【課件】高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)電解池金屬的腐蝕與防護(hù)課件（93張）

第2課時(shí)電解池金屬的腐蝕與防護(hù)必備知識(shí)·自主排查【串聯(lián)真知】

體系建構(gòu)【拆解考點(diǎn)】定向自查【易錯(cuò)點(diǎn)辨析】(1)電解時(shí),經(jīng)過溶液的電子與電路中電子數(shù)目相同。 (

)提示:×。電解時(shí),電子不經(jīng)過電解質(zhì)溶液。(2)電解精煉銅和電鍍銅,電解液的濃度均會(huì)發(fā)生很大的變化。 (

)提示:×。電解精煉銅時(shí),電解液的濃度減小。電鍍銅時(shí),電解液的濃度基本不變。(3)電解鹽酸、硫酸等溶液,H+放電,溶液的pH均增大。 (

)提示:×。電解鹽酸是電解氯化氫,H+放電,溶液的pH增大;電解硫酸,實(shí)質(zhì)是電解水,溶液pH減小。(4)用惰性電極電解NaCl溶液,陰陽兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相同。 (

)提示:√。根據(jù)電子守恒,陰、陽極產(chǎn)生的氫氣、氯氣的物質(zhì)的量相同。(5)工業(yè)上可用電解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制備Mg和Al。 (

)提示:×。工業(yè)上可用電解熔融MgCl2、Al2O3的方法制備Mg和Al。電解MgCl2溶液、AlCl3溶液均生成沉淀。(6)用惰性電極電解CuSO4溶液,若加入0.1molCu(OH)2固體可使電解質(zhì)溶液復(fù)原,則整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4NA。 提示:√。Cu(OH)2從組成上可看成CuO·H2O,根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知,析出的物質(zhì)是氧化銅和水,則陰極上析出氫氣和銅,生成0.1mol銅轉(zhuǎn)移電子=0.1mol×2mol=0.2mol,根據(jù)原子守恒知,生成0.1mol水需要0.1mol氫氣,生成0.1mol氫氣轉(zhuǎn)移電子=0.1mol×2mol=0.2mol,所以電解過程中共轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4NA。【命題點(diǎn)診斷】【命題點(diǎn)一】基本電極反應(yīng)式的書寫1.按要求書寫電極反應(yīng)式(1)用惰性電極電解NaCl溶液:①陽極:________________________________________________。

②陰極:________________________________________________。

(2)用惰性電極電解CuSO4溶液:①陽極:_________________________________________。

②陰極:__________________________________________。

(3)用惰性電極電解熔融MgCl2:①陽極:___________________________________________。

②陰極:____________________________________________。

(4)鐵作陽極,石墨作陰極電解NaOH溶液:①陽極:_________________________________________。

②陰極:_________________________________________。

答案:(1)①2Cl--2e-====Cl2↑②2H++2e-====H2↑(2)①2H2O-4e-====O2↑+4H+②2Cu2++4e-====2Cu(3)①2Cl--2e-====Cl2↑②Mg2++2e-====Mg(4)①Fe-2e-+2OH-====Fe(OH)2②2H2O+2e-====H2↑+2OH-【命題點(diǎn)二】“信息型”電極反應(yīng)式的書寫2.按要求書寫電極反應(yīng)式(1)以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極反應(yīng)式為____________________________________。

(2)用Al單質(zhì)作陽極,石墨作陰極,NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解,生成難溶物R,R受熱分解生成化合物Q,寫出陽極生成R的電極反應(yīng)式:___________________。

(3)用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4,則電極反應(yīng)式為①陽極:_________________________________________。

②陰極:_________________________________________。

答案:(1)2Al-6e-+3H2O====Al2O3+6H+(2)

【命題點(diǎn)三】根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應(yīng)式3.可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2,當(dāng)吸收液失去吸收能力時(shí),可通過電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極),并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下。①陽極:__________________________________。

②陰極:__________________________________。

答案:②2H++2e-====H2↑(或2H2O+2e-====H2↑+2OH-)【命題點(diǎn)四】金屬腐蝕與防護(hù)的原理4.(2020·天津河西區(qū)模擬)下列對(duì)生鐵片銹蝕對(duì)比實(shí)驗(yàn)的分析正確的是 (

