2019年高考化學二輪復習 專題八 電化學基礎 金屬的腐蝕與防護練習.doc
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專題八 電化學基礎 金屬的腐蝕與防護 1.[2018遼寧省大石橋市月考]化學與生產(chǎn)、生活密切相關,下列說法不正確的是( ) A.鋼鐵在海水中比在河水中更易被腐蝕,主要原因是海水含氧量高 B.硅膠多孔,吸水能力強,常用作袋裝食品的干燥劑 C.用純堿溶液清洗油污時,加熱可以提高去污能力 D.高純硅廣泛應用于太陽能電池、計算機芯片 2.[2018浙江省溫州市二模]某電化學氣敏傳感器的工作原理如圖所示,下列說法不正確的是( ) A.a(chǎn)極為負極 B.b極的電極反應式為O2+4e-+2H2O===4OH- C.電解質(zhì)溶液中的OH- 移向a極 D.該傳感器工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的pH值將變大 3.[2018全國卷Ⅱ]我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液,鈉和負載碳鈉米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應為3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯誤的是( ) A.放電時,ClO向負極移動 B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2 C.放電時,正極反應為:3CO2+4e-===2CO+C D.充電時,正極反應為:Na++e- ===Na 4.[2018北京通州區(qū)二模]研究金屬腐蝕及防護的裝置如圖所示。 下列有關說法不正確的是( ) A.圖1:a點溶液變紅 B.圖1:a點的鐵比b點的鐵腐蝕嚴重 C.圖2:若d為鋅,則鐵不易被腐蝕 D.圖2:正極的電極反應式為O2+4e-+2H2O===4OH- 5.[2018浙江省金華市十校聯(lián)考]某高能電池以稀硫酸作為電解質(zhì)溶液,其總反應式為CH2===CH2+O2===CH3COOH。下列說法正確的是( ) A.在電池工作過程中,溶液中的SO向正極移動 B.隨著反應的進行,正極區(qū)域附近溶液的pH變小 C.當轉(zhuǎn)移4 mol電子時,溶液中的CH3COOH分子數(shù)為NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值) D.負極的電極反應式為CH2===CH2-4e-+2H2O===CH3COOH+4H+ 6.[2018福建省羅源一中月考]LiFePO4電池穩(wěn)定性高、 安全、 對環(huán)境友好, 其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是( ) A.a(chǎn)極是電池的負極 B.電池工作時, 正極可發(fā)生反應:Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4 C.電池充電時間越長,x值越小 D.電池工作時,外電路中流過 0.1 mol 電子,負極材料減重 0.7 g 7.[2018安徽省江南十校沖刺聯(lián)考]利用下圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境中溫室氣體的含量。下列說法正確的是( ) A.通電后,a室的pH增大 B.中間隔室發(fā)生的反應:HCO+H+===CO2↑+H2O,從而提取CO2 C.陰極反應式為2H+-2e-===H2↑ D.當電路中通過1 mol電子的電量時,會有22.4 L CO2氣體產(chǎn)生 8.[2018浙江省杭十四中月考]某原電池裝置如圖所示,電池總反應為2Ag+Cl2===2AgCl。下列說法正確的是( ) A.正極反應為AgCl+e-===Ag+Cl- B.放電時,交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應隨之改變 D.當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時,交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子 9.