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专题十一电化学,高考化学 (课标专用),考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护 1.(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4 溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是() A.放电时,Cl向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2 C.放电时,正极反应为:3CO2+4e- 2C+C D.充电时,正极反应为:Na+e- Na,五年高考,A组统一命题课标卷题组,答案D本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4Na-4e- 4Na+,正极反应为 3CO2+4e-C+2C;Na+移向正极,C、Cl移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相 反,B正确;充电时,阳极反应为2C+C-4e- 3CO2,D错误。,规律总结二次电池充、放电的电极判断 二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充电时的阴极。,2.(2018课标,11,6分)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是() A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1-)O2,答案D本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在阴极区得到电子生成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1-)O2,正确。,方法技巧可充电电池的工作原理 可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;分析电化学问题时,先判断出电极,然后根据工作原理分析。,3.(2016课标,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是() A.负极反应式为Mg-2e- Mg2+ B.正极反应式为Ag+e- Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2,答案BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e- Ag+Cl-,B 项错误。,思路分析AgCl为正极材料,得电子生成Ag和Cl-,正极附近溶液中c(Cl-)逐渐增大,负极周围Mg2+浓度逐渐增大,故Cl-向负极移动,Mg2+向正极移动。,关联知识Mg可以和热水缓慢反应生成Mg(OH)2和H2。,4.(2015课标,11,6分,0.588)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法的是() A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区,D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,答案A根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O 6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2+24e-+ 24H+ 12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质 子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,正 确。,规律方法微生物电池也是燃料电池的一种,其实质还是氧化还原反应。,5.(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH。下列说法正确的是() A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e- Zn(OH D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况),答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH 2Zn+ O2+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e- Zn(OH,故C项正确;每消耗1 mol O2电路中通过4 mol电子,故D项错误。,规律方法1.;,2.失电子;,3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。,解题关键充电时: 阳极:4OH-4e- 2H2O+O2 阴极:2Zn(OH+4e- 2Zn+8OH- 总反应:2Zn(OH 2Zn+2H2O+O2+4OH-,6.(2017课标,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8 8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是 () A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e- 3Li2S4 B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多,答案D电池工作时为原电池,电池内部阳离子向正极移动,根据图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,依次发生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的转化,A正确;电池工作时负极反应式为Li-e- Li+,当转移0.02 mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol,质量为0.14 g,B正确;石 墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li2S2的量越来越少,D错误。,思路分析结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性质书写电极反应式。,7.(2017课标,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是() A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,答案C本题考查外加电流的阴极保护法。将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防止钢管桩被腐蚀,外加保护电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,故其表面腐蚀电流接近于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生氧化反应,失去电子,电子从高硅铸铁流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项错误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。,审题技巧本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属作为阳极材料,是活性电极,优先于溶液中的粒子放电,且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳极,“惰性”说明在此条件下铁不放电,只是起导电作用(辅助)。