)序號(hào)①②③實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)象8小時(shí)未觀察到明顯銹蝕8小時(shí)未觀察到明顯銹蝕1小時(shí)觀察到明顯銹蝕A.對(duì)比實(shí)驗(yàn)①②③,說明苯能隔絕O2B.實(shí)驗(yàn)①中,生鐵片未見明顯銹蝕的主要原因是缺少O2C.實(shí)驗(yàn)②中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生鐵片明顯銹蝕D.實(shí)驗(yàn)③中,屬于鐵的吸氧腐蝕,負(fù)極反應(yīng):O2+4e-+2H2O====4OH-【解析】選C。A.③中觀察到明顯銹蝕,則③中氯化鈉溶液中溶解的氧氣的量比①中的多,說明苯不能隔絕O2,A錯(cuò)誤;B.實(shí)驗(yàn)①中,苯屬于非電解質(zhì),不滿足電化學(xué)腐蝕條件,不是缺少O2,B錯(cuò)誤;C.實(shí)驗(yàn)②中,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,③中出現(xiàn)明顯銹蝕,說明氯化鈉溶液中溶解氧氣,苯不能隔絕空氣中的氧氣進(jìn)入氯化鈉溶液,但②是密閉體系,溶解的氧氣較少,不足以使鐵片明顯銹蝕,C正確;D.實(shí)驗(yàn)③中,氧氣作正極,正極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O====4OH-,D錯(cuò)誤?！咀晕曳此肌ぶ蛔恪恐R(shí)點(diǎn)是否掌握學(xué)習(xí)索引是否(一)電解池的工作原理角度一(二)離子交換膜的作用角度二(三)金屬的腐蝕與防護(hù)角度三關(guān)鍵能力·融會(huì)貫通【研磨典例】

疑難突破【角度一】電解池的工作原理及應(yīng)用【典例1】(2020·山東等級(jí)考)采用惰性電極,以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響,下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.陽極反應(yīng)為2H2O-4e-====4H++O2↑B.電解一段時(shí)間后,陽極室的pH未變C.電解過程中,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D.電解一段時(shí)間后,a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量【解析】選D。a極析出氧氣,氧元素的化合價(jià)升高,作電解池的陽極,b極通入氧氣,生成過氧化氫,氧元素的化合價(jià)降低,被還原,作電解池的陰極。a極是陽極,屬于放氧生酸性型的電解,所以陽極的反應(yīng)式是2H2O-4e-====4H++O2↑,故A正確;電解時(shí)陽極產(chǎn)生氫離子,氫離子是陽離子,通過質(zhì)子交換膜移向陰極,所以電解一段時(shí)間后,陽極室的pH不變,故B正確;電解過程中,陽離子移向陰極,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移,C正確;電解時(shí),陽極的反應(yīng)為2H2O-4e-====4H++O2↑,陰極的反應(yīng)為O2+2e-+2H+====H2O2,總反應(yīng)為O2+2H2O====2H2O2,要消耗氧氣,即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣,故D錯(cuò)誤?！久麕熃庖苫蟆?.圖解電解池工作原理(陽極為惰性電極)2.明確電解池的電極反應(yīng)及其放電順序【角度二】離子交換膜在電解池中的應(yīng)用【典例2】(2016·全國高考Ⅰ)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和S可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是 (

)A.通電后中間隔室的離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-====O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.5mol的O2生成【命題解讀·解題指導(dǎo)】考查素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知情境載體三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水解題關(guān)鍵(1)根據(jù)圖示信息分析明確各極室的目的;(2)明確各離子交換膜的作用【解析】選B。電解池中陰離子向陽極移動(dòng),所以通電后中間隔室的S向正極區(qū)遷移,陽極上氫氧根離子放電產(chǎn)生氧氣,溶液中氫離子濃度增大,pH減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電解時(shí)在負(fù)極區(qū)生成NaOH,在正極區(qū)生成H2SO4,B項(xiàng)正確;陰極反應(yīng)是氫離子得到電子生成氫氣,溶液中氫氧根離子濃度增大,pH升高,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.25mol的O2生成,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！狙由熳兪健?1)要想完成此廢水的處理,cd應(yīng)為____(填“陽”或“陰”)離子交換膜。

