山東省2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題5.3電解池金屬腐蝕與防護(hù)考點(diǎn)掃描含解析VIP

PAGEPAGE23電解池金屬腐蝕與防護(hù)【名師預(yù)料】從近幾提高考試題來看，高考在本專題中主要圍繞電解池的工作原理進(jìn)行命題。主要表現(xiàn)在：①充電電池充電時(shí)的分析；②電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；③電解過程的分析及計(jì)算。由于電解原理及其應(yīng)用的內(nèi)容是歷年高考的?？紝W(xué)問點(diǎn)之一，故預(yù)料今后，以選擇題的形式考查電解池的工作原理，如電極反應(yīng)式推斷、電解質(zhì)溶液中的現(xiàn)象及相關(guān)計(jì)算；以選擇題的形式考查金屬腐蝕的危害及一些防腐措施；以填空題的形式結(jié)合生產(chǎn)和生活考查電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式的書寫，說明一些化工原理?！緦W(xué)問精講】一、體系構(gòu)建1．電解池2．金屬的腐蝕與愛護(hù)二、電解的原理1.電解和電解池(1)電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(3)電解池的構(gòu)成①有與電源相連的兩個(gè)電極。②電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。③形成閉合回路。2.電解池的工作原理(1)電極名稱及電極反應(yīng)式(電解CuCl2溶液為例)總反應(yīng)式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑(2)電子和離子的移動(dòng)方向①電子：從電源負(fù)極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽極流出后流向電源的正極。②離子：陽離子移向電解池的陰極，陰離子移向電解池的陽極。3.陰陽兩極上放電依次(1)陰極：(與電極材料無關(guān))。氧化性強(qiáng)的先放電，放電依次：(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽極，放電依次為留意①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，肯定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電依次為陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋不行能在陰極放電，即不行能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。4.用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律類型實(shí)例電極反應(yīng)特點(diǎn)或反應(yīng)式電解產(chǎn)物溶液pH變更溶液復(fù)原電解水型含氧酸H2SO4溶液中的H＋和OH－分別在陰陽兩極放電：陰極：____________陽極：____________H2O2強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽KNO3電解電解質(zhì)型無氧酸(氫氟酸除外)HCl電解質(zhì)電離的陰陽離子分別在兩極放電：陽極：____________H2Cl2不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2CuCl2放氫生堿型活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陰極水電離的H＋放電，陽極電解質(zhì)電離的陰離子放電陰極：___陽極：___放氧生酸性不活潑金屬的含氧酸鹽AgNO3陽極水電離的OH－放電，陰極電解質(zhì)的陽離子放電陰極：____________Ag陽極：_____答案4H＋＋4e－=2H2↑4OH－－4e－=2H2O＋O2↑減小增大不變水2Cl－－2e－=Cl2↑增大HClCuCl2H2(或H2、NaOH)Cl2增大HClAg＋＋e－=AgO2減小Ag2O三、電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.電鍍與電解精煉電鍍電解精煉銅示意圖電極反應(yīng)陽極Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋，Cu－2e－=Cu2＋陰極Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu電解質(zhì)溶液的濃度變更CuSO4溶液的濃度不變CuSO4溶液的濃度變小3.電冶金電解冶煉冶煉鈉冶煉鋁電極反應(yīng)陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al總反應(yīng)2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑四、金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2.金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)干脆接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽極的陰極愛護(hù)法——原電池原理a.負(fù)極：比被愛護(hù)金屬活潑的金屬；b.正極：被愛護(hù)的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極愛護(hù)法——電解原理a.陰極：被愛護(hù)的金屬設(shè)備；b.陽極：惰性金屬或石墨。(2)變更金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法?！镜漕}精練】考點(diǎn)1、考查電解規(guī)律及電極產(chǎn)物的推斷例1、下圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b旁邊分別滴加幾滴石蕊溶液。