配餐作業(yè)(二十)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖裝置研究不同能量之間的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。下列說(shuō)法正確的是()A斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能等B斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池C斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于原電池D斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析從裝置圖可知斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，構(gòu)成原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能等，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A2(2018邯鄲質(zhì)檢)據(jù)最近報(bào)道，中國(guó)生產(chǎn)的首艘國(guó)產(chǎn)航母“山東”號(hào)已經(jīng)下水。為保護(hù)航母、延長(zhǎng)服役壽命可采用兩種電化學(xué)方法。方法1：艦體鑲嵌一些金屬塊；方法2：航母艦體與電源相連。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A方法1叫外加電流的陰極保護(hù)法B方法2叫犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法C方法1中金屬塊可能是鋅、錫和銅D方法2中艦體連接電源的負(fù)極解析艦體是由鋼板做的。方法1，艦體鑲嵌一些金屬塊，必須是比鐵活潑的金屬，如鋅等(錫和銅不行)，這種方法叫犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；方法2，航母艦體與電源相連，必須與電源負(fù)極相連，這種方法叫外加電流的陰極保護(hù)法。綜上所述，D項(xiàng)正確，本題選D。答案D3(2018濟(jì)南模擬)四個(gè)電解裝置都以Pt作電極，它們分別裝著如下電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解，電解一段時(shí)間后，測(cè)定其pH變化，所記錄的結(jié)果正確的是()選項(xiàng)A.B.C.D.電解質(zhì)溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH變化減小增大增大不變解析電解鹽酸，溶質(zhì)HCl的量減小，溶劑量不變，所以酸性減弱，pH增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解硝酸銀溶液生成硝酸、金屬銀和氧氣，溶液酸性增強(qiáng)，pH減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解氫氧化鉀溶液的實(shí)質(zhì)是電解水，溶質(zhì)的量不變，溶劑減小，堿性增強(qiáng)，pH增大，C項(xiàng)正確；電解氯化鋇溶液得到氫氧化鋇、氫氣和氯氣，溶液堿性增強(qiáng)，pH增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C4(2018滄州質(zhì)量監(jiān)測(cè))以鉛蓄電池為電源，通過(guò)電解法制備酒石酸(C4H6O6，簡(jiǎn)寫(xiě)為RH2)的原理如圖所示(A、B為惰性電極，a、b為離子交換膜)下列敘述不正確的是()AN極的電極反應(yīng)式為PbO22eSO4H=PbSO42H2OBb為陰離子交換膜C陰極反應(yīng)為2H2O2e=H22OH，陰極區(qū)溶液pH升高D鉛蓄電池中消耗2 mol H2SO4時(shí)，理論上生成 2 mol RH2解析電解目的為制備RH2，則裝置右側(cè)為產(chǎn)品室，若原料室中的R2通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室與H結(jié)合，則可制得RH2。所以B極應(yīng)為H2O電離出的OH放電，生成H，即B極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2H2O4e=O24H，b為陰離子交換膜，N為正極，M為負(fù)極，A為陰極。N為鉛蓄電池正極，電極反應(yīng)為PbO22eSO4H=PbSO42H2O，故A項(xiàng)正確；根據(jù)上述分析可知，b為陰離子交換膜，故B項(xiàng)正確；陰極應(yīng)為H2O電離出的H放電，生成OH，故電極反應(yīng)為2H2O2e=H22OH，OH濃度增大，pH增大，故C項(xiàng)正確；鉛蓄電池放電時(shí)總反應(yīng)為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，當(dāng)電池中消耗2 mol H2SO4時(shí)，則電路中轉(zhuǎn)移2 mol e。根據(jù)B極電極反應(yīng)2H2O4e=O24H可知，轉(zhuǎn)移2 mol e，產(chǎn)品室有2 mol H生成，R22H=RH2，所以理論上可生成1 mol RH2，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D5(2018湖南岳陽(yáng)一模)全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說(shuō)法不正確的是()A土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因?yàn)樵诔睗竦耐寥乐行纬闪嗽姵谺金屬棒M的材料應(yīng)該是比鎂活潑的金屬C金屬棒M上發(fā)生反應(yīng)：Mne=MnD這種方法稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法解析金屬棒M只要比鐵活潑即可，太活潑的金屬易與水反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B6.(2018武漢調(diào)研)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置，探究氯堿工業(yè)原理，下列說(shuō)法正確的是()A石墨電極與直流電源負(fù)極相連B用濕潤(rùn)淀粉KI試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色C氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生， Na向石墨電極遷移D銅電極的反應(yīng)式為2H 2e=H2 解析若該裝置是探究氯堿工業(yè)原理，則Cu電極應(yīng)該與電源的負(fù)極連接，石墨電極與直流電源正極相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu電極為陰極，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2；在陽(yáng)極C電極上發(fā)生反應(yīng)：2Cl2e=Cl2；所以用濕潤(rùn)淀粉KI試紙?jiān)谔茧姌O附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Cu電極為陰極，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2；破壞了附近的水的電離平衡，最終在Cu電極附近氫氧化鈉產(chǎn)生， Na向銅電極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；銅電極的反應(yīng)式為2H2e= H2，D項(xiàng)正確。