1、专题十四电解池金属的腐蚀与防护考点1 电解原理及其应用1.新情境2020广东七校第一次联考科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示,用Cu-Si合金作硅源,在950 利用三层液熔盐进行电解精炼,有关说法正确的是()A.电子由液态Cu-Si合金流出,流入液态铝电极B.液态铝电极与正极相连,作电解池的阳极C.在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化,Si4+优先于Cu2+被还原D.三层液熔盐的作用是使电子能够在三层间自由流动2.新角度双极膜2021江西名校联考我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置以分隔两室电解液,充、放电时
2、,复合膜层间的H2O解离成H+和OH-,工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.a膜是阳离子膜,b膜是阴离子膜B.放电时负极的电极反应式为Zn+4OH-2e-Zn(OH)42C.充电时CO2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸D.外电路中每通过1 mol电子,复合膜层间有1 mol H2O解离3.2021北京大兴区模拟电解合成1,2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法正确的是()A.该装置工作时,化学能转变为电能B.CuCl2能将C2H4还原为1,2-二氯乙烷C.X、Y分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜D.该装置总反应为CH2CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl4.2
3、020安徽示范高中名校联考某电池研究员使用锂-磺酰氯(Li-SO2Cl2)电池作为电源电解制备Ni(H2PO2)2,其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li+SO2Cl22LiCl+SO2。下列说法错误的是()A.电池中C电极的电极反应式为SO2Cl2+2e-2Cl-+SO2B.电池的e极连接电解池的h极C.膜a是阳离子交换膜,膜c是阴离子交换膜D.电解池中不锈钢电极的电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-5.2020广东惠州第一次调研考试如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图,下列说法正确的是()A.甲池是化学能转化为电能的装置,总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2OB.乙
4、池中的Ag不断溶解C.反应一段时间后要使乙池恢复原状,可加入一定量Cu(OH)2固体D.当甲池中280 mL (标准状况)O2参加反应时,乙池中理论上可析出1.6 g固体6.2020福建仙游一中、福州八中联考改编电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.06.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示。下列说法正确的是()A.C电极上发生氧化反应B.A为CO2C.为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量乙醇D.甲烷燃料电池中CO32向空气一极移动7.2021浙江嘉兴教学质量评估四
5、甲基氢氧化铵(CH3)4NOH常用作电子工业清洗剂。以四甲基氯化铵(CH3)4NCl为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH的工作原理如图所示(a、b极为石墨电极,c、d、e膜为离子交换膜)。下列说法错误的是()A.N极为电源正极B.b极的电极反应式为4OH-4e-O2+2H2OC.c膜为阳离子交换膜,d、e膜均为阴离子交换膜D.a、b两极均有气体生成,同温同压下体积比为218.2020豫湘名校联考镁-稀土合金广泛应用于航空、航天、通信和汽车制造等领域。熔融盐电解法是一种高效制备镁-稀土合金的方法,实验室制取Mg-Gd合金(其中Mg、Gd的物质的量比为11)的装置示意图如图所示(已知Mg的相
6、对原子质量为24,Gd的相对原子质量为157)。下列说法正确的是()A.添加LiF、BaF2的主要目的是作催化剂B.当电路中通过0.1 mol电子时,生成Mg-Gd合金的质量为3.62 gC.阳极的电极反应式为2F-2e-F2D.电解结束后,石墨电极的质量不变考点2 金属的腐蚀与防护9. 2021四川宜宾月考在潮湿的深层土壤中,钢管主要发生厌氧腐蚀,有关厌氧腐蚀的机理有多种,其中一种理论为厌氧细菌可促使SO42与H2反应生成S2-,加速钢管的腐蚀,其反应原理如图所示。下列说法正确的是()A.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-B.钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe(OH)2C.S
