1、专题十一电化学高考试题考点一 原电池原理及其应用1.(2013年新课标全国理综,11,6分)“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解析:由该电池的正、负极材料可知,电池反应式为NiCl2+2NaNi+2NaCl,因此A正确,B错误;正极为NiCl2,电极反应式为NiCl2+2e-Ni+2Cl-,C正确;电池工作时,Na+通过钠离子导体由负极移向正
2、极,D正确。答案:B2. (2013年安徽理综,10,6分)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是()A.正极反应式:Ca+2Cl- 2e-CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 gPbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转解析:正极上应是PbSO4发生还原反应,生成Pb,A项错误;放电过程中Li+向正极移动,B项错误;由电池总
3、反应式可知,每转移0.1 mol电子,理论上生成0.05 mol Pb,质量为10.35 g,C项错误;常温下,电解质不是熔融态,离子不能自由移动,不能导电,因此连接电流表或检流计,指针不偏转,D项正确。答案:D3.(2013年江苏化学,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.氢气解析:氢气作为燃料,反应产物只生成水,对环境无任何污染及影响,故D项最环保。答案:D4. (2013年江苏化学,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,示意图如图所示。
4、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-向正极移动解析:该电池总反应为Mg+H2O2Mg(OH)2;负极反应为Mg-2e-Mg2+,即Mg作负极,A项错误;正极反应为H2O2+2e-2OH-,H2O2发生还原反应生成OH-,故B项错误、C项正确;原电池中阴离子Cl-移向负极,D项错误。答案:C5.(2013年上海化学,8,3分)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期B.
5、脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:Fe-3e-Fe3+C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为:2H2O+O2+4e-4OH-D.含有1.12 g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)解析:脱氧过程是放热的,A项错误;脱氧过程中铁作负极,发生反应:Fe-2e-Fe2+,碳作正极,发生反应:O2+2H2O+4e-4OH-,B、C项错误;由电池总反应及后续反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,可知:4Fe3O2,则1.12 g铁粉,即0.02 mol铁粉最多可吸收标准状况下O2为:322.4 Lmol-11 000
6、mLL-1=336 mL,D项正确。答案:D6.(2013年新课标全国理综,10,6分)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+3Ag2S6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析:由题干信息知,银器的这一处理过程运用了原电池原理。其中银器作正极,铝质容器为负极,食盐溶液为电解质溶液,负极反应式为:2Al-6e-2Al3+,正
7、极反应式为:3Ag2S+6e-6Ag+3S2-,由此可知,B项正确,A、D项错误,又因Al3+与S2-可以相互促进水解,则原电池的总反应方程式为:3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3+3H2S,故C项错误。答案:B7.(2012年四川理综,11,6分)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是()A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气C.电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2OD.正极上发生的
8、反应为:O2+4e-+2H2O4OH-解析:由负极的反应式可知,该电池应该是CH3CH2OH被氧化为CH3COOH的过程,所以总反应式为C选项的方程式。再由总反应式-负极反应式=正极反应式,则正极反应式为:O2+4e-+4H+2H2O,电池负极生成H+,正极消耗H+,溶液中H+向正极移动,A错;从正极电极反应看,有0.4 mol电子转移,消耗O2 0.1 mol,标准状况下体积为2.24 L,B错。答案:C8.(2012年北京理综,12,6分)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是()A.该过程是将太阳能转
9、化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强D.催化剂b表面的反应是CO2+2H+2e-HCOOH解析:由题意知,这是太阳能电池,是太阳能引发原电池反应,形成电能,再转化为化学能,A项正确;由e-转移方向判断a为负极,b为正极。CO2和水生成HCOOH的化学方程式为:,负极a反应为:2H2O-4e-4H+O2,B项正确,C项错;正极b反应为:2CO2+4H+4e-2HCOOH,D项正确。答案:C9.(2011年福建理综,11,6分)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质
10、,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时OH-向正极移动D.总反应为:2Li+2H2O2LiOH+H2解析:Li和H2O反应,H2O是氧化剂,A项正确;放电时正极反应为2H2O+2e-2OH-+H2,B项正确;放电时OH-移向负极,C项错误;参照Na与水的反应,D项正确。答案:C10.(2011年安徽理综,12,6分)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl下列“水”电池在海水中放电时的有
11、关说法正确的是()A.正极反应式:Ag+Cl-e-AgClB.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子C.Na+不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物解析:正极为电子流入的一极,元素的原子得电子被还原,化合价降低,因此Ag为负极,MnO2为正极,A错;每生成1 mol Na2Mn5O10,同时有2 mol Ag发生反应,转移2 mol电子,B正确;Na+向电池正极移动,C错,AgCl是氧化产物,D错。答案:B11.(2010年新课标全国理综,12,6分)根据如图,可判断出下列离子方程式中错误的是()A.2Ag(s)+Cd2+(aq)2Ag+(aq)+Cd(s)B.Co2