提示:陰。根據(jù)同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引的原則,在電解池中陰離子會(huì)向正電荷較多的正極區(qū)定向移動(dòng),因此通電后中間隔室的向正極區(qū)遷移,即cd應(yīng)為陰離子交換膜。(2)常溫下,Na2SO4足量,當(dāng)電路中通過0.1mol電子的電量時(shí),負(fù)極區(qū)附近溶液的pH為____。(設(shè)溶液體積為1L,反應(yīng)前后不變)

提示:13。當(dāng)電路中通過0.1mol電子的電量時(shí),負(fù)極發(fā)生反應(yīng)2H2O+2e-====2OH-+H2↑,可得n(OH-)=0.1mol,則溶液的pH為13。(3)廢水處理完畢后,若去掉ab膜、cd膜,將三部分溶液充分混合,加入適量的____(填化學(xué)式)可將溶液恢復(fù)到原狀態(tài)。

提示:H2O。整個(gè)電解過程的實(shí)質(zhì)是電解水?！久麕熃庖苫蟆慷嗍医粨Q膜的分析1.兩室電解池如圖是利用一種微生物將廢水中的有機(jī)物(如淀粉)和廢氣NO的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。2.三室電解池用電滲析法可將含硝酸鈉的廢水再生為硝酸和氫氧化鈉。3.四室電解池H3PO2可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)【角度三】金屬的腐蝕與防護(hù)【典例3】(2020·江蘇高考)將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面,可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中,下列有關(guān)說法正確的是 (

)A.陰極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-====Fe2+B.金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快【解析】選C。A項(xiàng),該裝置為原電池,陰極處為正極,參與電極反應(yīng)的可能是O2或是溶液中的H+,錯(cuò)誤;B項(xiàng),M比Fe活潑,M將電子轉(zhuǎn)移至Fe處,錯(cuò)誤;C項(xiàng),Fe表面有M傳過來的電子,則O2或H+得到的電子不是Fe失去的電子,故Fe被保護(hù),正確;D項(xiàng),海水中存在電解質(zhì)溶液,所以更容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,錯(cuò)誤?！久麕熃庖苫蟆拷饘俚膬筛g與兩保護(hù)(1)兩種腐蝕:析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。(2)金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法①犧牲陽極的陰極保護(hù)法(原電池原理)正極為被保護(hù)的金屬;負(fù)極比被保護(hù)的金屬活潑。②外加電流的陰極保護(hù)法(電解池原理)陰極為被保護(hù)的金屬;陽極比被保護(hù)的金屬活潑?！練w納整合】

素養(yǎng)提升1.陌生電解池裝置圖的知識(shí)遷移(1)電解池(2)金屬腐蝕2.有“膜”條件下離子的移動(dòng)方向判斷規(guī)律有“膜”條件下離子的定向移動(dòng),仍是由“同性電荷相排斥、異性電荷相吸引”的規(guī)律決定的,只是陽離子交換膜會(huì)阻斷陰離子的定向移動(dòng),陰離子交換膜會(huì)阻斷陽離子的定向移動(dòng)?！揪氼愵}】

鞏固拓展(雙選)煤的電化學(xué)脫硫是借助煤在電解槽陽極發(fā)生的電化學(xué)氧化反應(yīng),將煤中黃鐵礦(FeS2)或有機(jī)硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而達(dá)到凈煤目的,下圖是一種脫硫機(jī)理,則下列說法正確的是

1—電極a

2—黃鐵礦3—MnSO4、H2SO4混合溶液4—未反應(yīng)的黃鐵礦5—電解產(chǎn)品A.Mn3+充當(dāng)了電解脫硫過程的催化劑B.電極a應(yīng)與電源正極相連C.脫硫過程中存在的離子反應(yīng)為8H2O+FeS2+15Mn3+====Fe3++16H++2+15Mn2+D.陰極發(fā)生的反應(yīng):2H2O+2e-====4H++O2↑【解析】選B、C。電解初期,電極a發(fā)生Mn2+-e-====Mn3+,電解后期Mn3+又被還原,Mn3+充當(dāng)了電解脫硫過程的中間產(chǎn)物,故A錯(cuò)誤;電極a發(fā)生Mn2+-e-====Mn3+,是電解池的陽極,應(yīng)與電源的正極相連,故B正確;脫硫過程中Mn3+將FeS2氧化成Fe3+和,存在的離子反應(yīng)為8H2O+FeS2+15Mn3+====Fe3++16H++2+15Mn2+,故C正確;陰極發(fā)生的反應(yīng):4H++4e-+O2====2H2O,故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】

