第30讲 电解池、电化学腐蚀与防护（解析版） 高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练

备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练第30讲电解池、电化学腐蚀与防护【复习目标】1．理解电解池的构成、工作原理及应用。2．能书写电极反应和总反应方程式。3．能根据电子守恒规律，对电解池进行计算。4．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。【知识精讲】考点一电解原理1．电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成①外接电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。2．电解池的工作原理(1)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析(2)电解过程的三个流向①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。3．阴、阳两极上的放电顺序在阳极上阴离子失去电子发生氧化反应，在阴极上阳离子得到电子发生还原反应的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。阳离子放电顺序为Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔融状态下的物质中会放电)(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型(1)电解溶剂水电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解质溶液复原含氧酸，如H2SO4阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋总反应式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑增大减小加水可溶性强碱，如NaOH增大活泼金属含氧酸盐，如KNO3不变(2)电解溶质电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解质溶液复原无氧酸，如HCl阴极：2H＋＋2e－=H2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑总反应式：2HCleq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑减小增大通入HCl气体不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2阴极：Cu2＋＋2e－=Cu阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑总反应式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑加入CuCl2固体(3)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱电解质(水溶液)电极反应式及总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－总反应式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新电解质增大通入HCl气体(4)电解溶质和溶剂水，生成O2和酸电解质(水溶液)电极反应式及总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4]阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋阴极：2Cu2＋＋4e－=2Cu总反应式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋生成新电解质减小加CuO或CuCO3【注意】电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，如电解NaCl溶液少的H和Cl，通入HCl复原，电解CuSO4溶液少的是Cu和O，补CuO复原等。【例题1】如图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是()选项a极板b极板x电极z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2【答案】A【解析】由题意知a极板质量增加，a应为阴极，则b为阳极，x为电源负极，y为电源正极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出；B项不符合，电解时a极板无质量变化；C项不符合，阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成；D项不符合，电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体。【例题2】将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为()A．4×10－3mol·L－1B．2×10－3mol·L－1C．1×10－3mol·L－1D．1×10－7mol·L－1【答案】A【解析】根据电解规律可知，阴极反应：Cu2＋＋2e－=Cu，增重0.064g，应是Cu的质量，设溶液中H＋的物质的量为x；根据总反应式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋2×64g4mol0.064gx解得x＝0.002mol，溶液中c(H＋)＝eq\f(0.002mol,0.5L)＝4×10－3mol·L－1。【例题3】按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：________________________________________________；阴极反应式：________________________________________________；总反应离子方程式：__________________________________________。(2)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式：_____________________________________________；阴极反应式：_____________________________________________；总反应离子方程式：________________________________________。(3)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：_________________________________________；阴极反应式：__________________________________________；总反应方程式：________________________________________。【答案】(1)2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2H2O＋2e－=H2↑＋Mg(OH)2↓Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－2Al＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(电解))2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(3)2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Al2O3＋3H2↑【例题4】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_________________，电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。【答案】2H2O－4e－=4H＋＋O2↑a【解析】装置图中左侧与电源正极相连，为三室膜电解槽的阳极，由于阳极室的溶液为稀硫酸，故阳极发生的反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，生成的H＋穿过阳离子交换膜进入a室与SO2碱吸收液中的SOeq\o\al(2－,3)反应生成HSOeq\o\al(－,3)，则a室中NaHSO3浓度增加。【归纳总结】电解计算中常用的方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据得失电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。③根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。考点二电解原理的应用1．氯碱工业(1)电极反应阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反应)；阴极：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(还原反应)。(2)总反应方程式①化学方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。②离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(3)设备装置装置离子交换膜电解槽阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过②将电解槽隔成阳极室和阴极室作用：阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。加入物质a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液；含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。2．电镀和电解精炼铜电镀(Fe表面镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋阴极电极材料待镀金属铁纯铜电极反应Cu2＋＋2e－=Cu电解质溶液含Cu2＋的盐溶液注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解槽底部形成阳极泥3．电冶金本质为Mn＋＋ne－=M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(电解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑阳极：6O2－－12e－=3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－=4Al【例题5】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－=NiB．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等C．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和PtD．