高中化学选择性必修一4.3 习题精练（解析版）

第4章化学反应与电能4.3金属的腐蚀与防护一、选择题1．青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl-扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，下列说法正确的是（）A．此过程为电化学腐蚀中的析氢腐蚀B．电极b发生的反应：O2+4e-+2H2O=4OH-C．生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+D．若采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了电解的原理【答案】B【详解】A．根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，A不正确；B．氧气在正极得电子生成氢氧根离子电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-，B正确；C．Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓，C不正确；D．牺牲阳极的阴极保护法是利用了原电池的原理，D不正确；2．下列化学用语对事实的解释不正确的是（）A．钢铁发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+B．氢氧化铁胶体的制备原理：Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+C．工业上漂白粉的制备原理：2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2OD．盛装强碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞：SiO2+2OH-=SiO+H2O【答案】C【详解】A．钢铁发生吸氧腐蚀，铁失电子生成亚铁离子，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，A解释正确；B．向沸水中加入几滴饱和的氯化铁溶液至溶液呈红褐色，停止加热，氢氧化铁胶体的制备原理：Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+，B解释正确；C．工业上，向石灰乳中通入氯气制备漂白粉，漂白粉的制备原理：Ca(OH)2+Cl2=Ca2++Cl-+ClO-+H2O，C解释错误；D．二氧化硅与强碱反应生成硅酸盐和水，则盛装强碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞：SiO2+2OH-=SiO+H2O，D解释正确；3．化学与生活、生产密切相关，下列有关叙述不正确的是（）A．氢氧化铝、小苏打均可用作胃酸中和剂B．过氧化钠可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源C．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率D．ClO2具有强氧化性，可用作自来水的净水剂【答案】D【详解】A．氢氧化铝、小苏打均可与盐酸反应，可用作胃酸中和剂，A叙述正确；B．过氧化钠可与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，则可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源，B叙述正确；C．在海轮外壳上镶入锌块，可形成原电池，且锌失电子，铁作正极，可减缓船体的腐蚀速率，C叙述正确；D．ClO2具有强氧化性，具有杀菌消毒的作用，可用作自来水的消毒剂，D叙述错误；4．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是（）A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液B．装置②的总反应是Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀【答案】B【详解】A.根据电流方向知，a是电解池阳极，b是电解池阴极，用装置①精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质溶液是含有铜离子的可溶性盐溶液，所以a极为粗铜，电解质溶液为硫酸铜溶液，故A不选；B.铁比铜活泼，所以铁是负极，电极总反应式为：Fe+2Fe3+═3Fe2+，故B选；C.电解池的阴极上电解质溶液中阴离子导电，所以阴极金属被保护，则为了保护金属不被腐蚀，被保护的金属应该与电源的负极相连作阴极，故C不选；D.电解质溶液是浓硫酸，呈强氧化性，铁被钝化，几乎没被腐蚀，故D不选；5．下列关于金属的腐蚀及防腐说法错误的是()A．马口铁(镀锡铁)镀层破损铁的腐蚀速率加快B．为了防止钢铁设备腐蚀，利用外加电流的阴极保护法，应另附加一惰性电极，惰性电极作阴极C．可以采用改变金属组成或结构的方法防止金属腐蚀D．为保护海轮的船壳，利用牺牲阳极的阴极保护法，常在船壳上镶入锌块【答案】B【详解】A．铁比锡活泼，马口铁(镀锡铁)的表面一旦破损，构成原电池，Fe为负极，则铁腐蚀加快，故A不符合题意；B．电解池中，阳极被腐蚀，阴极被保护，故应将钢铁的设备做阴极，惰性电极作阳极，故B符合题意；C．将金属制成合金，即改变金属的组成和结构，能起到很好的防止腐蚀的作用，故C不符合题意；D．海轮外壳镶嵌锌块，此时铁作为原电池的正极金属而被保护，不易腐蚀，是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故D不符合题意；6．如图所示装置中都盛有0.1mol·L-1的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是()A．③①④② B．①②④③ C．②③④① D．②①④③【答案】D【详解】①铜锌构成原电池，锌为负极失电子，发生电化学腐蚀，加快锌的腐蚀；②外加电源，构成电解池，锌接正极，为阳极，失电子，加快腐蚀且由电解池引起的腐蚀速率大于原电池引起的腐蚀；③图中构成电解池，锌接负极，为阴极，得电子，为外加电流的阴极保护法，锌不易被腐蚀；④为锌的化学腐蚀；腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③，B项正确；7．生活和生产中人们采用多种方法防止金属腐蚀，其中保护轮船外壳的常用方法是()A．涂保护层 B．改变金属结构C．牺牲阳极的阴极保护法 D．外加电流的阴极保护法【答案】C【详解】保护轮船外壳的常用方法是船壳上镶入一些活泼金属如锌块，锌块作负极，与船体、电解质溶液构成原电池，船体作原电池的正极，被保护，该方法利用的是牺牲阳极的阴极保护法，故C项符合题意。8．下列叙述正确的是（）A．为保护钢闸门，应将钢闸门与外接电源的正极相连B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-C．若要在银上镀铜，与负极相连的一极是银，电解质溶液可以是氯化铜溶液D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe-2e-=Fe2+【答案】C【详解】A.根据外加电源的阴极保护法，钢闸门应与电源的负极相连，A错误；