[2018沈陽市質(zhì)量監(jiān)測]在一定條件下,用石墨電極電解0.5 mol/L CuSO4溶液(含H2SO4 ),監(jiān)測到陽極附近溶液pH隨著通電時間的延長而變化,數(shù)據(jù)如下表所示,下列說法不正確的是( ) 通電前pH 通電后pH 瞬間 20s 40s 60s 80s 100s 120s …… 2.35 2.55 2.50 2.48 2.45 2.41 2.35 2.25 …… A.通電瞬間,陽離子向陰極移動 B.電解過程中,陽極發(fā)生的電極反應是2H2O-4e-===4H++O2↑ C.通電后pH下降過程中,陰極發(fā)生的主要電極反應是Cu2++2e-===Cu D.通電后pH下降過程中,H+向陰極的移動速率大于其在陽極的生成速率 10.[2018遼寧省葫蘆島市月考]混合動力汽車(HEV) 中使用了鎳氫電池,其工作原理如圖所示:其中M為儲氫合金,MH為吸附了氫原子的儲氫合金,KOH 溶液作電解液。關于鎳氫電池,下列說法不正確的是( ) A.充電時,陰極附近pH降低 B.電動機工作時溶液中OH-向甲移動 C.放電時正極反應式為:NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- D.電極總反應式為:MH+NiOOHM+Ni(OH)2 11.[2018湖南聯(lián)考]某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料,該電池的工作原理如圖所示,下列說法正確的是( ) A.電極a為負極,發(fā)生氧化反應 B.CO向正極移動 C.正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH- D.此電池在常溫下也能工作 12.[2018河北省定州中學月考]用電解法可制取有廣泛用途的Na2FeO4:Fe+2H2O+2NaOHNa2FeO4+3H2↑,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色的FeOH,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。下列說法不正確的是( ) A.a(chǎn)是電源的正極 B.電解一段時間后,c(OH-)降低的區(qū)域在陰極室 C.電解過程中,陽極發(fā)生的電極方程式為Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O D.如圖2,N點c(Na2FeO4)低于最高值的原因是氫氧化鈉溶液濃度過高 13.[2018河北省沖刺??糫一種新型鎂-銻液態(tài)金屬儲能電池工作原理如圖所示。其中的液體由于密度不同,在重力作用下分為三層,工作時中間層熔融鹽的組成不變。下列說法正確的是( ) A.太陽能電池的工作原理為光能→化學能→電能 B.放電時,Cl-向上移動進入液態(tài)Mg C.充電時,電極N與太陽能電池的負極相連 D.充電時,外電路中流過0.2 mol電子,陰極質(zhì)量增加2.4 g 14.[2018北京市海淀區(qū)模擬]太陽能、風能發(fā)電逐漸得到廣泛應用,在發(fā)電系統(tǒng)中安裝儲能裝置有助于持續(xù)穩(wěn)定供電,其構(gòu)造的簡化圖如下: (1)下列說法中,正確的是________( 填字母序號)。 a.太陽能、風能都是清潔能源 b.太陽能電池組實現(xiàn)了太陽能到電能的轉(zhuǎn)化 c.控制系統(tǒng)能夠控制儲能系統(tǒng)是充電還是放電 d.陽光或風力充足時,儲能系統(tǒng)實現(xiàn)由化學能到電能的轉(zhuǎn)化 (2)全釩液流電池是具有發(fā)展前景的、用作儲能系統(tǒng)的蓄電池。已知放電時V2+發(fā)生氧化反應,則放電時電極A 的電極反應式為____________;充電時電極B 做____________極。 (3)含釩廢水會造成水體污染,對含釩廢水(除VO外,還含有Al3+,F(xiàn)e3+等)進行綜合處理可實現(xiàn)釩資源的回收利用,流程如下: 已知溶液pH 范圍不同時,釩的存在形式如下表所示: 釩的化合價 pH<2 pH>11 +4價 VO2+,VO(OH)+ VO(OH) +5價 VO VO ①加入NaOH 調(diào)節(jié)溶液pH至13時,沉淀1達最大量,并由灰白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色,用化學用語表示加入NaOH 后生成沉淀1的反應過程為__________、____________;所得濾液1中,鋁元素的存在形式為____________。 ②向堿性的濾液1(V的化合價為+4)中加入H2O2的作用是__________________(用離子方程式表示)。 