专题08 电解池（期末真题汇编，北京专用）高二化学上学期

专题08 电解池 高频考点概览 考点01 电解池的工作原理 考点02 电解的应用 考点03 金属的腐蚀与防护 地 城 考点01 电解池的工作原理 1．(24-25高二上·北京东城区·期末)利用下图装置进行实验，先闭合K1，一段时间后，打开K1并闭合K2，电流表指针偏转。 下列说法正确的是 A．闭合K1，两极均产生气泡，a极附近溶液变红 B．闭合K1，移向b极 C．闭合K2，a极上的反应为： D．闭合K2时，电路中转移电子数与b极消耗气体分子个数之比为1：2 2．(24-25高二上·北京大兴区·期末)我国神舟系列载人飞船成功进入太空，其电力系统主要由太阳能电池和储能电池构成。据悉，储能电池采用“镍镉蓄电池组”，电池总反应： Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。 下列说法不正确的是 A．当飞船进入光照区时，太阳能电池可为镍镉电池充电 B．镍镉电池放电时负极反应式： C．镍镉电池充电时阳极反应式： D．镍镉电池充电时电解质溶液中的移向镉电极 3．(23-24高二上·北京延庆区·期末)锂电池具有广阔的应用前景，如图装置，放电时可将、转化为和，充电时选用合适催化剂使转化为、和。下列有关叙述不正确的是 A．放电时，向电极方向移动 B．放电时，正极的电极反应式为 C．充电时，电极应与外接直流电源的正极相连 D．充电时，阳极的电极反应式为 4．(23-24高二上·北京通州区·期末)某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH=1的FeCl2溶液，实验记录如下(a、b代表电压数值) 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 I x≥a 电极附近出现黄色，有气泡产生 有Fe3+、有Cl2 II a＞x≥b 电极附近出现黄色，无气泡产生 有Fe3+、无Cl2 III b＞x≥0 无明显变化 无Fe3+、无Cl2 下列说法中，不正确的是 A．I中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝 B．II中出现黄色可能是因为Fe2+有还原性，在阳极放电产生Fe3+ C．由II中阳极现象可知，该电压下Cl-在阳极不放电 D．根据表中电压与阳极现象及产物的对应，可以看出离子是否放电与电压有关 5．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)用石墨电极电解溶液，得到有机产物的法拉第效率随电压的变化如图所示。 已知： 下列说法不正确的是 A．均在电解池的阴极产生 B．产生的电极反应为： C．当电解电压为时，阴极的主要产物为 D．当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 6．(23-24高二上·北京大兴区·期末)某兴趣小组对电解溶液实验进行如下探究： 实验 电极材料 电解质溶液 (滴有酚酞) 实验现象 (电解初期，电极Y端附近) X Y I 石墨 石墨 饱和 NaCl溶液 (约) 有黄绿色气体产生() …… II 石墨 石墨 溶液 有浅黄绿色气体产生…… III 丝 丝 饱和 溶液 (约) 丝逐渐溶解，电极附近开始有白色沉淀产生并逐渐增多，后慢慢变为黄色…… 请回答以下问题： (1)实验I中 ①电源M端为 (填“正极”或“负极”)。 ②电解初期，电极X附近的实验现象为 。   ③写出电解饱和溶液总反应的离子方程式 。 (2)实验II中，同学发现电极Y附近收集到的气体体积远小于电极X附近收集到的气体体积(相同状况下)。小组同学认为溶液中的OH-也会放电，同学用带火星的木条检测电极Y附近的气体，发现带火星的木条未复燃，用传感器测定氧气浓度如图所示。分析带火星的木条未复燃的原因： ，350s后在电极Y附近放置湿润的淀粉-KI试纸，试纸变为蓝色，写出350s后电极Y的电极反应式 。 (3)针对实验III中产生的异常现象，同学查阅资料(见下表)。 颜色 白色 黄色 浓度积(25℃) ①写出电极Y的电极反应式 。 ②结合平衡移动原理分析白色沉淀逐渐转化为黄色的原因： (用化学用语结合必要文字说明)。 ③实验III中电极被氧化为+1价。如果将电解质溶液换成溶液，电极会被氧化为+2价，运用氧化还原反应规律，分析被氧化的产物中价态不同的原因： 。 (4)实验反思：根据上述实验操作和现象，说明电解池阳极产物与 有关(答出两点即可)。 地 城 考点02 电解的应用 7．(23-24高二上·北京大兴区·期末)研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下可合成尿素，有助于解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通入CO2至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极b为阳极 B．电极a的电极反应式： C．总反应为： D．当电路中通过时，右室溶液中增加 8．(24-25高二上·北京海淀区·期末)利用电化学技术处理含有和废水的装置及原理示意图如下。下列说法正确的是 A．电极n连接直流电源的正极 B．电极n产生的气体为 C．反应①的离子方程式： D．当产生224mL(标准状况下)时，理论上外电路通过0.06mol电子 9．(24-25高二上·北京昌平区·期末)工业生产中可通过双极膜电渗析技术对含NaNO3的高盐废水进行处理，制备HNO3和NaOH，工作原理如下图所示。 下列说法正确的是 A．石墨电极a的电极反应为2H2O - 4e− = O2↑+ 4H+ B．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜 C．乙室产生含低浓度NaNO3废水，丙室产生NaOH D．阳极生成1 mol 气体时，该装置可得到4 mol HNO3 10．(24-25高二上·北京十一学校·期末)一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．阳极反应： B．阴极区溶液中浓度逐渐升高 C．理论上每消耗，阳极室溶液减少 D．理论上每消耗，通过阳离子交换膜的离子为 11．(23-24高二上·北京房山区·期末)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 12．(23-24高二上·北京房山区·期末)改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 (1)写出氯碱工业原理的方程式 。 (2)将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下： ① a极为 (填“正”或“负”)极。 ② 甲装置中，Na+向 极移动(填“a”或“b”)。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．在c极区获得氯气 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．当NaCl溶液浓度较低时，及时更换为精制饱和NaCl溶液，以保证生产效率 (3)向乙装置中的阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出O2在阴极区发生反应的电极反应式 。 (4)杂质离子可造成交换膜损伤，导致OH−迁移至阳极区，对产品质量造成不良影响。请结合化学用语说明原因 。 13．(24-25高二上·北京十一学校·期末)微生物代谢过程与电极反应相结合的微生物电化学，可以有效降低污水处理成本。 I．微生物燃料电池是以微生物作为催化剂，将污水中的有机物（如）转化为等无机物，如图所示。 (1)a电极为该电池的 填（“正极”或“负极”），电极反应式为 。 (2)电池使用时，负极区溶液的几乎不变，请解释原因 。 II．微生物电解池也以微生物为催化剂，将污水中的有机物转化为等无机物，如图所示。 (3)电镀、金属冶炼等行业会产生重金属废水，利用该生物电解池可以回收含铜废水中的铜，将废水中的转化为铜单质，从而进行回收再利用。则含铜废水应通入 室（填“阳极”或“阴极”），若有1.5mol电子发生了转移，理论上生成铜的质量为 。 (4)关于微生物原电池和微生物电解池的比较，下列说法正确的是 。 a．都需要外加电源    b．能量转化形式相同 c．都发生氧化还原反应    d．都能除去废水中的有机物 14．(23-24高二上·北京延庆区·期末)烧碱、氯气都是重要的化工原料。习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，图(a)是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图。 (1)氯气的逸出口是 (填字母)，阳极的电极反应式是 ，装置中的离子膜只允许离子通过，浓度较大的从 口(填字母)流出。 (2)氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，向次氯酸的稀溶液中分别加入下列物质，请判断电离平衡移动的方向(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。 加入的物质 次氯酸电离平衡移动的方向 ① ② ③ (3)次氯酸的电离程度大小与溶液的酸碱性有关，其电离平衡体系中各成分的组成分数[，为或]与的关系如图()所示。的电离常数值为 。 (4)可以利用氯碱工业的副产物氢气设计成如图()所示的氢氧燃料电池，以实现物质的综合利用。写出该燃料电池的电极反应式 负极： ；正极： 。 15．(24-25高二上·北京东城区·期末)探究惰性电极电解氯化银悬浊液的反应。 资料： 难溶物 AgCl AgI AgOH 性质 白色沉淀 浅黄色沉淀 白色沉淀，极易分解为黑色 (25℃时) (1)理论分析 推测一：电解氯化银悬浊液即电解水，则阴极反应为： 。 推测二：由AgCl的数据，计算悬浊液中 ，此时，结合离子氧化性强弱关系，可判断电解时阴极产物为 。 (2)实验验证 实验Ⅰ 实验现象 两极均产生气泡。阴极附近白色悬浊液变为黑色，并逐渐增多 ①取“黑色固体”加氨水，黑色固体完全溶解，得到含的无色溶液，证明“黑色固体”为。黑色固体溶解的离子反应方程式为 。 ②实验结束后，阴极石墨上附着有少量Ag固体。检测电极上有Ag的实验操作及现象是 。由此说明推测二成立。 ③除两极生成气体外，依据 能进一步说明推测一也成立。 (3)实验拓展：电解碘化银悬浊液 实验Ⅱ 实验现象 两极均产生气泡。一段时间后，阳极黄色悬浊液变为棕黄色(产生)，阴极上有少量银白色固体(Ag) ①结合信息，分析实验Ⅱ中，阴极仅得到单质Ag未得到的原因： 。 ②推测实验Ⅱ中阳极得到的可能原因： 。 16．(23-24高二上·北京东城区·期末)某兴趣小组研究重铬酸钾的性质及制备。 已知：。 (1)为证明溶液酸碱性对与之间相互转化的影响，同学们设计并进行如下实验。 ①已知浓硫酸溶于水放热，因此设计a步骤的意图是 。 ②同学们分析：仅按照上图所示实验现象，此实验不能达到预期目的。将上述实验最终得到的溶液继续 (填所需操作及观察到的现象)，可达到实验目的。 (2)在水溶液中易得电子，具有较强的氧化性。 ①进行氧化还原滴定时，常利用亚铁盐溶液与溶液反应，写出该反应的离子方程式： 。 ②作为氧化剂使用时需酸化，解释酸化使其氧化性增强的原因： 。 (3)以铬酸钾为原料，采用膜电解法可制备，装置如图所示(其中，分别为或中的一种)。 ①a为 。 ②阳极的电极反应式是 。 ③该装置中的离子交换膜应只允许 (填“阳”或“阴”)离子通过。 ④以为原料制备时，可以采用膜电解法而不能直接加酸制备的原因是 。 地 城 考点03 金属的腐蚀与防护 17．(23-24高二上·北京东城区·期末)关于金属的腐蚀和防护，下列说法不正确的是 A．有盐水残留的铁锅易生锈 B．铜板上的铁铆钉易被氧化生锈 C．在某些钢制暖气片内放置镁棒，目的是延长暖气片使用寿命 D．利用外加电流法保护钢闸门时，应将钢闸门作为阳极 18．(23-24高二上·北京延庆区·期末)下图所示装置的烧杯中均盛有溶液，其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 19．(23-24高二上·北京延庆区·期末)用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 A．铁发生的电极反应： B．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 C．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 D．试管恢复至室温后，导管末端形成一段稳定的水柱 20．(24-25高二上·北京十一学校·期末)下列说法不正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 B．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 C．连接锌棒后，电子由锌流向铁管道 D．电解精炼铜，当电路中共有2mol电子转移时，a电极上溶解64gCu A．A B．B C．C D．D 21．(24-25高二上·北京清华大学附属中学朝阳学校·)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① +少量 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有 ② +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素 已知：。下列分析不正确的是 A．①中气体减少，推测是由于溶液中减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍与铁接触 B．①中检测到，推测可能发生反应：、 C．随阴极析出铜，推测②中溶液减小，平衡逆向移动 D．②中生成，使得比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 22．(24-25高二上·北京第二十中学·期末)某实验小组尝试在钢制钥匙上镀铜。 实验1：将钥匙直接浸入溶液中，后取出，钥匙表面变红，但镀层疏松，用纸即可擦掉。 实验II：用下图装置对钥匙进行电镀铜。钥匙表面迅速变红，同时有细小气泡产生，精铜表面出现少量白色固体。后取出钥匙检验，镀层相对实验I略好，但仍能用纸巾擦掉一部分。经调整实验条件后获得了较好的电镀产品。 实验III：用溶液代替溶液重复实验II，精铜表面未出现白色固体。 回答下列问题： (1)实验I反应的化学方程式是 。 (2)实验II中钥匙应与电源的 极连接。 (3)钥匙表面产生的气体是 ，此电极上的电极反应式是 。 (4)常见化合物中铜元素有、两种价态，结合实验III推测实验II中精铜表面产生的白色固体的电极反应式是 。(已知是一种难溶于水的黄色固体) 23．(23-24高二上·北京通州区·期末)铁的腐蚀与防护与生产生活密切相关。 Ⅰ． 生铁的腐蚀 下图实验装置中，U形管内为红墨水，a、b试管中分别盛有氯化铵溶液和食盐水，各加入生铁片，一段时间后，红墨水柱两边的液面变为左低右高。 (1)猜测a试管中生铁发生 (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。 (2)b试管中正极上发生的电极反应为 。 Ⅱ． 生铁的防护——电镀法 i.用电解的方法制备CuSO4电镀液，如图所示。 (3)与直流电源a 端相连的电极材料是 (填“铜片”或“石墨”)。 (4)将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4溶液进行实验，发现得到的CuSO4溶液pH比替换前升高，结合化学用语解释pH升高的原因是 。 ii.测定CuSO4溶液的浓度。实验操作为：准确量取V1 mL待测液于锥形瓶中，调节溶液，加入过量的kI，用a mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。上述过程中反应的离子方程式：2Cu2+ + 4I- = 2CuI(白色)↓+ I2 ，。 (5)CuSO4溶液的浓度是 mol/L(用含a、V1、V2的代数式表示)。 iii.生铁片上电镀铜。 已知：Cu2+放电的速率缓慢且平稳，有利于得到致密、细腻的镀层。 (6)生铁片应与电源的 相连。 (7)向CuSO4溶液中加入过量氨水，发生反应Cu2+ + 4 NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++4H2O，制得铜氨溶液，可使镀层更加致密、细腻。原因是 。 24．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)电镀是增强金属抗腐蚀能力的一种方法。小组同学进行铁件电镀实验。 (1)用砂纸打磨铁制镀件，用 (填序号，下同)除去油污，用 除去铁锈。 a．溶液        b．盐酸        c．溶液 (2)将铁制镀件与直流电源的 (填“正极”或“负极”)相连，铜片与电源另一极相连，将两极平行浸入溶液中，装置如图。一段时间后，铁件表面镀上一层铜，但镀层不致密。 (3)在溶液中加入氨水制得铜氨溶液：。用铜氨溶液代替溶液重复电镀实验，铁件表面均匀镀上一层致密的铜。 ①写出铁制镀件表面析出铜的电极反应式： 。 ②电镀过程中溶液中的浓度 (填序号)。 a．减小        b．增大        c．几乎不变 (4)将镀层状况不同的镀锌铁件置于稀硫酸中，实验现象如下。 序号 镀层状况 实验现象 i 镀层完整的镀锌铁件 锌表面产生气泡，未检出 ii 镀层破损的镀锌铁件 锌、铁表面均产生气泡，未检出 ii中未检出的原因是 。 试卷第1页，共3页 23 / 31 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 电解池 高频考点概览 考点01 电解池的工作原理 考点02 电解的应用 考点03 金属的腐蚀与防护 地 城 考点01 电解池的工作原理 1．(24-25高二上·北京东城区·期末)利用下图装置进行实验，先闭合K1，一段时间后，打开K1并闭合K2，电流表指针偏转。 下列说法正确的是 A．闭合K1，两极均产生气泡，a极附近溶液变红 B．闭合K1，移向b极 C．闭合K2，a极上的反应为： D．闭合K2时，电路中转移电子数与b极消耗气体分子个数之比为1：2 【答案】B 【分析】闭合K1，为电解池，a为阳极，产生氧气，b为阴极，产生氢气，然后闭合K2，则为原电池，a为正极，b为负极，据此答题。 【详解】A．闭合K1，两极均产生气泡，a为阳极，发生反应：，呈酸性，酚酞不会变红，A错误； B．闭合K1，b为阴极，移向b极，B正确； C．闭合K2，a为正极，a极上的反应为：，C错误； D．闭合K2时，b极发生反应：，电路中转移电子数与b极消耗气体分子个数之比为2：1，D错误； 故答案选B。 2．(24-25高二上·北京大兴区·期末)我国神舟系列载人飞船成功进入太空，其电力系统主要由太阳能电池和储能电池构成。据悉，储能电池采用“镍镉蓄电池组”，电池总反应： Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。 下列说法不正确的是 A．当飞船进入光照区时，太阳能电池可为镍镉电池充电 B．镍镉电池放电时负极反应式： C．镍镉电池充电时阳极反应式： D．镍镉电池充电时电解质溶液中的移向镉电极 【答案】D 【分析】电池总反应：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，放电时Cd化合价升高失电子，故Cd为负极，电极反应式为Cd-2e-+2OH-═Cd(OH)2，NiOOH为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，充电时，Cd(OH)2为阴极反应物，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd-2e-+2OH-，Ni(OH)2为阳极反应物，电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-═NiOOH+H2O。 【详解】A． 当飞船进入光照区时，太阳能电池可为镍镉电池充电，故A正确； B． 放电时Cd化合价升高失电子，故Cd为负极，镍镉电池放电时负极反应式：，故B正确； C． 充电时，Ni(OH)2为阳极反应物，镍镉电池充电时阳极反应式：，故C正确； D． 镍镉电池充电时，电解质溶液中的OH-移向NiOOH电极(阳极)，故D错误； 故选：D。 3．(23-24高二上·北京延庆区·期末)锂电池具有广阔的应用前景，如图装置，放电时可将、转化为和，充电时选用合适催化剂使转化为、和。下列有关叙述不正确的是 A．放电时，向电极方向移动 B．放电时，正极的电极反应式为 C．充电时，电极应与外接直流电源的正极相连 D．充电时，阳极的电极反应式为 【答案】D 【分析】放电时为原电池，X极上Li失电子，则X为负极，Y为正极，正极上CO2得电子生成C和Li2CO3，负极反应式为Li-e-═Li+，正极反应式为3CO2↑+4Li++4e-═C+2Li2CO3，放电时阳离子移向正极Y、阴离子移向负极X；充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接、作阳极、阴极，阴极上Li+得电子生成Li,阳极上Li2CO3发生氧化反应生成CO2和O2，阳极反应式为2Li2CO3-4e-═2CO2↑+O2↑+4Li+，据此分析解答。 【详解】A．放电时为原电池，X为负极，Y为正极，阳离子移向正极，即Li+向电极Y方向移动，故A正确； B．放电时Y为正极，正极上CO2得电子生成C和Li2CO3，正极的电极反应式为3CO2+4Li++4e-═2Li2CO3+C，故B正确； C．充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即充电时电极Y应与外接直流电源的正极相连，故C正确； D．