電解池金屬的電化學腐蝕與防護

1.近年來LiFePO,材料被視為最有前途的鋰離子電池材料之一.回答下列問題：

(1)LiFePCh中Fe元素的化合價是.

(2)FeSO4-7H2O>(NH4)2HP04>Li0H以物質的量之比1：1：為原料在高溫下制備LiFePO”

該反應還生成一種正鹽，該正鹽的化學式為，反應方程式

為.

(3)以FeP04>Li2cO3、單質碳為原料在高溫下制備LiFeP04,該反應還生成一種氣體

且有毒，則反應方程式為,該反應中氧化劑為.

(4)磷酸鐵鋰動力電池(簡稱LFP)是一種高效、長壽命的二次電池，其工作原理為

放電

C6Li+FeP04F=^C6Li(1-x)+(1-x)FeP04+xLiFeP04,電池在充電時，陽極中的Li卡通過

充電

聚合物隔膜向陰極遷移；在放電時，負極中的Li,通過隔膜向正極遷移.充電時的陰極

反應式，若用該電池電解精煉銅，陰極質量增重12.8g時，則電池中經

過聚合物隔膜的Li*數目為.

(5)某同學想，用于制備LiFePO’的原料磷酸鐵(FePO?？梢酝ㄟ^鐵鹽與磷酸反應得

至IJ,反應如下：Fb+H3P(h=FeP041+3IT.結合以下條件判斷，該反應(填

“能”或“不能”)發(fā)生反應.

已知：①一個反應的平衡常數大于1.0義1。5,則可看做能夠完全發(fā)生.

1

②常溫下：磷酸三步電離合并后，H3P04F=3H++P(V-的電離常數Kal-3=2.1X10*2

③(產1.3X10*7.

【答案】(1)+2；

高溫

(2)(NH4)2S04；FeS04-7H20+(NH4)2HP04+Li0H=S^=LiFeP04+(NH4)2S04+8H20；

(3)2FeP04+Li2C03+2C=^=^=2LiFeP04+3C0t;FeP04>Li2C03；

+

(4)C6Li(i.x)+xLi+xe-C6Li；0.4NA；

(5)能.

【解析】(1)根據化合價代數和為0,而此化合物中含有的是磷酸根，故鐵元素的化

合價為+2價；

(2)在反應過程中元素守恒，故生成的正鹽是(NHD2s0”根據元素守恒即可得到化

-o-^B

m

學方程式為；FeS04-7H20+(NH4)2HP04+Li0H--LiFeP04+(NH4)2S04+8H20；

(3)在該反應生成的一種有毒的氣體只能是C0,根據元素守恒即可得到化學方程式

高溫

為：2FeP04+Li2C03+2C2LiFeP04+3C0t,在此反應過程中，F(xiàn)ePCh中的鐵元素由

+3價降低到+2價，Li2c中的碳元素由+4降低到+2價，故氧化劑是FeP(h、Li2C03；

+

(4)充電時的陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為：C6Li(1-x)+xLi+xe=C6Li,在用該

電池電解精煉銅時陰極是金屬銅析出，當陰極質量增重12.8g時，銅離子得到的電子

為0.4mol,則電池中通過聚合物隔膜的Li卡數目為0.4NA；

2

(5)Fb+H3P04=FeP0N+3lT的平衡常數數為：K=~~~3------.......—,分子和

c(Fe，)?c(H?POd)

-22

分母同乘以磷酸根離子的濃度，所以K-2-1X1°—=1.6X1O5>1.0X105.

1.3X10々

2.電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a：X、Y是

兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題：

(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴

酚酷溶液，則

①電解池中X電極上的電極反應式為，在X電極附近觀察到的現(xiàn)象是

②Y電極上的電極反應式為，檢驗該電極反應產物的方法是

(2)如用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuS04溶液，則

①X電極的材料是，電極反應式為

3

②Y電極的材料是,電極反應式為（說明；雜質發(fā)生的電極反應不必

寫出）。

【答案】（1）①2H++2e.===H2t放出氣體，溶液變紅

②2cl一一2e.===C12t把濕潤的淀粉一碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍色

（2）①純銅Cu2++2e~~=Cu②粗銅Cu—2e-=—Cu2+

3.利用如圖裝置進行實驗，甲乙兩池均為的AgNOs溶液，A.B均為Ag電極.實

驗開始先閉合及，斷開”.一段時間后，斷開Ki,閉合小，形成濃差電池，電流計指

針偏轉（Ag+濃度越大氧化性越強）.下列說法不正確的是（）

?

