2025届高三高考化学一轮复习 假期作业37　电解池　金属的腐蚀与防护

2025届高三高考化学一轮复习 假期作业37　电解池　金属的腐蚀与防护 一、单项选择题 　 1.港珠澳大桥设计寿命为120年，对桥体钢制构件采用了多种防腐措施，下列防腐措施错误的是（　　） A．用导线与石墨相连 B．用导线与电源负极相连 C．钢制构件上焊接锌块 D．表面喷涂分子涂层 2.四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是（　　） 选项 A B C D 电解质溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2 pH变化 减小 增大 增大 不变 3.利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是（　　） A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠 B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．外加电流法中，Y是待保护金属 4.某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是（　　） A．电解质溶液中电子从B极移向A极 B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c（Cu2＋）保持不变 C.若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液pH增大 D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等 5.粗银中含有Cu、Pt等杂质，用电解法以硝酸银为电解质提纯银。下列说法正确的是（　　） A．粗银与电源负极相连 B．阴极反应式为：Ag＋＋e－===Ag C．Cu、Pt在阳极区中沉积 D．电解液中c（Ag＋）浓度先增大后减小 6.关于金属的腐蚀与防护，下列说法正确的是（　　） A．图①：铁丝发生吸氧腐蚀 B．图②：M可用石墨代替 C．图③：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀 D．图③：N不可选石墨 7.[2024·安徽庐江模拟]含可钝化金属的工业管道或反应器，由于会被内部溶液腐蚀，通过外接电源而钝化，称之为阳极保护法。如图是某金属外接电势与电流密度的变化关系，下列有关说法正确的是（　　） A．阳极保护法中受保护的金属外接电源的负极 B．电流密度越大，金属受保护程度越好 C．CFD区，金属受到保护 D．外接电势越高，对金属保护性越有效 8.[2024·湖南长沙第二次调研]一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如图。下列说法不正确的是（　　） A．与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜 B．第一步中阳极反应为 Na0.44MnO2－xe－===Na0.44－xMnO2＋xNa＋ C．第二步中，放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量增大 D．理论上，每消耗1 mol O2，可生产4 mol NaOH和2 mol Cl2 9.科研工作者利用双功能催化剂实现了室温条件下电催化联合制备氨气和硝酸。下列说法错误的是（　　） A．X端为化学电源的负极 B．b极的电极反应式为 N2＋6H2O－10e－===2NO＋12H＋ C．理论上a、b电极消耗N2速率相等 D．离子交换膜可以是质子交换膜 10.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的电极反应： 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 二、不定项选择题 11.[2024·长春模拟]乙醛酸（HOOCCHO）是有机合成的重要中间体。工业上以乙二醛（OHCCHO）和乙二酸（HOOCCOOH）为原料，用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示。该装置中阴、阳两极均为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极生成的物质反应生成乙醛酸。下列说法错误的是（　　） A．M极与直流电源的负极相连 B．N极上的电极反应式为 HOOCCOOH＋2e－＋2H＋===HOOCCHO＋H2O C．电解一段时间后，N极附近溶液的pH变小 D．若有2 mol H＋通过质子交换膜，则该装置中生成2 mol乙醛酸 12.[2024·广东梅州模拟]电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（如图），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用（已知：2CrO＋2H＋⇌Cr2O＋H2O），下列说法不正确的是（　　） A．阴极室生成的物质为NaOH和H2 B．阳极的电极反应式是 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．a离子交换膜为阳离子交换膜 D．当外电路中转移2 mol电子时，阳极室可生成1 mol Cr2O 13.