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文檔簡介
高考化學二輪專題第8講電化學原理及應(yīng)用
一、單選題
1.(2分)(2021高二下?成都開學考)如圖所示,電流計G發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時A極逐漸變細,B極逐漸變粗,
C為電解質(zhì)溶液,則A、B、C應(yīng)是下列各組中的()
人小是2|1、B是Cu、C為稀硫酸
B.A是Cu、B是Zn、C為稀硫酸
C.A是Fe、B是Ag、C為AgNCh溶液
D.A是Ag、B是Fe、C為AgNCh溶液
2.(2分)(2021高二下,揚州開學考)下列各圖所示裝置能達到實驗?zāi)康牡氖牵ǎ?/p>
-溫度計
設(shè)備
FeSO:溶液
圖甲圖乙圖丙圖丁
A.圖甲,驗證鐵的吸氧腐蝕
B.圖乙,保護水體中的鋼鐵設(shè)備
C.圖丙,在鐵制品表面鍍鋅
D.圖丁,測定中和熱
3.(2分)(2021高二下,贛州開學考)利用下圖裝置可以模擬鐵的電化學防護。下列說法錯誤的是()
A.若X為鋅棒,開關(guān)K置于M處,可減緩鐵的腐蝕
B.若X為鋅棒,開關(guān)K置于M處,鐵極發(fā)生氧化反應(yīng)
C.若X為碳棒,開關(guān)K置于N處,可減緩鐵的腐蝕
D.若X為碳棒,開關(guān)K置于N處,X極發(fā)生氧化反應(yīng)
4.(2分)(2021高二下?揚州開學考)一種微生物電池處理含氮(2國)廢水的裝置如下圖所示。下列說法
正確的是()
A,電池放電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能
B.放電時,電極B附近溶液的pH降低
C.放電時的負極反應(yīng)為:C6Hl2O6-24e-+6H2O6CO2個+24H+
D.理論上,電極A每消耗1moic6Hl2。6,電極B處生成ImoINz
5.(2分)(2021高二下?如皋開學考)下列電化學裝置能達到目的的是()
為橋
Zn廣1人
H京空氣
FcCljCuSO
4FCSO4
圖中圖乙圖丙圖丁
A.圖甲:實現(xiàn)原電池反應(yīng)Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+「
B.圖乙:制取少量Fe(0H)2
C.圖丙:證明鐵發(fā)生了析氫腐蝕
D.圖丁:在鐵表面鍍鋅
6.(2分)(2021高一下?如皋開學考)一種Na-CC>2二次電池裝置如圖所示,1NaCIO4溶于有機溶劑作為電
藤電
解液,電池的總反應(yīng)為3CC)2+4NaW2Na2cO3+C。下列說法正確的是()
施電
CO:-*
A.放電時Na電極為正極
B.充電時電解液中的Na+移向陽極
C.放電時每反應(yīng)lmolC02,電路中轉(zhuǎn)移4moi電子
D.充電時的陽極反應(yīng)為28^+C-4e-=3CO2
7.(2分)(2021高二下?長沙開學考)銅板上鐵釧釘長期暴露在潮濕的空氣中,形成一層酸性水膜后鐵釧
釘會被腐蝕,示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是()
A.因鐵的金屬性比銅強,所以鐵鉀釘被氧化而腐蝕
B.若水膜中溶解了SO2,則鐵鉀釘腐蝕的速率變小
+
C.銅極上的反應(yīng)是2H++2e、H2個、O2+4e-+4H=2H2O
D.在金屬表面涂一層油脂,能防止鐵鉀釘被腐蝕
8.(2分)(2021?延邊模擬)海水中鋰資源非常豐富,但是海水中的鋰濃度低,很難被提取出來。我國科
學家設(shè)計了一種太陽能驅(qū)動下,利用選擇性固體陶瓷膜電解海水提取金屬鋰的裝置(示意圖如下),該裝置
工作時,下列說法錯誤的是()
A.該裝置主要涉及的能量變化:太陽能f電能玲化學能
/
B.電極B上的電極反應(yīng)式:4OH--4e-=O2r+2H2O
c.選擇性固體陶瓷膜不允許H2O通過
D.工作時,電極A為陰極
9.(2分)(2021?貴陽模擬)某鋰銅二次電池工作質(zhì)理如圖所示。在該電池中,水系電解液和非水系電解
液被鋰離子固體電解質(zhì)陶瓷片(USICON)隔開。下列有關(guān)說法錯誤的是()
A.放電時,N極電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu
B.Li+可以通過陶瓷片,水分子不能
C.充電時,接線柱B應(yīng)與電源的負極相連
D.充電時,M電極發(fā)生還原反應(yīng)
10.(2分)(2021高二下?長沙開學考)常溫下用石墨作電極,電解lOOmLO.lmol-L2的Cu(NO3)2和0.1
mol「1的AgNCh組成的混合溶液,當某一電極上生成的氣體在標準狀況下體積為1.12L時,假設(shè)溶液體
積不變,下列說法正確的是()
A.陰極增重1.4gB.所得溶液pH<l
C.陰極增重0.64gD.所得溶液pH>l
11.(2分)(2021?梅州模擬)如下圖所示,某同學設(shè)計了一個燃料電池并探究銅的精煉原理和電鍍原理。
