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1、大题冲关滚动练之三大题冲关滚动练之三电化学原理综合应用题电化学原理综合应用题1铁和铁的化合物在工业生产和日常生活中都有广泛的用途。请回答下列问题：(1)钢铁锈蚀是目前难以解决的现实问题，电化学腐蚀最为普遍。写出在潮湿空气中钢铁锈蚀时发生还原反应的电极反应式：_。铁锈的主要成分是_(填写化学式)，将生锈的铁屑放入 H2SO4溶液中充分溶解后，在溶液中并未检测出 Fe3，用离子方程式说明原因：_。(2)爱迪生蓄电池的反应式为 FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；高铁酸钠放电充电 (Na2FeO4)是一种新型净水剂。用如图装置可以制取少量高铁酸钠。此装置中爱迪生蓄电池的负极是_(填“a
2、”或“b”)，该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成 NiO2的反应类型是_。写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式_。你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是_。A高铁酸钠溶于水形成一种胶体，具有较强的吸附性B高铁酸钠具有强氧化性，能消毒杀菌C高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成 Fe3，水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质答案 (1)O24e2H2O=4OH Fe2O3xH2O 2Fe3Fe=3Fe2(2)a 氧化反应 Fe6e8OH=FeO4H2O24BC解析 (1)正极发生还原反应，在潮湿的空气中钢铁锈蚀正极反应式为O22H2O4e=4OH，铁锈的主要成分为 Fe2O3的水合物，
3、可表示为 Fe2O3xH2O。由于在生锈的钢铁中，Fe 过量，当 Fe2O36H=2Fe33H2O 反应后又发生2Fe3Fe=3Fe2反应，所以检测不到 Fe3。(2)在该电解池中，Fe 一定做阳极，所以 a 为负极，b 为正极，当充电时，Ni(OH)2生成 NiO2，化合价升高，发生氧化反应。在 FeO中 Fe 的化合价为6 价，所以 Fe 应失去 6e，电极反应式为24Fe6e8OH=FeO4H2O。24Na2FeO4之所以能消毒净水，是因为 Na2FeO4具有强氧化性，其还原产物 Fe3能水解生成 Fe(OH)3胶体。26 价铬易被人体吸收，可致癌；3 价铬不易被人体吸收，毒性小。工业含
4、铬废水的处理方法之一是将含6 价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的 NaCl 后进行电解：阳极区生成的 Fe2和 Cr2O发生反应，生成的 Fe3和 Cr3在阴极区与 OH结27合生成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀除去。(1)若阳极铁质量减少 16.8 g，则理论上被还原的 Cr2O的物质的量为_mol。27(2)在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而在图 2 装置中当开关 K 断开时，铬电极无现象，K 闭合时，铬电极上产生大量无色气体，并变成红棕色气体。根据上述现象试推测金属铬的两个重要化学性质_、_。答案 (1)0.05(2)铬比铜活泼 铬在稀硝酸
5、中可以发生钝化解析 其反应原理为阳极：Fe2e=Fe2、阴极：2H2e=H2，Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，Cr33OH=27=Cr(OH)3，Fe33OH=Fe(OH)3。(1) 0.05 mol。16.8 g56 gmol116(2)图 1 中，Cr 作负极，Cu 作正极，Cr 比铜活泼。图 2 中，Cr 在稀硝酸中无明显现象，说明 Cr 在稀硝酸中钝化，而 Cu 不钝化，Cu 失电子通过导线到达 Cr 电极，然后 NO在 Cr 电极上得到电子，生成 NO。 33(1)某课外活动小组同学用下图 1 装置进行实验，试回答下列问题：若开始时开关 K 与 a 连接，则铁发生电
6、化学腐蚀中的_腐蚀。若开始时开关 K 与 b 连接，则总反应的离子方程式为_。图 1 图 2(2)芒硝化学式为 Na2SO410H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用上图 2 所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。该电解槽的阳极反应式为_。此时通过阴离子交换膜的离子数_(填“大于” 、 “小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A” 、 “B” 、 “C”或“D”)_导出。通电开始后，阴极附近溶液 pH