B.氢氧燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为为：H2-2e-+2OH-=2H2O或H2-2e-=2H+，B不正确；

C.在银上镀铜，银是待镀金属，作阴极，铜离子在阴极得电子变铜单质，电解质溶液可以是氯化铜溶液，C正确；

D.钢铁发生电化学腐蚀时，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，D不正确；

9．下列说法正确的是A．钢铁在潮湿的空气生锈是因为发生了析氢腐蚀B．铅蓄电池放电时正极质量较少C．化学电源能将化学能完全转化为电能D．工业上用图装置电解熔融氧化铝制铝时，阳极碳块常因被生成的氧气氧化而需定期更换【答案】D【详解】A.钢铁在潮湿的空气发生吸氧腐蚀，在酸性条件下发生析氢腐蚀，故A错误；B.铅蓄电池在放电过程中，正极发生PbO2++2e−+4H+═PbSO4+2H2O，质量增大，故B错误；C.原电池放电时，部分化学能转化为电能，部分化学能转化为热能，故C错误；D.电解熔融氧化铝制铝，阳极放出氧气，会氧化阳极的碳块，所以阳极碳块需定期更换，故D正确；10．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是A．钢铁设施的电极反应式为Fe2eFe2B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快【答案】C【详解】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极；A．图中钢铁设施作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；B．阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；C．金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；D．海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；11．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3下列说法不正确的是A．在pH＜4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀B．在pH＞6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．在pH＞14的溶液中，碳钢腐蚀的反应为O2+4OH-+4e-===2H2OD．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢【答案】C【详解】A.当pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故A正确；B.当pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；C.在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；D.将碱性溶液煮沸除去氧气后，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故D正确；12．下列说法中，不正确的是A．生铁比纯铁更易生锈B．钢柱在水下的部分比在空气与水的交界处更易生锈C．用锡焊接铁质器件，焊接处铁易生锈D．生铁在湿润环境中比在干燥环境中更易生锈【答案】B【详解】A．纯铁具有很强的抗腐蚀性能，生铁易形成电化学腐蚀，因此生铁比纯铁更易生锈，故A正确；B．钢柱在空气与水的交界处易生锈，钢柱在水下的部分比空气与水的交界处空气少，腐蚀速度比钢柱在空气与水的交界处腐蚀速度慢，故B错误；C．用锡焊接铁质器件，形成原电池，铁作负极，因此焊接处铁易生锈，故C正确；D．生铁再干燥的空气中不易生锈，缺少电解质水，生铁在湿润环境中易生锈，故D正确。综上所述，答案为B。13．中学化学教材中，常借助于图像这一表现手段清晰地突出实验装置的要点、形象地阐述化学过程的原理。下列有关化学图像表现的内容不正确的是A．牺牲阳极的阴极保护法B．电镀C．电解CuCl2溶液D．氢氧燃料电池【答案】B【详解】A．牺牲阳极的阴极保护法，又称牺牲阳极保护法，是一种防止金属腐蚀的方法。将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀，因这种方法牺牲了阳极(原电池的负极)保护了阴极(原电池的正极)，因而叫做牺牲阳极保护法，该图为原电池，Zn比Fe活泼，Zn做负极，Fe作正极，负极上的Zn被腐蚀，可保护正极上的Fe不被腐蚀，故A正确；B．电镀是利用电解池原理，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，电解质溶液含有镀层金属，该图中，待镀金属与电源正极相连，作阳极，与电镀原理不符，故B错误；C．电解CuCl2溶液，阴极上阳离子放电，阳极上阴离子放电，根据放电顺序，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，阳极电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，该图与电解原理相符，故C正确；D．氢氧燃料电池中通入氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极，电子经外电路由负极流向正极，该图与氢氧燃料电池原理相符，故D正确；二、非选择题14．金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列2种腐蚀现象回答下列问题：（1）图1，被腐蚀的金属为____，其腐蚀类型属于____(填字母)。