12、+(aq)+Cd(s)Co(s)+Cd2+(aq)C.2Ag+(aq)+Cd(s)2Ag(s)+Cd2+(aq)D.2Ag+(aq)+Co(s)2Ag(s)+Co2+(aq)解析:结合两装置可以判断活泼性:CdCoAg,根据金属单质间的置换规律可知A错。答案:A12.(2010年浙江理综,9,6分)LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为:2Li+FeS+2e-Li2S+Fe。有关该电池的下列说法中,正确的是()A.LiAl在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价B.该电池的电池反应式为:2Li+FeSLi2S+FeC.负极的电极反应式为:Al-3e-
13、Al3+D.充电时,阴极发生的电极反应式为:Li2S+Fe-2e-2Li+FeS解析:在LiAl/FeS电池中,负极材料为LiAl,该材料中Li以游离态存在,0价,故A错;负极反应式为2Li-2e-2Li+,C错;已知正极反应式为2Li+FeS+2e-Li2S+Fe,则总反应为2Li+FeSLi2S+Fe,故B对;充电时,阴极反应为Li2S+2e-2Li+S2-,故D错。答案:B13.(2010年安徽理综,11,6分)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图,电池总反应可表示为:2H2+O22H2O,下列有关说法正确的是()A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的
14、电极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极解析:原电池反应中,正极上发生还原反应,负极上发生氧化反应,电子从负极流向正极,H2发生氧化反应,a极为负极,b极为正极,酸性条件下不出现OH-,则负极反应:2H2-4e-4H+,正极反应:O2+4H+4e-2H2O,故A、B项错误;该反应中转移0.1 mol电子,消耗标准状况下1.12 L H2,C项未指明标准状况,错误;H+移向正极,D正确。答案:D14.(2013年新课标全国理综,36,15分)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造
15、如图(a)所示。回答下列问题:(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH该电池中,负极材料主要是,电解质的主要成分是,正极发生的主要反应是。与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是 。(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。图(b)中产物的化学式分别为A,B。操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中,绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为。采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D,则阴极处得到的主要物质是(填
16、化学式)。解析:(1)由普通锌锰电池放电发生的主要反应可知,Zn作负极,电解质的主要成分为NH4Cl,正极反应为MnO2+N+e-MnOOH+NH3。碱性锌锰电池的负极在电池的内部,不易发生因负极的消耗而使电解质泄漏;由于金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中稳定,故碱性锌锰电池使用寿命较长。(2)黑色固体混合物中溶于水的物质有NH4Cl、Zn(NH3)2Cl2,不溶于水的物质有MnO2、MnOOH,因此滤液中含Zn(NH3)2Cl2、NH4Cl,加盐酸后生成ZnCl2和NH4Cl,故得到的化合物A是ZnCl2,B是NH4Cl;由操作b的现象可推知,K2MnO4在溶液中发生歧化反应生成KMnO
17、4和MnO2;用惰性电极电解K2MnO4溶液时,阴极是H+得电子,生成H2。答案:(1)ZnNH4ClMnO2+N+e-MnOOH+NH3碱性电池不易发生电解质的泄漏,因为消耗的负极改装在电池的内部;碱性电池使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高(答对一条即可,其他合理答案也给分)(2)ZnCl2NH4Cl3Mn+2CO22Mn+MnO2+2CH215.(2013年新课标全国理综,27,15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-Li
18、xC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题:(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为 。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。(3)“酸浸”一般在80 下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。解析:(1)已知在L
19、iCoO2中Li为+1价,O为-2价,依据化合物中元素化合价代数和为零原则,可算得Co的化合价为+3价。(2)在正极碱浸的条件下,正极材料中的铝箔和氢氧化钠溶液发生反应:2Al+2OH-+6H2O +3H2。(3)酸浸是在80 下进行,H2O2会发生分解,2H2O22H2O+O2;另外H2O2具有还原性,+3价的Co可以将H2O2氧化,反应为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O;若用盐酸代替H2SO4和H2O2,在反应过程中盐酸被氧化,生成氯气,会污染环境。(4)在CoSO4溶液中加入NH4HCO3,然后过滤得到CoCO3,说明沉淀钴过程中生成碳酸钴
20、沉淀,同时HC在转化为CoCO3的过程中,会电离出H+,因此还会有CO2和水生成,反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2。(5)充电时,阴极反应为6C+xLi+xe-LixC6,则放电时,负极反应式为LixC6-xe-6C+xLi+,该反应中C的化合价升高,属于氧化反应,则另一极发生还原反应,应是Li1-xCoO2转化为LiCoO2的过程,其电极反应式为:Li1-xCoO2+xLi+LiCoO2。此时电池反应方程式为:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C。(6)放电时Li+从负极流出,并向正极移动,正极上便富集了锂,由流程图可得可回收
