全国非新高考地区专用2025版高考化学大一轮复习第六章化学反应与能量变化微考点50电解原理在金属腐蚀与防护及废水处理中的应用含解析

PAGEPAGE6电解原理在金属腐蚀与防护及废水处理中的应用题型一电解原理在金属腐蚀及防护中的应用1．(2024·厦门双十中学月考)关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是()A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－=Fe2＋B．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．地下钢管连接镁块是采纳牺牲阳极的阴极爱护法D．用外加电流的阴极爱护法防止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极2．图Ⅰ的目的是精炼铜，图Ⅱ的目的是爱护钢闸门。下列说法不正确的是()A．图Ⅰ中a为纯铜B．图Ⅰ中SOeq\o\al(2－,4)向b极移动C．图Ⅱ中假如a、b间连接电源，则a连接负极D．图Ⅱ中假如a、b间用导线连接，则X可以是铜3．(2024·邯郸一中模拟)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城拟用如图方法爱护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是()A．土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B．金属棒X的材料应当是比镁活泼的金属C．金属棒X上发生反应：M－ne－=Mn＋D．这种方法称为牺牲阳极的阴极爱护法4．(2024·河北质检)肯定条件下，某含碳钢腐蚀状况与溶液pH的关系如下表所示。pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)下列说法正确的是()A．随pH的上升，含碳钢腐蚀速率渐渐加快B．pH<4，发生析氢腐蚀C．pH为14，其负极反应为2H2O＋Fe－3e－=FeOeq\o\al(－,2)＋4H＋D．pH为7时，负极反应为Fe－3e－=Fe3＋，生成的Fe3＋被空气中的氧气氧化为Fe2O35．(2024·内蒙古部分学校月考)城市地下潮湿的土壤中常埋有犬牙交织的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件相宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极爱护”。下列有关说法不正确的是()A．该装置能够将电能转化为化学能B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋C．假如没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较简单发生吸氧腐蚀D．钢铁“阳极爱护”的实质是阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜题型二电解原理在废水处理中的应用6．(2024·河南八市重点中学质检)工业上可采纳惰性电极处理含Na2SO4的废水，得到其他工业产品。其原理如图所示，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通过离子交换膜，而两端隔室中的离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述不正确的是()A．通电后中间隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正极区迁移，电解后正极区pH减小B．ab为阳离子交换膜，负极区得到NaOH溶液C．负极区反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低D．每有1molO2生成，会有4molNa＋进入负极区7．电浮选凝合法是工业上采纳的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3胶体有吸附性，可吸附污染物而沉积下来，具有净化水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是()A．石墨电极上发生氧化反应B．依据图示，物质A为CO2C．甲烷燃料电池中COeq\o\al(2－,3)向通入空气一极移动D．为增加污水的导电实力，可向污水中加入适量乙醇8．(2024·静海一中月考)某工厂采纳电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意如图，下列说法不正确的是()A．a为电源正极B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OC．若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44L(标准状况)时，有0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被还原D．阴极区旁边溶液pH降低9．电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。试验室模拟电解法汲取NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。(1)若用NO2气体进行模拟电解法汲取试验。①写出电解时NO2发生反应的电极反应式：___________________________________________________________________________________________________________。②若有标准状况下2.24LNO2被汲取，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为____________mol。(2)某小组在右室装有10L0.2mol·L－1硝酸，用含NO和NO2(不考虑NO2转化为N2O4)的废气进行模拟电解法汲取试验。①试验前，配制10L0.2mol·L－1硝酸溶液需量取________________mL密度为1.4g·mL－1、质量分数为63%的浓硝酸。②电解过程中，有部分NO转化为HNO2。试验结束时，测得右室溶液中含3molHNO3、0.1molHNO2，同时左室收集到标准状况下28LH2。