做题时,应“具体问题具体分析”,不能一味地“按章办事”。,8.(2015课标,26,14分,0.182)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示: 溶解度/(g/100 g水),回答下列问题: (1)该电池的正极反应式为 , 电池反应的离子方程式为。 (2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌g。(已知F=96 500 Cmol-1) (3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、和,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为,其原理是。 (4)用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于110-5 molL-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为时,锌开始沉淀(假定Zn2+ 浓度为0.1 molL-1)。若上述过程不加H2O2后果是,原因是。,答案(1)MnO2+H+e- MnOOH 2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分) 注:式中Zn2+可写为Zn(NH3、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N (2)0.05(2分) (3)加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH空气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分) (4)Fe3+2.76Zn2+和Fe2+分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分),解析(1)该电池为酸性锌锰干电池,电极反应式为负极:Zn-2e- Zn2+,正极:2MnO2+2e-+2H+ 2MnOOH。(2)电量Q=It=0.5 A560 s=150 C,则m(Zn)=65 gmol-1= 0.05 g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受温度影响较大,NH4Cl的溶解度受温度影响较小, 故可通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离。(4)KspFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH-)=110-5c3(OH-)=1 10-39,c(OH-)=10-11.3molL-1,pOH=11.3,则pH=2.7。KspZn(OH)2=c(Zn2+)c2(OH-)=0.1c2(OH-)=110-17, c(OH-)=10-8 molL-1,pOH=8,则pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp接近,若不用H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,沉淀Zn2+时,Fe2+也可转化为Fe(OH)2沉淀,而使制得的ZnSO47H2O不纯净。,审题方法题目给出相关物质的Ksp,说明在分离除杂的过程中,可以利用溶解性,采用调节pH的方法将杂质成分除去。 疑难突破除去Fe元素的基本思路是先将其氧化成Fe3+,然后采用调节pH的方式,将Fe3+转化成沉淀而过滤除去。,考点二电解原理及其应用 1.(2018课标,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2 和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为: EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+ 2EDTA-Fe3+H2S 2H+S+2EDTA-Fe2+,该装置工作时,下列叙述错误的是() A.阴极的电极反应:CO2+2H+2e- CO+H2O B.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+S C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,答案C本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应可知该极发生氧化反应,为阳极,则ZnO石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:CO2+2H+2e- CO+H2O,A正确;装置工作时 涉及三个反应,Fe2+与Fe3+的转化循环进行,总反应为CO2与H2S之间的反应,根据得失电子守恒可知总反应为:CO2+H2S CO+H2O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO石墨烯与电源 负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;Fe2+、Fe3+均在酸性环境中稳定存在,D正确。,审题技巧解题的关键是电极名称的确定。如本题中CO2CO为还原反应阴极,Fe2+Fe3+ 为氧化反应阳极。,2.(2017课标,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是() A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式为:Al3+3e-Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,答案C本题考查电解原理的应用。O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴 极材料应为金属或导电的非金属,可选用不锈钢网,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H+2e- H2,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。,知识拓展电解原理的应用 1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。 2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素CO(NH2)2制氢气。 3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。,3.(2016课标,11,6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S可通过离子交换膜,而两端隔 室中离子被阻挡不能进入中间隔室。 下列叙述正确的是() A.通电后中间隔室的S离子向正极迁移,正极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品,C.负极反应为2H2O-4e- O2+4H+,负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成,答案B负极区(阴极)电极反应为:4H+4e- 2H2,正极区(阳极)电极反应为:4OH-4e- 2H2O+O2。A项,通电后S向正极移动,正极区OH-放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负 极反应为4H+4e- 2H2,溶液pH增大;D项,当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol O2生成。