PAGEPAGE6電解原理在金屬腐蝕與防護及廢水處理中的應(yīng)用題型一電解原理在金屬腐蝕及防護中的應(yīng)用1．(2024·廈門雙十中學(xué)月考)關(guān)于鋼鐵腐蝕與防護的說法不正確的是()A．鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式均為Fe－2e－=Fe2＋B．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．地下鋼管連接鎂塊是采納犧牲陽極的陰極愛護法D．用外加電流的陰極愛護法防止鋼鐵腐蝕時，鋼鐵接電源的正極2．圖Ⅰ的目的是精煉銅，圖Ⅱ的目的是愛護鋼閘門。下列說法不正確的是()A．圖Ⅰ中a為純銅B．圖Ⅰ中SOeq\o\al(2－,4)向b極移動C．圖Ⅱ中假如a、b間連接電源，則a連接負(fù)極D．圖Ⅱ中假如a、b間用導(dǎo)線連接，則X可以是銅3．(2024·邯鄲一中模擬)全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城擬用如圖方法愛護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，下列說法不正確的是()A．土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池B．金屬棒X的材料應(yīng)當(dāng)是比鎂活潑的金屬C．金屬棒X上發(fā)生反應(yīng)：M－ne－=Mn＋D．這種方法稱為犧牲陽極的陰極愛護法4．(2024·河北質(zhì)檢)肯定條件下，某含碳鋼腐蝕狀況與溶液pH的關(guān)系如下表所示。pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)下列說法正確的是()A．隨pH的上升，含碳鋼腐蝕速率漸漸加快B．pH<4，發(fā)生析氫腐蝕C．pH為14，其負(fù)極反應(yīng)為2H2O＋Fe－3e－=FeOeq\o\al(－,2)＋4H＋D．pH為7時，負(fù)極反應(yīng)為Fe－3e－=Fe3＋，生成的Fe3＋被空氣中的氧氣氧化為Fe2O35．(2024·內(nèi)蒙古部分學(xué)校月考)城市地下潮濕的土壤中常埋有犬牙交織的管道和輸電線路，當(dāng)有電流泄漏并與金屬管道形成回路時，就會引起金屬管道的腐蝕。原理如圖所示，但若電壓等條件相宜，鋼鐵管道也可能減緩腐蝕，此現(xiàn)象被稱為“陽極愛護”。下列有關(guān)說法不正確的是()A．該裝置能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能B．管道右端腐蝕比左端快，右端電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋C．假如沒有外加電源，潮濕的土壤中的鋼鐵管道比較簡單發(fā)生吸氧腐蝕D．鋼鐵“陽極愛護”的實質(zhì)是陽極金屬表面形成一層耐腐蝕的鈍化膜題型二電解原理在廢水處理中的應(yīng)用6．(2024·河南八市重點中學(xué)質(zhì)檢)工業(yè)上可采納惰性電極處理含Na2SO4的廢水，得到其他工業(yè)產(chǎn)品。其原理如圖所示，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SOeq\o\al(2－,4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中的離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述不正確的是()A．通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正極區(qū)遷移，電解后正極區(qū)pH減小B．a(chǎn)b為陽離子交換膜，負(fù)極區(qū)得到NaOH溶液C．負(fù)極區(qū)反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．每有1molO2生成，會有4molNa＋進入負(fù)極區(qū)7．電浮選凝合法是工業(yè)上采納的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3膠體有吸附性，可吸附污染物而沉積下來，具有凈化水的作用，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A．石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．依據(jù)圖示，物質(zhì)A為CO2C．甲烷燃料電池中COeq\o\al(2－,3)向通入空氣一極移動D．為增加污水的導(dǎo)電實力，可向污水中加入適量乙醇8．(2024·靜海一中月考)某工廠采納電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意如圖，下列說法不正確的是()A．a(chǎn)為電源正極B．陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OC．若不考慮氣體的溶解，當(dāng)收集到H213.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，有0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被還原D．陰極區(qū)旁邊溶液pH降低9．電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。試驗室模擬電解法汲取NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。(1)若用NO2氣體進行模擬電解法汲取試驗。①寫出電解時NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：___________________________________________________________________________________________________________。②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO2被汲取，通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H＋為____________mol。(2)某小組在右室裝有10L0.2mol·L－1硝酸，用含NO和NO2(不考慮NO2轉(zhuǎn)化為N2O4)的廢氣進行模擬電解法汲取試驗。①試驗前，配制10L0.2mol·L－1硝酸溶液需量取________________mL密度為1.4g·mL－1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸。②電解過程中，有部分NO轉(zhuǎn)化為HNO2。試驗結(jié)束時，測得右室溶液中含3molHNO3、0.1molHNO2，同時左室收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下28LH2。計算原氣體中NO和NO2的體積比(假設(shè)尾氣不含氮氧化物，寫出計算過程)。10．(2024·山東省試驗中學(xué)月考)氨對人類的生產(chǎn)生活具有重要影響。(1)氨的制備與利用。