7、O42与H2的反应可表示为4H2+SO42-8e-S2-+4H2OD.在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀10.2021贵州贵阳摸底考试在一块表面无锈的钢片上滴食盐水,放置一段时间后看到钢片上有铁锈出现。钢片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式为2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图所示。下列说法正确的是()A.钢片发生还原反应而被腐蚀B.钢片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C.钢片腐蚀过程中负极发生的电极反应: 2H2O+O2+4e-4OH-D.钢片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池,发生了电化学腐蚀
8、11.2020全国卷第35题变式,5分(1)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具价值。锂是制造化学电源的重要原料。LiFePO4电池中某电极的工作原理如图所示:该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的极(填“正”或“负”),该电极反应式为。(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,阳极产生的气体在标准状况下的体积是L。12.12分工业上通常用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)。(1)已知某温度和压强下:2CO(g)+O2(
9、g)2CO2(g)H=-566 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.6 kJmol-12CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)H=-1 275.6 kJmol-1则在相同温度和压强下,CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式为。若反应生成6.4 g甲醇,则转移电子的物质的量为。(2)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如图1所示,用Pt作电极材料,用氢氧化钾溶液作电解质溶液,在两个电极上分别充入甲醇和氧气。 图1图2写出燃料电池负极的电极反应式:。若利用该燃料电池作电源,与图1右边烧杯相连,在铁件表面镀铜,则铁件应是极(填“A
10、”或“B”);当铁件的质量增加6.4 g时,燃料电池中消耗标准状况下氧气的体积为L。(3)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理为通电后Co2+转化为Co3+,然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯除去Co2+)。现用如图2所示装置模拟上述过程,则Co2+在阳极的电极反应式为。除去甲醇的离子方程式为。一、选择题(每小题6分,共48分)1.2021上海杨浦区模拟某科研小组将含硫化氢的工业废气进行了资源化利用,将获得的电能用于制取NaClO。已知:2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)H=-632 kJ/mol。如图所示为该科研小组设计的原理图。下列说法错误的是()A.整个装
11、置中电子流动的方向:电极a石墨电极c,石墨电极d电极bB.在饱和NaCl溶液中滴入酚酞试液,石墨电极c处先变红C.电路中每通过4 mol电子,电池内部释放的热能约为632 kJD.电极a每增重32 g,导气管e将收集到气体22.4 L(标准状况)2.2020全国中学生标准学术能力诊断性测试Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂,其反应原理如下:.H2O2+Fe2+OH+Fe3+OH-.Fe2+OHFe3+OH-其中产生的羟基自由基(OH)具有强氧化性,可以降解有机物,特别适用于某些难治理工业废水(如含苯酚的废水)的处理。某种处理含苯酚废水的原理示意图如图所示。下列说法正确
12、的是()A.b电极外接电源的负极B.a电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-C.电解过程中OH会向b电极移动D.电解一段时间后,电解液中可能会出现红褐色沉淀3.2021 湖北武汉部分学校起点考试改编我国学者在科学上发表了一种氯离子介导的电化学合成方法,能将乙烯高效、清洁、选择性地转化为环氧乙烷,电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后,将阴、阳极的电解液混合,便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是()A.Ni电极与电源正极相连B.工作过程中阴极区溶液的pH增大C.由乙烯转化为环氧乙烷的总反应为CH2CH2+H2O+H2D.在电解液混合过程中会发生反应HCl+KOHKCl+H2O4.