(A)(B)

禹子交換服

（僅允許NO；離子通過）

A.合Ki,斷開及后，A電極增重

B.閉合Ki,斷開心后，乙池溶液濃度上升

C.斷開Ki,閉合“后，N03-向B電極移動

D.斷開Ki,閉合“后，A電極發(fā)生氧化反應

【答案】C

【解析】A.閉合治,斷開心后，A為陰極，發(fā)生還原反應生成銀，質量增大，正確;

4

B.閉合《，斷開心后，陽極金屬銀被氧化，陰極析出銀，N（V向陽極移動，乙池濃度

增大，甲池濃度減小，正確；

C.斷開Ki,閉合“后，形成濃差電池，電流計指針偏轉（Ag+濃度越大氧化性越強），

可知B為正極，A為負極，NCV向負極移動，錯誤；

D.斷開治,閉合及后，A為負極，發(fā)生氧化反應，正確.

4.如圖,將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中,下列分析正確的是（）

溶液陽離子

交愉股

A.K1閉合，鐵棒側溶液會出現(xiàn)白色沉淀，而且沉淀最終變?yōu)榧t褐色

B.&或“閉合，石墨棒周圍溶液pH均升高

C.C閉合,鐵棒上發(fā)生的反應為2C「-2e=Cl2t

D.凡閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產生0.002mol氣體

【答案】D

【解析】A、若閉合Ki,該裝置沒有外接電源，所以構成了原電池，較活潑的金屬鐵作

負極，負極上鐵失電子，F(xiàn)e-2e=Fe2+,錯誤；

5

B、若閉合Ki,該裝置沒有外接電源，所以構成了原電池；不活潑的石墨棒作正極，正

極上氧氣得電子生成氫氧根離子發(fā)生還原反應，電極反應式為2H20+02+4e=40H-,所

以石墨棒周圍溶液pH逐漸升高；若閉合6該裝置有外接電源，所以構成了電解池，

Fe與負極相連為陰極，碳棒與正極相連為陽極，反應為2CV-2e=Cl2t,石墨棒周

圍溶液pH不變，錯誤；

C、及閉合，F(xiàn)e與負極相連為陰極，反應為2H++2e-=Hzt,錯誤；

D、心閉合，F(xiàn)e與負極相連為陰極，反應為2H++2e=H2t,碳棒與正極相連為陽極，反

應為2C1--2e=Cl2f,電路中通過0.002NA個電子時，陰極生成0.OOlmol氫氣，陽極

生成0.OOlmol氯氣，兩極共產生0.002mol氣體，正確.

5.下列實驗裝置中，實驗時，先斷開心,閉合兩極均有氣泡產生；一段時間后，

斷開閉合區(qū),發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉，下列有關描述正確的是（）

K>a.-------------|b

[t,~典海電源一

n

含酹酸的飽和食鹽水

A.斷開心，閉合治時，總反應的離子方程式為：2H++2C1—1晝Cbt+H2t

B.斷開“，閉合&時，電子沿“bfCu—電解質溶液一石墨一a”的路徑流動

C.斷開心，閉合絡時，銅電極附近溶液變紅

D.斷開氏,閉合《時，銅電極上的電極反應為：CL+2e—=2C=

6

【答案】c

【解析】A.斷開”,閉合K時，是電解池裝置，兩極均有氣泡產生，說明是電解飽和

食鹽水的反應，反應的離子方程式為2H20+2C-塞=C12t+H2t+20H，錯誤；B.斷

開心，閉合及時，是電解池裝置，導線是通過電子導電，溶液是通過離子的定向移動

導電，錯誤；C.斷開“，閉合氏時，是電解池裝置，兩極均有氣泡產生，石墨做陽極,

溶液中氯離子離子失電子發(fā)生氧化反應，銅做陰極，氫離子得到電子發(fā)生還原反應，

依據水的電離平衡，氫氧根離子濃度增大酚配變紅，正確；D.斷開閉合“時，發(fā)

