電化學基礎題組2

PAGE第12頁共12頁佀進東電化學基礎題組2AUTONUM．(2015·上海，14，3分)研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列有關說法錯誤的是()A．d為石墨，鐵片腐蝕加快B．d為石墨，石墨上電極反應為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D．d為鋅塊，鐵片上電極反應為：2H＋＋2e－=H2↑解題策略本題用圖示的方法考查了考生利用金屬腐蝕的原理分析金屬腐蝕問題的能力。先分析電化學原理，再分析防護方法。【解析】A項，鐵、石墨及海水構成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2＋進入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的腐蝕速率快，正確；B項，d為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正確；C項，若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護，鐵片不易被腐蝕，正確；D項，d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯誤?！敬鸢浮緿AUTONUM．(2012·山東，13，6分)下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是()A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重B．圖b中，開關由M改置于N時，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解題策略本題通過四個圖示考查了考生比較金屬腐蝕快慢的能力?！窘馕觥繄Da中，鐵棒越靠近底端O2含量越少，腐蝕程度越輕，A錯；圖b中開關置于N時，Cu－Zn合金作正極，被保護，B對；圖c中，接通開關時，Zn作負極，腐蝕速率增大，H2在正極(Pt極)上產(chǎn)生，C錯；圖d中干電池自放電是由于NH4Cl顯酸性引起的，D錯?！敬鸢浮緽AUTONUM．(2016·北京海淀模擬，17)鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式為___________________________________________________________________。(2)為了降低某水庫鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用________。(填字母序號)A．銅B．鈉C．鋅D．石墨(3)圖乙所示的方案也可以減慢鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的________極。解題策略本題以鐵閘門的腐蝕為例，考查了考生對金屬腐蝕與防護內(nèi)容的掌握情況，同時考查了考生利用金屬防護的知識解決實際問題的能力。解答本題時，考生需要熟練掌握知識：吸氧腐蝕的原理，金屬腐蝕防護的方法和原理，結合本題的題設要求解答相關問題?！窘馕觥?1)發(fā)生吸氧腐蝕時，負極上Fe失電子，正極上O2得電子。(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，則鋅會失去電子而溶解，F(xiàn)e被保護，屬于犧牲陽極的陰極保護法。(3)屬于外加電流的陰極保護法，需將被保護的鐵閘門連接直流電源的負極?！敬鸢浮?1)2Fe－4e－=2Fe2＋(負極)、O2＋2H2O＋4e－=4OH－(正極)(2)C(3)負AUTONUM．(2016·湖北武漢二中3月檢測，6)下列敘述錯誤的是()A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，鐵作負極B．電解精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿與氯氣時，以鐵作陰極，石墨作陽極D．銅鋅原電池，銅浸入硫酸鋅溶液，鋅浸入硫酸銅溶液，中間用鹽橋連接答案：D鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，鐵作負極，碳作正極，A正確；精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，B正確；電解飽和食鹽水，石墨作陽極，鐵作陰極，C正確；鹽橋式原電池中電極金屬與電解質(zhì)溶液中金屬離子應該一致，D錯誤。AUTONUM．(2016·山東濟寧一模，13)下列關于各裝置圖的敘述中，不正確的是()A．用裝置①精煉銅，則a極為粗銅，電解質(zhì)為CuSO4溶液B．裝置②的總反應是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋C．裝置③中鋼閘門應與外接電源的負極相連D．裝置④中的鐵釘幾乎不被腐蝕答案：B精煉銅時，粗銅為陽極，由電流方向知a極為陽極，A正確；裝置②為原電池，F(xiàn)e作負極，銅為正極，總反應是：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，B錯誤；在電解池中，鐵被保護，則應與外接電源的負極相連，C正確；裝置④中，由于濃H2SO4的吸水性，使銅絲和鐵釘連接處空氣非常干燥，缺少了構成原電池的一個條件——電解質(zhì)溶液，故鐵釘幾乎不被腐蝕，D正確。AUTONUM．(2015·北京西城期末，5)下列有關鋼鐵腐蝕與防護的說法不正確的是()A．生鐵比純鐵容易生銹B．鋼鐵的腐蝕生成疏松氧化膜，不能保護內(nèi)層金屬C．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．為保護地下鋼管不受腐蝕，可使其與直流電源正極相連答案：DD為外加電源的陰極保護法，應將鋼管與直流電源負極相連。AUTONUM．(2015·廣東佛山二模，11)銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關說法中，不正確的是()A．