下列試驗(yàn)現(xiàn)象描述正確的是()A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體C．a(chǎn)電極旁邊呈紅色，b電極旁邊呈藍(lán)色D．a(chǎn)電極旁邊呈藍(lán)色，b電極旁邊呈紅色解析：SOeq\o\al(2－,4)、OH－移向b極，在b極OH－放電，產(chǎn)生O2，b極旁邊c(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液變紅。Na＋、H＋移向a極，在a極H＋放電產(chǎn)生H2，a極旁邊c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液變藍(lán)。所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體。A、B、C均錯(cuò)。答案：D解后歸納：分析電解過程的思維程序(1)首先推斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(不要遺忘水溶液中的H＋和OH－)。(3)然后排出陰、陽兩極的放電依次。(4)分析電極反應(yīng)，推斷電極產(chǎn)物，推斷電極現(xiàn)象，寫出電極反應(yīng)式，要留意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最終寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。考點(diǎn)2、考查電子守恒在電化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用例2．500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.3mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到氣體1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500mL，下列說法正確的是()A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2mol·L－1B．電解后溶液中c(H＋)＝0.2mol·L－1C．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4mol電子D．電解后得到的Cu的物質(zhì)的量為0.1mol解析：陽極是陰離子放電(放電實(shí)力：OH－>NOeq\o\al(－,3))，依據(jù)題給信息，陽極肯定是OH－放電，生成0.05mol氧氣，轉(zhuǎn)移0.2mol電子；陰極離子放電實(shí)力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放電，然后是H＋放電，陰極生成0.05mol氫氣時(shí)，轉(zhuǎn)移0.1mol電子，依據(jù)得失電子守恒知，Cu2＋轉(zhuǎn)移0.1mol電子，n(Cu2＋)＝0.05mol。所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05mol，n(NOeq\o\al(－,3))＝0.3mol·L－1×0.5L＝0.15mol，n(NaNO3)＝0.05mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1mol·L－1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合以上分析及電解總方程式Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))Cu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05molCu、0.05molO2、0.05molH2和0.1molH＋，電解后溶液中c(H＋)＝eq\f(0.1mol,0.5L)＝0.2mol·L－1，B項(xiàng)正確；D項(xiàng)錯(cuò)誤；上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B練后總結(jié)：電子得失守恒可用于①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。考點(diǎn)3、考查電解原理的應(yīng)用例3.電解法處理含鉻(六價(jià)鉻)廢水的原理如圖所示，陽極區(qū)溶液中的離子反應(yīng)是Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。下列說法正確的是()A．電解槽中H＋向陽極移動(dòng)B．陽極的電極反應(yīng)式是：Fe－3e－=Fe3＋C．電解一段時(shí)間后，陰極區(qū)溶液的pH上升D．陽極的鐵板可用石墨代替解析：A項(xiàng)，電解過程中，H＋向陰極移動(dòng)，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，陽極上Fe失電子生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再發(fā)生題給反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，左側(cè)幾乎不含六價(jià)鉻，則左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極，生成H2，說明H＋放電，H＋參加反應(yīng)被消耗，pH上升，正確；D項(xiàng)，石墨代替Fe，無法產(chǎn)生Fe2＋，錯(cuò)誤。答案：C名師歸納：(1)正確書寫電極反應(yīng)式要做到“三看”①一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬肯定被電解(注：Fe生成Fe2＋)。②二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參加電極反應(yīng)。③三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。