13、新情境2020江西南昌第二中学模拟某地海水中的主要离子及其含量如下表,现利用“电渗析法”进行淡化,技术原理如图所示(两端为惰性电极,阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过)。下列有关说法错误的是()离子Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42HCO3-含量/(mg/L)9 360832001 10016 0001 200118A.甲室的电极反应式为2Cl-2e-Cl2B.淡化过程中易在戊室形成水垢C.乙室和丁室中部分离子的浓度增大,淡水的出口为bD.当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时,通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为2 mol5.新情境第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者
14、结合推动车辆。某混合动力车的工作原理示意图如图所示。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低燃料的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。下列说法正确的是()A.汽车上坡时发生图中虚线所示的过程B.放电时乙电极为正极,充电时乙电极为阴极C.放电时负极的电极反应式为MHn-ne-M+nH+D.电池充电时,OH-由甲侧向乙侧移动6.新角度2020河北衡水中学四调利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀:实验装置实验编号浸泡液pH氧气体积分数随时间的变化1.0 molL-1 NH4Cl溶液50.5 molL-1(NH4)2SO4溶液51.0 molL-1 NaCl溶液70.5 molL-1 Na2
15、SO4溶液7下列说法错误的是()A.上述四组实验中,正极反应式均为O2+4e-+2H2O4OH-B.在不同溶液中,Cl-是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C.向实验中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快D.在300 min内,铁钉的平均吸氧腐蚀速率:酸性溶液中性溶液7. 新情境某地下输油管为钢质材料,且该地下输油管所在区域内为潮湿土壤,为减缓输油管的腐蚀,科研人员设计如图所示装置保护输油管。下列叙述正确的是()A.金属M可能是锌、锡等金属B.输油管的保护过程是电能转化为化学能的过程C.金属M失电子,电子沿导线源源不断地输送到输油管D.正极的电极反应一定是O2+2H2O+4e-4OH-8.
16、新角度结合多室膜电解装置考查电化学原理硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH-B(OH)4-,H3BO3可以通过电解的方法制备。电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的原理如图所示,下列叙述正确的是()A.通电一段时间后,M室、N室的pH依次增大、减小B.a膜、c膜为阴离子交换膜,b膜为阳离子交换膜C.理论上每生成1 mol H3BO3,两极室共产生标准状况下11.2 L气体D.保持电流为3 A,电解60 min,制得H3BO3 6.2 g,则电流效率约为89%(法拉第常数为96 500 Cmol-1;电流效率=生成目标产物消耗的电荷量
17、电极上通过的总电荷量100%)二、非选择题(共28分)9.新素材14分K4Fe(CN)63H2O俗称黄血盐,常用于检验Fe3+,也是食盐防结剂。以生产电石的副产物氰熔体Ca(CN)2和NaCN的混合物为原料,制备黄血盐的流程如下:回答下列问题:(1)“浸取”需控制在80 以下进行,原因是 。(2)用硫酸亚铁晶体配制FeSO4溶液时还需加入。(3)对“滤液”处理可获得一种实验室常用干燥剂,它的化学式是。(4)“加热”使HCN气体逸出发生“反应”,生成K4Fe(CN)6、二氧化碳和氢气,该反应的化学方程式为。(5)“反应”后的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、干燥即得产品。(6)工业上,以石墨为电极,电解
