2019年高三化学一轮总复习考点扫描专题18+电解池+金属腐蚀与保护

资源下载
  1. 二一教育资源

2019年高三化学一轮总复习考点扫描专题18+电解池+金属腐蚀与保护

资源简介

【复习目标】
1.理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。
2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
【考情分析】本部分内容高考命题注重电解原理的实质,从氧化还原反应的角度认识电化学,注重与元素及其化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。主要考查内容有电解池的工作原理,如电解池阳、阴极的判断,电极反应式的书写及溶液pH的变化等;电解规律及其应用,如氯碱工业、粗铜的精炼、电镀等;金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。题型有选择题、填空题。
【考点过关】
考点一电解
1.电解的工作原理
定义
在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程,将电能转变成化学能的装置叫电解池
形成条件
两电极接直流电源
两电极(一般为惰性电极)同时插入同一电解质溶液
用导线相互连接组成闭合回路
电极判断
电极反应
阳极反应
阳极上发生失电子的氧化反应
若为活性电极:则电极本身失去电子,发生氧化反应
若为惰性电极,则电极本身不反应,溶液中的阴离子失去电子,发生氧化反应。阴离子放电顺序(还原性强弱顺序):S2―>I―>Br―>Cl―>OH―>NO3->SO42->F-
阴极反应
阴极上发生得电子的还原反应
电极本身不反应,溶液中阳离子在阴极上获得电子,发生还原反应。放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
2.电解的类型
3.电解的规律
【考点演练】下列说法正确的是 。
①用电解法精炼粗铜时,粗铜作阴极
②电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极
③可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
④电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极
⑤电解是把电能转化成化学能
⑥任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生
⑦在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
⑧与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
⑨钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
⑩用如图装置电解精炼铝
?可充电电池在充电的时候是电解池
?氯碱工业中,烧碱在阳极区生成
答案:①⑤⑥?
考点二电解规律的应用
电解制取烧碱
离子交换膜电解槽主要由阳极(用金属钛网制成,涂有钛、钌等氧化物涂层)、阴极(由碳钢网制成,上面涂有镍涂层)、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等组成。离子交换膜只允许阳离子通过,而阻止阴极离子和气体通过
阳极(用石墨)
2Cl― -2e-=Cl2 ↑
阴极(用Fe)
2 H+ + 2e-= H2?↑
总反应方程式
2NaCl + 2 H2O 2NaOH +H2↑+Cl2↑
食盐水的精制
电解前应除去食盐溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42―等杂质离子,加入试剂依次为NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、稀盐酸(或将BaCl2溶液和NaOH溶液的顺序互换)
电镀
利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程
电镀是一种特殊的电解,要求镀件必须作阴极,镀层金属作阳极,含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液(作为电镀液)
形成条件
电解时,镀层金属作阳极,Cu-2e-===Cu2+
镀件作阴极,Cu2++2e-===Cu
含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液
用直流电源
特征
阳极本身放电被氧化
宏观上看无新物质生成
电解液的总量、浓度、pH均不变
精炼铜
电解精炼铜时,阳极材料是粗铜,阴极材料是精铜,电解质溶液是CuSO4溶液(或 Cu(NO3)2溶液)
粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质,当含杂质的铜在阳极不断溶解时,位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等,也会同时放电:Zn-2e-= Zn2+ 、Fe -2e-= Fe2+、Ni-2e-= Ni2+、Cu-2e-= Cu2+ ,位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质,因为失去电子能力比Cu弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来,而以阳极泥的形式沉积下来,阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料。长时间电解后,电解质溶液必须补充
冶炼金属
Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得
2NaCl 2Na +Cl2↑(制Na)
MgCl2Mg +Cl2↑(制Mg)
2Al2O34Al+3O2↑(制Al)
【考点演练】
(1)电解饱和草酸溶液可以制得高档香料乙醛酸(H2C2O3),装置如下图所示,写出复合膜电极的电极反应式: 。

(2)解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质有A,A是 ,说明理由: 。

(3)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应式为 。 一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4—和Al2Cl72—两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为 。
(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如图,电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴阳两极均为惰性电极,A极为________,电极反应式为________,B极为________,电极反应式为_______________。

(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-FeO42—+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO42—,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”),电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是__________________________。

(6)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性, H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):写出阳极的电极反应式:_________________________________________,分析产品室可得到H3PO2的原因:______________________________________。

(7)利用下图所示装置电解制备NCl3(氯的化合价为+1价),其原理是NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑,b接电源的 (填“正”或“负”)极,阳极反应式是 。

(8)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如下图所示(电极材料为石墨)。图中a极要连接电源的 (填“正”或“负”)极,C口流出的物质是 ,SO32—放电的电极反应式为 ,电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因 。

