电化学基础题组2

PAGE第12页共12页佀进东电化学基础题组2AUTONUM．(2015·上海，14，3分)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑解题策略本题用图示的方法考查了考生利用金属腐蚀的原理分析金属腐蚀问题的能力。先分析电化学原理，再分析防护方法。【解析】A项，铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的腐蚀速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，错误。【答案】DAUTONUM．(2012·山东，13，6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题策略本题通过四个图示考查了考生比较金属腐蚀快慢的能力。【解析】图a中，铁棒越靠近底端O2含量越少，腐蚀程度越轻，A错；图b中开关置于N时，Cu－Zn合金作正极，被保护，B对；图c中，接通开关时，Zn作负极，腐蚀速率增大，H2在正极(Pt极)上产生，C错；图d中干电池自放电是由于NH4Cl显酸性引起的，D错。【答案】BAUTONUM．(2016·北京海淀模拟，17)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为___________________________________________________________________。(2)为了降低某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________。(填字母序号)A．铜B．钠C．锌D．石墨(3)图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。解题策略本题以铁闸门的腐蚀为例，考查了考生对金属腐蚀与防护内容的掌握情况，同时考查了考生利用金属防护的知识解决实际问题的能力。解答本题时，考生需要熟练掌握知识：吸氧腐蚀的原理，金属腐蚀防护的方法和原理，结合本题的题设要求解答相关问题。【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，则锌会失去电子而溶解，Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)属于外加电流的阴极保护法，需将被保护的铁闸门连接直流电源的负极。【答案】(1)2Fe－4e－=2Fe2＋(负极)、O2＋2H2O＋4e－=4OH－(正极)(2)C(3)负AUTONUM．(2016·湖北武汉二中3月检测，6)下列叙述错误的是()A．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极B．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱与氯气时，以铁作阴极，石墨作阳极D．铜锌原电池，铜浸入硫酸锌溶液，锌浸入硫酸铜溶液，中间用盐桥连接答案：D钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，碳作正极，A正确；精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质溶液为CuSO4溶液，B正确；电解饱和食盐水，石墨作阳极，铁作阴极，C正确；盐桥式原电池中电极金属与电解质溶液中金属离子应该一致，D错误。AUTONUM．(2016·山东济宁一模，13)下列关于各装置图的叙述中，不正确的是()A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质为CuSO4溶液B．装置②的总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连D．装置④中的铁钉几乎不被腐蚀答案：B精炼铜时，粗铜为阳极，由电流方向知a极为阳极，A正确；装置②为原电池，Fe作负极，铜为正极，总反应是：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，B错误；在电解池中，铁被保护，则应与外接电源的负极相连，C正确；装置④中，由于浓H2SO4的吸水性，使铜丝和铁钉连接处空气非常干燥，缺少了构成原电池的一个条件——电解质溶液，故铁钉几乎不被腐蚀，D正确。AUTONUM．(2015·北京西城期末，5)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是()A．生铁比纯铁容易生锈B．钢铁的腐蚀生成疏松氧化膜，不能保护内层金属C．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．为保护地下钢管不受腐蚀，可使其与直流电源正极相连答案：DD为外加电源的阴极保护法，应将钢管与直流电源负极相连。AUTONUM．(2015·广东佛山二模，11)铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是()A．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3B．此过程中铜并不被腐蚀C．此过程中电子从Fe移向CuD．正极电极反应式为2H＋＋2e—=H2↑答案：D根据原电池原理，负极发生氧化反应：Fe－2e－=Fe2＋，正极发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2。A项，Fe(OH)2易被氧化，正确；B项，铜作正极，不参与反应，正确；C项，原电池中电子从负极经外电路流向正极，即从Fe移向Cu，正确；D项，发生的是吸氧腐蚀，错误。AUTONUM．(2015·北京顺义区一模，12)某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法不合理的是()A．①区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]后出现蓝色，Fe被腐蚀B．②区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]出现蓝色，Fe被腐蚀C．③区Zn电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]未出现蓝色，Fe被保护D．④区Zn电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]出现蓝色，Fe被腐蚀答案：A①区是吸氧腐蚀，Cu电极上不会产生气泡，A错误；②区Cu电极：2H＋＋2e－=H2↑，附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极：Fe－2e－=Fe2＋，附近滴加K3[Fe(CN)6]出现蓝色，Fe被腐蚀，B正确；③区Zn电极作负极，反应式为Zn－2e－=Zn2＋，Fe电极作正极被保护，C正确；④区Zn电极作阴极，反应式为2H＋＋2e－=H2↑，Fe电极作阳极：Fe－2e－=Fe2＋，附近滴加K3[Fe(CN)6]出现蓝色，Fe被腐蚀，D正确。