18、亚铁氰化钾溶液可以制备铁氰化钾K3Fe(CN)6,可用于检验Fe2+,阳极的电极反应式为。(7)设计如图实验探究牺牲阳极的阴极保护法原理。操作现象(i)取铁极附近的溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液无明显现象(ii)在U形管铁极附近滴加铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀得出结论:锌能保护铁;。10.原创14分(1)以K2CrO4为原料,通过电解法可制备K2Cr2O7,电解装置原理图如图1所示:图1该电解装置采用不锈钢电极和惰性电极,电极甲为电极。结合化学用语说明该装置电解时生成K2Cr2O7的原理。若在电解池右侧装置中加入19.4 g K2CrO4,电解一段时间后,测得右侧装置溶液中K和Cr的物质的量的关系
19、为n(K)=43n(Cr),这段时间内电路中通过的电子约为mol(保留两位有效数字)。(2)过二硫酸钾(K2S2O8)在科研与工业上有重要用途。可通过“电解转化提纯”方法制得,电解装置示意图如图2所示。图2电解时,铁电极连接电源的极。常温下,电解液中含硫微粒的主要存在形式与pH的关系如图3所示。图3在阳极放电的离子主要是HSO4-,阳极区电解质溶液的pH范围为,阳极的电极反应式为。往电解产品中加入硫酸钾,使其转化为过二硫酸钾粗产品,提纯粗产品的方法是。(3)利用反应6NO2+8NH37N2+12H2O设计为电池可消除NO2,其简易装置如图4所示。图4a极的电极反应式为。常温下,若用该电池电解0
20、.6 L饱和食盐水,一段时间后,测得饱和食盐水pH变为13,则理论上b极消耗B气体的体积为mL(气体处于标准状况,假设电解过程中溶液体积不变)。答案专题十四电解池金属的腐蚀与防护1.A由题图中Si4+流向可知液态铝为阴极,连接电源负极,液态Cu-Si合金为阳极,电子由液态Cu-Si合金流出,流入液态铝电极,A项正确,B项错误;由题图可知,阳极上Si失电子转化为Si4+,阴极上Si4+得电子转化为Si,C项错误;使用三层液熔盐可以有效增大电解反应的面积,使单质硅在液态铝电极上高效沉积,而不是方便电子通过,电子不通过电解质,D项错误。2.C由题图可知,氢离子可通过a膜,则a膜是阳离子膜,氢氧根离子
21、可通过b膜,则b膜是阴离子膜,故A正确;放电时是原电池,锌在负极失去电子生成的锌离子结合氢氧根离子生成Zn(OH)42,负极的电极反应式为Zn+4OH-2e-Zn(OH)42,故B正确;结合B项分析可知,放电时多孔Pd纳米片为正极,二氧化碳得到电子转化为甲酸,电极反应式为CO2+2H+2e-HCOOH,充电时的电极反应式与放电时的相反,则充电时甲酸在多孔Pd纳米片表面转化为CO2,故C错误;由放电时的正极反应式可知电路中每通过1 mol电子,复合膜层间有1 mol H2O解离,故D正确。3.D该装置为电解池,则工作时,电能转变为化学能,A项错误。根据题图可知,阳极生成的CuCl2与C2H4发生
22、了氧化还原反应,C2H4中C元素化合价可看作-2,ClCH2CH2Cl中C元素化合价可看作-1,则CuCl2能将C2H4氧化为1,2-二氯乙烷,B项错误。该电解池中,阳极发生的电极反应为CuCl-e-+Cl-CuCl2,阳极区需要Cl-参与,则X为阴离子交换膜,而阴极发生的电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,有阴离子生成,为保持溶液电中性,需要电解质溶液中的钠离子迁移过来,则Y为阳离子交换膜,C项错误。该装置中阳极首先发生反应CuCl-e-+Cl-CuCl2,生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2-二氯乙烷和CuCl,而阴极水电离的氢离子放电生成氢气,其总反应方程式为CH2CH2
