電解池及金屬的電化學(xué)腐蝕與防護【知識網(wǎng)絡(luò)?悉考點】【研析真題?明方向】1．(2022·海南卷)一種采用H2O(g)和N2(g)為原料制備NH3(g)的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說法正確的是A．在b電極上，N2被還原B．金屬Ag可作為a電極的材料C．改變工作電源電壓，反應(yīng)速率不變D．電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中O2－不斷減少2．(2022·遼寧卷)如圖，c管為上端封口的量氣管，為測定乙酸溶液濃度，量取10.00mL待測樣品加入b容器中，接通電源，進行實驗。下列說法正確的是()A．左側(cè)電極反應(yīng)：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋B．實驗結(jié)束時，b中溶液紅色恰好褪去C．若c中收集氣體11.20mL，則樣品中乙酸濃度為0.1mol·L－1D．把鹽橋換為U形銅導(dǎo)線，不影響測定結(jié)果3．(2022·廣東卷)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現(xiàn)Al的再生。該過程中()A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－＝Mg2+ B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥 D．陽極和陰極的質(zhì)量變化相等4．(2022·浙江6月)通過電解廢舊鋰電池中的Li2Mn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是()A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電極B的電極發(fā)應(yīng)：2H2O＋Mn2+－2e－＝MnO2＋4H+C．電解一段時間后溶液中Mn2+濃度保持不變D．電解結(jié)束，可通過調(diào)節(jié)pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO35．(2022·廣東卷)為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是()A．加入AgNO3溶液產(chǎn)生沉淀 B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍(lán)色出現(xiàn)C．加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn) D．加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍(lán)色沉淀生成()6．(2021·全國乙卷)沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯誤的是()A．陽極發(fā)生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應(yīng)B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC．陰極生成的H2應(yīng)及時通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理7．(2020·全國卷)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率，從而實現(xiàn)節(jié)能。如圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時，Ag＋注入無色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈現(xiàn)藍(lán)色，對于該變化過程，下列敘述錯誤的是()A．Ag為陽極B．Ag＋由銀電極向變色層遷移C．W元素的化合價升高D．總反應(yīng)為WO3＋xAg=AgxWO38．(2020·山東卷)采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯誤的是()A．陽極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑B．電解一段時間后，陽極室的pH未變C．電解過程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量【重溫知識?固基礎(chǔ)】1．構(gòu)建電解池模型——以惰性電極電解CuCl2溶液為例總反應(yīng)離子方程式：Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4())Cu＋Cl2↑(1)電極①陰極：與電源負(fù)極相連，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)②陽極：與電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)(2)電子定向移動方向和電流方向①電子流向：從電源負(fù)極流向電解池的陰極，從電解池的陽極流向電源的正極②電流方向：電源正極→陽極；陰極→電源負(fù)極(3)離子移動方向陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極2．電解池陰、陽極的判斷的三種常見方法(1)根據(jù)所連接的外加電源判斷：與直流電源正極相連的為陽極，與直流電源負(fù)極相連的為陰極(2)根據(jù)電子流動方向判斷：電子流動方向為從電源負(fù)極流向陰極，從陽極流向電源正極(3)根據(jù)電解池里電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷：陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動3．