第18讲电解池、金属的腐蚀与防护-2023年高考化学一轮复习讲义

第18讲电解池、金属的腐蚀与防护(精准检测卷)

时间：50分钟

一、选择题(12个小题，每小题只有一个正确选项，每题5分，共60分)

1.《环境科学》刊发了我国科研部门采用零价铁活化过硫酸钠(Na2S2θ8,其中S为+6价)

去除废水中的正五价种［As(V)］的研究成果，其反应机制模型如图所示。下列叙述错误的是

A.56gFe参加反应，共有NA个S2O；被还原

B.Imol过硫酸钠(Na2S2θ8)含NA个过氧键

C.碱性条件下，硫酸根自由基发生反应的方程式为：SO4+OH=SO^+OH

D.PH越小，越不利于去除废水中的正五价神

【答案】A

【解析】A.一个S2。：和一个Fe反应生成两个SO；和一个Fe?+,该过程转移2个电子，

但是Fe?+还要与个sɔθg-反应变成FeH和自由基，56gFc为1molFe因此ImoI铁参加反应要

消耗1.5mol个SzO7，共有L5NA个S2O：被还原，故A错误；

B.1mol过硫酸钠(Na2S2Ox)含1mol过氧键，即含有NA个过氧键，故B正确；

C.结合图示可知，碱性条件下，SO；•发生反应的方程式为：SO；+OH=SO+OH,故C

正确：

D.因为最后是将离子转变为沉淀析出的，则溶液的碱性越强越有利于析出，即PH越大越

有利于去除废水中的正五价碑，pH越小，越不利于去除废水中的正五价碑，故D正确；

故选A。

2.通过3D打印技术制作的人工肾脏是一种可替代肾脏功能的装置，用于帮助患有尿毒症

疾病的患者。实验室用如图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的质子CL将尿素

［CO(NH2)2］氧化排出，则下列说法正确的是

A.b为电源的正极，H+从左室通过质子交换膜移动到右室

B.阳极室中发生的反应依次是：2Cr-2e-=C12f,CO(NH2)2+7CI2+5H2O=2NO2+CO2+14HC1

C.电解结束后，阴极室中溶液的PH与电解前相同

D.该方法与血液透析清除尿素的原理基本相同

【答案】C

【解析】A.由图示可知，左室产生二氧化碳，右室产生氢气，则左室是电解池的阳极，右

室是电解池的阴极，b为电源的负极，H一从左室通过质子交换膜移动到右室，A错误；

B.电解生成的质子Cb将尿素氧化排出，阳极室中发生的反应依次是：2Cl--2e-=Cb↑,

CO(NH2)2+3CL+H2O=N2+CO2+6HCl,B错误；

C.阴极电极反应式为：2H2θ+2e=2OH+H2f,阳极室中发生的反应依次是：ZClIe=Cbf,

CO(NH2)2+3C∣2+H2O=N2+CO2+6HCI,依据得失电子守恒可知，阴、阳极产生的氢氧根离子

和氢离子数目相等，阳极室产生的H”通过质子交换膜进入阴极室与氢氧根离子结合生成水，

所以阴极室中溶液的PH与电解前相同，C正确；

D.血液透析属于物理方法进行分离物质，但是电解法属于化学方法，该方法与血液透析清

除尿素的原理不同，D错误；

答案选C。

3.用图甲装置电解一定量的CUSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所

示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列

说法不正确的是

A.P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态

B.电解过程中N电极表面始终有红色物质生成，无气泡产生

C.P-Q电解过程为电解水，N极产生H2,M极产生02

D.若M电极材料换成Cu,则电解过程中CUSo4溶液的浓度不变

【答案】B

【解析】A.CUSO4溶液中含有的阳离子是：Cu2∖H1,阴离子是OIF、SO：,惰性材料

作电极,0H-的放电顺序大于SO；,OH放电，即阳极电极反应式为4OH^-4e=O2↑+2H2O,

CM+放电顺序大于H+,C/+先放电，即阴极电极反应式为CιP++2e-=CU,P点后，气体体

积突然增加，说明P点C/+消耗完全，所以此过程中阳极产物为02,阴极产物为Cu,所

以只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态，A正确；

B.N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，