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋【答案】C【解析】A项，电解法制备高纯度的镍，粗镍作为阳极，金属按还原性顺序Zn>Fe>Ni>Cu>Pt发生氧化反应，电极反应依次为Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋，错误；B项，电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，Cu、Pt沉积到电解槽底部，阴极只析出Ni，结合两极转移的电子数相等，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不一定相等，错误；C项，Cu和Pt还原性比Ni弱，不能失去电子，以单质沉淀的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，正确；D项，电解后，溶液中存在的金属阳离子除了Fe2＋、Zn2＋外，还有Ni2＋，错误。【例题6】一种新型的电解废水处理技术是以活性炭为电极板和粒子凝胶颗粒填充的电解装置(如图所示)。该装置电解过程中产生的羟基自由基(·OH)氧化能力极强，能氧化苯酚生成CO2、H2O。下列说法错误的是()A．阳极电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．H＋通过离子交换膜向阴极移动C．苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH=6CO2↑＋17H2OD．每转移0.7mole－两极室共产生气体体积为11.2L(标准状况)【答案】A【解析】根据题给信息可知，阳极上产生羟基自由基，故阳极反应为H2O－e－=·OH＋H＋，A项错误；H＋通过离子交换膜向阴极移动，B项正确；苯酚被羟基自由基氧化为CO2、H2O，配平化学方程式为C6H5OH＋28·OH=6CO2↑＋17H2O，C项正确；阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，转移0.7mol电子，阴极产生0.35molH2，阳极反应式为H2O－e－=·OH＋H＋，转移0.7mol电子，生成0.7mol·OH，由C6H5OH＋28·OH=6CO2↑＋17H2O可知，0.7mol·OH参加反应，生成0.15molCO2，故两极室共产生0.5mol气体，在标准状况下体积为11.2L，D项正确。【例题7】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：依据上图，完成下列填空：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为___________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH________(选填“不变”“升高”或“下降”)。(2)为有效除去工业食盐中含Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)杂质，加入试剂的合理顺序为________(多选)。A．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂B．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3C．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3【答案】(1)2Cl－－2e－=Cl2↑升高(2)BC【解析】(1)电解饱和食盐水，与电源正极相连的电极为阳极，电极反应式是2Cl－－2e－=Cl2↑；与电源负极相连的电极为阴极，电极反应式是2H＋＋2e－=H2↑，消耗H＋，产生OH－，所以溶液的pH升高。(2)除去杂质时加入Ba2＋和OH－，无先后之分，但Na2CO3一定要在最后加入，因为COeq\o\al(2－,3)还要除去多余的Ba2＋，过滤沉淀后加入适量HCl，即认为NaCl被提纯，选BC。考点三金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟干燥气体或非电解质液体接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象eq\a\vs4\al(无)电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－=Fe2＋正极2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－总反应式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。3．金属的防护(1)电化学保护法①牺牲阳极法——原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属；b．正极：被保护的金属设备。②外加电流法——电解原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性金属。(2)改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。(3)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。【例题8】钢铁防护方法有多种，图中的方法描述正确的是()A．b为电源负极B．该方法是牺牲阳极法C．电子流向：a→钢铁闸门→辅助电极→b→aD．电源改用导线连接进行防护时，辅助电极发生氧化反应【答案】D【解析】A项，在外加电流法中，钢铁作电解池的阴极，即a为电源的负极，则b为电源的正极，故A错误；从题图示可知，由于有外加电源，故此为外加电流法，故B错误；C项，在电解池中，电子由电解池的阳极→电源的正极，电源的负极→电解池的阴极，溶液中通过离子导电而不是电子，故C错误；D项，电源改用导线连接进行防护时，即牺牲阳极法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，故D正确。【例题8】验证牺牲阳极法，实验如下(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化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼【答案】D【解析】Fe2＋能与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，对比②和③发现②中的Fe没有被腐蚀、③中的Fe被腐蚀，说明Zn可保护Fe，A正确；由②可知①中的Fe应被保护，而由①的实验现象可知铁被氧化，则可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化，B正确；Fe会被K3[Fe(CN)6]氧化，所以不能用①的方法验证Zn保护Fe，C正确；由以上分析可知，Fe可以被K3[Fe(CN)6]氧化，故加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀不能说明Fe比Cu活泼，D错误。【例题9】某化学小组通过手持技术探究铁钉在4种溶液中的吸氧腐蚀实验，相关数据如表所示。实验装置实验编号浸泡液pH氧气体积分数随时间的变化①1.0mol·L－1NH4Cl5②0.5mol·L－1(NH4)2SO45③1.0mol·L－1NaCl7④0.5mol·L－1Na2SO47已知铁在负极被氧化的过程由3个步骤构成：①Fe＋H2O－e－=Fe(OH)ads(吸附物)＋H＋；②Fe(OH)ads(吸附物)－e－=FeOH＋；③FeOH＋＋H＋=Fe2＋＋H2O。下列说法错误的是()A．铁钉吸氧腐蚀的负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B．上述实验的正极反应式均为O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．300min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率：弱酸性溶液<中性溶液D．曲线先陡后平可能是由于溶液碱性增强促进氢氧化物生成，阻碍反应继续进行【答案】C【解析】由题给信息知，铁钉吸氧腐蚀的负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，故A正确；吸氧腐蚀是在中性或弱酸性环境中发生的，故正极反应式均为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故B正确；①②溶液显酸性，③④溶液显中性，根据图像可知，铁钉的平均吸氧腐蚀速率：弱酸性溶液大于中性溶液，故C错误；氧气体积分数下降曲线先陡后平，一方面是由于氧气体积分数降低后使腐蚀速率变慢，另一方面也可能是由于溶液碱性增强促进氢氧化物的生成，氢氧化物覆盖在铁钉表面阻碍反应继续进行，故D正确。【真题演练】1．（2022·湖北·高考真题）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是（）A．生成，理论上外电路需要转移电子B．阴极上的电极反应为：C．在电解过程中向铂电极移动D．电解产生的中的氢元素来自于【答案】D【详解】A．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应，B错误；C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；故选D。2．（2022·海南·高考真题）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。下列有关说法正确的是（）A．在b电极上，被还原B．金属Ag可作为a电极的材料C．改变工作电源电压，反应速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少【答案】A【分析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2--4e-=O2，据此分析解答；【详解】A．由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B．a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C．改变工作电源的电压，电流强度发生改变，反应速率也会改变，C错误；D．电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；答案选A。3．（2022·北京·高考真题）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置示意图序号电解质溶液实验现象①阴极表面有无色气体，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。经检验电解液中无元素下列说法不正确的是（）A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，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，推测②中溶液减少，平衡逆移D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密【答案】C【分析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。【详解】A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；C．由分析可知，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C错误；D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；故选C。4．（2022·广东·高考真题）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中（）A．阴极发生的反应为 B．