答案D7在水中加入等物質(zhì)的量的Ag、Ba2、Na、SO、NO、Cl。該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為()A35.5108 B16137C81 D10835.5解析Ag與Cl生成AgCl，Ba2與SO生成BaSO4，電解硝酸鈉溶液實(shí)際上電解水。答案C8(2018吉林市第一次摸底考試)用含鋅、銀雜質(zhì)的粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，CuSO4溶液做電解液進(jìn)行電解，下列有關(guān)電解液中Cu2物質(zhì)的量濃度的敘述中，正確的是()Ac(Cu2)增大 Bc(Cu2)減小Cc(Cu2)不變 D無(wú)法確定解析用含鋅、銀雜質(zhì)的粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，CuSO4溶液做電解液進(jìn)行電解，則在陽(yáng)極，Zn會(huì)失去電子變?yōu)閆n2進(jìn)入溶液，溶液中的Cu2在陰極得到電子變?yōu)镃u析出，因此電解液中Cu2物質(zhì)的量濃度減小，故選項(xiàng)是B。答案B9(2018天星高三聯(lián)考)鋰釩氧化物電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他材料電池，其成本低，便于大量推廣，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。已知電池的總反應(yīng)為V2O5xLiLixV2O5，下列說(shuō)法正確的是()A電池在放電時(shí)，Li向電源負(fù)極移動(dòng)B充電時(shí)陽(yáng)極的反應(yīng)為L(zhǎng)ixV2O5xe=V2O5xLiC放電時(shí)負(fù)極失重7.0 g，則轉(zhuǎn)移2 mol電子D該電池以Li、V2O5為電極，酸性溶液作介質(zhì)解析電池在放電時(shí)，Li向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是LixV2O5xe=V2O5xLi，B項(xiàng)正確；負(fù)極的反應(yīng)為L(zhǎng)ie=Li，每消耗1 mol Li(7.0 g)則轉(zhuǎn)移1 mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Li是活潑金屬，會(huì)與酸性溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2，因而電池介質(zhì)不會(huì)是酸性溶液，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B【素養(yǎng)立意】手機(jī)作為人們不可替代的通信工具的今天，開(kāi)發(fā)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、耐用的手機(jī)電池具有重要意義。手機(jī)電池放電時(shí)是原電池，充電時(shí)是電解池。本題以手機(jī)用的二次電池為載體，綜合考查原電池和電解池的工作原理，難度中等。 10(2018廣東五校診斷一)如圖甲是一種利用微生物將廢水中的尿素(H2NCONH2)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，并生成環(huán)境友好物質(zhì)的裝置，同時(shí)利用此裝置的電能在鐵上鍍銅，下列說(shuō)法中正確的是()A乙裝置中溶液顏色會(huì)變淺B鐵電極應(yīng)與Y相連接CM電極反應(yīng)式：H2NCONH2H2O6e=CO2N26HD當(dāng)N電極消耗0.25 mol氣體時(shí)，銅電極質(zhì)量減少16 g解析乙裝置為電鍍裝置，電鍍液的濃度不變，因此溶液顏色不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電鍍時(shí)，待鍍金屬作陰極，與電源負(fù)極相連，而N電極上O2轉(zhuǎn)化為H2O發(fā)生還原反應(yīng)，N電極為正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；M電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：H2NCONH2H2O6e=CO2N26H，C項(xiàng)正確；根據(jù)N電極反應(yīng)式：O24H4e=2H2O、銅電極反應(yīng)式：Cu2e=Cu2，由各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，可得關(guān)系式：O22Cu，則N電極消耗0.25 mol O2時(shí)，銅電極質(zhì)量減少0.25 mol264 gmol132 g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C11利用如圖所示裝置電解硝酸銀溶液和飽和硫酸鈉溶液(甲中盛有AgNO3溶液，乙中盛有飽和Na2SO4溶液)。(1)通電一段時(shí)間，觀察到濕潤(rùn)的淀粉KI試紙的_(填“C”或“D”)端變藍(lán)。(2)裝置甲中陽(yáng)極為_(kāi)，陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(3)裝置乙中觀察到的現(xiàn)象是_。(4)電解一段時(shí)間后，裝置甲、乙中共收集到氣體0.168 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，而且該時(shí)間段內(nèi)裝置乙中析出硫酸鈉晶體(Na2SO410H2O)w g，測(cè)得裝置甲中溶液的體積為1 L，則裝置甲中溶液的pH為_(kāi)。電解前飽和Na2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為_(kāi)(計(jì)算時(shí)忽略電解過(guò)程中的其他副反應(yīng))。解析(1)由于D連接電源負(fù)極，作陰極，則C極作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成I2，故淀粉KI試紙的C端變藍(lán)。(2)裝置甲中Pt電極作陽(yáng)極，而Fe極發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極。(3)裝置乙中Cu為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2，Cu極附近溶液中有Cu2的顏色，石墨電極上水得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣，溶液的pH增大，故生成氫氧化銅沉淀。(4)相同時(shí)間內(nèi)，裝置甲、乙通過(guò)的電子的物質(zhì)的量相等，裝置甲中生成1 mol O2時(shí)，裝置乙中生成2 mol H2，故0.168 L氣體中有1/3是氧氣，即氧氣為0.056 L，且裝置甲中存在關(guān)系式：4HO2，故裝置甲中c(H)0.01 mol/L，即裝置甲中溶液的pH2。