(1)若c、d均为惰性电极,电解质溶液为硫酸铜溶液,电解过程中,c极先无气体产生,后又生成气体,则c极为________极,在电解过程中,溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”),停止电解后,为使溶液恢复至原溶液应加入适量的____________________________。
(2)若c、d均为铜电极,电解质溶液为氯化钠溶液,则电解时,溶液中氯离子的物质的量将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若用石墨、铁作电极材料,可组装成一个简易污水处理装置。其原理是加入试剂调节污水的pH在5.0～6.0。接通电源后,阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去,起到浮选净化作用;阳极产生的有色物质具有吸附性,吸附污物而沉积,起到凝聚净化作用。该装置中,阴极的电极反应为________;阳极区生成的有色物质是________。
【解析】(1)用惰性电极电解硫酸铜溶液,c极上先无气体生成,后又产生气体,说明c极为阴极(先生成Cu,后生成H2),电解CuSO4溶液最终生成H2SO4,溶液的pH减小。电解过程分两个阶段:第一阶段,阴极生成Cu,阳极生成O2,溶液中减少的相当于CuO;第二阶段,阴极生成H2,阳极生成O2,溶液中减少的是H2O。 (2)若c、d为铜电极时,阳极:Cu-2eCu,电解质溶液中Cl不放电,故其物质的量不变。 (3)若用石墨、铁作电极材料,阴极产生气体,阴极发生的反应只能是2H+2e H2↑,阳极生成有色物质,则阳极为铁放电,Fe-2eFe,最终生成Fe(OH)3。 答案:(1)阴 减小 CuO和H2O (2)不变 (3)2H+2eH2↑ Fe(OH)3
9.(18分)(xx·商丘模拟)肼(N2H4)又称联氨,广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池等方面,NO2的二聚体N2O4是火箭中常用的氧化剂。请回答下列问题:
+
--2+
+
--2+
-
(1)肼燃料电池的原理如图1所示,左边电极上发生反应的电极反应式为_____
____________________。
(2)联氨在工业生产中常以氨和次氯酸钠为原料获得,也可在高锰酸钾作催化剂条件下,用尿素[CO(NH2)2]和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应获得,尿素法反应的离子方程式为______________________。 (3)某模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图2所示,该装置能将H2O和CO2转 化为O2和燃料(C3H8O)。该装置工作时,H从________(填字母,下同)极区向
________极区迁移,将电能转化为________能,每生成1 mol O2,有________g CO2被还原(小数点后保留1位数字)。
(4)图3中甲装置为C3H8O的燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)装置,该同学想在乙装置中实现铁上镀铜,则f处通________,写出电极c上的电极反应式:____ __________________________。
+
【解析】(1)由图1可知燃料电池左边是N2H4生成N2和H2O,N化合价升高,N2H4失去电子发生氧化反应。 (2)ClO作氧化剂,被尿素还原成Cl,尿素则被氧化为联氨,再根据原子个数守恒,即可写出离子方程式。 (3)由图2知,该装置为电解池,将电能转化为化学能,该装置工作时,在b极(阳极)H2O失去电子被氧化为O2,同时产生H,H从b极区向a极(阴极)区移动,由得失电子守恒知,每生成1 mol O2转移4 mol e,每消耗1 mol CO2转移6 mol e,则被还原的CO2的质量为 mol×44 g·mol≈29.3 g。
(4)由图3可知,在Fe极上镀Cu,则Fe为阴极,Cu为阳极,则与Cu相连的燃料电池的d极为正极,所以f处通入O2。燃料电池的c极为负极,e处通入C3H8O,C3H8O被氧化为C。 答案:(1)N2H4-4e+4OHN2+4H2O
(2)CO(NH2)2+ClO+2OHN2H4↑+C+Cl+H2O
-------1
+
+
---
(3)b a 化学 29.3
(4)O2 C3H8O-18e+24OH3C+16H2O
10.(16分)(能力挑战题)(1)利用二氧化碳制备乙烯,用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯,其原理如图所示。
--
①b电极上的电极反应式为______________;
②该装置中使用的是________(填“阴” 或“阳”)离子交换膜。
(2)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫,将得到的Na2SO3溶液进行电解,其中阴阳膜组合电解装置如图所示,电极材料为石墨。
① a表示________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。A～E分别代表生产中的原料或产品。其中C为硫酸,则A表示________。
②阳极的电极反应式为_________________。