23、+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,D项正确。4.C 由已知电池反应可知C电极为正极,发生还原反应,电极反应式为SO2Cl2+2e-2Cl-+SO2,A项正确;由题干信息可知镍应作电解池的阳极,与外接电源的正极相连,不锈钢作电解池的阴极,与外接电源的负极相连,故电池的e极连接电解池的h极,B项正确;室为产品室,故阳极上Ni失去电子生成的Ni2+通过膜a进入产品室,室中的H2PO2-通过膜b进入产品室,与Ni2+形成Ni(H2PO2)2,故膜a为阳离子交换膜,膜b为阴离子交换膜,膜c应为阳离子交换膜,以防室的OH-通过膜c进入室与NaH2PO2反应消耗原料,同时Na+通
24、过膜c进入室可制备浓氢氧化钠溶液,C项错误;由图像分析可知,D项正确。5.D甲池是化学能转化为电能的装置,属于碱性燃料电池,总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,A项错误;乙池Ag电极上Cu2+放电,Ag不溶解,B项错误;根据乙池中总反应2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+知,要使乙池恢复原状,可加入一定量CuO,C项错误;甲池中消耗280 mL(标准状况)O2时转移电子 0.05 mol,根据各电极上转移电子数相等知,乙池中理论上生成 0.025 mol Cu,所以析出固体的质量=0.025 mol64 gmol-1=1.6 g,D项正确。6.B甲烷燃料电池中,通入
25、甲烷的电极是负极,与负极相连的C电极是阴极,阴极得电子发生还原反应,A项错误;根据题图可知,甲烷燃料电池中用熔融碳酸盐作电解质,故正极反应为2CO2+O2+4e-2CO32,A为CO2,B项正确;乙醇是非电解质,不能增强污水的导电能力,C项错误;在燃料电池中,阴离子移向负极,所以CO32向甲烷一极移动,D项错误。7.C根据第三个极室(按从左往右数)中NaCl溶液的浓度变化可知,Na+从第四极室通过e膜进入第三极室,Cl-从第二极室通过d膜进入第三极室,同时(CH3)4N+通过c膜进入第一极室,故c、e膜均为阳离子交换膜,d膜为阴离子交换膜,a极为阴极,b极为阳极,N极为电源正极,故A正确、C错
26、误;b极为阳极,发生氧化反应,电极反应式为4OH-4e-O2+2H2O,故B正确;a极H2O电离出的H+放电,生成H2,电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,假设电路中转移电子1 mol,a、b两极产生气体的物质的量分别为0.5 mol和0.25 mol,同温同压下体积比为21,故D正确。8.B添加LiF、BaF2的主要目的是提高电解质的导电性,降低混合熔融物的熔点,A项错误;根据题意知,阴极的电极反应式为Mg2+2e-Mg、Gd3+3e-Gd,设反应的Mg2+和Gd3+的物质的量分别为x和y,则xy=11,且2x+3y=0.1 mol,解得x=y=0.02 mol,则生成的Mg-Gd合
27、金的质量为0.02 mol24 g/mol+0.02 mol157 g/mol=3.62 g,B项正确;还原性O2-F-,阳极的电极反应式为2O2-4e-O2,C项错误;阳极区O2-放电生成O2,同时与石墨阳极反应可生成CO或CO2,所以长时间电解后石墨电极有损耗,质量减小,D项错误。9.B由题图可知,H2O生成H2,H的化合价降低,得电子,故正极的电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,A项错误。反应生成的OH-、S2-与Fe2+可生成Fe(OH)2、FeS,B项正确。根据题中所给信息可知,SO42与H2反应生成S2-,根据元素守恒可知,生成物中还有H2O,故反应方程式为4H2+SO42
28、S2-+4H2O,C项错误。钢管表面镀锌,锌会与铁形成原电池,锌比铁活泼,铁作正极,可减缓钢管的腐蚀;钢管表面镀铜,铜会与铁形成原电池,铁比铜活泼,铁作负极,从而加速钢管的腐蚀,D项错误。10.D结合题图知Fe失电子,化合价升高,被氧化,A项错误;铁锈结构疏松,不能保护内层金属,B项错误;钢片腐蚀时,Fe作负极,发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+, C项错误;钢片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液, D项正确。11.(1)正(1分)FePO4+e-+Li+LiFePO4(2分)(2) 0.168(2分)【解析】(1)放电时,该装置是原电池,铁元素由+3价变为+2价,得电子发生还
