资源描述
电解池金属的腐蚀与防护题组1电解原理及其应用1.2017海南,10,4分一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是()A.Pd电极b为阴极B.阴极的反应式为:N2+6H+6e-2NH3C.H+由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H22.2015四川理综,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-+H2OC.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-+H2O3.2015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+CO2H2+CO+O2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1 14.2014海南,3,2分以石墨为电极,电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A.阴极附近溶液呈红色B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色D.溶液的pH变小5.2017江苏,16(3)(4),6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)“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。(2)“电解”是电解Na2CO3溶液,原理如下图所示。阳极的电极反应式为, 阴极产生的物质A 的化学式为。6.2016天津理综,10(5),5分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-FeO42-+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FeO42-,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。(1)电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。(2)电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为。(3)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:。题组2金属的腐蚀7.2016天津理综,3,6分下列叙述正确的是()A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H) B.金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度无关C.原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生D.在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小8.2015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)。9.2014安徽理综,28,14分某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格):编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0 (2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是。(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二:假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;假设二:;(4)为验证假设一,某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一,写出实验步骤和结论。实验步骤和结论(不要求写具体操作过程): (满分54分35 分钟)一、选择题(每小题6分,共30分)1.2018衡水金卷高三大联考,17某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2,X、Y是特殊催化剂型电极,已知:装置的电流效率等于生成产品所需的电子数与电路中通过总电子数之比。下列说法错误的是()A.该装置中Y电极发生氧化反应B.X电极的电极反应式为 6CO2+24H+24e-C6H12O6+6H2OC.理论上,每生成22.4 L(标准状况下)O2,必有4 mol H+由X极区向Y极区迁移D.当电路中通过3 mol e-时,生成18 g C6H12O6,则该装置的电流效率为80%2.2018湖北部分重点中学高三起点考试,11在通电条件下,用如图所示装置由乙二醛(OHCCHO)制备乙二酸(HOOCCOOH)。其制备反应为OHCCHO+2Cl2+2H2OHOOCCOOH+4HCl。下列说法正确的是()A.