充电时为电解池，阳极上Li2CO3发生氧化反应生成CO2和O2，阳极反应式为2Li2CO3-4e-═2CO2↑+O2↑+4Li+，故D错误； 故选：D。 4．(23-24高二上·北京通州区·期末)某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH=1的FeCl2溶液，实验记录如下(a、b代表电压数值) 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 I x≥a 电极附近出现黄色，有气泡产生 有Fe3+、有Cl2 II a＞x≥b 电极附近出现黄色，无气泡产生 有Fe3+、无Cl2 III b＞x≥0 无明显变化 无Fe3+、无Cl2 下列说法中，不正确的是 A．I中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝 B．II中出现黄色可能是因为Fe2+有还原性，在阳极放电产生Fe3+ C．由II中阳极现象可知，该电压下Cl-在阳极不放电 D．根据表中电压与阳极现象及产物的对应，可以看出离子是否放电与电压有关 【答案】C 【详解】A．根据实验现象，I中阳极发生氧化反应，生成氯气，氯气能够氧化KI生成碘，使淀粉变蓝，故A正确； B．由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析Fe2+具有还原性，故B正确； C．依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，氯气具有氧化性氧化亚铁离子生成铁离子溶液变黄色，反应的离子方程式为：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-，因此无氯气放出，故C错误； D．依据表中数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子优先放电，说明离子是否放电与电压有关，故D正确； 故选C。 5．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)用石墨电极电解溶液，得到有机产物的法拉第效率随电压的变化如图所示。 已知： 下列说法不正确的是 A．均在电解池的阴极产生 B．产生的电极反应为： C．当电解电压为时，阴极的主要产物为 D．当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 【答案】C 【详解】A．、、均在电解池的阴极产生，因为它们都是碳元素得电子的还原产物，A正确； B．产生的电极反应为：，符合电荷守恒和原子守恒，B正确； C．当电解电压为时，的法拉第效率为8%，说明此时阴极的主要产物不是，而是其他产物（如），C错误； D．当电解电压为时，和的法拉第效率之比为3:1，结合电极反应、，计算得到和的物质的量之比为1:2，D正确； 故答案选C。 6．(23-24高二上·北京大兴区·期末)某兴趣小组对电解溶液实验进行如下探究： 实验 电极材料 电解质溶液 (滴有酚酞) 实验现象 (电解初期，电极Y端附近) X Y I 石墨 石墨 饱和 NaCl溶液 (约) 有黄绿色气体产生() …… II 石墨 石墨 溶液 有浅黄绿色气体产生…… III 丝 丝 饱和 溶液 (约) 丝逐渐溶解，电极附近开始有白色沉淀产生并逐渐增多，后慢慢变为黄色…… 请回答以下问题： (1)实验I中 ①电源M端为 (填“正极”或“负极”)。 ②电解初期，电极X附近的实验现象为 。   ③写出电解饱和溶液总反应的离子方程式 。 (2)实验II中，同学发现电极Y附近收集到的气体体积远小于电极X附近收集到的气体体积(相同状况下)。小组同学认为溶液中的OH-也会放电，同学用带火星的木条检测电极Y附近的气体，发现带火星的木条未复燃，用传感器测定氧气浓度如图所示。分析带火星的木条未复燃的原因： ，350s后在电极Y附近放置湿润的淀粉-KI试纸，试纸变为蓝色，写出350s后电极Y的电极反应式 。 (3)针对实验III中产生的异常现象，同学查阅资料(见下表)。 颜色 白色 黄色 浓度积(25℃) ①写出电极Y的电极反应式 。 ②结合平衡移动原理分析白色沉淀逐渐转化为黄色的原因： (用化学用语结合必要文字说明)。 ③实验III中电极被氧化为+1价。如果将电解质溶液换成溶液，电极会被氧化为+2价，运用氧化还原反应规律，分析被氧化的产物中价态不同的原因： 。 (4)实验反思：根据上述实验操作和现象，说明电解池阳极产物与 有关(答出两点即可)。 【答案】(1) 负极 有气体产生，电极附近溶液变为红色 (2) 生成的氧气溶于水中，液面上方氧气浓度低 、 (3) 存在溶解平衡：，阴极反应为， ，和结合生成黄色，减小，溶解平衡正移，白色沉淀转化为黄色 实验III电解氯化钠体系中有，生成，使价铜的还原性减弱；电解液换成溶液，有还原性，可继续被氧化为 (4)电解质溶液的浓度，电极材料 【详解】（1）①实验I中，Y电极附近产生的黄绿色气体是氯气，则发生了，Y极是电解池的阳极，则X极为电解池的阴极，接电源的负极，故M极为负极； ②X为阴极，电解初期发生，有气体生成，生成氢氧根离子，溶液显碱性，酚酞变红色； ③由①②可知，电解饱和食盐水生成了氢氧化钠、氯气和氢气，电解总反应的离子方程式为； （2）由传感器测定氧气浓度图可知，溶解在溶液中的氧气浓度增加，液面上氧气的浓度不变化，可知溶液中的也放电生成氧气，但生成的氧气溶于水中，液面上方的氧气浓度低，木条不能复燃；350s后在电极Y附近放置湿润的淀粉-KI试纸，试纸变为蓝色，说明生成了氯气，则阳极的电解反应式有、； （3）①结合实验III的现象，铜丝逐渐溶解，电极附近开始有白色沉淀生成并逐渐增多，沉淀为CuCl，则电极反应式为：； ②存在溶解平衡：，阴极反应为， ，和结合生成黄色，减小，溶解平衡正移，白色沉淀转化为黄色； ③实验III电解氯化钠体系中有，生成，使价铜的还原性减弱；电解液换成溶液，有还原性，可继续被氧化为； （4）实验I、II、III分别是改变了电解质的浓度、电极材料以及后续实验改变的是电解质的种类，出现不同的现象，则影响电解池阳极产物的因素有电解质溶液的浓度，电极材料，电解质溶液种类等。 地 城 考点02 电解的应用 7．(23-24高二上·北京大兴区·期末)研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下可合成尿素，有助于解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通入CO2至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极b为阳极 B．电极a的电极反应式： C．总反应为： D．当电路中通过时，右室溶液中增加 【答案】D 【分析】根据图示，b电极发生反应2H2O-4e-=O2+4H+，b是阳极；电极a的电极反应式：，a是阴极。 【详解】A．根据图示，水在b电极失电子发生氧化反应生成氧气，电极b为阳极，故A正确； B．根据图示，二氧化碳、硝酸根离子在a电极得电子发生还原反应生成尿素，a是阴极，电极a的电极反应式：，故B正确； C．阴极反应为，阳极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，根据得失电子守恒，总反应为，故C正确； D．