21、的金属化合物有Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3。答案:(1)+3(2)2Al+2OH-+6H2O+3H2(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2有氯气生成,污染较大(4)CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2(5)Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C(6)Li+从负极流出,经电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO416.(2011年四川理综,29,14分)开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循
22、环工艺过程既能制H2SO4,又能制H2。请回答下列问题:(1)已知1 g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量,FeS2燃烧反应的热化学方程式为 。(2)该循环工艺过程的总反应方程式为 。(3)用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。(4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:NiO(OH)+MHNi(OH)2+M电池放电时,负极的电极反应式为 。放电完成时,Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O
23、2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为 。解析:(1)FeS2完全燃烧生成Fe2O3和SO2,因为1 g FeS2燃烧放出7.1 kJ热量,则1 mol FeS2燃烧放出852 kJ热量,故FeS2燃烧反应的热化学方程式为:4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)H=-3 408 kJmol-1。(2)该循环工艺中,反应物为SO2和H2O,产物为H2SO4和H2,故总反应方程式为:2H2O+SO2H2SO4+H2。(3)在HI分解反应中:2HI(g)H2(g)+I2(g),从平衡移动原理分析,减少H2的量,
24、上述平衡正向移动,HI的分解率增大。(4)分析充、放电总反应式:NiO(OH)+MHNi(OH)2+M。则电池放电时,负极上发生氧化反应:MH失去电子生成M、H+,在碱性环境中H+与OH-结合生成H2O:MH+OH-e-M+H2O。电池继续充电时,O2在另一电极上被消耗,则该电极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-。答案:(1)4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)H=-3 408 kJmol-1(2)2H2O+SO2H2SO4+H2(3)减少H2的量,使HI分解平衡正向移动,提高HI的分解率(4)MH+OH-e-M+H2OO2+2H2O+4e-4OH-考点二
25、电解原理及应用1.(2013年北京理综,9,6分) 用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2+2e-CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体解析:电解池中,电解质阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,阴极与电源负极相连,A正确;CuCl2溶液中CuCl2因为溶于水发生电离与通电无关,B错误;石墨阳极,Cl-放电发生氧化反应,2Cl-2e-Cl2,可观察到逸出的黄绿色气体;阴极,Cu2+放电析出铜,C错误,D错误。答案:A2.(2013年天津理综,6,6分)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为
26、外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2电解过程中,以下判断正确的是()电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3 mol Pb生成2 mol Al2O3C正极:PbO2+4H+2e-Pb2+2H2O阳极:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+D解析:原电池中阳离子移向正极,即H+移向PbO2极,电解池中,阳离子移向阴极,即H+移向Pb极,A错误;根据电子守恒,电池中每消耗3 mol Pb,则在电解池中生成1
27、 mol Al2O3,B错误;电池中正极反应为PbO2+2e-+4H+SPbSO4+2H2O,C错误;电池中Pb失电子转化为难溶的PbSO4,所以Pb电极质量增加,电解池中Pb作阴极,不参与电极反应,因此质量不变,D正确。答案:D3.(2013年浙江理综,11,6分)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-I+5I-+3H2O,下列说法不正确的是()A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-H2+2OH-B.电解结束时,右侧溶液中含有IC.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+
28、3H2OKIO3+3H2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变解析:电解的电极反应为:阳极2I-2e-I2,由于左侧溶液变蓝色,所以左侧为阳极,则右侧为阴极,而又由题意知,阳极生成的I2又可以发生反应3I2+6OH-I+5I-+3H2O,则一段时间后,蓝色变浅;阴极2H2O+2e-H2+2OH-,右侧放出氢气,则A正确;把阴、阳两极反应式相加即得总反应式,C正确;由于题给条件是阴离子交换膜,则阴离子可以通过,所以右侧产生的OH-穿过膜到达左侧,与阳极生成的I2反应,生成I-和I,而阴离子I可穿过膜到右侧,B正确;如果把阴离子交换膜换成阳离子交换膜,则只允许阳离子通
29、过,右侧OH-无法到达左侧与I2反应,所以总化学反应要改变,D错误。答案:D4.(2012年福建理综,9,6分)将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿ZnabCu路径流动C.片刻后甲池中c(S)增大D.片刻后可观察到滤纸b点变红色解析:在盐桥存在的情况下,甲、乙可组成原电池,以此为电源,可电解滤纸上浸有的Na2SO4溶液。Cu为原电池正极,发生还原反应,A正确;电子由Zn沿导线流向a,在a上将电子传递给H+,在b上OH-失电子,然后电子由b流向Cu,a,b之间无电子流动,B错误;甲池中S浓度不变,C错误;滤纸b点应为电解池阳极,OH-失电子生成O2
