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专题07 电化学及其应用
考点1 原电池与化学电源
1.(2025·云南·高考真题)是优良的固态电解质材料,取代部分后产生空位,可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是
A.每个晶胞中个数为12
B.该晶胞在yz平面的投影为
C.取代后,该电解质的化学式为
D.若只有发生迁移,外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等
2.(2025·重庆·高考真题)下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是
A.放电时,M极为正极
B.放电时,N极上反应为
C.充电时,消耗4 mol Ag的同时将消耗
D.充电时,M极上反应为
3.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)一种基于的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是
A.放电时向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应:
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力
4.(2025·广东·高考真题)某理论研究认为:燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c,其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知,理论上
A.负极反应的催化剂是ⅰ
B.图a中,ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中,负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内,电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
5.(2025·浙江·高考真题)一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时,产物为和,随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A.熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率
B.充放电时,优先于通过固态电解质膜
C.放电时,随温度升高Q增大,是因为正极区转化为
D.充电时,锂电极接电源负极
6.(2024·广西·高考真题)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是
A.外电路通过1mol电子时,理论上两电极质量变化的差值为23g
B.充电时,阳极电极反应为:
C.放电一段时间后,电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变
D.电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换
考点二 电解原理及应用
1.(2025·云南·高考真题)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理:。下列说法错误的是
A.Pt电极反应:
B.外加电场可促进双极膜中水的电离
C.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D.Ⅳ室每生成,同时Ⅱ室最多生成
2.(2025·湖南·高考真题)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.电解过程中,向左室迁移
B.电解过程中,左室中的浓度持续下降
C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处,试纸先变红后褪色
D.完全转化为的电解总反应:
3.(2025·河北·高考真题)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置,其示意图如下:
已知:参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是
A.电极上发生的反应:
B.产生标准状况下时,理论上可转化的
C.再锂化过程中,向电极迁移
D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高
4.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂),下列说法错误的是
A.电解时,从右室向左室移动
B.电解总反应:
C.以为原料,也可得到TQ
D.用标记电解液中的水,可得到
5.(2025·广东·高考真题)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上减少;电极材料每转移1mol电子,对应的理论容量为。下列说法错误的是
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为:
D.充电时16gS能提供的理论容量为
6.(2024·贵州·高考真题)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:,。体系中与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能电能化学能
B.阴极反应式为
C.光阳极每消耗,体系中生成
D.在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
考点3 金属腐蚀与保护
1.(2024·广东·高考真题)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:
2.(2024·浙江·高考真题)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
下列说法正确的是
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
3.(2024·浙江·高考真题)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成和,下列说法不正确的是
A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大
B.随着腐蚀的进行,溶液变大
C.铁电极上的电极反应式为:
D.每生成标准状况下,消耗
4.(2024·湖北·高考真题)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是
A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆
5.(2023·重庆·高考真题)下列实验装置或操作能够达到实验目的的是
A B C D
制取 转移溶液 保护铁件 收集
考点一 原电池与化学电源
1.(2025·河北保定·三模)用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水,同时还可以淡化海水(主要成分为,还含有等杂质)。下列说法错误的是
A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜
B.电池工作一段时间后,右室溶液的增大
C.a极电极反应式:
D.若将含有的废水完全处理,可除去的质量为292.5g
2.(2025·河北保定·二模)科学家开发出了用于安全快速充电的钠金属电池的弱溶剂电解质(WSE),一使用了WSE的电池工作时的装置如图所示。下列叙述正确的是
A.可以用稀硫酸代替WSE
B.放电时,向a极迁移
C.WSE中阴离子呈正六面体结构
D.充电时,b极的电极反应式为
3.(2025·贵州毕节·二模)一种装载双原子双层带电膜(EM)电极材料可将硝酸盐还原为,为低浓度的硝酸盐污染提供高效实用的解决方案,工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.装置工作一段时间后,阳极区减小
B.阴极发生的反应为
C.相同条件下,阴阳两极产生气体的体积比为
D.带电膜阳极上的游离氯可将氧化为
4.(2025·江西·二模)固态有机聚合物电极凭借柔性,高容量,高安全性为下一代电池技术提供了新方向。一种新型二次电池的工作原理如图所示。电极N是一种固态有机聚合物,该电池电极M在充电过程中产生黄色的离子。下列说法错误的是
A.放电时,M电极的电势要高于N电极
B.放电时外电路中每转移0.5mol电子时,N极区质量增加3.5g
C.充电时,M连接电源的正极
D.充电时,N极电极反应式是
5.(2025·北京西城·二模)普鲁士蓝的化学式为。一种在空气中工作的普鲁士蓝电池的示意图如图所示,普鲁士蓝涂于惰性电极M上。闭合K,灯泡亮。待灯泡熄灭,断开K,一段时间后普鲁士蓝恢复。
下列说法不正确的是
A.闭合上的电极反应:
B.闭合K,一段时间后电解质溶液的质量增大
C.断开K,每生成,需要消耗
D.断开K,一段时间后电解质溶液中可能出现白色沉淀
6.(2025·浙江嘉兴·三模)盐酸羟胺可用于合成抗癌药,工业上可采用电化学方法制备,装置、正极反应机理如图所示。
下列有关说法不正确的是
A.该电池的总反应为:
B.上述反应中的X、Y分别为
C.Pt电极上的反应:
D.制取,有通过交换膜
考点二 电解原理及应用
1.(2025·江苏连云港·一模)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如题图所示。下列有关说法正确的是
A.Pt片接电源负极
B.Sn片上发生的电极反应式为CO2+-2e =HCOO +
C.每产生1mol HCOO ,阳离子交换膜中有4 mol K+通过
D.电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低
2.(2025·湖北武汉·二模)羟基自由基具有极强的氧化能力,它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下,利用双极膜电解池产生羟基自由基处理含苯酚废水和含甲醛废水,原理如图所示。已知:双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是
A.M极电极反应式:
B.电极电势:N>M
C.每处理甲醛,理论上有0.8molH+透过膜b
D.通电一段时间后,理论上苯酚和甲醛转化生成物质的量之比为7∶6
3.(2025·山东·二模)一种利用电化学方法将生物质转化生成的高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为溶液,在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下,和在电极表面形成、和等有机硫化合物。下列说法错误的是
A.KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.生成的电极反应式为
D.理论上,每形成键,体系生成标况下
4.(2025·河北衡水·一模)富集海水中锂的电化学系统如图所示,工作步骤如下:
①启动电源1,所在腔室的进入结构而形成。
②关闭电源1和海水通道,启动电源2,使中的脱出进入腔室2.
