备考2025届高考化学一轮复习强化训练第六章化学反应与能量变化第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护

第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护1.[双极膜组][2024广东]用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池（如图），可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺当进行。下列说法不正确的是（B）A.电解总反应：KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOHB.每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而变更D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率解析由题目信息可知，电极a上NO3－中＋5价N转化为NH3中－3价N，N元素化合价降低，发生还原反应NO3－＋8e－＋7H2ONH3·H2O＋9OH－，则电极a为阴极，电极b为阳极，阳极上OH－失电子生成O2：4OH－－4e－O2↑＋2H2O，所以电解总反应为KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A项正确。由电极反应可知，每生成1molNH3·H2O，阴极得到8mole－，同时双极膜处有8molH＋进入阴极室，即有8mol的H2O解离，B项错误。电解过程中，阳极室每消耗4molOH－，同时有4molOH－通过双极膜进入阳极室，所以KOH的物质的量不因反应而变更，C项正确。相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，单位时间内电子转移的量增大，可提高氨生成速率，D2.[CuSO4电镀废液的浓缩再生][2024山东改编]利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池起先工作。下列说法错误的是（B）A.甲室Cu电极为负极B.隔膜为阳离子膜C.电池总反应为Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响解析据题意可知，向甲室加入足量氨水后电池起先工作，则甲室中Cu电极溶解成Cu2＋，与NH3反应生成了[Cu（NH3）4]2＋，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu电极为负极，A正确。乙室Cu电极为正极，发生反应Cu2＋＋2e－Cu，消耗Cu2＋，为维持电解质溶液呈电中性，SO42－透过隔膜进入甲室，则隔膜为阴离子膜，B错误。依据正、负极反应，可知电池总反应为Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋，C正确。NH3能与Cu2＋反应生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2＋浓度减小，对电池电动势有影响，D正确。3.[三室膜][全国Ⅰ高考]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，接受惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO4下列叙述正确的是（B）A.通电后中间隔室的SO42－B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O－4e－O2＋4H＋，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电荷量时，会有0.5mol的O2生成解析电解池中，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，因此，SO42－向阳极（正极区）迁移；依据离子放电依次，溶液中水电离出的OH－在阳极（正极区）失去电子发生氧化反应生成氧气，由于两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，因此水电离出的H＋保留在阳极（正极区），最终导致该极区H＋浓度增大，pH减小，A项错误。由于两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，因此在阳极（正极区）H＋浓度增大，同时，中间隔室的SO42－将迁移到阳极（正极区），最终会生成H2SO4；在阴极（负极区），溶液中水电离出的H＋得到电子发生还原反应生成氢气，水电离出的OH－保留在该极区，最终导致该极区OH－浓度增大，同时，中间隔室的Na＋将迁移到阴极（负极区），最终会生成NaOH，B项正确。在阴极（负极区），电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，C项错误。每生成1molO2要转移4mol电子，因此，当电路中通过1mol电子的电荷量时，生成的O24.[金属的电化学腐蚀][江苏高考]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液潮湿后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀试验。下列有关该试验的说法正确的是（C）A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－Fe3＋B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀解析A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液潮湿后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。5.[牺牲阳极法的试验探究][北京高考]验证牺牲阳极的阴极疼惜法，试验如下（烧杯内均为经过酸化的3％NaCl溶液）。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变更试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是（D）A.对比②③，可以判定Zn疼惜了FeB.对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化C.验证Zn疼惜Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu，用①的方法可推断Fe比Cu活泼解析②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被疼惜，所以取出的少量Fe旁边的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变更，但③中没有Zn疼惜Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe旁边的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn疼惜了Fe，A项正确；①与②的区分在于：前者是将铁氰化钾溶液干脆滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe旁边的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn疼惜Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法推断Fe2＋是不是负极产物，即无法推断Fe与Cu的活泼性，D项错误。6.[2024重庆]硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，可用于土壤环境中钢质管道的电位监测。测量的电化学原理如图所示。回答下列问题：（1）负极的电极反应式