理论上,每消耗0.1 mol乙二醛在Pt(1)极放出2.24 L气体(标准状况)B.Pt(1)极的电极反应式为4OH-4e- 2H2O+O2C.理论上,每得到1 mol乙二酸将有2 mol H+从右室迁移到左室D.盐酸起提供Cl-和增强导电性的作用3.2018辽宁五校协作体联合模拟,14工业酸性废水中的Cr2O72-可转化为Cr3+除去,实验室用电解法模拟该过程,结果如表所示(实验开始时溶液体积为50 mL,Cr2O72-的起始浓度、电压、电解时间均相同)。实验电解条件阴、阳极均为石墨阴、阳极均为石墨,滴加1 mL浓硫酸阴极为石墨,阳极为铁,滴加1 mL 浓硫酸Cr2O72-的去除率/%0.92212.757.3下列说法不正确的是()A.对比实验可知,降低pH可以提高Cr2O72-的去除率B.实验中,Cr2O72-在阴极放电的电极反应式是Cr2O72-+6e-+14H+2Cr3+7H2OC.实验中,Cr2O72-的去除率提高的原因是Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2OD.实验中,理论上电路中每通过6 mol电子,则有1 mol Cr2O72-被还原4.2018郑州一中入学测试,12电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液可以制取氢气,其装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。下列有关说法中不正确的是()A.电解过程中b极附近溶液碱性明显增强B.溶液中的OH-逐渐向a极区附近移动C.若在b极产生标准状况下224 mL氢气,则消耗尿素2 gD.a极的电极反应式为CO(NH2)2+8OH-6e-CO32-+N2+6H2O5.2017山东德州重点中学模拟,3下列与金属腐蚀有关的说法中,不正确的是()A.钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀B.电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀C.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化D.铝具有很强的抗腐蚀能力,是因为其不易与氧气发生反应二、非选择题(共24分)6.2018四川德阳三校联考,15,12分某小组同学利用下图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:装置分别进行的操作现象.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加K3Fe(CN)6溶液铁片表面产生蓝色沉淀 (1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。实验中的现象是。用电极反应式解释实验中的现象:。(2)查阅资料:K3Fe(CN)6具有氧化性。据此有同学认为仅通过中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是。进行下列实验,在实验进行几分钟后的记录如下:实验滴管试管现象0.5 molL-1K3Fe(CN)6溶液.蒸馏水无明显变化.1.0 molL-1 NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀.0.5 molL-1 Na2SO4溶液无明显变化a.以上实验表明:在有存在条件下,K3Fe(CN)6溶液可以与铁片发生反应。b.为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是。(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。为进一步探究K3Fe(CN)6的氧化性对实验结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是(填字母序号)。实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3Fe(CN)6溶液(已除O2)产生蓝色沉淀B酸洗后的铁片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(未除O2)产生蓝色沉淀C铁片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀D铁片、K3Fe(CN)6和盐酸混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀 (4)综合以上实验分析,利用实验中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是:连好装置一段时间后,取铁片(负极)附近溶液于试管中,(回答相关操作、现象),则说明负极附近溶液中产生了Fe2+,即发生了电化学腐蚀。7.2017河南南阳一中5月考试,16,12分FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,所以工业上常选用电浮选凝聚法处理污水。其原理是保持污水的pH在5.06.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。