現(xiàn)電流表指針偏轉，證明是原電池反應，形成氫氯燃料電池，石墨做原電池正極，Cl2

+2e-=2Cl-o

6.如下圖所示，其中甲池的總反應式為2CH30H+302+4K0H==2K2C03+6H20,下列說法

正確的是（）

A.甲池是電能轉化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉化電能的裝置

+

B.甲池通入CH3OH的電極反應式為CH30H—6-+2H20===C0U+8H

C.反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu（0H）2固體能使CuS04溶液恢復到原濃度

D.甲池中消耗280mL（標準狀況下）。2,此時丙池中理論上最多產生1.45g固體

【答案】D

7

【解析】甲池為原電池，作為電源，乙池、丙池為兩個電解池。根據原電池的形成條

件，通入CH30H的一極為負極，通入的一極為正極，所以石墨、Pt（左）作陽極，Ag、

-

Pt（右）作陰極；B項，負極反應：CH30H-6e-+80H^C0i-+6H20；C項，應加入CuO

或CuCO3；D項，丙池中：MgCl2+2H20電解，Mg（0H）21+C12t+H2t,消耗0.0125mol

02,轉移0.05mol電子，生成0.025molMg（OH）2,其質量為1.45go

7.某興趣小組設計如圖微型實驗裝置。實驗時，先斷開“，閉合兩極均有氣泡產

生;一段時間后，斷開Kn閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉。下列有關描述正確的是（）

A.斷開心，閉合&時，銅電極為陽極

B.斷開心，閉合及時，石墨電極附近溶液變紅

C.斷開Ki,閉合（時，銅電極發(fā)生還原反應

D.斷開閉合及時，石墨電極作正極

【答案】D

【解析】斷開治，閉合及時，裝置為電解池：因為兩極均有氣泡產生，說明銅電極為

陰極，其電極反應是：2H++2e一=員，銅電極附近溶液變紅，總反應的離子方程式應為:

2d+2H20=i2=20H-+H21+C121,A、B均錯誤;斷開閉合2時,則組成燃料電池，

8

+

銅為負極發(fā)生氧化反應：H2-2e=2H,石墨為正極：C12+2e-=2C「，此時電流計指針會偏

轉，C錯誤，D正確。

8.如圖裝置，A,B中的電極為多孔的惰性電極；C,D為夾在濕的Na2s。4濾紙條上的鉗

夾；電源有a,b兩極。若A,B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切斷及,

閉合小、“通直流電，回答下列問題：

KMnO.液清

SN?;SO.tt%

KOH溶液，4

⑴判斷電源的正、負極：a為極，b為極。

(2)在濕的Na2sO,溶液濾紙條中心的KMiA液滴，有什么現(xiàn)象

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑶寫出電極反應式：

A極,

C極O

(4)若電解一段時間后，A,B中均有氣體包圍電極。此時切斷心、K3,閉合KI,則電流

表的指針是否移動(填“是”或“否”),說明理由。

【答案】(1)負正

9

(2)紫色向D方向移動，兩極有氣體產生

-+-

(3)40H-4e-===2H20+02t4H+4e===2H2t

(4)是組成氫氧燃料電池

【解析】根據A、B中產生氣體的體積判斷，B中產生乩，A中產生。2,所以a為負極,

--

b為正極，MnOi向陽極移動，即向D移動，電極反應式為陽極：40H-4e^2H20+02

+

t,陰極：4H+4e-===2H21,所以兩極均有氣體產生，一段時間后，若斷開“、K3,

關閉及,則形成氫氧燃料電池，所以電流表指針會發(fā)生偏轉。

9.如圖1所示，A為電源，B為浸透飽和食鹽水和酚醐試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴

KMiA溶液，C、D為電解槽，其電極材料及電解質溶液見圖.

(1)關閉Ki,打開K2,通電后，B的KMnCh紫紅色液滴向c端移動，則電源b端為

極，通電開始時，濾紙d端的電極反應式是：；

(2)已知C裝置中溶液為Cu(N03)2和X(N03)3,且均為0.ImoL打開及，關閉”,

通電一段時間后，陰極析出固體質量m(g)與通過電子的物質的量n(mol)關系如圖

2所示.則Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的順序是；D裝置中溶液是H2S04,

則此裝置電極C端的實驗現(xiàn)象是：.

10

+

【答案】⑴負；2H+2e=H2t；

(2)CU2+>H+>X3+；在C端開始時有無色無味氣體產生，一段時間后有紅色物質析出；

【解析】(1)據題意B的KMnCh紫紅色液滴向c端移動，說明高鎰酸根離子向c端移

動，可推出極c端為陽極，則與之相連的電源a端為正極，b端為負極，所以通電濾

+

紙d端為陰極，電極反應式為2H+2e-=H21；

(2)根據電解C的圖象可知，通電后就有固體生成，當通過電子為0.2mol時，析出

固體質量達最大，證明此時析出的固體是銅.如果是X"析出，電子數應該是0.3moL

則氧化能力為Cu2+>X*當電子超過0.2mol時，固體質量沒變，說明這是陰極產生的

是氫氣，即電解水，說明氧化能力H+>X*故氧化能力為CU2+>H+>X。

D裝置中溶液是H2sO,，電極C端與b負極相連即為陰極，開始為氫離子得電子生成氫

氣，后陽極的銅失電子生成銅離子進入陰極在陰極析出，所以看到的現(xiàn)象為在C端開

始時有無色無味氣體產生，一段時間后有紅色物質析出。

10.課題式研究性學習是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的良好方法，某研究性學習小組將下列裝

