酯两相电解液通过电化学固—液反应器将Na嵌入到合成，反应器中发生反应的离子方程式为(0≤x≤1)，下列说法正确的是 A．合成总反应可以表示为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．阳极区采用水相，的作用是增强导电性 D．理论上，当电路转移0.2mol电子时，此时固体中钠铁个数比为1：5 【答案】A 【分析】由图可知，与直流电源负极相连的铁电极为电解池的阴极，碘三离子在阴极得到电子发生还原反应生成碘离子，电极反应式为I+2e—=3I—，钠电极为阳极，金属钠在阳极失去电子发生氧化反应生成钠离子，电极反应式为Na—e—=Na+，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，放电生成的碘化钠进入反应器中与FePO4反应生成NaxFePO4和NaI3，合成总反应可以表示为。 【详解】A．由分析可知，合成总反应可以表示为，故A正确； B．由分析可知，合成NaxFePO4过程中，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，故B错误； C．金属钠能与水反应生成氢氧化钠和氢气，所以阳极区不能采用水相，故C错误； D．当电路转移0.2mol电子时，放电生成0.2mol钠离子，但无法确定参与反应FePO4的物质的量，所以无法依据反应器中的反应方程式确定x的值，不能计算固体中钠铁个数比，故D错误； 故选A。 15．（2024·湖北·三模）电化学合成是一种绿色高效的合成方法，如图是电解合成HCOOH和的示意图。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列叙述错误的是 A．催化电极B与电源正极相连 B．消耗的和HMF物质的量之比为3∶1 C．阴极发生的反应： D．每生成，右室的物质的量减少 【答案】D 【分析】 由图可知，CO2在催化电极A得到电子生成HCOOH，催化电极A是阴极，电极方程式为：，催化电极B是阳极，在阳极失去电子生成，电极方程式为：-6e-+8OH-=+6H2O，以此解答。 【详解】A．由分析可知，催化电极B是阳极，与电源正极相连，A正确； B．由分析可知，阴极电极方程式为：，阳极电极方程式为：-6e-+8OH-=+6H2O，转移相等物质的量电子时，消耗的和HMF物质的量之比为3∶1，B正确； C．由分析可知，阴极发生的反应：，C正确； D．由分析可知，阳极电极方程式为：-6e-+8OH-=+6H2O，每生成，右室消耗8mol，同时在双极膜界面处解离生成8mol进入右室，右室的物质的量不变，D错误； 故选D。 16．（2024·甘肃张掖·模拟预测）是一种高效水处理剂，工业上可利用电解法制备，其原理如图所示。下列说法中正确的是 A．图中电极为直流电源的负极 B．电解过程中铂片上有生成 C．电解时由外室进入内室 D．转移电子，生成 【答案】C 【分析】电解法制备高铁酸钾，铁元素化合价升高，发生氧化反应，铁为阳极、铂为阴极，a为正极、b为负极。 【详解】A．电解过程中铁失电子作阳极，因此铁应与直流电源的正极相连，故A错误； B．铂片为阴极，阴极上发生得电子的还原反应，生成的气体应为氢气，故B错误； C．电解时阴离子向阳极移动，铁为阳极且在内室，故C正确； D．阳极电极反应式为，转移2mol电子生成，故D错误； 故答案为：C。 17．（2024·陕西铜川·模拟预测）某工厂通过如下装置处理两个车间的废气(电极均为惰性电极)，既处理了污染物，又变废为宝。下列说法正确的是 A．电极电势： B．工作时由乙池移向甲池 C．通电一段时间后甲区域的增大 D．阴极反应式： 【答案】D 【分析】该装置为电解池，甲池中失去电子生成，则该电极为阳极，乙池中电极为阴极，a为正极，b为负极，据此分析解答。 【详解】A．a为正极，b为正极，故电极电势：a＞b，A项错误； B．电解池中，阳离子从阳极移动向阴极，故工作时由甲池移向乙池，B项错误； C．甲室发生反应，通电一段时间后甲区域的pH减小，C项错误； D．阴极上，CO2转化为HCOOH，电极反应式为：，D项正确； 故选D。 18．（2023·吉林·二模）用压强传感器探究生铁分别在pH=2.0、4.0和6.0的酸性溶液中发生电化学腐蚀，得到反应体系气体压强与时间的关系如图。有关叙述错误的是 A．负极的电极反应式均为： B．pH=2.0时，压强增大主要是因为产生了 C．pH=4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 D．pH=6.0时，正极一定会发生的电极反应为 【答案】C 【详解】A．锥形瓶内Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反成式为，故A正确； B．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大，故B正确； C．若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，则锥形瓶内的压强会有所下降，而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时还产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，故C错误； D．由图可知，pH=6.0时，锥形瓶内溶解氧减少，且锥形瓶内气压减小，说明发生了消耗氧气的吸氧腐蚀，正极电极反应式为，故D正确； 故选C。 19．（2024·广西南宁·二模）一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学示意图如下，阴极生成和一种气体。下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．Na+由右侧室向左侧室移动 C．阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑ D．理论上，当电路中转移时，阴极室质量增加134g 【答案】D 【分析】由CH3OH制取HCOONa，C元素由-2价升高到+2价，则右侧电极为阳极，b电极为正极；左侧电极为阴极，a为负极。 【详解】A．由分析可知，右侧为阳极，电极发生氧化反应，与电源正极相连，则b为电源正极，A正确； B．阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑，阳极的电极反应式为，根据电极反应式的离子消耗与生成情况可知，由阳极向阴极移动，即由右侧室向左侧室移动，B正确； C．由B选项可知，阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑，C正确； D．当电路中转移2mole-时，根据，吸收n(CO2)=n(e-)=2mol，生成n(H2)=1mol，定向移动到阴极的n(Na+)=n(e-)=2mol，则阴极室增加的质量m=m(CO2)+m(Na+)-m(H2)=2mol×44g/mol+2mol×23g/mol-1mol×2g/mol=132g，D错误； 故选D。 20．（2024·山东淄博·三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。表示等含磷微粒，为。下列说法错误的是 A．a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．X为，将其泵入吸收室用于吸收 C．当电路中通过电子，阴极增重 D．Ⅲ室可发生反应： 【答案】AC 【分析】由I室电极产生O2，III室电极产生H2可知，左侧为阳极，右侧为阴极，I室产生H+进入II室溶液，为了保证II室溶液电中性，脱盐室中硫酸根离子进入II室，II室物质X为硫酸，故a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，II室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，脱盐室中硫酸根经过b膜进入II室，则Na+通过c膜进入III室，c膜为阳离子交换膜。 