30、,使得c(H+)c(OH-),b电极附近显酸性,遇酚酞不变红色,D错误。答案:A5.(2012年安徽理综,11,6分)某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为:2H+2Cl-Cl2+H2B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应式为:Cl2+2e-2Cl-D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极解析:断开K2,闭合K1时,装置为电解池;因为两极均有气泡产生,说明铜电极为阴极,其电极反应
31、是:2H+2e-H2,铜电极附近溶液变红;总反应的离子方程式应为:2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2,故A、B均错误。断开K1,闭合K2时,装置为原电池,铜为负极,石墨为正极,发生吸氧腐蚀,故铜电极反应为Cu-2e-Cu2+,石墨电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-,故C错误,D正确。答案:D6.(2012年浙江理综,10,6分)以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下:下列说法不正确的是()A.在阴极室,发生的电极反应为:2H2O+2e-2OH-+H2B.在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区H+浓度增大,使平衡2Cr+2H+Cr2+H2O向右移动C
32、.该制备过程中总反应的化学方程式为4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+4KOH+2H2+O2D.测定阳极液中K和Cr的含量,若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为d,则此时铬酸钾的转化率为1-解析:阴极室阳离子有K+、H+,H+得电子生成H2,A正确;阳极室是OH-失电子,造成H+浓度增大,平衡右移,Cr2浓度增大,溶液显橙色,B正确;根据两电极反应和平衡移动,C正确;设平衡后K2CrO4、K2Cr2O7物质的量分别为x、y,则=d, =,铬酸钾转化率: =2-d,D错。答案:D7.(2011年大纲全国理综,10,6分)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后,欲使电解液恢复到
33、起始状态,应向溶液中加入适量的()A.CuSO4B.H2OC.CuOD.CuSO45H2O解析:电解中阳极产生O2,阴极产生Cu,使其恢复到起始状态原则为出什么加什么,因此需加入CuO,故选C。答案:C8.(2011年新课标全国理综,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+3H2OFe(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FeB.电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2C.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-N
34、i2O3+3H2O解析:由总反应知,得电子的为正极(Ni2O3),失电子的为负极(Fe),A项正确;由总反应知介质为碱性溶液,负极反应为Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2,B项正确;电池充电时阴极反应Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,pH会增大,C项错误;电池充电时Ni(OH)2作阳极,失电子变为Ni2O3,D项正确。答案:C9.(2013年山东理综,28,12分)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是。a.Fe2O3b.NaClc.Cu2Sd.Al2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O24CuSO4+2H2O,该
35、反应的还原剂是。当1 mol O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是。(3)如图为电解精炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为。(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是 。解析:(1)根据金属活动性顺序,活动性较强金属Na、Al冶炼用电解法;(2)反应物Cu2S中,Cu、S元素化合价+1、-2价变为生成物CuSO4中+2、+6价,Cu2S为还原剂,O2中O元素由0价降为-2价,O2是氧化剂,
36、1 mol O2发生反应得到4 mol电子,还原剂Cu2S必然失去4 mol电子;CuSO4溶液中Cu2+水解显酸性,加入镁条反应生成H2;(3)电解精炼银时,粗银作阳极,与电源正极相连,若与电源负极相连的阴极b电极有红棕色NO2气体产生,只能是N+2H+e-NO2+H2O。(4)银器浸入盛有食盐水的铝质容器里形成原电池,食盐水的作用是形成原电池的条件之一,做电解质溶液。答案:(1)b、d(2)Cu2S4H2(3)aN+2H+e-NO2+H2O(4)做电解质溶液(或导电)10.(2013年重庆理综,11,14分)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐
37、的污染。(1) 催化反硝化法中,H2能将N还原为N2。25 时,反应进行10 min,溶液的pH由7变为12。N2的结构式为 。上述反应离子方程式为 ,其平均反应速率v(N)为molL-1min-1。还原过程中可生成中间产物N,写出3种促进N水解的方法。(2)电化学降解N的原理如图所示。电源正极为(填“A”或“B”),阴极反应式为 。若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)为g。解析:(1)N2分子中含共价三键,结构式为;由溶液的pH变化可知H2与N反应的另一产物为OH-,再由电子守恒和质量守恒得:5H2+2NN2+2OH-+4H2O,v(N)=v(OH-)=
38、0.001 molL-1min-1;由N+H2OHNO2+OH-和水解原理知,加热、加水稀释、加酸降低溶液的pH均可促进N的水解。(2)由图知N得电子转化为N2,故B为负极,则A为正极,阴极的电极反应式为:2N+6H2O+10e-N2+12OH-,由电极反应式可知,通过2 mol电子,溶液减少的质量为5.6 g(N2),同时有2 mol H+通过质子交换膜进入右侧,故右侧溶液减少3.6 g。正极发生的反应为4OH-4e-O2+2H2O,每通过2 mol电子,生成16 g O2,同时有2 mol H+通过质子交换膜进入右侧,使左侧溶液质量减少18 g,故两侧溶液减少的质量差为14.4 g。答案:
39、(1)2N+5H2N2+2OH-+4H2O0.001加酸,升高温度,加水(2)A2N+6H2O+10e-N2+12OH-14.411.(2012年重庆理综,29,14分)尿素CO(NH2)2是首个由无机物人工合成的有机物。(1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为 。(2)当氨碳比=4时,CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示。A点的逆反应速率v逆(CO2)B点的正反应速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。NH3的平衡转化率为。(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图2。电源的负极为(填“A”或“B”)。阳极室中发生的反应依次为
40、、 。电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为g(忽略气体的溶解)。解析:(1)根据原子守恒可写出反应方程式:CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O。(2)由图像可知A点时反应仍向正向进行,所以A点v逆(CO2)小于B点v正(CO2)。根据反应:CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O起始量1 mol4 mol转化量0.6 mol1.2 mol所以NH3的平衡转化率为:100%=30%。(3)左侧由2Cl-Cl2发生氧化反应,连电源正极,所以电源负极为B。阳极首先发生反应:2Cl-2e-Cl2。生成Cl2将尿素氧化:CO(NH2
41、)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl。阴极区发生反应为:2H+2e-H2,但由质子交换膜可知阳极生成H+向阴极移动,最终使阴极室溶液的pH不变。根据CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl,可知,当有3 mol Cl2参加反应时,阳极上生成2 mol气体,阴极上生成3 mol H2。即:共生成5 mol气体,13.44 L(标准状况)混合气体为0.6 mol。推出参加反应的Cl2为0.36 mol。由:CO(NH2)23Cl2,知nCO(NH2)2=0.12 mol,mCO(NH2)2=0.12 mol60 g/mol=7.2 g。答案:(1)2NH3+CO2CO(NH
42、2)2+H2O(2)小于30%(3)B2Cl-2e-Cl2CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl不变7.212.(2010年大纲全国理综,29,15分)如图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围:6.88.0,酸色红色,碱色黄色)回答下列问题:(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是(填编号);A管溶液由红变黄;B管溶液由红变黄;A管溶液不变色;B管溶液不变色;(2)写出A管中发生反应的反应式: ;(3)写出B管中发生反应的反应式: ;(4)检验a管中气体的方法是 ;(5)检验b管中
43、气体的方法是 ;(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 。解析:A与电源负极相连,为阴极,B与电源正极相连,为阳极,溶液中H+、OH-分别在A、B两极上放电,反应式为:A极:2H+2e-H2(或2H2O+2e-2OH-+H2)B极:4OH-4e-O2+2H2O则A极附近会产生OH-(水电离出来的),B极附近会产生H+(水电离出来的),所以A管溶液由红变黄,B管溶液不变色;同时Mg2+向A极移动,与产生的OH-生成Mg(OH)2 沉淀,S向阳极(B极)移动,相当于生成H2SO4,当把电解液倒入烧杯中时,H2SO4与Mg(OH)2混合,Mg(OH)2会溶解。答案:(1)(
44、2)2H+2e-H2(或2H2O+2e-2OH-+H2),Mg2+2OH-Mg(OH)2(3)4OH-4e-2H2O+O2(写2H2O-4e-4H+O2也可)(4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声,管口有蓝色火焰(5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)考点三 金属的腐蚀与防护1.(2013年北京理综,7,6分)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.地下钢管连接镁块解析:水中的钢闸门连接电源的负极,为阴
45、极,从而得以保护,A正确;金属护栏表面涂漆是隔绝金属护栏与空气接触,减缓金属护栏的腐蚀,B错误;汽车底盘喷涂高分子膜也是隔绝与空气的接触,C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错误。答案:A2.(2012年山东理综,13,4分)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小C.图c中,接通开关时,Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析:图a中,铁棒发生电化学腐蚀,越靠近底端的部分与O
46、2接触少,腐蚀程度越轻,A错误。图b中,开关连接M、N时均构成原电池,但置于M时,是Cu-Zn合金中的Zn被腐蚀;而置于N时,Zn棒和Cu-Zn合金构成原电池时,保护了有铜的这一极(Cu-Zn合金),B正确。图c中接通开关时构成原电池,Zn腐蚀速率增大,但是H2在Pt电极上放出,C错误。图d中,酸性干电池的放电主要是由NH4Cl产生的H+的氧化作用引起的。答案:B3.(2012年海南化学,10,4分)下列叙述错误的是()A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀解析:A中构成FeC原电
47、池抗腐蚀能力减弱;在铁制品上镀铜时,镀件应为阴极,铜作阳极,C项符合题意;铁管上镶嵌锌块,构成的原电池中Fe作正极,受到保护。答案:C4.(2011年浙江理综,10,6分)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步
48、氧化、脱水形成铁锈D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为:Cu-2e-Cu2+解析:液滴下氧气含量比边缘少,则形成原电池时边缘处(b)为正极,中心(a)为负极,(b)电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,(a)电极反应为Fe-2e-Fe2+,所以Fe2+、Na+移向(b)区,Cl-移向(a)区,所以A项错误,B项正确;Fe因发生氧化反应而被腐蚀,C项错误;铜和铁形成原电池,Fe为负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,D项错误。答案:B5.(2010年上海综合能力测试,11,3分)铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质,某同学将盛有生铁屑