明確電解池的電極反應(yīng)及其放電順序(1)電極類型：金屬活動順序表中銀以前的金屬(含銀)做電極時，由于金屬電極本身可以參與陽極反應(yīng)，稱為金屬電極或活性電極(如：Zn、Fe、Cu、Ag等)；金屬活動順序表中銀以后的金屬或非金屬作電極時，稱為惰性電極，主要由鉑(Pt)、石墨等(2)電解時電極產(chǎn)物的判斷=1\*GB3①陽極產(chǎn)物的判斷：陽極吸引的是陰離子，比較陰離子還原性的大小首先看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極(Fe、Cu)等金屬，則陽極反應(yīng)為電極材料失去電子，電極被溶解變成離子而進入溶液，溶液中的陰離子不能失電子；若陽極材料為惰性電極(Pt、石墨)，則根據(jù)陰離子的放電順序來判斷：陽極(陰離子放電順序)：金屬(Au、Pt除外)電極>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子=2\*GB3②陰極產(chǎn)物的判斷：陰極吸引的是陽離子，比較陽離子氧化性的大小直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷陽離子放電順序Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+(3)陰、陽極放電后的產(chǎn)物反應(yīng)物陰極金屬陽離子(H+)陽極活性金屬電極S2－I－Br－Cl－OH－產(chǎn)物金屬(H2)金屬離子SI2Br2Cl2O2、H2O4．電解池電極反應(yīng)式的書寫(1)基本電極反應(yīng)式的書寫——惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型類型電極反應(yīng)特點實例電解對象電解質(zhì)濃度變化pH電解液復(fù)原方法電解水型陰極：4H＋＋4e－=2H2↑陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑NaOHH2O增大增大加H2OH2SO4減小Na2SO4不變電解電解質(zhì)型電解質(zhì)的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大通HCl(g)CuCl2增大加CuCl2(s)放H2生堿型陰極：放H2生成堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大通HCl(g)MgCl2增大通HCl(g)放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：放O2生成酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小加CuOAgNO3減小加Ag2O(2)提取“信息”書寫電極反應(yīng)式鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜總反應(yīng)2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Al2O3＋3H2↑陽極2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋陰極6H＋＋6e－=3H2↑用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進行電解陽極2Al＋6HCOeq\o\al(－,3)－6e－=2Al(OH)3＋6CO2↑陰極6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4總反應(yīng)2K2MnO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2KMnO4＋H2↑＋2KOH陽極2MnOeq\o\al(2－,4)－2e－=2MnOeq\o\al(－,4)陰極2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。有機陽離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁陽極Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)陰極4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作陽極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀陽極Fe＋H2POeq\o\al(－,4)＋Li＋－2e－=LiFePO4＋2H＋陰極2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(3)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應(yīng)式=1\*GB3①電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O陽極2I－－2e－=I2陰極2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－=2\*GB3②可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當(dāng)吸收液失去吸收能力時，可通過電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下：陽極HSOeq\o\al(－,3)－2e－＋H2O=3H＋＋SOeq\o\al(2－,4)陰極2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－5．