置如圖連接，C,D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚配試液,

在F極附近顯紅色。

試回答下列問題：

(1)電源A極的名稱是o

(2)甲裝置中電解反應的總化學方程式：

11

(3)如果收集乙裝置中產生的氣體，兩種氣體的體積比是o

(4)欲用丙裝置給銅鍍銀，G應該是(填“銅”或“銀”)，電鍍液的主要成分

是(填化學式)。

(5)裝置丁中的現(xiàn)象是o

A-B--

itftfinII

Cu缸布液飽和NaC扇液F?O?膠體

甲乙丙丁

【答案】(1)正極

(2)2CUS04+2H20^±2CU+02t+2H2S04

(3)1：1(4)銀AgNO3(5)Y極附近紅褐色變深

【解析】(1)這是一個串聯(lián)電解裝置，乙中F極出現(xiàn)紅色，說明在F極放出乩，生成

NaOH,F為陰極，B為負極，A為正極。

(2)甲池電解C11SO4溶液：2C11SO4+2H2O整2Cu+02t+2H2sO4。

(3)乙池電解NaCl溶液：2NaCl+2H2通電2NaOH+CL(+H",K(C12)：KH2)=1：1。

(4)給銅鍍銀，銀應為陽極，銅為陰極，G為銀，電鍍液為AgNOs溶液。

12

(5)丁裝置是膠體的電泳，F(xiàn)e(0H)3膠體膠粒帶正電荷，通電后向陰極移動，陰極區(qū)顏

色變深。

11.已知鉛蓄電池的工作原理為Pb+PbO2+2H2SO42PbS04+2H20,現(xiàn)用如圖裝置進

行電解(電解液足量)，測得當鉛蓄電池中轉移0.4mol電子時鐵電極的質量減少11.2

go請回答下列問題。

H鉛蓄電池

(DA是鉛蓄電池的極,鉛蓄電池正極反應式為,

放電過程中電解液的密度(填“減小”、“增大”或“不變”)。

(2)Ag電極的電極反應式是,該電極的電極產物共

________go

(3)Cu電極的電極反應式是,CuS04溶液的濃度(填

“減小”、“增大”或“不變”)

(4)如圖表示電解進行過程中某個量(縱坐標x)隨時間的變化曲線，則x表示

幡硫酸

時間

a.各U形管中產生的氣體的體積

13

b.各U形管中陽極質量的減少量

c.各U形管中陰極質量的增加量

+-

【答案】(1)負Pb02+4H+S0t+2e===PbS04+2H20減小

(2)2H++2e一===乩t0.4

(3)Cu—2e-=~Cu2+不變(4)b

【解析】根據在電解過程中鐵電極質量的減少可判斷A是電源的負極，B是電源的正

極，電解時Ag極作陰極，電極反應式為2H++2e-===Hzt,Fe作陽極，電極反應式為

Fe—2e一===Fe?+,左側U形管中總反應式為Fe+2H+===Fe2++Hzt。右側U形管相當于

電鍍裝置，Zn電極作陰極，電極反應式為Cu2++2e===Cu,銅電極作陽極，電極反應

式為Cu-2e--Cu2+,電鍍過程中CuS04溶液的濃度保持不變，根據上述分析可得答案。

12.下列有關說法正確的是()

A.鋼鐵的腐蝕過程中，析氫腐蝕與吸氧腐蝕不可能同時發(fā)生

B.反應NH4cl(s)=NH3(g)+HC1(g)在室溫下不能自發(fā)進行，則該反應的△HX)

C.由于L(BaSOD<KSP(BaCO3),因此BaS(h沉淀不可能轉化為BaCOs沉淀

D.25c時,0.Imol-LCHsCOOH溶液加水稀釋后,c(OH)/c(CBCOOH)增大

【答案】BD

【解析】A、鋼鐵腐蝕時若介質為酸性，則可能同時發(fā)生析氫腐蝕與吸氧腐蝕，錯誤；

B、該反應端變大于零，在室溫下不能自發(fā)進行，則熔變一定大于零，正確；C、可

14

以用高濃度的碳酸鹽溶液使溶液中領離子和碳酸根離子濃度積大于KSP(BaCO3),即可

使BaS(h沉淀轉化為BaCOs沉淀,錯誤；D、加水稀釋,平衡中醋酸分子濃度c(CH3COOH)

+

和c(H)均變小,水的離子積丑不變,故c(0H)增大,從而c(Off)/c(CH3COOH)

增大，正確.

