突破练28　电解池　金属的腐蚀与防护--2026全国版高考化学突破练(含答案)

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2026全国版高考化学突破练
突破练28　电解池　金属的腐蚀与防护
选择题每小题3分,共21分。
基础·满分练
命题角度1　电解池的构成及工作原理
1.(2025·河南商丘一模)工业上可用电解法将废水中较高浓度的铬酸钾溶液制成重铬酸钾溶液,其工作原理如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.惰性电极N为阳极,Cr被氧化
B.惰性电极M的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+
C.惰性电极N的电势小于惰性电极M的电势
D.阳极区溶液中n(K+)由a mol变成b mol时,理论上生成的K2Cr2O7为 mol
2.(2025·湖南卷)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,K+向左室迁移
B.电解过程中,左室中N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.N完全转化为NH3的电解总反应:N+8Cl-+6H2ONH3↑+9OH-+4Cl2↑
命题角度2　电解原理的综合应用
3.(2025·山东烟台一模)电催化共还原CO2与N制备乙酰胺(CH3CONH2)是一种碳中和与废水处理有机结合的绿色电化学策略,其装置如图所示。已知:酸性条件下极易发生严重的析氢竞争反应。下列说法错误的是(　　)
A.电极M的电势比电极N低
B.电极N附近溶液的pH降低
C.M极存在电极反应:2CO2+10e-+7H2O10OH-+CH3CHO
D.制备1 mol乙酰胺,电路中至少转移12 mol e-
4.(2025·山东日照一模)硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水,同时实现有机废水的处理,原理如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.若以铅蓄电池为电源,b为Pb电极
B.S参与的电极反应为Cu2++S+8e-+8H+CuS+4H2O
C.电解一段时间后阳极区溶液的pH减小
D.标准状况下,产生2.24 L CO2时,理论上可产生9.6 g CuS
命题角度3　金属的腐蚀及防护
5.(2026·湖南岳阳模拟)恒温条件下,用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀,测定结果如图2。
图1
图2
下列说法正确的是(　　)
A.铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀
B.MN段pH越大,析氢速率越大
C.NP段正极反应式主要为O2+4e-+4H+2H2O
D.QS段pH基本不变,说明生成铁锈覆盖在铁粉表面,阻止铁粉继续发生腐蚀
6.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是(　　)
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+2H2O+H2↑
能力·高分练
7.(2025·河北保定一模)有机物参加的反应在日常生活和科学研究中扮演着重要的角色,不仅可以用于有机合成,还可以用于多种材料的改性和功能化设计。某科研小组以硝基苯为原料电催化合成的装置如图所示,M电极和N电极为覆盖催化剂的惰性电极,装置工作时定时将N电极室溶液转移至M电极室。下列说法正确的是(　　)
A.装置工作时,OH-通过离子交换膜移向N极
B.阳极反应:2+4OH--4e-+4H2O
C.装置工作时,阴离子交换膜两侧溶液的pH保持不变
D.转移相同电量,M电极消耗的和N电极产生的相等
8.(5分)(1)(2025·湖南卷)在温和条件下,将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10,该流程示意图如下:
①电解池中电极M与电源的　　　极相连。
②CO放电生成C2H4的电极反应式为 　。
(2)(2025·浙江1月选考卷)在[(CH3)2NH2]+Cl-的有机溶液中电化学还原CO2制备HCON(CH3)2阴极上生成HCON(CH3)2的电极反应式是 　。
参考答案
课时突破练28
1.D　左侧M为阴极区,发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,右侧N为阳极区,发生反应:2H2O-4e-4H++O2↑,2Cr+2H+Cr2+H2O。惰性电极N是电解池的阳极,水分子在阳极失去电子生成氧气和氢离子,放电生成的氢离子使溶液中的铬酸根离子转化为重铬酸根离子,A项错误。阳极区的钾离子通过钾离子交换膜进入阴极区得到KOH,B项错误。阳极电势高于阴极,C项错误。总反应的化学方程式为4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+2H2↑+O2↑+4KOH,电解一段时间后,阳极区溶液中K+的物质的量由a mol变成b mol时,生成的重铬酸钾的物质的量为 mol,D项正确。