【详解】A．根据分析，a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，A错误； B．根据分析可知，II室物质X为硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，B正确； C．III室电极为阴极，电极反应式，转移0.14mol电子，共生成0.14mol，除了生成羟基磷灰石，还要与铵根反应，根据，当参与反应的OH-少于0.14mol，生成的羟基磷灰石少于0.01mol，0.01mol羟基磷灰石为10.04g，故阴极增重小于10.04g，C错误； D．III室要生成羟基磷灰石，根据得失电子守恒及电荷守恒：，D正确； 答案选AC。 【真题培优练】 21．（2024·甘肃·高考真题）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B．电极2是阴极，发生还原反应： C．工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供能分解 【答案】B 【分析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2。 【详解】A．电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确； B．根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B项错误； C．工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确； D．根据分析，电解总反应为2H2O(g)2H2+O2，分解2molH2O转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH2O，D项正确； 答案选B。 22．（2024·湖南·高考真题）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 【答案】B 【分析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量生成，电极反应为：。 【详解】A．由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt电极移动，A错误； B．由分析可知，Pt电极失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：，B正确； C．由分析可知，阳极主要反应为：，阴极反应为：，则电解过程中发生的总反应主要为：，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误； D．根据电解总反应：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt电极伴随少量生成，发生电极反应：，则生成1molH2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成小于0.5mol，D错误； 故选B。 23．（2024·山东·高考真题）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 【答案】B 【分析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O=+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑；催化循环阶段被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。 【详解】A．根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确； B．根据分析电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误； C．根据分析电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑，C项正确； D．催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1molBr-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D项正确； 答案选B。 24．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 【答案】A 【分析】 据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O-2e-=H2↑+2OH-。 【详解】A．由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误； B．阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B正确； C．由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确； D．由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确； 答案选A。 25．（2023·辽宁·高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是 A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成 C．电解后海水下降 D．阳极发生： 【答案】D 【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网为阳极，电极反应式为Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，以此解题。 【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误； B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误； C．由分析可知，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-浓度增大，pH上升，C错误； D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确； 故选D。 26．（2023·福建·高考真题）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由和形成熔点为的共熔物)，其中氯铝酸根起到结合或释放的作用。电池总反应：。下列说法错误的是 A．含个键 B．中同时连接2个原子的原子有个 C．充电时，再生单质至少转移电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的浓度越高 【答案】D 【分析】放电时铝失去电子生成铝离子做负极，硫单质得到电子做正极，充电时铝离子得到电子生成铝发生在阴极，硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极，依此解题。 【详解】 A．的结构为，所以含个键，A正确； B．由的结构可知同时连接2个原子的原子有个，B正确； C．由总反应可知充电时，再生单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移电子，C正确； D．由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n值大的浓度越高，D错误； 故选D。 27．