当电路中通过时，右室溶液中生成，同时又有通过质子交换膜从右室移入左室，故D错误； 选D。 8．(24-25高二上·北京海淀区·期末)利用电化学技术处理含有和废水的装置及原理示意图如下。下列说法正确的是 A．电极n连接直流电源的正极 B．电极n产生的气体为 C．反应①的离子方程式： D．当产生224mL(标准状况下)时，理论上外电路通过0.06mol电子 【答案】D 【详解】A．电极m上Cl-失去电子生成HClO，1molCl-失去2mol电子生成1molHClO，电极m为阳极，则电极m与直流电源的正极连接，电极n与直流电源负极连接，故A错误； B．电极n与直流电源负极连接，电极n为阴极，水在电极n上得到电子产生氢气，故B错误； C．次氯酸为弱酸，不能写成离子形式，离子方程式应为，故C错误； D．根据反应，生成1molN2消耗3molHClO，则当产生标准状况下224mL(0.01mol)N2时，理论上外电路通过0.06mol电子，故D正确； 故答案为D。 9．(24-25高二上·北京昌平区·期末)工业生产中可通过双极膜电渗析技术对含NaNO3的高盐废水进行处理，制备HNO3和NaOH，工作原理如下图所示。 下列说法正确的是 A．石墨电极a的电极反应为2H2O - 4e− = O2↑+ 4H+ B．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜 C．乙室产生含低浓度NaNO3废水，丙室产生NaOH D．阳极生成1 mol 气体时，该装置可得到4 mol HNO3 【答案】D 【分析】石墨a与外界负极相连，为阴极，左侧双极膜H+向左移动并在石墨电极a上生成H2，OH-向右移动，进入甲室，乙室中的Na+通过M膜进入甲室，生成NaOH，M膜为阳离子交换膜，石墨b为阳极，右侧双极膜中的H+向左移动，OH-移向右侧并在石墨电极b上生成O2，乙室中通过N膜进入丙室，生成HNO3，N极膜为阴离子交换膜。 【详解】A．根据分析，石墨电极a为阴极，发生还原反应，电极反应为2H++2e-=H2↑，A错误； B．根据分析可知，M膜为阳离子交换膜，N极膜为阴离子交换膜，B错误； C．乙室高浓度的硝酸钠，Na+移向甲室，生成NaOH，移向丙室，生成HNO3，同时乙室生成低浓度的NaNO3，C错误； D．阳极生成1 mol O2，电子转移4mol，可得到4 mol HNO3，D正确； 答案选D。 10．(24-25高二上·北京十一学校·期末)一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．阳极反应： B．阴极区溶液中浓度逐渐升高 C．理论上每消耗，阳极室溶液减少 D．理论上每消耗，通过阳离子交换膜的离子为 【答案】C 【分析】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：；左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为，电极反应：，中间为阳离子交换膜，由阳极移向阴极。 【详解】A．右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，阳极反应：，A正确； B．左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为，电极反应：，阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确； C．理论上每消耗，转移电子，生成氯气，同时有由阳极移向阴极，阳极室溶液减少质量为：，C错误； D．理论上每消耗，转移电子，生成氯气，根据电荷守恒，则有由阳极移向阴极，D正确； 故选C。 11．(23-24高二上·北京房山区·期末)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。 12．(23-24高二上·北京房山区·期末)改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 (1)写出氯碱工业原理的方程式 。 (2)将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下： ① a极为 (填“正”或“负”)极。 ② 甲装置中，Na+向 极移动(填“a”或“b”)。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．在c极区获得氯气 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．当NaCl溶液浓度较低时，及时更换为精制饱和NaCl溶液，以保证生产效率 (3)向乙装置中的阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出O2在阴极区发生反应的电极反应式 。 (4)杂质离子可造成交换膜损伤，导致OH−迁移至阳极区，对产品质量造成不良影响。请结合化学用语说明原因 。 【答案】(1) (2) 负极 b极 A、B、C (3) (4)阳极区发生反应：4OH−-4e− = O2↑+ 2H2O，生成氧气，使氯气不纯。(或生成的氯气会在阳极区与OH−发生反应，减少氯气产量) 【分析】氯碱工业原理是采用电解食盐水的方法产生氯气和烧碱，故称为氯碱工业； 根据题目所给图示，甲装置为氢氧燃料电池，乙为电解池，甲装置中氢气进入a极，则a电极为负极，发生氧化反应，b极为正极，发生还原反应，则a电极连接乙装置的d电极为阴极，b电极连接乙装置的c电极为阳极； 【详解】（1）根据分析，氯碱工业原理的方程式为； （2）①根据分析，甲装置为氢氧燃料电池，a电极为负极； ②根据分析，a电极发生氧化反应，即，要保持溶液电荷守恒，钠离子要向b电极移动； ③A．根据分析，c电极为阳极，发生氧化反应，即，故A正确； B．根据分析，d电极为阴极，发生还原反应，即，获得氢气可以继续供给甲装置使用，故B正确； C．随着电解过程中氯化钠的减少，若氯化钠溶液浓度降低，继续电解可能会将将溶液中的O元素转变成氧气，故C正确； （3）若向乙装置阴极区通入氧气，氧气得电子生成氢氧根，其电极反应式为； （4）若氢氧根迁移至阳极区，会代替Cl-失电子，生成氧气，使氯气不纯；也可能在阳极区氢氧根与氯气反应生成氯化钠和次氯酸钠，减少氯气产量。 13．(24-25高二上·北京十一学校·期末)微生物代谢过程与电极反应相结合的微生物电化学，可以有效降低污水处理成本。 I．微生物燃料电池是以微生物作为催化剂，将污水中的有机物（如）转化为等无机物，如图所示。 (1)a电极为该电池的 填（“正极”或“负极”），电极反应式为 。 (2)电池使用时，负极区溶液的几乎不变，请解释原因 。 II．微生物电解池也以微生物为催化剂，将污水中的有机物转化为等无机物，如图所示。 (3)电镀、金属冶炼等行业会产生重金属废水，利用该生物电解池可以回收含铜废水中的铜，将废水中的转化为铜单质，从而进行回收再利用。则含铜废水应通入 室（填“阳极”或“阴极”），若有1.5mol电子发生了转移，理论上生成铜的质量为 。 (4)关于微生物原电池和微生物电解池的比较，下列说法正确的是 。 a．都需要外加电源    b．能量转化形式相同 c．都发生氧化还原反应    d．