(9)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3—的原理如图,电源正极为 (填“A”或“B”),阴极反应式为 。
(10)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如下图所示,KHCO3应进入 (填“阴极”或“阳极”)室。结合方程式简述再生K2CO3的原理是 。

—。(4)H2产生是因为H2O电离的H+在阴极上得电子,即6H2O+6e-===3H2↑+6OH-,所以B极为阴极,A极为阳极,电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-===N2↑+CO32—+6H2O,阳极反应式容易错写成4OH--4e-===2H2O+O2↑。(5)根据电解总反应:Fe+2H2O+2OH-FeO42—+3H2↑,结合阳极发生氧化反应知,阳极反应式为Fe-6e-+8OH-=== FeO42—+4H2O,结合阴极发生还原反应知,阴极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,则阳极室消耗OH-且无补充,故c(OH-)降低。结合题给信息“Na2FeO4易被氢气还原”知,阴极产生的氢气不能接触到Na2FeO4,故需及时排出。(6)阳极为水电离出的OH-放电,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,阳极室中的H+穿过阳膜进入产品室,原料室中的H2PO2—穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2。(7)b电极,H+得电子生成H2,发生还原反应 ,所以b电极为阴极,连接电源的负极。阳极反应物为NH4Cl,生成物为NCl3,题目中给出氯的化合价为+1价,所以氯失电子,化合价升高,氮、氢不变
答案:(1)H2C2O4+2e-+2H+=H2C2O3+H2O(2)NH3 根据反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多(3)2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ Al-3e-+7AlCl4—=4Al2 Cl7—(4)阳极 CO(NH2)2+8OH--6e-=N2↑+CO32—+6H2O 阴极 6H2O+6e-=3H2↑+6OH-(5)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低(6)2H2O-4e-===O2↑+4H+ ,阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO2—穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2(7)负 3Cl--6e-+NH4+=NCl3+4H+(8)负 硫酸 S O32—-2e-+H2O=S O42—+2H+ H2O H++OH-,在阴极H+放电生成H2,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强(9)A 2NO3—+12H++10e-===N2↑+6H2O
(10)阴极 水电离出H+在阴极得电子生成H2,使水的平衡正移,产生的OH-和HCO3—反应生成CO32—,使得K2CO3再生
考点三金属的腐蚀与保护
1.金属的腐蚀
定义
金属的腐蚀指金属或合金周围接触到气体或液体,失去电子被氧化而消耗进行化学反应而腐蚀损耗的过程
实质
金属原子失去电子被氧化而消耗的过程
分类
化学腐蚀
金属跟非金属单质直接接触,金属被氧化,无电流产生
电化学腐蚀
不纯金属或合金跟电解质溶液接触,较活泼金属被氧化,有微弱电流产生
两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍
快慢
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀
同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中;
活泼性不同的两金属,活泼性差别越大,腐蚀越快
对同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快
2.电化学腐蚀
类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜酸性很弱或呈中性
水膜酸性较强
正极反应
O2+4e-+2H2O==4OH-
2H++2e-==H2↑
负极反应
Fe-2e-==Fe2+
Fe-2e-==Fe2+
腐蚀作用
是主要的腐蚀类型,具有广泛性
发生在某些局部区域内
3.金属的防护
方法
措施
金属表面覆盖保护层
涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料;镀耐腐蚀的金属或合金;用化学方法钝化使金属表面形成一层致密的氧化物膜
电化学保护法
外加电流的阴极保护法(电解池原理)如钢闸门接低压直流电负极,石墨接电源正极作阳极,浸入水中; 牺牲阳极的阴极保护法(原电池原理),如船壳上钉上锌块
改变金属的内部结构
普通钢铁加入铬、镍等转变为不锈钢等
【考点演练】我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。
(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为______________________。
(2)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。

①腐蚀过程中,负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”);
②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为_______________________________________________;
③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。
解析:(1)复分解反应为相互交换成分的反应,因此该反应的化学方程式为Ag2O+2CuCl=
2AgCl+Cu2O。(2)①负极发生失电子的反应,铜作负极失电子,因此负极为c。负极反应:Cu-2e-=Cu2+,正极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-;②正极产物为OH-,负极产物为Cu2+,两者与Cl-反应生成Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓;③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol,由Cu元素守恒知,发生电化腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol,失去电子0.08 mol,根据电子守恒可得,消耗O2的物质的量为0.02 mol,所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。
答案:(1)Ag2O+2CuCl===2AgCl+Cu2O(2)①c ②2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓
③0.448
【过关练习】
1.(2018年高考全国卷Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:

①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时,下列叙述错误的是
A. 阴极的电极反应:CO2+2H++2e-=CO+H2O
B. 协同转化总反应:CO2+H2S=CO+H2O+S
C. 石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低
D. 若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性
式为:CO2+H2S= CO+H2O+S,B正确;石墨烯与光伏电池的正极相连,ZnO石墨烯与光伏电池的负极相连,则石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;因Fe3+在pH为3.4的溶液中会转化为氢氧化铁沉淀,所以若采用Fe3+/ Fe2+替代EDTA—Fe3+/ EDTA—Fe2,溶液必修为酸性,D正确。答案:C
2.(2017年高考全国卷Ⅰ)支持海港码头基础的防腐技术,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
3.(莆田市2018届高三下学期3月教学质量检测)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如右图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是

A. 电解时,铜电极连接电源负极 B. 甲溶液可回用于该电解池
C. 离子交换膜a是阴离子交换膜 D. 阳极电极反应式:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O
解析:A. 工业上用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,说明Fe溶解进入溶液,则Fe电极为阳极连接电源的正极,Cu电极为阴极连接电源的负极,故A正确;B. 在Cu电极上,水电离的H+放电使阴极区c(OH-)增大,Na+通过阳离子交换膜a进入阴极区,使阴极区c(NaOH)增大,则甲溶液为NaOH,可以回用于该电解池,故B正确;C. 根据B项分析可知,因Na+要通过离子交换膜a从中间隔室进入阴极区,所以离子交换膜a是阳离子交换膜,故C错误;D. Fe电极溶解生成FeO42-进入溶液,电极反应式为:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,故D正确。答案:C
4.(河南省2018届高三4月普通高中毕业班高考适应性考试)工业上电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示(图中电极均为石墨电极)。下列说法错误的是

A. a 极连接电源的负极
B. 阳极反应为NO+5e-+6H+=NH4++H2O
C. 总反应方程式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3
D. 为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A 是NH3
5.(六安市皖西省示范高中联盟2018届高三上学期期末) 电化学在日常生活中用途广泛,下图①是镁、次氯酸钠燃料电池的示意图,电池总反应式为:Mg+ClO-+H2O═Cl-+Mg(OH)2↓,图②是电解法除去工业废水中的Cr2O72-.下列说法正确的是
A. 图②中Cr2O72-离子向铁电极移动,与该极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3除去
B. 图②中阳极上的电极反应式为:Fe-3e-═Fe3+
C. 图①中发生的氧化反应是:ClO-+H2O+2e-═Cl-+2(OH)-
D. 若图①中7.2g镁溶解产生的电量用以图②废水处理,理论可除去Cr2O72-的物质的量为0.05mol
解析:A.图②中惰性电极为阴极,Fe电极为阳极,则Cr2O72-离子向金属铁电极移动,与亚铁离子发生氧化还原反应生成的金属阳离子与惰性电极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3除去,A错误;B.图②中阳极上的电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,B错误;C.该原电池中,镁作负极,负极上镁失电子发生氧化反应,C错误;D.n(Mg)=7.2g÷24g/mol=0.3mol,由电子守恒可知6Mg~6Fe2+~Cr2O72-,因此理论可除去Cr2O72-的物质的量为0.3mol÷6=0.05mol,D正确。答案:D
6.(赤峰二中2018届高三下学期第一次月考)现在污水治理越来越引起人们重视,可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚,同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法正确的是
A. 当外电路中有0.2mole-转移时,A极区增加的H+的个数为0.2NA
B. A极的电极反应式为
C. 铁电极应与Y相连接
D. 反应过程中甲中右边区域溶液pH逐渐升高
生氧化反应,发生的电极反应为,生成H+,溶液的pH应该逐渐减小,故D项错误。综上所述,答案:C
7.(河南省2018届普通高中毕业班高考适应性测试) 一种处理高浓度乙醛废水的方法——隔膜电解法,其原理如图所示,电解质溶液为一定浓度含乙醛的Na2SO4溶液,电解后乙醛在两个电极分別转化为乙醇和乙酸。下列说法正确的是
A. a电极为阴极,b电极为阳极
B. 阳极的电极反应式为CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+
C. 设电解时溶液体积不变,则阴极区Na2SO4的物质的量增大
D. 电解过程中,M 池溶液的pH 变大,N 池溶液的pH 变小
8. (2017届威海模拟)钢铁是目前应用最广泛的金属材料,了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义,对钢铁制品进行抗腐蚀处理,可适当延长其使用寿命。
(1)抗腐蚀处理前,生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中,当铁锈除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式为___________________________。
(2)利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳棒,为减缓铁件的腐蚀,开关K应置于________处。
②若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为________________。
(3)图中若X为粗铜,容器中海水替换为硫酸铜溶液,开关K置于N处,一段时间后,当铁件质量增加3.2 g时,X电极溶解的铜的质量________3.2 g(填“<”“>”或“=”)。
(4)图中若X为铜,容器中海水替换为FeCl3溶液,开关K置于M处,铜电极发生的反应是________________,若将开关K置于N处,发生的总反应是______________。
答案:(1)Fe+2FeCl3===3FeCl2(2)①N ②牺牲阳极的阴极保护法 (3)<(4)2Fe3++2e-===2Fe2+ Cu+2Fe2+===2Fe3++Cu2+
9. (2017届仙桃模拟)利用电化学原理,将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含Cr2O72—废水,如下图所示;电解过程中溶液发生反应:Cr2O72—+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。

