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  • 2021-07-05 发布

全国通用2021高考化学一轮复习第六章化学反应与能量变化微考点52电化学原理在金属腐蚀防护及环保中的应用练习含解析

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微考点52 电化学原理在金属腐蚀、防护及环保中的应用 ‎1.(2019·潍坊模拟)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(  )‎ A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应 B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-‎ C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-===Zn D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀 ‎2.[2017·全国卷Ⅰ,11]支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,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 ‎3.(2019·山西孝义模拟)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(  )‎ A.铁管道发生的是吸氧腐蚀 8‎ B.输送暖气的管道也易发生此类腐蚀 C.这种情况下,土壤的pH增大 D.管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀 ‎4.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(  )‎ 已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;‎ ‎②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。‎ A.碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O B.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变 ‎5.(2019·昆明质检)铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收,生成HNO2、NO,再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质,同时生成Ce4+,其原理如图所示。下列说法正确的是 (  )‎ A.H+由右室进入左室 B.Ce4+从电解槽的c口流出,且可循环使用 C.阴极的电极反应式:2HNO2+6H++6e-===N2↑+4H2O D.若用甲烷燃料电池作为电源,当消耗标准状况下33.6L甲烷时,理论上可转化HNO22mol ‎6.(2019·贵阳模拟)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH和SO。下列关于该装置的说法错误的是(  )‎ 8‎ A.SO2通入阳极,该电极上发生氧化反应 B.物质M为H2SO4‎ C.阴极的电极反应为NO-5e-+6H+===NH+H2O D.(NH4)2SO4可作为肥料 ‎7.用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是(  )‎ A.用石墨作阳极,铁作阴极 B.阳极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O C.阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-‎ D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O ‎8.(2020·商丘调研)H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为2H2S(g)+O2(g)===S2(s)+2H2O(l) ΔH=-632kJ·mol-1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是(  )‎ A.电极a为电池的正极 8‎ B.电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-‎ C.电路中每流过4mol电子,电池内部释放632kJ热能 D.每17gH2S参与反应,有1molH+经质子膜进入正极区 ‎9.(2020·宣城月考)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++7H2O C.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 ‎10.按照要求回答下列问题。‎ ‎(1)工业上,在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN-,装置如图所示,‎ 依次发生的反应有:‎ ⅰ.CN--2e-+2OH-===CNO-+H2O ⅱ.2Cl--2e-===Cl2↑‎ ⅲ.3Cl2+2CNO-+8OH-===N2+6Cl-+2CO+4H2O ‎①a为电源________(填“正”或“负”)极。‎ 8‎ ‎②通电过程中溶液pH不断________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎③除去1molCN-,外电路中至少需要转移________mol电子。‎ ‎④为了使电解池连续工作,需要不断补充__________________________________________。‎ ‎(2)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2来解决环境污染问题。‎ ‎①阴极的电极反应式为:_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________。‎ ‎②阳极的电极反应式为:_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________。‎ ‎③电解时,H+通过阳离子交换膜的方向是________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________________。‎ ‎(3)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如下图所示(电极材料为石墨)。‎ ‎①图中a极要连接电源的__________(填“正”或“负”)极,C口流出的物质是________________。‎ ‎②SO放电的电极反应式为_______________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________________。‎ ‎③电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因:_______________________‎ 8‎ ‎_______________________________________________________________________________。‎ ‎(4)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,如图为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NH去除的原理:________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________________________。‎ ‎‎ 8‎ 答案精析 ‎1.C ‎2.C [钢管桩接电源的负极,高硅铸铁接电源的正极,通电后,外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极,从负极流向钢管桩(阴极),A、B正确;C项,题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗,错误。]‎ ‎3.C ‎4.B [电极反应式为 阳极:4OH--4e-===2H2O+O2↑‎ 阴极:Ni2++2e-===Ni、2H++2e-===H2↑‎ A项正确;B项,由于C室中Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,错误;C项,由于H+的氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH,正确;D项,若去掉阳离子膜,在阳极Cl-首先放电生成Cl2,反应总方程式发生改变,正确。]‎ ‎5.C [A项,根据电解原理,H+由左室向右室移动,错误;B项,空气污染物NO通常用含Ce4+溶液吸收,生成HNO2、NO,N的化合价升高,Ce4+的化合价降低,然后对此溶液进行电解,又产生Ce4+,根据电解原理,应在阳极上产生Ce4+,即Ce4+从a口流出,可循环使用,错误;C项,根据电解原理,阴极上得电子,化合价降低,HNO2转化为无毒物质,即转化为N2,阴极电极反应式为2HNO2+6H++6e-===N2↑+4H2O,正确;D项33.6L甲烷参与反应转移电子物质的量为mol=12mol,理论上可转化HNO2的物质的量为12×mol=4mol,错误。]‎ ‎6.C ‎7.D [若铁作阳极,则铁失电子生成Fe2+,则CN-无法除去,故铁只能作阴极,阳极须为惰性电极,可用石墨作阳极,故A项正确;阳极Cl-失去电子生成ClO-,发生氧化反应,又已知溶液呈碱性,故B项正确;在碱性条件下,水电离出的H+在阴极得电子生成H2,发生还原反应,故C项正确;溶液pH为9~10,呈碱性,反应物中不可能含有大量的H+,故D项错误。]‎ ‎8.D 8‎ ‎9.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↑,然后发生Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,由于在阴极区c(H+)减小,故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。]‎ ‎10.(1)①正 ②减小 ③5 ④NaOH和NaCl ‎(2)①2HSO+2H++2e-===S2O+2H2O ‎②SO2+2H2O-2e-===SO+4H+ ③由阳极室到阴极室 ‎(3)①负 硫酸 ‎②SO-2e-+H2O===SO+2H+‎ ‎③H2OH++OH-,在阴极H+放电生成H2,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强 ‎(4)①CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑+7H+ 5∶2‎ ‎②NH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 8‎