,思路梳理1.通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括由水电离出的H+和OH-)。,2.通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时,活泼金属优先放电)。,3.正确书写电极反应式,要注意原子数、电荷数是否守恒。,4.能结合题目要求分析电解时的各种变化情况,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等。,解题关键解本题的关键点在于写出阴、阳两极的电极反应式,然后分析中间隔室中Na+、 S的移动方向。,4.(2014课标,12,6分,0.347)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是() A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移,答案C由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正极(a)迁移,A项、D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe- xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi+xe- LiMn2O4,a极Mn元 素的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。,规律方法对于原电池,负极流出电子,发生失电子的氧化反应;正极流入电子,发生得电子的还原反应;在原电池内部,通过电解质电离出来的阴、阳离子的定向移动形成内电路。,5.(2018课标,27,14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题: (1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式。 (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为: pH=4.1时,中为溶液(写化学式)。 工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是。 (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为。电解后,室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。,(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.010 00 molL-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为,该样品中Na2S2O5的残留量为gL-1(以SO2计)。,答案(1)2NaHSO3 Na2S2O5+H2O (2)NaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液 (3)2H2O-4e- O2+4H+a (4)S2+2I2+3H2O 2S+4I-+6H+0.128,解析本题考查工艺流程、电解原理的应用、氧化还原滴定与计算。 (1)NaHSO3与Na2S2O5中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应方程式:2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。 (2)中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS,故中为NaHSO3溶液。 过程是利用Na2CO3与NaHSO3反应转化为Na2SO3,过程利用SO2与Na2SO3反应生成NaHSO3: Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3,制得高浓度的NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制备。 (3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的OH-,电极反应式为2H2O- 4e- O2+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向右侧移动,则a室中S+H+ HS,NaHSO3浓 度增大。 (4)Na2S2O5作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S;S2 2S,I2 2I-, 依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平反应的离子方程式:S2+2I2+3H2O 2S +4I-+6H+。,根据滴定反应的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式: 2SO2S22I2 64 g 1 mol m(SO2)0.010 00 molL-10.010 00 L m(SO2)=6.410-3g 则样品中Na2S2O5的残留量为=0.128 gL-1。,方法技巧守恒法在此题中应用较多。如第(4)问中S2与I2反应的方程式要利用得失电子 守恒、电荷守恒和原子守恒配平。,考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护 1.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。,B组 自主命题省（区、市）卷题组,下列说法不正确的是() A.对比,可以判定Zn保护了Fe B.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用的方法 D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼,答案D本题考查原电池的原理、Fe2+的检验等知识。在中,若将Zn换成Cu,此时Fe作负极,其周围必然会出现Fe2+,Fe2+遇K3Fe(CN)6会出现蓝色沉淀,与原来的实验现象相同,也就是说,在中无论与Fe连接的金属活动性如何,实验现象都是一样的,所以用的方法无法判断Fe与Cu的活泼性强弱。,规律方法做对比实验时,一定要弄清哪些实验条件是相同的,哪些是变化的。,2.(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O2在正极放电的是(),答案B氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,A、C、D中均不存在O2放电,故选B。,3.(2016江苏单科,7,2分)下列说法正确的是() A.氢氧燃料电池工作时,H2在负极上失去电子 B.0.1 molL-1 Na2CO3溶液加热后,溶液的pH减小 C.常温常压下,22.4 L Cl2中含有的分子数为6.021023个 D.室温下,稀释0.1 molL-1 CH3COOH溶液,溶液的导电能力增强,答案AA项,原电池工作时,负极失电子,故正确;B项,0.1 molL-1 Na2CO3溶液加热后,C水 解程度变大:C+H2O HC+OH-,溶液碱性增强,pH增大,故错误;C项,常温常压下,22.4 L Cl2的物质的量不是1 mol,故错误;D项,室温下,稀释0.1 molL-1 CH3COOH溶液,溶液中离子总浓度减小,溶液导电能力减弱,故错误。,4.(2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2 2AgCl。下列说 法正确的是() A.