(1)甲池工作时,NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是N2O5,可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的________极;石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为________________________________。
(2)工作时,甲池内的NO3—向________极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”);在相同条件下,消耗的O2和NO2的体积比为________。
(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为___________________________________。
(4)若溶液中减少了0.01 mol Cr2O72—,则电路中至少转移了________mol电子。
(5)向完全还原为Cr3+的乙池工业废水中滴加NaOH溶液,可将铬以Cr(OH)3沉淀的形式除去,已知Cr(OH)3存在以下溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=1.0×10-32,要使c(Cr3+)降至10-5 mol·L-1,溶液的pH应调至________。
解析:(1)根据图示知甲池为燃料电池,电池工作时,石墨Ⅰ附近NO2转变成N2O5,发生氧化反应,电极反应式为NO2+NO3—-e-===N2O5;石墨Ⅱ是电池的正极,O2得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2N2O5===4N NO3—。(2)电池工作时,电解质溶液中的阴离子移向负极,即甲池内的N NO3—向石墨Ⅰ极移动;根据两极的电极反应式NO2+N NO3—-e-===N2O5、O2+4e-+2N2O5===4N NO3—,根据得失电子守恒知,在相同条件下,消耗O2和NO2的体积比为1∶4。(3)乙池为电解池,Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极,发生的电极反应为Fe-2e-===Fe2+。(4)根据反应Cr2O72—+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O知,若溶液中减少了0.01 mol Cr2O72—,则参加反应的Fe2+为0.06 mol,根据电极反应:Fe-2e-===Fe2+知电路中至少转移了0.12 mol电子。(5)常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=1.0×10-32,c(Cr3+)=10-5 mol·L-1,则c3(OH-)=1.0×10-27,c(OH-)=1.0×10-9 mol·L-1,c(H+)=10-5 mol·L-1,溶液的pH应调至5。
答案:(1)正 NO2+N NO3—-e-===N2O5 (2)石墨Ⅰ 1∶4 (3)Fe-2e-===Fe2+ (4)0.12 (5)5
10. (2016届石景山上学期期末)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理,形成如下问题(显示的电极均为石墨)。

(1)图1中,电解一段时间后,气球b中的气体是 (填化学式),U形管 (填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器,电解可制备“84”消毒液的有效成分,则c为电源的 极;该发生器中反应的总离子方程式为 。
(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过)。

①燃料电池B中的电极反应式分别为:负极 ,正极 。
②分析图3可知,氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%,由大到小的顺序为 。
答案:(1)H2 右(2)负 Cl-+H2OClO-+H2↑(3)①2H2-4e-+4OH-===4H2O O2+4e-+2H2O===4OH-②b%>a%>c%
11. (1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为 (填化学式)溶液,阳极电极反应式为 ,
电解过程中Li+向 (填“A”或“B”)电极迁移。

(2)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。
若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。
(3)电解硫酸亚铁和硫酸铝溶液得到液体聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。装置如图所示(阴离子交换膜只允许阴离子通过,电极为惰性电极):

①阴极室的电极反应式是 。
②电解过程阳极室溶液pH的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理 。
(4)如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。

①为了不影响H2O2的产量,需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5,则所得溶液中c(NH4+) (填“>”、“<”或“=”)c(NO3—)。
②Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为 。
③理论上电路中每转移3 mol e-,最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是 g。
答案:(1)LiOH 2Cl--2e-===Cl2↑ B(2)负 4Al2Cl7—+3e-===Al+7AlCl4— H2(3)①2H++2e-===H2↑ ②减小 ③电解过程中反应室中的SO42—通过阴离子交换膜进入阳极室,阴极室中的OH-通过阴离子交换膜进入反应室,生成聚合硫酸铝铁(4)①< ②O2+2H++2e-===H2O2 ③17

展开更多......

收起↑

资源预览