高中化学专题八 电化学基础 金属的腐蚀与防护.docx

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高中化学专题八电化学基础金属的腐蚀与防护

专题八电化学基础金属的腐蚀与防护

1．[2018·辽宁省大石桥市月考]化学与生产、生活密切相关，下列说法不正确的是（）

A．钢铁在海水中比在河水中更易被腐蚀，主要原因是海水含氧量高

B．硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂

C．用纯碱溶液清洗油污时，加热可以提高去污能力

D．高纯硅广泛应用于太阳能电池、计算机芯片

2．[2018·浙江省温州市二模]某电化学气敏传感器的工作原理如图所示，下列说法不正确的是（）

A．a极为负极

B．b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

C．电解质溶液中的OH－移向a极

D．该传感器工作一段时间后，电解质溶液的pH值将变大

3．[2018·全国卷Ⅱ]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。

将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na

2Na2CO3＋C。

下列说法错误的是（）

A．放电时，ClO

向负极移动

B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C．放电时，正极反应为：

3CO2＋4e－===2CO

＋C

D．充电时，正极反应为：

Na＋＋e－===Na

4．[2018·北京通州区二模]研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。

下列有关说法不正确的是（）

A．图1：

a点溶液变红

B．图1：

a点的铁比b点的铁腐蚀严重

C．图2：

若d为锌，则铁不易被腐蚀

D．图2：

正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

5．[2018·浙江省金华市十校联考]某高能电池以稀硫酸作为电解质溶液，其总反应式为CH2===CH2＋O2===CH3COOH。

下列说法正确的是（）

A．在电池工作过程中，溶液中的SO

向正极移动

B．随着反应的进行，正极区域附近溶液的pH变小

C．当转移4mol电子时，溶液中的CH3COOH分子数为NA（NA为阿伏加德罗常数的值）

D．负极的电极反应式为CH2===CH2－4e－＋2H2O===CH3COOH＋4H＋

6．[2018·福建省罗源一中月考]LiFePO4电池稳定性高、安全、对环境友好，其工作原理如图所示。

下列说法错误的是（）

A．a极是电池的负极

B．电池工作时，正极可发生反应：

Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4

C．电池充电时间越长，x值越小

D．电池工作时，外电路中流过0.1mol电子，负极材料减重0.7g

7．[2018·安徽省江南十校冲刺联考]利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境中温室气体的含量。

下列说法正确的是（）

A．通电后，a室的pH增大

B．中间隔室发生的反应：

HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O，从而提取CO2

C．阴极反应式为2H＋－2e－===H2↑

D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有22.4LCO2气体产生

8．[2018·浙江省杭十四中月考]某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。

下列说法正确的是（）

A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

9．[2018·沈阳市质量监测]在一定条件下，用石墨电极电解0.5mol/LCuSO4溶液（含H2SO4），监测到阳极附近溶液pH随着通电时间的延长而变化，数据如下表所示，下列说法不正确的是（）

通电前pH

通电后pH

瞬间

20s

40s

60s

80s

100s

120s

……

2.35

2.55

2.50

2.48

2.45

2.41

2.35

2.25

……

A.通电瞬间，阳离子向阴极移动

B．电解过程中，阳极发生的电极反应是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑

C．通电后pH下降过程中，阴极发生的主要电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu

D．通电后pH下降过程中，H＋向阴极的移动速率大于其在阳极的生成速率

10．[2018·辽宁省葫芦岛市月考]混合动力汽车（HEV）中使用了镍氢电池，其工作原理如图所示：

其中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，KOH溶液作电解液。

关于镍氢电池，下列说法不正确的是（）

A．充电时，阴极附近pH降低

B．电动机工作时溶液中OH－向甲移动

C．放电时正极反应式为：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

D．电极总反应式为：

MH＋NiOOH

M＋Ni（OH）2

11．[2018·湖南联考]某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3和K2CO3为电解质、以CH4为燃料，该电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（）