阴极上被氧化C．在电解槽底部产生含的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等【答案】C【分析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含和等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。【详解】A．阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；B．Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；C．阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；D．因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误；故选C。5．（2022·辽宁·高考真题）镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少量漂白粉，溶液恢复棕色；加入，振荡，静置，液体分层。下列说法正确的是（）A．褪色原因为被还原 B．液体分层后，上层呈紫红色C．镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈 D．溶液恢复棕色的原因为被氧化【答案】D【详解】A．比活泼，更容易失去电子，还原性更强，先与发生氧化还原反应，故溶液褪色原因为被还原，A项错误；B．液体分层后，在层，的密度比水大，则下层呈紫红色，B项错误；C．若镀层金属活泼性大于，则不易生锈，反之，若活泼性大于镀层金属，则更易生锈，由于活泼性：，则镀锡铁钉更易生锈，C项错误；D．漂白粉的有效成分为，其具有强氧化性，可将氧化，D项正确；答案选D。6．（2021·江苏·高考真题）通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是（）A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2OC．电解的总反应方程式：2H2O2H2↑+O2↑D．电解过程中转移4mol电子，理论上可获得22.4LO2【答案】B【详解】A．阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A错误；B．电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，故B正确；C．阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为，故C错误；D．电解过程中转移4mol电子，生成4molNiOOH，根据，生成1mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4L，故D错误；选B。7．（2021·湖北·高考真题）Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是（）A．电解时只允许H+通过离子交换膜B．生成O2和H2的质量比为8∶1C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大D．CrO3的生成反应为：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O【答案】A【分析】根据左侧电极上生成，右侧电极上生成，知左侧电极为阳极，发生反应：，右侧电极为阴极，发生反应：；由题意知，左室中随着浓度增大转化为，因此阳极生成的不能通过离子交换膜。【详解】A．由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是，A项错误；B．根据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和阴极反应，知生成和的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B项正确；C．根据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液的浓度增大，C项正确：D．电解过程中阳极区的浓度增大，转化为，D项正确。故选A。8．（2021·辽宁·高考真题）利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是（）A．a为电源负极 B．溶液中Q的物质的量保持不变C．在M极被还原 D．分离出的从出口2排出【答案】C【分析】由题干信息可知，M极发生的是由Q转化为的过程，该过程是一个还原反应，故M极为阴极，电极反应为：+2H2O+2e-=+2OH-，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应为：-2e-=+2H+，b极为电源正极，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，a为电源负极，A正确；B．由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；C．由分析可知，整个过程CO2未被还原，在M极发生反应为CO2+OH-=，C错误；D．由题干信息可知，M极上CO2发生反应为：CO2+OH-=被吸收，向阳极移动，N极上发生的反应为：+H+=H2O+CO2↑，故分离出的从出口2排出，D正确；故答案为：C。9．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（）A．a是电源的负极B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D．当完全溶解时，至少产生气体336mL(折合成标准状况下)【答案】C【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。【详解】A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D．当完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式，产生氧气为0.015mol，体积为336mL(折合成标准状况下)，故D正确；故选C。10．（2021·广东·高考真题）钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（）A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D．电解总反应：【答案】D【分析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。【详解】A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；B．由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；D．由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正确；故选D。11．（2021·全国·高考真题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（）A．在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理论上外电路中迁移了电子D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移【答案】D【分析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br-被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-移向阳极。【详解】A．KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；B．阳极上为Br-失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；C．电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，根据转移电子守恒可知每生成1mol乙醛酸转移电子为1mol，因此制得2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错误；D．由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；综上所述，说法正确的是D项，故答案为D。12．（2021·全国·高考真题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是（）A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理【答案】D【分析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析解答。【详解】A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；C．因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。故选D。13．（2020·江苏·高考真题）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（）A．阴极的电极反应式为B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快【答案】C【分析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。【详解】A.阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；B.阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；C.金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；D.海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；故选：C。14．（2022·江苏·高考真题）氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。(1)“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_____________(用电极反应式表示)。②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。(2)“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收制得的溶液反应，生成、和；再经生物柴油副产品转化为Fe。①实验中发现，在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，该反应的离子方程式为_________________________。②随着反应进行，迅速转化为活性，活性是转化为的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为___________________。③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、的产率随变化如题图所示。的产率随增加而增大的可能原因是___________________。(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“热循环制氢和甲酸”的优点是_____________。【答案】(1)