2.B　由图可知,左侧发生NNNH3,N元素化合价下降,发生还原反应,推测左侧是阴极区;右侧发生Cl-Cl2,Cl元素化合价上升,发生氧化反应,推测右侧是阳极区。电解池中,阳离子向阴极移动,则K+向左室迁移,A项正确。电解过程中,N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项错误。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项正确。左侧阴极总反应是N+8e-+6H2ONH3↑+9OH-,右侧阳极总反应是8Cl--8e-4Cl2↑,将两电极反应相加即可得到总反应,D项正确。
3.D　已知酸性条件下极易发生严重的析氢竞争反应 ,则电极反应应在碱性条件下进行。在碱性条件下,根据图示可知,M极发生电极反应:2CO2+10e-+7H2O10OH-+CH3CHO,N+4e-+4H2O5OH-+NH2OH,N极发生电极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O。电极M上得电子,为阴极,N为阳极,M的电势比电极N低,A项正确。电极N上OH-放电,附近溶液的pH降低,B项正确。M极存在电极反应为2CO2+7H2O+10e-10OH-+CH3CHO,C项正确。制备1 mol乙酰胺,电路中至少转移14 mol e-,D项错误。
4.B　由装置图可知,右侧石墨电极上发生反应:CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+;石墨电极作阳极,则左侧石墨电极为阴极,a为负极,b为正极。b为正极,若以铅蓄电池为电源,b为PbO2电极,A项错误。左侧石墨电极为阴极,S在该电极得电子转化为CuS,电极反应为Cu2++S+8e-+8H+CuS+4H2O,B项正确。结合阳极反应可知,每转移8 mol电子时,阳极区生成7 mol氢离子,但为满足电荷守恒,同时有8 mol H+通过质子交换膜进入阴极区,则阳极区溶液中H+浓度减小,pH增大,C项错误。标准状况下,产生2.24 L CO2(0.1 mol),转移0.4 mol电子,结合阴极反应可知,此时阴极生成0.05 mol CuS,质量为4.8 g,D项错误。
5.C　图1中构成原电池,铁作负极,开始时pH=1.8,MN段溶液pH增大,体系压强增大,铁主要发生析氢腐蚀;NQ段溶液的pH增大,体系压强减小,发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O;QS段溶液pH基本不变,但压强减小,产生的Fe2+被O2氧化。铁的电化学腐蚀发生电化学反应,不属于化学腐蚀,A项错误。MN段pH越大,氢离子浓度越小,析氢速率越小,B项错误。NP段正极反应式主要为O2+4e-+4H+2H2O,C项正确。铁锈疏松,不能阻止铁粉继续发生腐蚀,QS段pH基本不变,可能的原因:相同时间内,2Fe+O2+4H+2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同,D项错误。
6.A　由题中反应机理分析可知,HCHO在阳极发生反应,阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O。而阴极水中的H+放电得H2,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。传统电解水时每转移2 mol电子可生成1 mol H2,而此原理中两电极均生成H2,每转移2 mol电子共可得到2 mol H2,所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A项错误。由上述分析可知,B项正确。根据电解原理可知,阴离子向阳极移动,则OH-通过阴离子交换膜向阳极(b极)移动,C项正确。由上述分析可知,D项正确。
7.B　由图可知,在N极发生还原反应生成,N极为阴极,M极为阳极。装置工作时,OH-通过离子交换膜移向M极,A项错误。M极为阳极,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为2+4OH--4e-+4H2O,B项正确。N为阴极,电极反应式为+4H2O+6e-+6OH-,由阴、阳极电极反应式可看出阴离子交换膜两侧溶液的pH发生变化,C项错误。结合电极反应可知,转移相同电子,M电极消耗的大于N电极产生的,D项错误。
8.(1)①正　②2CO+8e-+6H2OC2H4+8OH-
(2)CO2+2e-+2[(CH3)2NH2]+HCON(CH3)2+(CH3)2NH+H2O
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