某课外兴趣小组用电浮选凝聚法处理污水,设计如图所示装置示意图。(1)氯化铁能用作水处理剂的原因是(用离子方程式及必要的文字说明)。(2)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时,应向污水中加入适量的(填序号)。A.BaSO4B.CH3CH2OHC.Na2SO4D.NaOH(3)电解池阳极发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是:.,.。(4)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是。(5)该燃料电池以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参与循环(见图)。A物质的化学式是。 (满分47分25 分钟)一、选择题(每小题6分,共30分)1.化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解NO3-的原理如图所示。下列说法不正确的是()A.A为电源的正极B.溶液中H+从阳极向阴极迁移C.Ag-Pt电极的电极反应式为2NO3-+12H+10e-N2+6H2OD.电解过程中,每转移2 mol电子,则左侧电极就产生32 g O22.某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源,进行电絮凝净水的实验探究,设计的实验装置如图所示,下列叙述不正确的是()A.X为金属Pb,Y为PbO2B.电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和H2OC.电解池的总反应为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2 D.每消耗103.5 g Pb,理论上电解池阴极上有0.5 mol H2生成3.下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块4.双隔膜电解池的结构示意简图如图所示,用该装置电解硫酸钠溶液,下列有关电解原理的判断正确的是()A.c隔膜为阳离子交换膜,d隔膜为阴离子交换膜B.A溶液为NaOH溶液,B溶液为硫酸C.a气体为氢气,b气体为氧气D.该电解反应的总方程式为2Na2SO4+6H2O2H2SO4+4NaOH+O2+2H25.如图表示用酸性氢氧燃料电池为电源进行的电解实验。下列说法中正确的是()A.燃料电池工作时,正极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-B.a极是铁,b极是铜时,b极逐渐溶解,a极上有铜析出C.a极是粗铜,b极是纯铜时,a极逐渐溶解,b极上有铜析出D.a、b两极均是石墨时,a极上产生的O2与电池中消耗的H2体积比为21二、非选择题(共17分)6.17分为实现废旧普通干电池中锌与MnO2的同时回收,某研究小组设计了如图1的工艺流程和如图2的实验探究装置:回答下列问题: (1)普通锌锰干电池放电时被还原的物质是,用离子方程式解释其被称为“酸性”电池的原因:。(2)用稀硫酸酸浸时发生的化学反应方程式为;若滤液中c(ZnSO4)略大于c(MnSO4),据此判断粉碎的重要作用是。(3)燃料电池的优点是,图2是将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,负极的电极反应为。(4)闭合开关K后,铝电极上的产物是,一段时间后阳极附近溶液的pH(填“增大”“不变”或“减小”), 电解ZnSO4、MnSO4的混合溶液的总反应方程式为。(5)假定燃料电池中每个负极消耗2.24 L(标准状况下)CH4产生的能量均完全转化为电能,电解池中回收制得19.5 g单质Zn,电解池的能量利用率为。 答案1.A用N2和H2合成氨时,N2发生还原反应,H2发生氧化反应,所以通入N2的一极(Pd电极a)是阴极,通入H2的一极(Pd电极b)是阳极,A项错误。阴极上N2得电子,并与通过陶瓷传输过来的H+结合生成NH3,B项正确。电解池中,阳离子由阳极向阴极迁移,C项正确。由题图可知,陶瓷可以隔离N2和H2,D项正确。2.D用石墨作阳极,铁作阴极符合题意,A项正确;由题目信息提示,溶液中的离子为CN-和Cl-,而阳极产生ClO-,故其反应物一定是Cl-,即Cl-在阳极被氧化为ClO-,B项正确;阴极为水得电子生成氢气的反应, C项正确;题目信息提示,该反应体系提供的是碱性环境,故反应式中不可能有H+,除去CN-的正确的反应式为2CN-+ 5ClO-+H2O5Cl-+2CO2+N2+2OH-,D项错误。3.DH2O和CO2混合气体转变为H2和CO的过程在接电源X极的电极上完成,说明该电极上发生了还原反应,该电极为阴极,则X为电源的负极,A项正确;阴极完成的是H2OH2,CO2CO,对应的电极反应式为H2O+2e-H2+O2-,CO2+2e-CO+O2-,B项正确;制备过程的总反应为H2O+CO2CO+H2+O2,C项正确;阴极与阳极产生的气体,其物质的量之比为21,D项错误。4.D本题考查电解池知识,意在考查考生的分析判断能力。电解KI溶液,阴极水电离出来的氢离子放电,生成氢气,同时生成KOH,KOH溶液能使酚酞变红色,A、B项正确;阳极碘离子放电,生成单质碘,碘能使淀粉变蓝色,C项正确;有KOH生成,溶液的pH变大,D项错误。