金屬的腐蝕與電化學(xué)防護(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正極反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋其他反應(yīng)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹(2)金屬電化學(xué)保護的“兩種方法”=1\*GB3①犧牲陽極法(原電池原理)：正極為被保護金屬，負(fù)極為比被保護的金屬活潑的金屬=2\*GB3②外加電流法(電解原理)：陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極【題型突破?查漏缺】1．某醫(yī)用超聲清洗器帶有臭氧消毒功能，其臭氧電解發(fā)生器的原理示意圖如圖。下列敘述正確的是()A．陽極可能的副產(chǎn)物有O2、NOB．陰極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4HR=2H2O＋4R－C．裝置所用的離子交換膜是陰離子交換膜D．容器內(nèi)壁可用不銹鋼、陶瓷、橡膠等材質(zhì)2．最近我國科學(xué)家以CO2與辛胺為原料實現(xiàn)了甲酸鹽和辛腈的高選擇性合成，該裝置的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．b為電源的負(fù)極B．In/In2O3－x電極上可能有副產(chǎn)物O2生成C．每生成1mol辛腈，同時生成1molHCOO－D．在Ni2P電極上發(fā)生的反應(yīng)為CH3(CH2)7NH2－4e－＋4OH－=CH3(CH2)6CN＋4H2O3．SiH4廣泛用于微電子、光電子行業(yè)，用粗硅作原料熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖，下列敘述正確的是()A．通入H2的一極為電解池的陽極，反應(yīng)式為H2－2e－=2H＋B．電解過程中，Li＋由粗硅一極向通入H2的一極遷移C．為增強導(dǎo)電性，使用粗硅D．粗硅上的反應(yīng)：Si＋4H＋＋4e－=SiH44．氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一。可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作原理如圖所示(電極1、電極2均為惰性電極)。下列說法錯誤的是()A．控制連接開關(guān)K1或K2，可交替得到H2和O2B．堿性電解液改為酸性電解池能達(dá)到同樣目的C．接通K1時電極3上的電極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OD．電極3在交替連接K1或K2過程中得以循環(huán)利用5．已知Fe2＋與H2O2溶液混合發(fā)生Fenton反應(yīng)可生成氧化性很強的羥基自由基(·OH)，其可將CN－氧化為低毒的CNO－，實現(xiàn)廢水處理的目的。三維電極電解－Fenton反應(yīng)處理廢水的原理如圖所示，多孔焦炭電極將整個電解槽變成了許多微電解池。下列說法錯誤的是()A．鈦合金惰性電極的電極反應(yīng)式為2H2O－2e－=2H＋＋2·OHB．陰極的電極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－=H2O2C．多孔焦炭電極表面能產(chǎn)生·OH，使廢水處理效率提高D．Fe(OH)2＋能在鈦合金惰性電極實現(xiàn)再生循環(huán)利用6．一種由沼氣獲得高濃度生物質(zhì)甲烷燃?xì)獾难b置如圖所示。下列相關(guān)說法正確的是()A．陰離子向陰極區(qū)遷移B．在陰極區(qū)，CO2直接被還原為CH4C．在陽極區(qū)逸出的氣體只有O2D．在陽極上可能發(fā)生反應(yīng)：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，HS－－2e－=S↓＋H＋7．我國青年學(xué)者孫旭平及其領(lǐng)銜團隊，近日成功利用Mo2N納米催化劑在0.1mol·L－1鹽酸溶液中進行電催化固氮，裝置如圖所示，在一定電壓下具有較高的產(chǎn)氨速率。下列判斷錯誤的是()A．Mo2N/GCE電極為陰極B．溶液中H＋通過隔膜向Mo2N/GCE電極區(qū)遷移C．Mo2N/GCE電極區(qū)反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3D．為提高溶液的導(dǎo)電性，可在石墨電極區(qū)加入適量的鹽酸8．深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學(xué)腐蝕原理如圖所示，下列與此原理有關(guān)的說法錯誤的是()A．正極反應(yīng)：SOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋8e－=HS－＋9OH－B．輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕C．這種情況下，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3·xH2OD．管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕9．實驗小組研究金屬電化學(xué)腐蝕，實驗如下，下列說法不正確的是()序號實驗5min25min實驗Ⅰ鐵釘表面及周邊未見明顯變化鐵釘周邊零星、隨機出現(xiàn)極少量紅色和藍(lán)色區(qū)域，有少量紅棕色鐵銹生成實驗Ⅱ鐵釘周邊出現(xiàn)紅色區(qū)域，未見藍(lán)色出現(xiàn)，鋅片周邊未見明顯變化鐵釘周邊紅色加深，區(qū)域變大，未見藍(lán)色出現(xiàn)，鋅片周邊未見明顯變化A．實驗Ⅱ中Zn保護了Fe，使鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢B．實驗Ⅱ中正極的電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．