(3)如图所示,利用电解法产生的Cl2也可氧化除去水中的氨氮,实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl混合溶液来模拟。电解时,b为电源________极,阳极的电极反应式为________________。
(4)NOx可“变废为宝”,由NO电解可制备NH4NO3,其工作原理如图所示(M、N为多孔电极)。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需向电解产物中补充适量NH3。电解时M和电源______极(填“正”或“负”)相连,书写N极发生的电极反应式_____ ___________________。
【解析】(1)①b电极与电源的负极相连,作阴极,溶液中的CO2得到电子转化为乙烯,溶液显酸性,因此阴极上的电极反应式为2CO2+12e+12HC2H4+4H2O;②为了防止氢氧根离子与CO2反应,因此该装置中使用的是阳离子交换膜。
(2)①从C为硫酸可知,硫酸根来源于亚硫酸根放电,故b为阴离子交换膜,a为阳离子交换膜,在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子,故A为氢氧化钠,E为氢气;
②阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根,反应的离子方程式为S-2e+H2O 2H+S。
(3)阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为2Cl—2eCl2↑,阴极上氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,破坏了水的电离平衡,氢氧根离子浓度增大,结合铵根离子生成一水合氨,电极反应为:2H2O+2N+2e2NH3·H2O+
H2↑或2H+2eH2↑,氯气上升过程中被吸收,所以装置图中b为正极,a为负极。
(4)电解NO制备NH4NO3,由图可知N为阳极,反应为NO-3e+2H2ON+4H,M为阴极,反应为NO+5e+6HN+H2O,从两极反应可看出,要使得失电子守恒,阳极产生的N的物质的量大于阴极产生的N的物质的量,总反应方程式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充NH3。根据以上分析,M为阴极,和电源负极相连,N为阳极,反应式为NO-3e+ 2H2ON+4H
答案:(1)①2CO2+12e+12HC2H4+4H2O
②阳 (2)①阳 NaOH溶液 ②S-2e+H2O2H+S (3)正 2Cl-2eCl2↑(或Cl-2e+H2OHClO+H) (4)负 NO-3e+2H2ON+4H
-+
-+
----+
-+
+
--+
-+
+
---+
--+
2019年高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 课时梯级作业十九 6.3 电
解池 金属的电化学腐蚀与防护
一、选择题(本题包括7小题,每题6分,共42分)
1.(xx·赤峰模拟)下列描述中,不符合生产实际的是 ( ) A.一元硬币材料为钢芯镀镍,硬币制作时,钢芯应作阴极
B.合金的熔点都低于它的成分金属,合金的耐腐蚀性也不一定比其成分金属强 C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极
D.铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3eFe,继而形成铁锈
【解析】选D。钢芯镀镍硬币制作时,镍作阳极,钢芯应作阴极,A正确;合金的熔点都低于它的成分金属,合金的耐腐蚀性也不一定比其成分金属强,B正确;电解饱和食盐水用涂镍碳钢网作阴极,C正确;铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生电化学腐蚀:Fe-2eFe,D错误。 2.(xx·吕梁模拟)关于图中装置说法正确的是
( )
-2+
-
3+
A.装置中电子移动的途径:负极→Fe→M溶液→石墨→正极 B.若M为NaCl溶液,通电一段时间后,溶液中可能有NaClO C.若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水,该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀
【解析】选B。装置中电子移动的途径:负极→Fe电极,石墨→正极,溶液中通过离子导电而不是电子,A错误;若M为NaCl溶液,通电一段时间后,阳极产生Cl2,溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO,所以溶液中可能有NaClO,B正确;若M为FeCl2溶液,在阳极,溶液中的F失去电子变为F,所以不可能实现石墨上镀铁,C错误;若M是海水,该装置是电解池,是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀,不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”,D错误。 【加固训练】
下列有关电化学装置的说法正确的是
( )
2019年高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 课时梯级作业二十 6.3 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