此過程中還涉及反應：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3B．此過程中銅并不被腐蝕C．此過程中電子從Fe移向CuD．正極電極反應式為2H＋＋2e—=H2↑答案：D根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應：Fe－2e－=Fe2＋，正極發(fā)生還原反應：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，F(xiàn)e2＋＋2OH－=Fe(OH)2。A項，F(xiàn)e(OH)2易被氧化，正確；B項，銅作正極，不參與反應，正確；C項，原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，即從Fe移向Cu，正確；D項，發(fā)生的是吸氧腐蝕，錯誤。AUTONUM．(2015·北京順義區(qū)一模，12)某同學利用下圖所示裝置探究金屬的腐蝕與防護條件。下列說法不合理的是()A．①區(qū)Cu電極上產(chǎn)生氣泡，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]后出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕B．②區(qū)Cu電極附近滴加酚酞后變成紅色，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕C．③區(qū)Zn電極反應式為Zn－2e－=Zn2＋，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]未出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被保護D．④區(qū)Zn電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕答案：A①區(qū)是吸氧腐蝕，Cu電極上不會產(chǎn)生氣泡，A錯誤；②區(qū)Cu電極：2H＋＋2e－=H2↑，附近滴加酚酞后變成紅色，F(xiàn)e電極：Fe－2e－=Fe2＋，附近滴加K3[Fe(CN)6]出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕，B正確；③區(qū)Zn電極作負極，反應式為Zn－2e－=Zn2＋，F(xiàn)e電極作正極被保護，C正確；④區(qū)Zn電極作陰極，反應式為2H＋＋2e－=H2↑，F(xiàn)e電極作陽極：Fe－2e－=Fe2＋，附近滴加K3[Fe(CN)6]出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕，D正確。AUTONUM．下列有關電化學的示意圖正確的是()答案：DA項，Zn為負極；B項，Zn應浸在ZnSO4溶液中，Cu應浸在CuSO4溶液中，圖示裝置不會構成原電池，而是在左燒杯中直接發(fā)生化學反應；C項，電解精煉銅，應將粗銅作陽極，精銅作陰極；D項，電解飽和食鹽水，在陰極產(chǎn)生H2，陽極產(chǎn)生Cl2，正確。AUTONUM．用鉛蓄電池電解甲、乙電解池中的溶液。已知鉛蓄電池的總反應為：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。電解一段時間后向c極和d極附近分別滴加酚酞試劑，c極附近溶液變紅，下列說法正確的是()A．d極為陰極B．放電時鉛蓄電池負極的電極反應式為：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2OC．若利用甲池精煉銅，b極應為粗銅D．若四個電極材料均為石墨，當析出6.4gCu時，兩池中共產(chǎn)生標準狀況下的氣體3.36L答案：C“電解一段時間后向c極和d極附近分別滴加酚酞試劑，c極附近溶液變紅”，說明c極為陰極，d極為陽極，a極為陰極，b極為陽極，故A錯；放電時鉛蓄電池負極的電極反應式為：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，故B錯；電解精煉銅時，粗銅應為陽極，故C正確；當析出6.4g(0.1mol)Cu時，甲中生成Cl2為0.1mol，乙中生成H2、O2共0.15mol，兩池中共產(chǎn)生氣體0.25mol，即標準狀況下為5.6L，故D錯。AUTONUM．鎂電池毒性低、污染小，電壓高而平穩(wěn)，它逐漸成為人們研制綠色電池的關注焦點。其中一種鎂電池的反應原理為：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4下列說法不正確的是()A．放電時，Mo3S4發(fā)生氧化反應B．放電時，正極反應式：Mo3S4＋2xe－→Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．充電時，Mg2＋向陰極遷移D．充電時，陰極反應式：xMg2＋＋2xe－→xMg答案：A由題意可知，放電時發(fā)生原電池反應，Mg由0價變?yōu)椋?價，被氧化，發(fā)生氧化反應，作原電池的負極；Mo3S4為正極，正極反應式為：Mo3S4＋2xe－→Mo3Seq\o\al(2x－,4)，A錯，B正確；電池充電時發(fā)生電解反應，陰極發(fā)生還原反應，金屬陽離子Mg2＋放電，反應式為：xMg2＋＋2xe－→xMg，電解質(zhì)溶液中，陽離子Mg2＋向陰極移動，C、D正確。AUTONUM．(雙選)LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點，可用于電動汽車。電池反應為：FePO4＋LiLiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負極材料是石墨，含Li＋導電固體為電解質(zhì)。下列有關LiFePO4電池說法正確的是()A．可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導電性B．放電時電池內(nèi)部Li＋向負極移動C．