关于该电化学系统的说法正确的是
A.启动电源1时,电极1为阴极
B.启动至关闭电源1,若转化的与生成的之比为,可得中的
C.启动电源2时电极反应式为
D.电化学系统降低了腔室2中LiOH的浓度
5.(2025·河北保定·三模)二苯重氮甲烷()在抗生素的制备过程中起关键作用。以二苯甲酮腙()为前体合成二苯重氮甲烷的原理如图所示。下列说法错误的是
A.电极电势:石墨
B.若以铅酸蓄电池为电源,则与Ni电极相连的为Pb电极
C.合成1mol二苯重氮甲烷,理论上消耗22.4L氢气(标准状况下)
D.电解质溶液中合成二苯重氮甲烷的化学方程式为+I2+2HI
6.(2025·辽宁抚顺·二模)利用有机电化学合成1,2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变,电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1,下列说法错误的是
A.电源中电势比较:b>a
B.离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜,离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
C.合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl
D.中间室补充NaCl的速率为2x mol·h-1
考点三 金属腐蚀与保护
1.(2025·广东汕头·三模)生活中许多现象与电化学原理密切相关,下列说法正确的是
A.铜板打上铁铆钉后,铜板更易被腐蚀
B.用“保暖贴”取暖,铁做负极发生吸氧腐蚀,放出热量
C.保护水中的钢闸门,应将其与电源正极连接
D.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁强
2.(2025·河北·一模)广西西江海洋油气钢结构平台安装在水深98米的大海上。下列有关钢结构桩架的腐蚀与防护的说法错误的是
A.特种合金钢防腐蚀的能力比生铁强
B.海水全浸区腐蚀随深度增加有所加重
C.在桩架上镶锌块,可使桩架不易被腐蚀
D.将钢结构与电源负极相连,可使桩架不易被腐蚀
3.(2025·山西·二模)如图装置可防止金属管道在潮湿土壤中的腐蚀。下列有关说法中正确的是
A.电流由镁块经导线流向管道 B.管道表面上发生氧化反应
C.该保护法为牺牲阳极保护法 D.将镁块换为钠块,则保护效果更好
4.(2025·天津河西·二模)根据下列实验操作及现象进行的分析和推断,正确的是
操作
现象 一段时间后:①中裸露在外的铁钉附近区域变红;②中裸露在外的铁钉附近区域_______,铜丝附近区域_______。
A.①中铁钉附近变红,因为发生,促进了水的电离
B.②中现象是:铁钉附近区域变红,铜丝附近变蓝
C.②中正极区域发生了反应:
D.①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜)
5.(2025·广东惠州·一模)将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是
A.Fe作原电池正极
B.溶液中的Cl 向锡极移动
C.铁片腐蚀速率比未镀锡时更快
D.铁表面发生的电极反应:2H++2e-=H2↑
6.(2025·广东佛山·二模)按如图装置进行实验。预期现象及相应推理均合理的是
A.胶头滴管中水柱上升,说明发生了析氢腐蚀
B.滤纸1变红,说明生成了
C.滤纸2变红,说明生成了
D.一段时间铁钉出现红色物质,说明生成Fe(Ⅲ)化合物
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专题07 电化学及其应用
考点1 原电池与化学电源
1.(2025·云南·高考真题)是优良的固态电解质材料,取代部分后产生空位,可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是
A.每个晶胞中个数为12
B.该晶胞在yz平面的投影为
C.取代后,该电解质的化学式为
D.若只有发生迁移,外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等
C
【详解】A.由晶胞结构可知,Sc原子分布在晶胞的8个棱心和4个面心,由均摊法算出其原子个数为,由晶体的化学式可知,O原子的个数是Sc的4倍,因此,每个晶胞中O2-个数为12,A正确;
B.由晶胞结构可知,该晶胞在yz平面的投影就是其前视图,B正确;
C.Ce4+ 取代La3+后,Li+数目减小并产生空位,因此,根据化合价的代数和为0可知,取代后该电解质的化学式为,C错误;
D.Li+与电子所带的电荷数目相同,只是电性不同,原电池中内电路和外电路通过的电量相等,因此,若只有Li+发生迁移,外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等,D正确;
综上所述,本题选C。
2.(2025·重庆·高考真题)下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是
A.放电时,M极为正极
B.放电时,N极上反应为
C.充电时,消耗4 mol Ag的同时将消耗
D.充电时,M极上反应为
D
【分析】由图可知,放电时,N电极上发生得电子的还原反应,为正极,电极反应为:,M电极为负极,电极反应为,充电时,N为阳极,M为阴极,电极反应与原电池相反,据此解答。
【详解】A.由分析可知,放电时,M电极为负极,A错误;
B.由分析可知,放电时,N电极反应为:,B错误;
C.由分析可知,建立电子转移关系式:,由此可知,消耗4molAg,同时消耗,C错误;
D.充电时,M极为阴极,电极反应与原电池相反:,D正确;
故选D。
3.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)一种基于的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是
A.放电时向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应:
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力
D
【分析】放电过程中a、b极均增重,这说明a电极是负极,电极反应式为,b电极是正极,电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+=Na3Ti2(PO4)3,据此解答。
【详解】A.放电时b电极是正极,阳离子向正极移动,所以向b极迁移,A正确;
B.负极消耗氯离子,正极消耗钠离子,所以该电池可用于海水脱盐,B正确;
C.a电极是负极,电极反应式为,C正确;
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,此时Ag失去电子,结合氯离子生成氯化银,所以电池不会失去储氯能力,D错误;
答案选D。
