第40讲 电解的应用 金属的腐蚀与防护（作业）-2025年新高考化学一轮复习考点逐点突破经典学案（新高考专用）

第40讲 电解的应用 金属的腐蚀与防护 2025届高三化学第一轮复习 第40讲 电解的应用 金属的腐蚀与防护 一、选择题 1．（2023·江苏各地模拟重组）下列说法正确的是 A．用如图1所示装置在铁制品表面镀铜，能达到实验目的 B．图2所示装置可用于粗铜的提纯 C．电解精炼粗铜时，阴极减少的质量等于阳极增加的质量 D．电解精炼粗铜后的电解液中存在：Cu2＋、Zn2＋、SO、Fe2＋、Ag＋ 【答案】A 【解析】A项，铜为镀层金属，与电源正极相连，能达到实验目的，正确；B项，粗铜提纯时，粗铜作阳极，精铜作阴极，错误；C项，一般情况下，电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，错误；D项，由于在阳极上有比Ag活泼的金属优先失电子，故溶液中一定没有Ag＋，错误。 2．（2023·连云港期中）下列有关金属的保护方法的说法正确的是 A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，利用的是牺牲阴极法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，利用的是钢铁的电化学保护法 【答案】B 【解析】A项，搪瓷层破损后，Fe直接暴露在空气中，容易发生电化学腐蚀，搪瓷层破损后不能再起到防止生锈的作用，错误；B项，镀锌层破坏后，Zn作原电池的负极，失电子，Fe作正极，Zn继续保护Fe，正确；C项，轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，利用的是牺牲阳极法，错误；D项，钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，在金属表面覆盖保护层，不属于电化学保护法，错误。 3．下列说法正确的是 A．电解精炼铜的过程中，当转移0.2 mol电子时，阴极质量增加6.4 g B．图1为外加电流法保护钢铁输水管 C．图2可以实现在镀件上镀银 D．用惰性电极电解MgCl2溶液的离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ 【答案】A 【解析】A项，电解精炼铜时，阴极上铜离子放电析出金属铜，故当转移0.2 mol电子时，阴极析出0.1 mol铜，质量增加6.4 g，正确；B项，图1中的镁和钢铁输水管形成原电池，镁作负极被腐蚀，水管作正极被保护，是牺牲阳极法，错误；C项，镀银时，应将银作阳极，即连接电源的正极，镀件作阴极，连接电源的负极，故图2不能实现镀银，错误；D项，用惰性电极电解MgCl2溶液，反应生成氯气、氢气和氢氧化镁沉淀，离子反应为Mg2＋＋2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓，错误。 4．（2023·南师大附中）电催化氮气制备铵盐和硝酸盐的原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极反应式为N2＋12OH－－10e－＝2NO＋6H2O B．电解一段时间，a、b两电极区的pH均减小 C．电解过程中H＋从a极通过质子交换膜转移至b极 D．相同时间内，a、b两极消耗N2的物质的量之比为5∶3 【答案】C 【解析】A项，a极上，N2―→NO，发生氧化反应，a极为阳极，酸性水溶液中，反应物和产物中不出现OH－，电极反应式为N2＋6H2O－10e－＝2NO＋12H＋，错误；B项，b极为阴极，阴极反应式为N2＋6e－＋8H＋＝2NH，电解一段时间，阴极区消耗H＋，溶液pH增大，错误；C项，a极为阳极，b极为阴极，电解过程中H＋从a极通过质子交换膜转移至b极，正确；D项，根据化合价升降守恒，10na极(N2)＝6nb极(N2)，电解一段时间，a、b两极消耗N2的物质的量之比为3∶5，错误。 5．（2023·浙江6月选考）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是 A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【解析】A项，电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，正确；B项，电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：2H2O＋4e－＋O2＝4OH－，错误；C项，右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，正确；D项，改进设计中通入氧气，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，正确。 6．（2022·广东）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是 A．加入AgNO3溶液产生沉淀 B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C．加入KSCN溶液无红色出现 D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 【答案】D 【解析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。 A项，氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，不符合题意；B项，淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，不符合题意；C项，KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，不符合题意；D项，K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，符合题意。 7．（2023·南京、盐城二模）一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是 A．