(2)規(guī)避“三個(gè)”失分點(diǎn)①書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，一般以實(shí)際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。②要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且應(yīng)注明條件“電解”。③電解水溶液時(shí)，應(yīng)留意放電依次中H＋、OH－之后的離子一般不參加放電。考點(diǎn)4、考查金屬腐蝕速度快慢的比較例4．如圖所示，各燒杯中盛海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的依次為()A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D(zhuǎn)．⑤③②④①⑥解析：①是Fe為負(fù)極，雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢；其電極反應(yīng)式：負(fù)極2Fe－4e－=2Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－=4OH－。②③④均為原電池，③中Fe為正極，被愛護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，故Fe—Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。依據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕由快到慢的依次為⑤>④>②>①>③>⑥。答案：C規(guī)律總結(jié)：金屬腐蝕速率快慢的推斷方法不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成微電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。金屬腐蝕的快慢與下面兩種因素有關(guān)：(1)與構(gòu)成微電池的材料有關(guān)，兩極材料的活潑性差別越大，電動(dòng)勢越大，氧化還原反應(yīng)的速率越大，活潑金屬被腐蝕的速率就越大。(2)與金屬所接觸的電解質(zhì)強(qiáng)弱有關(guān)，活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率大于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率，在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率大于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率。一般來說，可用下列原則推斷：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防腐措施的腐蝕?？键c(diǎn)5、考查析氫腐蝕和吸氧腐蝕的區(qū)分和聯(lián)系例5．化學(xué)與生活、生產(chǎn)有著親密關(guān)系，下列敘述中正確的是()A．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，H＋得電子釋放出H2，鋼鐵被腐蝕B．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，OH－失電子釋放出O2，鋼鐵被腐蝕C．船底鑲嵌鋅塊，鋅發(fā)生還原反應(yīng)而被消耗，以愛護(hù)船體D．外加電源的正極連接在海水中的鋼鐵閘門上，可愛護(hù)閘門解析：發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)正極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－，整個(gè)過程是汲取O2而不是釋放出O2，B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中是犧牲陽極的陰極愛護(hù)法，金屬鋅發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯(cuò)；選項(xiàng)D中是外加電流的陰極愛護(hù)法，鋼鐵閘門應(yīng)與外加電源的負(fù)極相連，D錯(cuò)。答案：A易錯(cuò)提示：1．金屬的腐蝕主要分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，其中以電化學(xué)腐蝕為主。2．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。3．銅暴露在潮濕空氣中發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，而不是電化學(xué)腐蝕，生成銅綠的化學(xué)成分是Cu2(OH)2CO3?？键c(diǎn)6、考查金屬的防護(hù)例6．探討電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．d為石墨，鐵片腐蝕加快B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑解析：A．由于活動(dòng)性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2＋進(jìn)入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時(shí)的速率快，正確。B.d為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正確。C.若d為鋅塊，則由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到愛護(hù)，鐵片不易被腐蝕，正確。D.d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯(cuò)誤。答案：D名師歸納：利用原電池原理和電解原理的金屬的防護(hù)措施在考題中涉及較多，但無論哪種方法，都是以防止金屬失去電子被氧化為動(dòng)身點(diǎn)設(shè)計(jì)的。其中，外加電流的陰極愛護(hù)法愛護(hù)效果大于犧牲陽極的陰極愛護(hù)法。考點(diǎn)7、考查多池串聯(lián)分析例7．