2022新高考化學微題型《加練半小時》第6章微題型59電化學原理在金屬腐蝕、防護及環保中的應用_第1頁
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文檔簡介

1.(2020·福建省南安市僑光中學月考)埋在地下的鋼管道可以用如圖所示方法進行電化學保護,下列說法正確的是()A.鋼管道表面發生了還原反應B.該方法將電能轉化為了化學能C.該方法稱為外加電流陰極保護法D.鎂塊上發生的電極反應:O2+2H2O+4e-=4OH-2.(2020·赤峰二中月考)一定條件下,某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關系如下表:pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(-,2)下列說法正確的是()A.隨pH的升高,碳鋼腐蝕速率逐漸加快B.pH<4,發生析氫腐蝕C.pH為14,其負極反應為2H2O+Fe-3e-=FeOeq\o\al(-,2)+4H+D.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中,碳鋼腐蝕速率會加快3.(2020·湖北荊州期中)下圖是模擬金屬電化學腐蝕與防護原理的示意圖。下列敘述不正確的是()A.若X為食鹽水,K未閉合,Fe棒上C點鐵銹最多B.若X為食鹽水,K與M連接,C(碳)處pH最大C.若X為稀鹽酸,K與N、M連接,Fe腐蝕情況前者更慢D.若X為稀鹽酸,K與M連接,C(碳)上電極反應為2H++2e-=H2↑4.(2020·福建莆田一中高三月考)研究金屬橋墩腐蝕及防護是跨海建橋的重要課題。下列有關判斷中正確的是()A.用裝置①模擬研究時未見a上有氣泡,說明鐵沒有被腐蝕B.②中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕C.③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩D.①②③中海水均是實現化學能與電能相互轉化的電解質5.(2020·天津高三一模)高鐵酸鹽在能源環保領域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列推斷合理的是()A.鎳是陽極,電極反應式為4OH--4e-=O2↑+2H2OB.電解時電流的方向為負極→Ni電極→溶液→Fe電極→正極C.若隔膜為陰離子交換膜,則OH-自右向左移動D.電解時陽極區pH降低、陰極區pH升高,撤去隔膜混合后,與原溶液比較pH降低(假設電解前后體積變化忽略不計)6.(2020·北京東城高三月考)某小組同學利用下圖所示裝置進行鐵的電化學腐蝕原理的探究實驗:裝置分別進行的操作現象i連好裝置一段時間后,向燒杯中滴加酚酞________ii連好裝置一段時間后,向燒杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液鐵片表面產生藍色沉淀(1)小組同學認為以上兩種檢驗方法,均能證明鐵發生了電化學腐蝕。①實驗i中的現象是____________________________________________________________。②用化學用語解釋實驗i中的現象:______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)查閱資料:K3[Fe(CN)6]具有氧化性。①據此有同學認為僅通過ii中現象不能證明鐵發生了電化學腐蝕,理由是________________________________________________________________________。②進行下列實驗,在實驗幾分鐘后的記錄如下:實驗滴加試管現象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii蒸餾水無明顯變化iv1.0mol·L-1NaCl溶液鐵片表面產生大量藍色沉淀v0.5mol·L-1Na2SO4溶液無明顯變化a.以上實驗表明:在________條件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以與鐵片發生反應。b.為探究Cl-的存在對反應的影響,小組同學將鐵片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗凈)后再進行實驗iii,發現鐵片表面產生藍色沉淀。此補充實驗表明Cl-的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)有同學認為上述實驗仍不嚴謹。為進一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性對實驗ii結果的影響,又利用(2)中裝置繼續實驗。其中能證實以上影響確實存在的是______(填字母)。實驗試劑現象A酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)產生藍色沉淀B酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)產生藍色沉淀C鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)產生藍色沉淀D鐵片、K3[Fe(CN)6]和鹽酸混合溶液(已除O2)產生藍色沉淀綜合以上實驗分析,利用實驗ii中試劑能證實鐵發生了電化學腐蝕的實驗方案是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。7.按照要求回答下列問題。(1)工業上,在強堿性條件下用電解法除去廢水中的CN-,裝置如圖所示:依次發生的反應有:ⅰ.CN--2e-+2OH-=CNO-+H2Oⅱ.2Cl--2e-=Cl2↑ⅲ.3Cl2+2CNO-+8OH-=N2+6Cl-+2COeq\o\al(2-,3)+4H2O①a為電源________(填“正”或“負”)極。②通電過程中溶液pH不斷________(填“增大”“減小”或“不變”)。③除去1molCN-,外電路中至少需要轉移________mol電子。④為了使電解池連續工作,需要不斷補充______________________。(2)利用如圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2,并用陰極排出的溶液吸收NO2來解決環境污染問題。①陰極的電極反應式為:________________________________________________________________________________________________________________________________________。②陽極的電極反應式為:________________________________________________________________________________________________________________________________________。③電解時,H+通過陽離子交換膜的方向是___________________________________________。(3)用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2SO3溶液進行電解,可循環再生NaOH,同時得到H2SO4,其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。①圖中a極要連接電源的__________(填“正”或“負”)極,C口流出的物質是________________。②SOeq\o\al(2-,3)放電的電極反應式為________________________________________________________________________________________________________________________。③電解過程中陰極區堿性明顯增強,用平衡移動原理解釋原因:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)氨的轉化與去除。微生物燃料電池(MFC)是一種現代化氨氮去除技術,如圖為MFC碳氮聯合同時去除的氮轉化系統原理示意圖。①A極的電極反應式為_________________________________________________________,A、B兩極生成CO2和N2的物質的量之比為__________________________________________________________________________________________________________________。②用化學用語簡述NHeq\o\al(+,4)去除的原理:___________________________________________。