下列說法正確的是()
甲醛
甲乙丙
A.一段時間后,甲裝置中溶液pH升高
B.電解一段時間后,乙、丙裝置中CuSCU溶液的濃度均不變
c.通入氧氣的一極為正極,發(fā)生的電極反應(yīng)為+=
D.丙裝置中實現(xiàn)鐵片上鍍銅,b應(yīng)為鐵片
12.(2分)(2021高二下?新樂開學考)為探究海水對鋼鐵的腐蝕,某興趣小組設(shè)計了如下五種裝置,鐵
片在這五種裝置中的腐蝕速率由慢到快的順序為()
時由沖加減
?水H水
①②③④
A.①⑤④③②B.③①②④⑤c.④③①⑤②D.④⑤②①③
二、綜合題
13.(8分)(2021高二下?蒼南開學考)短周期主族元素A、B、C、D、E、F的原子序數(shù)依次增大,它們的
原子核外電子層數(shù)之和為13。B的化合物種類繁多,數(shù)目龐大;C、D是空氣中含量最多的兩種元素,D、
E兩種元素的單質(zhì)反應(yīng)可以生成兩種不同的離子化合物;F為同周期原子半徑最小的元素。試回答以下問
題:(所有答案都用相應(yīng)的完生存身作答)
(1)化學組成為AFD的結(jié)構(gòu)式為,A、C、F三種元素形成的化合物CA4F為化合物(填"離
子"或哄價
(2)化合物甲、乙由A、B、D、E中的三種或四種組成,且甲、乙的水溶液均呈堿性。則甲、乙反應(yīng)的離
子方程式為0
(3)由D、E形成的簡單離子的離子半徑由大到小的順序是。
(4)元素B和C的非金屬性強弱,B的非金屬性于C(填"強"或"弱"),并用化學方程式證明上述
結(jié)論。
(5)以CA3代替氫氣研發(fā)燃料電池是當前科研的一個熱點。CA3燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是2moi?L"
的溶液,電池反應(yīng)為:該電池負極的電極反應(yīng)式為;每消耗
KOH4CA3+302=2C2+6H20O3.4gCAs
轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為“
14.(5分)(2021高二下?沁縣開學考)裝置甲、乙、丙的燒杯中都盛有稀硫酸。
(1)裝置丙中蘿注電極上的電極反應(yīng)式為o
(2)裝置乙中被腐蝕的金屬是(填元素符號),比較裝置甲、乙、丙中純鐵被腐蝕的速率由快
到慢的順序是。
甲乙丙
(3)圖丁是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。
①該電化學腐蝕的類型為腐蝕。
②圖中A、B、C三處附近的區(qū)域內(nèi),腐蝕最嚴重的是(填序號)。
15.(11分)(2020高二上?豐臺期中)金屬腐蝕現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中普遍存在,依據(jù)下列2種腐蝕現(xiàn)象回答
下列問題:
圖1圖2
(1)圖1,被腐蝕的金屬為,其腐蝕類型屬于(填字母)。圖2,金屬腐蝕類型屬于
(填字母)。
A.化學腐蝕B.電化學腐蝕C.析氫腐蝕D.吸氧腐蝕
(2)圖1中Cu的作用是,結(jié)合電極反應(yīng)、電子移動、離子移動等,分析金屬被腐蝕的原理
圖中鐵的生銹過程:將轉(zhuǎn)變?yōu)榈姆磻?yīng)補充完整:正
(3)2Fe->Fe(OH)2->Fe(OH)3^Fe2O3-nH2O,FeFe(OH)2
極反應(yīng)為,負極反應(yīng)為,總反應(yīng)為o
(4)下列防止鐵制品生銹的措施合理的是。
A.在鐵閘門表面涂油漆
B.在地下鐵管道上安裝若干鎂合金
C.將鐵罐與濃硫酸等強氧化劑接觸,使之發(fā)生鈍化
分高二下?長沙開學考)工業(yè)上用鎰礦[含、等雜質(zhì)]為原
16.(7)(2021(MnCCb)FeCChSiO2,Cii2(0H)2cO3
料制取二氧化錦,其流程示意圖如圖:
稽過量鹽酸
已知:生成氫
氧化物沉淀的pH如表所示:
Mn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3CU(OH)2
開始沉淀時8.36.32.74.7
完全沉淀時9.88.33.76.7
注:金屬離子的起始濃度為O.lmol/L,回答下列問題:
(1)含雜質(zhì)的菱鎰礦使用前需將其粉碎,主要目的是,鹽酸溶解MnCQ的化學方程式是
(2)向溶液1中加入雙氧水時,反應(yīng)的離子方程式是。
(3)濾液2中加入稍過量的難溶電解質(zhì)MnS,以除去Ci?+,反應(yīng)的離子方程式是
(4)將MnCL轉(zhuǎn)化為MnC>2的另一種方法是電解法。
①陽極生成MnCh的電極反應(yīng)式是o
②若直接電解MnCb溶液,生成MnO2的同時會產(chǎn)生少量U2,檢驗a?的操作是。
③若在上述MnCL溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末,則無CL產(chǎn)生。其原因是。
17.(6分)(2021高二下?張家口開學考)
(1)某甲醇-空氣燃料電池的工作原理如圖1所示(箭頭喪示物質(zhì)的進入或排出):