Cu、O(2)

H的电负性大于Fe，小于O，在活性表面，H2断裂为H原子，一个吸附在催化剂的铁离子上，略带负电，一个吸附在催化剂的氧离子上，略带正电，前者与中略带正电的碳结合，后者与中略带负电的羟基氧结合生成H2O，转化为

随增加，生成和H2的速率更快、产量增大，生成的速率更快、产率也增大(3)高效、经济、原子利用率高、无污染【解析】（1）①电解在质子交换膜电解池中进行，H+可自由通过，阳极区为酸性溶液，电解过程中转化为，电解时阳极发生的主要电极反应为：；②电解后，经热水解得到的HCl和热分解得到的CuCl等物质可循环使用，从图中可知，热分解产物还有O2，从详解①中得知，进入热水解的物质有，故发生化合价变化的元素有Cu、O。（2）①在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，离子方程式为：；②H的电负性大于Fe，小于O，在活性表面，H2断裂为H原子，一个吸附在催化剂的铁离子上，略带负电，一个吸附在催化剂的氧离子上，略带正电，前者与中略带正电的碳结合，后者与中略带负电的羟基氧结合生成H2O，转化为；③在其他条件相同时，随增加，其与铁粉反应加快，从图中得知Fe的转化率也增大，即生成和H2的速率更快，量更大，则得到活性的速度更快，量也更多，生成的速率更快，产率也更大。（3）“热循环制氢和甲酸”系统将转化为和生成H2的速率快，原子利用率高，不产生污染物，Fe初期生成后迅速转化为活性，氧化为再经生物柴油副产品转化为Fe，得到循环利用，故该原理的优点是：高效、经济、原子利用率高、无污染。15．（2021·北京·高考真题）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。(1)①阳极室产生Cl2后发生的反应有：_________________________、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。②结合电极反应式说明生成溶液a的原理_____________。(2)一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。电解效率η和选择性S的定义：η(B)=×100% S(B)=×100%①若η(EO)=100%，则溶液b的溶质为_____________。②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因：I.阳极有H2O放电II.阳极有乙烯放电III.阳极室流出液中含有Cl2和HClO……i.检验电解产物，推测I不成立。需要检验的物质是_____________。ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈_______%。经检验阳极放电产物没有CO2。iii.实验证实推测III成立，所用试剂及现象是_____________。可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。【答案】(1)Cl2+H2O=HCl+HClO

阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，K+通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液(2)KCl

O2

13

KI溶液和淀粉溶液，溶液变蓝【分析】(1)阳极产生氯气后，可以和水发生反应生成次氯酸其方程式为：Cl2+H2O=HCl+HClO；溶液a是阴极的产物，在阴极发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根结合形成氢氧化钾，故答案为：阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，K+通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液；(2)①若η(EO)=100%则说明在电解过程中只有乙烯中的碳化合价发生变化，其他元素化合价没有变，故溶液b的溶质为：KCl；②i.阳极有H2O放电时会产生氧气，故需要检验的物质是O2；ii.设EO的物质的量为amol则转化的乙烯的物质的量为：；生成EO转化的电子的物质的量：2amol；此过程转移电子的总物质的量：；生成CO2的物质的量：；生成CO2转移的电子的物质的量：，则η(CO2)=≈13%；iii.实验证实推测III成立，则会产生氯气，验证氯气即可，故答案为：KI溶液和淀粉溶液，溶液变蓝。【课后精练】第I卷（选择题）1．（2022·重庆南开中学高三阶段练习）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（）A．中含有的中子数为NAB．分子中含有的σ键数目为4NAC．标准状况下，22.4LHCl气体中数目为NAD．电解精炼铜过程中，阳极质量减少32g时电路中转移电子数目为NA【答案】A【详解】A．的质子数为8，中子数为18—10=8，则中含有的中子数为×10×NAmol—1=NA，故A正确；B．乙烯分子中单键为σ键，双键中含有1个σ键，则分子中含有的σ键数目为×5×NAmol—1=5NA，故B错误；；C．氯化氢是共价化合物，化合物中不含有氢离子，故C错误；D．电解精炼铜过程中，粗铜为阳极，阳极上锌、铁、铜失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，粗铜中锌、铁、铜的物质的量比不能确定，所以不能计算阳极质量减少32g时电路中转移电子数目，故D错误；故选A。2．（2022·云南·瑞丽市第一民族中学）下列关于电解池的叙述中，不正确的是（）A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解池是电能转化为化学能的装置C．溶液中的阳离子移向阴极 D．在电解池的阳极发生氧化反应【答案】A【详解】A．与外接直流电源正极相连的是电解池的阳极，A错误；B．电解池将外接直流电的电能转化为化学能，该装置是电能转化为化学能的装置，B正确；C．电解池中溶液中的阳离子向得电子的一极移动，电解池中与外接直流电源负极相连的是阴极，阴极得电子，即溶液中的阳离子移向阴极，C正确；D．电解池的阳极失去电子流入外接直流电源的正极，在电解池的阳极发生氧化反应，D正确；故选A。3．（2022·全国·高三专题练习）关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（）A．若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈无色B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【答案】B【分析】电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl－－2e－=Cl2，阴极：2H2O＋2e－=H2＋2OH－(或2H＋＋2e－=H2)，总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2＋Cl2。【详解】A．阴极显碱性，滴入石蕊溶液变蓝，选项A错误；B．阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－，溶液呈棕色，选项B正确；C．阴极上是H2O电离产生的H＋放电产生H2，不是Na＋放电生成钠，选项C错误；D．电解后生成NaOH溶液呈碱性，选项D错误；答案选B。4．（2022·湖北·高三阶段练习）是21世纪理想的能源，工业上制备氢气的常见方法有以下三种：①电解水法制备；②水煤气法制备；③电解饱和食盐水法制备。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）A．方法①中，当阴极产生amol气体时，转移的电子数为4aNAB．方法②中，制备22.4L时，断裂的极性键的数目为NAC．方法③中，每电解117gNaCl时，产生的气体的分子数为NAD．用这三种方法分别制备1mol，转移的电子数均为2NA【答案】D【详解】A．方法①为电解水法，阴极发生还原反应产生H2，amolH2生成转移电子数为2aNA，A错误；B．未说明标准状况，气体体积不能进行计算，B错误；C．电解117gNaCl即2mol将生成1molCl2和1molH2，共2mol气体，C错误；D．这三种方法对应的三个氧化还原反应中H2O都只作且是唯一的氧化剂，H2O中的H元素得2mol电子生成1molH2，D正确；答案选D。5．（2022·上海中学东校）下列反应中，将电能转化为化学能的是（）A．火力发电 B．太阳能电池 C．铜锌原电池 D．电解饱和食盐水【答案】D【详解】A．火力发电是通过化石燃料燃烧，使化石燃料中化学能转化为电能，故不选A；