B错误；

C.根据A选项可知P点时CM+完全反应，所以P-Q电解过程中，阳极反应为40Ir—4-

=2H2O+O2↑,阴极反应为2H+2e=此3实质上就是电解水，N极即阴极产生氢气，M极

即阳极产生氧气，C正确；

D.若M电极换成CU作电极，阳极上发生Cu-2-=CiP+,阴极反应式C∕++2e=Cu,因

此电解过程中CUSO4溶液的浓度不变，D正确；

综上所述答案为Bo

4.一种采用SoEC共电解H2O/CO2技术合成CH4的工作原理如图所示。图中三相界面即电

子导体相、离子导体相和气相共存的界面。

下列说法正确的是

A.电解时，M电极与电源的负极相接

B.电解时，阴极电极反应式之一为C02+2e=C0+02-

C.若电解过程中生成22.4LCH4,则转移电子的数目一定为6NA

D.若该装置能为外界提供电力，则M电极为负极

【答案】B

【解析】A.M电极处生成02,应为0"失去电子生成。2,为阳极，与电源的正极相连，

故A错误；

2

B.阴极电极处,CO2->CO,H2O一H2,CO2∙→CH4,故阴极电极反应式之一为C02+2C=C0+O∙,

故B正确；

C.没有指明为标准状况，故无法计算甲烷的物质的量，且阴极除了生成甲烷外，还生成氢

气和CO,故不能计算转移电子数，故C错误；

2

D.若该装置能为外界提供电力，为电解池，O2→O∙,M电极为正极，故D错误；

故选B,,

5.我国科研团队将电解食盐水的阳极反应与电催化还原C02的阴极反应相耦合，制备CO

与次氯酸盐，阴极区与阳极区用质子交换膜隔开。装置如图所示，下列说法正确的是

A.b极为电源的负极

B.工作时，阴极附近溶液PH减小

+

C.电池工作时，阳极发生的电极反应式为：CΓ+H20-2e=C10+2H

D.工作时，每转移ImoI电子，阴极室和阳极室质量变化相差IOg

【答案】D

【解析】A.左侧通入二氧化碳生成一氧化碳，说明为阴极，则a为电源的负极，A项错误；

B.工作时，阴极为二氧化碳得到电子与水反应生成一氧化碳和水，电极反应式为

CO2+2H++2e=CO+H2θ消耗氢离了•，溶液的PH增大，B项错误；

C.阳极为氯离子失去电子结合氢氧根离子生成次氯酸根离子和水，C项错误；

D.每转移Imol电子，有Imol氢离子从阳极室移动到阴极室，阴极室由电极反应

+

CO2+2H+2e-=CO+H2O分析，质量增加/8克，故阴极室和阳极室质量相差10克，D项正

确。

故选D。

6.水是鱼类赖以生存的环境，较好的水质能减少鱼类疾病的发生，更有利于鱼类的生长和

生存。世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图

所示。下列说法正确的是

A.Y为电源的正极

B.阴极反应式为2N5+10e+12H+=N2↑+6H2θ

C.将该装置放置于高温下，可以提高其净化效率

D.若BOD为葡萄糖（C6l⅛θ6）,则Imol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极上流出22moB

【答案】B

【解析】从装置图中可知，X电极连接的电极上发生反应是微生物作用下BoD、小。生成

CO2,Y电极连接电极上，微生物作用卜，硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发

生还原反应，为电解池的阴极，则Y为负极，X为正极。

A.Y电极连接电极上，微生物作用下，硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生

还原反应，为电解池的阴极，则Y为电源的负极，故A错误；

B.阴极是硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，阴极反应式为2NO：

+

+1Oe+12H=N2↑+6H2O,故B正确；

C.若该装置在高温下进行，催化剂微生物被灭活，则净化效率将降低，故C错误；

D.若BOD为葡萄糖（C6HQCM,则Imol葡萄糖被完全氧化时，碳元素化合价0价变化为+4

价，理论上电极上流出电子的物质的量：4e×6=24mole',故D错误；

故选：Bo

7.NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质（见图）。下列说法正确的是

A.用阳离子交换膜法电解饱和食盐水时，阴极得到NaoH和H?