AUTONUM．下列有关电化学的示意图正确的是()答案：DA项，Zn为负极；B项，Zn应浸在ZnSO4溶液中，Cu应浸在CuSO4溶液中，图示装置不会构成原电池，而是在左烧杯中直接发生化学反应；C项，电解精炼铜，应将粗铜作阳极，精铜作阴极；D项，电解饱和食盐水，在阴极产生H2，阳极产生Cl2，正确。AUTONUM．用铅蓄电池电解甲、乙电解池中的溶液。已知铅蓄电池的总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。电解一段时间后向c极和d极附近分别滴加酚酞试剂，c极附近溶液变红，下列说法正确的是()A．d极为阴极B．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2OC．若利用甲池精炼铜，b极应为粗铜D．若四个电极材料均为石墨，当析出6.4gCu时，两池中共产生标准状况下的气体3.36L答案：C“电解一段时间后向c极和d极附近分别滴加酚酞试剂，c极附近溶液变红”，说明c极为阴极，d极为阳极，a极为阴极，b极为阳极，故A错；放电时铅蓄电池负极的电极反应式为：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，故B错；电解精炼铜时，粗铜应为阳极，故C正确；当析出6.4g(0.1mol)Cu时，甲中生成Cl2为0.1mol，乙中生成H2、O2共0.15mol，两池中共产生气体0.25mol，即标准状况下为5.6L，故D错。AUTONUM．镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应原理为：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4下列说法不正确的是()A．放电时，Mo3S4发生氧化反应B．放电时，正极反应式：Mo3S4＋2xe－→Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．充电时，Mg2＋向阴极迁移D．充电时，阴极反应式：xMg2＋＋2xe－→xMg答案：A由题意可知，放电时发生原电池反应，Mg由0价变为＋2价，被氧化，发生氧化反应，作原电池的负极；Mo3S4为正极，正极反应式为：Mo3S4＋2xe－→Mo3Seq\o\al(2x－,4)，A错，B正确；电池充电时发生电解反应，阴极发生还原反应，金属阳离子Mg2＋放电，反应式为：xMg2＋＋2xe－→xMg，电解质溶液中，阳离子Mg2＋向阴极移动，C、D正确。AUTONUM．(双选)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是()A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B．放电时电池内部Li＋向负极移动C．充电过程中，电池正极材料的质量减少D．放电时电池正极反应为：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4答案：CD放电时，负极：Li－e－=Li＋，正极：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4；充电时，阳极：LiFePO4－e－=FePO4＋Li＋，阴极：Li＋＋e－=Li，所以C、D正确；若加入硫酸，与Li单质(固体)发生反应，所以A错；放电时，Li＋在电池内部向正极移动，所以B错。AUTONUM．下列叙述正确的是()A．K与N连接时，X为稀硫酸，一段时间后溶液的pH增大B．K与N连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：2H＋＋2e－=H2↑C．K与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大D．K与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑答案：AA项，K与N连接时构成原电池，X为稀硫酸，发生析氢腐蚀，铁作负极，失去电子被氧化，石墨作正极，氢离子在正极表面得到电子，一段时间后溶液的pH增大；B项，K与N连接时构成原电池，X为氯化钠，铁发生吸氧腐蚀，石墨电极反应：2H2O＋O2＋4e－=4OH－；C项，K与M连接时构成电解池，X为硫酸，石墨作阳极，铁作阴极，相当于电解水，一段时间后硫酸的浓度增大，溶液的pH减小；D项，K与M连接时构成电解池，X为氯化钠，石墨作阳极，电极反应为：2Cl－－2e－=Cl2↑。AUTONUM．臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示，下列有关说法不正确的是()A．高压放电法反应的原理为：3O2eq\o(=,\s\up7(放电))2O3B．高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物C．电解时，电极b周围发生的电极反应有3H2O－6e－=O3↑＋6H＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．电解时，H＋由电极a经聚合电解质薄膜流向电极b答案：D高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似，其反应的原理为：3O2eq\o(=,\s\up7(放电))2O3，因空气中还含有氮气，放电条件下，氮气也能与氧气反应，故有氮氧化物生成，A、B两项均正确；观察题图电解法制臭氧，可发现有氢气放出，必由水还原生成，发生还原反应，故a为阴极；同理，由水生成氧气和臭氧，发生氧化反应，C项正确；因b为阳极，电解质中的阳离子移向阴极，故D项错误。AUTONUM．将质量相等的银片和铂片分别作为阳极和阴极用来电解硝酸银溶液。Ⅰ.以电流为1A通电10min；Ⅱ.10min后，反接电源，以电流为2A继续通电10min。下列图像分别表示：银电极质量、铂电极质量及电解池产生气体质量与电解时间的关系图。正确的是()A．①③B．②③C．③④D．②④答案：A一开始银电极作阳极失电子形成Ag＋，银电极质量减少；铂电极作阴极，Ag＋在阴极得电子生成银单质，所以铂电极质量增加；反接后银电极作阴极，质量增加，铂电极上的银失去电子，质量减少，当银反应完后只有OH－失电子(因为铂是惰性电极，不失电子)产生氧气，再从电流和时间关系可得出①③正确。AUTONUM．下列叙述正确的是()A．铜锌稀硫酸形成的原电池放电时，溶液中阳离子向铜电极移动B．充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的正极C．镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀D．碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－答案：A选项A中，较活泼金属作负极，不活泼金属作正极，故铜作正极，在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，选项A正确；选项B中，充电时，铅蓄电池的负极应该接在外电源的负极，选项B错误；选项C中，锌比铁活泼，当镀层破损后，较活泼金属作负极而先被腐蚀，选项C错误；选项D中，负极发生氧化反应，即氢气在负极发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，选项D错误。