跟蹤檢測（三十七） 化學(xué)能與電能 （4）電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用（過綜合）1下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B金屬護(hù)欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊解析：選A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，鋼閘門為陰極，從而得以保護(hù)，A項(xiàng)正確；金屬護(hù)欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護(hù)欄與空氣接觸，從而減緩金屬護(hù)欄的腐蝕，B項(xiàng)錯(cuò)誤；汽車底盤噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸，C項(xiàng)錯(cuò)誤；地下鋼管連接鎂塊，形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2電解100 mL含c(H)0.30 molL1的下列溶液，當(dāng)電路中通過0.04 mol電子時(shí)，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是()A0.10 molL1 AgB0.20 molL1 Zn2C0.20 molL1 Cu2 D0.20 molL1 Pb2解析：選C在電解液中除金屬離子外都含有H(酸電離)，電解時(shí)陰極是先析出金屬還是先放出H2，這與金屬的活動(dòng)性順序有關(guān)。題中Cu和Ag的活動(dòng)性順序在H的后面，它們的離子與H共存時(shí)，首先被還原的是Cu2和Ag；而Pb和Zn的活動(dòng)性順序在H的前面，它們的離子與H共存時(shí)，首先被還原的是H。所以電解含有Zn2、Pb2的溶液時(shí)，H先得電子生成H2，n(e)n(H)0.30 molL10.1 L0.03 mol，故Zn2、Pb2得到的電子為0.04 mol0.03 mol0.01 mol，生成的金屬Zn、Pb的物質(zhì)的量均為0.005 mol，其質(zhì)量分別為0.325 g、1.035 g；電解含有Ag的溶液，可得Ag的質(zhì)量為0.1 molL10.1 L108 gmol11.08 g；電解含有Cu2的溶液，可得銅的質(zhì)量為0.2 molL10.1 L64 gmol11.28 g，C項(xiàng)符合題意。3.(2019黃山八校聯(lián)考)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()Ad為石墨，鐵片腐蝕減慢Bd為石墨，石墨上電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHCd為鋅塊，鐵片易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)式為2H2e=H2解析：選B電極d為石墨，腐蝕時(shí)形成原電池，鐵片作負(fù)極，則鐵片腐蝕加快，A錯(cuò)誤；d為石墨，形成原電池，鐵片作負(fù)極，海水呈弱堿性，發(fā)生鐵的吸氧腐蝕，則石墨上電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，B正確；d為鋅塊，形成原電池時(shí)，鋅塊作負(fù)極，鐵片作正極而受到保護(hù)，C錯(cuò)誤；d為鋅塊，形成原電池，鐵片作正極，海水呈弱堿性，發(fā)生吸氧腐蝕，則鐵片上電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，D錯(cuò)誤。4.如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈藍(lán)色。下列說法中不正確的是()Ax是正極，y是負(fù)極Ba極產(chǎn)生氫氣，b極生成I2Ca極和Pt電極都有氣泡產(chǎn)生DU形管中溶液的堿性增強(qiáng)解析：選A淀粉遇碘變藍(lán)b極生成I2，即確定b極發(fā)生反應(yīng)2I2e=I2，則b極是陽極，x是負(fù)極，y是正極，a極H放電，發(fā)生反應(yīng)2H2e=H2，產(chǎn)生氫氣，U形管中總反應(yīng)式為2KI2H2O2KOHH2I2，溶液的堿性增強(qiáng)，故A錯(cuò)誤，B、D正確；鉑為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O24H，C正確。5.埋在地下的鋼管道可以用如圖所示方法進(jìn)行保護(hù)。下列說法正確的是()A該方法利用了電解池原理B該方法稱為“外加電流的陰極保護(hù)法”C在此裝置中鋼管道作正極D鎂塊上發(fā)生的電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH解析：選C由圖可知，鋼管道防腐采取的措施是將鋼管道與鎂塊相連，則該方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，是利用原電池原理，A、B均錯(cuò)誤；Mg的活潑性強(qiáng)于Fe，該裝置中鋼管作正極，潮濕的土壤呈堿性，則電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，C正確；鎂塊作負(fù)極，失電子被氧化生成Mg2，電極反應(yīng)式為Mg2OH2e=Mg(OH)2，D錯(cuò)誤。6.城市地下潮濕的土壤中常埋有縱橫交錯(cuò)的管道和輸電線路，當(dāng)有電流泄漏并與金屬管道形成回路時(shí)，就會(huì)引起金屬管道的腐蝕。原理如圖所示，但若電壓等條件適宜，鋼鐵管道也可能減緩腐蝕，此現(xiàn)象被稱為“陽極保護(hù)”。