《2025年步步高大二轮专题复习化学》

考向一　金属的腐蚀与防护
1.（2024·广东，5）我国自主设计建造的浮式生产储油装置“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：$Zn - 2e^-=Zn^{2 + }$

答案： D [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；$Zn$失去电子，发生氧化反应：$Zn - 2e^{-}=Zn^{2+}$，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、D 正确；该方法为牺牲阳极法，故 C 错误。]

2.（2024·浙江6月选考，13）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：$O_2 + 4e^-+2H_2O = 4OH^-$
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

答案： B [图 1 为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图 2 为外加电流法，辅助阳极通常是惰性电极，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，A 不正确；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$H^{+}$放电外，海水中溶解的$O_{2}$也会竞争放电，故可发生反应：$O_{2}+4e^{-}+2H_{2}O = 4OH^{-}$，B 正确；图 2 为外加电流法，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；图 1、图 2 中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了$Fe - 2e^{-}=Fe^{2+}$的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲或辅助阳极均发生了氧化反应，D 不正确。]

考向二　电解制备物质
3.（2024·湖南，10）在$KOH$水溶液中，电化学方法合成高能物质$K_4C_6N_{16}$时，伴随少量$O_2$生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
　　　　　　
A. 电解时，$OH^-$向$Ni$电极移动
B. 生成$C_6N_{16}^{4 - }$的电极反应：$2C_3N_8 + 4OH^--4e^-=C_6N_{16}^{4 - }+8H_2O$
C. 电解一段时间后，溶液$pH$升高
D. 每生成$1\ mol\ H_2$的同时，生成$0.5\ mol\ K_4C_6N_{16}$

答案： B [由图可知，$Ni$电极产生氢气，发生还原反应，作阴极，$Pt$电极作阳极。电解过程中，阴离子向阳极移动，即$OH^{-}$向$Pt$电极移动，A 错误；$Pt$电极$C_{3}N_{8}H_{4}$失去电子生成$C_{6}N_{16}^{-}$，电极反应为$2C_{3}N_{8}H_{4}+8OH^{-}-4e^{-}=C_{6}N_{16}^{-}+8H_{2}O$，同时$Pt$电极还伴随少量$O_{2}$生成，电极反应为$4OH^{-}-4e^{-}=O_{2}\uparrow+2H_{2}O$，B 正确；阴极反应为$2H_{2}O + 2e^{-}=H_{2}\uparrow+2OH^{-}$，结合 B 项分析，则电解过程中发生的总反应为$2C_{3}N_{8}H_{4}+4OH^{-}=C_{6}N_{16}^{-}+4H_{2}O + 2H_{2}\uparrow$，反应消耗$OH^{-}$，生成$H_{2}O$，电解一段时间后，溶液$pH$降低，C 错误；根据$2C_{3}N_{8}H_{4}+4OH^{-}=C_{6}N_{16}^{-}+4H_{2}O + 2H_{2}\uparrow$可知，每生成$1molH_{2}$，应生成$0.5molK_{4}C_{6}N_{16}$，但$Pt$电极伴随少量$O_{2}$生成，根据阴、阳极得失电子数相等可知，生成$1molH_{2}$时，生成的$K_{4}C_{6}N_{16}$小于$0.5mol$，D 错误。]

4.（2024·山东，13）以不同材料修饰的$Pt$为电极，一定浓度的$NaBr$溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制$H_2$和$O_2$，装置如图所示。下列说法错误的是（ ）
　　　　
A. 电极a连接电源负极
B. 加入Y的目的是补充$NaBr$
C. 电解总反应式为$Br^-+3H_2O\xlongequal{电解}BrO_3^-+3H_2\uparrow$
D. 催化阶段反应产物物质的量之比$n(Z):n(Br^-)=3:2$

答案： B [电极 b 上$Br^{-}$发生失电子的氧化反应转化成$BrO_{3}^{-}$，电极 b 为阳极，电极反应为$Br^{-}-6e^{-}+3H_{2}O = BrO_{3}^{-}+6H^{+}$，则电极 a 为阴极，电极反应为$2H_{2}O + 2e^{-}=H_{2}\uparrow+2OH^{-}$，电解总反应式为$Br^{-}+3H_{2}O\xlongequal{电解}BrO_{3}^{-}+3H_{2}\uparrow$，A、C 项正确；催化循环阶段发生反应：$2BrO_{3}^{-}\xlongequal{催化剂}2Br^{-}+3O_{2}\uparrow$，即$Z$为$O_{2}$，电解过程中消耗$H_{2}O$和$Br^{-}$，故加入$Y$的目的是补充$H_{2}O$，维持$NaBr$溶液为一定浓度，B 项错误，D 项正确。]

5.（2024·广东，16）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是（ ）
　　　　
A. 阳极反应：$2Cl^--2e^-=Cl_2\uparrow$
B. 阴极区溶液中$OH^-$浓度逐渐升高
C. 理论上每消耗$1\ mol\ Fe_2O_3$，阳极室溶液减少$213\ g$
D. 理论上每消耗$1\ mol\ Fe_2O_3$，阴极室物质最多增加$138\ g$

答案： C [左侧电极为阴极，发生还原反应，$Fe_{2}O_{3}$在碱性条件下转化为$Fe$，电极反应为$Fe_{2}O_{3}+6e^{-}+3H_{2}O = 2Fe + 6OH^{-}$，右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，$Cl^{-}$放电产生氯气，电极反应为$2Cl^{-}-2e^{-}=Cl_{2}\uparrow$，中间为阳离子交换膜，$Na^{+}$由阳极向阴极移动，A、B 正确；理论上每消耗$1molFe_{2}O_{3}$，转移$6mol$电子，产生$3molCl_{2}$，同时有$6molNa^{+}$由阳极室转移至阴极室，则阳极室溶液减少$3\times71g + 6\times23g = 351g$，阴极室物质最多增加$6\times23g = 138g$，C 错误、D 正确。]