①甲電極為該燃料電池的(選填"正極"或"負極”3,該電極的電極反應(yīng)方程式為。
②用該電池作供電電源,用情性電極電解足量的Cu:飄&溶液,若陰極增重1豫總禽則理論上消耗甲醇
__________g?
(2)尿素樹脂生產(chǎn)過程中所排放的廢水中往在含有甲醇,這種含甲醇的廢水會對環(huán)境造成污染。向該廢
水中加入一定量的酸性溶液,然后采用圖2所示裝貿(mào)進行電解即可除去甲醇,除甲醇的原理:電
解產(chǎn)物c◎土將廢水中的甲醇氧化為CQ事
①陽極反應(yīng)式為o
②請用離子方程式表示該法除甲醇的原理為。
③排放該電解后的廢水的鐵質(zhì)管道易被腐蝕,除與G/發(fā)生置換反應(yīng)外,還發(fā)生電化學腐蝕,發(fā)生還
原反應(yīng)的電極反應(yīng)式為。
答案解析部分
一、單選題
I.【答案】C
【考點】原電池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】A.該原電池中,B極析出氫氣,電極不變粗,與題意不符,故A不符合題意;
B.該電池中,B為負極,A為正極,A極析出氫氣,與題意不符,故B不符合題意;
C.該電池中,A為負極,B為正極,A極變細,B極析出銀,與題意符合,故C符合題意;
D.該電池中B為負極,變細,與題意不符,故D不符合題意;
故答案為:C。
【分析】原電池中負極的活潑性大于正極的活潑性,負極上金屬失電子變成離子進入溶液,質(zhì)量減少,正
極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),正極上析出物質(zhì),若析出的物質(zhì)是金屬,則正極質(zhì)量增加,據(jù)此分析。
2.【答案】A
【考點】中和熱的測定,電鍍,鐵的吸氧腐蝕
【解析】【解答】A.圖甲,該圖是中性條件,發(fā)生吸氧腐蝕,A能達到實驗?zāi)康模?/p>
B.圖乙,鐵比銅活潑,形成原電池時,鐵為負極發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕,故不能用此裝置保護水體中的鋼
鐵設(shè)備,B不能達到實驗?zāi)康模?/p>
C.圖丙,鋅比鐵活潑,F(xiàn)e2+得電子能力比ZM+強,則在陰極上,F(xiàn)e2+得電子生成鐵單質(zhì),無法在鐵電極上
鍍鋅,應(yīng)使用硫酸鋅做電解液,C不能達到實驗?zāi)康模?/p>
D.圖丁,缺少環(huán)形玻璃攪拌棒,D不能達到實驗?zāi)康模?/p>
故答案為:Ao
【分析】A.在酸性條件下鐵發(fā)生析氫腐蝕,在中性或堿性條件下發(fā)生吸氧腐蝕,
B.應(yīng)該找比鐵活潑的金屬
C.鍍鋅應(yīng)該是鋅離子得到電子
D.需要攪拌使反應(yīng)充分進行
3.【答案】B
【考點】原電池工作原理及應(yīng)用,電解池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】若X為鋅棒,開關(guān)K置于M處,形成原電池,鋅作負極,發(fā)生氧化反應(yīng);鐵做正極被保
護,故A不符合題意,B符合題意。
若X為碳棒,開關(guān)K置于N處,形成電解池,鐵作陰極,被保護,可減緩鐵的腐蝕,C不符合題意;
X極作陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),D不符合題意。
故答案為:Bo
【分析】若K連接M構(gòu)成原電池,若X的活動性強于鐵,可以保護鐵,若X是不活潑金屬或碳棒時,加
速鐵的腐蝕,若K連接N構(gòu)成電解池。此時是可以保護鐵
4.【答案】C
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,電解池工作原理及應(yīng)用,物質(zhì)的量的相關(guān)計算
【解析】【解答】A.電池放電時為原電池,是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程,A項不符合題意;
B.放電時,電極B上N備得電子,生成氮氣,作正極,電極方程式為:
ltfe-++H+被消耗,附近溶液的pH升高,B項不符合題意;
C.放電時,電極A上C6Hl2。6失去電子,生成二氧化碳和H+,作負極,電極方程式為:
C6Hl2O6-24e-+6H2O=6CO2個+24H+,C項符合題意;
D,由BC項可知,該原電池的總反應(yīng)為:5c承N&+型好0/?WXN寸4aos1+蜉國□,則
電極A每消耗lmolC6Hl2。6,電極B處生成N2的物質(zhì)的量=:苓:D項不符合題意;
故答案為:C?