[2024·广西柳州模拟]实现“碳中和”的重要方式之一是将CO2重新转化成能源，在金属氧化物电解池，高温下电解H2O­CO2的混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．Y是电源的负极 B．阳极的电极反应式是2O2－－4e－===O2↑ C．总反应可表示为 H2O＋CO2H2＋CO＋O2 D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶2 三、非选择题 14. 金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。 （1）某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。请完成以下实验设计（完成表中空格）： 编号 实验目的 炭粉 质量/g 铁粉 质量/g 醋酸质量 分数/% ① 为以下实 验作参照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸浓度 的影响　 0.5 　　　　 36.0 ③ 　　　　 0.2 2.0 90.0 （2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了　　　　（填“吸氧”或“析氢”）腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，炭粉表面发生了　　　　（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）图4为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 ①腐蚀过程中，负极是　　　　（填“a”“b”或“c”）。 ②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈[Cu2（OH）3Cl]，其离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 参考答案 1．解析：A项，石墨、Fe和电解质溶液构成原电池，Fe作负极加速被腐蚀，错误；B项，将铁和电源负极相连时，Fe作阴极而被保护，正确；C项，为牺牲阳极法，正确；D项，为增加防护层，正确。 答案：A 2．解析：电解盐酸，溶质HCl的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂的量减少，溶液碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。 答案：C 3．解析：根据题图可知，X为阳极，Y为阴极，电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH，所以Y附近得到氢氧化钠，故A错误；铜的电解精炼，应用粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以X是粗铜，Y是纯铜，故B错误；电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极，所以X是镀层金属，Y是待镀金属，故C错误。 答案：D 4．解析：电解质溶液通过离子移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜溶液，该装置为电解精炼铜装置，粗铜中有铁锌等杂质，溶液中c(Cu2＋)略减小，故B错误；若A、B均为石墨电极，电解总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则通电一段时间后，溶液pH减小，故C错误；根据电子守恒，阴极、阳极转移电子数一定相等，若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等，故D正确。 答案：D 5．解析：电解法精炼粗银，粗银作阳极，Ag失电子生成Ag＋、Cu失电子生成Cu2＋，Pt为惰性金属成为阳极泥，由得电子能力：Ag＋＞Cu2＋，阴极为Ag＋得电子生成Ag；用电解法精炼粗银，银单质失电子生成银离子，发生氧化反应，粗银与电源正极相连，故A错误；由得电子能力：Ag＋＞Cu2＋，阴极为Ag＋得电子生成Ag，阴极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，故B正确；粗银作阳极，Cu失电子生成Cu2＋，Pt为惰性金属成为阳极泥，故C错误；电解精炼银时，粗银中比银活泼的铜会先失电子形成离子进入溶液，Ag再失电子生成Ag＋进入溶液，但阴极Ag＋生成Ag的量更多，则电解液中c(Ag＋)浓度不可能增大，故D错误。 答案：B 6．解析：铁丝发生吸氧腐蚀也需要水参加，图①干燥的空气中没有水分不易形成原电池，很难发生吸氧腐蚀，故A错误；图②采用的是牺牲阳极法，金属M必须比铁活泼才可以，则M不可用石墨代替，故B错误；图③采用的是外加电流法，若电源断开，则钢铁闸门和周围的海水形成原电池，发生的是吸氧腐蚀，故C正确；图③采用的是外加电流法，辅助电极N为阳极，可以是惰性电极石墨，则N可选石墨，故D错误。 答案：C 7．