29、原反应,所以该电极是正极,电极反应式为FePO4+e-+Li+LiFePO4。(2)电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液,电路中转移了0.02 mol e-,阳极:2Cl-2e-Cl2, 4OH-4e-2H2O+O2,根据电子守恒计算阳极上生成的氯气为0.005 mol,氧气为0.002 5 mol,所以阳极上生成的气体在标准状况下的体积=(0.005 mol+0.002 5 mol)22.4 L/mol=0.168 L。12.(除标明外,每空2分)(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-128.8 kJmol-1(3分)0.8 mol(1分)
30、(2)CH3OH-6e-+8OH-CO32+6H2OB(1分)1.12(1分)(3) Co2+-e-Co3+6Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+【解析】(1)根据盖斯定律由12+-12得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-128.8 kJmol-1;若反应生成6.4 g甲醇,甲醇的物质的量是6.4 g32 gmol-1=0.2 mol,反应中碳元素可看作从+2价降低到-2价,则转移电子的物质的量为 0.8 mol。(2)用Pt作电极材料,用氢氧化钾溶液作电解质溶液,由于原电池中负极发生失去电子的氧化反应,因此甲醇在负极失电子生成CO32,负极的电极反应式为CH3OH-
31、6e-+8OH-CO32+6H2O。利用该燃料电池作电源,与题图1右边烧杯相连,在铁件表面镀铜,则铁件作电解池的阴极,阴极与电源负极连接,题图中与甲醇相连的B电极是阴极;在铁件表面镀铜,当铁件的质量增加6.4 g(0.1 mol)时,根据Cu2+2e-Cu可知转移电子0.2 mol,燃料电池中消耗氧气的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,依据电子守恒计算消耗的氧气的物质的量为0.05 mol,标准状况下氧气的体积=0.05 mol22.4 Lmol-1=1.12 L。(3)通电后,Co2+转化为Co3+,电解池中阳极失电子发生氧化反应,电极反应式为Co2+-e-Co3+;Co3+作氧化
32、剂把水中的甲醇氧化成CO2和H+,自身被还原为Co2+,反应的离子方程式为6Co3+CH3OH+H2OCO2+6Co2+6H+。1.C由题意可知,左侧装置为原电池,在电极b上O2转化为H2O,发生还原反应,故电极b为正极,电极a为负极,石墨电极d为阳极,石墨电极c为阴极,整个装置中电子流动的方向为电极a石墨电极c,石墨电极d电极b,A正确;石墨电极c为阴极,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2,故在饱和NaCl溶液中滴入酚酞试液,石墨电极c处先变红,B正确;若2 mol H2S完全燃烧,则释放的热能为632 kJ,但原电池是将内能转化为电能,只会产生少量的热能,故电路中每通过4 mol电
33、子(消耗2 mol H2S),电池内部释放的热能远小于632 kJ,C错误;根据关系式2H2SS24e-2H2可知,电极a每增重32 g(生成0.5 mol S2),导气管e将收集到1 mol H2,即标准状况下体积为22.4 L,D正确。2.D由题图可知a电极发生的转化关系是O2H2O2,为得电子的还原反应,所以a电极为阴极,电极反应式为O2+2e-+2H2OH2O2+2OH-,b电极为阳极,外接电源的正极,电极反应式为Fe-2e-2Fe2+,选项A、B错误;OH不带电,在溶液中自由移动,选项C错误;由题给信息知电解过程中生成的Fe2+和H2O2会继续反应生成Fe3+、OH与OH-,所以电解