【分析】根據(jù)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和電子轉(zhuǎn)移的情況,有機物在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),A為負極,B為正
極,硝酸根得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)正極和負極的電極式寫出總的方程式,結(jié)合電子轉(zhuǎn)移情況即可
計算正負極產(chǎn)物的變化量
5.【答案】A
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,原電池工作原理及應(yīng)用,電解池工作原理及應(yīng)用,鐵的吸氧腐蝕
【解析】【解答】A.三價鐵離子的氧化性大于銅離子,所以該反應(yīng)為自發(fā)的氧化還原反應(yīng),圖甲有活性
不同的兩個電極,形成了閉合回路,可構(gòu)成原電池,A符合題意;
B.鐵與電源負極相連作陰極,陰極發(fā)生還原反應(yīng),不能失電子生成亞鐵離子,B不符合題意;
C.析氫腐蝕的條件應(yīng)該是酸性環(huán)境,氯化鈉溶液顯中性,C不符合題意;
D.在鐵表面鍍鋅,電解質(zhì)溶液應(yīng)該為含鋅離子的溶液,D不符合題意;
故答案為:Ao
【分析】A.符合原電池的形成條件
B.鐵應(yīng)與正極相連
C.此實驗可證明吸氧腐蝕
D.鍍鋅時應(yīng)該是鋅離子反應(yīng)
6.【答案】D
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,原電池工作原理及應(yīng)用,電解池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】A.放電時為原電池,原電池中負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),根據(jù)總反應(yīng)可知Na被氧化,
所以Na為負極,A項不符合題意;
B.充電時電解液中的Na+移向陰極,B項不符合題意;
C.由反應(yīng)可知,放電時3個C5轉(zhuǎn)移4個電子,則每反應(yīng)lmo8,電路中轉(zhuǎn)移和。1電子,C項不
符合題意;
D.充電時,陽極失電子,由反應(yīng)可知C失去電子,則電極反應(yīng)為2coM+C-4e-=3CO2,D項符合題
思;
故答案為:D?
【分析】放電時,鈉做負極材料,發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子,二氧化碳做正極材料得到電子發(fā)生還原反
應(yīng)。充電時,鈉做陰極材料,鈉離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng),c做為陽極材料發(fā)生氧化反應(yīng)。
7.【答案】B
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,原電池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】A.因鐵的金屬性比銅強,形成原電池時鐵作負極,鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則鐵鉀釘
被氧化而腐蝕,A項不符合題意;
B.若水膜中溶解了S02,S02與水反應(yīng)生成亞硫酸,水膜的酸性增強,則鐵釧釘腐蝕的速率變大,B項
符合題意;
C.銅極上既發(fā)生析氫腐蝕,又發(fā)生吸氧腐蝕,則銅電極上的反應(yīng)是2H++2e=H2個,O2+4e-4H+=2山0,
C項不符合題意;
D.在金屬表面涂一層油脂,可以使鐵餅釘與空氣隔絕,能防止鐵鉀釘被腐蝕,D項不符合題意;
故答案為:Bo
【分析】形成的了原電池,金屬性強的做負極,鐵做負極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。金屬性弱的做正
極。銅做正極,附近的氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng),溶解了酸性氣體,溶液對的酸性增強,促進了腐蝕
的進行了,在表面干燥的情況涂抹一層油脂可以防止生銹
8.【答案】B
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,電解池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】A.根據(jù)圖示可知:太陽能轉(zhuǎn)化為電能,然后利用太陽能電解海水提取金屬鋰,實現(xiàn)了
電能轉(zhuǎn)化為化學能,因此該裝置主要涉及的能量變化:太陽能玲電能玲化學能,故A不符合題意;
B.在B電極上,電子流出,發(fā)生氧化反應(yīng),根據(jù)圖示可知是海水中的cr失去電子被氧化為CI2,故該
電極為陽極,陽極的電極反應(yīng)式為:2cl”e-=Cl2個,故B符合題意;
C.在固體陶瓷膜上部區(qū)域是有機電解質(zhì),下部區(qū)域為海水,有機物與海水互不相溶,因此該選擇性固體
陶瓷膜不允許H2。通過,只允許Li+通過,故C不符合題意;
D.根據(jù)圖示可知電子流入銅電極,Li+在Cu電極上得到電子被還原為Li單質(zhì)。在電解池中,電子流入的電