电解时化学能转化为电能 B．电解时应将铂电极与直流电源正极相连 C．电解过程中转移2 mol e－，理论上可获得标准状况下的H2 11.2 L D．电解时铁电极反应式：Fe－6e－＋8OH－＝FeO＋4H2O 【答案】D 【解析】电解法制备Na2FeO4，根据装置图，铁元素化合价由0价→＋6价，化合价升高，根据电解原理，铁电极作阳极，铂电极为阴极，据此分析。 A项，该装置为电解池，将电能转化成化学能，错误；B项，根据上述分析，铂电极为阴极，与电源的负极相连，错误；C项，阴极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，转移2 mol 电子，生成1 mol 氢气，则标准状况下，生成氢气体积为22.4 L，错误；D项，制备高铁酸钠，铁元素化合价升高，根据电解原理，铁电极为阳极，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－＝FeO＋4H2O，正确。 8．（2023·苏州期末）利用电解原理制备Ca(H2PO4)2的装置如图所示(M、N均为惰性电极)。下列说法正确的是 A．M极与电源负极相连 B．常温下，电解后N极附近溶液pH减小 C．膜a、膜c均为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 D．电解时可获得副产物NaOH、H2、Cl2 【答案】D 【解析】由图可知，由于电解过程中生成Ca(H2PO4)2，故Ca2＋通过膜a、H2PO通过膜b进入盛有Ca(H2PO4)2稀溶液的槽内，Na＋通过膜c进入盛有NaOH稀溶液的槽内，故M极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－＝Cl2↑；N极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，据此作答。 A项，M极为阳极，与电源的正极相连，错误；B项，N极为阴极电极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，生成OH－，溶液pH增大，错误；C项，阳极区Ca2＋透过膜a向右迁移，膜a为阳离子交换膜，阴极区生成OH－，NaH2PO4溶液中Na＋向右迁移进入阴极区，膜c为阳离子交换膜，H2PO4－透过膜b向左迁移，与Ca2＋结合生成Ca(H2PO4)2，故膜a、膜c均为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，错误；D项，由两极反应可知，电解时可得到H2、Cl2和NaOH，正确。 9．（2023·苏州中学、淮阴中学、姜堰中学、海门中学四校联考）现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电压越高，阳极制氢速率越快 B．电解过程中，阴极室的pH不变 C．阳极发生的主要电极反应为2R—CHO－2e－＋4OH－＝2R—COO－＋H2↑＋2H2O D．制得1 mol氢气，理论上有2 mol OH－透过交换膜 【答案】C 【解析】A项，阳极上OH－也可能放电，故电压越高，阳极制氢速率不一定越快，错误；B项，阴极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，产生的OH－移向阳极，但溶剂水减少，KOH的浓度增大，故电解一段时间后，阴极室的pH增大，错误；C项，铜电极为阳极，主要电极反应为2R—CHO＋4OH－－2e－＝2R—COO－＋H2↑＋2H2O，正确；D项，阴、阳极上均产生H2，制得1 mol H2，转移1 mol电子，故理论上有1 mol OH－透过交换膜，错误。 10．（2023·连云港期中)利用惰性电极电解Na2SO3和NaHSO3混合溶液分离得到二者的浓溶液，其电解装置如图所示，Ⅰ室中加入的是稀硫酸，Ⅱ室和Ⅲ室中加入的是Na2SO3和NaHSO3的混合溶液。下列说法正确的是 A．阳极上发生的电极反应：2H＋＋2e－＝H2↑ B．交换膜a是阴离子交换膜 C．电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液 D．电解过程中每转移1 mol电子，理论上阴极区可获得11.2 L气体 【答案】C 【解析】A项，阳极上发生失电子的氧化反应，不是得电子，错误；B项，Ⅰ室中的部分H＋透过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅱ室中的部分Na＋透过交换膜a进入Ⅲ室，故交换膜a是阳离子交换膜，错误；C项，电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液，Ⅲ室得到Na2SO3溶液，正确；D项，气体所处的状况未知，无法计算体积，错误。 11．（2023·北京卷）回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．废气中SO2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HCO的水解程度大于HCO的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D．装置b中的总反应为SO＋CO2＋H2OHCOOH＋SO 【答案】C 【解析】A项，SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，正确；B项，装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCO的水解程度大于电离程度，正确；C项，装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，错误；D项，由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为SO＋CO2＋H2OHCOOH＋SO，正确。 12．（2022·浙江高考真题）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是 A．