充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量減少D．放電時電池正極反應為：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4答案：CD放電時，負極：Li－e－=Li＋，正極：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4；充電時，陽極：LiFePO4－e－=FePO4＋Li＋，陰極：Li＋＋e－=Li，所以C、D正確；若加入硫酸，與Li單質(zhì)(固體)發(fā)生反應，所以A錯；放電時，Li＋在電池內(nèi)部向正極移動，所以B錯。AUTONUM．下列敘述正確的是()A．K與N連接時，X為稀硫酸，一段時間后溶液的pH增大B．K與N連接時，X為氯化鈉，石墨電極反應：2H＋＋2e－=H2↑C．K與M連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大D．K與M連接時，X為氯化鈉，石墨電極反應：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑答案：AA項，K與N連接時構成原電池，X為稀硫酸，發(fā)生析氫腐蝕，鐵作負極，失去電子被氧化，石墨作正極，氫離子在正極表面得到電子，一段時間后溶液的pH增大；B項，K與N連接時構成原電池，X為氯化鈉，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，石墨電極反應：2H2O＋O2＋4e－=4OH－；C項，K與M連接時構成電解池，X為硫酸，石墨作陽極，鐵作陰極，相當于電解水，一段時間后硫酸的濃度增大，溶液的pH減??；D項，K與M連接時構成電解池，X為氯化鈉，石墨作陽極，電極反應為：2Cl－－2e－=Cl2↑。AUTONUM．臭氧是常見的強氧化劑，廣泛用于水處理系統(tǒng)。制取臭氧的方法很多，其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示，下列有關說法不正確的是()A．高壓放電法反應的原理為：3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3B．高壓放電出來的空氣中，除含臭氧外還含有氮的氧化物C．電解時，電極b周圍發(fā)生的電極反應有3H2O－6e－=O3↑＋6H＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．電解時，H＋由電極a經(jīng)聚合電解質(zhì)薄膜流向電極b答案：D高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉(zhuǎn)化為臭氧類似，其反應的原理為：3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3，因空氣中還含有氮氣，放電條件下，氮氣也能與氧氣反應，故有氮氧化物生成，A、B兩項均正確；觀察題圖電解法制臭氧，可發(fā)現(xiàn)有氫氣放出，必由水還原生成，發(fā)生還原反應，故a為陰極；同理，由水生成氧氣和臭氧，發(fā)生氧化反應，C項正確；因b為陽極，電解質(zhì)中的陽離子移向陰極，故D項錯誤。AUTONUM．將質(zhì)量相等的銀片和鉑片分別作為陽極和陰極用來電解硝酸銀溶液。Ⅰ.以電流為1A通電10min；Ⅱ.10min后，反接電源，以電流為2A繼續(xù)通電10min。下列圖像分別表示：銀電極質(zhì)量、鉑電極質(zhì)量及電解池產(chǎn)生氣體質(zhì)量與電解時間的關系圖。正確的是()A．①③B．②③C．③④D．②④答案：A一開始銀電極作陽極失電子形成Ag＋，銀電極質(zhì)量減少；鉑電極作陰極，Ag＋在陰極得電子生成銀單質(zhì)，所以鉑電極質(zhì)量增加；反接后銀電極作陰極，質(zhì)量增加，鉑電極上的銀失去電子，質(zhì)量減少，當銀反應完后只有OH－失電子(因為鉑是惰性電極，不失電子)產(chǎn)生氧氣，再從電流和時間關系可得出①③正確。AUTONUM．下列敘述正確的是()A．銅鋅稀硫酸形成的原電池放電時，溶液中陽離子向銅電極移動B．充電時，把鉛蓄電池的負極接在外電源的正極C．鍍鋅鐵鍍層破損后鐵更易被腐蝕D．堿性氫氧燃料電池工作時，負極反應為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－答案：A選項A中，較活潑金屬作負極，不活潑金屬作正極，故銅作正極，在原電池中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，選項A正確；選項B中，充電時，鉛蓄電池的負極應該接在外電源的負極，選項B錯誤；選項C中，鋅比鐵活潑，當鍍層破損后，較活潑金屬作負極而先被腐蝕，選項C錯誤；選項D中，負極發(fā)生氧化反應，即氫氣在負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為H2－2e－＋2OH－=2H2O，選項D錯誤。AUTONUM．(10分)有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝，將電解池與燃料電池相結合，相關流程如圖所示(電極未標出)：回答下列有關問題：(1)電解池的陰極反應式為__________________________________________。(2)通入空氣的電極為________________，燃料電池中陽離子的移動方向是________(“從左向右”或“從右向左”)。(3)電解池中產(chǎn)生2molCl2，理論上燃料電池中消耗____molO2。(4)a、b、c的大小關系為：_____________________________________________。【解析】(2)氧氣是氧化劑，在正極被消耗，生成氫氧根離子，所以正極需要陽離子補充電荷，所以陽離子從左向右移動；(3)產(chǎn)生2molCl2，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以消耗氧氣1mol；(4)陰極產(chǎn)生的a%的氫氧化鈉溶液加入燃料電池的正負極，正極生成氫氧化鈉使?jié)舛仍龃?