周測13電解原理金屬的腐蝕與防護(時間：60分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共13小題，每小題6分，共78分。每小題只有一個選項符合題目要求)1.利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學防護。下列說法錯誤的是()A.若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，鐵極發(fā)生氧化反應C.若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕D.若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，X極發(fā)生氧化反應答案B解析若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，形成鐵鋅原電池，鐵為正極，發(fā)生還原反應，故選B。2.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應用。下列說法正確的是()A.氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是2H2O-4e-=4H++O2↑B.電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2+濃度不變C.在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D.制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂答案D解析氯堿工業(yè)中陽極Cl-放電生成Cl2，A錯誤；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2+放電析出Cu，溶液中Cu2+濃度變小，B錯誤；鐵片上鍍銅時，陰極應該是鐵片，陽極是純銅，C錯誤；工業(yè)上用電解熔融氯化鎂的方式制取金屬鎂，3.某學生設計了一種家用消毒液發(fā)生器，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是()A.該消毒液的有效成分是NaClOB.通電時Cl-發(fā)生氧化反應C.通電時電子從陽極經(jīng)食鹽溶液流向陰極D.該裝置的優(yōu)點是隨制隨用答案C解析電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，故選C。4.點蝕又稱為孔蝕，是一種集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內(nèi)部的腐蝕形態(tài)。某鐵合金鈍化膜破損后的孔蝕如圖，則下列說法正確的是()A.為防止孔蝕發(fā)生可以將外接電源正極與金屬相連B.反應時每吸收2.24LO2，則此時HCl可以氧化0.2molFeC.在腐蝕的過程中鈍化膜作為負極D.孔隙中局部可能發(fā)生析氫腐蝕答案D解析與外接電源正極相連作陽極，陽極發(fā)生氧化反應，加快金屬的腐蝕，故為防止孔蝕發(fā)生可以將外接電源負極與金屬相連，A錯誤；未告知O2所處的狀態(tài)，無法計算2.24LO2的物質(zhì)的量，故無法計算此時HCl可以氧化Fe的物質(zhì)的量，B錯誤；由圖示可知，在腐蝕的過程中鈍化膜作為正極，O2在鈍化膜上得到電子發(fā)生還原反應，C錯誤；由圖可知孔隙中局部可能存在酸性環(huán)境，則可能發(fā)生析氫腐蝕，D正確。5.一種生物電化學方法脫除水體中NH4下列說法正確的是()A.裝置工作時，化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.裝置工作時，a極周圍溶液pH降低C.裝置內(nèi)工作溫度越高，NH4D.電極b上發(fā)生的反應之一是2NO3--2e-=N2↑+3O答案B解析該裝置把電能轉(zhuǎn)化為化學能，故A錯誤；a極為陽極，電極反應為NH4++2H2O-6e-=NO2-+8H+或NH4++3H2O-8e-=NO3-+10H+，所以a極周圍溶液的pH減小，故B正確；該裝置是在細菌生物作用下進行的，所以溫度過高，導致細菌死亡，NH4+脫除率會減小，故C錯誤；b極上反應之一為2NO3-+12H+6.氯堿工業(yè)的原理示意圖如圖。下列說法正確的是()A.M為負極B.通電使氯化鈉發(fā)生電離C.出口c收集的物質(zhì)是氯氣D.通電一段時間后，陰極區(qū)pH降低答案C解析A錯，飽和食鹽水從a口進入，在出口變?yōu)橄∈雏}水，則可以推出Cl-在左側(cè)電極放電，則該電極為陽極，所以M為電源的正極；B錯，氯化鈉在水的作用下發(fā)生電離，不需要通電；C對，Cl-在左側(cè)放電，所以在出口c收集的物質(zhì)是Cl2；D錯，右側(cè)電極為陰極，該處產(chǎn)生OH-，則通電一段時間后，OH-濃度增大，pH增大。7.將NaCl溶液滴在一塊光亮潔凈的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿出現(xiàn)棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。下列說法不正確的是()A.鐵片腐蝕過程發(fā)生的總反應為4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3B.液滴之下氧氣含量少，鐵片作負極，發(fā)生還原反應：Fe-2e-=Fe2+C.液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-D.鐵片腐蝕最嚴重區(qū)域不是生銹最多的區(qū)域答案B解析鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，腐蝕過程發(fā)生的總反應為4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3，A正確；鐵片作負極，發(fā)生氧化反應，電極反應為Fe-2e-=Fe2+，B錯誤；O2在液滴邊緣發(fā)生還原反應，作正極，電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-，C正確；鐵片腐蝕最嚴重區(qū)域不是生銹最多的區(qū)域，而是液滴中心區(qū)，D正確。8.(2024·安徽滁州定遠育才學校高二檢測)工業(yè)上采用電化學法對煤進行脫硫處理，減少硫排放。脫硫原理：將Mn2+氧化成Mn3+，Mn3+再將煤中的含硫物質(zhì)(主要是FeS2)氧化為Fe3+和SO42-：FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2SO42-+16H+A.