（2023·广东·高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电解总反应： B．每生成，双极膜处有的解离 C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 【答案】B 【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。 【详解】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确； B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误； C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确； D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确； 故选B。 28．（2023·北京·高考真题）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。    下列说法不正确的是 A．废气中排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和 D．装置中的总反应为 【答案】C 【详解】A．是酸性氧化物，废气中排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确； B．装置a中溶液的溶质为，溶液显碱性，说明的水解程度大于电离程度，故B正确； C．装置a中溶液的作用是吸收气体，与溶液不反应，不能吸收，故C错误； D．由图可知一个电极亚硫酸根失电子生成硫酸根，另一个极二氧化碳和水转化为甲酸，装置b中总反应为，故D正确； 选C。 29．（2023·湖北·高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是    A．b电极反应式为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D．海水为电解池补水的速率为 【答案】D 【分析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑，据此解答。 【详解】A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确； B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确； C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确； D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误； 答案选D。 30．（2023·全国甲卷·高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是      A．析氢反应发生在电极上 B．从电极迁移到电极 C．阴极发生的反应有： D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况) 【答案】C 【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。 【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误； B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误； C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确； D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误； 答案选C。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第17练 电解原理及其应用 金属腐蚀与防护 【基础过关练】 1．（2024·陕西安康·模拟预测）利用电解法将污染性气体转化为溶液的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时，当有2mol透过质子交换膜，则电极Y增重96g B．在电极b上的反应式为 C．电解过程中，由a极区向b极区迁移 D．电解时溶液的浓度保持不变 2．（2024·江西·模拟预测）利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，Ag、Hg、Pt和Au等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是 A．该装置可将电能全部转化成化学能 B．N极可选择铜、锌等材料 C．M极反应式为 D．4.48L H2发生氧化反应时转移0.4mol电子 3．（2024·湖北·一模）近日，湖南大学某科研团队在“热电耦合催化——电化学”促进低温高效甲醇蒸汽重整制氢方面取得进展，其原理如图所示．下列有关说法错误的是 A．电极M的电势比电极N的电势高 B．该离子交换膜为阴离子交换膜 C．上述过程的总反应式为 D．电解过程中会有部分扩散到N极区，可将混合气体通过碱石灰纯化 4．（2024·四川成都·三模）有机电化学合成是目前公认的绿色可持续合成策略，利用电化学合成1，2－二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度不变，电解时阴极生成气体的速率为xmol·h－1，下列说法正确的是 A．惰性电极M的电极反应4OH－－4e－=O2↑+2H2O B．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl D．中间室补充NaCl的速率为xmol·h－1 5．（2024·山西晋中·二模）硫醚化合物具有多样的生物活性如抗菌、抗肿瘤等。下图是电化学还原二苯基亚砜制备二苯基硫醚的装置及原理示意图(Ph表示苯基)。下列说法错误的是 A．铝电极比石墨毡电极电势高 B．阴极的电极反应式为 C．电解过程中Cl-由石墨毡电极向铝电极运动 D．消耗5.4g铝电极，转移电子数为(表示阿伏加德罗常数的值) 6．（2024·广东梅州·一模）城镇地面下埋有纵横交错的金属管道，在潮湿的土壤中易腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是 A．钢铁输水管作为负极 B．金属镁是作为牺牲阳极材料 C．该装置只有一条电线，没有构成闭合回路 D．这种防腐蚀的方法称为外加电流法 7．（2024·四川资阳·二模）铬酸钠主要用于有机合成氧化剂、印染等，现以铅蓄电池为电源，用电渗析法分离回收混合物浆液中的装置如图所示，下列对分离过程的相关判断错误的是 A．混合物浆液中穿过阴离子膜进入乙池 B．电极a连接铅蓄电池负极，甲池中浓度逐渐增大 C．铅蓄电池的正极反应为： D．若电路中通过，理论上铅蓄电池负极增重 8．（2024·广东江门·一模）高氯酸（）是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵（）的原料之一，下图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是 A．b为电源的正极 B．电极M处发生氧化反应 C．从左到右穿过质子交换膜 D．电极N的电极反应式： 9．（2024·河北·一模）苯甲醇电催化氧化制备苯甲醛的电解原理如下图所示。下列说法正确的是 A．理论上，苯甲醇被氧化成苯甲醛时，电极B上有放出 B．电解过程中，电极室A和电极室B的均减小 C．电极A的电极反应式： D．b端电势高于a端电势 10．（2024·陕西安康·三模）以甲醇和二氧化碳为原料，利用活性催化电极，电化学法制备甲酸盐和甲酸的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a的电极电势高于b B．