7、 会增大，请简述原因：_。若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为_。已知 H2的燃烧热为 285.8 kJmol1，则该燃料电池工作产生 36 g 液态 H2O 时，理论上有_ kJ 的能量转化为电能。答案 (1)吸氧 2Cl2H2O2OHH2Cl2 (2)=通电4OH4e=2H2OO2 小于 DH放电促进水的电离，使 OH浓度增大 H22e2OH=2H2O 571.6解析 (1)开关 K 与 a 连接，形成原电池，由于电解质溶液为饱和食盐水，铁发生吸氧腐蚀。开关 K 与 b 连接，为石墨作阳极电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl2H2O2OHCl
8、2H2。(2)该电解槽中阳极为 OH放电，电极= = = = =通电反应式为 4OH4e=2H2OO2。阳极 OH放电，因此 SO向阳极迁移，阴极24H放电，因此 Na向阴极迁移，显然通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。NaOH 在阴极产生，因此从出口 D 导出。通电开始后，阴极上 H放电，促进水的电离，OH浓度增大，因此 pH 增大。碱性氢氧燃料电池中负极为 H2放电，电极反应式为 H22e2OH=2H2O。该电池的总反应式为2H2O2=2H2O，由于 H2(g) O2(g)=H2O(l) H285.8 kJmol1，当电池工作12产生 36 g 液态 H2
9、O 时，理论上转化的电能为 285.8 kJmol12 mol571.6 kJ。4如图装置，A、B 中的电极为多孔的惰性电极；C、D 为夹在湿的 Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有 a、b 两极。若 A、B 中充满 KOH 溶液后倒立于 KOH 溶液的水槽中。切断K1，闭合 K2、K3通直流电，回答下列问题：(1)判断电源的正、负极：a 为_极，b 为_极。(2)在湿的 Na2SO4溶液滤纸条中心的 KMnO4液滴，有什么现象_。(3)写出电极反应式：A 极_，C 极_。(4)若电解一段时间后，A、B 中均有气体包围电极。此时切断 K2、K3，闭合 K1，则电流计的指针是否移动(填“是”或“否
10、”)_，说明理由_。答案 (1)负 正(2)紫色向 D 方向移动，两极有气体产生(3)4OH4e=2H2OO2 4H4e=2H2(4)是 组成氢氧燃料电池解析 根据 A、B 中产生气体的体积判断，B 中产生 H2，A 中产生 O2，所以 a 为负极，b 为正极，MnO向阳极移动，即向 D 移动，电极反应式为阳极： 44OH4e=2H2OO2，阴极：4H4e=2H2，所以两极均有气体产生，一段时间后，若断开 K2、K3，关闭 K1，则形成氢氧燃料电池，所以电流计指针会发生偏转。5某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。.利用右图装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡
11、产生。(1)写出负极的电极反应式_。(2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：假设 1：铁参与反应，被氧化生成 Fe2假设 2：铁参与反应，被氧化生成 Fe3假设 3：_。(3)为了探究假设 1、2，他采取如下操作：取 0.01 molL1 FeCl3溶液 2 mL 于试管中，加入过量铁粉；取操作试管的上层清液加入 2 滴 K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；取少量正极附近溶液加入 2 滴 K3Fe(CN)6溶液，未见蓝色沉淀生成；取少量正极附近溶液加入 2 滴 KSCN 溶液，未见溶液变血红；据、现象得出的结论是_。(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀
12、的措施_。.利用下图装置作电解 50 mL 0.5 molL1的 CuCl2溶液实验。实验记录：A阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：Cl2氧化性大于 IO)； 3B电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。(1)分析实验记录 A 中试纸颜色变化，用离子方程式解释：_；_。(2)分析实验记录 B 中浅蓝色固体可能是_(写化学式)，试分析生成该物质的原因_。答案 .(1)Zn2e=Zn2(2)铁参与反应，被氧化生成 Fe2和 Fe3(3)正极附近溶液不含 Fe2和 Fe3(4)在钢铁表面刷一层油漆(其他合理答案均可).(1)2ICl2=I22Cl 5Cl2I26H2O=10Cl2IO12H 3 (2)Cu(OH)2 电解较长时间后，Cu2浓度下降，H开始放电，溶液 pH 增大，Cu2转化为 Cu(OH