B.BrCI与Cb性质相似，BrCl可与Cb反应得到Br?

C.工业上制取NaHCO3时，向精制饱和食盐水中先通入CO2后通入NEh

D.工业上制取NaHCO3时，过滤得到NaHCo3沉淀后的母液，经吸氨、降温冷析后，力口

NaCI盐析，可得至IJNaHCO3沉淀

【答案】A

【解析】A.用阳离子交换膜电解饱和食盐水，阴极电极反应为：2H2O+2e-=H,↑+2OH^,

所以阴极可得到氢氧化钠和氢气，A项正确；

B.BrCl与Cb性质相似，两者都具有强氧化性，BrCl与CL不反应，无法制得Bn,B项错

误；

C.工业上制取NaHCo3时，应向精制饱和食盐水中先通入NH3（NH3在水中溶解度更大）后

通入Cθ2,C项错误；

D.工业上制取NaHCO3时，过滤得到NaHCCh沉淀后的母液，其主要成分为氯化钺，经吸

氨、降温冷析后，加NaCl盐析，可得到氯化镂，D项错误；

答案选A。

8.如图为电解装置示意图。下列电解目的不能实现的是

选项电极材料电解质溶液电解目的

Aa.铜，b.碳棒饱和食盐水制取CI2、NaOH和Hz

Ba.银，b.铁AgNO3溶液铁上镀银

Ca.粗铜，b.精铜CUSO4溶液电解精炼铜

Da.碳棒，b.铜K2SO4稀溶液制取少量°2和Hz

A.AB.BC.CD.D

【答案】A

【解析】由图可知，该装置为电解池，且a端接电源正极，为电解池的阳极，b为阴极。

A.铜作阳极，自身放电产生CM+,此时溶液中Cr无法放电，故不能得到氯气，A符合题

忌T⅛∙-；

B.镀银时，Fe为镀件，Ag为镀层金属，镀件作阴极被保护，则阳极为银，阴极为铁，电

解质为AgNO3溶液，故B可以实现，不符合题意；

C.电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质溶液为可溶性的铜盐，故C可以实

现，不符合题意；

D.碳棒为阳极，铜作阴极，则此时阳极H2O电离出的OH-放电生成O2,阴极为HzO电离

出的H+放电生成H2,故D可以实现，不符合题意；

故答案选A。

9.如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚

献溶液在F极附近显红色。则下列说法正确的是

A.电源B极是正极

B.(甲)(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1：2：2：1

C.欲用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag,电镀液是AgNO3溶液

D.装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明Fe(OH)3胶体带正电荷

【答案】C

【解析】A.根据图片知，该装置是电解池，将电源接通后，向乙中滴入酚醐溶液，在F极

附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上⅛⅛离子放电生成氢气，所

以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，A错误；

B.甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极

上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以甲、乙装置的C、D、E、F电

极均有单质生成；生成ImoI氧气需要4mol电子，生成Imol铜时需要2mol电子，生成ImoI

氯气时需要2mol电子，生成ImoI氢气时需要2mol子，所以转移相同物质的量的电子时生

成单质的物质的量之比为1：2：2：2,B错误；

C.若用丙装置给铜镀银，G应该是Ag,H是Cu,电镀液是AgNO3溶液，C正确；

D.丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明Fe(C)H)3胶粒带正电荷,Fe(OH)3

胶体是不带电的，D错误；

故选C。

10.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

【答案】B

【解析】电解法精炼粗银，粗银做阳极，Ag失电子生成Ag∖CU生成Cu'Pt为惰性金属

成为阳极泥，由得电子能力：Ag>CF+,阴极为Ag+得电子生成Ag；