13.列有關說法正確的是()

A.馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹

B.2CaC03(s)+2S02(g)+02(g)=2CaS04(s)+2C02(g)在高溫下能自發(fā)進行，則

該反應的△!!>()

1

C恒溫恒容密閉容器中進行的反應N(g)+3H2(g)=2NH3(g)；AH=akJ?mor,

平衡時向容器中再充入弗和乩，反應速率加快，a值不變

D.氫硫酸(弱酸)中加入少量CuS04溶液(H2S+CUSO4=CUSI+H2S04),H2s的電離程度

和溶液的pH均增大

【答案】AC

【解析】A、鍍錫鐵制品鍍層破損在潮濕的空氣中形成原電池，鐵做負極被腐蝕，所以

鐵制品比受損前更容易生銹，正確；B、2CaC03(s)+2S02(g)+02(g)=2CaS04(s)

+2C02(g)在高溫下能自發(fā)進行，△H-T4SV0,反應△5<(),說明該反應的△HVO,

錯誤；C、因為增大反應物濃度，反應速率加快，焙變僅與系數成正比與平衡狀態(tài)無

關，所以反應苗(g)+3乩(g)=2NH3(g);△H=akJ*mor1,平衡時向容器中再充

入岫和乩，反應速率加快，a值不變，正確；D、由反應H2S+CUSO4T11SJ+H2s得

15

出，H2s的電離程度增大，溶液的pH減小，錯誤.

14.對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。

(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：

…脫脂堿洗水洗除灰電解廠耐蝕但材

工H部)廢也斛液

①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是

(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列

試劑中的O

a.NH3b.CO2c.NaOHd.HNO3

②以鋁材為陽極，在H2sO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為

o取少量廢電解液，加入NaHCOs溶液后產生氣泡和白色沉淀，產生沉淀的原

因是

(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是

⑶

16

二二二二揖木二二二二

u--------

利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。

若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于處。若X為鋅，開關K置于M

處，該電化學防護法稱為。

-+

【答案】(l)(D2Al+20H-+2H20===2A10r+3H21b(2)2Al+3H20-6e===Al203+6H

HC03與Al"發(fā)生水解相互促進反應，產生Al(0H)3沉淀(2)補充溶液中消耗的Cu2+,

保持溶液中Ci?+濃度恒定(3)N犧牲陽極的陰極保護法

【解析】(1)①題中指出在堿洗時有氣泡產生，則只有金屬鋁與堿反應才符合條件，故

堿洗過程中發(fā)生反應的離子方程式為A12O3+20H-+H20^-2A10￡>2A1+2OH"+

4H2O=2A1OI+3H2to堿洗后溶液中含有大量A10L故最好通入CO2氣體使A1OE轉化

為A1(OH)3沉淀以回收鋁。②活潑金屬作陽極，陽極材料本身失電子被氧化，其氧化產

-+

物為Al203,由此可得陽極反應式為2A1+3H2O-6e^^Al203+6Ho加入NaHCOs溶液后，

Al"與HCO3發(fā)生相互促進的水解反應，離子方程式可表示為A13++3HCO；===A1(OH)3

I+3C02to(2)電鍍時若用石墨作陽極，則電解過程中電解液中Cd+濃度不斷減小，

導致鐵表面不能鍍上均勻的銅。(3)若X為碳棒，則只能用外加電源的陰極保護法，此

時開關K應置于N處。若X為Zn,K置于M處，其保護原理為犧牲陽極的陰極保護法。

15.某化學興趣小組對電化學問題進行了實驗探究。I.利用如圖裝置探究金屬的防護

措施，實驗現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產生。

17

酸化3保NaCI

溶液

(1)寫出負極的電極反應式O

(2)某學生認為，鐵電極可能參與反應，并對產物作出假設：

假設1：鐵參與反應，被氧化生成Fe2+

假設2：鐵參與反應，被氧化生成Fe"

假設3：o

(3)為了探究假設1、2,他采取如下操作：

①取0.01mol?LTFeCL溶液2mL于試管中，加入過量鐵粉；

②取操作①試管的上層清液加入2滴K3[Fe(CN)J溶液，生成藍色沉淀；

③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)61溶液，未見藍色沉淀生成；

④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變血紅；

據②、③、④現(xiàn)象得出的結論是___________________________________________

(4)該實驗原理可應用于防護鋼鐵腐蝕，請再舉一例防護鋼鐵腐蝕的措施

________________________________O

n.利用如圖裝置作電解50mL0.5mol-廠】的CuCL溶液實驗。

18

氨化銅溶液

實驗記錄：

A.陽極上有黃綠色氣體產生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{后褪色(提示：

CL氧化性大于ion；

B.電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍色固體。

(1)分析實驗記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：

①;

②O

(2)分析實驗記錄B中淺藍色固體可能是(寫化學式)，試分析生成該物質的

原因O

【答案】I.(l)Zn-2e-===Zn2+

(2)鐵參與反應，被氧化生成Fe2+和Fe3+

(3)正極附近溶液不含F(xiàn)e2+和Fe3+

(4)在鋼鐵表面刷一層油漆(其他合理答案均可)