图2，金属腐蚀类型属于____(填字母)。A．化学腐蚀B．电化学腐蚀C．析氢腐蚀D．吸氧腐蚀（2）图1中Cu的作用是______，结合电极反应、电子移动、离子移动等，分析金属被腐蚀的原理______。（3）图2中铁的生锈过程：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O，将Fe转变为Fe(OH)2的反应补充完整：正极反应为_______，负极反应为______，总反应为____。（4）下列防止铁制品生锈的措施合理的是__________。A．在铁闸门表面涂油漆B．在地下铁管道上安装若干镁合金C．将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之发生钝化【答案】（1）铁或FeBCBD（2）做正极材料，导电铜做正极，氢离子在内电路移向正极，得到电子，生成氢气；铁做负极，在外电路失去电子，电子从负极移向正极，金属铁被腐蚀成亚铁离子。（3）O2+4e-+2H2O=4OH-2Fe-4e-=2Fe2+2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2（4）ABC【详解】（1）析氢腐蚀发生条件为较强酸性环境，图1为二氧化硫的水溶液，酸性较强，与铁、铜形成电化学腐蚀中的析氢腐蚀；图2为碱性环境，碱性或中性或酸性较弱环境易发生吸氧腐蚀，腐蚀类型属于电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，故答案为：铁或Fe；BC；BD；（2）图1中Cu的作用是做正极材料，导电（不参与反应），结合电极反应、电子移动、离子移动等，可得出图1金属被腐蚀的原理为铜做正极，氢离子在内电路移向正极，得到电子，生成氢气，铁做负极，在外电路失去电子，从负极移向正极，金属铁被腐蚀成亚铁离子。答案为：做正极材料，导电；铜做正极，氢离子在内电路移向正极，得到电子，生成氢气，铁做负极，在外电路失去电子，电子从负极移向正极，金属铁被腐蚀成亚铁离子。（3）图2发生吸氧腐蚀，正极反应为氧气得电子，反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，负极反应为铁失电子，反应式为2Fe-4e-=2Fe2+，总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；2Fe-4e-=2Fe2+，2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2（4）下列防止铁制品生锈的措施可以在铁闸门表面涂一层保护膜如油漆等，也可以在地下铁管道上安装若干镁合金或锌合金（比铁活泼），利用牺牲阳极保护法来防止铁生锈，还可将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之发生钝化，在铁表面形成致密氧化膜来防止铁生锈，故答案为：ABC。15．为了解金属腐蚀的原因和寻求防止金属腐蚀的方法具有重要意义（1）分别放在以下装置(都盛有0.1mol·L-1的H2SO4溶液)中的四块相同的纯锌片，其中腐蚀最快的是______。（2）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。其中X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_____处，若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。【答案】（1）C（2）N牺牲阳极的阴极保护法；【详解】（1）A装置中，金属锌直接与硫酸反应，为锌的化学腐蚀；B装置为原电池，镁的活泼性大于锌，锌为原电池正极，锌被保护；装置C为原电池，锌的活泼性大于锡，锌为原电池负极，锌被腐蚀；装置D为电解池，锌为阴极，锌被保护，腐蚀最快的是其中腐蚀最快的是C；（2）X为碳棒，若开关K置于M处，构成原电池，铁为负极，铁棒发生氧化反应，铁被腐蚀；若开关K置于N处，构成电解池，铁为阴极，铁被保护，为外接电流的阴极保护法；若X为锌，开关K置于M处，构成原电池，铁的活泼性小于锌，铁为正极，铁棒被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。课后测评一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.(山西运城高二月考)下列叙述正确的是()A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B.自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀D.铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中就有0.2mol电子通过答案B解析原电池的两极可为金属,也可为金属和非金属,常用石墨作正极,如果是燃料电池,两个电极都可为非金属,A错误;在弱酸性、中性或碱性环境中,钢铁发生吸氧腐蚀,在酸性较强时,钢铁发生析氢腐蚀,自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀,B正确;锡、铁和电解质溶液构成的原电池中,铁易失电子作负极,锡作正极,所以铁易被腐蚀,C错误;铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中通过的电子为13g65g·mo2.下列叙述正确的是()A.电解饱和食盐水制烧碱时,Fe作阳极,石墨作阴极B.电解氯化铜溶液时,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C.钢铁在空气中发生电化学腐蚀时,铁作负极D.