電極a為負極B.石墨1上的反應式為Mn3++e-=Mn2+C.電子流向：a→b，b→石墨2D.電路上轉(zhuǎn)移1.5mol電子理論上處理12.0gFeS2答案D解析分析可知，電極a為正極，石墨1為電解池的陽極，Mn2+在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應生成Mn3+，電極反應式為Mn2+-e-=Mn3+，故A、B錯誤；電子由電源的負極b流向電解池的陰極石墨2，由電解池陽極石墨1流向電源正極a，電池內(nèi)電路和電解池電解質(zhì)溶液中無電子流動，故C錯誤；1molFeS2被氧化為Fe3+和SO42-時，失去(1+7×2)mol=15mol電子，則電路上轉(zhuǎn)移1.5mol電子理論上處理FeS2的質(zhì)量為0.1mol×120g·mol-1=12.0g，故9.采用電滲析法可以從含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的廢水中回收NH3·H2O和H3PO4，電解裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.X電極應連電源的正極B.M口處回收產(chǎn)生的濃氨水C.隔膜ab為陽離子交換膜，隔膜cd為陰離子交換膜D.電解一段時間后，產(chǎn)生的NH3·H2O和H3PO4物質(zhì)的量相等答案C解析由圖示可知，左側(cè)電極室通入稀氨水，說明左側(cè)電極室的產(chǎn)品為NH3·H2O，則廢水中的NH4+通過隔膜ab進入左側(cè)電極室，故ab為陽離子交換膜，X電極的電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，則X電極為陰極，與電源的負極相連，A、B錯誤；右側(cè)電極室的產(chǎn)品為H3PO4，即廢水中的H2PO4-、HPO42-經(jīng)過隔膜cd進入右側(cè)電極室，即cd為陰離子交換膜，C正確；根據(jù)得失電子守恒可知，陰極產(chǎn)生的OH-和陽極產(chǎn)生的H+的數(shù)目相等，但由于NH4++OH-=NH3·H2O、H2PO4-+H+=H3PO4、HPO42-+2H+=H3PO4，故電解一段時間后，產(chǎn)生的NH10.(2022·重慶，12)硝酮是重要的有機合成中間體，可采用“成對間接電氧化”法合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.惰性電極2為陽極B.反應前后WO42-、WC.消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮D.外電路通過1mol電子，可得到1mol水答案C解析在惰性電極2上Br-被氧化為Br2，為陽極，故A正確；WO42-、WO52-循環(huán)反應，反應前后WO42-、WO52-數(shù)量不變，故B正確；總反應為氧氣把二丁基?N?羥基胺氧化為硝酮，1mol二丁基?N?羥基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧氣最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2mol硝酮，故C錯誤；外電路通過1mol電子時生成0.5molH2O2，H2O11.(2025·合肥高二期末)電解液來源豐富、成本低廉的新型酸堿混合鋅鐵液流電池的示意圖如圖，下列說法錯誤的是()A.放電時，電流由B經(jīng)導線流向AB.放電時，負極反應式為Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-C.離子交換膜a為陽離子交換膜D.充電時，每轉(zhuǎn)移2mol電子，參與反應的鐵元素質(zhì)量為56g答案D解析放電時，A為負極，其電極反應為Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，B為正極，電路中電流由正極流向負極，即電流由B經(jīng)導線流向A，A、B正確；在原電池中，陽離子向正極移動，則鈉離子可以通過交換膜a進入中間室，交換膜a為陽離子交換膜，C正確；充電時，陽極反應式為Fe2+-e-=Fe3+，每轉(zhuǎn)移2mol電子，參與反應的鐵元素質(zhì)量為112g，D錯誤。12.一種電解法制備Ca(H2PO4)2并得到NaOH等副產(chǎn)物的示意裝置如圖，下列說法錯誤的是()A.與a、b相連的分別是電源的正極、負極B.NaOH溶液中石墨電極上的反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-C.A膜、C膜均為陽離子交換膜，B膜為陰離子交換膜D.產(chǎn)品室中的Ca2+和原料室的Na答案D解析由圖分析可知，左側(cè)石墨作陽極，氯離子放電，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，陽極室的Ca2+透過A膜進入產(chǎn)品室，A膜為陽離子交換膜，原料室的H2PO4-透過B膜進入產(chǎn)品室與Ca2+結(jié)合生成Ca(H2PO4)2，B膜為陰離子交換膜，右側(cè)石墨作陰極，電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+透過C膜進入陰極室，C膜為陽離子交換膜。左側(cè)電極為陽極，應連接電源正極，即a、b相連的分別是電源的正極、負極，A正確；陽極室的Ca2+透過A膜進入產(chǎn)品室，產(chǎn)品室中的Ca2+濃度增大，原料室的13.如圖為通過EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法正確的是()A.陽極的電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑B.陰極的電極反應式為TiO2+4e-=Ti+2O2-C.通電后，O2-、Cl-均向陰極移動D.石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化答案B解析電解池的陽極上O2-發(fā)生失電子的氧化反應，電極反應式為2O2--4e-=O2↑，A錯誤；電解池的陰極上發(fā)生TiO2得電子的還原反應，電極反應式為TiO2+4e-=Ti+2O2-，B正確；電解池中，電解質(zhì)里的陰離子O2-、Cl-均移向陽極，C錯誤；石墨電極會和陽極上產(chǎn)生的O2發(fā)生反應，產(chǎn)生CO、CO2氣體，電極本身被消耗，質(zhì)量減小，D錯誤。二、非選擇題(本題共2小題，共22分)14.(11分，每空1分)電化學在化學工業(yè)中有著廣泛應用。(1)根據(jù)圖示電化學裝置，回答下列問題：①甲池通入乙烷(C2H6)一極的電極反應式為。