B．太阳能电池是将太阳能转化为电能，故不选B；

C．铜锌原电池是化学能直接转化为电能，故不选C；

D．电解饱和食盐水是电解装置，将电能转化为化学能，故选D；选D。6．（2022·广西·模拟预测）在N羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是（）A．NHPI具有催化作用B．海绵Ni电极发生氧化反应C．总反应为+H2↑D．每消耗1mol苯甲醇，有2mol电子在介质中通过【答案】D【分析】由图可知，该装置为电解池，海绵镍为阳极，Ni2+离子在在阳极失去电子发生氧化反应生成Ni3+离子，电极反应式为Ni2+-e-=Ni3+，Ni3+离子与NHPI反应生成Ni2+离子和PINO，石墨为阴极，氢离子在石墨电极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e—=H2↑，与PINO反应生成和NHPI，电解总反应式为+H2↑。【详解】A．由分析可知，NHPI在阳极区与Ni3+离子反应生成PINO，PINO在阴极区与反应生成和NHPI，所以理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，具有催化作用，选项A正确；B．由分析可知，该装置为电解池，海绵镍为阳极，发生氧化反应，选项B正确；C．由分析可知，该装置为电解池，电解总反应式为+H2↑，选项C正确；D．电子不能通过介质，在介质中是由离子定向移动传导电流，选项D错误；答案选D。7．（2022·全国·高三专题练习）下列指定反应的离子方程式正确的是（）A．铅蓄电池放电时负极反应：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2OB．电解饱和MgCl2溶液：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-C．用惰性电极电解CuCl2溶液：Cu2++2Cl-+2H2OCu(OH)2↓+Cl2↑+H2↑D．铜片上电镀银的总反应(银作阳极，硝酸银溶液作电镀液)：Ag(阳极)Ag(阴极)【答案】D【详解】A．铅蓄电池放电时，铅为电池的负极，铅失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，选项A错误；B．电解饱和MgCl2溶液会生成氢氧化镁沉淀，离子方程式应为：Mg2++2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+Mg(OH)2↓，选项B错误；C．用惰性电极电解CuCl2溶液，Cu2+氧化性比H+强，故Cu2+先放电，正确的离子方程式为CuCl2Cu+Cl2↑，选项C错误；D．银作阳极，阳极的电极反应式为Ag-e-=Ag+，铜片作阴极，阴极的电极反应式为Ag++e-=Ag，总反应为Ag(阳极)Ag(阴极)，选项D正确；答案选D。8．（2022·江苏·金陵中学）化学在生产和日常生活中有着重要的应用，下列说法错误的是（）A．氧化铝熔点很高，可用于制作耐高温材料B．镀锌铁板是利用了原电池原理来防止钢铁腐蚀C．次氯酸钠具有强氧化性，可用于配制消毒液D．明矾水解产生具有吸附性的胶体粒子，可作漂白剂【答案】D【详解】A．氧化铝熔点很高，可用于制作耐高温材料，A正确；B．锌比铁活泼，在铁板上镀锌，锌被腐蚀，钢铁被保护，是利用了原电池原理来防止钢铁生锈，B正确；C．次氯酸钠具有强氧化性，可用于配制消毒液，C正确；D．明矾水解产生具有吸附性的胶体粒子，可以用作净水剂；明矾和水解产生的胶粒不具有强氧化性，没有漂白作用，D错误；故选D。9．（2022·河南·一模）一种新型镁硫电池的工作原理如下图所示。下列说法正确的是（）A．该电池使用的是碱性电解质水溶液B．中间的隔膜是阳离子交换膜C．放电时，正极反应包括3Mg2++MgS8-6e-=4MgS2D．充电时，电子从Mg电极流出【答案】B【分析】Mg为活泼金属，所以放电时Mg被氧化，Mg电极为负极、左侧为负极区、右侧为正极区；充电时，镁为阴极、左侧为阴极区、右侧为阳极区。【详解】A．放电时Mg电极为负极、发生氧化反应生成Mg2+，碱性电解质水溶液中会生成Mg(OH)2沉淀，降低电池效率，A错误；B．放电时Mg电极发生氧化反应生成Mg2+，需要通过中间隔膜进入阳极区参与反应，例如：3Mg2++MgS8+6e-=4MgS2，故中间的隔膜是阳离子交换膜，B正确；C．放电时为原电池，原电池正极发生得电子的还原反应，包括3Mg2++MgS8+6e-=4MgS2，C错误；D．充电时Mg电极为阴极、阴极上微粒得电子发生还原反应，即电子流入Mg电极，电子从硫电极流出，D错误；故选：B。10．（2022·安徽·歙县教研室）下列反应的方程式不正确的是（）A．石灰石与醋酸反应：+2CH3COOH═2CH3COO-+CO2↑+H2OB．铜片上电镀银的阳极反应式为：Ag-e-═Ag+C．铜与稀硝酸反应：3Cu+2+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2OD．明矾溶液中加入少量氢氧化钡溶液：2Al3++3+3Ba2++6OH-═2Al(OH)3↓+3BaSO4↓【答案】A【详解】A．石灰石与醋酸反应的离子方程式为：CaCO3+2CH3COOH=Ca2++H2O+CO2↑+2CH3COO-，故A错误；B．铜片上电镀银时，铜片为阴极，银为阳极，阳极反应式为：Ag-e-═Ag+，故B正确；C．铜与稀硝酸反应的离子方程式为：3Cu+2+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2O，故C正确；D．明矾溶液中加入少量氢氧化钡溶液，离子方程式为：2Al3++3+3Ba2++6OH-═2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，故D正确；故选：A。11．（2022·陕西渭南）下列电化学装置能达到相应目的的是（）A．比较Fe、Cu的金属性强弱B．制作Cu-Zn“双液”原电池C．制备少量D．实现反应：A．A B．B C．C D．D【答案】D【详解】A．装置中铜做负极，总反应为，无法比较Fe、Cu的金属性强弱，应用铁铜分别做两极，A错误；B．两池中间应用盐桥连接，B错误；C．装置中上方有煤油，能隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧气氧化，铁做阴极，无法失电子生成Fe2+，故无法生成氢氧化亚铁，C错误；D．铜做阳极，失去电子生成铜离子，溶液中的氢离子在阴极得电子生成氢气，可以实现，D正确；故答案为D。12．（2022·广西百色）据最近媒体报道，化学研究人员开发了一种可充电锌空气电池，这种电池的电解质溶液为KOH溶液，储电量是锂电池的五倍，而且更安全、更环保，反应原理为2Zn+O2+4KOH+2H2O2K2Zn(OH)4。下列说法正确的是（）A．该电池放电时的反应与充电时的反应互为可逆反应B．