4.(2025·广东·高考真题)某理论研究认为:燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c,其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知,理论上
A.负极反应的催化剂是ⅰ
B.图a中,ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中,负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内,电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
C
【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池,由图可知该原电池的电解质溶液为酸性,氢气发生氧化反应,做负极,电极方程式为:;氧气发生还原反应,做正极,电极方程式为:。
【详解】A.由分析可知,氧气发生还原反应,做正极,正极反应的催化剂是ⅰ,A错误;
B.图a中,ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程,根据题中信息,获得第一个电子的过程最慢,则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高,B错误;
C.氢气发生氧化反应,做负极,电极方程式为:,同时,反应负极每失去1个电子,就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室,故电池工作过程中,负极室的溶液质量保持不变,C正确;
D.由图a、c可知,氧气催化循环一次需要转移4个电子,氢气催化循环一次需要转移2个电子,相同时间内,电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同,D错误;
故选C。
5.(2025·浙江·高考真题)一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时,产物为和,随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A.熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率
B.充放电时,优先于通过固态电解质膜
C.放电时,随温度升高Q增大,是因为正极区转化为
D.充电时,锂电极接电源负极
C
【分析】电池放电时,锂电极为负极,发生反应:,多孔功能电极为正极,低温时发生反应:,随温度升高Q增大,正极区转化为;充电时,锂电极为阴极,得到电子,多孔功能电极为阳极,或失去电子。
【详解】A.由分析可知,电池总反应方程式为:或,充放电时有参与或生成,因此熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率,A正确;
B.比的半径小,因此优先于通过固态电解质膜,B正确;
C.放电时,正极得到电子,中氧原子为-1价,中氧原子为-2价,因此随温度升高Q增大,正极区转化为,C错误;
D.充电时,锂电极为阴极,连接电源负极,D正确;
答案选C。
6.(2024·广西·高考真题)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是
A.外电路通过1mol电子时,理论上两电极质量变化的差值为23g
B.充电时,阳极电极反应为:
C.放电一段时间后,电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变
D.电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换
A
【分析】放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌,则右侧电极为负极,Na失电子生成Na+;Na+透过允许Na+通过的隔膜从右侧进入左侧,则左侧为正极。
【详解】A.外电路通过1mol电子时,负极有1molNa失电子生成Na+进入右侧溶液,溶液中有1molNa+从右侧进入左侧,并与正极的Na3-xV2(PO4)3结合,则理论上两电极质量变化的差值为2mol×23g/mol=46g,A错误;
B.充电时,左侧电极为阳极,Na3V2(PO4)3失电子生成Na3-xV2(PO4)3,则阳极电极反应为:,B正确 ;
C.放电一段时间后,负极产生的Na+的物质的量与负极区通过隔膜进入左极区的Na+的物质的量相同,进入左极区的Na+与参加左侧正极反应的Na+的物质的量相同,所以电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变,C正确 ;
D.Na能与水反应,所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换,D正确 ;
故选 A。
考点二 电解原理及应用
1.(2025·云南·高考真题)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理:。下列说法错误的是
A.Pt电极反应:
B.外加电场可促进双极膜中水的电离
C.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D.Ⅳ室每生成,同时Ⅱ室最多生成
C
【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向,可推出左侧Pt电极为阳极,右侧石墨电极为阴极,阳极发生的反应为:,阴极发生的反应为:,Ⅲ室中氯化钠浓度降低了,说明钠离子往阴极方向移动,氯离子往阳极反向移动,据此解答。
【详解】A.由分析可知,Pt电极为阳极,阳极发生的反应为:,A正确;
B.水可微弱的电离出氢离子和氢氧根,在外加电场作用下,使氢离子和氢氧根往两侧移动,降低了浓度,可促进双极膜中水的电离,B正确;
C.由分析可知,Ⅲ室中氯化钠浓度降低了,说明钠离子往阴极方向移动,氯离子往阳极反向移动,即钠离子往右侧移动,通过Y膜,则Y膜为阳离子交换膜,氯离子往左侧移动,通过X膜,则X膜为阳离子交换膜,C错误;
D.Ⅳ室每生成,则转移1mol电子,有1mol氢离子移到Ⅱ室中,生成,D正确;
故选C。
2.(2025·湖南·高考真题)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.电解过程中,向左室迁移
B.电解过程中,左室中的浓度持续下降
C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处,试纸先变红后褪色
D.完全转化为的电解总反应:
B
【分析】由图可知,左侧发生,N元素化合价下降,则左侧是阴极区,右侧发生,Cl元素化合价上升,则右侧是阳极区,据此解答;
【详解】A.电解池中,阳离子向阴极移动,则,向左室迁移,A正确;
B.电解过程中,先生成,再消耗,是中间产物,其浓度增大还是减小,取决于生成速率与消耗速率,无法得出其浓度持续下降的结论,B错误;