②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，實驗開始時，同時在兩極附近溶液中各滴入幾滴紫色石蕊溶液，X極的電極反應式為；一段時間后，在Y極附近觀察到的現(xiàn)象是。

③乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，體積為0.2L，則Y極的電極反應式為；電解一段時間后，甲池消耗112mLO2(標準狀況下)，則乙池溶液的pH為(忽略溶液體積的變化)。

(2)若要用(1)中裝置在鐵質(zhì)鑰匙表面鍍一層金屬銅，CuSO4溶液作電解液，則乙池中：①X極的材料是，電極反應式為。

②Y極的材料是，電極反應式為。

(3)工業(yè)上通過電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，則陽極的電極反應式為，陰極的電極反應式為。

答案(1)①C2H6+18OH--14e-=2CO32-+12H2O②2H2O-4e-=4H++O2↑電極表面產(chǎn)生氣泡，附近溶液變藍③Ag++e-=Ag1(2)①銅Cu-2e-=Cu2+②鐵質(zhì)鑰匙Cu2++2e-=Cu(3)Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O2H2解析(1)①甲池中乙烷(C2H6)通入左側(cè)電極發(fā)生氧化反應，則左側(cè)Pt電極為負極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，故負極反應式為C2H6+18OH--14e-=2CO32-+12H2O。②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，則X是陽極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+；Y是陰極，電極反應式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，則一段時間后，Y極附近觀察到的現(xiàn)象是電極表面產(chǎn)生氣泡，附近溶液變藍。③甲池中右側(cè)Pt電極發(fā)生的反應為O2+2H2O+4e-=4OH-，消耗標準狀況下112mLO2(即0.005mol)時電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.005mol×4=0.02mol，乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，Y極是陰極，電極反應式為Ag++e-=Ag，X極是陽極，電極反應式為2H2O-4e-=4H++O2↑，據(jù)得失電子守恒可知，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子時，X極生成0.02molH+，則乙池溶液中c(H+)=0.02mol0.2L=0.1mol·L-1，溶液pH=1。(2)①在鐵質(zhì)鑰匙表面鍍一層金屬銅，X極是陽極，鍍層金屬銅作陽極，電極反應式為Cu-2e-=Cu2+。②Y極是陰極，待鍍件——鐵質(zhì)鑰匙作陰極，電極反應式為Cu2++2e-=Cu。(3)由圖可知，F(xiàn)e電極與電源正極相連，作電解池的陽極，F(xiàn)e被氧化生成FeO42-，故陽極的電極反應式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；Cu極與電源的負極相連，作電解池的陰極，電極反應式為15.(11分)目前，液流電池是電化學儲能領(lǐng)域的一個研究熱點，優(yōu)點是儲能容量大、使用壽命長，一種簡單釩液流電池的電解液存儲在儲液罐中，放電時的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖：回答下列問題：(1)放電時，導線中電流方向為(填“從A到B”或“從B到A”，下同)，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜的方向為。

(2)用該