AUTONUM．(10分)有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相结合，相关流程如图所示(电极未标出)：回答下列有关问题：(1)电解池的阴极反应式为__________________________________________。(2)通入空气的电极为________________，燃料电池中阳离子的移动方向是________(“从左向右”或“从右向左”)。(3)电解池中产生2molCl2，理论上燃料电池中消耗____molO2。(4)a、b、c的大小关系为：_____________________________________________。【解析】(2)氧气是氧化剂，在正极被消耗，生成氢氧根离子，所以正极需要阳离子补充电荷，所以阳离子从左向右移动；(3)产生2molCl2，转移4mol电子，所以消耗氧气1mol；(4)阴极产生的a%的氢氧化钠溶液加入燃料电池的正负极，正极生成氢氧化钠使浓度增大，负极氢气失电子生成的氢离子消耗氢氧根离子，所以负极出来的氢氧化钠浓度减小，故c>a>b。【答案】(1)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(2)正极从左向右(3)1(4)c>a>bAUTONUM．(14分)A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如表所示：阳离子Ag＋Na＋阴离子NOeq\o\al(－,3)SOeq\o\al(2－,4)Cl－如图1所示的装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液。电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了27g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题：(1)M为电源的______极(填写“正”或“负”)，甲为______(填写化学式)。(2)计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积__________________________。(3)写出乙烧杯中的电解池反应：______________________________________。(4)若电解后甲溶液的体积为25L，则该溶液的pH为___________________。(5)要使丙恢复到原来的状态，应加入________________。(填写化学式)【解析】接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了27g，说明乙中溶质是硝酸银，且c为阴极，Ag＋＋e－=Ag，得到27gAg，电路中通过的电子是0.25mol。结合图可知甲的pH增大，电解的是氯化钠，丙的pH不变，且A、B、C中含SOeq\o\al(2－,4)，故C是硫酸钠。电极f上生成的气体是O2，转移0.25mol电子可电解2.25gH2O，产生0.0625molO2，生成0.25molOH－。【答案】(1)负NaCl(2)1.4L(3)4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(4)12(5)2.25H2OAUTONUM．(14分)某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCOeq\o\al(－,3))为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10＋26COeq\o\al(2－,3)－52e－=34CO2＋10H2O。试回答下列问题：(1)该燃料电池的化学方程式为______________________________________。(2)正极电极反应式为____________________________________________。(3)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，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自____________________。(4)某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水：①写出反应的离子方程式______________________________________________。②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为______________________。③若电解后得到200mL3.25mol·L－1NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为________mL。【解析】(1)燃料电池的化学反应方程式即有机物的燃烧反应方程式；(2)用总化学方程式减去负极反应式即得正极反应式；(3)因为负极消耗COeq\o\al(2－,3)而生成CO2，所以要保持稳定，正极需要生成COeq\o\al(2－,3)，所需CO2可以由负极反应产物提供；(4)电解饱和食盐水即电解电解质和水，据此写出离子方程式；根据氧化还原反应中化合价升降总数相等，可以配平Cl2和I2的反应；根据串联电路中各电极得失电子总数相等，电解后得到NaOH3.25mol·L－1×0.2L＝0.65mol，即电解池阴极有0.65molH＋得到了0.65mol电子，所以燃料电池的负极消耗C4H10的体积为(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负极反应产物(4)①2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－②5Cl2＋I2＋6H2O=10HCl＋2HIO3③560AUTONUM．(14分)(1)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图一所示。①该电池正极的电极反应式为__________________________________________。②电池在放电过程中，b对应的电极周围溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)以上述电池为电源，通过导线与图二电解池相连。①X、Y为石墨，a为2L0.1mol/LKCl溶液，写出电解总反应的离子方程式：_____________________________________________________________________。②X、Y分别为铜、银，a为1L0.2mol/LAgNO3溶液，写出Y电极反应式：_______________________________