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課時數(shù)智作業(yè)(三十二)
1．D　[將氯化鈉溶液滴到一塊光亮清潔的鐵片表面上，鐵和碳在氯化鈉溶液中構(gòu)成原電池發(fā)生吸氧腐蝕，鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，電極反應(yīng)式為Fe－2e-===Fe2+，液滴邊緣的碳是正極，氧氣在正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e-===4OH-，亞鐵離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵極易被氧化為氫氧化鐵，氫氧化鐵脫水形成了棕色鐵銹環(huán)(b)，鐵片腐蝕過程發(fā)生的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe＋nH2O＋3O2===2Fe2O3·nH2O。由分析可知，鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，A錯誤；液滴邊緣發(fā)生反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e-===4OH-，B錯誤；鐵片腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域不是生銹最多的區(qū)域，而是液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)，C錯誤；該現(xiàn)象與氧氣含量多少有關(guān)，由于液滴之下氧氣含量較少，液滴邊緣氧氣含量較高，邊緣處的氧氣得到電子形成氫氧根離子，與亞鐵離子結(jié)合后發(fā)生一系列反應(yīng)最終產(chǎn)生棕色鐵銹環(huán)，D正確。]
2．C　[電子不能進入溶液，正確的電子流向為粗Ga→N極，M極→高純Ga，C錯誤。]
3．A　[根據(jù)題意和題圖可知，X極為陽極(a極為正極)，Y極為陰極(b極為負(fù)極)，電極反應(yīng)式分別為2H2O－4e-===O2↑＋4H+、2H2O＋2e-===H2↑＋2OH-，S透過膜1進入左室，Li+透過膜2進入右室，A正確，B、C、D錯誤。]
4．B　[熱的NaCl的瓊脂水溶液能夠讓離子自由運動，所以其為離子遷移的通路，A正確；①中變紅是因為發(fā)生反應(yīng)O2＋4e-＋2H2O===4OH-，OH-使酚酞溶液變紅，B不正確；反應(yīng)生成的Fe2+遇 K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍色沉淀，使②中鐵釘裸露在外的附近區(qū)域變藍，因生成OH-使酚酞溶液變紅，而使銅絲附近區(qū)域變紅，C正確；①中發(fā)生的氧化反應(yīng)為Zn－2e-===Zn2+，②中發(fā)生的氧化反應(yīng)為Fe－2e-===Fe2+，均可表示為M－2e-===M2+(M代表鋅或鐵)，D正確。]
5．C　[a極區(qū)溶液為酸性，故a極反應(yīng)式為N2＋6H2O－10e-===2N＋12H+，A項錯誤；b極的電極反應(yīng)式為N2＋8H+＋6e-===2N，b極區(qū)的pH增大，B項錯誤；b極為陰極，a極為陽極，故H+從a極通過質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)移至b極，C項正確；由電極反應(yīng)式知，當(dāng)轉(zhuǎn)移 60 mol e-時，a極消耗6 mol N2，b極消耗 10 mol N2，a、b兩極消耗N2的物質(zhì)的量之比為3∶5，D項錯誤。]
6．B　[在KOH溶液中，HCHO轉(zhuǎn)化為HOCH2O-：HCHO＋OH-―→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-＋OH- [OCH2O]2-＋H2O，Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCH2O]2-－e-===HCOO-＋H·，H·結(jié)合成H2，Cu電極為陽極；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為OHC—COOH：H2C2O4＋2e-＋2H+===OHC—COOH＋H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應(yīng)生成HOOC—CH→N—OH：OHC—COOH＋HO—N+H3―→HOOC—CH→N—OH＋H2O＋H+，HOOC—CH→N—OH發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH→N—OH＋4e-＋5H+===H3N+CH2COOH＋H2O。根據(jù)分析可知，電解過程中，陽極區(qū)消耗OH-，同時生成H2O，故電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小，A項正確；根據(jù)分析可知，陰極區(qū)的總反應(yīng)為H2C2O4＋HO—N+H3＋6H+＋6e-===H3N+CH2COOH＋3H2O，1 mol H2O解離成1 mol H+和1 mol OH-，故理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有6 mol H2O解離，B項錯誤；根據(jù)分析可知，結(jié)合裝置圖，陽極總反應(yīng)為2HCHO＋4OH-－2e-===2HCOO-＋H2↑＋2H2O，C項正確；根據(jù)分析可知，陰極區(qū)的Pb上發(fā)生反應(yīng)H2C2O4＋2H+＋2e-===OHCCOOH＋H2O，D項正確。]
7．解析：根據(jù)題意可知，電極M為陽極，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e-＋H2O===CO2↑＋6H+。反應(yīng)物為CH3OH、H2O，生成物為CO2、H2，總反應(yīng)式為CH3OH＋H2OCO2↑＋3H2↑；由題圖可知，該過程產(chǎn)生的中間體有CO、；電解過程中會有部分CO2擴散到電極N區(qū)，則純化H2的方法為將混合氣體通過堿石灰，使CO2被吸收。
答案：(1)陽　CH3OH－6e-＋H2O===CO2↑＋6H+　
(2)CH3OH＋H2OCO2↑＋3H2↑　CO、　將混合氣體通過堿石灰
8．解析：(1)根據(jù)b極產(chǎn)生H2可知b極為陰極，a極為陽極，電極反應(yīng)式為N＋3Cl-－6e-===NCl3＋4H+。(3)根據(jù)NCl3＋6NaClO2＋3H2O===3NaCl＋3NaOH＋6ClO2↑＋NH3↑，可得關(guān)系式：6ClO2~6e-，則生成6.75 g(即0.1 mol) ClO2時，電路中通過的電子為0.1 mol。(4)根據(jù)電極上的轉(zhuǎn)化，可知電極N為陰極，電極M為陽極，H+通過膜p進入左室，OH-通過膜q進入右室，故膜p為陽離子交換膜。