--+

II.(l)@2r+Cl2===I2+2Cl(2)5Cl2+I2+6H20===10Cl+2I0r+12H

(2)CU(OH)2電解較長時間后，Cu2+濃度下降，H+開始放電，溶液pH增大，C/+轉化

19

為Cu(OH)2沉淀

【解析】I.該裝置形成鐵、鋅原電池，其負極反應為Zn—2e-===Zn2+,若正極鐵參與

3+

反應，則生成Fe?+或F*或Fe?+、FeO

⑶根據實驗現(xiàn)象推斷，正極附近無Fe"、Fe2+,說明正極Fe不參與反應。

⑷保護鋼鐵的電化學保護法之一就是犧牲陽極的陰極保護法，也可以覆蓋一層保護

層，如刷油漆，防止鐵被腐蝕。

II.反應原理為

(1)陽極：2C-一2e一===CL3然后CL+2-===l2+2C「，5Cl2+I2+6H20===10Cr+

2I0I+12H+o

(2)陰極：Cu2++2e一===Cu,當C/+放電完畢后，2H++2e一===乩3致使該電極附近呈

2+

堿性，CU+20H-===CU(0H)2Io

16.一種可充電鋰一空氣電池如圖所示。當電池放電時，與Li+在多孔碳材料電極處

生成Li202:(x=0或1)。下列說法正確的是()

小水電解的向聚物隔眼

A.放電時，多孔碳材料電極為負極

B.放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極

20

C.充電時，電解質溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移

■y

D.充電時，電池總反應為Li2（）2一x===2Li+

【答案】D

【解析】由題意知，放電時負極反應為Li—e一===Li+,正極反應為（2—x）02+4Li++

■y

4e===2Li202-^^x=0或1）,電池總反應為（1—5）02+2Li===Li2（）2-x。充電時的電池總

反應與放電時的電池總反應互為逆反應，故充電時電池總反應為廿2。2一x===2Li+（1—

柒O2,D項正確；該電池放電時，金屬鋰為負極，多孔碳材料為正極，A項錯誤；該電

池放電時，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極，B項錯誤；該電池放電時，電

解質溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時電解質溶液中的Li+向鋰材料區(qū)遷移，C

項錯誤。

17.最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO?和H2s的

高效去除。示意圖如下所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨

烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為：

@EDTA-Fe2+-e==EDTA-Fe*?2EDTA-Fe3++H2s===2『+S+2EDTA-Fe2+

該裝置工作時，下列敘述錯誤的是（）

21

+

A.陰極的電極反應：C02+2H+2e-=C0+H20

B.協(xié)同轉化總反應：CO2+H2S=CO+H2O+S

C.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe"/Fe?+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性

【答案】C

【解析】由題中信息可知，石墨烯電極發(fā)生氧化反應，為電解池的陽極，則ZnO@石墨

烯電極為陰極。陽極接電源正極，電勢高，陰極接電源負極，電勢低，故石墨烯上的

電勢比2110@石墨烯上的高，C項錯誤；由題圖可知，電解時陰極反應式為C0z+2H++

2e-===CO+H2O,A項正確；將陰、陽兩極反應式合并可得總反應式為CO2+H2s===C0+

H2O+S,B項正確；Fe3\Fe?+只能存在于酸性溶液中，D項正確。

18.用石墨電極完成下列電解實驗。

實聆一

裝置

發(fā)化的溶液泡沏的試紙

a、d處試紙變藍：b處變兩個石果電報附近有

現(xiàn)象紅?局部褪色：c處無明顯氣泡產生;n處有氣泡

變化產生……

下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是（）

-

A.a、d處：2H20+2e-===H2t+20H

B.b處:2Cl~-2e~===C12t

22

C.c處發(fā)生了反應：Fe—2e--=Fe2+

D.根據實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅

【答案】B

【解析】A項，a、d處試紙變藍，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生

成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，正確；B項，b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的

-+

氯離子放電生成氯氣同時與乩0反應生成HC10和H+,Cl--2e+H20===HC10+H,錯

誤；C項，c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，正確；D項，實驗一中ac形成電

解池，bd形成電解池，所以實驗二中形成3個電解池，n（右面）有氣泡生成，為陰極

產生氫氣，n的另一面（左面）為陽極產生C/+,C/+在m的右面得電子析出銅，正確。

19.如圖：甲為直流電源，乙為用含有酚酸的飽和食鹽水浸透的濾紙，丙為電鍍槽.斷

開KB,發(fā)現(xiàn)乙上c點附近顯紅色；閉合K,可實現(xiàn)鐵上鍍鋅，電路中通過0.0021個

電子.以下判斷不正確的是（）

abFc~~d

--OO———??-

甲乙

~TTlJ；

e..f

???