C.b处生成氯气,与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸能使蓝色石蕊试纸变红,次氯酸能使变红的试纸褪色,故能看到试纸先变红后褪色,C正确;
D.左侧阴极总反应是,右侧阳极总反应是,将两电极反应相加即可得到总反应,D正确;
故选B。
3.(2025·河北·高考真题)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置,其示意图如下:
已知:参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是
A.电极上发生的反应:
B.产生标准状况下时,理论上可转化的
C.再锂化过程中,向电极迁移
D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高
B
【分析】由装置图可知,该装置中有直流电源,为电解池,则 转化为过程中,Co元素化合价由降为+3,得电子发生还原反应,为阴极,电极反应式为,Pt电极为阳极,失电子,发生氧化反应,电极反应式为,据此回答。
【详解】A.由分析知,电极上发生的反应:,A错误;
B.由电极反应式可知,产生标准状况下5.6L(即0.25 mol) 时转移1 mol 电子,理论上转化的,B正确;
C.为阴离子,应向阳极移动,即向Pt电极迁移,C错误;
D.由阳极电极反应式可知,电解过程中,阳极产生、消耗,酸性增强,则阳极附近pH降低,D错误;
故选B。
4.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂),下列说法错误的是
A.电解时,从右室向左室移动
B.电解总反应:
C.以为原料,也可得到TQ
D.用标记电解液中的水,可得到
D
【分析】电极b发生TY→TQ,发生加氧去氢的反应,发生氧化反应,b为阳极,a为阴极,阴极上氢离子得电子生成H2,以此解题。
【详解】A.电解时阳离子向阴极移动,H+从右室向左室移动,A正确;
B.根据转化关系图可知,电极b中TY是反应物,TQ是生成物,电极a中水是反应物,H2为生成物,总反应方程式为:,B正确;
C.将TY()换成为原料,仍然能够得到TQ(),C正确;
D.根据右图可知,用标记电解液中的水,可得到的18O在环上甲基的邻位上,D错误;
答案选D。
5.(2025·广东·高考真题)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上减少;电极材料每转移1mol电子,对应的理论容量为。下列说法错误的是
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为:
D.充电时16gS能提供的理论容量为
B
【分析】放电时,电极Ⅱ上减少,说明MnO2转化为Mn2+,化合价降低,发生还原反应,为原电池的正极,由于电解质溶液为MnSO4,故电解质应为酸性溶液,正极反应为:;则电极Ⅰ为原电池负极,MnS失去电子生成S和Mn2+,负极反应为:。
【详解】A.由分析可知,放电时电极Ⅱ为正极,故充电时电极Ⅱ为阳极,A正确;
B.由分析可知,放电时电极Ⅱ为正极,正极反应为:,反应消耗,溶液的pH升高,B错误;
C.由分析可知,放电时电极Ⅰ为原电池负极,负极反应为:,C正确;
D.根据放电时负极反应,可知充电时阴极反应为,每消耗16gS,即0.5molS,转移1mol电子,据题意可知,能提供的理论容量为26.8A h,D正确;
故选B。
6.(2024·贵州·高考真题)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:,。体系中与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能电能化学能
B.阴极反应式为
C.光阳极每消耗,体系中生成
D.在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
C
【分析】该装置为电解池,光阳极上水失电子生成H2O2和氢离子,电极反应式为,阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢,电极反应式为;
【详解】A.该装置为电解池,利用光能提供能量转化为电能,在电解池中将电能转化为化学能,A正确;
B.由图可知,阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢,电极反应式为,B正确;
C.光阳极上水失电子生成H2O2和氢离子,电极反应式为,每转移2mol电子生成,此时阴极也生成:,即光阳极每消耗1molH2O,体系中生成,C错误;
D.由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中,锰元素化合价降低,做还原剂,表现还原性,由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时,中O元素化合价降低,做氧化剂,表现氧化性,D正确;
故选C。
考点3 金属腐蚀与保护
1.(2024·广东·高考真题)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:
D
【分析】钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性Zn>Fe,即锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,Zn失去电子,发生还原反应,,从而保护钢铁,延缓其腐蚀。
【详解】A.由于金属活动性Zn>Fe,钢铁外壳为正极,锌块为负极,故A错误;
B.Zn失去电子,发生氧化反应,,镶嵌的锌块会被逐渐消耗,需根据腐蚀情况进行维护和更换,不能永久使用,故B错误;
C.由分析得,该方法为牺牲阳极的阴极保护法,故C错误;
D.Zn失去电子,发生氧化反应:,故D正确;
故选D。
2.(2024·浙江·高考真题)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
下列说法正确的是
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
B
【详解】A.图1为牺牲阳极的阴极保护法,牺牲阳极一般为较活泼金属,其作为原电池的负极,其失去电子被氧化;图2为外加电流保护法,阳极材料为辅助阳极,其通常是惰性电极,本身不失去电子,电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子,如海水中的,A不正确;
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面积累的电子很多,除了海水中的放电外,海水中溶解的也会竞争放电,故可发生,B正确;
C.图2为外加电流保护法,理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好;腐蚀电流会随着环境的变化而变化,若外加电压保持恒定不变,则不能保证抵消腐蚀电流,不利于提高对钢闸门的防护效果,C不正确;
