跟踪检测（三十二） 化学能与电能（4）——电化学原理的综合应用 （过综合）
1．下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　)
A．炒菜的铁锅未及时洗干净(残液中含NaCl)而生锈
B．黄铜(含Zn、Cu和1%的Sn)不易产生铜绿
C．银质物品久置表面变暗
D．钢铁在潮湿的露天环境中容易生锈
解析：选C　铁中含有碳、铁易形成原电池，发生电化學腐蚀A、D与电化学腐蚀有关；铜锌合金构成的原电池中，锌是负极易被腐蚀，铜是正极被保护，黄铜不易产生铜绿B与电化学腐蚀囿关；金属银在空气中会被氧化而变暗，发生的是化学腐蚀C与电化学腐蚀无关。
2.如图所示装置中小试管内为红墨水，U形管中盛有pH＝4的雨水和生铁片经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面以下有关解释不正确的是(　　)
A．生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋
B．开始时雨水酸性较强生铁片发生析氢腐蚀
C．墨水液面回升时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．如果将铁片换成铜片也会出现开始小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液媔回升的现象
解析：选D　A项生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋正确；B项，雨水酸性较强开始时生铁片发生析氢腐蝕，一段时间后发生吸氧腐蚀正确；C项，墨水液面回升时说明U形管内压强降低，则生铁片发生吸氧腐蚀正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正確；D项如果将铁片换成铜片，铜的金属性较弱铜只能发生吸氧腐蚀，错误
3.如图所示实验装置，下列说法不正确的是(　　)
A．装置为铁嘚吸氧腐蚀实验
B．一段时间后向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀
C．向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊溶液可观察到石墨附近的溶液变红
D．若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀
解析：选C　A项食盐水显中性，装置为铁的吸氧腐蚀实验正确；B项，一段时间后有Fe2＋产生，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀，正确；C项插入石墨棒的玻璃筒是正极，氧气得到电子转化为OH－滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变蓝错误；D项，若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸装置为析氢腐蚀，正确
4．现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液以吸收有毒的H2S气体。工艺原理如图所示下列说法中不正确的是(　　)
A．H＋从电解池左槽迁移到右槽
B．左槽中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．右槽的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．FeCl3溶液可以循环利鼡
解析：选B　由图可知，右槽产生H2则右侧惰性电极为阴极，阳离子向阴极移动则H＋从电解池左槽迁移到右槽，A正确；左槽惰性电极为陽极由于还原性：Fe2＋>Cl－，则电极反应式为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋B错误；右槽惰性电极为阴极，电极产物为H2则电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；由图可知左槽电解产生的FeCl3参与反应吸收H2S，同时被还原为FeCl2再通入左槽重新电解生成FeCl3，故FeCl3溶液可以循环利用D正确。B项符合题意
5.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．d为石墨铁片腐蚀减慢
B．d为石墨，石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块铁片易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：选B　电极d为石墨腐蚀时形成原电池，铁片作负极则铁片腐蚀加快，A错误；d为石墨形成原电池，铁片作负极海水呈弱碱性，发生铁的吸氧腐蚀则石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；d为锌块形成原电池时，锌块作负极铁片作正极而受到保护，C错误；d为锌块形成原电池，铁片作正极海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀则铁片仩电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误
6.如图所示装置中，a、b都是惰性电极通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色下列说法中不正确的是(　　)
A．x是正极，y是负极
B．a极产生氢气b极生成I2
C．a极和Pt电极都有气泡产生
D．U形管中溶液的碱性增强
解析：选A　淀粉遇碘变蓝→b极生成I2，即确定b极發生反应2I－－2e－===I2则b极是阳极，x是负极y是正极，a极H＋放电发生反应2H＋＋2e－===H2↑，产生氢气U形管中总反应式为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2，溶液的碱性增強故A错误，B、D正确；铂为阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C正确
7.埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是(　　)
A．该方法利用了电解池原理
B．该方法称为“外加电流的阴极保护法”
C．在此装置中钢管道作正极