解析：金属从活态向钝态的转变叫钝化，而通过外接电源而钝化的阳极保护法，指的是使受保护的金属作为阳极，通过外加电流使阳极钝化，电位强烈正移，腐蚀速率大幅度降低，所以，阳极保护法中受保护的金属外接电源的正极，A错误；IM代表的是金属钝化的难易程度，即开始的时候电流密度越大，此时金属溶解，表示金属越难钝化，所以并非电流密度越大，金属受保护程度越好，B错误；当外接电势超过EB后，金属开始钝化，从EC到ED都是金属钝化较稳定的范围，所以CFD区，金属受到保护，C正确；外接电势超过ED后，电流密度又持续增加了，腐蚀速度又加快了，所以并非外接电势越高，对金属保护越有效，D错误。 答案：C 8．解析：传统氯碱工艺电解饱和食盐水，使用阳离子交换膜，与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜，故A正确；根据题图，第一步中阳极反应为：Na0.44MnO2－xe－===Na0.44－xMnO2＋xNa＋，故B正确；第二步中，放电结束后，Na0.44－xMnO2＋xNa＋＋xe－===Na0.44MnO2，Ag－e－＋Cl－===AgCl，电解质溶液中NaCl的含量降低，故C错误；理论上，每消耗1 mol O2，转移4 mol电子，第一步生成4 mol NaOH，根据钠守恒，第二步提取4 mol NaCl，第三步生成2 mol Cl2，故D正确。 答案：C 9．解析：因为a电极氮元素化合价降低，氮气得电子，所以a极为阴极，X端为化学电源的负极，A正确；理论上a、b电极得失电子数相等，但a极上1 mol N2得到6 mol电子，b极上1 mol N2失去10 mol电子，所以消耗N2速率不相等，C错误；离子交换膜可以是质子交换膜，b极产生的质子通过交换膜进入a极区，D正确。 答案：C 10．解析：由示意图可知，电解时，电极A上LiMn2O4中Mn元素化合价降低，被还原，电极A是电解装置的阴极，A项正确；由电解装置中电极B上的物质变化可知，Mn2＋被氧化成MnO2，B项正确；阴极上Mn元素化合价由＋3.5→＋2，阳极上Mn元素化合价由＋2→＋4，化合价变化的绝对值不相等，故电解过程中，溶液中的Mn2＋浓度会变化，C项错误；通过调节溶液pH，可使Mn2＋转化为沉淀而除去，再加入可溶性的碳酸盐可使Li＋转化为难溶的碳酸锂，D项正确。 答案：C 11．解析：由图中质子的移动方向可知，M极为电解池的阳极，与电源正极相连，A错误；N极为阴极，乙二酸在阴极的电极反应式为HOOCCOOH＋2e－＋2H＋===HOOCCHO＋H2O，放电时消耗氢离子，溶液pH增大，B正确、C错误；若有2 mol氢离子通过质子交换膜，阴极和阳极各生成1 mol乙醛酸，则装置中生成2 mol乙醛酸，D正确。 答案：AC 12．解析：电解时，阳极上水中的OH－放电：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，浆液中的CrO通过阴离子交换膜向阳极移动，从而从浆液中分离出来，因存在2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O，则分离后含铬元素的粒子是CrO、Cr2O；阴极上水中的H＋放电：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，混合物浆液中的钠离子通过阳离子交换膜进入阴极，故阴极反应生成氢气和NaOH；电解时，每转移2 mol电子，阳极区生成2 mol H＋，由于2CrO＋2H＋⇌Cr2O＋H2O为可逆反应，阳极室生成的Cr2O小于1 mol，D错误。 答案：D 13．解析：由图可知与X相连的电极产生氢气和CO，H、C元素化合价降低，发生还原反应，为电解池的阴极，则X是电源的负极，Y为正极，A错误；金属氧化物为电解质，则阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，B正确；由图可知反应物为水和二氧化碳，生成物为氢气、一氧化碳和氧气，则该电解池的总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C正确；结合总反应的化学方程式可知，阴极产生1 mol H2和1 mol CO时，阳极产生1 mol O2，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2∶1，D错误。 答案：AD 14．解析：(1)①为参照实验，由于②探究醋酸浓度的影响，故铁粉质量不变，为2.0 g；③只有炭粉含量与①不同，③探究炭粉含量的影响。(2)t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，电子转移的方向如图所示，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。(3)①根据题图知，O2得电子生成OH－，Cu失电子生成Cu2＋，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极，即c是负极。②Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，负极上生成Cu2＋、正极上生成OH－，所以该离子反应为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 答案：(1)②2.0　③炭粉含量的影响 (2)吸氧　　还原　2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (3)①c　②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓ 学科网（北京）股份有限公司 $$