都能除去废水中的有机物 【答案】(1) 负极 C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+ (2)生成的H+通过质子交换膜向右侧移动，因此负极区溶液的几乎不变 (3) 阴极 48g (4)cd 【详解】（1）a电极将污水中的有机物(如)转化为等无机物，碳元素化合价上升，故a为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为：C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+； （2）负极电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+，当转移24mol电子时，生成的24molH+通过质子交换膜向右侧移动，故负极区溶液的几乎不变； （3）将废水中的转化为铜单质，铜元素化合价下降，得到电子，故含铜废水应通入阴极，发生反应，若有1.5mol电子发生了转移，则理论上生成铜的质量为； （4）a．微生物原电池不需要外加电源，a错误； b．微生物原电池是化学能转化为电能，微生物电解池是电能转化为化学能，能量转化形式不相同，b错误； c．均有元素化合价发生变化，都发生氧化还原反应，c正确； d．由题干信息可知，微生物原电池和微生物电解池都能将污水中的有机物转化为等无机物，d正确； 故选cd。 14．(23-24高二上·北京延庆区·期末)烧碱、氯气都是重要的化工原料。习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，图(a)是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图。 (1)氯气的逸出口是 (填字母)，阳极的电极反应式是 ，装置中的离子膜只允许离子通过，浓度较大的从 口(填字母)流出。 (2)氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，向次氯酸的稀溶液中分别加入下列物质，请判断电离平衡移动的方向(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。 加入的物质 次氯酸电离平衡移动的方向 ① ② ③ (3)次氯酸的电离程度大小与溶液的酸碱性有关，其电离平衡体系中各成分的组成分数[，为或]与的关系如图()所示。的电离常数值为 。 (4)可以利用氯碱工业的副产物氢气设计成如图()所示的氢氧燃料电池，以实现物质的综合利用。写出该燃料电池的电极反应式 负极： ；正极： 。 【答案】(1) a 2Cl--2e-=Cl2↑ c (2) 正反应方向 正反应方向 逆反应方向 (3)10-7.5 (4) H2-2e-+2OH-=2H2O O2+4e-+2H2O=4OH- 【详解】（1）如图所示，a口通入精致的饱和食盐水，应为电解池的阳极，电解NaCl溶液时，阳极是阴离子放电发生氧化反应，即氯离子失去电子生成氯气，阳极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，氯气的逸出口是a口；阴极发生2H2O+2e-=2OH-+H2↑，装置中的离子膜只允许Na+离子通过，浓度较大的NaOH从c口放出，故答案为：a；2Cl--2e-=Cl2↑；c； （2）次氯酸的稀溶液中存在电离平衡，HClO⇌H++ClO-，加入NaOH时，NaOH中和氢离子使平衡正向移动；弱电解质的电离符合越稀越电离，加水使电离平衡正向移动；加入H2SO4溶液，硫酸电离出氢离子，氢离子浓度增大，使电离平衡逆反应方向移动，故答案为：①正反应方向；②正反应方向；③逆反应方向； （3）由HClO的电离平衡HClO⇌H++ClO-，可知其电离常数Ka=，如图(b)所示，X为HClO或ClO-，二者相等时Ka=c(H+)=10-7.5，故答案为：10-7.5； （4）如图(c)所示的氢氧燃料电池，碱性介质中负极是氢气失去电子生成水，负极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；正极是氧气得到电子生成氢氧根离子，正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-。 15．(24-25高二上·北京东城区·期末)探究惰性电极电解氯化银悬浊液的反应。 资料： 难溶物 AgCl AgI AgOH 性质 白色沉淀 浅黄色沉淀 白色沉淀，极易分解为黑色 (25℃时) (1)理论分析 推测一：电解氯化银悬浊液即电解水，则阴极反应为： 。 推测二：由AgCl的数据，计算悬浊液中 ，此时，结合离子氧化性强弱关系，可判断电解时阴极产物为 。 (2)实验验证 实验Ⅰ 实验现象 两极均产生气泡。阴极附近白色悬浊液变为黑色，并逐渐增多 ①取“黑色固体”加氨水，黑色固体完全溶解，得到含的无色溶液，证明“黑色固体”为。黑色固体溶解的离子反应方程式为 。 ②实验结束后，阴极石墨上附着有少量Ag固体。检测电极上有Ag的实验操作及现象是 。由此说明推测二成立。 ③除两极生成气体外，依据 能进一步说明推测一也成立。 (3)实验拓展：电解碘化银悬浊液 实验Ⅱ 实验现象 两极均产生气泡。一段时间后，阳极黄色悬浊液变为棕黄色(产生)，阴极上有少量银白色固体(Ag) ①结合信息，分析实验Ⅱ中，阴极仅得到单质Ag未得到的原因： 。 ②推测实验Ⅱ中阳极得到的可能原因： 。 【答案】(1) (2) 阴极先用氨水浸泡，洗涤，之后将阴极放在浓硝酸之中，有红棕色气体生成，反应后的溶液中滴加盐酸，有白色固体生成 阴极产生黑色 (3) AgI的很小，很低，无法生成AgOH沉淀；但氧化性强，可在电极上放电： 还原性强，在阳极放电产生 【详解】（1）电解氯化银悬浊液即电解水，阴极是水中得电子生成，电极反应式为； AgCl的溶度积，氯化银悬浊液中，因此：； 金属活动性顺序中氧化性强于，因此电解时优先得电子，阴极反应为，产物是； 故答案为：；；； （2）已知黑色固体为，与氨水反应生成，根据质量守恒和电荷守恒可知离子反应为：； 要检测电极上有，可先用氨水浸泡，洗涤，除去电极表面附着的，然后利用与浓硝酸反应生成和红棕色气体，再通过与的特征沉淀反应验证。实验操作及现象为：阴极先用氨水浸泡，洗涤，之后将阴极放在浓硝酸之中，有红棕色气体生成，反应后的溶液中滴加盐酸，有白色固体生成，证明有存在；推测一为“电解氯化银悬浊液即电解水”，电解水时阴极发生反应，会生成。与结合生成，极易分解为黑色的。实验中观察到阴极附近白色悬浊液变为黑色，间接证明发生了电解水的反应，所以依据阴极产生黑色能进一步说明推测一成立； 故答案为：；阴极先用氨水浸泡，洗涤，之后将阴极放在浓硝酸之中，有红棕色气体生成，反应后的溶液中滴加盐酸，有白色固体生成；阴极产生黑色； （3）：的溶度积很小，根据溶度积公式，在悬浊液中，极低。若要生成，通常需生成，但因太低，无法达到沉淀的生成条件，所以不能生成，进而无法得到。从氧化性放电角度：虽然低，但氧化性较强，在电解池阴极，阳离子得电子发生还原反应：，生成单质，而不是； 在电解池阳极，发生阴离子失电子的氧化反应。体系中存在，具有较强的还原性，更易在阳极失去电子，发生氧化反应：，从而产生； 故答案为：AgI的很小，很低，无法生成AgOH沉淀；但氧化性强，可在电极上放电：；还原性强，在阳极放电产生。 16．(23-24高二上·北京东城区·期末)某兴趣小组研究重铬酸钾的性质及制备。 已知：。 (1)为证明溶液酸碱性对与之间相互转化的影响，同学们设计并进行如下实验。 ①已知浓硫酸溶于水放热，因此设计a步骤的意图是 。 ②同学们分析：仅按照上图所示实验现象，此实验不能达到预期目的。将上述实验最终得到的溶液继续 (填所需操作及观察到的现象)，可达到实验目的。 (2)在水溶液中易得电子，具有较强的氧化性。 ①进行氧化还原滴定时，常利用亚铁盐溶液与溶液反应，写出该反应的离子方程式： 。 ②作为氧化剂使用时需酸化，解释酸化使其氧化性增强的原因： 。 (3)以铬酸钾为原料，采用膜电解法可制备，装置如图所示(其中，分别为或中的一种)。 ①a为 。 ②阳极的电极反应式是 。 ③该装置中的离子交换膜应只允许 (填“阳”或“阴”)离子通过。 ④以为原料制备时，可以采用膜电解法而不能直接加酸制备的原因是 。 【答案】(1) 欲排除放热对该反应的影响 冷却至室温，加热后的溶液恢复黄色而加入浓硫酸的溶液仍为橙色(颜色变浅) (2) 根据可知，酸性条件使平衡正向移动，增大；由可知，酸性条件使得电子能力更强 (3) 阳 膜电解法不会引人其他阴离子，产品纯度高 【详解】（1）①向溶液中滴加氢氧化钠溶液，使平衡逆向移动，溶液由橙色变为黄色，将溶液分为两组，一组进行加热，溶液由黄色变为橙色，说明为吸热反应，升高温度平衡逆向移动，另一组滴入浓硫酸，由于浓硫酸稀释时放出热量，能使平衡正向移动，加入H+也能使平衡正向移动，故设计a步骤的意图是欲排除放热对该反应的影响；②由于b步骤滴加浓硫酸，温度升高，且氢离子浓度增大，则同学们分析认为：仅按照上图所示实验现象，此实验不能达到预期目的，将上述实验最终得到的溶液继续冷却至室温，加热后的溶液恢复黄色而加入浓硫酸的溶液仍为橙色(颜色变浅)，可达到实验目的； （2）由于在水溶液中易得电子，具有较强的氧化性； ①进行氧化还原滴定时，溶液能将亚铁盐氧化为铁盐，生成铁离子和铬离子和水，离子方程式：；②根据可知，酸性条件使平衡正向移动，增大；由可知，酸性条件使得电子能力更强，故作为氧化剂使用时需酸化； （3）以铬酸钾为原料，采用膜电解法可制备，阳极水中的氢氧根失去电子生成氧气和氢离子，氢离子与发生反应生成，阴极水中氢离子得到电子生成氢气和氢氧根离子，中间的离子交换膜允许钾离子通过，故①a为； ②阳极的电极反应式是； ③该装置中的离子交换膜应只允许钾离子通过，钾离子为阳离子; ④以为原料制备时，可以采用膜电解法而不能直接加酸制备的原因为膜电解法不会引人其他阴离子，产品纯度高。 地 城 考点03 金属的腐蚀与防护 17．(23-24高二上·北京东城区·期末)关于金属的腐蚀和防护，下列说法不正确的是 A．有盐水残留的铁锅易生锈 B．铜板上的铁铆钉易被氧化生锈 C．在某些钢制暖气片内放置镁棒，目的是延长暖气片使用寿命 D．利用外加电流法保护钢闸门时，应将钢闸门作为阳极 【答案】D 【详解】A．有盐水残留的铁锅易发生铁的吸氧腐蚀的电化学反应而生锈，A正确； B．铜板上的铁铆钉和铜是两个活泼性不同的电极，在环境中易被发生吸氧腐蚀而生锈，B正确； C．在某些钢制暖气片内放置镁棒，采用的是牺牲阳极的阴极防护法，可达到延长暖气片使用寿命的目的，C正确； D．外加电流法保护钢闸门时，利用的是电解池原理，电解池的阴极受保护，故应将钢闸门作为阴极而受到保护，D错误； 故选D。 18．(23-24高二上·北京延庆区·期末)下图所示装置的烧杯中均盛有溶液，其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】金属腐蚀快慢顺序为电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极，A中Fe发生化学腐蚀，B中Fe作阴极被保护，C中Fe作正极被保护，D中Fe作负极加速被腐蚀，故选D。 19．(23-24高二上·北京延庆区·期末)用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 A．铁发生的电极反应： B．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 C．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 D．试管恢复至室温后，导管末端形成一段稳定的水柱 【答案】D 【分析】铁粉、碳粉、氯化钠溶液和空气构成原电池，发生铁的吸氧腐蚀。 【详解】A．铁为负极，其电极反应式为：Fe-2e-═Fe2+，故A错误； B．炭粉存在，构成原电池，加快铁腐蚀的速率，故B错误； C．导管口产生气泡，是由于反应放热，不能证明铁发生了析氢腐蚀，故C错误； D．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能，导管口产生气泡，试管恢复至室温后，导管末端形成一段稳定的水柱，故D正确； 故选：D。 20．(24-25高二上·北京十一学校·期末)下列说法不正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 B．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 C．连接锌棒后，电子由锌流向铁管道 D．电解精炼铜，当电路中共有2mol电子转移时，a电极上溶解64gCu A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．可以形成原电池，铁的还原性强于铜，铁作负极被氧化，铜作正极被保护，不易被腐蚀，A正确； B．加入氨水后发生反应：，使溶液中减小，铜缓慢析出，镀层更致密，B正确； C．锌比铁活泼，形成锌铁原电池，锌作负极，电子由锌流向铁管道，C正确； D．粗铜中含有其它比铜活泼的金属单质，电解时，铜作阳极，发生的反应为：，但是此时其它金属可能比铜先失去电子，故当有电子转移时，电极上溶解的铜小于，D错误； 故选D。 21．(24-25高二上·北京清华大学附属中学朝阳学校·)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① +少量 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有 ② +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素 已知：。下列分析不正确的是 A．①中气体减少，推测是由于溶液中减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍与铁接触 B．①中检测到，推测可能发生反应：、 C．随阴极析出铜，推测②中溶液减小，平衡逆向移动 D．②中生成，使得比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【详解】A．随着反应的进行，一段时间后溶液中的减小，同时阴极发生电极反应：，生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面，阻碍了与铁的接触，故气体减少，A正确； B．因为溶液中有和，铁制镀件与其接触，铁可能与和发生氧化还原反应生成，B正确； C．当阴极有Cu析出时，阴极电极反应：，阳极电极反应：，又因为②中电解液中无Fe元素，根据得失电子守恒，溶液不变，C错误； D．②中与反应生成，使得比①溶液中小，Cu缓慢析出，镀层更致密，D正确； 答案选C。 22．(24-25高二上·北京第二十中学·期末)某实验小组尝试在钢制钥匙上镀铜。 实验1：将钥匙直接浸入溶液中，后取出，钥匙表面变红，但镀层疏松，用纸即可擦掉。 