1.(2020·合肥模擬)固體電解質(zhì)可以通過離子遷移傳遞電荷,利用固體電解質(zhì)RbAg4I5可以制成電化學(xué)氣敏傳感器,其中遷移的物種全是Ag+。下圖是一種測定O2含量的氣體傳感器示意圖,O2可以透過聚四氟乙烯膜,根據(jù)電池電動(dòng)勢變化可以測得O2的含量。在氣體傳感器工作過程中,下列有關(guān)說法正確的是 (

)A.銀電極被消耗,RbAg4I5的量增多B.電位計(jì)讀數(shù)越大,O2含量越高C.負(fù)極反應(yīng)為Ag+I--e-====AgID.部分AlI3固體變?yōu)锳l和AgI【解析】選B。O2通入后,發(fā)生反應(yīng):4AlI3+3O2====2Al2O3+6I2,傳感器工作過程中,銀電極被消耗,傳感器中總反應(yīng)為I2+2Ag====2AgI,因固體電解質(zhì)RbAg4I5中遷移的物種是Ag+,因此RbAg4I5質(zhì)量不會(huì)發(fā)生變化,故A錯(cuò)誤;O2含量越高,單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移電子數(shù)越多,電位計(jì)讀數(shù)越大,故B正確;負(fù)極反應(yīng)為Ag-e-====Ag+,故C錯(cuò)誤;部分AlI3生成Al2O3和I2,故D錯(cuò)誤。2.(2020·桂林模擬)用石墨烯鋰硫電池電解制備Fe(OH)2的裝置如圖所示。電池放電時(shí)的反應(yīng)為16Li+xS8====8Li2Sx(2≤x≤8),電解池兩極材料分別為Fe和石墨,工作一段時(shí)間后,右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀。下列說法不正確的是(

)A.X是鐵電極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.電子流動(dòng)的方向:B→Y,X→AC.正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-====3Li2S4D.鋰電極減重0.14g時(shí),電解池中溶液減重0.18g【解析】選D。電解法制備Fe(OH)2,則鐵作陽極,根據(jù)題給總反應(yīng)可知,金屬鋰發(fā)生氧化反應(yīng),作原電池的負(fù)極,所以Y為陰極,故X是鐵電極,故A項(xiàng)正確;電子從原電池的負(fù)極流至電解池的陰極,然后從電解池的陽極流回到原電池的正極,即電子從B電極流向Y電極,從X電極流回A電極,故B項(xiàng)正確;由圖示可知,電極A發(fā)生了還原反應(yīng),即正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-====3Li2S4,故C項(xiàng)正確;鋰電極減重0.14g,則電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子,電解池中發(fā)生的總反應(yīng)為Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑,所以轉(zhuǎn)移0.02mol電子時(shí),電解池中溶液減少0.02molH2O,即減輕0.36g,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

電解====3.環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡式為],后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如圖所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機(jī)溶劑)。該電解池的陽極為___________________________________________,

總反應(yīng)為___________________________________________。

電解制備需要在無水條件下進(jìn)行,原因?yàn)開_____________________________。

【解析】結(jié)合圖示電解原理可知,Fe電極發(fā)生氧化反應(yīng),為陽極;在陰極上有H2生成,故電解時(shí)的總反應(yīng)為Fe+2+H2↑或Fe+2C5H6====Fe(C5H5)2+H2↑。結(jié)合相關(guān)反應(yīng)可知,電解制備需在無水條件下進(jìn)行,否則水會(huì)阻礙中間產(chǎn)物Na的生成,水電解生成OH-,OH-會(huì)進(jìn)一步與Fe2+反應(yīng)生成Fe(OH)2,從而阻礙二茂鐵的生成。答案:Fe電極Fe+2+H2↑[或Fe+2C5H6====Fe(C5H5)2+H2↑]水會(huì)阻礙中間物Na的生成,水會(huì)電解生成OH-,進(jìn)一步與Fe2+反應(yīng)生成Fe(OH)24.按要求回答下列問題(1)我國科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展,利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng):H2S+O2====H2O2+S↓。①裝置中H+向____池遷移。