充电时，电解质溶液K+向阳极方向移动，且发生氧化反应C．放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=D．充电时，电解质溶液中OH-浓度逐渐减小【答案】C【分析】根据总反应以及原电池工作原理，锌为负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，通氧气一极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，据此分析；【详解】A．放电反应和充电反应不属于可逆反应，因为反应条件不同，充电时，需要外加电源，放电时不需要，故A错误；B．充电属于电解池，根据电解原理，K+向阴极移动，钾离子不参与反应，故B错误；C．根据总反应以及原电池工作原理，锌为负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，故C正确；D．充电时，总反应式为2K2Zn(OH)42Zn+O2+4KOH+2H2O，电解液中c(OH-)增大，故D错误；答案为C。13．（2022·全国·高三专题练习）天津大学某科研团队利用电解原理，实现了两电极体系中甲酸和辛腈的高选择性合成，其工作原理如下图所示。下列说法正确的是（）注：不考虑电极的副反应。A．Ni2P电极与直流电源的负极相连B．通电一段时间后，In/In2O3-x电极附近溶液的pH不变C．工作时，每转移2mol电子阴极室和阳极室中溶液的质量变化相差46gD．理论上整个反应过程的原子利用率为100%【答案】D【分析】有机反应中：加氧去氢为氧化，加氢去氧为还原，左侧In/In2O3-x电极上是CO2加氢生成HCOOH，发生还原反应，故该电极是电解池阴极，右侧Ni2P电极上是CH3(CH2)7NH2去氢生成CH3(CH2)6CN，发生氧化反应，故该电极是电解池阳极；【详解】A．根据分析，Ni2P电极是阳极，所以所连直流电源正极，A错误；B．通电一段时间后，In/In2O3-x电极附近HCOOH浓度变高，其电离的H+变多，所以溶液pH变小，B错误；C．阳极电极反应式为，阴极电极反应式为，每转移2mol电子，根据电极反应式可以看到，阴极会有1molCO2进入结合H+生成HCOOH，增加质量为44g，阳极会生成2molH+,且H+会通过阳离子交换膜转移至阴极区，阴极区质量增加2g，阳极区质量减少2g，所以两极室质量差是48g，C错误；D．理论上，电路上每转移2mol电子，阳极损失2molH+，H+全部转移至阴极区结合CO2生成HCOOH，没有任何材料浪费，所以原子利用率为100%，D正确；综上，本题选D。14．（2022·河南·高三阶段练习）化学反应丰富多彩。下列说法错误的是（）A．和均可通过化合反应得到B．成熟苹果的汁液在水浴加热条件下，能与银氨溶液反应生成银C．船舶外壳上镶嵌锌块，船舶在水中就不易被腐蚀D．22.4L(标准状况)与足量混合，光照下充分反应可得到1mol【答案】D【详解】A．由反应和(或)可知，和均可通过化合反应得到，A正确；B．成熟苹果的汁液中含有葡萄糖，葡萄糖在水浴加热条件下，能与银氨溶液反应生成银，B正确；C．船舶外壳的主要物质是钢，外壳上镶嵌锌块，锌比铁活泼，锌作为原电池的负极(阳极)，船舶外壳作为正极(阴极)受到保护，C正确；D．光照下与反应，生成的有机物是混合物，有机混合物中的的物质的量小于1mol，D错误。故选D。15．（2022·辽宁抚顺）下列实验操作、现象、结论正确的是（）操作及现象结论A在KSCN与的混合液中再加入KCl固体溶液颜色不变增大KCl浓度，平衡不移动B将粗铜和精铜分别连接电源的正、负极，两电极减少和增加的质量不相等质量变化大的电极一定与电源的负极相连C常温下，用pH计分别测定饱和NaX溶液、饱和NaY溶液的pH：常温下酸性：D工业合成氨选择在500℃进行升高温度原料的转化率增大A．A B．B C．C D．D【答案】A【详解】A．Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3，KCl对铁离子和SCN-的络合反应无影响，则增大KCl浓度，平衡不移动，A正确；B．将粗铜和精铜分别连接电源的正、负极，粗铜作阳极、精铜作阴极，阳极上铜以及比铜活泼的金属失电子生成金属阳离子进入电解质溶液，阴极上铜离子得电子析出铜，依据得失电子守恒可知，阳极溶解铜的质量小于阴极析出铜的质量，即质量变化大的电极与电源正极相连，B错误；C．两种盐的物质的量浓度不一定相等，不能根据钠盐溶液的pH值判断酸的酸性强弱，C错误；D．合成氨为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，原料的转化率降低，D错误；答案选A。16．（2022·江苏·启东中学模拟预测）高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是（）A．放电时，负极反应式为B．放电时，正极区溶液的增大C．充电时，转化为转移电子D．充电时，中性电解质的浓度增大【答案】D【分析】高电压水系锌-有机混合液流电池工作原理为：放电时为原电池，金属Zn发生失电子的氧化反应生成Zn2+，为负极，则FQ所在电极为正极，正极反应式为2FQ+2e-+2H+═FQH2，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)；充电时电解池，原电池的正负极连接电源的正负极，阴阳极的电极反应与原电池的负正极的反应式相反，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极。【详解】A．放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为，选项A正确；B．放电时为原电池，正极反应式为2FQ+2e-+2H+═FQH2，即正极区溶液的pH增大，选项B正确；C．充电时电解池，阳极反应为FQH2-2e-=2FQ+2e-+2H+，则1molFQH2转化为FQ时转移2mol电子，选项C正确；D．充电时装置为电解池，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，NaCl溶液中的钠离子和氯离子分别发生定向移动，即电解质NaCl的浓度减小，选项D错误；答案选D。第II卷（非选择题）17．（2021·山西·怀仁市第一中学校高三期中）造成大气污染的NOx、SO2主要来自于汽车尾气及工厂废气的排放，对其进行处理是我们研究的重要课题。(1)某汽车安装的尾气净化装置工作原理如图所示。下列叙述错误的是_______(填字母)。A．Pd-Pore催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率B．NOx的生成主要是与汽油燃烧不充分有关C．在此变化过程中，NOx被还原D．在催化剂的作用下，CO、NOx、C3H8都转化为无毒的物质(2)已知：2C(s)+O2(g)2CO(g)