某愛好小組的同學(xué)用下圖所示裝置探討有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，視察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題：(1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)為________。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，總反應(yīng)式為________。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，丙池中________極析出________g銅。(4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，甲中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)；丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽極，B作陰極，總反應(yīng)為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)依據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移的電子相同，則n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝eq\f(1,4)×eq\f(5.40,108)×22.4L＝0.28L＝280mL，m(Cu)＝eq\f(1,2)×eq\f(5.40,108)×64g＝1.60g。(4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，依據(jù)丙中總反應(yīng)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液pH增大，而甲中總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，溶液pH減小。答案：(1)原電池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)陽極4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(3)280D1.60(4)減小增大方法歸納：多池串聯(lián)裝置的分析解答該類試題，透徹理解電化學(xué)原理是基礎(chǔ)，精確推斷電池種類是關(guān)鍵，敏捷利用電子守恒是處理數(shù)據(jù)的法寶。詳細(xì)可按以下三個(gè)步驟進(jìn)行：第一步：精確推斷電池類型(1)干脆推斷特別直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如下圖中，A為原電池，B為電解池。(2)依據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液推斷原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個(gè)為金屬電極另一個(gè)碳棒做電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖中，B為原電池，A為電解池。(3)依據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象推斷在某些裝置中依據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可推斷電極，并由此推斷電池類型，如圖。若C極溶解，D極上析出Cu，B極旁邊溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。其次步：利用相關(guān)概念進(jìn)行分析推斷在確定了原電池和電解池后，利用有關(guān)概念作分析和推斷，如電極的推斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、試驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動(dòng)方向、pH的變更及電解質(zhì)溶液的復(fù)原等。只要依據(jù)各自的規(guī)律分析即可。第三步：利用守恒進(jìn)行數(shù)據(jù)處理原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒，分析時(shí)要留意兩點(diǎn)：①串聯(lián)電路中各處電流相等；②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。【名校新題】1．（2024·山東師范高校附中高考模擬）圖甲為一種新型污水處理裝置，該裝置可利用一種微生物將有機(jī)廢水的化學(xué)能干脆轉(zhuǎn)化為電能。圖乙為電解氯化銅溶液的試驗(yàn)裝置的一部分。下列說法中不正確的是A．a(chǎn)極應(yīng)與X連接B．N電極發(fā)生還原反應(yīng)，當(dāng)N電極消耗11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2時(shí)，則a電極增重64gC．不論b為何種電極材料，b極的電極反應(yīng)式肯定為2Cl－－2e－=Cl2↑D．若廢水中含有乙醛，則M極的電極反應(yīng)為：CH3CHO＋3H2O－10e－=2CO2↑＋10H＋【答案】C【解析】依據(jù)題給信息知，甲圖是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，N極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，N極為原電池的正極，M極廢水中的有機(jī)物失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，M為原電池的負(fù)極。電解氯化銅溶液，由圖乙氯離子移向b極，銅離子移向a極，則a為陰極應(yīng)與負(fù)極相連，即與X極相連，b為陽極應(yīng)與正極相連，即與Y極相連。A.