②乙池溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:____________________________。

(2)SO2主要來源于煤的燃燒。燃燒煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物污染的關(guān)鍵。如上方圖示的電解裝置,可將霧霾中的NO、SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨,從而實(shí)現(xiàn)廢氣的回收再利用。通入NO的電極反應(yīng)式為___________________________________;

若通入的NO體積為4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則另外一個(gè)電極通入的SO2質(zhì)量至少為____g。

(3)電極微生物膜電解脫硝是電化學(xué)和微生物工藝的組合。某微生物膜能利用電解產(chǎn)生的活性原子將還原為N2,工作原理如圖所示。若陽極生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氣體,理論上可除去的物質(zhì)的量為_____mol?！窘馕觥?1)①從示意圖中看出,電子流向碳棒一極,該極為正極,氫離子從乙池移向甲池;②乙池溶液中,硫化氫與發(fā)生氧化還原反應(yīng):硫化氫失電子變?yōu)榱騿钨|(zhì),得電子變?yōu)镮-,離子反應(yīng)為H2S+====3I-+S↓+2H+。(2)根據(jù)電解裝置,NO和SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨,說明NO轉(zhuǎn)化成,即NO在陰極上發(fā)生NO+6H++5e-====+H2O;陽極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-====4H++,根據(jù)得失電子數(shù)目守恒,因此有2NO～10e-～5SO2,求出SO2的質(zhì)量為(3)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L氧氣的物質(zhì)的量=,轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol×4=0.4mol,活性原子將還原為N2,存在關(guān)系～N2↑～5e-,理論上可除去的物質(zhì)的量=

答案:(1)①甲②

(2)

32(3)0.08八電化學(xué)原理與應(yīng)用A組夯基提能（30分鐘50分）一、選擇題(本題包括3小題,每題8分,共24分)1.(2020·北京昌平區(qū)模擬)用吸附了氫氣的納米碳管等材料制作的二次電池原理如圖所示,下列說法正確的是 (

)專題能力提升練A.放電時(shí),OH-移向鎳電極B.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)為H2-2e-+2OH-====2H2OC.充電時(shí),將電池的碳電極與外電源的正極相連D.充電時(shí),陰極附近的pH減小【解析】選B。開關(guān)連接用電器時(shí),應(yīng)為原電池原理,則根據(jù)電子流向,鎳電極為正極,得電子發(fā)生還原反應(yīng);開關(guān)連接充電器時(shí),為電解池,鎳電極為陽極,失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),Ni電極的電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e-====NiO(OH)+H2O。A.放電時(shí),該電池為原電池,碳電極為負(fù)極,鎳電極為正極,電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng),所以O(shè)H-移向碳電極,A錯(cuò)誤;B.放電時(shí),碳電極為負(fù)極,負(fù)極上氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-====2H2O,B正確;C.該電池充電時(shí),為電解池,碳電極為陰極,碳電極附近物質(zhì)要恢復(fù)原狀,則應(yīng)該得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以碳電極作陰極,應(yīng)該與電源的負(fù)極相連,C錯(cuò)誤;D.充電時(shí),陰極上H2O電離產(chǎn)生的H+得到電子變?yōu)镠2,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-====H2↑+2OH-,破壞了附近水的電離平衡,最終達(dá)到平衡時(shí)附近溶液中c(OH-)增大,溶液的堿性增強(qiáng),pH增大,D錯(cuò)誤。2.(2020·陜西省五校聯(lián)考)微生物燃料電池可凈化廢水,同時(shí)還能獲得能源或有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品,圖1為其工作原理,圖2為廢水中濃度與去除率的關(guān)系。下列說法正確的是 (