D.图1当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,说明钢闸门被保护,钢闸门不发生化学反应,图2中当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,说明钢闸门被保护,辅助阳极上发生了氧化反应,D不正确;
综上所述,本题选B。
3.(2024·浙江·高考真题)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成和,下列说法不正确的是
A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大
B.随着腐蚀的进行,溶液变大
C.铁电极上的电极反应式为:
D.每生成标准状况下,消耗
C
【详解】A.氨水浓度越大,越容易生成,腐蚀趋势越大,A正确;
B.腐蚀的总反应为Zn+4NH3 H2O=+H2↑+2H2O+2OH-,有OH-离子生成,溶液变大,B正确;
C.该电化学腐蚀中Zn作负极,Fe作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,铁电极上的电极反应式为:,C错误;
D.根据得失电子守恒,每生成标准状况下,转移电子数为,消耗,D正确;
故选C。
4.(2024·湖北·高考真题)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是
A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆
D
【详解】A.发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属,通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现,可在金属表面形成一层极薄的氧化膜,这层氧化膜能有效防锈,A不符合题意;
B.阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接,在金属表面形成一层氧化膜的过程,B不符合题意;
C.表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法,C不符合题意;
D.喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜,D符合题意;
故答案选D。
5.(2023·重庆·高考真题)下列实验装置或操作能够达到实验目的的是
A B C D
制取 转移溶液 保护铁件 收集
B
【详解】A.氯化铵受热分解为氨气和氯化氢,两者遇冷又会生成氯化铵,不适合制取氨气,A不符合题意;
B.转移溶液时玻璃棒应该伸入容量瓶刻度线以下,正确,B符合题意;
C.保护铁件应该连接比铁更活泼的金属使得铁被保护,而不是连接惰性电极石墨,C不符合题意;
D.NO会与空气中氧气反应,不适合排空气法收集,D不符合题意;
故选B。
考点一 原电池与化学电源
1.(2025·河北保定·三模)用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水,同时还可以淡化海水(主要成分为,还含有等杂质)。下列说法错误的是
A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜
B.电池工作一段时间后,右室溶液的增大
C.a极电极反应式:
D.若将含有的废水完全处理,可除去的质量为292.5g
D
【分析】如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水,在a极,失去电子,被氧化为和,为负极,电极反应式为,则b极为正极,得电子被还原为,电极反应式为,海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动,阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动,据此回答。
【详解】A.a电极失去电子,附近负电荷减少,为了淡化海水,阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动,A正确;
B.由分析可知,b为正极,电极反应式为,则消耗氢离子,增大,B正确;
C.由分析可知,a极电极反应式:,C正确;
D.的物质的量为,根据选项A分析可知,消耗时转移电子,根据电荷守恒可知,可同时处理,其质量为,但是海水中还含有等杂质离子,故除去的质量小于,D错误;
故选D。
2.(2025·河北保定·二模)科学家开发出了用于安全快速充电的钠金属电池的弱溶剂电解质(WSE),一使用了WSE的电池工作时的装置如图所示。下列叙述正确的是
A.可以用稀硫酸代替WSE
B.放电时,向a极迁移
C.WSE中阴离子呈正六面体结构
D.充电时,b极的电极反应式为
D
【分析】装置为原电池,左侧为原电池的负极,电极反应为:,右侧为原电池的正极,放电时正极反应方程式为;充电量为电解池,则左侧为阴极,电极反应为、右侧为阳极,电极反应为:,据此分析;
【详解】A.稀硫酸与钠反应,A错误;
B.放电时,负极发生氧化反应,Na+从硬碳材料中脱出,由负极迁移到正极与Na3-xV2(PO4)3结合,B错误;
C.的价层电子对数,为八面体结构,C错误;
D.充电时,b极的电极反应式为,D正确;
故选D。
3.(2025·贵州毕节·二模)一种装载双原子双层带电膜(EM)电极材料可将硝酸盐还原为,为低浓度的硝酸盐污染提供高效实用的解决方案,工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.装置工作一段时间后,阳极区减小
B.阴极发生的反应为
C.相同条件下,阴阳两极产生气体的体积比为
D.带电膜阳极上的游离氯可将氧化为
C
【分析】由图,电解装置中左侧为阳极,水失去电子被氧化为氧气,右侧EM电极上硝酸盐还原为,且带电膜阳极上氨气分子被游离氯氧化为;
【详解】A.左侧为阳极,水失去电子被氧化为氧气,工作一段时间后,阳极区溶液酸性增强,减小,A正确;
B.由图,阴极发生的反应为硝酸根离子得到电子发生还原反应生成氮气:,B正确;
C.由分析,阳极水失去电子被氧化为氧气,右侧EM电极上硝酸盐还原为,存在关系,由于带电膜阳极上氨气分子也会被游离氯氧化为,则相同条件下,阴阳两极产生气体的体积比不为,C错误;
D.由图,带电膜阳极上氨气分子被游离氯氧化为,氨气发生氧化反应,D正确;
故选C。
4.(2025·江西·二模)固态有机聚合物电极凭借柔性,高容量,高安全性为下一代电池技术提供了新方向。一种新型二次电池的工作原理如图所示。电极N是一种固态有机聚合物,该电池电极M在充电过程中产生黄色的离子。下列说法错误的是
A.放电时,M电极的电势要高于N电极
B.放电时外电路中每转移0.5mol电子时,N极区质量增加3.5g
C.充电时,M连接电源的正极
D.充电时,N极电极反应式是
B
【分析】根据该电池电极M在充电过程中产生黄色的离子,则反应的电极反应式为:,得到M电极在充电时为阳极,放电时为正极,电极反应式为:;则N电极在放电时为负极,电极反应式为:,充电时为阴极,电极反应式为:;据此分析解答。