5.(每空2分)(1)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(2)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2H2【解析】(1)电解Al2O3时阳极上生成O2,O2会氧化石墨。(2)阳极上OH-失去电子生成O2,由H2O电离出的H+可以与CO32-反应生成HCO3-。阴极上H2O放电生成H2。6.(1)阳极室(1分)(2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低(2分)(3)M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢或N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低(2分)【解析】(1)电解时,阳极反应式为Fe-6e-+8OH-FeO42-+4H2O,阴极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,电解过程中,阳极室消耗OH-,c(OH-)降低。(2)根据题意知,Na2FeO4易被H2还原,由于阴极产生的气体为H2,若不及时排出,会将Na2FeO4还原,使其产率降低。(3)根据题意知,若碱性较弱,则Na2FeO4稳定性差,且反应慢;若碱性较强,则铁电极区会产生Fe(OH)3或Fe2O3Fe(OH)3分解产物,所以M点和N点的c(Na2FeO4)均低于最高值。7.D催化剂可以降低反应的活化能,不能改变反应的焓变,A项错误;金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度有关,O2浓度越大,腐蚀速率越快,B项错误;反应达到平衡时,正负极的电势差为0,所以电池不会产生电流,C项错误;CuS不溶于盐酸,而ZnS溶于盐酸,说明CuS更难溶,对应的溶解度小,D项正确。8.(1)四(1分)(2)101(2分)(3)A、B(3分)(4)Ag2O+2CuCl2AgCl+Cu2O(2分)(5)c(2分) 2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl(2分) 0.448(2分)【解析】(1)Cu的核电荷数为29,大于18,小于36,所以位于第四周期。(2)119 g Sn的物质的量=119g119g/mol=1 mol,20.7 g Pb的物质的量=20.7g207g/mol=0.1 mol,则该青铜器中Sn、Pb原子数目之比为101。(3)催化剂能降低反应的活化能、加快反应速率,但不能改变反应的焓变和化学平衡常数,故A、B选项正确,C、D选项错误。(4)根据复分解反应的概念,CuCl与Ag2O反应时生成AgCl、Cu2O: Ag2O + 2CuCl2AgCl + Cu2O。(5)在青铜器被腐蚀过程中,Cu失去电子为原电池的负极。负极产物为Cu失去电子生成的Cu2+,正极产物为O2获得电子生成的OH-,Cu2+、OH-、Cl-反应生成Cu2(OH)3Cl 沉淀:2Cu2+ + 3OH- + Cl-Cu2(OH)3 Cl。 4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量=4.29g214.5g/mol=0.02 mol,消耗0.04 mol Cu,转移0.08 mol e-,根据正极反应:O2 + 4e- + 2H2O4OH-,消耗0.02 mol O2,其在标准状况下的体积为0.02 mol22.4 L/mol=0.448 L。9.(1)(每空1分,共2分)编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%2.0碳粉含量的影响(2)吸氧(1分)(2分)还原(1分)2H2O+O2+4e-4OH-(或4H+O2+4e-2H2O)(2分)(3)反应放热,温度升高(2分)(4)(4分)实验步骤和结论(不要求写具体操作过程):药品用量和操作同编号实验(多孔橡皮塞增加进、出导管);通入氩气排净瓶内空气;滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2+等)。如果瓶内压强增大,假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题,合理答案均给分)【解析】(1)对比实验,实验中碳粉质量与实验相同,醋酸浓度与实验不同,所以铁粉质量应与实验相同,即2.0 g;实验中碳粉质量与实验不同,铁粉质量和醋酸浓度均与实验相同,显然实验目的是探究碳粉含量的影响。(2)t2时,容器中压强明显小于起始压强,说明容器中气体减少,所以铁发生的是吸氧腐蚀。在铁吸氧腐蚀过程中,铁为负极,发生氧化反应,形成Fe2+,碳为正极,发生还原反应:2H2O+O2+4e-4OH-(或4H+O2+4e-2H2O)。(3)0t1时压强增大,应从两方面考虑,一是生成气体,二是温度升高,则由假设一内容可得假设二应是:此反应是放热反应,温度升高。