正极反应为AgCl+e- Ag+Cl- B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变 D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol 离子,答案D原电池的正极反应为Cl2+2e- 2Cl-,故A项错误;放电时,白色沉淀AgCl在左侧电 极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01 mol e-时,原电池左侧发生的反应为:Ag-e-+Cl- AgCl,减少了0.01 mol的Cl-,根据电荷守恒原理,左侧溶液中的H+通过阳离子交换膜向右侧转移0.01 mol,故D项正确。,5.(2016四川理综,5,6分)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为: Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是() A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移 B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe- xLi+C6 C.充电时,若转移1 mol e-,石墨(C6)电极将增重7x g D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+,答案C由放电时电池总反应可知,放电时负极反应式为LixC6-xe- C6+xLi+,正极反应式 为Li1-xCoO2+xe-+xLi+ LiCoO2,在原电池内部阳离子由负极向正极迁移,A、B项均正确;充电 时阴极反应式为C6+xLi+xe- LixC6,阳极反应式为LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+,转移x mol e-, 石墨电极增重7x g,若转移1 mol e-,石墨电极将增重7 g,C项不正确,D项正确。,6.(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n 已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是() A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)n,D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜,答案CA项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O2扩散至电极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故Mn+不能通过,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e- Mg2+,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。,7.(2017江苏单科,12,4分)下列说法正确的是() A.反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的H0 B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C.常温下,KspMg(OH)2=5.610-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)5.610-4 molL-1 D.常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2,反应中转移的电子数为6.021023,答案BC本题考查H、S的判断、金属防腐、与Ksp有关的计算、气体摩尔体积的应用。N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的H0,S0,A不正确;地下钢铁管道用导线连接锌块属于牺 牲阳极的阴极保护法,B正确;KspMg(OH)2=c(Mg2+)c2(OH-),则c(Mg2+)=molL-1=5.6 10-4molL-1,pH=10的溶液中Mg2+最大浓度为5.610-4molL-1,C正确;常温常压下11.2 L H2的物质的量不是0.5 mol,D不正确。,知识拓展气体分子数增多的反应:S0,气体分子数减少的反应:S0。,8.(2015江苏单科,11,4分)下列说法正确的是() A.若H2O2分解产生1 mol O2,理论上转移的电子数约为46.021023 B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH7 C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 D.一定条件下反应N2+3H2 2NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3),答案CA项,由2H2O2 2H2O+O2可知,每生成1 mol O2转移的电子数约为26.021023; B项,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后形成CH3COONa和CH3COOH的 混合溶液,pH7;C项正确;D项,反应N2+3H2 2NH3达到平衡时,v正(H2)v逆(NH3)=32,即2v正(H2)=3v逆(NH3)。,9.(2014天津理综,1,6分)化学与生产、生活息息相关,下列叙述错误的是() A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染 C.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素 D.含重金属离子的电镀废液不能随意排放,答案BA项,铁表面镀锌,当发生电化学腐蚀时,Fe作正极被保护。B项,聚乙烯塑料非常稳定,不易降解,而聚乳酸塑料是易降解的塑料,故应用聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料来减少白色污染,故B项错误。D项,重金属离子对土壤、水都会产生污染,所以含重金属离子的电镀废液不能随意排放。,10.(2015重庆理综,11,14分)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。 (1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第周期。 (2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为。 (3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是。 A.降低了反应的活化能 B.增大了反应的速率 C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数 (4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为。 (5)如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。,腐蚀过程中,负极是(填图中字母“a”或“b”或“c”); 环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为; 若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。,答案(1)四(2)101(3)A、B (4)Ag2O+2CuCl 2AgCl+Cu2O (5)c2Cu2+3OH-+Cl- Cu2(OH)3Cl0.448,解析(2)Sn和Pb原子的数目之比为=101。(3)催化剂可以降低反 应的活化能,增大反应速率,但不能改变反应物与生成物的总能量,即对反应的H无影响;反应的平衡常数只随温度的变化而变化。