15.[2018遼寧省大石橋市月考]人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素(CO(NH2)2),原理如圖。 (1)電源的負極為________(填“A”或“B”)。 (2)陽極室中發(fā)生的反應依次為______________、______________。 (3)電解結(jié)束后,陰極室溶液的pH與電解前相比將________;若兩極共收集到氣體13.44 L(標準狀況),則除去的尿素為________g(忽略氣體的溶解)。 專題八 電化學基礎 金屬的腐蝕與防護 1.A 鋼鐵在海水中比在河水中更易被腐蝕,主要原因是海水中氯化鈉濃度高, A項不正確;硅膠多孔,吸水能力強,常用作袋裝食品的干燥劑, B項正確;用純堿溶液清洗油污時,加熱可以促進碳酸鈉水解產(chǎn)生氫氧化鈉,提高去污能力, C項正確; 高純硅廣泛應用于太陽能電池、計算機芯片, D項正確。 2.D 該傳感器在工作過程中,負極上氨氣失電子生成氮氣,則a為負極,氧氣在正極上得電子生成氫氧根離子,其電池的總反應為4NH3+3O2===4N2+6H2O;該傳感器在工作過程中,負極上氨氣失電子生成氮氣,則a為負極,A項正確;氧氣在正極上得電子生成氫氧根離子, b極的電極反應式為O2+4e-+2H2O===4OH-, B項正確;堿性條件下,氨氣失電子生成氮氣和水,則a極的電極反應式為2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O,消耗OH-,電解質(zhì)溶液中的OH- 移向a極, C項正確;該傳感器在工作過程中總反應為4NH3+3O2===4N2+6H2O,所以KOH的物質(zhì)的量不變,pH值不變, D項錯誤。 3.D 放電時是原電池,陰離子ClO向負極移動,A項正確;電池的總反應為3CO2+4Na2Na2CO3+C,因此充電時釋放CO2,放電時吸收CO2,B項正確;放電時是原電池,正極是二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳,反應為:3CO2+4e-===2CO+C,C項正確;充電時是電解池,正極與電源的正極相連,作陽極,發(fā)生失去電子的氧化反應,反應為2CO+C-4e-===3CO2,D項錯誤。 4.B 圖1:a點氧氣得電子產(chǎn)生氫氧根離子,溶液呈堿性遇酚酞溶液變紅, A項正確;圖1:a點為正極得電子, b點為負極鐵失電子產(chǎn)生亞鐵離子,b點鐵腐蝕嚴重, B項不正確;圖2:若d為鋅為負極失電子,則鐵為正極,不易被腐蝕, C項正確; 圖2:正極氧氣得電子產(chǎn)生氫氧根離子,電極反應式為O2+4e-+2H2O===4OH-, D項正確。 5.D 根據(jù)原電池的工作原理,陰離子向負極移動,即SO向負極移動, A項錯誤;電解質(zhì)是硫酸,O2在正極得電子,正極反應式為O2+4H++4e-===2H2O,正極區(qū)域pH增大, B項錯誤; C2H4中C的平均價態(tài)為-2價,乙酸中C的平均價態(tài)為0價,因此C2H4在負極上參與反應生成CH3COOH,負極反應式為CH2===CH2+2H2O-4e-===CH3COOH+4H+,當轉(zhuǎn)移4 mol電子時,生成1 mol CH3COOH,但CH3COOH屬于弱電解質(zhì),部分電離,因此溶液CH3COOH分子的物質(zhì)的量小于1 mol, C項錯誤;根據(jù)電池總反應,電解質(zhì)是硫酸,因此負極反應式為CH2===CH2+2H2O-4e-===CH3COOH+4H+,D項正確。 6.C 在原電池中,陽離子向正極移動,根據(jù)圖示Li+向右移動,說明電極b為正極,電極a為負極,A項正確;電池工作時,正極Li1-xFePO4得電子發(fā)生還原反應,電極反應式為Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4,B項正確;電池充電時間越長,轉(zhuǎn)移電子數(shù)越多,x值也越大,C項錯誤;電池工作時,負極反應式為LixC6-xe-=C6+xLi+,外電路中流過0.1 mol電子,負極消耗0.1 mol Li,減輕的重量為0.1 mol7 gmol-1=0.7 g,D項正確。 