2020届一轮复习全国非新高考地区版第六章微考点50电解原理在金属腐蚀及防护中的应用作业

2020届一轮复习全国非新高考地区版第六章微考点50电解原理在金属腐蚀及防护中的应用作业

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。‎ pH ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎6.5‎ ‎8‎ ‎13.5‎ ‎14‎ 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2＋‎ Fe3O4‎ Fe2O3‎ FeO 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 B．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Fe2O3‎ ‎5．(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1 mol O2生成，会有4 mol Na＋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(　　)‎ A．石墨电极上发生氧化反应 B．根据图示，物质A为CO2‎ C．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＋＋7H2O C．若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr2O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2.24 L NO2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10 L 0.2 mol·L－1硝酸，用含NO和NO2(不考虑NO2转化为N2O4)‎ 的废气进行模拟电解法吸收实验。‎ ‎①实验前，配制10 L 0.2 mol·L－1硝酸溶液需量取________________ mL密度为1.4 g·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3 mol HNO3、0.1 mol HNO2，同时左室收集到标准状况下28 L H2。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1 L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为6×10－4 mol，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。‎ ‎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：__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 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.B ‎5．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1 mol O2生成，转移4 mol电子，根据各电极上转移电子数相同，故有4 mol Na＋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13.44 L(标准状况)H2放出时，应有0.1 mol Cr2O被还原。]‎ ‎9．(1)①NO2＋H2O－e－===NO＋2H＋　②0.1‎ ‎(2)①142.9‎ ‎②根据原子守恒：n(NO)＋n(NO2)＝3 mol－0.2 mol·L－1×10 L＋0.1 mol＝1.1 mol 根据得失电子守恒：0.1 mol×1＋[n(NO)－0.1 mol]×3＋n(NO2)×1＝×2‎ 解得，n(NO)＝0.8 mol　n(NO2)＝0.3 mol V(NO)∶V(NO2)＝n(NO)∶n(NO2)＝0.8 mol∶0.3 mol＝8∶3‎ ‎10．(1)①N2＋3H22NH3‎ ‎②4NH3＋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∶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 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1 L水样中1 mol氮原子被氧化为N2转移3 mol电子，转移电子的物质的量为6×10－4 mol，被氧化的NH3的物质的量为2×10－4 mol，被氧化的NH3的质量为2×10－4 mol×17 g·mol－1＝3.4 mg，水样中氨氮(以NH3计)含量为3.4 mg·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。‎