(4)复分解反应中各元素化合价均不变。(5)铜作负极失电子,产物是Cu2+;4.29 g Cu2(OH)3Cl中含有0.04 mol Cu2+,Cu-2e- Cu2+,则转移0.08 mol电 子,需耗氧0.02 mol,标准状况下为0.448 L。,考点二电解原理及其应用 1.(2015福建理综,9,6分)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是() A.X可能是金属铜B.Y不可能是氢气 C.Z可能是氯化钠D.Z可能是三氧化硫,答案A若用惰性电极电解CuCl2溶液,可以生成Cu和Cl2,Cu可以在Cl2中燃烧生成CuCl2,故X可能是金属铜,A正确;若用惰性电极电解HCl的水溶液,可生成H2和Cl2,H2和Cl2在点燃的条件下可以生成HCl,故Y可能是H2,故B错误;在水溶液中Na+不可能放电,故C错误;若Z是三氧化硫,则Z的水溶液为H2SO4溶液,电解H2SO4溶液得到的X和Y作用不会生成三氧化硫,故D错误。,2.(2015四川理综,4,6分)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为910,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是() A.用石墨作阳极,铁作阴极 B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH-2e- ClO-+H2O C.阴极的电极反应式:2H2O+2e- H2+2OH- D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+ N2+2CO2+5Cl-+H2O,答案DD项,控制溶液pH为910,溶液呈碱性,离子方程式应为2CN-+5ClO-+H2O N2+ 2CO2+5Cl-+2OH-。,3.(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是() A.X是电源的负极 B.阴极的电极反应式是:H2O+2e- H2+O2- CO2+2e- CO+O2-,C.总反应可表示为:H2O+CO2 H2+CO+O2 D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11,答案D由图示可看出:H2OH2、CO2CO均为还原反应,X应为电源负极,A项正确;阴极电极反应式为H2O+2e- H2+O2-和CO2+2e- CO+O2-,阳极电极反应式为2O2-4e- O2, 总反应为H2O+CO2 H2+CO+O2,B、C项正确;阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21, D项不正确。,4.(2017江苏单科,16,12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 (1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。 (2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大”“不变”或“减小”)。 (3)“电解”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是。 (4)“电解”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为。,(5)铝粉在1 000 时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是。,答案(12分)(1)Al2O3+2OH-2Al+H2O (2)减小 (3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 (4)4C+2H2O-4e-4HC+O2H2 (5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜,解析本题考查了以铝土矿为原料制备铝的工艺流程,涉及离子方程式的书写和电化学的相关知识。 (1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱反应生成Al和H2O。 (2)“碱溶”时,NaOH溶液应过量,则在“过滤”所得滤液中一定含有过量的NaOH,当加入NaHCO3溶液时,HC+OH- C+H2O,使c(OH-)减小,故pH减小。 (3)电解熔融Al2O3时,阳极反应式为:2O2-4e- O2, O2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。 (4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与C反应生 成HC,故阳极的电极反应式为:4C+2H2O-4e- 4HC+O2;阴极的电极反应式为: 4H2O+4e- 2H2+4OH-,所以物质A为H2。 (5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。,疑难突破向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液时,除了发生反应HC+OH- H2O +C,还发生反应HC+Al+H2O Al(OH)3+C,然后经“过滤”得到Al(OH)3,灼 烧Al(OH)3,发生反应2Al(OH)3 Al2O3+3H2O,再电解熔融的Al2O3可得到Al。,5.(2014山东理综,30,16分)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2C 和AlC组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。 (1)钢制品应接电源的极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为。 (2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,所得还原产物的物质的量为mol。 (3)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有。 a.KClb.KClO3c.MnO2d.Mg 取少量铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液无明显现象,(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3,理由是(用离子方程式说明)。,答案(1)负4Al2C+3e- Al+7AlCH2 (2)3 (3)b、d不能 Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+(或只写Fe+2Fe3+ 3Fe2+),解析(1)电镀时,镀件作阴极,与电源负极相连,发生还原反应。若改用AlCl3水溶液作电解液,阴极电极反应式应为2H+2e- H2。电镀过程中有机阳离子不参与反应且不产生其他离 子,故阴极的电极反应式应为4Al2C+3e- Al+7AlC。 (2)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,反应转移6 mol电子时,还原产物H2的物质的量为3 mol。 (3)铝热反应实验需要高温条件,实验时一般用镁条插入KClO3中,镁条燃烧放热,KClO3受热分解放出O2,有助于铝热剂点燃。由于2Fe3+Fe 3Fe2+,故用KSCN溶液检验无明显现象不能 证明固体混合物中无Fe2O3。,6.(2016天津理综,10,14分)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。 回答下列问题: (1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式: 。 (2)氢气可用于制备H2O2。已知: H2(g)+A(l) B(l)H1 O2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l)H2 其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g) H2O2(l)的H0(填“” “”或“=”)。 (3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)H0达到化学平衡。 下列有关叙述正确的是。 a.容器内气体压强保持不变 b.吸收y mol H2只需1 mol MHx,c.若降温,该反应的平衡常数增大 d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)v(吸氢) (4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。 (5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH- Fe+3H2,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色Fe ,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。 图1 图2,电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。 电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为 。 c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因: 。,答案(共14分)(1)污染小可再生来源广资源丰富燃烧热值高(任写其中2个) H2+2OH-2e- 2H2O (2) (3)ac (4)光能转化为化学能 (5)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢 N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低,解析(1)碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合OH-生成H2O。 (2)两反应的S均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。 H2(g)+A(l) B(l)H1v逆,即v(吸氢)v(放氢),d项不正确。 (5)由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH- Fe+4H2O,阴极的电极反应式为 6H2O+6e- 3H2+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。阴极产生H2,若不及时排出, 则会还原Na2FeO4,使产率降低。由题中信息可知Na2FeO4在强碱性条件下稳定,故c(OH-)较低时Na2FeO4稳定性差;c(OH-)过高时,铁电极上会产生Fe(OH)3或Fe2O3,导致Na2FeO4产率降低。,易混易错本题中第(3)小题b项中要注意可逆反应进行不彻底,参加反应的反应物的量应小于其加入量。,考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护 1.(2013课标,10,6分,0.47)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是() A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl,C组教师专用题组,答案B根据电化学原理可知,Al为负极,电极反应为:2Al-6e- 2Al3+;银器为正极,电极反 应为:3Ag2S+6e- 6Ag+3S2-;溶液中反应为:2Al3+3S2-+6H2O 2Al(OH)3+3H2S,三反应 相加可知该过程的总反应为:2Al+3Ag2S+6H2O 2Al(OH)3+6Ag+3H2S,故B正确,C、D错 误;银器表面黑色的Ag2S变成了Ag,质量必然减小,A错误。,审题方法抓住试题中的关键词、句:铝质容器、食盐溶液、黑色会褪去。 挖掘隐含条件:发生氧化还原反应,Ag2S被还原为Ag,银器为正极。 解题方向:电化学反应原理。 思路梳理根据选项涉及的问题,分析出原电池中的正、负极反应及总反应,然后再判断各选项正确与否。,2.(2013课标,11,6分,0.55)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是() A.电池反应中有NaCl生成 B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C.正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl- D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动,答案B该原电池的负极反应为:Na-e- Na+,正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl-,电池总反 应为:2Na+NiCl2 2NaCl+Ni。B项错误。,审题方法抓住试题中的关键词:Ni/NiCl2和金属钠。 活泼的金属作负极,发生氧化反应。 思路梳理根据选项涉及的问题先分析出原电池的正、负极反应,再写出电池总反应,最后判断各选项正确与否。,3.(2011课标,11,6分)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是() A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e- Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e- Ni2O3+3H2O,答案CA项,由电池反应可知,Ni2O3Ni(OH)2,Ni的化合价由+3价+2价,化合价降低,发生还原反应,故Ni2O3为正极;FeFe(OH)2,Fe的化合价由0价+2价,化合价升高,发生氧化反应,故Fe为负极,正确。B项,负极发生氧化反应:Fe+2OH-2e- Fe(OH)2,正确。C项,阴极发生还原 反应:Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-,c(OH-)增大,溶液的pH升高,故错误;D项,阳极发生氧化反应,电 极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e- Ni2O3+3H2O,正确。,4.(2014大纲全国,9,6分)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种,金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是() A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH- B.电池的电解液可为KOH溶液 C.充电时负极反应为:MH+OH- H2O+M+e- D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高,答案C在金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)中,MH(M为零价,H为零价)在负极发生反应:MH+OH-e- M+H2O,NiOOH在正极发生反应:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,电解液可为 KOH溶液,A、B正确;充电时,阴极反应式为M+H2O+e- MH+OH-,C错误;MH中氢密度越大, 单位体积电池所储存电量越多,即电池能量密度越高,D正确。