1.C根据装置图可知,X与电源的负极相连,为阴极,Y与电源的正极相连,为阳极,阳极上失去电子,发生氧化反应,A正确;根据装置图可知二氧化碳在X电极上转化为C6H12O6,因此X电极的电极反应式为6CO2+24H+24e-C6H12O6+6H2O,B正确;H+由Y极区向X极区迁移,C错误;生成C6H12O6的物质的量是18 g180 g/mol=0.1 mol,转移电子的物质的量是2.4 mol,因此当电路中通过3 mol e-时该装置的电流效率为2.4 mol3 mol100%=80%,D正确。2.DPt(1)极与电源负极相连,为阴极,电极反应式为2H+2e-H2,理论上每消耗0.1 mol乙二醛,电路中转移0.4 mol电子,Pt(1)极放出4.48 L H2(标准状况),A、B项错误;理论上每得到1 mol乙二酸,外电路中转移4 mol电子,则在内电路中有4 mol H+从右室迁移到左室,C项错误;由题图装置可知,制备乙二酸的反应为4HCl2H2+2Cl2、OHCCHO+2Cl2+2H2OHOOCCOOH+4HCl,故盐酸起提供Cl-和增强导电性的作用,D项正确。3.D对比实验、可知,实验中溶液的pH较小,Cr2O72-的去除率较高,所以降低pH可以提高Cr2O72-的去除率,A项正确;实验中,Cr2O72-在阴极上得电子,发生还原反应,电极反应式为Cr2O72-+6e-+14H+2Cr3+7H2O,B项正确;实验中,Fe作阳极,失去电子生成Fe2+,Fe2+能与Cr2O72-发生反应:Cr2O72-+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O,从而导致Cr2O72-的去除率提高,C项正确;实验中,理论上电路中每通过6 mol电子,则有1 mol Cr2O72-在阴极上被还原,但同时还有0.5 mol Cr2O72-被Fe2+还原,所以共有1.5 mol Cr2O72-被还原,D项错误。4.C由题图知,b极为阴极,发生反应:6H2O+6e-3H2+6OH-,故电解过程中b极附近溶液碱性增强,A项正确;a极为阳极,电解池中阴离子向阳极移动,故溶液中的OH-逐渐向a极区附近移动,B项正确;若在b极产生标准状况下224 mL(0.01 mol)氢气,则转移电子0.02 mol,a极为阳极,发生反应:CO(NH2)2-6e-+8OH-N2+CO32-+6H2O,转移0.02 mol电子时消耗尿素0.02 mol1660 gmol-1=0.2 g,C项错误,D项正确。5.D钢铁中含有碳,在潮湿的空气中易形成Fe-C 原电池而被腐蚀,A项正确;金属在酸性较强的环境中发生析氢腐蚀,在酸性极弱或中性环境中发生吸氧腐蚀,析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀,B项正确;金属腐蚀的本质是金属被氧化,C项正确;铝具有很强的抗腐蚀能力是因为铝的表面易形成一层致密的氧化物,从而阻止了铝进一步被氧化,D项错误。6.(1)石墨棒附近溶液变红O2+4e-+2H2O4OH-(2)K3Fe(CN)6可能将Fe氧化为Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀负极生成的Fe2+的检验a.Cl-b.破坏铁片表面的氧化膜(3)AC(4)滴加K3Fe(CN)6溶液,若出现蓝色沉淀【解析】(1)装置构成原电池,铁作负极,电极反应是Fe-2e-Fe2+,石墨棒作正极,电极反应是O2+4e-+2H2O4OH-,所以实验中的现象是石墨棒附近溶液变红;(2)K3Fe(CN)6具有氧化性,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化为Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀负极生成的Fe2+的检验;a.根据实验可知K3Fe(CN)6溶液不与铁反应,根据实验可知有氯化钠存在时,K3Fe(CN)6溶液与铁反应,根据实验可知有硫酸钠存在时,K3Fe(CN)6溶液不与铁反应,所以以上实验表明:在有Cl-存在条件下,K3Fe(CN)6溶液可以与铁片发生反应;b.补充实验表明Cl-的作用是破坏铁片表面的氧化膜;(3)将铁片用酸洗涤,破坏铁表面的氧化膜; 氧气能把铁氧化为Fe2+,盐酸能把铁氧化为Fe2+;所以能证实以上影响确实存在的是AC;(4)取铁片附近溶液于试管中,滴加K3Fe(CN)6溶液,若出现蓝色沉淀,则证明铁发生了电化学腐蚀。7.(1)Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质(2)C(3)Fe-2e-Fe2+4OH-4e-2H2O+O2(4)4Fe2+10H2O+O2 4Fe(OH)3+8H+(5)CO2【解析】(1)氯化铁中的Fe3+水解形成氢氧化铁胶体:Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,氢氧化铁胶体具有吸附性,能使水中的悬浮物沉降下来。(2)硫酸钡难溶于水;乙醇虽然溶于水,但乙醇为非电解质;硫酸钠为强电解质,其水溶液导电能力强;NaOH能与Fe3+反应生成沉淀,故选C。(3)铁作阳极,阳极发生氧化反应,其中一个反应为Fe-2e-Fe2+,另一个反应生成一种无色气体,则为4OH-4e-2H2O+O2。(4)反应物为Fe2+、O2、H2O,生成物之一为Fe(OH)3,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知反应的离子方程式为4Fe2+10H2O+O2 4Fe(OH)3+8H+。