)A.M為電池正極,CH3COOH被還原B.外電路轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí),M極產(chǎn)生22.4LCO2C.反應(yīng)一段時(shí)間后,N極附近的溶液pH下降D.濃度較大時(shí),可能會(huì)造成還原菌失活【解析】選D。由圖中信息可知,電子由M極流向N極,則M為電池負(fù)極,CH3COOH被氧化,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)負(fù)極電極反應(yīng)式CH3COOH-8e-+2H2O====2CO2↑+8H+可知,外電路轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀況下M極產(chǎn)生22.4LCO2(忽略CO2溶解),但題干中沒有說明標(biāo)準(zhǔn)狀況,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)圖中信息可知,N極消耗氫離子,反應(yīng)一段時(shí)間后,氫離子濃度降低,N極附近pH增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;強(qiáng)氧化劑能使蛋白質(zhì)變性,故濃度較大時(shí),可能會(huì)造成還原菌失活,D項(xiàng)正確?！炯庸逃?xùn)練】一些凈水器推銷商在推銷其產(chǎn)品時(shí),進(jìn)行所謂的“電解水法”實(shí)驗(yàn),將純凈水與自來水進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)電解裝置插入純凈水和自來水中通電數(shù)分鐘后,純凈水顏色無變化或略顯黃色,而自來水卻冒出氣泡并生成灰綠色或紅棕色的沉淀。根據(jù)上述現(xiàn)象,下列選項(xiàng)說法正確的是 (

)A.通電時(shí),鋁片作陽極,鐵片作陰極B.生成的氣泡、紅棕色或灰綠色的沉淀都是電解的直接或間接產(chǎn)物C.通過對(duì)比,確實(shí)能說明自來水中含有大量對(duì)人體有毒有害的物質(zhì)D.鐵片的電極反應(yīng):O2+2H2O+4e-====4OH-【解析】選B。分析可知,通電時(shí),鐵片作陽極,鋁片作陰極,與題意不符,A錯(cuò)誤;陰極的水得電子生成的氣泡、陽極的鐵失電子生成亞鐵離子與氫氧根離子反應(yīng),然后生成紅棕色或灰綠色的沉淀都是電解的直接或間接產(chǎn)物,符合題意,B正確;通過對(duì)比,能說明自來水中含有大量的離子,不一定為對(duì)人體有毒有害的物質(zhì),與題意不符,C錯(cuò)誤;鐵片作陽極,電極反應(yīng):Fe-2e-====Fe2+,與題意不符,D錯(cuò)誤。3.(2020·雅安模擬)中國科學(xué)家研究出對(duì)環(huán)境污染小、便于鋁回收的海水電池,其工作原理示意圖如下:

下列說法正確的是 (

)A.電極Ⅰ為陰極,其反應(yīng)為O2+4H++4e-====2H2OB.聚丙烯半透膜允許陽離子從右往左通過C.如果電極Ⅱ?yàn)榛钚枣V鋁合金,則負(fù)極區(qū)會(huì)逸出大量氣體D.當(dāng)負(fù)極質(zhì)量減少5.4g時(shí),正極消耗3.36L氣體【解析】選C。電極Ⅰ為正極,其反應(yīng)為O2+4e-+2H2O====4OH-,故A錯(cuò)誤;原電池中陽離子從右向左移向正極,由題意知鋁要便于回收,所以設(shè)置聚丙烯半透膜為了不允許陽離子通過,故B錯(cuò)誤;如果電極Ⅱ?yàn)榛钚枣V鋁合金,鎂鋁形成很多細(xì)小的原電池,鎂失去電子,鋁上氫離子得到電子,因此在負(fù)極區(qū)會(huì)逸出大量氣體,故C正確;不是標(biāo)準(zhǔn)狀況下,無法算正極消耗氣體的體積,故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題包括1小題,共26分)4.化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時(shí)獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH-+3H2↑,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。

電解====(1)電解一段時(shí)間后,c(OH-)降低的區(qū)域在____(填“陰極室”或“陽極室”)。

(2)電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出,其原因:________。

(3)c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn),分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:________________________。

