第六章 大题冲关滚动练之六 电化学原理综合应用题

大题冲关滚动练之六——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H 2SO 4溶液中充分溶解后，在溶液中并未检测出Fe 3＋

，用离子方程式说明原因：_____________________。 (2)爱迪生蓄电池的反应式为Fe ＋NiO 2＋2H 2O 放电

充电

Fe(OH)2＋Ni(OH)2；高铁酸钠(Na 2FeO 4)是一种新型净水剂。用如图装置可以制取少量高铁酸钠。

①此装置中爱迪生蓄电池的负极是________(填“a ”或

“b ”)，该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成NiO 2

的反应类型是__________。

②写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式

________________________________________________。

③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Fe 3＋，水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质 答案 (1)O 2＋4e －＋2H 2O===4OH － Fe 2O 3·x H 2O 2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋

(2)①a 氧化反应 ②Fe －6e －＋8OH －===FeO 2－

4＋4H 2O ③BC 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O 2＋2H 2O ＋ 4e －===4OH －，铁锈的主要成分为Fe 2O 3的水合物，可表示为Fe 2O 3·x H 2O 。由于在生锈的钢铁中，Fe 过量，当Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2O 反应后又发生2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋反应，所以检测不到Fe 3＋

。 (2)①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NiO 2，化合价升高，发生氧化反应。

②在FeO 2－4中Fe 的化合价为＋6价，所以Fe 应失去6e －，电极反应式为Fe －6e －＋8OH －===FeO 2－

4＋4H 2O 。 ③Na 2FeO 4之所以能消毒净水，是因为Na 2FeO 4具有强氧化性，其还原产物Fe 3＋能水解生成Fe(OH)3胶体。

2．＋6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Fe 2＋和Cr 2O 2－7发生反应，生成的Fe 3＋和Cr 3＋

在阴极区与OH －

结合生成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Cr 2O 2－7的物质的量为________mol 。 (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 铬在稀硝酸中可以发生钝化

解析 其反应原理为阳极：Fe －2e －===Fe 2＋、阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑，Cr 2O 2－7＋ 6Fe 2＋＋14H ＋===2Cr 3＋＋6Fe 3＋＋7H 2O ，Cr 3＋＋3OH －===Cr(OH)3↓，Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓。

(1)16.8 g 56 g·mol －1·16

＝0.05 mol 。 (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 －

3在Cr 电极上得到电子，生成NO 。

3．(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：

①若开始时开关K 与a 连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀。

②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Na 2SO 4·10H 2O ，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。

①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。 ②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A ”、“B ”、“C ”或“D ”)________导出。 ③通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因：_________________________ _______________________________________________________________________。 ④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H 2的燃烧热为285.8 kJ·mol －

1，则该燃料电池工作产生36 g 液态H 2O 时，理论上有________ kJ 的能量转化为电能。

答案 (1)①吸氧 ②2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑ (2)①4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑ 小于 ②D

③H ＋放电促进水的电离，使OH －浓度增大 ④H 2－2e －＋2OH －===2H 2O 571.6 解析 (1)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。②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2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑。(2)①该电解槽中阳极为OH －

放电，电极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑。阳极OH －放电，因此SO 2－4向阳极迁移，阴极H ＋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。②NaOH 在阴极产生，因此从出口D 导出。③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。④碱性氢氧燃料电池中负极为H 2放电，电极反应式为H 2－2e －＋2OH －===2H 2O 。该电池

的总反应式为2H 2＋O 2===2H 2O ，由于H 2(g)＋12

O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1，当电池工作产生36 g 液态H 2O 时，理论上转化的电能为285.8 kJ·mol －1×2 mol ＝571.6 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Na 2SO 4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K 1，闭合K 2、K 3通直流电，回答下列问题：