49、的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如图所示)。数天后,他观察到的现象是()A.铁屑不生锈,试管内液面上升B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变C.铁屑生锈,试管内液面上升D.铁屑生锈,试管内液面高度不变解析:从图示知,此装置中发生吸氧腐蚀,铁作负极,杂质C作正极,电极反应Fe2+2OH-Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3xH2O,即铁锈的主要成分,反应中消耗试管中的O2,故液面上升。答案:C6.(2010年北京理综,6,6分)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝
50、化,可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-Fe3+解析:对钢铁制品进行电化学防腐时,需接电源的负极,接正极会加快腐蚀,A错误;铁钝化的两个前提是常温、浓HNO3或浓H2SO4,钝化的结果是表面形成致密氧化膜,B正确;钢管与铜管堆放在一起,当形成原电池时,钢管作负极,腐蚀加快,C错误;钢铁发生析氢腐蚀时,Fe只能失去2个电子生成Fe2+,Fe-2e-Fe2+,D错误。答案:B7.(2013年广东理综,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
51、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)能量之间可以相互转化: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。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
52、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。解析:(1)Cl2有毒,且密度比空气大,只有C装置合理。Cl2通入水中,所得溶液中含氯的粒子有:Cl2、HClO、ClO-、Cl-,但具有氧化性的只有HClO、Cl2、ClO-。通过Cl2与NaBr的置换反应来比较氧化性的强弱,当Cl2能置换出Br2时,Br2会溶解在四氯化碳中,而使下层溶液变为橙色。(2)根据电子的流向可知,左边的烧杯中的电极为负极,右边烧杯中电极为正极,在原电池中活泼金属做负极,故
53、左边烧杯中盛有ZnSO4溶液,以锌片作负极,右边烧杯中盛有CuSO4溶液,以铜片作正极。左边也可用FeSO4溶液及铁片。由题中信息可知,在原电池中,铜片一定作正极,另一极作负极,负极材料逐渐溶解,表面有红色固体析出。以铁片和铜片作电极为例,如果不用盐桥,则除了电化学反应外还发生铁和铜离子的置换反应,反应放热,会使一部分化学能转化为热能,使其不能完全转化为电能,而盐桥的使用,可以避免铁和铜离子的接触,从而避免置换反应的发生,避免化学能转化为热能,提高电池效率。(3)以被保护的金属作阴极,活泼性强的金属作阳极,因此应选锌片作阳极。答案:(1)CHClO、Cl2、ClO-用胶头滴管向试管中滴加溴化钠
54、溶液,振荡使其充分反应,发现溶液出现分层现象,下层溶液变为橙色(2)电极逐渐溶解,表面有红色固体析出甲负极不和铜离子接触,避免了铜离子直接与负极发生反应而使化学能转化为热能(3)锌片8.(2010年山东理综,29,14分)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法:碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是 (用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的。a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 。取少量废电解液加入
55、NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是 。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。(3)利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为。解析:(1)有气泡冒出是因为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2;因碱洗槽液中有Al,故应通入CO2来回收Al(OH)3,发生反应2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3+C或Al+CO2+2H2OHC+Al(OH)3;铝为阳极,会发生氧化反应,表面形成氧化膜,必须有水参加,所以电极反应式为:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+;
56、由于存在Al3+3H2OAl(OH)3+3H+,加入NaHCO3后发生:HC+H+H2O+CO2,消耗H+,使上述平衡右移,产生Al(OH)3沉淀。(2)用铜作电极可及时补充电镀液中消耗的Cu2+,保持其浓度恒定。(3)考查金属的防护,X为碳棒时,K置于N处,Fe作阴极被保护,若开关K置于M处,形成原电池,锌作负极,为牺牲阳极的阴极保护法。答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2b2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+HC与H+反应使H+浓度减小,使Al3+的水解平衡向右移动,产生Al(OH)3沉淀(合理即可)(2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定(3)N牺
57、牲阳极的阴极保护法模拟试题考点一 原电池原理及其应用1.(2013云南玉溪一中模拟)氢氧燃料电池可同时供应电和水蒸气,所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的正极反应为:O2+2CO2+4e-2C。下列叙述正确的是()A.放电时C向正极移动B.放电时OH-向负极移动C.负极反应为H2+C-2e-H2O+CO2D.当该电池产生的水蒸气折算成标准状况下的体积为22.4 L 时,转移电子4 mol解析:原电池中阴离子向负极移动,A错;熔融的K2CO3中没有OH-,B错;C是电池内的导电微粒,该电池的总反应为2H2+O22H2O,用总反应式-正极反应式=负极反应式,C正确;生成1 mol