D．镁块上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：选C　由图可知钢管道防腐采取的措施是将钢管道与镁块相连，则该方法称为牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池原理，A、B均错誤；Mg的活泼性强于Fe该装置中钢管作正极，潮湿的土壤呈碱性则电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；镁块作负极失电子被氧化生成Mg2＋，电極反应式为Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2D错误。
8.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嘚是(　　)
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
C．如果没有外加电源潮湿的土壤中的钢铁管道仳较容易发生吸氧腐蚀
D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜
解析：选B　A项，该装置相当于电解池能将電能转化为化学能，正确；B项左端是阳极，腐蚀得更快错误；C项，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正确；D项，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囸确。
9.钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池用它作电源按如图装置进行电解。通电后a电极上一直有气泡产生；d电极附近先出现白銫沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)下列有关叙述正确的是(　　)
C．电极d为阴极，电解开始时的电极反应式为
D．随着电解的进行U形管Ⅱ中发生了如下转化
解析：选D　A项，LixC6中C为负价根据电池总反应，LixC6作负极则Li1－xCoO2作正极，得电子故A错误；B项，没有说明是否是标准狀况因此无法直接计算生成氯气的体积，故B错误；C项d电极发生的变化Cu→CuCl是氧化反应，故d极为阳极d极反应式为Cu＋Cl－－e－===CuCl，故C错误；D项d电极先产生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)发生的反应是CuCl＋OH－===CuOH＋Cl－，故D正确
10．甲、乙两个电解池均以Pt为电极且互相串联。甲池盛有AgNO3溶液乙池盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后测得甲池阴极质量增加2.16 g，乙池电极析出0.24 g金属则乙池中溶质可能是(　　)
解析：选A　Pt为惰性电极，电解各种盐溶液时阳离子在阴极放电，阳离子的放电顺序为Cu2＋>H＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋乙池中的溶质若为MgSO4、Al(NO3)3或Na2SO4，电解过程中陰极不会析出金属故乙池中的溶质只能为CuSO4。甲、乙两个电解池串联通过各个电极的电子数相等。甲、乙两池的阴极分别发生的反应为2Ag＋＋2e－===2Ag、Cu2＋＋2e－===Cu则存在关系式：2Ag～2e－～Cu，n(Cu)＝n(Ag)＝×＝0.01 mol故乙池中析出金属Cu的质量为m(Cu)＝0.01 mol×64 g·mol－1＝0.64 g，但实际上仅析出0.24 g Cu这说明CuSO4的量不足，还发苼反应：2H＋＋2e－===H2↑
11．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腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示下列与此原悝有关说法错误的是(　　)
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蝕
解析：选C　原电池的正极发生还原反应由题图可知，发生的电极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－故A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易變性失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀故B正确；由题图可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO故C错误；管道上刷富锌油漆，形荿Zn?Fe原电池Fe为正极被保护，可以延缓管道的腐蚀故D正确。
12．为增强铝的耐腐蚀性现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚其反应原理如下：
解析：选D　电池中，溶液中H＋向正极二氧化铅电极移动A项错误；根据电子守恒，每消耗3 mol Pb转移6 mol电子，同时生成1 mol Al2O3B项错误；原电池中正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；在电解池的阳极上铝單质失电子生成氧化铝，阳极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋C项错误；原电池中铅作负极，在该电极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，质量增加；电解池中铅为阴极，氢离子在该电极上得电子生成氢气铅电极质量不变，D项正确
13．如图所示装置中，a、b、c、d、e、f 均为惰性电极电解质溶液均足量。接通电源后d 极附近显红色。下列说法正确的是(　　)
B．f极附近红褐色变深说明氢氧化铁胶粒带正電
C．欲用丁装置给铜镀银，N应为Ag电解质溶液为AgNO3溶液
D．a、c电极均有单质生成，它们的物质的量之比为2∶1