實驗Ⅰ的現(xiàn)象說明K3[Fe(CN)6]溶液與Fe反應(yīng)生成了Fe2＋D．若將Zn片換成Cu片，推測Cu片周邊會出現(xiàn)紅色，鐵釘周邊會出現(xiàn)藍(lán)色10．碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品。電化學(xué)法合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．石墨Ⅰ與直流電源正極相連B．H＋由石墨Ⅱ通過質(zhì)子交換膜向石墨Ⅰ移動C．石墨Ⅰ上發(fā)生的電極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－2e－=(CH3O)2CO＋2H＋D．電解過程中，陰極和陽極消耗氣體的物質(zhì)的量之比為1∶211．我國研制出非貴金屬鎳鉬基高效電催化劑，實現(xiàn)電解富尿素廢水低能耗制H2(裝置如圖)。總反應(yīng)為CO(NH2)2＋H2O=3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列說法中錯誤的是()A．a(chǎn)為陽極，CO(NH2)2發(fā)生氧化反應(yīng)B．b電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．每轉(zhuǎn)移6mol電子，a電極產(chǎn)生1molN2D．電解一段時間，a極區(qū)溶液pH升高12．環(huán)氧乙烷(C2H4O)常用于醫(yī)用消毒，一種制備方法為：使用惰性電極電解KCl溶液，用Cl－交換膜將電解液分為陰極區(qū)和陽極區(qū)，其中一區(qū)持續(xù)通入乙烯；電解結(jié)束，移出交換膜，兩區(qū)混合反應(yīng)：HOCH2CH2Cl＋OH－=Cl－＋H2O＋C2H4O。下列說法錯誤的是()A．乙烯應(yīng)通入陰極區(qū)B．移出交換膜前存在反應(yīng)Cl2＋H2OHCl＋HClOC．使用Cl－交換膜阻止OH－通過，可使Cl2生成區(qū)的pH逐漸減小D．制備過程的總反應(yīng)為H2C=CH2＋H2O=H2＋C2H4O【題型特訓(xùn)?練高分】1．一種生物電化學(xué)方法脫除水體中NHeq\o\al(＋,4)的原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．裝置工作時，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷．裝置工作時，a極周圍溶液pH升高C．裝置內(nèi)工作溫度越高，NHeq\o\al(＋,4)脫除率一定越大D．電極b上發(fā)生的反應(yīng)之一是2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O2．科學(xué)家預(yù)言，被稱為“黑金”的“新材料之王石墨烯”將“徹底改變21世紀(jì)”。我國關(guān)于石墨烯的專利總數(shù)世界排名第一。如圖是我國研發(fā)的某種石墨烯電池有關(guān)原理示意圖，左邊裝置工作時的電極反應(yīng)為Li1－xC6＋xLi＋＋xe－=LiC6，Li[GS/Si]O2－xe－=Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋。下列說法錯誤的是()A．a(chǎn)與d電極上發(fā)生的反應(yīng)類型相同B．左右兩個裝置中的離子交換膜均為陽離子交換膜C．電池放電時，正極反應(yīng)為Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－=Li[GS/Si]O2D．若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)移0.1mol電子后兩個電極質(zhì)量相差0.7g3．一種氯離子介導(dǎo)的電化學(xué)合成方法，能將乙烯高效清潔、選擇性地轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷，電化學(xué)反應(yīng)的具體過程如圖所示。在電解結(jié)束后，將陰、陽極電解液輸出混合，便可反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷。下列說法錯誤的是()反應(yīng)流程：A．Ni電極與電源負(fù)極相連B．該過程的總反應(yīng)為C．工作過程中陰極附近pH減小D．在電解液混合過程中會發(fā)生反應(yīng)：HCl＋KOH=KCl＋H2O4．下列敘述不正確的是()A．珠港澳大橋橋底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防大橋被腐蝕B．精煉銅工業(yè)中，當(dāng)陽極通過的電子數(shù)為2NA，陰極析出的銅為1molC．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．金屬表面覆蓋保護層，保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用5．微生物電解池(Microbialelectrolysiscell，MEC)是一種新型的且能兼顧氫氣或甲烷回收的廢水處理技術(shù)，將電化學(xué)法和生物還原法有機結(jié)合，MEC具有很好的應(yīng)用前景。微生物電化學(xué)法生產(chǎn)甲烷裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A．“產(chǎn)電菌”極的電勢比“產(chǎn)甲烷菌”極的低B．“產(chǎn)甲烷菌”能有效抑制H＋的放電C．陰極的電極反應(yīng)式是CO2－8e－＋8H＋=CH4＋2H2O D．若產(chǎn)1molCH4，理論上陽極室生成CO2的體積為44.8L6．國內(nèi)某動力電池研究院運用FFC劍橋工藝實現(xiàn)熔鹽電解SiO2制備硅材料，裝置如圖。下列說法中錯誤的是()A．陽極反應(yīng)為C－4e－＋2O2－=CO2↑B．