(5)燃料电池的正极上氧气得电子,先发生反应O2+2H2O+4e-4OH-,要使电池长时间运行,需使电池的电解质组成保持稳定,该燃料电池以熔融碳酸盐为电解质,欲使OH-转变为CO32-,需通入CO2,所以A物质为CO2。1.D根据题给电解装置图可知,Ag-Pt电极上NO3-转化为N2,发生还原反应:2NO3-+10e-+12H+N2+6H2O,则Ag-Pt电极作阴极,B为电源的负极,故A为电源的正极,A、C项正确;在电解池中阳离子向阴极移动,所以溶液中H+从阳极向阴极迁移,B项正确;左侧电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e- O2+4H+,则每转移2 mol电子,左侧电极产生16 g O2,D项错误。2.C铁电极上放氢生碱(2H2O+2e- H2+2OH-),即铁电极上发生得电子的还原反应,铁为电解池的阴极,与阴极相连的X极是铅蓄电池的负极Pb,Y为铅蓄电池的正极PbO2,A项正确。与铅蓄电池正极相连的铝电极为电解池阳极,通过题图可知铝电极上既有铝离子生成,又有氧气放出,说明铝电极上发生的氧化反应有两个:Al-3e- Al3+、2H2O-4e- O2+4H+,故阳极上铝和水失去电子被氧化,B项正确。由于该电解池阳极存在两个竞争反应,故电解过程中电解池中实际上发生了两个反应:2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2、2H2O O2+2H2,C项错误。Pb的相对原子质量为207,103.5 g Pb的物质的量为 0.5 mol,由铅蓄电池负极反应Pb-2e-+SO42- PbSO4知,0.5 mol Pb给电路提供1 mol电子的电量,再由电解池的阴极(铁)反应2H2O+2e- H2+2OH-,得出有0.5 mol H2生成,D项正确。3.A水中的钢闸门连接电源的负极,钢闸门为阴极,从而得到保护,属于外加电流的阴极保护法,A项正确;金属护栏表面涂漆的原理是防止金属护栏与空气接触,从而减缓金属护栏的腐蚀,B项错误;汽车底盘喷涂高分子膜的原理是防止汽车底盘与空气接触, C项错误;地下钢管连接镁块,形成了原电池,属于牺牲阳极的阴极保护法, D项错误。4.D该电解池左边的电极为阳极,右边的电极为阴极,溶液中的阴离子通过c隔膜向阳极移动,阳离子通过d隔膜向阴极移动,A项错误;阳极由水电离产生的OH-发生氧化反应生成O2,a气体为氧气,生成的A溶液为硫酸,阴极由水电离产生的H+被还原为H2,b气体为氢气,生成的B溶液为氢氧化钠溶液,B、C项均错误。5.C因为是酸性燃料电池,所以正极反应为O2+4e-+4H+2H2O,A项错误;a极与电池的正极相连,为电解池的阳极,所以a极上铁失电子逐渐溶解,b极上有铜析出,B项错误;a极是粗铜,b极是纯铜时,形成电解精炼铜的装置,C项正确;a极上产生1 mol O2时转移4 mol电子,转移4 mol电子时消耗2 mol H2,则相同条件下,生成的氧气与电池中消耗的H2的体积比为12,D项错误。6.(1)MnO2NH4+H2ONH3H2O+H+(2)Zn+MnO2+2H2SO4ZnSO4+MnSO4+2H2O、 Zn+H2SO4ZnSO4+H2增大锌粉与二氧化锰粉末的接触面积(3)能量转换效率高、环境友好(答案合理即可)CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O(4)锌(或Zn)减小Zn2+Mn2+2H2OZn+ MnO2+4H+(5)75% 【解析】(1)普通锌锰干电池的构造:外壳为锌筒,中间为石墨棒,其周围是由MnO2和NH4Cl等组成的糊状填充物,还原剂锌在负极失去电子被氧化、氧化剂MnO2在正极得到电子被还原,电解质氯化铵水解(NH4+H2ONH3H2O+H+)使电解质溶液呈酸性。(2)用稀硫酸酸浸时活泼金属锌与稀硫酸反应:Zn+H2SO4ZnSO4+H2,由滤液中的溶质有ZnSO4和MnSO4可推知,在酸性溶液中强还原剂锌把强氧化剂MnO2还原为Mn2+:Zn+MnO2+2H2SO4ZnSO4+MnSO4+2H2O;由“滤液中c(ZnSO4)略大于c(MnSO4)”推断,粉碎的重要作用是增大锌粉与MnO2粉末的接触面积,使上述两个反应中的第二个反应成为主要反应。(3)燃料电池的优点是能量转换效率高和环境友好等。碱性燃料电池中,甲烷的氧化产物为CO32-:CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O。(4)铝电极与通甲烷的负极相连,铝电极为电解池的阴极,电解时溶液中的锌离子在阴极上得到电子被还原为单质锌:Zn2+2e-Zn。阳极上Mn2+失去电子被氧化为MnO2:Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+,生成氢离子,阳极附近溶液的pH减小。两个电极反应相加即为电解池总反应:Zn2+Mn2+2H2OZn+MnO2+4H+。(5)燃料电池中:n(CH4)=2.24L22.4Lmol-1=0.1 mol,由负极反应知消耗0.1 mol甲烷失去0.8 mol e-;电解池中:n(Zn)=19.5g65gmol-1=0.3 mol,由阴极反应知生成0.3 mol Zn得到0.6 mol e-;能量利用率为0.6mol0.8mol100%=75%。
展开阅读全文