7.B a室為陽極,發(fā)生氧化反應,電極極反應為2H2O-4e-===4H++O2↑,溶液的pH減小,A項錯誤;氫離子通過陽離子交換膜進入b室,發(fā)生反應: HCO+H+===CO2↑+H2O,實現(xiàn)b 室中提取CO2的目的,B項正確;陰極發(fā)生還原反應,氫離子得電子生成氫氣,2H++2e-===H2↑,C項錯誤;根據(jù)陽極電極反應可知,2H2O-4e-===4H++O2↑,當電路中通過1 mol電子的電量時,會有1 mol氫離子生成,進入b室,產(chǎn)生標況下CO2氣體22.4 L,題中沒有給出氣體是否為標準狀況,無法計算出CO2氣體的體積,D項錯誤。 8.D 根據(jù)電池總反應為2Ag+Cl2===2AgCl可知,Ag失電子作負極,氯氣在正極上得電子生成氯離子。其電極反應為:Cl2+2e-===2Cl-,A項錯誤;放電時,交換膜左側(cè)溶液中生成銀離子,銀離子與氯離子反應生成氯化銀沉淀,所以交換膜左側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成, B項錯誤;根據(jù)電池總反應為2Ag+Cl2===2AgCl可知,用NaCl溶液代替鹽酸,電池的總反應不變, C項錯誤;放電時,當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時,交換膜左側(cè)會有0.01 mol氫離子通過陽離子交換膜向正極移動,同時會有0.01 mol Ag失去0.01 mol電子生成銀離子,銀離子會與氯離子反應生成氯化銀沉淀,所以氯離子會減少0.01 mol,則交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子, D項正確。 9.D 電解池中,陽離子向陰極移動, A項正確;電解過程中,陽極pH逐漸減小,電解池陽極上物質(zhì)失去電子,發(fā)生氧化反應,考慮到溶液中含有硫酸,電解質(zhì)溶液為酸性的,則陽極發(fā)生的電極反應應為H2O放電,產(chǎn)生H+,所以陽極發(fā)生的電極反應是2H2O-4e-===4H++O2↑,B項正確;陰極發(fā)生反應為物質(zhì)得到電子,發(fā)生還原反應,則陰極發(fā)生的主要電極反應是Cu2++2e-===Cu, C項正確;電解過程中,陽極pH降低,陽極電極反應為:2H2O-4e-===4H++O2↑,產(chǎn)生的H+是陽離子,向陰極移動,pH降低表明陽極H+向陰極的移動速率小于其在陽極的生成速率,陽極c(H+)增大,pH=-lgc(H+)減小, D項錯誤。 10.A 充電時,陰極反應式為M+H2O+e-===MH+OH-,生成OH-,c(OH-)增大,即pH增大,故A項錯誤;根據(jù)原電池的工作原理,陰離子向負極移動,甲為負極,乙為正極,即OH-向甲移動,故B項正確;根據(jù)工作原理,正極反應式為NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,C項正確;根據(jù)工作原理,負極反應式為MH+OH--e-===M+H2O,因此電極總反應式為MH+NiOOHM+Ni(OH)2, D項正確。 11.A 由圖可知,a極是電子流出的電極,為負極,負極失電子,發(fā)生氧化反應,A項正確;在原電池中陰離子移向負極,B項錯誤;該電池以Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì),正極反應式為O2+4e-+2CO2===2CO,C項錯誤;該電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),故常溫下無法工作,應在高溫下工作,D項錯誤。 12.B 電解法制取Na2FeO4,反應方程式為Fe+2H2O+2NaOHNa2FeO4+3H2↑。在反應中鐵失電子轉(zhuǎn)化為Na2FeO4,故鐵與電源正極相連,鐵作陽極,Ni與電源負極相連,Ni作陰極,可知a為電源的正極,A項正確;電解時鎳電極有氣泡產(chǎn)生,陰極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,鐵電極發(fā)生氧化反應,陽極反應式為Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O,電解過程中陽極室消耗OH-,c(OH-)降低,B項錯誤;由上述分析知C項正確;由題知若NaOH溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì),由圖2知N點,c(Na2FeO4)低于最高值,可知是由于NaOH溶液濃度過高,D項正確。 