电极表面发生的电极反应式： C．装置工作时，从右侧电极室向左侧电极室迁移 D．若有通过导线时，理论上生成和HCOOH共计 【能力提升练】 11．（2024·四川德阳·二模）2023年4月，中科院陈春城团队研制出了一套光电催化装置，实现了高效烯烃环氧化，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．该装置实现了电能和光能转化为化学能 B．与溴化铵相比，四丁基溴化铵更能促进有机物的溶解 C．阳极区发生的总反应为 D．理论上每产生，同时可生成60g 12．（2024·浙江舟山·一模）某学习小组按下图探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是 A．若b为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极的阴极保护法 B．相同条件下，若X为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速度更慢 C．若X为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多，腐蚀最严重的位置则是F D．若在X溶液中预先加入适量的K4[Fe(CN)6]溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果 13．（2024·广东茂名·一模）用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，下列说法错误的是 A．pH=2.0时，压强增大是因为生成H2 B．pH=4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 C．pH=6.0时，正极主要发生电极反应式为 D．整个过程中，负极电极反应式为 14．（2024·湖北·模拟预测）中科院研究人员使用水、碳酸酯两相电解液通过电化学固—液反应器将Na嵌入到合成，反应器中发生反应的离子方程式为(0≤x≤1)，下列说法正确的是 A．合成总反应可以表示为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．阳极区采用水相，的作用是增强导电性 D．理论上，当电路转移0.2mol电子时，此时固体中钠铁个数比为1：5 15．（2024·湖北·三模）电化学合成是一种绿色高效的合成方法，如图是电解合成HCOOH和的示意图。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列叙述错误的是 A．催化电极B与电源正极相连 B．消耗的和HMF物质的量之比为3∶1 C．阴极发生的反应： D．每生成，右室的物质的量减少 16．（2024·甘肃张掖·模拟预测）是一种高效水处理剂，工业上可利用电解法制备，其原理如图所示。下列说法中正确的是 A．图中电极为直流电源的负极 B．电解过程中铂片上有生成 C．电解时由外室进入内室 D．转移电子，生成 17．（2024·陕西铜川·模拟预测）某工厂通过如下装置处理两个车间的废气(电极均为惰性电极)，既处理了污染物，又变废为宝。下列说法正确的是 A．电极电势： B．工作时由乙池移向甲池 C．通电一段时间后甲区域的增大 D．阴极反应式： 18．（2023·吉林·二模）用压强传感器探究生铁分别在pH=2.0、4.0和6.0的酸性溶液中发生电化学腐蚀，得到反应体系气体压强与时间的关系如图。有关叙述错误的是 A．负极的电极反应式均为： B．pH=2.0时，压强增大主要是因为产生了 C．pH=4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 D．pH=6.0时，正极一定会发生的电极反应为 19．（2024·广西南宁·二模）一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学示意图如下，阴极生成和一种气体。下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．Na+由右侧室向左侧室移动 C．阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑ D．理论上，当电路中转移时，阴极室质量增加134g 20．（2024·山东淄博·三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。表示等含磷微粒，为。下列说法错误的是 A．a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．X为，将其泵入吸收室用于吸收 C．当电路中通过电子，阴极增重 D．Ⅲ室可发生反应： 【真题培优练】 21．（2024·甘肃·高考真题）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B．电极2是阴极，发生还原反应： C．工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供能分解 22．（2024·湖南·高考真题）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 23．（2024·山东·高考真题）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 24．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 25．（2023·辽宁·高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是 A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成 C．电解后海水下降 D．阳极发生： 26．（2023·福建·高考真题）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由和形成熔点为的共熔物)，其中氯铝酸根起到结合或释放的作用。电池总反应：。下列说法错误的是 A．含个键 B．中同时连接2个原子的原子有个 C．充电时，再生单质至少转移电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的浓度越高 27．（2023·广东·高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电解总反应： B．每生成，双极膜处有的解离 C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 28．（2023·北京·高考真题）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。    下列说法不正确的是 A．废气中排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和 D．装置中的总反应为 29．（2023·湖北·高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是    A．b电极反应式为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D．海水为电解池补水的速率为 30．（2023·全国甲卷·高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是      A．析氢反应发生在电极上 B．从电极迁移到电极 C．阴极发生的反应有： D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况) ( 3 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$