依據(jù)以上分析，M是負(fù)極，N是正極，a為陰極應(yīng)與負(fù)極相連即X極連接，故A正確；B.N是正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，a為陰極銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)得失電子守恒，則當(dāng)N電極消耗11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí)，則a電極增重11.2L÷22.4L/mol×4÷2×64g/mol=64g，故B正確；C.b為陽極，當(dāng)為惰性電極時(shí)，則電極反應(yīng)式為2C1??2e?=Cl2↑，當(dāng)為活性電極時(shí)，反應(yīng)式為電極本身失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D.若有機(jī)廢水中含有乙醛，圖甲中M極為CH3CHO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，發(fā)生的電極應(yīng)為：CH3CHO+3H2O?l0e?=2CO2↑+l0H+，故D正確。答案選C。2．（2024·山東高考模擬）海水淡化是解決沿海城市飲用水問題的關(guān)鍵技術(shù)。下圖是電滲析法淡化海水裝置的工作原理示意圖(電解槽內(nèi)部的“┆”和“│”表示不同類型的離子交換膜)。工作過程中b電極上持續(xù)產(chǎn)生Cl2。下列關(guān)于該裝置的說法錯(cuò)誤的是A．工作過程中b極電勢高于a極B．“┆”表示陰離子交換膜，“│”表示陽離子交換膜C．海水預(yù)處理主要是除去Ca2＋、Mg2＋等D．A口流出的是“濃水”，B口流出的是淡水【答案】D【解析】電解過程中b電極上持續(xù)產(chǎn)生Cl2，則電極b為電解池陽極，氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2↑，電極a為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，工作過程中，氯離子向b移動(dòng)，因此虛線為陰離子交換膜，鈉離子向a移動(dòng)，實(shí)線為陽離子交換膜，據(jù)此分析解答。A．電極b為電解池陽極，電極a為電解池的陰極，b極電勢高于a極，故A正確；B．依據(jù)分析，“┆”表示陰離子交換膜，“│”表示陽離子交換膜，故B正確；C．為了防止海水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42－等堵塞離子交換膜，影響電解，電解前，海水須要預(yù)處理，除去其中的Ca2＋、Mg2＋等，故C正確；D．依據(jù)分析，實(shí)線為陽離子交換膜，虛線為陰離子交換膜，鈉離子向a移動(dòng)，氯離子向b移動(dòng)，各間隔室的排出液中，A口流出的是淡水，B口流出的是“濃水”，故D錯(cuò)誤；答案選D。3．（2024·山東高考模擬）三室式電滲析法處理含NH4NO3廢水的原理如圖所示，在直流電場的作用下，兩膜中間的NH4+和NO2—可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室.工作一段時(shí)間后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3.下列敘述正確的是A．a(chǎn)極為電源負(fù)極，b極為電源正極B．c膜是陰離子交換膜，d膜是陽離子交換膜C．陰極電極反應(yīng)式為2NO3-+12H++10e-=N2+6H2OD．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有5.6LO2生成【答案】A【解析】結(jié)合題圖裝置可知，工作一段時(shí)間后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3，則Ⅱ室中的陽離子NH4+、H+向Ⅰ室移動(dòng)與Ⅰ室中的稀硝酸反應(yīng)生成了硝酸銨，則c膜為陽離子交換膜，Ⅰ室中石墨為電解池陰極，a極為電源負(fù)極，陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-；Ⅱ室中的陰離子NO3-、OH-向Ⅲ室移動(dòng)與Ⅲ室中的稀氨水反應(yīng)生成硝酸銨，則d膜為陰離子交換膜，Ⅲ室中石墨為電解池陽極，b極為電源正極，陽極電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+。依據(jù)上述分析A正確，BC錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中沒有給出標(biāo)準(zhǔn)狀況下，無法用氣體摩爾體積公式計(jì)算體積，則D錯(cuò)誤。答案選A。4．（2024·山東高考模擬）高氯酸在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用,工業(yè)上以NaClO4為原料制備高氯酸的原理如圖所示.下列說法正確的是A．上述裝置中,f極為光伏電池的正極B．陰極的電極反應(yīng)為2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑C．d處得到較濃的NaOH溶液,c處得到HClO4D．若轉(zhuǎn)移2mol電子,理論上生成100.5gHClO4【答案】C【解析】A.電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，即d極為陰極，f為電源的負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B.陰極上陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C.陽極的電極反應(yīng)為2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑，陰極電解方程式為：4H2O+4e-=4OH-+2H2↑，依據(jù)電極方程式可知，電池放電過程是電解水的過程，即在陽極水失去電子，所以在陽極得到高氯酸的濃溶液，在陰極得到濃的NaOH溶液，故C正確；D.依據(jù)陰極電極方程式可知，轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，生成HClO42mol，理論上生成HClO4201g，故D錯(cuò)誤；故選C。