【详解】A.根据分析,在放电时M电极为正极,N电极为负极,正极电势高于负极,即M电极的电势要高于N电极,A正确;
B.根据分析和电子转移守恒可知,当放电时外电路中每转移0.5mol电子时,则有会通过透过层从N极区向M极区移动,则N极区的质量会减少3.5g,B错误;
C.根据分析,M在充电时为阳极,则连接在电源的正极,C正确;
D.根据分析,充电时,N极电极反应式为:,D正确;
故答案为:B。
5.(2025·北京西城·二模)普鲁士蓝的化学式为。一种在空气中工作的普鲁士蓝电池的示意图如图所示,普鲁士蓝涂于惰性电极M上。闭合K,灯泡亮。待灯泡熄灭,断开K,一段时间后普鲁士蓝恢复。
下列说法不正确的是
A.闭合上的电极反应:
B.闭合K,一段时间后电解质溶液的质量增大
C.断开K,每生成,需要消耗
D.断开K,一段时间后电解质溶液中可能出现白色沉淀
B
【分析】闭合K,灯泡亮,构成原电池,惰性电极M上铁元素化合价下降,则惰性电极M是正极,Al是负极,断开K,被氧化为,普鲁士蓝恢复,据此解答。
【详解】A.惰性电极M是正极,铁元素化合价下降,发生得到电子的还原反应,电极反应为:,A正确;
B.负极的反应为,当电路转移3mol电子时,有1molAl进入溶液,同时正极会有转化为固体,故电解质溶液质量变小,B错误;
C.由化合价变化可知,每生成,转移,做氧化剂,有:,根据转移电子守恒可知,需要消耗,C正确;
D.断开K,一段时间后,由于氧气做氧化剂,溶液中将出现,与负极产生的结合生成,故溶液中可能出现白色沉淀是合理的,D正确;
故选B。
6.(2025·浙江嘉兴·三模)盐酸羟胺可用于合成抗癌药,工业上可采用电化学方法制备,装置、正极反应机理如图所示。
下列有关说法不正确的是
A.该电池的总反应为:
B.上述反应中的X、Y分别为
C.Pt电极上的反应:
D.制取,有通过交换膜
D
【分析】由图可知,含铁的催化电极为原电池的正极,盐酸作用下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应生成盐酸羟胺,电极反应式为NO+3e-+4H+=NH3OH+,铂电极为负极,氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子,电极反应式为H2-2e-=2H+,原电池工作时氢离子通过氢离子交换膜由负极区进入正极区。
【详解】A.将正极反应式×2+负极反应式×3得:2NO+3H2+2H+=2NH3OH+,化学方程式为2NO+3H2+2HCl=2NH2OH·HCl,故A正确;
B.Y为反应机理最终产物,故Y为盐酸羟胺的阳离子NH3OH+,分析正极反应机理,结合元素守恒可以判断X为氢离子H+,故B正确;
C.由分析,铂电极为负极,氢分子失去电子生成氢离子,正确的电极反应式为H2-2e-=2H+,故C正确;
D.根据分析中正极电极反应式,消耗1mol NO,制取,得到3mol电子,消耗4molH+,根据分析中的负极电极反应式,失去3mol电子,生成3molH+,则有3mol H+通过交换膜,故D错误;
故答案为D。
考点二 电解原理及应用
1.(2025·江苏连云港·一模)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如题图所示。下列有关说法正确的是
A.Pt片接电源负极
B.Sn片上发生的电极反应式为CO2+-2e =HCOO +
C.每产生1mol HCOO ,阳离子交换膜中有4 mol K+通过
D.电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低
D
【分析】CO2、中碳元素的化合价分别为+4、+2,阴极发生还原反应,电极(Sn电极)反应为,阳极(Pt电极)生成O2:,据此分析解答。
【详解】A.由分析知Pt片为阳极,接电源正极,A错误;
B.由分析知,Sn片为阴极,发生得电子的还原反应,电极反应式应为 ,B错误;
C.由反应可知,每产生1mol,转移2mol电子,,有电荷守恒得,阳离子交换膜中有2 mol K+通过,C错误;
D.阳极发生反应反应,产生氢离子,消耗KHCO3,使KHCO3溶液浓度降低,D正确;
故选D。
2.(2025·湖北武汉·二模)羟基自由基具有极强的氧化能力,它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下,利用双极膜电解池产生羟基自由基处理含苯酚废水和含甲醛废水,原理如图所示。已知:双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是
A.M极电极反应式:
B.电极电势:N>M
C.每处理甲醛,理论上有0.8molH+透过膜b
D.通电一段时间后,理论上苯酚和甲醛转化生成物质的量之比为7∶6
D
【分析】由图可知,M电极通入O2,发生反应生成自由基 OH,反应式为:O2+2e-+2H+=2 OH,M作阴极,N为阳极,以此解答。
【详解】A.M电极通入O2,发生反应生成自由基 OH,反应式为:O2+2e-+2H+=2 OH,M作阴极,故A正确;
B.由上述分析可知,M作阴极,N为阳极,故电极电势:N>M,故B正确;
C.甲醛与 OH反应生成CO2的反应:HCHO-4e-+4OH-+ OH=CO2+4H2O,6.0 g甲醛为0.2mol,有0.8mol H+透过膜b,故C正确;
D.根据氧化还原反应规律,1mol甲醛生成CO2转移4mole-,1mol苯酚生成CO2转移28mol e-,理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6:7,故D错误;
答案选D。
3.(2025·山东·二模)一种利用电化学方法将生物质转化生成的高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为溶液,在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下,和在电极表面形成、和等有机硫化合物。下列说法错误的是
A.KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.生成的电极反应式为
D.理论上,每形成键,体系生成标况下
D
【详解】由图,Pt-C电极上水得到电子发生还原反应生成氢气,为阴极,则KB为阳极,阳极上物质发生氧化反应;
A.KB为高纯度导电炭黑,能导电是因为其有类石墨的大键微观结构,存在自由移动的电子,故A正确;
B.电解池中阳离子向阴极移动,由图离子移动方向,离子交换膜为阳离子交换膜,故B正确;
C.阳极上和生成的反应为失去电子的氧化反应,电极反应式为,故C正确;
D.由于阳极发生氧化反应,在电极表面形成、和等有机硫化合物,不确定具体转移电子的物质的量,不能计算生成标况下氢气的体积,故D错误;
故答案为:D。
4.(2025·河北衡水·一模)富集海水中锂的电化学系统如图所示,工作步骤如下:
①启动电源1,所在腔室的进入结构而形成。
②关闭电源1和海水通道,启动电源2,使中的脱出进入腔室2.