A.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；

B.由得电子能力：Ag>Cu2∙,阴极为Ag,得电子生成Ag,阴极电极反应为Ag*+e-=Ag,

故B正确；

C.粗银做阳极CU生成CF,,Pt为惰性金属成为阳极泥，故C错误；

D.电解精炼银时，粗银中比银活泼的铜会失电子形成离子进入溶液，则电解液中c(Ag+)浓

度不可能增大，故D错误；

故选：Bo

11.支撑海港码头基础的钢管桩，常用采用如图所示的方法进行防腐，其中高硅铸铁为惰性

辅助阳极。下列有关表述不正确的是

A.该保护方法叫做外加电流保护法，高硅铸铁的作用是传递电流

B.钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零

C.通电后，调整外加电压，外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁

D.石墨能导电且化学性质不活泼，可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极

【答案】C

【解析】A.依图示，该防腐利用了外接直流电源，属于外加电流法防腐，高硅铸铁为惰性

辅助阳极起到传递电流作用，A项正确；

B.外接直流电源的负极与钢管桩连接，钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电

流接近于零，B项正确；

C.外电路中的电子被强制从外接直流电源的负极流向钢管桩，高硅铸铁上海水中阴离子失

去电子流向外接直流电源的正极，与海水中离子的移动构成整个防腐电流回路，C项错误；

D.高硅铸铁为惰性辅助阳极起到传递电流作用，也可用石墨代替，D项正确；

答案选C。

12.关于金属的腐蚀与防护，下列说法正确的是

A.图□：铁丝发生吸氧腐蚀

B.图□：M可用石墨代替

C.图□：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀

D.图□：N不可选石墨

【答案】C

【解析】A.铁丝发生吸氧腐蚀也需要水参加，图干燥的空气中没有水分，故A错误；

B.图采用的是牺牲阳极的阴极保护法，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；

C.图采用的是外加直流电源保护法，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；

D.图采用的是外加直流电源的阴极保护法，辅助电极N为阳极，可以是惰性电极石墨，

则Nuj■选石墨，故D错误；

答案C。

二、非选择题(共4小题，共40分)

13.一种新型燃料电池，它是用两根伯片作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通甲

烷和氧气，其电池反应为：通CE的一极电极反应式：CH4+IOOHYe=CO；+7氏0。如图

所示的电解装置中的电源即为上述的甲烷燃料电池，通电一会儿，发现湿润的淀粉Kl试纸

的C端变为蓝色。

则：

(1)原电池通O2的一极电极反应式为。

(2)E端是电源的极，通入的是气体。

(3)B中发生反应的化学方程式为—。

(4)A装置中金属银完全析出时，阳极上放出5.6L气体(标准状况下)，电解析出—gAgo

【答案】⑴4H2O+2θ2+8e=8OH

⑵负甲烷

电解

(3)CU+2H2O=Cu(OH)2+H2↑

(4)108

【解析】(1)根据原电池工作原理，通氧气一极为正极，电解质为KOH溶液，电极反应式为

O2+4e+2H2O=4OH^;故答案为O2+4L+2H2O=4OH-;

(2)用燃料电池作电源，题中所给装置为电解池，C端变蓝，说明产生L,根据电解原理，C

端为阳极，D端为阴极，E为负极，F为正极，燃料电池中通甲烷一极为负极：故答案为负；

甲烷；

(3)B装置中，Cu电极为阳极，电极反应式Cu-2L=Cu2+,石墨为阴极，电极反应式为2比0

电解电解

+2e^=H2↑+2OH,总电极反应式为Cu+2H2O『Cu(OH)2+H2↑;故答案为Cu+2H2θ=

CU(OH)2+H2↑;

(4)装置A中Pt为阳极，电极反应式为210—4C=O2↑+4H*,铁为阴极，电极反应式为

5θɪ

Ag,+e=Ag,因此有02〜4e〜4Ag,析出Ag的质量为京而ɪx4×108g∕m°l=108g;