A．电极a为负极，发生氧化反应

B．CO

向正极移动

C．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．此电池在常温下也能工作

12．[2018·河北省定州中学月考]用电解法可制取有广泛用途的Na2FeO4：

Fe＋2H2O＋2NaOH

Na2FeO4＋3H2↑，工作原理如图1所示。

装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeOH

，镍电极有气泡产生。

若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。

下列说法不正确的是（）

A．a是电源的正极

B．电解一段时间后，c（OH－）降低的区域在阴极室

C．电解过程中，阳极发生的电极方程式为Fe＋8OH－－6e－===FeO

＋4H2O

D．如图2，N点c（Na2FeO4）低于最高值的原因是氢氧化钠溶液浓度过高

13．[2018·河北省冲刺模考]一种新型镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示。

其中的液体由于密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。

下列说法正确的是（）

A．太阳能电池的工作原理为光能→化学能→电能B．放电时，Cl－向上移动进入液态Mg

C．充电时，电极N与太阳能电池的负极相连D．充电时，外电路中流过0.2mol电子，阴极质量增加2.4g

14．[2018·北京市海淀区模拟]太阳能、风能发电逐渐得到广泛应用，在发电系统中安装储能装置有助于持续稳定供电，其构造的简化图如下：

（1）下列说法中，正确的是________（填字母序号）。

a．太阳能、风能都是清洁能源

b．太阳能电池组实现了太阳能到电能的转化

c．控制系统能够控制储能系统是充电还是放电

d．阳光或风力充足时，储能系统实现由化学能到电能的转化

（2）全钒液流电池是具有发展前景的、用作储能系统的蓄电池。

已知放电时V2＋发生氧化反应，则放电时电极A的电极反应式为____________；充电时电极B做____________极。

（3）含钒废水会造成水体污染，对含钒废水（除VO

外，还含有Al3＋，Fe3＋等）进行综合处理可实现钒资源的回收利用，流程如下：

已知溶液pH范围不同时，钒的存在形式如下表所示：

钒的化合价

pH<2

pH>11

＋4价

VO2＋，VO（OH）＋

VO（OH）

＋5价

VO

VO

①加入NaOH调节溶液pH至13时，沉淀1达最大量，并由灰白色转变为红褐色，用化学用语表示加入NaOH后生成沉淀1的反应过程为__________、____________；所得滤液1中，铝元素的存在形式为____________。

②向碱性的滤液1（V的化合价为＋4）中加入H2O2的作用是__________________（用离子方程式表示）。

15．[2018·辽宁省大石桥市月考]人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素（CO（NH2）2），原理如图。

（1）电源的负极为________（填“A”或“B”）。

（2）阳极室中发生的反应依次为______________、______________。

（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。

专题八电化学基础金属的腐蚀与防护

1．A钢铁在海水中比在河水中更易被腐蚀，主要原因是海水中氯化钠浓度高，A项不正确；硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂，B项正确；用纯碱溶液清洗油污时，加热可以促进碳酸钠水解产生氢氧化钠，提高去污能力，C项正确；高纯硅广泛应用于太阳能电池、计算机芯片，D项正确。

2．D该传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，其电池的总反应为4NH3＋3O2===4N2＋6H2O；该传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，A项正确；氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B项正确；碱性条件下，氨气失电子生成氮气和水，则a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，消耗OH－，电解质溶液中的OH－移向a极，C项正确；该传感器在工作过程中总反应为4NH3＋3O2===4N2＋6H2O，所以KOH的物质的量不变，pH值不变，D项错误。

3．D放电时是原电池，阴离子ClO

向负极移动，A项正确；电池的总反应为3CO2＋4Na

2Na2CO3＋C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B项正确；放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：

3CO2＋4e－===2CO

＋C，C项正确；充电时是电解池，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO

＋C－4e－===3CO2，D项错误。

4．B图1：

a点氧气得电子产生氢氧根离子，溶液呈碱性遇酚酞溶液变红，A项正确；图1：

a点为正极得电子，b点为负极铁失电子产生亚铁离子，b点铁腐蚀严重，B项不正确；图2：

若d为锌为负极失电子，则铁为正极，不易被腐蚀，C项正确；图2：

正极氧气得电子产生氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D项正确。

5．D根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，即SO

向负极移动，A项错误；电解质是硫酸，O2在正极得电子，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，正极区域pH增大，B项错误；C2H4中C的平均价态为－2价，乙酸中C的平均价态为0价，因此C2H4在负极上参与反应生成CH3COOH，负极反应式为CH2===CH2＋2H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋，当转移4mol电子时，生成1molCH3COOH，但CH3COOH属于弱电解质，部分电离，因此溶液CH3COOH分子的物质的量小于1mol,C项错误；根据电池总反应，电解质是硫酸，因此负极反应式为CH2===CH2＋2H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋，D项正确。

6．C在原电池中，阳离子向正极移动，根据图示Li＋向右移动，说明电极b为正极，电极a为负极，A项正确；电池工作时，正极Li1－xFePO4得电子发生还原反应，电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－＝LiFePO4，B项正确；电池充电时间越长，转移电子数越多，x值也越大，C项错误；电池工作时，负极反应式为LixC6－xe－＝C6＋xLi＋，外电路中流过0.1mol电子，负极消耗0.1molLi，减轻的重量为0.1mol×7g·mol－1＝0.7g，D项正确。

7．Ba室为阳极，发生氧化反应，电极极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液的pH减小，A项错误；氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：

HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O，实现b室中提取CO2的目的，B项正确；阴极发生还原反应，氢离子得电子生成氢气，2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；根据阳极电极反应可知，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，当电路中通过1mol电子的电量时，会有1mol氢离子生成，进入b室，产生标况下CO2气体22.4L，题中没有给出气体是否为标准状况，无法计算出CO2气体的体积，D项错误。

8．D根据电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl可知，Ag失电子作负极，氯气在正极上得电子生成氯离子。

其电极反应为：

Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误；放电时，交换膜左侧溶液中生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，B项错误；根据电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，C项错误；放电时，当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧会有0.01mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01molAg失去0.01mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子会减少0.01mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子，D项正确。