原电池工作时,阳离子移向电池的负极答案C解析电解饱和食盐水制烧碱时,阳极必须是惰性电极,A错误;电解氯化铜溶液时,实质是电解氯化铜本身,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量不相等,B错误;钢铁在空气中发生电化学腐蚀,不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均是铁作负极,C正确;原电池工作时,阳离子移向电池的正极,D错误。3.利用如图装置电解四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]的水溶液制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]。下列说法正确的是()A.电极A上发生还原反应B.产物c是Cl2C.在a处收集(CH3)4NOHD.阳离子交换膜可提高(CH3)4NOH的纯度答案D解析在溶液中(CH3)4NCl完全电离生成(CH3)4N+和Cl-。该电解池中,阳极上发生反应2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,中间为阳离子交换膜,则(CH3)4N+通过交换膜进入阴极区生成(CH3)4NOH,所以电极B为阴极,生成的c是氢气,电极A为阳极,发生氧化反应,生成的b为氯气,A、B错误。(CH3)4NOH在阴极区e处收集到,故C错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子通过,可提高(CH3)4NOH的纯度,故D正确。4.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑B.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+4e-4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应:Fe-2e-Fe2+答案A解析在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;粗铜精炼时,纯铜与电源的负极相连,电极反应为Cu2++2e-Cu;钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-Fe2+。5.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()A.装置①中阳极上析出红色固体B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置③闭合电键后,外电路电子由a极流向b极D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过答案C解析装置①中阳极上氯离子放电生成氯气,故A错误;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C正确;装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故D错误。6.某小组为研究电化学原理,设计右图装置,下列叙述不正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e-CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动答案D7.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是()A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni2++2e-NiB.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt答案D解析A项,阳极应发生氧化反应。C项,根据金属活动性顺序和金属阳离子的氧化强弱,阳极反应为Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Ni-2e-Ni2+,Cu、Pt在该条件下不失电子,阴极反应为Ni2++2e-Ni。比较两电极反应,因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。8.(天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌—碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案D解析根据离子和电子的移动方向可知,a电极是正极,b电极是负极。放电时,负极电极反应为Zn-2e-Zn2+,正极电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,显然A、B正确;充电时,b电极电极反应为Zn2++2e-Zn,每增重0.65g转移0.02mole-,根据以上分析,可知溶液中有0.02molI-被氧化,C正确;充电时,阳极接电源正极,故D错误。9.(全国Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C解析外加电流法可使被保护的钢管桩上无腐蚀电流,A项正确;通电后,高硅铸铁为惰性阳极,钢管桩为阴极,外电路电子从阳极流向阴极,B项正确;由于高硅铸铁为惰性阳极,因此应是海水中的OH-失电子,2H2O-4e-O2↑+4H+,因此阳极材料不被损耗,C项错误;用外加电流法进行防腐时,应依据环境条件变化调整电流大小。10.按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示()①c(Ag+)②c(AgNO3)③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pHA.