極為陰極,故A電極為陰極,故D不符合題意;
故答案為:Bo
【分析】根據(jù)海水提取金屬鋰的裝置圖知,根據(jù)電子流向判斷,為氯離子放電生成氯氣,催化電極上放出
氣體,因此催化電極為陽極,則銅箔為陰極,陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)析出金屬鋰,據(jù)此分析解答。
9.【答案】C
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,電解池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】A.放電時,N極是原電池的正極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e=Cu,故A不符合題意;
B.非水系電解液和水系電解液被鋰離子固體電解質(zhì)陶瓷片(LISICON)隔開,則陶瓷片允許Li+通過,不允
許水分子通過,故B不符合題意;
C.放電時,N極是原電池的正極,充電時,接線柱B應(yīng)與電源的正極相連,故C符合題意;
D.充電時,M極是陰極,因此M電極發(fā)生還原反應(yīng),故D不符合題意;
故答案為:Co
【分析】鋰銅可充電電池,工作原理:放電時,金屬鋰是負極,發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),在充電時,電源
的正極連接原電池的正極,發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),非水系電解液和水系電解液被鋰離子固體電解質(zhì)陶
瓷片(LISICON)隔開,則陶瓷片允許Li+通過,不允許水分子通過,據(jù)此回答。
10.【答案】B
【考點】電解池工作原理及應(yīng)用,物質(zhì)的量的相關(guān)計算
【解析】【解答】溶液中銅離子和銀離子的物質(zhì)的量都是O.Olmol,根據(jù)放電順序可知,陰極首先是銀離
子放電,生成銀,然后是銅離子放電生成銅。陽極是OH一放電生成氧氣,即氧氣是0.05mol,轉(zhuǎn)移電子是
0.2mol,所以根據(jù)電子的得失守恒可知,陰極除了生成O.Olmol銀和銅外,還生成0.085mol氫氣,所以陰
極增加的質(zhì)量是1.08g+0.64g=1.72g,選項A、C不符合題意;在金屬離子放電的同時,溶液中產(chǎn)生氫離
子,所得溶液PH<1,選項B符合題意,選項D不符合題意;
故答案為:Bo
【分析】電解時在陰極區(qū)吸引大量的銅離子、銀離子、氫離子,氧化性的強弱是:銀離子〉銅離子>氫
離子。在陽極區(qū)吸引大量的硝酸根和氫氧根離子。放電順序是:氫氧根>硝酸根。結(jié)合放電順序即可判
斷選項是否正確
11.【答案】D
【考點】電鍍,電解池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】A.甲裝置為甲醛燃料電池,電解質(zhì)顯堿性,總反應(yīng)為CH30cH3+4OH-+3O2=2C。器+5%0,
反應(yīng)過程中消耗氫氧根,堿性減弱,pH減小,A不符合題意;
B.電解精煉銅時,陰極反應(yīng)為Cu2++2e=Cu,而陽極除了Cu反應(yīng)還有比Cu活潑的金屬如Zn、Fe等反應(yīng),
所以乙裝置中CuS04溶液的濃度會發(fā)生改變,B不符合題意;
C.燃料電池中通入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng),為正極,電解質(zhì)溶液顯堿性,電極反應(yīng)為
O2+2H2O+4e=4OH-,C不符合題意;
D.電鍍時,鍍層金屬陽離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬單質(zhì),所以丙裝置中實現(xiàn)鐵片上鍍銅,b應(yīng)為
鐵片,D符合題意;
故答案為:Do
【分析】甲是原電池,乙是電解精煉銅,丙時電解池,甲中甲醛做負極原料發(fā)生氧化反應(yīng),并結(jié)合大量
的氫氧根離子,氧氣一端做正極,氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng),乙中粗銅中的金屬失去電子,精銅極銅
離子得到電子變成銅單質(zhì),導(dǎo)致銅離子濃度變小,丙中在b電極銅離子得到電子變成銅單質(zhì),銅離子濃度
也減小。
12.【答案】D
【考點】金屬的電化學腐蝕與防護,金屬的腐蝕與防護,原電池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】①中鐵作負極加速被腐蝕,②中鐵發(fā)生化學腐蝕,③中鐵作陽極被腐蝕,④中鐵作陰
極被保護,⑤中鐵作正極被保護,鐵片在這五種裝置中的腐蝕速率由慢到快的順序為④⑤②①③,
故答案為:Do
【分析】金屬腐蝕快慢順序是:電解池陽極〉原電池負極〉化學腐蝕〉原電池正極〉電解池陽陰極。
二、綜合題
13.【答案】(1)H-O-CI;離子
(2)0H+BC?&=CQF+H20
(3)r(O2j>r(Na+)
(4)弱;Na2co3+2HNO3=CO2個+H2O+2NaNC)3或NaHCO3+HNO3=CO2個+H2O+NaNC)3
(5)2NH3+6OH-6e-=N2+6H2O;0.6NA
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,電子式、化學式或化學符號及名稱的綜合,微粒半徑大小的比較