答案：(1)陽　N＋3Cl-－6e-===NCl3＋4H+　(2)NCl3＋6NaClO2＋3H2O===3NaCl＋3NaOH＋6ClO2↑＋NH3↑　(3)0.1　(4)陽離子　(5)C2H4－2e-＋2OH-===＋H2O　Cr2＋6e-＋14H+===2Cr3+＋7H2O
1/1課時數(shù)智作業(yè)(三十二)　電解池　金屬的腐蝕與防護
(建議用時：40分鐘　總分：40分)
(每小題只有一個選項正確，每小題3分，共18分)
1．(2024·武漢模擬)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵片表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕
B．液滴邊緣是負(fù)極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e-===Fe2+
C．鐵片腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域應(yīng)該是生銹最多的區(qū)域
D．導(dǎo)致現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是液滴之下的氧氣含量比邊緣處少
2．鎵(Ga)的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，電解精煉法提純鎵的原理如圖。已知三種金屬活動性順序為Zn>Ga>Fe。下列說法錯誤的是(　　)
A．陽極泥的主要成分是鐵和銅
B．陰極反應(yīng)式為[Ga(OH)4]-＋3e-===Ga＋4OH-
C．電子流向為N極→粗Ga→NaOH(aq)→高純Ga→M極
D．若電壓過高，陰極可能會產(chǎn)生H2導(dǎo)致電解效率下降
3．(2025·廈門模擬)LiOH是生產(chǎn)航空航天潤滑劑的原料。某大學(xué)首創(chuàng)三室膜電解法制備LiOH，其模擬裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．X極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e-===4H+＋O2↑
B．a(chǎn)極為電源的負(fù)極，Y極上發(fā)生氧化反應(yīng)
C．膜1為陽離子交換膜，膜2為陰離子交換膜
D．每轉(zhuǎn)移2 mol電子，理論上生成52 g LiOH
4．下列根據(jù)實驗操作及現(xiàn)象進行的分析和推斷中，不正確的是(　　)
操 作
現(xiàn) 象 一段時間后：①中，鐵釘裸露在外的附近區(qū)域變紅； ②中……
A．NaCl的瓊脂水溶液為離子遷移的通路
B．①中變紅是因為發(fā)生反應(yīng)2H+＋2e-===H2↑，促進了水的電離
C．②中可觀察到鐵釘裸露在外的附近區(qū)域變藍，銅絲附近區(qū)域變紅
D．①和②中發(fā)生的氧化反應(yīng)均可表示為M－2e-===M2+(M代表鋅或鐵)
5．電催化氮氣制備銨鹽和硝酸鹽的原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．a(chǎn)極反應(yīng)式為N2＋12OH-－10e-===2N＋6H2O
B．電解一段時間，a、b兩電極區(qū)的pH均減小
C．電解過程中H+從a極通過質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)移至b極
D．相同時間內(nèi)，a、b兩極消耗N2的物質(zhì)的量之比為5∶3
6．(2024·湖北卷，T14)我國科學(xué)家設(shè)計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學(xué)催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉(zhuǎn)化為HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-＋OH- [OCH2O]2-＋H2O。Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCH2O]2-－e-===HCOO-＋H·。下列說法錯誤的是(　　)
A．電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小
B．理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有4 mol H2O解離
C．陽極總反應(yīng)式為2HCHO＋4OH-－2e-===2HCOO-＋H2↑＋2H2O
D．陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4＋2H+＋2e-===CHOCOOH＋H2O
7．(9分)(2024·邯鄲一模，節(jié)選)近日，某科研團隊在“熱電耦合催化——電化學(xué)”促進低溫高效甲醇蒸汽重整制氫(MSR)方面取得進展，其原理如圖所示(圖中帶“”的微粒代表吸附在電極上)。
(1)電極M為________極，電極反應(yīng)式為___________________________。(3分)
(2)電催化(HOR)反應(yīng)的總電解反應(yīng)式為________________________________，
該過程產(chǎn)生的中間體有______________；電解過程中會有部分CO2擴散到電極N區(qū)，則純化H2的方法為____________________________。(6分)
8．(13分)Ⅰ.工業(yè)上可利用電解法制備二氧化氯。某化學(xué)課題小組以電解法制備ClO2的流程和裝置如下。
(1)a極為________極，電極反應(yīng)式為___________________________。(3分)
(2)二氧化氯發(fā)生器中發(fā)生的化學(xué)方程式為______________________。(2分)
(3)若生成6.75 g ClO2時，電解池中電路通過的電子為________ mol。(3分)
Ⅱ.我國科研工作者提出通過電解原理聯(lián)合制備環(huán)氧乙烷同時處理酸性含鉻廢水，其工作原理示意圖如圖所示。其中雙極膜由陽離子交換膜和陰離子交換膜組成，工作時內(nèi)層H2O解離為H+和OH-，并分別向兩極遷移。
(4)膜p為________交換膜。(1分)
(5)電極M、N的電極反應(yīng)式分別為____________________________________、
___________________________________。(4分)
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