9．D电解池中，阳离子向阴极移动，A项正确；电解过程中，阳极pH逐渐减小，电解池阳极上物质失去电子，发生氧化反应，考虑到溶液中含有硫酸，电解质溶液为酸性的，则阳极发生的电极反应应为H2O放电，产生H＋，所以阳极发生的电极反应是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B项正确；阴极发生反应为物质得到电子，发生还原反应，则阴极发生的主要电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu,C项正确；电解过程中，阳极pH降低，阳极电极反应为：

2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，产生的H＋是阳离子，向阴极移动，pH降低表明阳极H＋向阴极的移动速率小于其在阳极的生成速率，阳极c（H＋）增大，pH＝－lgc（H＋）减小，D项错误。

10．A充电时，阴极反应式为M＋H2O＋e－===MH＋OH－，生成OH－，c（OH－）增大，即pH增大，故A项错误；根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，甲为负极，乙为正极，即OH－向甲移动，故B项正确；根据工作原理，正极反应式为NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，C项正确；根据工作原理，负极反应式为MH＋OH－－e－===M＋H2O，因此电极总反应式为MH＋NiOOH

M＋Ni（OH）2,D项正确。

11．A由图可知，a极是电子流出的电极，为负极，负极失电子，发生氧化反应，A项正确；在原电池中阴离子移向负极，B项错误；该电池以Li2CO3和K2CO3为电解质，正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO

，C项错误；该电池是以熔融碳酸盐为电解质，故常温下无法工作，应在高温下工作，D项错误。

12．B电解法制取Na2FeO4，反应方程式为Fe＋2H2O＋2NaOH

Na2FeO4＋3H2↑。

在反应中铁失电子转化为Na2FeO4，故铁与电源正极相连，铁作阳极，Ni与电源负极相连，Ni作阴极，可知a为电源的正极，A项正确；电解时镍电极有气泡产生，阴极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，铁电极发生氧化反应，阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－＝FeO

＋4H2O，电解过程中阳极室消耗OH－，c（OH－）降低，B项错误；由上述分析知C项正确；由题知若NaOH溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质，由图2知N点，c（Na2FeO4）低于最高值，可知是由于NaOH溶液浓度过高，D项正确。

13．D太阳能电池工作时太阳能转化为电能，A项错误；放电时由电流方向可知电极M为负极Mg－2e－＝Mg2＋，电极N为正极，电极反应式为Mg2＋＋2e－＝Mg，工作时中间层熔融盐的组成不变，Cl－不会进入液态Mg层，B项错误；充电时电极N与太阳能电池正极相连，C项错误；充电时阴极反应为Mg2＋＋2e－＝Mg，外电路流过0.2mol电子，阴极上生成0.1molMg，阴极质量增加0.1mol×24g/mol＝2.4g，D项正确。

14．答案：

（1）abc

（2）VO

＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O阴

（3）①Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3AlO

②2VO（OH）

＋H2O2＋4OH－===2VO

＋6H2O

解析：

（1）a.太阳能、风能对环境无影响，属于清洁能源，a项正确；b.太阳能电池是太阳能转化成电能的装置，b项正确；根据构造简化图，控制系统能够控制储能系统是充电还是放电，c项正确；d.阳光或风力充足时，实现了由太阳能或风能到电能的转化，d项错误；

（2）放电时，V2＋发生氧化反应，根据原电池工作原理，电极B为负极，电极A为正极，正极上得到电子，化合价降低，即电极反应式为VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，即电极B为阴极；（3）①加入NaOH溶液调节pH至到13，出现的现象是出现沉淀，由灰白色转变成红褐色。

反应ⅰ中发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，反应ⅱ中加入氢氧化钠发生的离子反应是Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓、4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，氢氧化铝表现两性，又因为调节pH到13，此时Al元素以AlO

形式存在。

②根据流程图，目的是得到＋5价钒，即H2O2作氧化剂，本身被还原成H2O。

根据表格数据，碱性条件下，＋4价钒以VO（OH）

形式存在，＋5价钒在碱性条件下，以VO

形式存在，因此有VO（OH）

＋H2O2→VO

＋H2O，根据化合价升降法进行配平，2VO（OH）

＋H2O2→2VO

＋H2O，电荷不守恒，因为环境是碱性，因此反应物中缺少OH－，最后配平，即反应方程式为：

2VO（OH）

＋H2O2＋4OH－===2VO

＋6H2O。

15．答案：

（1）B

（2）2Cl－－2e－===Cl2↑CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl或CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6H＋＋6Cl－

（3）不变7.2

解析：

根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极，故阳极室中发生的反应依次为：

2Cl－－2e－===Cl2↑，CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。

（3）阴极反应为：

6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑（或6H＋＋6e－===3H2↑）；阳极反应为：

6Cl－－6e－===3Cl2↑；CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O―→N2＋CO2＋6HCl。

根据上述反应可以看出在阴、阳极上产生的OH－、H＋的数目相等，阳极室中反应产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；由上述反应可以看出，转移6mole－时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的13.44L气体中V（N2）＝V（CO2）＝2.688L，即n（N2）＝n（CO2）＝0.12mol。

根据方程式CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl可知生成0.12molN2所消耗的CO（NH2）2的物质的量也为0.12mol，其质量为：

m[CO（NH2）2]＝0.12mol×60g·mol－1＝7.2g。