ΔH1=-221.0kJ·mol-1N2(g)+O2(g)2NO(g)

ΔH2=+180.5kJ·mol-12NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)ΔH3=-746.0kJ·mol-1则用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为_____________________。(3)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S+O2=H2O2+S↓。①装置中H+向_______池迁移。②写出乙池溶液中发生反应的离子方程式______________。(4)铈元素(Ce)常见有+3、+4两种价态。NO可以被含Ce4+的溶液吸收，生成含有Ce3+和的吸收液，反应的离子方程式为_____________________；现采用电解法将上述吸收液中的转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如图所示。①Ce4+从电解槽的_______(填字母代号)口流出。②写出阴极的电极反应式：______________。【答案】(1)AB(2)2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)

ΔH=-573.75kJ/mol(3)甲

H2S+=3I-+S↓+2H+(4)Ce4++NO+H2O=Ce3+++2H+

a

2+8H++6e-=N2↑+4H2O【解析】（1）A．催化剂只能改变反应速率，不能提高平衡转化率，A错误；B．汽油燃烧不充分会产生黑烟，NOx的生成主要是与发动机内产生的电火花有关，B错误；C．在此变化过程中，NOx转化为N2，得电子被还原，C正确；D．在催化剂的作用下，CO、NOx、C3H8分别转化为CO2、N2、H2O，都转化为无毒的物质，D正确；故选AB。答案为：AB；（2）①2C(s)+O2(g)2CO(g)

ΔH1=-221.0kJ·mol-1②N2(g)+O2(g)2NO(g)