34、液中可能出现红褐色Fe(OH)3沉淀,选项D正确。3.A根据题图可知,左室电解液中的氯离子先被氧化成氯气(2Cl-2e-Cl2,Pt电极为阳极),然后Cl2与水发生歧化反应生成HCl和HClO(Cl2+H2OHCl+HClO),HClO与通入电解液中的乙烯反应生成ClCH2CH2OH(HClO+CH2CH2ClCH2CH2OH),将阴、阳极的电解液混合,ClCH2CH2OH与阴极电解液中的OH-反应生成环氧乙烷(OH-+ClCH2CH2OH+H2O+Cl-)。由上述分析可知Ni电极为阴极,与电源负极相连,A错误。在阴极发生反应2H2O+2e-2OH-+H2,有OH-生成,故阴极区溶液的pH增大
35、,B正确。将上述分析过程中的反应整合,得到该过程的总反应为CH2CH2+H2O+H2,C正确。阳极电解液中含有HCl,阴极电解液中含有KOH,故将电解液混合时会发生HCl和KOH的中和反应,D正确。4.D由题图可知,甲室电极与电源正极相连,为阳极室,Cl-放电能力大于OH-,所以阳极的电极反应式为2Cl-2e-Cl2,A项正确;戊室电极与电源负极相连,为阴极室,开始电解时,阴极上水电离的H+得电子生成氢气,同时生成OH-,生成的OH-和HCO3-反应生成CO32,生成的CO32与Ca2+反应生成CaCO3,OH-和Mg2+反应生成Mg(OH)2,CaCO3和Mg(OH)2是水垢的主要成分,B项
36、正确; 阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过,电解时丙室中阴离子移向乙室,阳离子移向丁室,所以丙室中物质主要是水,则淡水的出口为b,C项正确;根据B项分析,戊室收集到的是H2,当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时,则电路中转移2 mol电子,通过甲室阳膜的离子为阳离子,既有+1价的离子,又有+2价的离子,所以物质的量不是2 mol,D项错误。5.D汽车上坡时电动机在工作,发生图中实线所示的过程,A项错误;汽车上坡时,电动机工作,电池处于放电状态,乙电极上NiOOH转化为Ni(OH)2,发生还原反应,乙电极为正极,则充电时乙电极为阳极,B项错误;放电时,电动机工作,负极发生氧化反应,
37、电解质溶液为碱性溶液,电极反应式为MHn-ne-+nOH-M+nH2O,C项错误;电池充电时,甲电极是阴极,乙电极是阳极,电解池中阴离子由阴极向阳极移动,所以OH-由甲侧向乙侧移动,D项正确。6.B由题意知,铁钉在弱酸性、中性条件下发生吸氧腐蚀,则正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,A项正确。实验的溶液呈酸性,实验的溶液呈中性,根据题图可知,300 min内铁钉的平均吸氧腐蚀速率:酸性溶液中性溶液,D项正确。向实验中加入少量(NH4)2SO4固体,浸泡液由中性溶液变成弱酸性溶液,溶液pH下降,则吸氧腐蚀速率加快,C项正确。结合所用浸泡液及氧气体积分数随时间的变化图像可知,相同时间内,实
38、验、的平均吸氧腐蚀速率均相差不大,实验、的平均吸氧腐蚀速率相差较大,则Cl-不是影响吸氧腐蚀速率的主要因素,影响吸氧腐蚀速率的主要因素是pH,B项错误。7.C金属M可以是锌等比铁活泼的金属,在原电池中作负极,被腐蚀,但不能是锡,否则铁作负极,腐蚀速率更快,A项错误;该方法利用了原电池原理,化学能转变为电能,B项错误;输油管的保护原理是金属M作负极,失电子,电子沿导线转移到输油管,输油管附近的H+或O2得电子,发生还原反应,C项正确;不能确定潮湿土壤为酸性还是中性,故正极可能发生吸氧腐蚀,也可能发生析氢腐蚀,D项错误。8.DM室中石墨电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H+,电极反应式为2
39、H2O-4e-O2+4H+,N室中石墨电极为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,原料室中的B(OH)4-通过b膜进入产品室、Na+通过c膜进入N室,M室中氢离子通入a膜进入产品室且通过a膜的H+的量与M室中电极反应产生的H+的量相同,即通电一段时间后M室中稀硫酸浓度变大,则a膜、c膜为阳离子交换膜,b膜为阴离子交换膜,通电一段时间后,M室pH减小,N室pH增大,A、B项错误。产品室中发生的反应为B(OH)4-+H+H3BO3+H2O,理论上每生成1 mol H3BO3,M室生成1 mol H+,转移电子1 mol,N室生成0.5 mol H2