對(duì)于裝置乙，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，陰極反應(yīng)式為2H2e=H2，電解的總反應(yīng)式為Cu2H2OCu(OH)2H2。當(dāng)陰極析出0.005 mol H2時(shí)，耗水0.01 mol，析出的晶體中Na2SO4的質(zhì)量除以晶體質(zhì)量和電解時(shí)消耗水的質(zhì)量之和即為飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。答案(1)C(2)PtAge=Ag(3)石墨極有氣泡產(chǎn)生，Cu極周?chē)兯{(lán)，溶液中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀(4)2100%12某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題：(1)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)，總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是_(填序號(hào))。溶液中Na向A極移動(dòng)從A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子(3)該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)_(填“大于”“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。制得的氫氧化鉀溶液從出口_(填“A”“B”“C”或“D”)導(dǎo)出。通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因_。若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。解析(1)開(kāi)關(guān)K與a相連，裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子為原電池負(fù)極。(2)開(kāi)關(guān)K與b相連，裝置構(gòu)成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H在B極放電生成H2。電解過(guò)程中Na應(yīng)該向陰極B移動(dòng)；A極產(chǎn)生的氣體為Cl2，Cl2能將I氧化為I2，I2遇淀粉變藍(lán)；根據(jù)電解反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，電解一段時(shí)間后若加入鹽酸會(huì)增加H2O的質(zhì)量，應(yīng)通入HCl氣體使其恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度；若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，即0.1 mol H2，則有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子，而是離子。(3)溶液中的OH在陽(yáng)極失電子產(chǎn)生O2：4OH4e=2H2OO2，所以在B口放出O2，從A口導(dǎo)出H2SO4。溶液中的H在陰極得到電子產(chǎn)生H2：2H2e=H2，則從C口放出H2，從D口導(dǎo)出KOH溶液。因SO所帶電荷數(shù)大于K所帶電荷數(shù)，SO通過(guò)陰離子交換膜，K通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，所以通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)大于通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)。O2、H2、KOH溶液構(gòu)成燃料電池時(shí)，O2在電池正極放電：O24e2H2O=4OH。答案(1)Fe2e=Fe2(2)2H2e=H22Cl2H2O2OHH2Cl2(3)4OH4e=2H2OO2小于DH在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動(dòng)，使c(OH)>c(H)O22H2O4e=4OH13如圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變)，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)B極是電源的_，一段時(shí)間后，甲中溶液顏色_，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明_，在電場(chǎng)作用下向Y極移動(dòng)。(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)是_(填“鍍層金屬”或“鍍件”)，電鍍液是_溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500 mL)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為_(kāi)，甲中溶液的pH_(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。解析(1)由裝置圖知，直流電源與各電解池串聯(lián)；由“F極附近呈紅色”知，F(xiàn)極為陰極，則E極為陽(yáng)極、D極為陰極、C極為陽(yáng)極、G極為陽(yáng)極、H極為陰極、X極為陽(yáng)極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負(fù)極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液，由于Cu2放電，導(dǎo)致c(Cu2)降低，溶液顏色逐漸變淺；丁裝置是膠體的電泳實(shí)驗(yàn)，由于X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，說(shuō)明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。(2)當(dāng)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2，根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1222。(3)給銅件鍍銀，根據(jù)電鍍?cè)?，銅件作陰極，銀作陽(yáng)極，電鍍液是可溶性銀鹽。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)，則乙中n(OH)0.1 molL10.5 L0.05 mol，即各電極轉(zhuǎn)移電子0.05 mol，所以丙中析出銀0.05 mol；甲裝置中由于電解產(chǎn)生H，導(dǎo)致溶液的酸性增強(qiáng)，pH變小。(4)若將C電極換為鐵，則鐵作陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：Fe2e=Fe2，D極發(fā)生：Cu22e=Cu，則總反應(yīng)的離子方程式為FeCu2CuFe2。答案(1)負(fù)極逐漸變淺氫氧化鐵膠粒帶正電荷(2)1222(3)鍍件AgNO3(合理即可)5.4 g變小(4)FeCu2CuFe2