电极A为阴极，发生还原反应 B．电极B的电极发应：2H2O＋Mn2＋－2e—＝MnO2＋4H＋ C．电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变 D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3 【答案】C 【解析】A项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，正确；B项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O＋Mn2+－2e—＝MnO2＋4H＋，正确；C项，电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4＋6e－＋16H＋＝2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4＋4H＋＝2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，错误；D项，电解池总反应为：2LiMn2O4＋4H＋＝2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，正确。 13．（2023·南通如皋一模）用电化学方法可以去除循环冷却水(含有Ca2＋、Mg2＋、HCO、苯酚等)中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如下图所示。 下列说法正确的是 A．b为电源的正极 B．钛基电极上的反应为H2O＋e－＝H＋＋·OH C．碳钢电极底部有Mg(OH)2、CaCO3生成 D．每生成标准状况下2.24 L CO2，需要消耗0.5 mol·OH 【答案】C 【解析】A项，碳钢电极上水得电子生成氢气，发生还原反应，为电解池的阴极，b为电源的负极，错误；B项，阳极失电子，发生氧化反应，钛基电极上的反应为H2O－e－＝H＋＋·OH，错误；C项，碳钢电极上水得电子生成氢气，2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，HCO＋OH－＝H2O＋CO，碳钢电极底部有Mg(OH)2、CaCO3生成，正确；D项，钛基电极上的反应为C6H5OH＋28·OH＝6CO2＋17H2O，每生成标准状况下2.24 L CO2，需要消耗0.47 mol ·OH，错误。 二、填空题 14．（1）（2023·南京、盐城一模）我国科学家以Si/Bi材料作光电阴极、CO2饱和的0.5 mol·L－1 KHCO3溶液作电解液(pH＝7.4)，将CO2转化为HCOOH，原理如图所示。 ①根据图示，写出光电阴极电极反应式_________________________。 ②从能源利用和资源综合利用角度分析该方法优点是_________________________________________ ________________________________________________________________________________________。 （2）（2023·湖南高考题节选）工业上以粗镓为原料，制备高纯镓的部分工艺流程如下： 粗Ga→电解精炼40～45 ℃→高纯Ga 已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。 “电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是_________________________ ________________________，阴极的电极反应式为__________________________________________。 【答案】（1）①CO2＋HCO3－＋2e－＝HCOO－＋CO32－ ②利用太阳光能理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源 （2）保证Ga为液体，便于纯Ga流出 GaO＋2H2O＋3e－＝Ga＋4OH－ 【解析】（1）由图可知光阴极二氧化碳在碳酸氢钾溶液中转化为HCOOH，电极方程式为：CO2＋HCO3－＋2e－＝HCOO－＋CO32－；利用太阳光能理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源；（2）镓的熔点为29.8 ℃，电解精炼温度需高于镓的熔点以便高纯Ga流出，因此电解池温度控制在40～45 ℃。Ga和Al的性质相似，电解精炼过程中粗镓在阳极失电子产生的Ga3＋在NaOH溶液中形成[GaO，GaO迁移到阴极，得电子被还原为Ga，故阴极反应为GaO＋2H2O＋3e－＝Ga＋4OH－。 15．电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。 Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4。 ①阳极的电极反应式为_________________________________________________。 ②右侧的离子交换膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜，阴极区a%________b%(填“＞”“＝”或“＜”)。 ③阴极产生的气体为________。 【答案】①Fe－6e－＋8OH－＝FeO＋4H2O ②阴 ＜ ③氢气 【解析】①由图可知，铁极为阳极，铁失去电子发生氧化反应生成FeO，阳极的电极反应式为Fe－6e－＋8OH－＝FeO＋4H2O；②电解池中阳离子向阴极运动、阴离子向阳极运动；中间室的钠离子向左侧运动与生成的氢氧根离子得到氢氧化钠，氢氧根离子向右侧移动，故右侧的离子交换膜为阴离子交换膜，阴极区得到氢氧化钠溶液变浓，故a%＜b%；③阴极水中氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，故产生的气体为氢气。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$