ΔH2=+180.5kJ·mol-1③2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

ΔH3=-746.0kJ·mol-1利用盖斯定律，将反应(①-②+③)÷2得：用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)

ΔH=[(-221.0-180.5-746.0)÷2]kJ/mol=-573.75kJ/mol。答案为：2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)

ΔH=-573.75kJ/mol；（3）由电子流动的方向判断，N极半导体为负极，碳棒为正极。①装置中H+为阳离子，应向正极移动，则应向甲池迁移。②乙池溶液中，将H2S氧化，生成I-和S等，发生反应的离子方程式：H2S+=3I-+S↓+2H+。答案为：甲；H2S+=3I-+S↓+2H+；（4）NO可以被含Ce4+的溶液吸收，生成含有Ce3+和的吸收液，则反应的离子方程式为：Ce4++NO+H2O=Ce3+++2H+。①由Ce3+生成Ce4+，失电子，应在阳极进行转化，所以Ce4+从电解槽的a口流出。②在阴极，在酸性溶液中得电子生成N2，电极反应式：2+8H++6e-=N2↑+4H2O。答案为：Ce4++NO+H2O=Ce3+++2H+；a；2+8H++6e-=N2↑+4H2O。18．（2021·河南·濮阳市油田第二高级中学）为了实现“节能减排”，减少全球温室气体排故，研究、、CO等大气污染气体的处理及新能源的开发与利用具有重要意义。(1)用催化还原氢氧化物可以消除氢氧化物污染。已知：①

②

③

1mol(g)与(g)反应生成(g)、(g)和(l)的反应热___________。(2)利用直接加氢合成二甲醚()包括以下三个相互联系的反应：I.甲醇的合成

II.甲醇脱水

III.逆水气变换

已知：相关物质变化的焓变示意图如下图：写出由CO(g)直接加(g)合成(g)的热化学方程式：__________________。(3)合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备，其主要反应为。已知下列键能[形成(或破坏)1mol化学键所放出(或吸收)的能量]数据：化学键C—HH—OC=OH—H键能/414464803436则该反应的___________。(4)主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。①A是___________(填化学式)。②通入NO发生的电极反应为___________。【答案】(1)—995kJ/mol(2)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=—116.5kJ/mol(3)+162kJ/mol(4)H2SO4

NO+5e—+6H+=NH+H2O【解析】（1）由盖斯定律可知，可得反应(g)+2(g)=(g)+(g)+2(l)，则ΔH===—995kJ/mol。故答案为：—995kJ/mol；（2）由图可知，一氧化碳与氢气直接合成甲醚的反应为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，则反应ΔH=—(41.2+99.2—23.9)kJ/mol=—116.5kJ/mol，则反应的热化学方程式为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=—116.5kJ/mol，故答案为：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=—116.5kJ/mol；（3）由反应的反应热与反应物键能之和与生成物的键能之和相等可得：反应ΔH=—(414×4+464×4—803×2—436×4)kJ/mol=+162kJ/mol，故答案为：+162kJ/mol；（4）由图可知，通入二氧化硫的电极为电解池的阳极，在水分子作用下二氧化硫在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2—2e—+2H2O=SO+4H+，通入一氧化氮的电极为阴极，酸性条件下一氧化氮在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为NO+5e—+6H+=NH+H2O，则电解的总反应为5SO2+2NO+8H2O(NH4)2SO4+4H2SO4，则A为H2SO4；①由分析可知，A是硫酸，故答案为：H2SO4；②由分析可知，通入一氧化氮的电极为阴极，酸性条件下一氧化氮在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为NO+5e—+6H+=NH+H2O，故答案为：NO+5e—+6H+=NH+H2O。19．（2021·山东·泰安一中）随着人类社会的发展，氮氧化物的排放导致一系列环境问题。(1)NO加速臭氧层被破坏，其反应过程如图所示：①NO的作用是______________。②反应O3(g)+O(g)=2O2(g)△H=-143kJ/mol反应1：O3(g)+NO(g)=NO2(g)+O2(g)△H1=-200.2kJ/mol反应2：热化学方程式为_____________________。(2)通过NOx，传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如：①Pt电极上发生的是_______反应(填“氧化”或“还原”)。②写出NiO电极的电极反应式：_____________________。(3)将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后将电源反接，以电流强度为1A继续通电20min。试回答：最后时刻两电极的电极反应式：①铜电极______________；②铂电极______________。(4)装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。下列说法正确的是_______A．b处应通入CH4，电极反应式是CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO+7H2OB．电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH变小，装置Ⅱ中Cu2+的物质的量浓度不变C．在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化25.6g，则装置Ⅰ中理论上消耗标准状况下甲烷1.12LD．电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH﹣以外还含有CO(忽略水解)【答案】(1)催化剂

NO2(g)+O(g)=NO(g)+O2(g)

ΔH2=+57.2kJ/mol(2)还原

NO+O2--2e-=NO2(3)2Cu2++4e=2Cu

4OH--4e-=O2↑+2H2O(4)BD【解析】(1)①反应1为NO和O3生成NO2和O2，反应2为NO2和O生成NO和O2，则NO可加速臭氧层被破坏，由化学方程式可得NO为催化剂；②反应2为NO2和O生成NO和O2，根据盖斯定律可知ΔH2=ΔH-ΔH1，其热化学方程式为NO2(g)+O(g)