①工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________。②氨催化氧化生成一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________________________________________。(2)氨的定量檢測。水體中氨氣和銨根離子(統(tǒng)稱氨氮)總量的檢測備受關(guān)注。利用氨氣傳感器檢測水體中氨氮含量的示意圖如圖1：①利用平衡原理分析含氨氮水樣中加入NaOH溶液的作用：________________________②若利用氨氣傳感器將1L水樣中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為N2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6×10－4mol，則水樣中氨氮(以氨氣計)含量為________mg·L－1。(3)氨的轉(zhuǎn)化與去除。微生物燃料電池(MFC)是一種現(xiàn)代化氨氮去除技術(shù)，圖2為MFC碳氮聯(lián)合同時去除的氮轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖。①A極的電極反應(yīng)式為_______________________________________________________，A、B兩極生成CO2和N2的物質(zhì)的量之比為________。②用化學(xué)用語簡述NHeq\o\al(＋,4)去除的原理：__________________________________________________________________________________________________________________。

答案精析1．D[在電解池中，陰極本身不參加電極反應(yīng)，故用外加電流的陰極愛護法防止鋼鐵腐蝕時，鋼鐵應(yīng)作電解池的陰極，接電源的負(fù)極，D項錯誤。]2．D[由圖Ⅰ可知，a為陰極，b為陽極，為粗銅的精煉，其中粗銅作陽極，純銅作陰極，所以陰極a為純銅，A項正確；電解時，電解質(zhì)溶液中陰離子向陽極移動，所以圖Ⅰ中SOeq\o\al(2－,4)向陽極(b電極)移動，B項正確；外加電流的陰極愛護法中，被愛護的金屬連接原電池負(fù)極，所以圖Ⅱ中假如a、b間連接電源，則a連接負(fù)極，C項正確；犧牲陽極的陰極愛護法中，被愛護的金屬作原電池正極，圖Ⅱ中假如a、b間用導(dǎo)線連接，則X應(yīng)作負(fù)極，其活潑性應(yīng)大于鐵，D項錯誤。]3．B4.B5．B[該裝置相當(dāng)于電解池，能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A正確；左端是陽極，腐蝕得更快，B錯誤；假如沒有外加電源，潮濕的土壤(接近中性)中的鋼鐵管道發(fā)生原電池反應(yīng)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，C正確；依據(jù)題意，此種腐蝕較慢，所以“陽極愛護”事實上是在金屬表面形成了一層致密的愛護膜，D正確。]6．C[電解時陰離子向陽極移動，故SOeq\o\al(2－,4)向正極區(qū)遷移，電解時陽極上OH－發(fā)生氧化反應(yīng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，c(OH－)減小，故電解后正極區(qū)pH減小，A項正確；負(fù)極區(qū)H＋放電，c(H＋)減小，Na＋向負(fù)極區(qū)移動，故ab為陽離子交換膜，負(fù)極區(qū)得到NaOH溶液，B項正確；負(fù)極區(qū)H＋放電，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，c(H＋)減小，pH增大，C項錯誤；每有1molO2生成，轉(zhuǎn)移4mol電子，依據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，故有4molNa＋進入負(fù)極區(qū)，D項正確。]7．B[甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)，所在電極為電源的負(fù)極，故石墨為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；甲烷在負(fù)極的反應(yīng)為CH4－8e－＋4COeq\o\al(2－,3)=5CO2＋2H2O，A為CO2，B項正確；COeq\o\al(2－,3)在工作過程中向負(fù)極移動，通入空氣的一極為電源的正極，C項錯誤；乙醇為非電解質(zhì)，不能增加水溶液的導(dǎo)電實力，D項錯誤。]8．D[依據(jù)圖示，a作陽極，b作陰極，電極反應(yīng)式為陽極：Fe－2e－=Fe2＋，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，然后Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，由于在陰極區(qū)c(H＋)減小，pH增大。依據(jù)6H2～6Fe2＋～Cr2Oeq\o\al(2－,7)得，當(dāng)有13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2放出時，應(yīng)有0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被還原。]9．(1)①NO2＋H2O－e－=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋②0.1(2)①142.9②依據(jù)原子守恒：n(NO)＋n(NO2)＝3mol－0.2mol·L－1×10L＋0.1mol＝1.1mol依據(jù)得失電子守恒：0.1mol×1＋[n(NO)－0.1mol]×3＋n(NO2)×1＝eq\f(28L,22.4L·mol－1)×2解得，n(NO)＝0.8moln(NO2)＝0.3molV(NO)∶V(NO2)＝n(NO)∶n(NO2)＝0.8mol∶0.3mol＝8∶310．(1)①N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O(2)①c(OH－)增大，使NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡正向移動，利于生成氨氣，被空氣吹出②3.4(3)①CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋5∶2②NHeq\o\al(＋,4)在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,3)：NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋H2O，NOeq\o\al(－,3)在MFC電池正極轉(zhuǎn)化為N2：2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O解析(2)①在氨氮水樣中存在平衡：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O，加入NaOH溶液，OH－濃度增大，平衡正向移動，有利于生成NH3而被空氣吹出。②水樣中N元素的化合價為－3