5．（2024·山東高考模擬）《JournalofEnergyChemistry》報(bào)導(dǎo)我國科學(xué)家設(shè)計(jì)CO2熔鹽捕獲與轉(zhuǎn)扮裝置如圖。下列有關(guān)說法正確的是A．a(chǎn)為負(fù)極B．熔鹽可用KOH溶液代替C．d極電極反應(yīng)式為CO32-+4e?=C+3O2?D．轉(zhuǎn)移lmol電子可捕獲CO211.2L(標(biāo)況下)【答案】C【解析】A.由圖所示，c電極上氧離子失電子被氧化，故c作陽極，則a為正極，故A錯(cuò)誤；B.若用KOH溶液做電解質(zhì)，則該裝置成為電解水的裝置，陰極上是氫離子得電子生成氫氣，當(dāng)電解質(zhì)溶液汲取足量的二氧化碳后變?yōu)樘妓釟溻c溶液，不能再汲取二氧化碳，故該裝置不能連續(xù)長時(shí)間汲取二氧化碳，故B錯(cuò)誤；C.由圖所示，d極電極得電子，反應(yīng)式為CO32－+4e－===C+3O2－，故C正確；D.碳元素化合價(jià)由+4變?yōu)?，則轉(zhuǎn)移lmol電子可捕獲CO25.6L(標(biāo)況下)，故D錯(cuò)誤，故選C。6．（2024·山東高考模擬）三元鋰電池是以鎳鈷錳為正極材料的新型電池，鎳鈷錳材料可表示為Li1-nNixCoyMnzO2，x+y+z=1，通常簡寫為Li1-nMO2，Ni、Co、Mn三種元素分別顯+2、+3、+4價(jià)。其充電時(shí)總反應(yīng)為：LiMO2+C6Li1-nMO2+LinC6。下列說法錯(cuò)誤的是A．放電和充電時(shí)，電解液的主要作用都是傳遞離子，構(gòu)成閉合回路B．在Li1-nMO2材料中，若x︰y︰z=2︰3︰5，則n=0.3C．放電時(shí)，正極反應(yīng)為：Li1-nMO2+nLi++ne－=LiMO2D．充電時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2amol電子，負(fù)極材料減重1.4ag【答案】D【解析】A.放電和充電時(shí)，電解液離子通過定向移動(dòng)，構(gòu)成閉合回路，A不符合題意；B.Li1-nNixCoyMnzO2依據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算，1-n+2×+3×+4×-2×2=0，得出n=0.3，B不符合題意；C.放電時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，電極反應(yīng)為：Li1-nMO2+nLi++ne－=LiMO2，C不符合題意；D.充電時(shí)，負(fù)極得電子，nLi++C6+ne-=LinC6，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2amol電子，負(fù)極材料增重1.4ag，D符合題意；答案：D。7．（2024·山東高考模擬）雙極膜電滲析一步法鹽制酸堿的技術(shù)進(jìn)入到了工業(yè)化階段，某科研小組探討采納BMED膜堆(如圖所示)，模擬以精制濃海水為原料干脆制備酸和堿。BMED膜堆包括陽離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜(a、d)已知：在直流電源的作用下，雙極膜內(nèi)中間界面層發(fā)生水的解離，生成H+和OH-。下列說法正確的是A．電極Y連接電源的正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．I口排出的是混合堿，Ⅱ口排出的是淡水C．電解質(zhì)溶液采納Na2SO4溶液可避開有害氣體的產(chǎn)生D．a(chǎn)左側(cè)膜為陽離子交換膜，c為陰離子交換膜【答案】C【解析】A.氫氧根離子向左側(cè)移動(dòng)，這說明電極Y為陰極，所以電極Y連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B.濃海水中的氯離子向左側(cè)移動(dòng)，鈉離子向右側(cè)移動(dòng)；雙極膜中，氫離子向右側(cè)遷移、氫氧根離子向左側(cè)遷移，因此Ⅱ口排出的是淡水，I口排出的是鹽酸、Ⅲ口排出的是堿液，故B錯(cuò)誤；C.由于氯離子放電會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體氯氣，加入Na2SO4溶液，目的是增加溶液的導(dǎo)電性，氯離子移向Ⅰ室，氫離子通過a移向Ⅰ室，在Ⅰ室得到HCl，可避開有害氣體的產(chǎn)生，故C正確；D.鈉離子移向Ⅲ室，c為陽離子交換膜，氫氧根離子向左側(cè)移動(dòng)，所以a左側(cè)膜為陰離子交換膜，故D錯(cuò)誤。故選C。8．（2024·山東高考模擬）用石墨烯鋰硫電池電解制備Fe(OH)2的裝置如圖所示。電池放電時(shí)的反應(yīng)為：16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)，電解池兩極材料分別為Fe和石墨，工作一段時(shí)間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀。下列說法不正確的是A．X是鐵電極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電子流淌的方向：B→Y，X→AC．正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li++2e－=3Li2S4D．鋰電極減重0.14g時(shí)，電解池中溶液減重0.18g【答案】D【解析】A.電解法制備Fe(OH)2，則鐵作陽極，依據(jù)題給總反應(yīng)可知，金屬鋰發(fā)生氧化反應(yīng)，作電池的負(fù)極，所以Y為陰極，故X是鐵電極，故A項(xiàng)正確；B.電子從電池的負(fù)極流至電解池的陰極，然后從電解池的陽極流回到電池的正極，即電子從B電極流向Y電極，從X電極流回A電極，故B項(xiàng)正確；C.由圖示可知，電極A發(fā)生了還原反應(yīng)，即正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li++2e－=3Li2S4，故C項(xiàng)正確；D.