下列有關(guān)說法不正確的是()A該裝置能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能B管道右端腐蝕比左端快，右端電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2C如果沒有外加電源，潮濕的土壤中的鋼鐵管道比較容易發(fā)生吸氧腐蝕D鋼鐵“陽極保護(hù)”的實(shí)質(zhì)是在陽極金屬表面形成一層耐腐蝕的鈍化膜解析：選BA項(xiàng)，該裝置相當(dāng)于電解池，能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，正確；B項(xiàng)，左端是陽極，腐蝕得更快，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，如果沒有外加電源，潮濕的土壤(接近中性)中的鋼鐵管道發(fā)生原電池反應(yīng)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，正確；D項(xiàng)，根據(jù)題意，此種腐蝕較慢，所以“陽極保護(hù)”實(shí)際上是在金屬表面形成了一層致密的保護(hù)膜，正確。7.鈷酸鋰電池是目前用量最大的鋰離子電池，用它作電源按如圖裝置進(jìn)行電解。通電后，a電極上一直有氣泡產(chǎn)生；d電極附近先出現(xiàn)白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐漸轉(zhuǎn)變成橙黃色沉淀(CuOH)。下列有關(guān)敘述正確的是()A已知鈷酸鋰電池放電時(shí)總反應(yīng)為Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C，則Li1xCoO2作負(fù)極，失電子B當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí)，電極b處有2.24 L Cl2生成C電極d為陰極，電解開始時(shí)的電極反應(yīng)式為CuCle=CuClD隨著電解的進(jìn)行，U形管中發(fā)生了如下轉(zhuǎn)化CuClOH=CuOHCl解析：選DA項(xiàng)，LixC6中C為負(fù)價(jià)，根據(jù)電池總反應(yīng)，LixC6作負(fù)極，則Li1xCoO2作正極，得電子，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，沒有說明是否是標(biāo)準(zhǔn)狀況，因此無法直接計(jì)算生成氯氣的體積，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，d電極發(fā)生的變化CuCuCl是氧化反應(yīng)，故d極為陽極，d極反應(yīng)式為CuCle=CuCl，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，d電極先產(chǎn)生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐漸轉(zhuǎn)變成橙黃色沉淀(CuOH)，發(fā)生的反應(yīng)是CuClOH=CuOHCl，故D正確。8甲、乙兩個(gè)電解池均以Pt為電極且互相串聯(lián)。甲池盛有AgNO3溶液，乙池盛有一定量的某鹽溶液，通電一段時(shí)間后，測得甲池陰極質(zhì)量增加2.16 g，乙池電極析出0.24 g金屬，則乙池中溶質(zhì)可能是()ACuSO4BMgSO4CAl(NO3)3 DNa2SO4解析：選APt為惰性電極，電解各種鹽溶液時(shí)，陽離子在陰極放電，陽離子的放電順序?yàn)镃u2>H>Al3>Mg2>Na，乙池中的溶質(zhì)若為MgSO4、Al(NO3)3或Na2SO4，電解過程中陰極不會(huì)析出金屬，故乙池中的溶質(zhì)只能為CuSO4。甲、乙兩個(gè)電解池串聯(lián)，通過各個(gè)電極的電子數(shù)相等。甲、乙兩池的陰極分別發(fā)生的反應(yīng)為2Ag2e=2Ag、Cu22e=Cu，則存在關(guān)系式：2Ag2eCu，n(Cu)n(Ag)0.01 mol，故乙池中析出金屬Cu的質(zhì)量為m(Cu)0.01 mol64 gmol10.64 g，但實(shí)際上僅析出0.24 g Cu，這說明CuSO4的量不足，還發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2。9深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學(xué)腐蝕原理如圖所示，下列與此原理有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A正極反應(yīng)為SO5H2O8e=HS9OHB輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕C這種情況下，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3xH2OD管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕解析：選C原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，由題圖可知，發(fā)生的電極反應(yīng)為SO5H2O8e=HS9OH，故A正確；硫酸鹽還原菌是蛋白質(zhì)，在高溫下易變性，失去催化作用，則輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕，故B正確；由題圖可知，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為FeO，故C錯(cuò)誤；管道上刷富鋅油漆，形成ZnFe原電池，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，可以延緩管道的腐蝕，故D正確。10如圖所示，其中甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。