答案精析1.A2.B3.A4.C5.D6.(1)①碳棒附近溶液變紅②O2+4e-+2H2O=4OH-(2)①K3Fe(CN)6可能氧化Fe生成Fe2+,會干擾由于電化學腐蝕生成Fe2+的檢測②a.存在Cl-b.Cl-破壞了鐵片表面的氧化膜(3)AC連好裝置一段時間后,取鐵片(負極)附近溶液于試管中,滴加K3Fe(CN)6溶液,若出現藍色沉淀,則說明負極附近溶液中產生Fe2+了,即發生了電化學腐蝕解析根據圖像可知,該裝置為原電池裝置,鐵作負極,失電子生成亞鐵離子;C作正極氧氣得電子與水反應生成氫氧根離子,正極附近顯紅色。要驗證K3Fe(CN)6具有氧化性,則需要排除其他氧化劑的干擾,如氧氣、鐵表面的氧化膜等。(1)①根據分析可知,若正極附近出現紅色,則產生氫氧根離子,顯堿性,證明鐵發生了電化學腐蝕。②正極氧氣得電子與水反應生成氫氧根離子,電極反應式O2+4e-+2H2O=4OH-。(2)①K3[Fe(CN)6]具有氧化性,可能氧化Fe為Fe2+,影響實驗結果。②a對比試驗iv和v,溶液中的Na+、SOeq\o\al(2-,4)對鐵的腐蝕無影響,Cl-使反應加快。b鐵片酸洗時,破壞了鐵表面的氧化膜,與直接用NaCl溶液的現象相同,則Cl-的作用為破壞了鐵片表面的氧化膜。(3)實驗時酸洗除去氧化膜并排除氧氣的干擾,A正確;未排除氧氣的干擾,B錯誤;使用Cl-除去鐵表面的氧化膜并排除氧氣的干擾,C正確;加入了鹽酸,生成亞鐵離子,干擾實驗結果,D錯誤。按實驗A連接好裝置,工作一段時間后,取負極附近的溶液于試管中,用K3[Fe(CN)6]試劑檢驗,若出現藍色,則負極附近產生亞鐵離子,說明發生了電化學腐蝕。7.(1)①正②減?、?④NaOH和NaCl解析①電解時鐵電極作陰極,則b為電源負極,a為電源正極。②陰極反應式為:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,根據反應ⅰ、ⅱ、ⅲ及陰極反應式可知,通電過程中消耗OH-的量大于生成OH-的量,故溶液pH不斷減小。③反應ⅰ轉移2e-,反應ⅲ轉移6e-,故除去1molCN-,外電路中至少需要轉移2mol+eq\f(1,2)×6mol=5mol電子。④通電過程中OH-不斷被消耗,且有部分Cl2逸出,為了使電解池連續工作,需要不斷補充NaOH和NaCl。(2)①2HSOeq\o\al(-,3)+2H++2e-=S2Oeq\o\al(2-,4)+2H2O②SO2+2H2O-2e-=SOeq\o\al(2-,4)+4H+③由陽極室到陰極室解析由圖中信息可知,兩電極連接在直流電源上,所以該裝置為電解池;二氧化硫被氧化為硫酸,而HSOeq\o\al(-,3)被還原為S2Oeq\o\al(2-,4)。根據電解原理,陽極上發生氧化反應而陰極上發生還原反應,所以通入二氧化硫的一側為陽極室,另一側為陰極室,所以a連接電源的正極,b連接電源的負極,電解池中一般溶液中的陽離子向陰極定向移動,而陰離子向陽極定向移動,但是由于電解池使用了陽離子交換膜,所以只有陽離子H+才可以從陽極室通過陽離子交換膜向陰極室移動。(3)①負濃硫酸②SOeq\o\al(2-,3)-2e-+H2O=SOeq\o\al(2-,4)+2H+③H2OH++OH-,在陰極H+放電生成H2,c(H+)減小,水的電離平衡正向移動,堿性增強解析根據Na+、SOeq\o\al(2-,3)的移向判斷陰、陽極。Na+移向陰極區,a極應接電源負極,b極應接電源正極,其電極反應式分別為陽極:SOeq\o\al(2-,3)-2e-+H2O=SOeq\o\al(2-,4)+2H+陰極:2H2O+2e-=H2↑+2OH-所以從C口流出的是濃H2SO4,在陰極區,由于H+放電,破壞水的電離平衡,c(H+)減小,c(OH-)增大,生成NaOH,堿性增強,從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。(4)①CH3COO--8e-

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