①③B.③④C.①②④ D.①②⑤答案D解析该电解池中,随着电解的进行,c(Ag+)不变,c(AgNO3)不变,溶液的pH不变。因为阳极反应式为Ag-e-Ag+,阴极反应式为Ag++e-Ag,故b棒质量减小,a棒质量增大。二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)11.(辽宁锦州模拟)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池,具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示,下列叙述正确的是()A.电池工作时,正极附近的pH增大B.当消耗1molO2时,有2molNa+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应式为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作答案AC12.(江苏南京高二月考)下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极。下列说法不正确的是()A.对电极的电极反应:2H++2e-H2↑B.半导体电极发生还原反应C.电解质溶液中阳离子向对电极移动D.整个过程中实现了太阳能→化学能→电能的转化答案BD解析由图示分析可知在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气,电极反应为2H++2e-H2↑,A说法正确;在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极,所以半导体电极为负极,发生氧化反应,B说法错误;阳离子向阴极移动,对电极为阴极,因此电解质溶液中阳离子向对电极移动,C说法正确;对图示过程分析可以知道,该装置是光能转化为电能,电能再转化为化学能的过程,D说法错误,故选BD。13.(全国Ⅲ)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2答案D解析放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A项错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B项错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中Li+应向锂电极区移动,C项错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D项正确。14.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是(A.原混合溶液中c(K+)为2mol·L-1B.上述电解过程中共转移4mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5molD.电解后溶液中c(H+)为2mol·L-1答案AB解析两极都收集到标准状况下的22.4L气体,说明阴极上发生的反应依次为:①Cu2++2e-Cu;②2H++2e-H2↑,阳极只生成O2:4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1mol,则n(e-)=4mol,B正确。根据电子转移守恒得,原溶液中n(Cu2+)=1mol,根据电荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)×2=n(NO3-),所以n(K+)=1mol,c(K+)=2mol·L-1,A正确。根据Cu析出后,溶液中只有KNO3和HNO3,由电荷守恒可推出c(H+)=4mol·L-1。15.(山东济南高二月考)雾霾中含有大量的污染物SO2、NO。工业上吸收工业尾气中的SO2和NO,获得Na2S2O3和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):下列说法错误的是()A.Na2S2O4中S元素的化合价为+3价B.装置Ⅱ消耗36g水生成4NA个H+(NA代表阿伏加德罗常数)C.装置Ⅲ用甲烷燃料电池进行电解,当消耗24g甲烷时,理论上可再生10molCe4+D.装置Ⅳ获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等答案C解析根据化合物中元素正负化合价代数和等于0可知,Na2S2O4中硫元素的化合价为+3价,A正确;36g水的物质的量是2mol,在装置Ⅱ中发生反应NO+2H2O+3Ce4+3Ce3++NO3-+4H+,NO+H2O+Ce4+Ce3++NO2-+2H+,可见两个反应都是消耗1molH2O,产生2molH+,则反应消耗2molH2O,就产生4molH+,生成H+的数目等于4NA,B正确;24g甲烷的物质的量为n(CH4)=24g16g·mol-1=1.5mol,在碱性甲烷燃料电池中,通入甲烷的电极为负极,失去电子发生氧化反应,电极反应为CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O,1molCH4反应失去8mol电子,则1.5molCH4完全反应转移电子的物质的量为n(e-)=8×1.5mol=12mol,由于在同一闭合回路中电子转移数目相等,所以当消耗24g甲烷时,理论上可再生12molCe4+,C错误;由于三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(12分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:(1)M电极的材料是,其电极名称是,

