全国非新高考地区专用2020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201907231163 7页

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．(2018·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用牺牲阳极的阴极保护法D．用外加电流的阴极保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的目的是保护钢闸门。下列说法不正确的是(　　)A．图Ⅰ中a为纯铜B．图Ⅰ中SO向b极移动C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜3．(2018·邯郸一中模拟)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城拟用如图方法保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的材料应该是比镁活泼的金属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保护法4．(2019·河北质检)一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液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＋Fe3O4Fe2O3FeO下列说法正确的是(　　)A．随pH的升高，含碳钢腐蚀速率逐渐加快7nB．pH<4，发生析氢腐蚀C．pH为14，其负极反应为2H2O＋Fe－3e－===FeO＋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．(2018·内蒙古部分学校月考)城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，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，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。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．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D．钢铁“阳极保护”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．(2018·河南八市重点高中质检)工业上可采用惰性电极处理含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SO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SO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．电浮选凝聚法是工业上采用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(　　)7nA．石墨电极上发生氧化反应B．根据图示，物质A为CO2C．甲烷燃料电池中CO向通入空气一极移动D．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇8．(2018·静海一中月考)某工厂采用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Cr2O＋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0.1molCr2O被还原D．阴极区附近溶液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。实验室模拟电解法吸收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吸收实验。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被吸收，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N2O47n)的废气进行模拟电解法吸收实验。①实验前，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。实验结束时，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．(2018·山东省实验中学月考)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。7n①A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NH去除的原理：__________________________________________________________________________________________________________________。7n答案精析1．D　[在电解池中，阴极本身不参与电极反应，故用外加电流的阴极保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SO向阳极(b电极)移动，B项正确；外加电流的阴极保护法中，被保护的金属连接原电池负极，所以图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极，C项正确；牺牲阳极的阴极保护法中，被保护的金属作原电池正极，图Ⅱ中如果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．B　4.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；如果没有外加电源，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；根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，D正确。]6．C　[电解时阴离子向阳极移动，故SO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，根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－＋4CO===5CO2＋2H2O，A为CO2，B项正确；CO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，不能增强水溶液的导电能力，D项错误。]8．D　[根据图示，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Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，由于在阴极区c(H＋)减小，pH增大。根据6H2～6Fe2＋～Cr2O得，当有13.44L(标准状况)H2放出时，应有0.1molCr2O被还原。]9．(1)①NO2＋H2O－e－===NO＋2H＋　②0.1(2)①142.9②根据原子守恒：n(NO)＋n(NO2)＝3mol－0.2mol·L－1×10L＋0.1mol＝1.1mol根据得失电子守恒：0.1mol×1＋[n(NO)－0.1mol]×3＋n(NO2)×1＝×27n解得，n(NO)＝0.8mol　n(NO2)＝0.3molV(NO)∶V(NO2)＝n(NO)∶n(NO2)＝0.8mol∶0.3mol＝8∶310．(1)①N2＋3H22NH3②4NH3＋5O24NO＋6H2O(2)①c(OH－)增大，使NH＋OH－NH3·H2ONH3＋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∶2②NH在好氧微生物反应器中转化为NO：NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O，NO在MFC电池正极转化为N2：2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O解析　(2)①在氨氮水样中存在平衡：NH＋OH－NH3·H2ONH3＋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价，则1L水样中1mol氮原子被氧化为N2转移3mol电子，转移电子的物质的量为6×10－4mol，被氧化的NH3的物质的量为2×10－4mol，被氧化的NH3的质量为2×10－4mol×17g·mol－1＝3.4mg，水样中氨氮(以NH3计)含量为3.4mg·L－1。(3)B极电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，A极电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5∶2。7