13.D 太陽能電池工作時太陽能轉(zhuǎn)化為電能,A項錯誤;放電時由電流方向可知電極M為負極Mg-2e-=Mg2+,電極N為正極,電極反應式為Mg2++2e-=Mg,工作時中間層熔融鹽的組成不變,Cl-不會進入液態(tài)Mg層,B項錯誤;充電時電極N與太陽能電池正極相連,C項錯誤;充電時陰極反應為Mg2++2e-=Mg,外電路流過0.2 mol電子,陰極上生成0.1 mol Mg,陰極質(zhì)量增加0.1 mol24 g/mol=2.4 g,D項正確。 14.答案:(1)abc (2)VO+e-+2H+===VO2++H2O 陰 (3)①Fe2+ + 2OH-===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 AlO?、?VO(OH)+H2O2+4OH-===2VO+6H2O 解析:(1)a.太陽能、風能對環(huán)境無影響,屬于清潔能源, a項正確;b.太陽能電池是太陽能轉(zhuǎn)化成電能的裝置, b項正確;根據(jù)構(gòu)造簡化圖,控制系統(tǒng)能夠控制儲能系統(tǒng)是充電還是放電, c項正確;d.陽光或風力充足時,實現(xiàn)了由太陽能或風能到電能的轉(zhuǎn)化, d項錯誤;(2)放電時,V2+發(fā)生氧化反應,根據(jù)原電池工作原理,電極B為負極,電極A為正極,正極上得到電子,化合價降低,即電極反應式為VO+2H++e-===VO2++H2O;充電時,電池的正極接電源的正極,電池的負極接電源的負極,即電極B為陰極;(3)①加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至到13,出現(xiàn)的現(xiàn)象是出現(xiàn)沉淀,由灰白色轉(zhuǎn)變成紅褐色。反應ⅰ中發(fā)生2Fe3++Fe===3Fe2+,反應ⅱ中加入氫氧化鈉發(fā)生的離子反應是Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,氫氧化鋁表現(xiàn)兩性,又因為調(diào)節(jié)pH到13,此時Al元素以AlO形式存在。②根據(jù)流程圖,目的是得到+5價釩,即H2O2作氧化劑,本身被還原成H2O。根據(jù)表格數(shù)據(jù),堿性條件下,+4價釩以VO(OH)形式存在,+5價釩在堿性條件下,以VO形式存在,因此有VO(OH)+H2O2→VO+H2O,根據(jù)化合價升降法進行配平,2VO(OH)+H2O2→2VO+H2O,電荷不守恒,因為環(huán)境是堿性,因此反應物中缺少OH-,最后配平,即反應方程式為: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)不變 7.2 解析:根據(jù)電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規(guī)律和本題圖中的電極產(chǎn)物H2和Cl2可以判斷出A為電源的正極,B為電源的負極,故陽極室中發(fā)生的反應依次為:2Cl--2e-===Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O===N2+CO2+6HCl。(3)陰極反應為:6H2O+6e-===6OH-+3H2↑(或6H++6e-===3H2↑);陽極反應為:6Cl--6e-===3Cl2↑;CO(NH2)2+3Cl2+H2O―→N2+CO2+6HCl。根據(jù)上述反應可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH-、H+的數(shù)目相等,陽極室中反應產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜進入陰極室與OH-恰好反應生成水,所以陰極室中電解前后溶液的pH不變;由上述反應可以看出,轉(zhuǎn)移6 mol e-時,陰極產(chǎn)生3 mol H2,陽極產(chǎn)生1 mol N2和1 mol CO2,故電解收集到的13.44 L氣體中V(N2)=V(CO2)=2.688 L,即n(N2)=n(CO2)=0.12 mol。根據(jù)方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O===N2+CO2+6HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物質(zhì)的量也為0.12 mol,其質(zhì)量為:m[CO(NH2)2]=0.12 mol60 g mol-1=7.2 g。- 配套講稿:
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