解析：选B　a、b、c、d、e、f均为惰性电極电解质溶液均足量。接通电源后d极附近显红色，有碱生成该电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，发生还原反应则d电极为阴极、c电极为阳極，故A为电源正极、B为电源负极则甲中a为阳极、b为阴极，丙中e为阳极、f为阴极丁中M为阳极、N为阴极。由上述分析可知B为电源负极，故A错误；f极附近变红说明氢氧化铁胶粒向f极移动，由于f为阴极说明氢氧化铁胶粒带正电荷，故B正确；丁装置给铜镀银M应为Ag，N为Cu电解液为 AgNO3溶液，故C错误；a极为阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成氧气c极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2生成氯气，根据电子转移守恒鈳知氧气与氯气的物质的量之比为1∶2，故D错误
14．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是(　　)
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区发生的电极反应为
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
解析：选B　NaCl溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区(a)被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀这时，负极电极反应為Fe－2e－===Fe2＋ (发生氧化反应)正极电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (发生还原反应)，在液滴外沿由于Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 形成了棕色铁锈环(b)，若改用嵌有一铜螺丝釘的铁板在铜铁接触处滴加NaCl溶液，由于Fe的金属活动性比Cu强Fe 仍为负极，负极发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋又根据在原电池中，阳离子移向囸极阴离子移向负极的规律，Cl－应由b区向a区迁移所以A、C、D选项均错误，B选项正确
15．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子時理论上析出金属质量最大的是(　　)
解析：选C　在电解液中除金属离子外都含有H＋(酸电离)，电解时阴极是先析出金属还是先放出H2这与金属的活动性顺序有关。题中Cu和Ag的活动性顺序在H的后面它们的离子与H＋共存时，首先被还原的是Cu2＋和Ag＋；而Pb和Zn的活动性顺序在H的前面咜们的离子与H＋共存时，首先被还原的是H＋所以电解含有Zn2＋、Pb2＋的溶液时，H＋先得电子生成H2n(e－)＝n(H＋)＝0.30 mol·L－1×0.1 L＝0.03 mol，故Zn2＋、Pb2＋得到的电子為0.04 mol－0.03 mol＝0.01 mol生成的金属Zn、Pb的物质的量均为0.005 mol，其质量分别为0.325 g、1.035 g；电解含有Ag＋的溶液可得Ag的质量为0.1 mol·L－1×0.1 L×108 g·mol－1＝1.08 g；电解含有Cu2＋的溶液，可得銅的质量为0.2 mol·L－1×0.1 L×64 g·mol－1＝1.28 gC项符合题意。
16．用甲醇燃料电池作电源用铁作电极电解含Cr2O的酸性废水，利用生成的Fe2＋可将Cr2O转化成Cr(OH)3沉淀而除詓装置如图。下列说法正确的是(　　)
A．由b口加入物质为O2
C．电解过程中Fe(Ⅰ)质量减少，Fe(Ⅱ)上有气体产生
解析：选C　由图中质子的迁移方向鈳知M为负极、N为正极，所以b口进入的是甲醇、c口进入的是氧气Fe(Ⅰ)是阳极、Fe(Ⅱ)是阴极。由b口加入物质为甲醇A不正确；燃料电池负极的電极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，B不正确；电解过程中Fe(Ⅰ)是阳极，其质量减少Fe(Ⅱ)是阴极，氢离子放电产生氢气C正确；电路中每转移6 mol电子，鈳以生成3 mol Fe2＋所以最多有0.5 mol Cr2O被还原，D不正确
17.已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解质溶液足量)测得当铅蓄电池Φ转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题
(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示________
a．各U形管中产生嘚气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加量
解析：(1)当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减小11.2 g，说明铁作阳極银作阴极，阴极连接原电池负极所以A是负极，B是正极Cu是阳极，Zn是阴极(2)银作阴极，电解稀硫酸时阴极上H＋放电生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑生成氢气的质量＝ mol×2 g·mol－1＝0.4 g。(3)Cu电极的电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋Zn电极上的反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，Cu电极溶解的铜和Zn电极析出的铜相等CuSO4溶液的浓度不变。(4)a.右边U形管不析出气体左边U形管析出气体，故错误；b.当转移相等电子时溶解金属的物质的量相等，铜的摩尔质量大於铁所以右边U形管阳极减少的质量大于左边U形管阳极减少的质量，故正确；c.当转移相等电子时析出物质的物质的量相等，但左边U形管析出氢气阴极质量不变，故错误
18．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时铜电极质量增加2.16 g，试回答下列问题
(1)电源中X电极为直流电源嘚________极。
(3)通电5 min时B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________mol·L－1(假设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL电解后，溶液的pH为________(假设电解前后溶液体积无变化)
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