下列說法正確的是()A甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH6e2H2O=CO8HC反應(yīng)一段時(shí)間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度D甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2，此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體解析：選D甲池是燃料電池，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，乙、丙池是電解池，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在燃料電池中，在負(fù)極甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性電解質(zhì)下的電極反應(yīng)式為CH3OH6e8OH=CO6H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解池乙池中，電解后生成H2SO4、Cu和O2，要想復(fù)原，應(yīng)加入CuO，C項(xiàng)錯(cuò)誤；甲池中根據(jù)電極反應(yīng)：O22H2O4e=4OH，消耗280 mL O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.012 5 mol)，則轉(zhuǎn)移電子0.05 mol，丙裝置中，電池總反應(yīng)式為MgCl22H2OMg(OH)2Cl2H2，理論上最多產(chǎn)生Mg(OH)2 的質(zhì)量為0.025 mol58 gmol11.45 g，D項(xiàng)正確。11某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：操作現(xiàn)象取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴1滴含酚酞和K3Fe(CN)6的食鹽水放置一段時(shí)間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”。其邊緣處為紅色，中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹下列說法不合理的是()A生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕B中心區(qū)：Fe2e=Fe2C邊緣處：O22H2O4e=4OHD交界處：4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H解析：選D生鐵片邊緣處為紅色，說明生成了OH，O22H2O4e=4OH，生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，故A、C合理；根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色，說明生成了亞鐵離子，F(xiàn)e2e=Fe2，故B合理；在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹，是因?yàn)樯傻腇e(OH)2被氧氣氧化生成了Fe(OH)3，故D不合理。12如圖所示裝置可間接氧化工業(yè)廢水中含氮離子(NH)。下列說法不正確的是()A乙是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置B含氮離子氧化時(shí)的離子方程式為3Cl22NH=N26Cl8HC若生成H2和N2的物質(zhì)的量之比為31，則處理后廢水的pH減小D電池工作時(shí)，甲池中的Na移向Mg電極解析：選D甲中活潑金屬鎂作原電池的負(fù)極，石墨為正極形成原電池，乙是連接原電池的電解池，電解酸性工業(yè)廢水，電解池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置，A正確；酸性條件下含氮離子氧化時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，反?yīng)的離子方程式為3Cl22NH=N26Cl8H，B正確；若生成H2和N2的物質(zhì)的量之比為31，根據(jù)電極反應(yīng)6H6e=3H2、3Cl22NH=N26Cl8H，則處理后廢水的H濃度增大，pH減小，C正確；電池工作時(shí)，甲池是原電池，原電池中陽離子Na移向正極石墨電極，D不正確。13.以惰性電極電解CuSO4和NaCl的混合溶液，兩電極上產(chǎn)生的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)體積如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A原溶液中CuSO4和NaCl物質(zhì)的量之比為11Ba表示陰極上產(chǎn)生的氣體，t1前產(chǎn)生的為Cl2C若t1時(shí)溶液的體積為1 L，此時(shí)溶液的pH為13D若原溶液體積為1 L，則原溶液中SO的物質(zhì)的量濃度為0.2 molL1解析：選A以惰性電極電解CuSO4和NaCl的混合溶液，陽極依次發(fā)生2Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2；陰極依次發(fā)生Cu22e=Cu、2H2e=H2。根據(jù)題圖可知，生成的氯氣是112 mL，物質(zhì)的量是0.005 mol，轉(zhuǎn)移電子是0.01 mol，則氯化鈉物質(zhì)的量是0.01 mol；t2時(shí)銅離子恰好放電完畢，此時(shí)生成氧氣是168 mL112 mL56 mL，物質(zhì)的量是0.002 5 mol，則轉(zhuǎn)移電子是0.01 mol，所以根據(jù)電子得失守恒可知，析出銅是0.01 mol，因此硫酸銅物質(zhì)的量是0.01 mol；根據(jù)以上分析，原溶液中CuSO4和NaCl物質(zhì)的量之比為0.01 mol0.01 mol11，故A正確；a表示陽極上產(chǎn)生的氣體，t1前產(chǎn)生的為Cl2，故B錯(cuò)誤；0t1時(shí)刻，陽極生成氯氣、陰極生成銅單質(zhì)，溶液中的溶質(zhì)為硫酸鈉、硫酸銅，此時(shí)溶液呈酸性，故C錯(cuò)誤；若原溶液體積為1 L，則原溶液中SO的濃度為0.01 mol1 L0.01 molL1，故D錯(cuò)誤。