鋰電極減重0.14g，則電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子，電解池中發(fā)生的總反應(yīng)為Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑，所以轉(zhuǎn)移0.02mol電子時(shí)，電解池中溶液削減0.02molH2O，即減輕0.36g，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選D。9．（2024·山東濰坊一中高三開學(xué)考試）2018年10月15日，中國用“長征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭勝利以“一箭雙星”方式放射北斗三號(hào)全球組網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)第15、16號(hào)衛(wèi)星，其火箭推動(dòng)劑為高氯酸銨（NH4ClO4）等。制備NH4ClO4的工藝流程如下：飽和食鹽水NaClO3NaClO4NaClO4NH4ClO4下列說法錯(cuò)誤的是A．NH4ClO4屬于離子化合物B．溶解度：NaClO4＞NH4ClO4C．電解NaClO3溶液時(shí)陽極反應(yīng)式為ClO3-＋H2O－2e-=C1O4-＋2H+D．該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是NH4Cl【答案】D【解析】電解飽和食鹽水，生成了NaClO3，再電解得到NaClO4；NaClO4提純除雜，再和NH4Cl反應(yīng)，得到高氯酸銨晶體。A.NH4ClO4由ClO4-和NH4+組成，屬于離子化合物，A項(xiàng)正確；B．NaClO4和NH4Cl能夠生成NH4ClO4粗品，銨鹽和鈉鹽都是溶于水的，能夠得到晶體，說明NH4ClO4溶解度比其他物質(zhì)小，B項(xiàng)正確；C.依據(jù)流程圖，電解NaClO3生成NaClO4，陽極失去電子，1molClO3-失去2mol電子生成1molClO4-，結(jié)合電荷守恒和原子守恒，電極反應(yīng)式為ClO3--2e-+H2O=ClO4-+2H+，C項(xiàng)正確；D.NaClO4和NH4Cl反應(yīng)生成NH4ClO4和NaCl，循環(huán)利用的是NaCl，而不是NH4Cl，D項(xiàng)錯(cuò)誤；本題答案選D。10．（2024·山東高三期末）利用下圖所示裝置肯定條件下可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽視其他有機(jī)物)。下列說法不正確的是A．A為電源的負(fù)極B．E極的電極式為2H2O-4e-=4H++O2↑C．D極生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極式為C6H6+6H++6e-=C6H12D．該裝置的電流效率75％，則b中環(huán)己烷增加2.8mol【答案】D【解析】A.依據(jù)圖知，在左側(cè)D電極上苯中的碳得電子生成環(huán)己烷，則D作陰極，E作陽極，所以A是負(fù)極、B是正極，A正確；B.依據(jù)A選項(xiàng)分析可知：E是陽極，在陽極上水電離產(chǎn)生的氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑，B正確；C.該試驗(yàn)的目的是儲(chǔ)氫，所以陰極上發(fā)生反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物，陰極上苯得電子和氫離子生成環(huán)己烷，電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-=C6H12，C正確；D.陽極上水電離產(chǎn)生的氫氧根離子放電生成氧氣，陽極上生成2.8mol氧氣，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e-)=4n(O2)=2.8mol×4=11.2mol，產(chǎn)生1mol氧氣時(shí)就會(huì)生成4molH+，則生成2.8mol氧氣時(shí)產(chǎn)生H+的物質(zhì)的量為n(H+)=4n(O2)=4×2.8mol=11.2mol，由于每發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生1mol環(huán)己烷消耗6molH+，該裝置的電流效率75％，則b中生成環(huán)己烷的物質(zhì)的量為n(C6H12)=(11.2mol×75%)÷6=1.4mol，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)是D。11．（2024·山東聊城一中高考模擬）電解絮凝凈水可用如圖裝置模擬探究，下列敘述正確的是A．電子從X極經(jīng)電解液流入Y極B．鋁電極表面的反應(yīng)有：Al-3e-=Al3+，4OH--4e-＝O2↑+2H2OC．Y的電極反應(yīng)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4D．電路每通過2mol電子，理論上電解池陰極上有22.4LH2生成【答案】B【解析】依據(jù)右側(cè)電解絮凝池圖示信息可知，Al轉(zhuǎn)化為Al3+，溶液中OH-轉(zhuǎn)化為O2，則發(fā)生兩個(gè)氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，連接鉛蓄電池的正極，故Y為正極，X極為負(fù)極。依據(jù)原電池原理及電極反應(yīng)式的書寫規(guī)則與電化學(xué)各物質(zhì)與電子轉(zhuǎn)移數(shù)之間的關(guān)系分析作答。依據(jù)上述分析可知：A.Y與右側(cè)電解池的陽極鋁相連作正極，原電池中，電子從電源的負(fù)極（X極）經(jīng)導(dǎo)線流向電源的正極（Y極），而不經(jīng)過電解質(zhì)溶液，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.陽極鋁電極Al轉(zhuǎn)化為Al3+，溶液中OH-轉(zhuǎn)化為O2，其電極反應(yīng)式為：Al-3e-=Al3+，4OH--4e-＝O2↑+2H2O，故B項(xiàng)正確；C.Y極為電源的正極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.