SiO2電極減重60g時，生成CO2體積為22.4LC．電解過程，熔鹽中Ca2＋移向SiO2所在電極的方向D．若用其他惰性電極代替石墨，可能會生成O2、Cl27．半導(dǎo)體光催化轉(zhuǎn)化CO2的原理如圖，下列說法錯誤的是()A．該裝置實現(xiàn)了光能→電能→化學(xué)能的轉(zhuǎn)換B．A區(qū)電解質(zhì)溶液的pH可能會變大C．B區(qū)發(fā)生的反應(yīng)方程式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑D．若以單位質(zhì)量CO2得電子多表示轉(zhuǎn)化效率高，則CO2轉(zhuǎn)化成CO和HCOOH時的效率均最高8．鎵的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，電解精煉法提純鎵(Ga)的原理如圖所示。已知：金屬活動順序Zn>Ga>Fe。下列說法錯誤的是()A．陽極泥的主要成分是鐵和銅B．陰極反應(yīng)為Ga3＋＋3e－=GaC．若電壓過高，陰極可能會產(chǎn)生H2導(dǎo)致電解效率下降D．電流流向為：N極→粗Ga→NaOH(aq)→高純Ga→M極9．常壓電化學(xué)法合成氨過程中用納米Fe2O3做催化劑，其電解裝置如圖所示：熔融NaOH—KOH為電解液，F(xiàn)e2O3在發(fā)生反應(yīng)時生成中間體Fe。下列說法正確的是()A．惰性電極Ⅱ是電解池的陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．產(chǎn)生2.24LO2時，內(nèi)電路轉(zhuǎn)移的OH－NAC．惰性電極Ⅰ的電極反應(yīng)式為2Fe＋3H2O－6e－=Fe2O3＋6H＋D．電解過程中OH－向惰性電極Ⅱ的方向移動10．受新冠病毒疫情的影響，某市使用了大量漂白粉進行消毒，產(chǎn)生了大量污水(含Cl－)，利用ECT電解水處理器處理上述污水的簡化模型圖如下，通電后讓水垢在陰極表面析出，并采用智能清掃系統(tǒng)去除陰極表面的水垢；讓陽極區(qū)在線產(chǎn)生游離氯、臭氧等繼續(xù)殺滅病毒，并防止包括軍團菌在內(nèi)的微生物污染。下列有關(guān)說法正確的是()A．b極為正極B．處理污水時，Cl－移向a極，b極附近溶液的pH減小C．陽極上產(chǎn)生臭氧的電極反應(yīng)式為O2＋2OH－－2e－=O3＋H2OD．為了降低原材料成本，可將多孔鉑電極a換成Fe電極11．我國某科研團隊設(shè)計了一種新型能量存儲/轉(zhuǎn)化裝置(如圖所示)。閉合K2、斷開K1時，制氫并儲能；斷開K2、閉合K1時，供電。下列說法錯誤的是()A．制氫時，溶液中K＋向Pt電極移動B．制氫時，X電極反應(yīng)式為Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2OC．供電時，Zn電極附近溶液的pH降低D．供電時，裝置中的總反應(yīng)為Zn＋2H2O=Zn(OH)2＋H2↑12．在油田注水系統(tǒng)中，鋼管主要發(fā)生硫酸鹽還原菌厭氧腐蝕，一種理論認(rèn)為厭氧細(xì)菌可促使SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))與H2反應(yīng)生成S2－，加速鋼管的腐蝕，其反應(yīng)原理如圖所示。下列說法正確的是()A．正極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑B．SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))與H2的反應(yīng)可表示為4H2＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－8e－eq\o(=,\s\up7(厭氧細(xì)菌))S2－＋4H2OC．鋼管發(fā)生厭氧腐蝕的產(chǎn)物主要含有Fe2O3D．為減緩鋼管的腐蝕，可在鋼管表面鍍銅【電解池及金屬的電化學(xué)腐蝕與防護】答案【研析真題?明方向】1．A。解析：由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，因此b為陰極，電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a為陽極，電極反應(yīng)式為2O2-+4e-=O2，據(jù)此分析解答；A．由分析可得，b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，即N2被還原，A正確；B．a(chǎn)為陽極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯誤；C．改變工作電源的電壓，反應(yīng)速率會加快，C錯誤；D．電解過程中，陰極電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，陽極電極反應(yīng)式為2O2-+4e-=O2，因此固體氧化物電解質(zhì)中O2-不會改變，D錯誤；答案選A。2．A。解析：本裝置為電解池，左側(cè)陽極析出氧氣，右側(cè)陰極析出氫氣，據(jù)此分析解題。A．左側(cè)陽極析出氧氣，左側(cè)電極反應(yīng)：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋，A正確；B．右側(cè)電極反應(yīng)2CH3COOH+2e－＝H2↑+2CH3COO-，反應(yīng)結(jié)束時溶液中存在CH3COO－，水解后溶液顯堿性，故溶液為紅色，B錯誤；C．若c中收集氣體11.20mL，若在標(biāo)況下，c中收集氣體的物質(zhì)的量為0.5×10-3mol，轉(zhuǎn)移電子量為0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故產(chǎn)生氫氣：1×10-3mol，則樣品中乙酸濃度為：1×10-3mol÷10÷10-3=0.1mol·L－1，但是題中未給定氣體狀態(tài)不能準(zhǔn)確計算，C錯誤；D．