14認(rèn)真觀察下列裝置，下列說法錯(cuò)誤的是()A裝置B中PbO2上發(fā)生的電極反應(yīng)式為PbO24HSO2e=PbSO42H2OB裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為Cu2HCu2H2C若在裝置D中生成0.2 mol Fe(OH)3，則消耗水的物質(zhì)的量共為0.5 molD若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀，則極板M的材料為Ag解析：選D裝置B和C之間通過鹽橋連接，形成原電池，PbO2作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbO24HSO2e=PbSO42H2O，A正確；裝置A為電解池，Cu電極為陽極，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，Pt電極為陰極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，故裝置A中總反應(yīng)為Cu2HCu2H2，B正確；裝置D中石墨為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O2e=2OHH2，F(xiàn)e電極為陽極，電極反應(yīng)式為Fe2OH2e=Fe(OH)2，隨后被氧化生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，故裝置D中生成0.2 mol Fe(OH)3時(shí)，消耗水的物質(zhì)的量為0.4 mol0.1 mol0.5 mol，C正確；裝置E中極板M為陰極，在Cu材料上鍍銀，應(yīng)將Cu材料作陰極，Ag材料作陽極，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液，故極板M的材料應(yīng)為Cu，D錯(cuò)誤。15如圖所示，A、B、C、D均為石墨電極，E、F分別為短周期相鄰兩種活潑金屬元素的單質(zhì)，且E能與NaOH溶液反應(yīng)。按圖示接通電路，反應(yīng)一段時(shí)間。(1)甲池是_(填“原電池”或“電解池”)裝置，電極A的名稱是_。(2)C極為_(填“陰極”或“陽極”)，電極反應(yīng)式為_。(3)燒杯中溶液會(huì)變藍(lán)的是_(填“a”或“b”)。(4)甲池中總反應(yīng)的離子方程式為_。解析：E、F分別為短周期相鄰兩種活潑金屬元素的單質(zhì)，且E能與NaOH溶液反應(yīng)，則E為Al，F(xiàn)為Mg。(1)Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池中，Al失去電子被氧化生成AlO，則E(Al)電極為負(fù)極，F(xiàn)(Mg)電極為正極；甲池和中間U形管均形成電解池，根據(jù)電極的連接方式可知，電極A為陽極。(2)U形管是電解池裝置，D極連接Al電極(負(fù)極)，作陰極，故電極C為陽極，Cl在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cl2，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。(3)電極C上Cl發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cl2，Cl2通過導(dǎo)管進(jìn)入淀粉KI溶液，發(fā)生反應(yīng)：2KICl2=2KClI2，反應(yīng)生成的I2使淀粉溶液變藍(lán)，故a燒杯中溶液會(huì)變藍(lán)。(4)甲池中A、B電極材料均為石墨，是惰性電極，電解CuSO4溶液時(shí)，陰極上Cu2放電生成Cu，陽極上OH放電生成O2，故電池總反應(yīng)為2Cu22H2O2CuO24H。答案：(1)電解池陽極(2)陽極2Cl2e=Cl2(3)a(4)2Cu22H2O2CuO24H16在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16 g，試回答下列問題。(1)電源中X電極為直流電源的_極。(2)pH變化：A_，B_，C_。(填“增大”“減小”或“不變”)(3)通電5 min時(shí)，B中共收集224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_molL1(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為_(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。解析：(1)由銅電極的質(zhì)量增加可知發(fā)生Age=Ag，則Cu電極為陰極，Ag為陽極，Y為正極，可知X為電源的負(fù)極。(2)A中電解KCl溶液得到KOH溶液，pH增大，B中電解CuSO4溶液生成硫酸，溶液中氫離子濃度增大，pH減小，C中陰極反應(yīng)為Age=Ag，陽極反應(yīng)為Age=Ag，溶液濃度不變，則pH不變。(3)C中陰極反應(yīng)為Age=Ag，n(Ag)2.16 g108 gmol10.02 mol，則轉(zhuǎn)移的電子為0.02 mol，B中陽極反應(yīng)為2H2O4e=4HO2，則轉(zhuǎn)移0.02 mol電子生成氧氣為0.005 mol，其體積為0.005 mol22.4 Lmol10.112 L112 mL，則在陰極也生成112 mL氣體，由2H2e=H2知，氫氣的物質(zhì)的量為0.005 mol，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子為0.01 mol，則Cu22e=Cu中轉(zhuǎn)移0.01 mol電子，所以Cu2的物質(zhì)的量為0.005 mol，通電前c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。(4)A中發(fā)生反應(yīng)2KCl2H2O2KOHH2Cl22e，由電子守恒可知，轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時(shí)生成0.02 mol KOH，忽略溶液體積的變化，則c(OH)0.02 mol0.2 L0.1 molL1，溶液pH13。答案：(1)負(fù)(2)增大減小不變(3)0.025(4)13