―——~~

丙

A.a為正極

B.d上發(fā)生還原反應C.e為鋅板

D.f的質量增加0.056g

23

【答案】B

【解析】甲為直流電源，乙為用含有酚酸的飽和食鹽水浸透的濾紙，丙為電鍍槽.斷

開KB,發(fā)現(xiàn)乙上c點附近顯紅色，則c極為電解池陰極，d為陽極，c電極上氫離子

放電生成氫氣，d電極上氯離子放電生成氯氣，則a是直流電源正極，b是直流電源負

極；

為實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K后，使c、d兩點短路，e是電解池陽極，f是陰極，電鍍時,

鍍層作陽極，鍍件作陰極，

A.通過以上分析知，a是直流電源正極，正確；

B.d為陽極，該電極上發(fā)生氧化反應，錯誤；

C.為實現(xiàn)鐵上鍍鋅，鋅作陽極，鐵作陰極，所以e電極為鋅板，正確；

D.f極是陰極，陰極上得電子發(fā)生還原反應，F(xiàn)e2++2e-=Fe,電路中通過0.002M個即

0002mol電子,生成鐵是O.OOhnoL質量是0.056g,正確.

20.以鋁酸鉀為原料，電化學法制備重鋁酸鉀的實驗裝置示意圖如下：下列說法不正確

的是（）

不鐵例情住電極

JlKOHiSfg-aK2CQ福港

陽離子初一.

-

A.在陰極式，發(fā)生的電極反應為：2H20+2e—20H-+H2f

B.在陽極室，通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬?，是因為陽極區(qū)H+濃度增大，使平衡2

24

+

CtO*-+2H-CqO；+H2o向右移動

C.該制備過程總反應的化學方程式為：4K2Cr04+4H20通或2K2Cr207+4K0H+2H2t+02

t

D.測定陽極液中K和Cr的含量，若K與Cr的物質的量之比(為/%)為4則此時銘酸

鉀的轉化率為1—g

【答案】D

【解析】電極均為惰性電極，在陰極發(fā)生還原反應，水得電子變成氫氣，電極反應為:

2H20+2e=20H+H2t,A正確。陽極室發(fā)生氧化反應，水失去電子放電，電極反應為：

+

2H20-4e=4H+02t,陽極區(qū)氫離子濃度增大，平衡右移，B正確。陽極電極反應為：

2+2-

4H20+4e=40H+2H21,4CrO4-+4H=2Cr207+2H20,故總制備方程式為4KzCiU+dlLO皿

2K2Cr207+4K0H+2H2t+02f,C正確。設加入反應容器內的"CrO’為1mol,反應過程中

有利。1陵出轉化為K2C0O4,則陽極區(qū)剩余4血為對應的〃(K)=2(1-

x)moLz?(Cr)=(l-A)mol,生成的IGCnCh為對應的A(K)=MIOLz?(Cr)=AmoL

根據:K與Cr的物質的量之比為d,2;二［F，解得后2-d,轉化率為笄X100%=2

-d,D錯誤。

21.碳及其化合物有廣泛應用.

(1)工業(yè)冶煉鋁，以石墨為陽極.陽極反應式為,可能發(fā)生副反應

有.

(2)一氧化碳和空氣在酸性介質中構成燃料電池，負極反應式為.如果理論輸出電壓

25

為1.50V,能量密度E=.

(3)向75mL41noi?I/iK0H溶液中緩慢通入4480mLCO2氣體(標準狀況)恰好完全被

吸收.①寫出該反應的離子方程式：.

②該吸收溶液中離子濃度大小排序為.

③常溫下，amol?LTKHC03溶液的pH=8,HCO3-的水解常數約等于.(用

含a式表示).

(4)已知:①2H2(g)+02(g)=2H20(1)△Hi=-571.6kJ?mo「i

1

②2co(g)+02(g)=2C02(g)AH2=-566.OkJ.mol

③CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)△H3=-90.8kJ?mori

計算甲醇蒸氣的燃燒熱△!!=.

(5)某溫度下，發(fā)生可逆反應：CO(g)+H20(g)=C02(g)+H2(g)AH=-41.OkJ-

mol1

①向某容器中充入1.OmolU和1.Omol(g),在一定條件下發(fā)生上述反應.混合氣體

中C0的物質的量與時間關系如下列所示:

05min10mm15min20min25mm

I(800T?)1.00.800.700.650.500.50

II(80PD1.00.70.600.500.500.50

相對實驗I,實驗H可能改變的條件可能是，該溫度下，平衡常數=

②若開始向絕熱容器中投入一定量二氧化碳、氫氣在一定條件下發(fā)生上述可逆反應.