关于该电化学系统的说法正确的是
A.启动电源1时,电极1为阴极
B.启动至关闭电源1,若转化的与生成的之比为,可得中的
C.启动电源2时电极反应式为
D.电化学系统降低了腔室2中LiOH的浓度
B
【分析】由①可知,启动电源1,所在腔室的Li+进入结构而形成,可知中Mn元素的化合价降低,为阴极,电极反应式为,电极1为阳极,连接电源正极;②关闭电源1和海水通道,启动电源2,使中的脱出进入腔室2,可知,电极2为阴极,电极反应式为:;阳极的电极反应式为:,以此分析解题。
【详解】A.由分析可知,室Ⅰ中电极Ⅰ连接电源Ⅰ的正极,作阳极,发生氧化反应,故A错误;
B.根据分析可知,启动至关闭电源1,转化的n()与生成的n()之比为20:3,设生成的氧气为3mol,转移电子为12mol,根据阳极的电极反应式:,结合电子守恒,可知2mol生成时转移1.2mol电子,可得中的x=1.2,故B正确;
C.启动电源2时,电极是阳极,电极反应式为:,故C错误;
D.由分析可知,启动电源2,使中的脱出进入腔室2,电极2为阴极,电极反应式为:;提高了腔室2中的浓度,故D错误;
故答案选B。
5.(2025·河北保定·三模)二苯重氮甲烷()在抗生素的制备过程中起关键作用。以二苯甲酮腙()为前体合成二苯重氮甲烷的原理如图所示。下列说法错误的是
A.电极电势:石墨
B.若以铅酸蓄电池为电源,则与Ni电极相连的为Pb电极
C.合成1mol二苯重氮甲烷,理论上消耗22.4L氢气(标准状况下)
D.电解质溶液中合成二苯重氮甲烷的化学方程式为+I2+2HI
C
【详解】A.石墨电极上I-失电子生成I2,发生氧化反应,为阳极;Ni电极上H+得电子生成H2,发生还原反应,为阴极。阳极电极电势大于阴极,所以电极电势:石墨> Ni,A正确;
B.Ni电极为阴极,应与铅酸蓄电池的负极相连,铅酸蓄电池中Pb电极为负极,PbO2电极为正极,所以与Ni电极相连的为Pb电极 ,B正确;
C.Ni电极上发生反应:2H+ + 2e- = H2↑,合成二苯重氮甲烷时,石墨电极上I-失电子,根据得失电子守恒,合成1mol二苯重氮甲烷,转移2mol电子,理论上生成1mol H2,标准状况下体积为22.4L,并不是消耗,C错误;
D.电解质溶液中合成二苯重氮甲烷的反应,原子守恒,电子守恒,D正确;
故答案选C。
6.(2025·辽宁抚顺·二模)利用有机电化学合成1,2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变,电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1,下列说法错误的是
A.电源中电势比较:b>a
B.离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜,离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
C.合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl
D.中间室补充NaCl的速率为2x mol·h-1
B
【分析】由图可知,右侧电极上Cu的化合价由+1价升高为+2价,发生氧化反应,则电极N为阳极,电极b为正极,所以电极M为阴极,电极a为负极,据此分析作答。
【详解】A.根据上述分析可知,a为电源的负极,b为正极,故电源中电势比较:b>a ,A正确;
B.由图可知,中间室内的氯离子通过离子交换膜Ⅱ,进入右室,最终和CuCl生成CuCl2,左室H+得到电子,生成H2,OH-浓度增大,与中间室移动过来的Na+结合,生成NaOH,所以离子交换膜I为阳离子交换膜,Ⅱ为阴离子交换膜,B错误;
C.根据原子守恒可知,合成室内发生的反应为:CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl,C正确;
D.电解时阴极生成气体的速率为xmol h-1,根据阴极反应:2H++2e-=H2↑,根据电荷守恒可知,中间室移动过来的Na+的速率为2xmol h-1,故中间室补充NaCl的速率为2xmol h-1,D正确;
故答案为:B。
考点三 金属腐蚀与保护
1.(2025·广东汕头·三模)生活中许多现象与电化学原理密切相关,下列说法正确的是
A.铜板打上铁铆钉后,铜板更易被腐蚀
B.用“保暖贴”取暖,铁做负极发生吸氧腐蚀,放出热量
C.保护水中的钢闸门,应将其与电源正极连接
D.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁强
B
【详解】A.铜板打上铁铆钉后,金属性强于铜的铁做负极,则铁铆钉更易被腐蚀,故A错误;
B.“保暖贴”内含铁粉、碳、氯化钠,取暖时,铁做原电池的负极发生吸氧腐蚀,放出热量,故B正确;
C.保护水中的钢闸门时,应将钢闸门与电源负极连接做电解池的阴极被保护,故C错误;
D.生铁中含有碳能与铁在潮湿的空气中形成原电池,铁做负极被损耗,所以生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱,故D错误;
故选B。
2.(2025·河北·一模)广西西江海洋油气钢结构平台安装在水深98米的大海上。下列有关钢结构桩架的腐蚀与防护的说法错误的是
A.特种合金钢防腐蚀的能力比生铁强
B.海水全浸区腐蚀随深度增加有所加重
C.在桩架上镶锌块,可使桩架不易被腐蚀
D.将钢结构与电源负极相连,可使桩架不易被腐蚀
B
【详解】A.合金钢的抗腐蚀能力比成分金属强,A正确;
B.海水含氧量随腐蚀深度的增加而减少,故海水全浸区的腐蚀随深度增加而减弱,B错误;
C.在桩架上镶锌块,铁、锌和海水构成原电池,由于锌比铁活泼,铁作为正极被保护,不易被腐蚀,C正确;