58、水,转移电子2 mol,D错。答案:C2.(2012合肥质检)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是()A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极B.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-C.通入丁烷的一极是负极,电极反应为:C4H10+26e-+13O2-4CO2+5H2OD.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体为 L解析:原电池中阴离子移向负极,A项错误;根据题意,熔融状态下电解质可传导O2-,所以O2得e-生成
59、O2-,正极反应为O2+4e-2O2-,B项错误;由题意知,总反应方程式为丁烷燃烧的方程式:C4H10+6.5 O24CO2+5H2O,总反应式-正极反应式=负极反应式,则负极反应式为:C4H10-26e-+13O2-4CO2+5H2O,C项错误;由6.5 O24CO2,知D正确。答案:D3.(2013江南十校模拟)镁燃料电池作为一种高能化学电源,具有良好的应用前景。下图是镁空气燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是()A.该电池Mg作负极,发生还原反应B.该电池的正极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-C.电池工作时,电子通过导线由碳电极流向Mg电极D.当电路中通过0.2
60、mol电子时,消耗的O2体积为1.12 L解析:电解质溶液为NaCl中性溶液,所以正极反应类似吸氧腐蚀的正极反应,为O2+2H2O+4e-4OH-,B正确;负极反应为:2Mg-4e-+4OH-2Mg(OH)2,Mg被氧化,A错;原电池中,电子由负极流向正极,C错;D中O2未指定标准状况,所以无法计算其体积。答案:B考点二 电解原理及应用4.(2013广东湛江模拟)关于下列各装置图的叙述中,不正确的是()A.用装置精炼铜,则a极为精铜,电解质溶液为CuSO4溶液B.装置的总反应是:Fe+2Fe3+3Fe2+C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D.装置中的铁钉几乎没被腐蚀解析:根据电流的方向知a
61、为阳极,电解精炼铜时a极应为粗铜,A项错误;根据图负极发生反应:Fe-2e-Fe2+,正极发生反应:2Fe3+2e-2Fe2+,B项正确;钢闸门与直流电源的负极相连能被保护起来,C项正确;由于浓H2SO4有吸水作用,铁钉周围没有水,所以铁钉几乎没被腐蚀,D项正确。答案:A5.(2012宁波八校模拟)1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(S)=2.0 molL-1,用石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L(标准状况)气体,则原溶液中c(K+)为()A.2.0 molL-1B.1.5 molL-1C.1.0 molL-1D.0.5 molL-1解析:依题意,阳极反应
62、:4OH-4e-O2+2H2O;阴极反应:Cu2+2e-Cu,2H+2e-H2。则生成22.4 L O2、H2分别转移4 mol e-、2 mol e-,根据得失电子守恒,Cu2+转移2 mol e-,则n(Cu2+)=1 mol,c(Cu2+)= 1 molL-1,根据电荷守恒:c(K+)+2c(Cu2+)=2c(S),c(K+)=2.0 molL-1。答案:A6.(2013安徽示范高中统考)用a、b两个质量相等的Pt电极电解AlCl3和CuSO4的混合溶液n(AlCl3)n(CuSO4)=19。t1时刻a电极得到混合气体,其中Cl2在标准状况下为224 mL(忽略气体的溶解);t2时刻Cu
63、全部在电极上析出。下列判断正确的是()A.a电极与电源的负极相连B.t2时,两电极的质量相差3.84 gC.电解过程中,溶液的pH不断增大D.t2时,b的电极反应是4OH-4e-2H2O+O2解析:根据a电极得到氯气,即2Cl-2e-Cl2,则电极a为阳极,与电源的正极相连,A错;n(Cl2)=0.01 mol,则n(Cl-)=0.02 mol,n(AlCl3)=0.02/3 mol,则n(CuSO4)=0.06 mol,t2时,阴极b上铜离子完全析出,其电极质量增加0.06 mol64 g/mol=3.84 g,B项正确;刚开始时Cl-和Cu2+放电(相当于电解CuCl2:0.01 mol)
64、,溶液的pH不变,当Cl-放电结束后,则是OH-和Cu2+放电(相当于电解CuSO4:0.05 mol,方程式为:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2),此时由于消耗OH-而溶液的酸性增强;t2时刻,Cu2+放电完毕,a、b两极分别是OH-和H+放电,相当于电解Al2(SO4)3(实质是电解H2O),溶剂减少,b电极的电极反应是2H+2e-H2,c(H2SO4)增大,所以酸性增强。答案:B考点三 金属的腐蚀与防护7.(2013邯郸一中质检)如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()A.B.C.D.解析:在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下:电解池的阳极原电
65、池的负极(两极材料的活泼性差别越大,氧化还原反应的速率越快)化学腐蚀牺牲阳极的阴极保护法外接电源的阴极保护法。答案:B8.(2012安徽江南十校联考)如图装置中,小试管内为红墨水,带有支管的U形管中盛有pH=4的雨水和生铁片。经观察,装置中有如下现象:开始时插在小试管中的导管内的液面下降,一段时间后导管内的液面回升,略高于U形管中的液面。以下有关解释合理的是()A.生铁片中的碳是原电池的负极,发生还原反应B.雨水酸性较强,生铁片始终发生析氢腐蚀C.墨水液面回升时,正极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-D.U形管中溶液pH逐渐减小解析:本题主要考查了钢铁腐蚀中的析氢腐蚀和吸氧腐蚀。生铁片中
66、的碳是正极,A错误;生铁片先发生析氢腐蚀,后发生吸氧腐蚀,B错误;墨水液面回升时,装置内压强减小,正极发生吸氧腐蚀,C正确;随着生铁片的腐蚀,U形管中溶液的pH变大,D错误。答案:C9.(2012安徽江南十校联考)用如图装置,完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中,不正确的是()A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法B.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀,溶液中的阳离子向铁电极移动C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,