【解析】(1)根據(jù)題意,鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H+得電子生成H2,發(fā)生還原反應(yīng),則鐵電極上OH-被消耗且無補(bǔ)充,溶液中的OH-減少,因此電解一段時(shí)間后,c(OH-)降低的區(qū)域在陽極室。(2)H2具有還原性,根據(jù)題意:Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。因此,電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出,防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。(3)根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,在M點(diǎn):c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢;在N點(diǎn):c(OH-)過高,鐵電極上有Fe(OH)3生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低。答案:(1)陽極室(2)防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低(3)M點(diǎn):c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢[或N點(diǎn):c(OH-)過高,鐵電極上有Fe(OH)3生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低]【B組創(chuàng)新應(yīng)用】（40分鐘50分）一、選擇題(本題包括4小題,每題6分,共24分)5.(2020·全國Ⅱ卷)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時(shí),Ag+注入到無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍(lán)色,對(duì)于該變化過程,下列敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.Ag為陽極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價(jià)升高D.總反應(yīng)為:WO3+xAg====AgxWO3【解析】選C。由外加電源可知該裝置為電解裝置。由“通電時(shí),Ag+注入到無色WO3薄膜中,生成AgxWO3”可知,Ag為陽極,Ag+由銀電極向變色層(陰極)遷移,A、B正確;WO3生成AgxWO3,W的化合價(jià)降低x價(jià),C錯(cuò)誤;陽極電極反應(yīng)式為xAg-xe-====xAg+,陰極電極反應(yīng)式為WO3+xe-+xAg+====AgxWO3,兩極電極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)式為WO3+xAg====AgxWO3。6.(2020·渭南模擬)在《科學(xué)》中的一篇論文中,圣安德魯斯的化學(xué)家描繪出了一種使用DMSO(二甲基亞砜)作為電解液,并用多孔的黃金作為電極的鋰-空氣電池的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?這種實(shí)驗(yàn)電池在充放電100次以后,其電池容量仍能保持最初的95%。該電池放電時(shí)在多孔的黃金上氧分子與鋰離子反應(yīng),形成過氧化鋰,其裝置圖如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是 (

)A.多孔的黃金作為正極,負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li-e-====Li+B.DMSO電解液能傳遞Li+和電子,但不能換成水溶液C.該電池放電時(shí)每消耗2mol空氣,轉(zhuǎn)移4mol電子D.給該鋰-空氣電池充電時(shí),金屬鋰接直流電源正極【解析】選A。鋰電極作負(fù)極,負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li-e-====Li+,多孔的黃金作為正極,A項(xiàng)正確;電子經(jīng)導(dǎo)線從負(fù)極移向正極,電子不在溶液中移動(dòng),溶液中是離子移動(dòng)導(dǎo)電,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該電池放電時(shí),氧氣的化合價(jià)由0價(jià)轉(zhuǎn)化為-1價(jià),消耗1mol氧氣,轉(zhuǎn)移2mol電子,但是2mol空氣中氧氣的物質(zhì)的量小于2mol,則轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于4mol,C項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí),金屬鋰為負(fù)極,充電時(shí)該電極相當(dāng)于電解池的陰極,因此給該鋰-空氣電池充電時(shí),金屬鋰接直流電源的負(fù)極,D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.(2020·北京朝陽區(qū)模擬)研究人員采用雙極膜將酸-堿電解液隔離,實(shí)現(xiàn)MnO2/Mn2+和的兩個(gè)溶解/沉積電極氧化還原反應(yīng),研制出新型高比能液流電池,其放電過程原理示意圖如圖:下列說法不正確的是 (

)A.放電過程中,總反應(yīng)方程式為Zn+MnO2+4OH-+4H+====+Mn2++2H2OB.放電過程中,當(dāng)1molZn參與反應(yīng)時(shí),理論上有4molK+發(fā)生遷移C.充電過程中,陰極的電極反應(yīng)為+2e-====Zn+4OH-D.充電過程中,右側(cè)池中溶液pH逐漸減小【解析】選B。根據(jù)電池示意圖,左側(cè)Zn失去電子與溶液中的OH-反應(yīng)生成

,為負(fù)極反應(yīng),右側(cè)MnO2得電子與溶液中的H+反應(yīng)生成Mn2+和水;電解過程中,右側(cè)的Mn2+失去電子與水反應(yīng)生成MnO2和H+,電極方程式與原電池的正極方程式相反,左側(cè)得電子生成Zn和OH-,電極方程式與原電池的負(fù)極方程式相反。A.放電過程中負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-+4OH-====,正極的電極方程式為MnO2+2e-+4H+====Mn2++2H2O,總反應(yīng)為Zn+MnO2+4OH-+4H+====+Mn2++2H2O,A正確;B.放電過程中每消耗1molZn會(huì)生成1mol,即每消耗4mol負(fù)電荷生成2mol負(fù)電荷,電解質(zhì)中減少2mol負(fù)電荷,因此有2molK+發(fā)生遷移,B錯(cuò)誤;C.根據(jù)分析,充電過程中陰極的電極方程式與放電過