D.将钢结构桩架与电源的负极相连,使桩架作阴极,可减缓钢结构的腐蚀,D项正确;
故选B。
3.(2025·山西·二模)如图装置可防止金属管道在潮湿土壤中的腐蚀。下列有关说法中正确的是
A.电流由镁块经导线流向管道 B.管道表面上发生氧化反应
C.该保护法为牺牲阳极保护法 D.将镁块换为钠块,则保护效果更好
C
【分析】Mg的活泼性大于Fe,形成原电池Mg为负极失去电子被氧化,Fe为正极受到保护。
【详解】A.电流由钢铁管道(正极)经导线流向镁块(负极),A错误;
B.管道表面上发生得电子的还原反应,B错误;
C.该保护法牺牲镁块(原电池的负极,发生氧化反应),故称为牺牲阳极保护法,C正确;
D.钠太活泼,极易直接与空气中及等反应,不能为管道提供电子,无法保护管道,D错误;
答案选C。
4.(2025·天津河西·二模)根据下列实验操作及现象进行的分析和推断,正确的是
操作
现象 一段时间后:①中裸露在外的铁钉附近区域变红;②中裸露在外的铁钉附近区域_______,铜丝附近区域_______。
A.①中铁钉附近变红,因为发生,促进了水的电离
B.②中现象是:铁钉附近区域变红,铜丝附近变蓝
C.②中正极区域发生了反应:
D.①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜)
C
【分析】①中,锌的金属活动性大于铁,则锌作原电池的负极,发生反应Zn-2e- =Zn2+,铁钉作正极,发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-;②中,铁的金属活动性大于铜,则铁作原电池的负极,发生反应Fe-2e- =Fe2+,铜作正极,发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-。
【详解】A.由分析可知,①中铁钉附近变红,是因为铁钉作正极,电极方程式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,产生了OH-,A错误;
B.由分析可知,②中铁的金属活动性大于铜,则铁作原电池的负极,发生反应Fe-2e- =Fe2+,反应生成的Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀,使②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝,铜作正极,发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-,生成OH-使酚酞变红,而使铜丝附近区域变红,B错误;
C.由分析可知,②中铁的金属活动性大于铜,则铁作原电池的负极,发生反应Fe-2e- =Fe2+,铜作正极,发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-,C正确;
D.①中发生的氧化反应为Zn-2e- =Zn2+,②中发生的氧化反应为Fe-2e- =Fe2+,均可表示为M-2e-=M2+(M代表锌或铁),D错误;
故选C。
5.(2025·广东惠州·一模)将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是
A.Fe作原电池正极
B.溶液中的Cl 向锡极移动
C.铁片腐蚀速率比未镀锡时更快
D.铁表面发生的电极反应:2H++2e-=H2↑
C
【分析】将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中,则能够形成原电池反应,Fe比Sn活泼,则Fe作负极,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+,Sn作正极,电极反应为:2H++2e-=H2↑,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,Fe作原电池负极,A错误;
B.由分析可知,Sn为正极,原电池中电解质溶液中阴离子移向负极,即溶液中的Cl 向铁极移动,B错误;
C.原电池一般能够加快反应速率,铁片上镀有锡时构成原电池,且Fe作负极,而未镀锡时Fe只能发生化学腐蚀,故铁片腐蚀速率比未镀锡时更快,C正确;
D.由分析可知,Fe作负极,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+,D错误;
故答案为:C。
6.(2025·广东佛山·二模)按如图装置进行实验。预期现象及相应推理均合理的是
A.胶头滴管中水柱上升,说明发生了析氢腐蚀
B.滤纸1变红,说明生成了
C.滤纸2变红,说明生成了
D.一段时间铁钉出现红色物质,说明生成Fe(Ⅲ)化合物
D
【分析】食盐水浸泡过的铁钉会发生吸氧腐蚀,导致滴管中压强减小,使得胶头滴管中水柱上升;亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀,故滤纸1用于检验亚铁离子,而非铁离子;碱性溶液使得酚酞试液变红,故滤纸2变红,说明生成了氢氧根离子;一段时间铁钉出现红色物质,则亚铁离子被空气中氧气氧化为三价铁的化合物,即说明生成Fe(Ⅲ)化合物;
【详解】A.由分析可知,胶头滴管中水柱上升,说明发生了吸氧腐蚀,A错误;
B.滤纸1用于检验亚铁离子,而非铁离子,且颜色不是变红,B错误;
C.滤纸2变红,说明生成了氢氧根离子,C错误;
D.一段时间铁钉出现红色物质,则亚铁离子被空气中氧气氧化为Fe(Ⅲ)化合物,D正确;
故选D。
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