故答案为108。

14.如图是一个电化学过程的示意图。

请回答下列问题：

⑴图中甲池是(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)。

(2)A(石墨)电极的名称是(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。

(3)写出通入CFhOH的电极的电极反应式：o

(4)乙池中反应的化学方程式为,当乙池中B(Ag)极质量增加5.4g,甲池中理论

上消耗。2的体积为L(标准状况下)，此时丙池中某电极析出1.6g某金属，则丙

池中的某盐溶液可能是o

A.MgSo4溶液B.CUSO4溶液C.NaCl溶液D.AgNO3溶液

【答案】⑴原电池

⑵阳极

(3)CH3OH-6e+8OH-=CO,^+6H2O

(4)4AgNO3+2H2O-4Ag+O2↑+4HNO30.28B

【解析】(1)根据图中信息，甲池是燃料电池，即为原电池，通入氧气的电极为原电池的正

极，通入甲醇的电极为负极，其他两个装置为电解池。

(2)甲池中通入氧气的电极为原电池的正极，乙池中A(石墨)电极与原电池的正极相连，A(石

墨)电极为阳极。

(3)通入甲醇的电极为负极，甲醇失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH3OH-6c-+8OH=CO

3^+6H20O

(4)乙池是电解硝酸银溶液，阴极为银离子得电子，电极反应式为：AgUe-=Ag,阳极为水失

通电

电子，电极反应式为2H2θ-4e-=4H++θ2f,电解方程式为：4AgNO#2氏0=4Ag+4HN03+02↑;

乙池B电极为阴极，电极反应式为:Ag'+e=Ag,甲池正极电极反应式为：()2+4e-+2H2O=4OH;

根据各电极放电量相等，得关系式：4Ag~θ2,5.4Og银的物质的量为0.05mol,转移电子

0.05mol,则消耗氧气0.0125mol,标准状况下体积为0.0125molx22.4L∕moi=0.28L;丙池析

出金属1.6g,丙池转移电子的物质的量也是0.05mol,若该金属是+1价金属，则该金属的摩

尔质量为，fg,=32g∕mol,该元素是硫元素，硫元素为非金属元素，所以错误，若该金属

0.05mol

是+2价金属，则该金属的摩尔质量为4Jx2-64g∕mol.该金属是铜，则溶液为硫酸铜

溶液，答案选B。

15.电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。

I.NazFeCU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)阴极产生的气体为

(3)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y”)

∏.如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。

(4)Ir-RU惰性电极吸附02生成H2O2,其电极反应式为O

(5)理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理废氨水中溶质(以NE计)的质量是

___________g»

【答案】⑴Fe-6e+8OH=FeO：+4H2O

⑵匕

(3)阴<

+

(4)θ2+2H+2e=H2θ2

⑸17

【解析】(1)根据图示，CU电极为阴极，Fe电极为阳极。阳极上Fe失去电子发生氧化反应

生成FeO;-,电极反应式为Fe-6e+8OH=FeO;-+4H2O;

(2)M的放电能力大于Na+,CU电极上水电离产生的H,得电子产生氢气，电极反应式为

2H2O+2e=H2↑+2OH∙,答案为H2:

⑶根据阳极电极反应式Fe-6e-+8OH-=Fec)；+4%0,OH-参与反应，OH-移向右侧，即右侧

的离子交换膜为阴离子交换膜；根据阴极反应式2H2θ+2e=H2↑+2OH∙,阴极上产生OH,即

Na+通过交换膜移向左侧，生成NaoH,氢氧化钠浓度增大，即a%<b%;

(4)利用电解法制H2O2,在该电解池中，Ir-Ru惰性电极有吸附Ch作用为氧气得电子发生还

原反应，O2+2H'+2e=H2O2,故答案为：O2+2H'+2e=H2O2;

(5)4NH3+3O2.∙2Nz+6H2θ中，氨气中的氮元素从-3价变为氮气中的0价，4mol氨气转移

ɪ2mol电子,所以转移3mol电子,最多可以处理废氨水中溶质(以NFh计)的物质的量是Imol,

质量为lmol×17g∕mol=17go

16.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.

I.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。

(1)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/%

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