N的电极反应式为,

乙池的总反应是,

通入甲烷的铂电极的电极反应式为

。

(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g时,甲池中理论上消耗氧气L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池溶液的H+的浓度为。

答案(1)铁阴极4OH--4e-O2↑+2H2O4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑CH4+10OH--8e-CO32-+7H2(2)0.2240.1mol·L-117.(12分)如图装置所示,C、D、E、F都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为。

(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是,电镀液是溶液。

(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为。

答案(1)负极变浅(2)1∶2∶2∶2(3)铜件AgNO3(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析(1)F极附近溶液呈红色,说明F极是阴极,产生了NaOH,则B极是电源的负极。(2)甲中,C极为阳极,阳极发生氧化反应:4OH--4e-2H2O+O2↑;D极为阴极,阴极发生还原反应:2Cu2++4e-2Cu。乙中,E极为阳极,电极反应为4Cl--4e-2Cl2↑,F极为阴极,电极反应为4H++4e-2H2↑。甲、乙串联,转移电子的数目相同,故C、D、E、F电极产生单质的物质的量之比为n(O2)∶n(Cu)∶n(Cl2)∶n(H2)=1∶2∶2∶2。(3)H极与电源负极相连,H极为阴极,电镀时,镀件应作阴极,即H应该是镀件,电镀液可以是AgNO3溶液。(4)若C电极为铁,铁为活性电极,阳极反应为Fe-2e-Fe2+,阴极反应为Cu2++2e-Cu,总反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。18.(10分)金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知:铬能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。(1)铜和铬构成的原电池装置如图1所示,其中盛有稀硫酸的烧杯中出现的现象为。盐桥中装的是含饱和KCl溶液的琼胶,下列关于该原电池的说法正确的是(填序号)。

A.盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以盛装含饱和KCl溶液的琼胶B.理论上溶解1molCr,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中C.在原电池反应中H+得电子发生氧化反应D.电子从铬电极通过导线到铜电极,又通过盐桥转移到左烧杯中(2)铜和铬构成的另一原电池装置如图2所示,铜电极上不再有图1装置中铜电极上出现的现象,铬电极上产生大量气泡,且气体遇空气呈红棕色。写出该原电池正极的电极反应:。

(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。将含Cr2O72-的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的NaCl进行电解,使阳极生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,其离子方程式为。阴极上Cr2O72-、H+、Fe3+答案(1)铜电极上有气泡生成B(2)4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2OCr2O72-+14H++6e-解析(1)根据题中信息可知在图1装置中,铬失去电子生成Cr2+,氢离子在铜电极上得到电子生成氢气,故现象为铜电极上有气泡生成。若原电池的盐桥中盛装的是含饱和氯化钾溶液的琼胶,且电解质溶液中的溶质是硝酸银,则电解过程中会生成氯化银沉淀堵塞盐桥使离子移动不畅,盐桥中可换成含饱和KNO3溶液的琼胶,故A项错误;由电子守恒可知,溶解1molCr转移2mol电子,左烧杯中增加2mol正电荷,右烧杯中减少2mol正电荷,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中,故B项正确;在原电池反应中氢离子得到电子发生还原反应,故C项错误;导线中发生移动的是电子,电解质溶液中发生移动的是离子,故电子无法通过盐桥转移到左烧杯中,故D项错误。(2)由实验现象可知,在图2装置中铬电极作正极,硝酸根离子在铬电极上得到电子发生还原反应转化为NO,所以正极电极反应为4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)根据题意可知,该溶液环境为酸性环境,则Fe2+和Cr2O72-发生的反应为Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr2O72-放电的阴极电极反应为Cr2O72-19.(12分)(全国Ⅲ)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是。

(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调pH”中发生反应的化学方程式为

。

(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是。

③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有(写出一点)。

答案(1)碘酸钾(2)加热KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)①2H2O+2e-2OH-+H2↑②K+由a到b③产生Cl2易污染环境等解析(2)温度升高气体溶解度减小,C