【解析】【解答】根據(jù)上述分析可知:A是H,B是C,C是N,D是。,E是Na,F是CI元素。
(1)化學組成為AFD是HCI0,0原子最外層有6個電子,其中的2個成單電子分別與H、CI原子形成共價
鍵,使分子中各個原子都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故HCI。的結(jié)構(gòu)式為H-O-CI;A、C、F三種元素形成的化合物CA4F
為NH4CI,該物質(zhì)是由耳耳與CI-以離子鍵結(jié)合形成的離子化合物;
(2)化合物甲、乙是由A、B、D、E中的三種或四種組成,且甲、乙的水溶液均呈堿性。一種是NaOH,一
種是NaHCCh,二者反應(yīng)產(chǎn)生Na2cO3、H20,則甲、乙反應(yīng)的離子方程式為。什+頌其為=C幻啟"+力。;
(3)D是。,E是Na,二者形成的離子O1Na+核外電子排布都是2、8,它們的電子層結(jié)構(gòu)相同,對于電子
層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,離子半徑越小,所以離子半徑由大到小的順序是:r(02-)>r(Na+);
(4)B是C,C是N元素,二者是同一周期元素。同一周期元素,原子序數(shù)越大,元素的非金屬性越強,所
以元素的非金屬性:C比N弱;元素的非金屬性越強,其最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性就越強,強酸
與弱酸鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)制取弱酸,可根據(jù):Na2CO3+2HNO3=CO2個+H2O+2NaNO3或
NaHCO3+HNO3=CO2個+H2O+NaNO3證明元素的非金屬性:C<N:
(5)A是H,C是N,CA3是NH3,將其設(shè)計為原電池,總反應(yīng)方程式為:4NH3+3O2=2N2+6H2O,在負極上
NW失去電子被氧化反應(yīng)產(chǎn)生止,負極的反應(yīng)式為2NH3+6OH--6e-=N2+6H2。,每有:LmolNH3反應(yīng)轉(zhuǎn)移3
矍也
mol電子,3.4gNH3的物質(zhì)的量"(NH3)=痘二j=0.2mol,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是"@)=0.2molx3=0.6
mol,則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是N(e)=0.6NA。
【分析】根據(jù)B形成的化合物種類繁多,則可確定B為C元素;根據(jù)C、D為空氣中含量最多的兩種元素,
且A、B、C、D、E、F的原子序數(shù)依次增大,所以C為N元素;D為O元素;D、E形成兩種不同的離子
化合物,則E為Na元素;F為同周期半徑最小的元素,E、F同周期,所以F為C1元素;它們的原子核外
電子層數(shù)之和為13,則A為H元素,然后結(jié)合元素及其單質(zhì)、化合物的性質(zhì)來解答。
14.【答案】(1)殂*+2科的『
(2)髓;乙>甲>丙
(3)吸氧;B
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,金屬的腐蝕與防護,原電池工作原理及應(yīng)用,鐵的吸氧腐蝕
【解析】【解答】(1)裝置丙構(gòu)成了原電池,由于金屬活動性:的萍喊電,所以脛電為正極,在正極上
sr得電子生成氏事電極反應(yīng)式為2知■+至一.奧『。
(2)裝置乙構(gòu)成了原電池,由于金屬活動性:髓割鬻就,所以裝置乙中被腐蝕的金屬是金屬活動性較強
的膝電;裝置甲中原電與稀硫酸直接發(fā)生反應(yīng),裝置乙構(gòu)成原電池,被腐蝕的是fe,腐蝕速率比甲快;
裝置丙構(gòu)成原電池,被腐蝕的是身心瞬得到了保護,所以裝置甲、乙、丙中純鐵被腐蝕的速率由快到慢
的順序是乙>甲>丙。
(3)①鋼鐵在海水中發(fā)生的是吸氧腐蝕;②A處不與海水接觸,在海水中B處的氧氣濃度比C處大,發(fā)
生的吸氧腐蝕速率最快,腐蝕最嚴重。
【分析】金屬腐蝕類試題最常見的不正確原因是弄不清腐蝕原理,一是分析不清楚金屬腐蝕是屬于化學腐
蝕還是電化學腐蝕;二是判斷不出該腐蝕是屬于析氫腐蝕還是吸氧腐蝕。金屬腐蝕的原理是金屬單質(zhì)失
電子被氧化的過程,其中化學腐蝕是指金屬和直接接觸的物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)而引起的腐蝕,其腐蝕過程
中沒有電流產(chǎn)生;電化學腐蝕指不純金屬或合金在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池反應(yīng),電化學腐蝕過程中有
電流產(chǎn)生,電化學腐蝕比化學腐蝕更為普遍。不純金屬在強酸性介質(zhì)中通常發(fā)生析氫腐蝕,在中性、弱
酸性和堿性介質(zhì)中均發(fā)生吸氧腐蝕。
.【答案】正極;
15(1)CH3OCH3-12e-+16OH-=2COJ+11H2O
(2)陰極;2C|--2e-Cl2/T
(3)減小
(4)0.2NA;12.8g