鹽橋換為U形銅導(dǎo)線則不能起到傳遞離子使溶液呈電中性的效果，影響反應(yīng)進行，D錯誤；答案選A。3．C。解析：根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3+得電子生成Al單質(zhì)，從而實現(xiàn)Al的再生，據(jù)此分析解答。A．陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實際上Mg在陽極失電子生成Mg2+，A錯誤；B．Al在陽極上被氧化生成Al3+，B錯誤；C．陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；D．因為陽極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯誤；故選C。4．C。解析：A．由電解示意圖可知，電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為了MnO2，錳元素化合價升高，失電子，則電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B．由電解示意圖可知，電極B上Mn2+失電子轉(zhuǎn)化為了MnO2，電極反應(yīng)式為：2H2O＋Mn2+－2e－＝MnO2＋4H+，B正確；C．電極A為陰極，LiMn2O4得電子，電極反應(yīng)式為：2LiMn2O4＋6e－＋16H+＝2Li+＋4Mn2+＋8H2O，依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4＋4H+＝2Li+＋Mn2+＋3MnO2＋2H2O，反應(yīng)生成了Mn2+，Mn2+濃度增大，C錯誤；D．電解池總反應(yīng)：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，電解結(jié)束后，可通過調(diào)節(jié)溶液pH將錳離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確；答案選C。5．D。解析：鍍層有破損的鍍鋅鐵片被腐蝕，則將其放入到酸化的3%NaCl溶液中，會構(gòu)成原電池，由于鋅比鐵活潑，作原電池的負(fù)極，而鐵片作正極，溶液中破損的位置會變大，鐵也會繼續(xù)和酸化的氯化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，溶液中會有亞鐵離子生成，據(jù)此分析解答。A．氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是否被腐蝕，均會出現(xiàn)白色沉淀，故A不符合題意；B．淀粉碘化鉀溶液可檢測氧化性物質(zhì)，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質(zhì)與碘化鉀發(fā)生反應(yīng)，故B不符合題意；C．KSCN溶液可檢測鐵離子的存在，上述現(xiàn)象中不會出現(xiàn)鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現(xiàn)，故C不符合題意；D．K3[Fe(CN)6]是用于檢測Fe2+的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵離子，則加入K3[Fe(CN)6]溶液就不會出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，故D符合題意。綜上所述，答案為D。6．D。解析：海水中存在大量的Cl－，在陽極Cl－放電生成Cl2，A敘述正確；陰極H2O放電生成H2和OH－，OH－與Cl2反應(yīng)生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B敘述正確；因為H2為可燃性氣體，所以陰極生成的H2應(yīng)及時通風(fēng)稀釋安全地排入大氣，C敘述正確；陰極產(chǎn)生OH－，因此會在陰極表面形成Mg(OH)2等積垢，需定期清理以保持良好的導(dǎo)電性，D敘述錯誤。7．C。解析：根據(jù)題給信息，通電時Ag＋注入無色WO3薄膜中，生成AgxWO3，可判斷Ag為陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag－e－=Ag＋，Ag＋通過固體電解質(zhì)向變色層遷移，總反應(yīng)為WO3＋xAg=AgxWO3，A、B、D項均正確；WO3得xe－生成WOeq\o\al(x－,3)，W元素的化合價降低，C項錯誤。8．D。解析：依據(jù)分析a極是陽極，屬于放氧生酸型的電解，所以陽極的反應(yīng)式是2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，故A正確，但不符合題意；電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH值不變，故B正確，但不符合題意；有B的分析可知，C正確，但不符合題意；D.電解時，陽極的反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極的反應(yīng)為O2＋2e－＋2H＋=H2O2，總反應(yīng)為O2＋2H2O=2H2O2，要消耗氧氣，即a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯誤，符合題意故選D。【題型突破?查漏缺】1．B。解析：根據(jù)圖示，陽極上H2O放電轉(zhuǎn)化為O3，電極反應(yīng)式為3H2O－6e－=O3＋6H＋，反應(yīng)中沒有N元素，因此不會產(chǎn)生副產(chǎn)物NO，A項錯誤；陰極上O2放電轉(zhuǎn)化為H2O，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4HR=2H2O＋4R－，B項正確；根據(jù)電極反應(yīng)可知，陽極上產(chǎn)生的H＋能通過離子交換膜移向陰極，則所用離子交換膜為陽離子交換膜，C項錯誤；陰極用固體酸作電極材料，且陽極的電極產(chǎn)物中有H＋、臭氧，可腐蝕不銹鋼和橡膠，因此容器內(nèi)壁不能用不銹鋼、橡膠，D項錯誤。