40、,M室生成0.25 mol O2,两极室共产生标准状况下16.8 L气体,C项错误。6.2 g H3BO3的物质的量为6.2g62gmol-1=0.1 mol,则消耗的电荷量为0.1 mol196 500 Cmol-1=9 650 C,而电极上通过的总电荷量为3A6060 s=10 800 C,故=965010800100%89%,D项正确。9.(1)温度过高,促进CN-水解,生成有毒的HCN,污染环境(2分)(2)稀硫酸和铁屑(2分)(3)CaCl2(2分)(4)2K2CO3+6HCN+FeK4Fe(CN)6+2CO2+H2+2H2O(2分)(5)过滤(1分)洗涤(1分)(6)Fe(CN)6
41、4-e-Fe(CN)63-(2分)(7)铁被铁氰化钾氧化生成了Fe2+(2分)【解析】(1)温度过高,会促进CN-水解,生成有毒的HCN,污染环境,故需控制温度低于80 。(2)为防止硫酸亚铁氧化变质,应加入铁屑,为防止其水解,应加入稀硫酸。(3)分析流程图可知,获得的常用干燥剂是CaCl2。(4)根据题给条件知“反应”的反应物为HCN、K2CO3、Fe,生成物为K4Fe(CN)6、CO2、H2,结合原子守恒和得失电子守恒可得反应的化学方程式为6HCN+2K2CO3+FeK4Fe(CN)6+2CO2+H2+2H2O。(5)从溶液中得到溶质一般需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作。(6
42、)阳极发生氧化反应,Fe元素由+2价变为+3价,电极反应式为Fe(CN)64-e-Fe(CN)63-。(7)由操作(i)及实验现象可知,在该原电池中Zn被腐蚀,铁被保护,电解液中无Fe2+,在U形管铁极附近滴加铁氰化钾溶液后产生了蓝色沉淀,则说明有二价铁生成,即铁被铁氰化钾氧化生成了Fe2+。10.(1)不锈钢(1分)阳极反应为2H2O-4e-4H+O2,使2CrO42+2H+Cr2O72+H2O平衡右移(2分)0.067(2分)(2)负(1分)02(1分)2HSO4-2e-S2O82+2H+(2分)重结晶(1分)(3)2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O(2分)336(2分)【解析】(1
43、)不锈钢中的铁不参与反应,故不锈钢电极为阴极,接电池负极。在电解过程中阳极生成H+,使2CrO42+2H+Cr2O72+H2O平衡向生成Cr2O72的方向移动。设电解一段时间后,电解池右侧装置溶液中K2CrO4和K2Cr2O7分别为x mol和y mol,则(2x+2y)(x+2y)=43,解得x=y,因19.4 g K2CrO4的物质的量为19.4 g194 gmol-1=0.1 mol,故电解一段时间后生成的K2Cr2O7为130 mol。由阳极区反应2H2O-4e-O2+4H+,2CrO42+2H+Cr2O72+H2O可知,生成130 mol K2Cr2O7,转移约0.067 mol电子
44、。(2)根据题中信息知,电解NaHSO4溶液制备K2S2O8,则Fe电极应为阴极,即Fe电极应与电源的负极相连。根据题图3及题意可知阳极的电极反应式为2HSO4-2e-S2O82+2H+,阳极区电解质溶液的pH在02之间。可用重结晶法对K2S2O8粗产品进行提纯。(3)根据题图4中电子的流动方向可知,a极上失去电子发生氧化反应,结合题给总反应可知,a极上氨气在碱性条件下发生氧化反应生成氮气,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。电解0.6 L饱和食盐水,电解反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,一段时间后,测得饱和食盐水pH变为13,则溶液中n(OH-)=0.6 L0.1 molL-1=0.06 mol,转移电子为0.06 mol,同一串联电路转移电子数目相同,根据b极电极反应2NO2+4H2O+8e- N2+8OH-可知,理论上b极消耗的NO2的体积为22.420.068 L=0.336 L=336 mL。