1、题组层级快练(二十)1下列与金属腐蚀有关的说法中，正确的是() A图1中，铁钉易被腐蚀B图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极答案C解析A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2与Fe(CN)63反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。2中国科学家用毛笔书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性且可折叠的可充电锂空气电池(图1)，电池的工
2、作原理如图2。下列有关说法正确的是()A放电时，纸张中的纤维素作锂电池的正极B放电时，Li由正极经过有机电解质溶液移向负极C开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源正极D充电时，阳极的电极反应式为Li2O22e=O22Li答案D解析纤维素不导电，石墨导电，故放电时，纸张表面毛笔书写后留下的石墨作电池正极，A项错误。原电池或电解池工作时，电解质中阴、阳离子的移动方向一般遵循“阴阳相吸”原则，即电池放电时，电解质中的阳离子移向正极，据此可快速判断锂电池放电时，带正电荷的Li由负极经过有机电解质溶液移向正极，B项错误。充电时，直流电源负极与电池负极(金属锂)相连，故X为直流电源负极，C项错误。充电时，空
3、气电极作阳极，此时Li2O2失去电子生成O2：Li2O22e=O22Li，D项正确。3我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如图)，实现了“太阳能电能化学能”转化，总反应方程式为2CO2=2COO2。关于该装置的下列说法正确的是()A图中N型半导体为正极，P型半导体为负极B图中离子交换膜为阳离子交换膜C反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强D人体呼出的气体参与X电极的反应：CO22eH2O=CO2OH答案D解析A项，根据正电荷向P型半导体移动，可知P型半导体为正极，而N型半导体为负极，错误；B项，电解
4、质溶液中OH通过离子交换膜移动到Y极发生氧化反应，则离子交换膜为阴离子交换膜，错误；C项，总反应为2CO2=2COO2，反应前后电解质溶液的pH不变，错误；D项，X极与负极相连，为阴极，发生还原反应：CO22eH2O=CO2OH，正确。4用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前的浓度的是()AAgNO3BNa2SO4CCuCl2 DHCl答案B解析既然电解一段时间后，向剩余溶液中加水，就能使溶液恢复到电解前的浓度，这说明电解过程中消耗的是水，那么，在两个电极上放电的离子分别是H和OH，即溶液中阳离子的放电能力只能小于H；溶液中阴离子的放
5、电能力也只能小于OH。常见的这样的物质有强碱、含氧酸和强碱对应的最高价含氧酸盐。5图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A滤纸上c点附近会变红色BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH先减小，后增大D溶液中的SO42向Cu电极定向移动答案A解析紫红色斑即MnO4向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H放电，产生OH，c点附近会变红色，A项正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH放电：4OH4e=O22H2O，Cu为
6、阴极，溶液中的Cu2得电子，生成铜，总反应式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，Pt电极附近生成H，则SO42向Pt电极移动，B、D项错误。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C项错误。6工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反
7、应总方程式发生改变答案B解析A项，电极反应式：阳极：4OH4e=2H2OO2，阴极：Ni22e=Ni，2H2e=H2，正确；B项，由于C中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C移向B，A中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。7(2017杭州市高三质检(如图所示的阴、阳离子交换膜电解槽中，用惰性电极电解Na2SO4溶液可制得硫酸和氢氧化钠溶液。下列说法不正确
8、的是()A阳极反应式为2H2O2e=H22OHBN为阴离子交换膜C进口b补充的是稀NaOH溶液D电解过程中阳极附近的pH不断降低答案A解析A项，电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，所以阳极反应式为2H2O4e=O24H，错误；B项，由H2出口知电极A为阴极，电极B为阳极，水中的OH放电，故要不断补充阴离子，故N为阴离子交换膜，正确；C项，电极A为阴极，水中的H放电，大量的氢氧化钠在阴极附近生成，故在b口加入稀氢氧化钠以增强导电性，正确；D项，阳极反应不断地消耗水中的氢氧根离子，故pH不断降低，正确。8如图所示装置是一种可充电电池，装置为电解池。离子交换膜只允许Na通过，充放电的化学方程式为2
9、Na2S2NaBr3Na2S43NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是()A负极反应为4Na4e=4NaB闭合K后，b电极附近的pH变小C当有0.01 mol Na通过离子交换膜时，b电极上析出气体在标准状况体积为112 mLD闭合K后，a电极上产生的气体具有漂白性答案D9(2016天津)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：Fe2H2O2OHFeO423H2，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
10、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：_。答案(1)阳极室(2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低(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产率降低解析(1)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因
11、此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室，故答案为：阳极室；(2)氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，故答案为：防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；(3)根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低故答案为：M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。10(
12、1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3的原理如图，电源正极为_(填“A”或“B”)，阴极反应式为_。(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH4)_(填“”“”或“”)c(NO3)。IrRu惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为_ _。理论上电路中每转移3 mol e，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是_g。(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如下图所示，KHCO3应进入_(填“阴极”或“阳极”)室
13、。结合方程式简述再生K2CO3的原理是_ _。答案(1)A2NO312H10e=N26H2O(2)c(OH)，则c(NH4)c(NO3)；IrRu惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，O22H2e=H2O2；4NH33O2=2N26H2O中，4 mol氨气转移12 mol电子，因此转移3 mol电子，最多可以处理NH3的物质的量为1 mol，其质量为17 g。(3)电解法也可以使K2CO3溶液再生。根据图所示，可知水电离产生的H在阴极获得电子变为氢气逸出，水产生的OH在阳极失去电子变为O2，产生的OH和HCO3反应生成CO32，使得K2CO3再生。11电浮选凝聚法是工业上采用的一种污
14、水处理方法：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：(1)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_(填选项字母)。aH2SO4 bBaSO4 cNa2SO4 dNaOH eCH3CH2OH(2)电解池阳极的电极反应分别是_；4OH4e=2H2OO2。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)
15、3沉淀的离子方程式是_ _。(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH44CO328e=5CO22H2O。正极的电极反应是_。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。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是_。(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4_L(标准状况)。答案(1)c(2)Fe2e=Fe2(3)4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H(4)O22CO24e=2CO32 CO2(5)11.2解析(1)通过电解生成Fe(O
16、H)3沉淀，不能加酸，a项不符合；BaSO4难溶于水，b项不符合；Na2SO4对电解产物没有影响，可以增强导电能力，故c项符合；保持污水的pH在5.06.0之间，NaOH显然不符合；CH3CH2OH为非电解质，导电能力差，e项不符合；故答案为c项。(2)燃料电池中，通入CH4的一极为负极，通入空气的一极为正极，故烧杯中铁为阳极，电极反应为：Fe2e=Fe2。(3)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4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H。(4)已知负极的电极反应是CH44CO328e=5CO22H2O，而总的反应方程式为CH42O2=CO22H2O，用总反应方程式减去负极的电极反应式得正极的电极反应式，为O22CO24e=2CO32。根据电极反应，A物质的化学式是CO2。(5)阴极电极反应为：2H2e=H2，产生44.8 L(标准状况)气体，转移4 mol e；根据CH44CO328e=5CO22H2O知，熔融盐燃料电池消耗CH4 11.2 L。