,5.(2013江苏单科,9,2分)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是() A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl-向正极移动,答案C该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H2O2得电子发生还原反应,电极反应式为H2O2+2e- 2OH-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C项正确;溶液中Cl-移向Mg电极, 即Cl-向负极移动,D项错误。,6.(2013江苏单科,1,2分)燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是() A.甲醇 B.天然气 C.液化石油气D.氢气,答案D氢氧燃料电池的产物只有H2O,没有其他物质生成,最为环保。,7.(2016江苏单科,20,14分)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。 (1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2的酸性废水通过铁炭混合物,在 微电池正极上Cr2转化为Cr3+,其电极反应式为。 (2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。,当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。 当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是。 (3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。 一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中B(B元素的化合价为+3)与Fe2+反 应生成纳米铁粉、H2和B(OH,其离子方程式为。 纳米铁粉与水中N反应的离子方程式为4Fe+N+10H+ 4Fe2+N+3H2O。 研究发现,若pH偏低将会导致N的去除率下降,其原因是。 相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中N的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能 原因是。,答案(14分)(1)Cr2+14H+6e- 2Cr3+7H2O (2)活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用 铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少 (3)2Fe2+B+4OH- 2Fe+2H2+B(OH 纳米铁粉与H+反应生成H2 Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除N的反应(或形成的Fe-Cu原电池增大纳米铁粉去除N的反 应速率),解析(2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。 铁炭混合物去除Cu2+和Pb2+是通过发生置换反应实现的,且发生的是原电池反应(Fe为负极,活性炭为正极),当铁的质量分数达到一定数值后,随着铁的质量分数增加,活性炭的质量分数减少,铁炭混合物中微电池的数目减少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。 (3)pH偏低时,溶液中的H+可与纳米铁粉发生反应:Fe+2H+ Fe2+H2,从而使N的去除 率下降。 、两种水样的不同之处是中含有一定量的Cu2+而中没有,因此去除N的速率产 生差异的可能原因是Cu2+(或Fe与之反应生成的Cu)起到了催化作用,也可能是Fe与Cu2+反应生成Cu进而形成Fe-Cu原电池,加快了反应速率。,8.(2013广东理综,33,17分)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。 (1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。 下列收集Cl2的正确装置是。 将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是。 设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中,。 (2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。,限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。,完成原电池甲的装置示意图(见右图),并作相应标注。 要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。 以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原 电池乙,工作一段时间后,可观察到负极。 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是, 其原因是 。 (3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选作阳极。,答案(1)CCl2、HClO、ClO-滴加NaBr溶液,振荡后静置,下层溶液呈红棕(棕黄)色 (2) 有红色固体析出,负极被腐蚀 甲电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小 (3)锌片,解析(1)Cl2密度比空气大,收集时采取向上排空气法,又因为Cl2有毒,所以在收集装置后要有尾气处理装置(盛有NaOH溶液的烧杯)。 比较Cl2和Br2的氧化性强弱,可以通过非金属单质间的置换反应来进行。 (2)以Zn和Cu作电极为例分析,如果不用盐桥则除了电化学反应外还发生Zn和Cu2+的置换反应,反应放热,会使部分化学能以热能形式散失,使其不能完全转化为电能,而盐桥的使用,可以避免Zn和Cu2+的接触,从而避免能量损失,提供稳定电流。 (3)根据牺牲阳极的阴极保护法,可知被保护的金属作阴极,即可选择Zn作阳极。,9.(2016北京理综,26,13分)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复研究的热 点之一。 (1)Fe还原水体中N的反应原理如下图所示。 作负极的物质是。 正极的电极反应式是。 (2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定N的去除率和pH,结果如下:,pH=4.5时,N的去除率低。其原因是。 (3)实验发现:在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时,补充一定量的Fe2+可以明显提高N的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设: .Fe2+直接还原N; .Fe2+破坏FeO(OH)氧化层。 做对比实验,结果如下图所示。可得到的结论是 。 同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高N去除率的原因: 。 (4)其他条件与(2)相同,经1小时测定N的去除率和pH,结果如下:,与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,N去除率和铁的最终物质形态不同的原因
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