2．D。解析：Ni2P電極為陽極，與電源正極相連，即b為電源的正極，故A錯誤；In/In2O3－x電極為陰極，陰極主反應(yīng)為CO2＋2e－＋H2O=HCOO－＋OH－，同時H2O也可能發(fā)生得電子的反應(yīng)生成H2，不可能生成O2，故B錯誤；陰極反應(yīng)為CO2＋2e－＋H2O=HCOO－＋OH－，陽極反應(yīng)為CH3(CH2)6CH2NH2＋4OH－－4e－=CH3(CH2)6CN＋4H2O，根據(jù)電子守恒可知，每生成1mol辛腈，同時生成2molHCOO－，故C錯誤，D正確。3．B。解析：熔融鹽LiH中，含有Li＋和H－，所以H2應(yīng)轉(zhuǎn)化為H－，從而得出通入H2的電極為陰A錯誤；粗硅為電解池的陽極，使用粗硅的主要目的不是為增強導(dǎo)電性，是為了降低生產(chǎn)成本，C錯誤；粗硅上的反應(yīng)為Si＋4H－－4e－=SiH4，D錯誤。4．B。解析：連接K1時，電極1為陰極，產(chǎn)生H2，連接K2時，電極2為陽極，產(chǎn)生O2，A正確；堿性電解液改為酸性電解液時，連接K2時，電極3為陰極，因為是酸性溶液，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，Ni(OH)2無法轉(zhuǎn)化為NiOOH，B錯誤；連接K1時，電極3為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O，C正確；連接K2時，電極3為陰極，電極反應(yīng)為NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，電極3可以循環(huán)利用，D正確。5．D。解析：由題圖知，鈦合金惰性電極連接直流電源正極，作電解池的陽極，H2O在該電極表面放電生成·OH和H＋，電極反應(yīng)式為2H2O－2e－=2H＋＋2·OH，石墨電極為電解池的陰極，O2在電極表面得電子生成H2O2，電極反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H＋=H2O2，A、B正確。多孔焦炭電極將整個電解槽變成許多微電解池，其作陽極的部分對應(yīng)的電極反應(yīng)式與鈦合金惰性電極相同，也可產(chǎn)生·OH，可提高廢水處理效率，C正確。Fe(OH)2＋中鐵元素為＋3價，轉(zhuǎn)化為Fe2＋需要得電子，故可在石墨電極(陰極)上再生循環(huán)，D錯誤。6．D。解析：電解池中，陽離子移向陰極、陰離子移向陽極，故A錯誤；陰極氫離子放電生成氫氣，氫氣和二氧化碳在反應(yīng)釜中生成CH4，故B錯誤；陰極溶液呈堿性，部分CO2氣體轉(zhuǎn)化為HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))移向陽極，在陽極與H＋反應(yīng)生成CO2，所以陽極區(qū)逸出的氣體主要是O2，還有少量CO2等氣體，故C錯誤；陽極上OH－放電生成O2，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，同時陰極生成的HS－移向陽極，HS－可能放電生成S單質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)：HS－－2e－=S↓＋H＋，故D正確。7．D8．C。解析：原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，由圖示可知發(fā)生的電極反應(yīng)為SOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋8e－=HS－＋9OH－，A正確；硫酸鹽還原菌是蛋白質(zhì)，在高溫下易變性，失去催化作用，則輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕，B正確；由深埋在土壤中可知，無氧環(huán)境下Fe腐蝕的最終產(chǎn)物為FeO，C錯誤；管道上刷富鋅油漆，形成ZnFe原電池，F(xiàn)e為正極，可以延緩管道的腐蝕，D正確。9．C。解析：A.實驗Ⅱ中Zn比Fe活潑，作原電池的負(fù)極，發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e作正極，被保護，鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢，A正確；B.實驗II中Fe作正極，氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B正確；C.實驗I的現(xiàn)象說明25min時，F(xiàn)e失去電子生成Fe2＋，K3[Fe(CN)6]溶液與Fe2＋發(fā)生反應(yīng)生成特征藍(lán)色沉淀，C錯誤；D.若將Zn片換成Cu片，因為Fe比Cu活潑，推測Cu片周邊氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成氫氧根離子，酚酞溶液會出現(xiàn)紅色，鐵釘作原電池的負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，與K3[Fe(CN)6]溶液反應(yīng)，使其周邊會出現(xiàn)藍(lán)色，D正確；故選C。10．B。解析：該裝置有外接電源，是電解池，由圖可知甲醇和一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸二甲酯，則電極石墨Ⅰ為陽極，陽極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－2e－=(CH3O)2CO＋2H＋，電極石墨Ⅱ為陰極，陽極產(chǎn)生的氫離子通過質(zhì)子交換膜移向陰極，氧氣在陰極得電子與氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，據(jù)此解答。