，負極氫氣失電子生成的氫離子消耗氫氧根離子，所以負極出來的氫氧化鈉濃度減小，故c>a>b?！敬鸢浮?1)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(2)正極從左向右(3)1(4)c>a>bAUTONUM．(14分)A、B、C三種強電解質(zhì)，它們在水中電離出的離子如表所示：陽離子Ag＋Na＋陰離子NOeq\o\al(－,3)SOeq\o\al(2－,4)Cl－如圖1所示的裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A、B、C三種溶液。電極均為石墨電極。接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了27g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系如圖2所示。據(jù)此回答下列問題：(1)M為電源的______極(填寫“正”或“負”)，甲為______(填寫化學式)。(2)計算電極f上生成的氣體在標準狀況下的體積__________________________。(3)寫出乙燒杯中的電解池反應：______________________________________。(4)若電解后甲溶液的體積為25L，則該溶液的pH為___________________。(5)要使丙恢復到原來的狀態(tài)，應加入________________。(填寫化學式)【解析】接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了27g，說明乙中溶質(zhì)是硝酸銀，且c為陰極，Ag＋＋e－=Ag，得到27gAg，電路中通過的電子是0.25mol。結合圖可知甲的pH增大，電解的是氯化鈉，丙的pH不變，且A、B、C中含SOeq\o\al(2－,4)，故C是硫酸鈉。電極f上生成的氣體是O2，轉(zhuǎn)移0.25mol電子可電解2.25gH2O，產(chǎn)生0.0625molO2，生成0.25molOH－。【答案】(1)負NaCl(2)1.4L(3)4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(4)12(5)2.25H2OAUTONUM．(14分)某燃料電池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCOeq\o\al(－,3))為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導電性能的稀土金屬材料為電極。該燃料電池負極電極反應式為：2C4H10＋26COeq\o\al(2－,3)－52e－=34CO2＋10H2O。試回答下列問題：(1)該燃料電池的化學方程式為______________________________________。(2)正極電極反應式為____________________________________________。(3)為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是________，它來自____________________。(4)某學生想用該燃料電池和如圖所示裝置來電解飽和食鹽水：①寫出反應的離子方程式______________________________________________。②將濕潤的淀粉KI試紙放在該裝置附近，發(fā)現(xiàn)試紙變藍，待一段時間后又發(fā)現(xiàn)藍色褪去，這是因為過量的Cl2將生成的I2氧化。若反應的Cl2和I2的物質(zhì)的量之比為5∶1，且生成兩種酸，該反應的化學方程式為______________________。③若電解后得到200mL3.25mol·L－1NaOH溶液，則消耗C4H10的體積在標準狀況下為________mL。【解析】(1)燃料電池的化學反應方程式即有機物的燃燒反應方程式；(2)用總化學方程式減去負極反應式即得正極反應式；(3)因為負極消耗COeq\o\al(2－,3)而生成CO2，所以要保持穩(wěn)定，正極需要生成COeq\o\al(2－,3)，所需CO2可以由負極反應產(chǎn)物提供；(4)電解飽和食鹽水即電解電解質(zhì)和水，據(jù)此寫出離子方程式；根據(jù)氧化還原反應中化合價升降總數(shù)相等，可以配平Cl2和I2的反應；根據(jù)串聯(lián)電路中各電極得失電子總數(shù)相等，電解后得到NaOH3.25mol·L－1×0.2L＝0.65mol，即電解池陰極有0.65molH＋得到了0.65mol電子，所以燃料電池的負極消耗C4H10的體積為(0.65mol÷26)×22.4L·mol－1＝0.56L＝560mL。【答案】(1)2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2O(2)O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)(3)CO2負極反應產(chǎn)物(4)①2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－②5Cl2＋I2＋6H2O=10HCl＋2HIO3③560AUTONUM．(14分)(1)二甲醚(CH3OCH3)燃料電池的工作原理如圖一所示。①該電池正極的電極反應式為__________________________________________。②電池在放電過程中，b對應的電極周圍溶液的pH______(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)以上述電池為電源，通過導線與圖二電解池相連。①X、Y為石墨，a為2L0.1mol/LKCl溶液，寫出電解總反應的離子方程式：_____________________________________________________________________。②X、Y分別為銅、銀，a為1L0.2mol/LAgNO3溶液，寫出Y電極反應式：_______________________________