26

下列圖象正確且說明可逆反應達到平衡狀態(tài)的是.（填序號）

高溫古*日

2

【答案】(1)20--4e-=02f,C+02—~C02(或2C+02=^=2C0)；

+1

(2)?C0-2e-+H20=C02+2H；(2)2.87kW.h-kg；

2-

(3)@2C02+30H=C03+HCO3-+H20；

+2+

②c(K)>c(HCO3)>c(C03)>c(OH)>c(H)；

10-12

a-106

(4)-763.SkJ-moK1；

（5）①增大壓強（或縮小體積）、加催化劑；1;②A.

【解析】（1）電解鋁，陽極發(fā)生氧化反應生成氧氣，電極反應式為2（r-4e-=。2t,

高溫-o-^S

mr511nzi

生成的氧氣在高溫下氧化石墨電極，發(fā)生的反應有C+02-C02（或2C+02i

2C0)；

+

（2）①在酸性介質中CO氧化生成C02,負極反應式為CO-2e-+H2O=CO2+2H；

②IKgCO輸出的電能：w=UIt=Uq=l.50X邛詈X2X6.02X1023X1.602X10-19J

28

27

=1.033X1()7j

所以E=L033X1°J?.87kWh；

3.6X106

44QT

(3)①n(KOH)=0.075LX41noi?1/JO.3moLn(C0);三*「0.2moL因為二

222.4L/mol

者恰好反應，則反應的離子方程式為2co2+301=C(V-+HC(V+H20；

②因為碳酸根水解程度大于碳酸氫根，并且水解后都成堿性，所以離子濃度大小排序

++

為c(K)>c(HCO3)>C(CO?)>c(OH)>c(H)；

③因為amol?I/iKHC03溶液的pH=8,所以pH=10-6mol/L,HCO3+H2O^=s：H2C03+0H-

c(OH)=c(H2cO3)=10-6mol/L,水解程度小，消耗HC(V可忽省不計，所以K=

_

c(H2C03)c(OH)I。72

c(HCOR-)a-10~6,

w

*1

(4)①2H2(g)+02(g)=2乩0(1)AHi=-STl.GkJ-mor

1

②2co(g)+02(g)=2C02(g)AH2=-566.OkJ-mol

1

③CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)AH3=-90.SkJ-moV

13

根據蓋斯定律知，①+②x￡-③得：CH3OH(g)+/)2(g)=C02(g)+2H20(1)

△H=-571.ekj-mol1-566.OkJ.mol^X^+gO.SkJ-mol-^-763.SkJ.mol-1；

(5)①從數據看，I和II達到相同狀態(tài)，說明平衡沒有移動，若該可逆反應是等氣

28

體分子數反應，且反應物和產物都是氣態(tài)，增大壓強，平衡不移動，能縮短達到平衡

的時間；加入催化劑也能加快反應速率，縮短達到平衡時間；

等氣體分子數反應，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，達到平衡時，各物質的

C(CO2)C(H2)oRmnlX0Rmnl

物質的量都等于0.5mol,所以「

K=—c(CQO)c3(H2京。)噂0.浮5mo;lX0.5moi

②A、開始投入二氧化碳和氫氣，從逆方向進行反應，反應吸熱，開始溫度下降，當溫

度不變時達到平衡狀態(tài)，正確；

B、開始投入二氧化碳和氫氣，從逆方向進行反應，氫氣體積分數由最大逐漸減小，錯

誤.

C、反應熱只與化學計量數有關，與反應限度無關，所以熔變一直不變，錯誤.

D、因為總質量不變，總物質的量也不變，所以混合氣體平均相對分子質量=口始

終不變，錯誤.

22.下列有關電化學原理的說法正確的是()

2

A.電解法冶煉鋁時，陽極反應為:20--4e=02f

B.用電解法精練銅，陽極反應為：Cu2++2e=CuC.鋼鐵在中性條件下被腐蝕，正極反

-

應為：2H20+2e=H2t+20H

D.鋁-空氣燃料電池以KOH為電解液時，負極反應為：Al-3e-=Al3+

【答案】A

29

【解析】A.電解法冶煉鋁時，陽極為氧離子失電子生成氧氣，則陽極反應為：202--

4e'=02t,正確；

B.電解精煉粗銅時，粗銅作陽極、純銅作陰極，陽極為Cu失電子生成銅離子，陽極

反應為：Cu-2e=Cu2+,錯誤；

C.鋼鐵在中性條件下被腐蝕，正極上氧氣得電子，則正極反應為：02+2H20+4e=40H-,

錯誤；

D.鋁-空氣燃料電池以KOH為電解液時，負極上鋁失電子生成偏鋁酸根離子，則負極

反應為：A1+40H--3e'-A102'+2H20,錯誤.

23.如圖所示，甲池的總反應式為N2H4+02=弗+2上0.下列說法正確的是（）

-+

A.甲池中負極上的電極反應式為N2H4-4e=N2+4H

-