A項，石墨Ⅰ為陽極，與直流電源正極相連，正確；B項，電解池工作時，陽離子向陰極移動，即H＋由石墨Ⅰ通過質(zhì)子交換膜向石墨Ⅱ移動，錯誤；C項，石墨Ⅰ為陽極，陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－2e－=(CH3O)2CO＋2H＋，正確；D項，常溫常壓下甲醇是液體，電解池工作時轉(zhuǎn)移電子守恒，根據(jù)關(guān)系式2CO～4e－～O2可知陰極消耗的氧氣與陽極消耗的一氧化碳物質(zhì)的量之比為1∶2，正確。11．D。解析：電解池工作時，CO(NH2)2失去電子，a為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；陰極水得電子產(chǎn)生H2，則陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，故B正確；陽極的電極反應(yīng)式為CO(NH2)2－6e－＋H2O=CO2↑＋N2↑＋6H＋，若電路中通過6mol電子，陽極產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量為n(N2)＝1mol，a極區(qū)溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH降低，故C正確，D錯誤。12．A。解析：環(huán)氧乙烷的制備原理：Cl－在陽極被氧化生成Cl2，Cl2與水發(fā)生反應(yīng)Cl2＋H2OHCl＋HClO，HClO與乙烯發(fā)生加成反應(yīng)生成HOCH2CH2Cl；陰極區(qū)水電離出的氫離子放電生成＋H2O＋C2H4O。陽極區(qū)產(chǎn)生HClO，所以乙烯通入陽極區(qū)，故A錯誤；根據(jù)分析可知陽極氧化生成的氯氣會與水發(fā)生反應(yīng)Cl2＋H2OHCl＋HClO，故B正確；根據(jù)分析可知陽極區(qū)會產(chǎn)生HCl，使用Cl－交換膜阻止OH－通過，HCl的濃度不斷增大，pH逐漸減小，故C正確；根據(jù)分析可知該反應(yīng)過程中KCl并沒有被消耗，實際上是水、乙烯反應(yīng)，總反應(yīng)為H2C=CH2＋H2O=H2＋C2H4O，故D正確?！绢}型特訓(xùn)?練高分】1．D。解析：該裝置是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A錯誤；a極為陽極，電極反應(yīng)為NHeq\o\al(＋,4)＋2H2O－6e－=NOeq\o\al(－,2)＋8H＋，所以a極周圍溶液的pH降低，B錯誤；該裝置是在細(xì)菌微生物作用下進行的，所以溫度過高，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，NHeq\o\al(＋,4)脫除率會減小，C錯誤；根據(jù)圖示b極上反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，D正確。2．D。解析：由裝置圖可推出a為陰極，b為陽極，c為負(fù)極，d為正極，a與d電極上均發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；從裝置圖中可以看出，為保持溶液呈電中性，離子交換膜允許Li＋通過，應(yīng)該使用陽離子交換膜，故B正確；d電極為正極，其電極反應(yīng)相當(dāng)于充電時陽極反應(yīng)的逆過程，根據(jù)題干中信息可知，正極(d電極)反應(yīng)為Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－=Li[GS/Si]O2，故C正確；若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等，則根據(jù)電極反應(yīng)，轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，c極減少0.1molLi＋，質(zhì)量減少0.7g,d極增加0.1molLi＋，質(zhì)量增大0.7g，兩個電極質(zhì)量相差1.4g，故D錯誤。3．C。解析：工作過程中陰極區(qū)的反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，故陰極附近pH增大，C錯誤。4．D。解析：A.珠港澳大橋橋底鑲嵌鋅塊，鋅比鐵活潑，鋅失電子作負(fù)極，鐵作正極，可防止大橋被腐蝕，A敘述正確；B.精煉銅工業(yè)中，溶液中的銅離子得電子生成單質(zhì)銅，當(dāng)陽極通過的電子數(shù)為2NA，陰極析出的銅為1mol，B敘述正確；C.鋼鐵吸氧腐蝕的正極上，氧氣得電子與溶液中的水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C敘述正確；D.金屬表面覆蓋保護層，保護層破損后，不一定完全失去了對金屬的保護作用，如鍍鋅鐵，鋅層破壞后，鋅作負(fù)極，繼續(xù)保護鐵，D敘述錯誤；答案為D。5．B。解析：b極得到氫離子為還原反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，a極失去氫離子為氧化反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。“產(chǎn)電菌”極為陽極，“產(chǎn)甲烷菌”極為陰極，陰極的電勢比陽極的低，A錯誤；“產(chǎn)甲烷菌”會生成較多的甲烷，能有效抑制H＋的放電，B正確；陰極的電極反應(yīng)式是CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2O，C錯誤；題干中未給出具體溫度與壓強，無法計算CO2的體積，D錯誤。6．B。解析：結(jié)合圖示可知，石墨電極生成CO2，則石墨電極為