计算原气体中NO和NO2的体积比(假设尾气不含氮氧化物，写出计算过程)。10．(2024·山东省试验中学月考)氨对人类的生产生活具有重要影响。(1)氨的制备与利用。①工业合成氨的化学方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________。②氨催化氧化生成一氧化氮反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________。(2)氨的定量检测。水体中氨气和铵根离子(统称氨氮)总量的检测备受关注。利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图如图1：①利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用：________________________②若利用氨气传感器将1L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为6×10－4mol，则水样中氨氮(以氨气计)含量为________mg·L－1。(3)氨的转化与去除。微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，图2为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。①A极的电极反应式为_______________________________________________________，A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为________。②用化学用语简述NHeq\o\al(＋,4)去除的原理：__________________________________________________________________________________________________________________。

答案精析1．D[在电解池中，阴极本身不参加电极反应，故用外加电流的阴极爱护法防止钢铁腐蚀时，钢铁应作电解池的阴极，接电源的负极，D项错误。]2．D[由图Ⅰ可知，a为阴极，b为阳极，为粗铜的精炼，其中粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以阴极a为纯铜，A项正确；电解时，电解质溶液中阴离子向阳极移动，所以图Ⅰ中SOeq\o\al(2－,4)向阳极(b电极)移动，B项正确；外加电流的阴极爱护法中，被爱护的金属连接原电池负极，所以图Ⅱ中假如a、b间连接电源，则a连接负极，C项正确；牺牲阳极的阴极爱护法中，被爱护的金属作原电池正极，图Ⅱ中假如a、b间用导线连接，则X应作负极，其活泼性应大于铁，D项错误。]3．B4.B5．B[该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，A正确；左端是阳极，腐蚀得更快，B错误；假如没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，C正确；依据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极爱护”事实上是在金属表面形成了一层致密的爱护膜，D正确。]6．C[电解时阴离子向阳极移动，故SOeq\o\al(2－,4)向正极区迁移，电解时阳极上OH－发生氧化反应：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，c(OH－)减小，故电解后正极区pH减小，A项正确；负极区H＋放电，c(H＋)减小，Na＋向负极区移动，故ab为阳离子交换膜，负极区得到NaOH溶液，B项正确；负极区H＋放电，发生反应：2H＋＋2e－=H2↑，c(H＋)减小，pH增大，C项错误；每有1molO2生成，转移4mol电子，依据各电极上转移电子数相同，故有4molNa＋进入负极区，D项正确。]7．B[甲烷发生氧化反应，所在电极为电源的负极，故石墨为阴极，发生还原反应，A项错误；甲烷在负极的反应为CH4－8e－＋4COeq\o\al(2－,3)=5CO2＋2H2O，A为CO2，B项正确；COeq\o\al(2－,3)在工作过程中向负极移动，通入空气的一极为电源的正极，C项错误；乙醇为非电解质，不能增加水溶液的导电实力，D项错误。]8．D[依据图示，a作阳极，b作阴极，电极反应式为阳极：Fe－2e－=Fe2＋，阴极：2H＋＋2e－=H2↑，然后Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，由于在阴极区c(H＋)减小，pH增大。依据6H2～6Fe2＋～Cr2Oeq\o\al(2－,7)得，当有13.44L(标准状况)H2放出时，应有0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被还原。]9．(1)①NO2＋H2O－e－=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋②0.1(2)①142.9②依据原子守恒：n(NO)＋n(NO2)＝3mol－0.2mol·L－1×10L＋0.1mol＝1.1mol依据得失电子守恒：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(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O(2)①c(OH－)增大，使NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出②3.4(3)①CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋5∶2②NHeq\o\al(＋,4)在好氧微生物反应器中转化为NOeq\o\al(－,3)：NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋H2O，NOeq\o\al(－,3)在MFC电池正极转化为N2：2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O解析(2)①在氨氮水样中存在平衡：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O，加入NaOH溶液，OH－浓度增大，平衡正向移动，有利于生成NH3而被空气吹出。②水样中N元素的化合价为－3