依據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)與氫氣的關(guān)系式2e-H2，可知電路每通過2mol電子，理論上電解池陰極上有1molH2生成,但提示信息中未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，則無法計(jì)算陰極上氫氣的體積，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選B。12．（2024·山東省試驗(yàn)中學(xué)高考模擬）某化學(xué)課外活動(dòng)小組擬用鉛蓄電池進(jìn)行電絮凝凈水的試驗(yàn)探究，設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置如圖所示，下列敘述正確的是（）A．Y的電極反應(yīng)：Pb－2e－=Pb2+B．鉛蓄電池工作時(shí)SO42-向Y極移動(dòng)C．電解池的反應(yīng)僅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑D．每消耗103.5gPb，理論上電解池陰極上有0.5molH2生成【答案】D【解析】進(jìn)行凈水，即Al轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁膠體，Al為陽極，F(xiàn)e為陰極，依據(jù)電解原理，Y為PbO2，X為Pb，從原電池工作原理、電解的原理、電路中通過的電量相等進(jìn)行分析。A、依據(jù)試驗(yàn)的原理，絮凝凈水，讓Al轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁膠體，即Al失電子，依據(jù)電解原理，Al為陽極，Y為PbO2，則X為Pb，Y電極反應(yīng)為：PbO2＋SO42－＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O，故A錯(cuò)誤；B、依據(jù)原電池的工作原理，SO42－向負(fù)極移動(dòng)，即SO42－移向X電極，故B錯(cuò)誤；C、電解過程中事實(shí)上發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)，分別為2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑和2H2O2H2↑＋O2↑，故C錯(cuò)誤；D、消耗103.5gPb，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為mol=1mol，陰極上的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，通過電量相等，即產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為1/2mol=0.5mol，故D正確。13．（2024·山東省試驗(yàn)中學(xué)高考模擬）元素周期表中的28號(hào)元素Ni有重要的用途，它有良好的耐高溫、耐腐蝕、防銹功能，在電池、催化劑方面也有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上以硫化鎳礦(含少量雜質(zhì)硫化銅、硫化亞鐵)為原料制備并精制鎳的基本流程如下：已知：電極電位(E)能體現(xiàn)微粒的氧化還原實(shí)力強(qiáng)弱，如：H2-2e-=2H+E=0.00VCu-2e-=Cu2+E=0.34VFe-2e-=Fe2+E=-0.44VNi-2e-=Ni2+E=-0.25V(1)鎳在周期表中的位置為_______________________________。(2)高鎳礦破裂細(xì)磨的作用______________________________________。(3)焰色反應(yīng)試驗(yàn)可以用光滑無銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學(xué)試劑灼燒，緣由是______________________。(4)造渣除鐵時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式___________________________________（產(chǎn)物以氧化形式表示)。(5)電解制粗鎳時(shí)陽極發(fā)生的主要電極反應(yīng)式_____________________________________。(6)工業(yè)上由NiSO4溶液制得Ni(OH)2后，再滴加NaC1O溶液，滴加過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________。(7)電解精煉鎳的過程需限制pH為2～5，試分析緣由______________________________，陽極泥的成分為________________(寫名稱)?！敬鸢浮?1)第四周期Ⅷ族(2)增大接觸面積，提高浮選率(3)鎳的焰色反應(yīng)呈無色，不影響其他金屬元素的焰色(4)2FeO+SiO22FeO?SiO2(5)NiS-2e-=Ni2++S(6)2Ni(OH)2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-(2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO(OH)+Cl--+H2O)(7)pH<2時(shí)，c(H+)大，簡單在陽極放電；pH>5時(shí)，c(OH-)大，鎳離子簡單沉淀銅【解析】（1）鎳是28號(hào)元素，依據(jù)電子排布規(guī)律分析，其在第四周期Ⅷ族；（2）高鎳礦破裂細(xì)磨是為了增大接觸面積，提高浮選率；（3）焰色反應(yīng)試驗(yàn)是視察某些金屬元素灼燒時(shí)的顏色，可以用光滑無銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學(xué)試劑灼燒，說明鎳的焰色反應(yīng)呈無色，不影響其他金屬元素的焰色；（4）依據(jù)流程分析，硫化亞鐵在溶煉時(shí)轉(zhuǎn)化為FeO和SO2，加入二氧化硅除鐵時(shí)，F(xiàn)e