【考點】銅的電解精煉,電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,原電池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】⑴燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,屬于原電池,投放燃料的電極是負極,投
放氧化劑的電極是正極,所以通入氧氣的電極是正極,負極上甲醛失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根
離子和水,電極反應(yīng)式為:
CH3OCH3-12e+16OH-=2CO+11H2O;
(2)乙池有外接電源屬于電解池,鐵電極連接原電池的負極,所以其是陰極,則石墨電極是陽極,陽極上
氯離子放電生成氯氣,電極反應(yīng)式為:2CI-2e-=Cl2個;
⑶如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì),陽極上不僅銅還有鋅失電子進入溶液,陰極上析出銅,陽極電極方程
式分別為Zn-2e=Zn2+、Cu-2e=Cu2+,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等知,陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅,
所以丙裝置中反應(yīng)一段時間,硫酸銅溶液濃度將減小;
⑷設(shè)生成氫氣的分子數(shù)為x,生成銅的質(zhì)量為y:
列比例式可以求出X=0.2NA,y=12.8g。
【分析】甲為燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,屬于原電池,投放燃料的電極是負極,投放氧化劑
的電極是正極,所以通入氧氣的電極是正極,負極上甲醛失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和
水;乙池有外接電源屬于電解池,鐵電極連接原電池的負極,所以是陰極,則石墨電極是陽極,陽極上
氯離子放電生成氯氣,據(jù)此解題。
16.【答案】(1)鐵或Fe;BC;BD
(2)做正極材料,導(dǎo)電;銅做正極,氫離子在內(nèi)電路移向正極,得到電子,生成氫氣;鐵做負極,在外
電路失去電子,電子從負極移向正極,金屬鐵被腐蝕成亞鐵離子。
2+
(3)O2+4e-+2H2O=4OH-;2Fe-4e=2Fe;2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
(4)A,B,C
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,金屬的電化學腐蝕與防護
【解析】【解答】(1)析氫腐蝕發(fā)生條件為較強酸性環(huán)境,圖1為二氧化硫的水溶液,酸性較強,與鐵、
銅形成電化學腐蝕中的析氫腐蝕;圖2為堿性環(huán)境,堿性或中性或酸性較弱環(huán)境易發(fā)生吸氧腐蝕,腐蝕類
型屬于電化學腐蝕中的吸氧腐蝕,故答案為:鐵或Fe;BC;BD;(2)圖1中Cu的作用是做正極材料,
導(dǎo)電(不參與反應(yīng)),結(jié)合電極反應(yīng)、電子移動、離子移動等,可得出圖1金屬被腐蝕的原理為銅做正極,
氫離子在內(nèi)電路移向正極,得到電子,生成氫氣,鐵做負極,在外電路失去電子,從負極移向正極,金
屬鐵被腐蝕成亞鐵離子。答案為:做正極材料,導(dǎo)電;銅做正極,氫離子在內(nèi)電路移向正極,得到電
子,生成氫氣,鐵做負極,在外電路失去電子,電子從負極移向正極,金屬鐵被腐蝕成亞鐵離子。(3)
圖2發(fā)生吸氧腐蝕,正極反應(yīng)為氧氣得電子,反應(yīng)式為5+4e-+2H2O=4OH-,負極反應(yīng)為鐵失電子,反應(yīng)
式為2Fe-4e=2Fe2+,總反應(yīng)為2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,答案為:C)2+4e-+2H2。=40十;
2Fe-4e=2Fe2+,2Fe+C)2+2H2O=2Fe(OH)2⑷下列防止鐵制品生銹的措施可以在鐵閘門表面涂一層保護膜
如油漆等,也可以在地下鐵管道上安裝若干鎂合金或鋅合金(比鐵活潑),利用犧牲陽極保護法來防止鐵
生銹,還可將鐵罐與濃硫酸等強氧化劑接觸,使之發(fā)生鈍化,在鐵表面形成致密氧化膜來防止鐵生銹,
故答案為:ABCo
【分析】(1)圖1形成原電池,活動性強的Fe做負極失去電子,活動性弱的Cu做正極,氫離子得電子
變成氫氣,圖2已形成原電池,發(fā)生吸氧腐蝕
(2)圖1中銅做正極材料,氫離子在正極放電變成氫氣,并且起到導(dǎo)電的作用,形成原電池,活動性強
的Fe做負極失去電子變成亞鐵離子,活動性弱的Cu做正極,氫離子得電子變成氫氣
(3)圖二發(fā)生的吸氧腐蝕,負極是鐵失電子,正極是氧氣得到電子。保證整個過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相
等,即可寫出電極式和總反應(yīng)
(4)防止鐵生銹主要從根源上解決,隔絕空氣和水蒸氣或者制備成合金
17.【答案】(1)增大接觸面積,提高反應(yīng)速率;MnCO3+2HCI=MnCl2+CO2個+出0
2++
(2)2Fe+H2O2+4H2O=2Fe(OH)2xk+4H
(3)MnS+Cu2+=Mn2++CuS
(4)Mn-2e-+2H2O=MnO2+4H+;將潤濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽極附近。若試紙變藍則證明有Cb生成;其