实验II：用下图装置对钥匙进行电镀铜。钥匙表面迅速变红，同时有细小气泡产生，精铜表面出现少量白色固体。后取出钥匙检验，镀层相对实验I略好，但仍能用纸巾擦掉一部分。经调整实验条件后获得了较好的电镀产品。 实验III：用溶液代替溶液重复实验II，精铜表面未出现白色固体。 回答下列问题： (1)实验I反应的化学方程式是 。 (2)实验II中钥匙应与电源的 极连接。 (3)钥匙表面产生的气体是 ，此电极上的电极反应式是 。 (4)常见化合物中铜元素有、两种价态，结合实验III推测实验II中精铜表面产生的白色固体的电极反应式是 。(已知是一种难溶于水的黄色固体) 【答案】(1) (2)负 (3) 、 (4) 【详解】（1）钢制钥匙的主要成分是Fe，实验I的化学方程式是：Fe+CuCl2=FeCl2+Cu； （2）实验II中，电镀中镀件做阴极，钥匙是要被镀铜，则应该做阴极，即与电源的负极连接； （3）CuCl2溶液呈弱酸性，阴极上会有少量的H+放电形成H2，所以钥匙表面的气体为H2； 阴极上既有Cu析出又有H2放出，电极反应式为：、； （4）Cu(II)的化合物一般都是蓝色或绿色，Cu(I)的化合物中，白色固体为CuCl，则相应的电极反应式为：Cu−e−+Cl−=CuCl。 23．(23-24高二上·北京通州区·期末)铁的腐蚀与防护与生产生活密切相关。 Ⅰ． 生铁的腐蚀 下图实验装置中，U形管内为红墨水，a、b试管中分别盛有氯化铵溶液和食盐水，各加入生铁片，一段时间后，红墨水柱两边的液面变为左低右高。 (1)猜测a试管中生铁发生 (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。 (2)b试管中正极上发生的电极反应为 。 Ⅱ． 生铁的防护——电镀法 i.用电解的方法制备CuSO4电镀液，如图所示。 (3)与直流电源a 端相连的电极材料是 (填“铜片”或“石墨”)。 (4)将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4溶液进行实验，发现得到的CuSO4溶液pH比替换前升高，结合化学用语解释pH升高的原因是 。 ii.测定CuSO4溶液的浓度。实验操作为：准确量取V1 mL待测液于锥形瓶中，调节溶液，加入过量的kI，用a mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。上述过程中反应的离子方程式：2Cu2+ + 4I- = 2CuI(白色)↓+ I2 ，。 (5)CuSO4溶液的浓度是 mol/L(用含a、V1、V2的代数式表示)。 iii.生铁片上电镀铜。 已知：Cu2+放电的速率缓慢且平稳，有利于得到致密、细腻的镀层。 (6)生铁片应与电源的 相连。 (7)向CuSO4溶液中加入过量氨水，发生反应Cu2+ + 4 NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++4H2O，制得铜氨溶液，可使镀层更加致密、细腻。原因是 。 【答案】(1)析氢 (2)O2+2H2O+4e-=4OH- (3)铜片 (4)将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4，则阴极的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极区c(OH-)＞c(H+)，氢氧根离子也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区，导致CuSO4溶液pH比替换前升高 (5) (6)负极 (7)降低Cu2+的浓度，使得Cu2+放电速率减缓，同时通过平衡的移动补充放电消耗的Cu2+，使其浓度保持相对稳定，达到放电速率平稳的作用 【分析】酸性较强时发生析氢腐蚀，酸性极弱或接近中性时发生吸氧腐蚀，发生吸氧腐蚀时正极上O2得电子被还原生成OH-，此时正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-。析氢腐蚀正极上2H++2e-=H2↑；钢铁保护方法有牺牲阳极的阴极保护法，以及外加电源的阴极保护法等措施。 【详解】（1）导致U型管内红墨水左低右高，左边试管内气体的压强变大，右边试管内气体的压强减小，所以左边试管中是酸性溶液氯化铵（显酸性），发生析氢腐蚀，右边试管中是中性溶液食盐水，发生吸氧腐蚀； （2）b试管中是中性溶液食盐水，铁作负极，发生失电子的氧化反应，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-； （3）由图可以看出，硫酸根离子向左侧移动，则左侧为阳极，右侧为阴极，则制备CuSO4电镀液，需要阳极自身放电，即选用Cu做电极； （4）将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4，则阴极的反应为2H2O+2e-=H2↑+2 OH-，阴极区c(OH-)＞c(H+)，氢氧根离子也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区，导致CuSO4溶液pH比替换前升高； （5）根据方程式，有比例关系2Cu2+~I2~2Na2S2O3，则n(CuSO4)= n(Na2S2O3)= a mol/L×V2×10-3 L，CuSO4溶液的浓度是； （6）铁片渡铜时，阴极发生反应Cu2++2e-=Cu，则铁片与电源负极相连； （7）制得铜氨溶液，可使镀层更加致密、细腻的原因是降低Cu2+的浓度，使得Cu2+放电速率减缓，同时通过平衡的移动补充放电消耗的Cu2+，使其浓度保持相对稳定，达到放电速率平稳的作用。 24．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)电镀是增强金属抗腐蚀能力的一种方法。小组同学进行铁件电镀实验。 (1)用砂纸打磨铁制镀件，用 (填序号，下同)除去油污，用 除去铁锈。 a．溶液        b．盐酸        c．溶液 (2)将铁制镀件与直流电源的 (填“正极”或“负极”)相连，铜片与电源另一极相连，将两极平行浸入溶液中，装置如图。一段时间后，铁件表面镀上一层铜，但镀层不致密。 (3)在溶液中加入氨水制得铜氨溶液：。用铜氨溶液代替溶液重复电镀实验，铁件表面均匀镀上一层致密的铜。 ①写出铁制镀件表面析出铜的电极反应式： 。 ②电镀过程中溶液中的浓度 (填序号)。 a．减小        b．增大        c．几乎不变 (4)将镀层状况不同的镀锌铁件置于稀硫酸中，实验现象如下。 序号 镀层状况 实验现象 i 镀层完整的镀锌铁件 锌表面产生气泡，未检出 ii 镀层破损的镀锌铁件 锌、铁表面均产生气泡，未检出 ii中未检出的原因是 。 【答案】(1) a b (2)负极 (3) c (4)形成原电池，锌比铁活泼，铁作正极被保护 【详解】（1）碱性溶液可去除油污，故答案为a；铁锈为氧化铁，应用盐酸去除，故答案为b。 （2）铁质镀件表面发生的反应为Cu2++2e-=Cu，则为阴极，与电源负极相连。 （3）①铁制镀件表面发生的反应为[Cu(NH3)4]2+得到电子生成Cu，电极反应式为； ②根据电极反应式，不消耗和生成H+（或OH-），pH几乎不变，故答案为c。 （4）由于ii中形成原电池，锌比铁活泼，铁作正极被保护，所以ii中未检出。 试卷第1页，共3页 23 / 31 学科网（北京）股份有限公司 $