67、开关K置于N处,铁棒质量将增加,溶液中铜离子浓度将减小解析:A选项中锌的活泼性比铁强,所以可减缓铁的腐蚀,A正确;B选项是外加电源的阴极保护法,可减缓铁的腐蚀,溶液中的阳离子向阴极移动,所以B正确;C选项是原电池,铜是正极,质量将增加,铁是负极,此时外电路中的电子由负极向正极移动,C正确;D选项是在铁棒上镀铜,铁棒质量将增加,但溶液中各离子浓度都不发生变化,所以D错误。答案:D综合演练10.(2013四川南充高三统考)用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置图如图所示,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,
68、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,在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等解析:氢氧燃料电池的电解质溶液呈酸性,故正极反应式为O2+4H+4e-2H2O,负极反应式:2H2-4e-4H+,A项错误;B项中a极是阳极,b极是阴极,a极逐渐溶解,b极上有铜析出,故B项错误;C项为电解精炼铜,a极发生反应:Cu-2e-Cu2+,b极发生反应:Cu2+2e-Cu,C项正确;D中a极发生反应:4OH-4e-O2+2H2O,电池中H2发生反应:H2-2e-2H+,故a极产生的气体与电池中消耗的H2体积不可能相等,D项错误。答案:C
69、11.(2012邯郸二模)工业上常用Fe作电极电解处理含Cr2的酸性废水,最终使铬元素以Cr(OH)3沉淀的形式除去。某科研小组用该原理处理污水,设计装置如图所示。下列说法一定不正确的是()A.燃料电池中若有1.6 g CH4参加反应,则甲中C电极理论上生成气体体积为8.96 LB.实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,可加入适量的Na2SO4C.该燃料电池正极的电极反应式为:O2+4e-+2CO22CD.甲中阳极附近溶液中的离子反应方程式是:Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O解析:乙为原电池,作电源用,甲为电解池。乙中甲烷一极为负极,空气一极为正极,则甲中Fe为阳极,
70、C为阴极,A项由于未指明标准状况,气体体积无法计算;由图中乙中正极进入的物质为空气和CO2,知此两者为反应物,则电极反应为:O2+4e-+2CO22C,负极反应为:CH4-8e-+4C5CO2+2H2O,C正确;B项,Na2SO4是电解质,可增强导电性,同时对污水中阴、阳离子的放电都没有影响,正确;甲中Fe溶解:Fe-2e-Fe2+,生成的Fe2+具有还原性,所以将Cr2还原,依题干中信息知:该还原过程要消耗H+,形成Cr3+,进而形成Cr(OH)3沉淀,配平方程式即可,D正确。答案:A12.(2012四川卢县九中模拟)家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,某同学拟对其原理及条件进行分
71、析:(1)该同学准备了下列实验用品:20% NaCl溶液、蒸馏水、酚酞试液、KSCN溶液、新制氯水、纯铁丝、碳棒、U形管、导线等;请你帮他设计一个实验方案来验证钢铁吸氧腐蚀的电极产物,简述操作过程并写出溶液中有关反应的离子方程式。(2)将一铜棒、碳棒用导线连接后,插入内盛20%氯化钠溶液的U形管中,请根据此装置在下列两项中择一回答:若不是原电池,请说明原因:(如果回答此题,下面的不用回答)。若是原电池,现要求利用此装置(电极材料、溶液浓度均不变),采取适当的措施来提高电池的放电效率,该操作可以是: 。(3)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重,在不影响观瞻效果的条件下,除用加保护层法保护外
72、,请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理: 。解析:(1)为加速腐蚀,应选用20% NaCl溶液为电解质溶液,以纯铁丝和碳棒作两极,分别针对两极产物Fe2+和OH-进行检验。(2)具备构成原电池的基本条件,所以是原电池,在正极上发生还原反应的是空气中的O2,要加快反应速率,可增大O2浓度。(3)在众多限制下,可考虑电化学保护法。答案:(1)用导线连接纯铁丝和碳棒后插入盛有20% NaCl溶液的U形管中,放置数分钟,向插入纯铁丝的一端滴入12滴KSCN溶液未显色,再滴入氯水显(血)红色,证明负极有Fe2+生成,相关离子方程式为:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-;Fe3+3SCN-F
73、e(SCN)3。向插入碳棒的一端滴入酚酞溶液,溶液显红色,证明有OH-生成(2)向插入碳棒的溶液中通入氧气或空气(3)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋入地下,定期更换;原理是:使文物成为原电池的正极(或使铜文物用导线连接直流电源的负极,正极用导线连接埋入地下的导体;原理是:使文物成为电解池的阴极)13.(2013杭州地区七校联考)(1)甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。:CH4 (g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+206.0 kJmol-1:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=129.0 kJmol-1CH4(g)与H2O(g)反应
74、生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为 (2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成C,然后以C作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用如图装置完成上述过程:写出阳极电极反应式: 。写出除去甲醇的离子方程式: 。(3)写出以NaHCO3溶液为介质的Al空气原电池的负极电极反应式: 。解析:(1)+得:CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g)H=+77.0 kJmol-1。(2)根据反应原理,通电后,将Co2+氧化成C,然后以C作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,则通电时Co2+失电子,阳极的电极反应式为Co2+e-C,除去甲醇的离子方程式:6C+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+。(3)Al空气原电池铝作负极失电子生成铝离子,和碳酸氢钠反应生成氢氧化铝和二氧化碳。负极:Al-3e-+3HCAl(OH)3+3CO2。答案:(1)CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g)H=+77.0 kJmol-1(2)Co2+-e-C6Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+(3)Al-3e-+3HCAl(OH)3+3CO2