他條件不變時,增大M/+濃度,有利于MM+放電(不利于a-放電)
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,物質(zhì)的分離與提純,制備實驗方案的設(shè)計,電解池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】(1)將含有雜質(zhì)的菱鎂礦粉碎是為了增大反應(yīng)物的接觸面積,提高反應(yīng)速率;鹽酸與
MnCOs反應(yīng),生成MnCb、C5和H26反應(yīng)方程式為MnCC)3+2HCI=MnCl2+CO2個+也0。
(2)或。2具有氧化性,可將溶液中的Fe?+氧化。此時溶液呈酸性,因Fe(OH)3在pH較小時就能生成,故在
一定濃度范圍內(nèi)可以與氫離子共存,根據(jù)上述條件可寫出該反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++HzO2+
+
4H20=2Fe(0H)3xH-4Ho
⑶該反應(yīng)利用難溶物MnS可轉(zhuǎn)化為更難溶物CuS的方法除去溶液中的CF+,由于反應(yīng)中Cu2+沉淀完
全,方程式用等號不用可逆符號,方程式為MnS+Cu2+=Mn2++CuS。
⑷①電解反應(yīng)中鎰元素化合價由+2上升為+4,MM+失電子發(fā)生氧化反應(yīng),MnCh在電解池的陽極產(chǎn)生,
電極反應(yīng)方程式為:Mn2+—2e+2H2O=MnC)2+4H+。
②Cl-被氧化為Cl2,在陽極產(chǎn)生,因此檢驗CI2的方法為:用潤濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽極附近,若
試紙變藍則證明有CI2生成。
③在其他條件不變的情況下,加入一定量的Mn(NO3)2粉末提高了溶液中MM+的濃度,有利于M?+放
電,不利于cr的放電。
【分析】用菱鎰礦(MnC03)[含F(xiàn)eCOs、SiO2>Cii2(0H)283等雜質(zhì)]為原料制取二氧化錦,需要分離除
雜,結(jié)合流程圖分析各步所加試劑及反應(yīng)。菱鎂礦加稍過量鹽酸二氧化硅不反應(yīng),濾渣工則為SiO2,
加雙氧水氧化Fe2+,調(diào)pH至4,沉淀Fe3+,加MnS固體沉淀Ci|2+,最后得到MnCh,以此解題。
18.【答案】⑴負極;-fe-=CQ3+;3,?S
(2)c/一w=SC產(chǎn)+C叩B倜□=?身481r+笈BT;第=即
【考點】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,原電池工作原理及應(yīng)用,電解池工作原理及應(yīng)用
【解析】【解答】(1)①醇堿性燃料電池中,氫離子移向正極,所以甲電極為負極,負極上燃料甲醇失電
子發(fā)生氧化反應(yīng),在酸性電解質(zhì)環(huán)境下,電極反應(yīng)式為:4BjO-fe-=+,故答案
為:負極;CB.OH4--fe-=ca?4€HT;
②用該電池作供電電源,用情性電極電解足量的Gu遢&溶液,陰極電極反應(yīng)為:CMA+2:X=CU,
每轉(zhuǎn)移2moi電子,析出64g銅,所以陰極質(zhì)量增重每3時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為::果
電池與電解池為串聯(lián),所以當電解池中轉(zhuǎn)移以瓶114電子,電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為依據(jù)
C喀HH?叩-=GQ34題■可知消耗CUmd甲醇,質(zhì)量為
im=:n■此I=CU:n?照:杷密:歲2勖故答案為:丸2;
(2)①電解池中,和電源的正極相連的石墨I是電解池的陽極,該電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)
-sr=Cer~'故答案為:-sr=Ce:『;
②Ge:A將甲醇氧化為二氧化碳,本身被還原為心產(chǎn),即
6c/一也覆四鹿―建科=&%>+盤出『46斑-,故答案為:
③酸性條件下,鐵質(zhì)管道發(fā)生析氫腐蝕,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:2睡一+3舒=日,『,故答案
為:殂f=吩
【分析】(1)根據(jù)氫離子的流向可以確定甲電極為負極,是甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),乙電極為正極,
氧氣得到電子結(jié)合氫離子生成水,根據(jù)陰極的質(zhì)量變化即可計算出轉(zhuǎn)移的電子數(shù),根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相
等,即可計算出消耗的甲醇
(2)根據(jù)元素化合價的變化,判斷C02+失去電子變?yōu)镃03+,在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。另一電極是氫離子發(fā)生
還原反應(yīng),根據(jù)產(chǎn)物和反應(yīng)物可寫出甲醇和C02+反應(yīng)的離子方程式
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