Question

【題目】電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應(yīng)用廣泛。

(1)圖中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇__________(填字母)。

a.碳棒 b.鋅板 c.銅板 d.鈉塊

(2)鎂燃料電池在可移動電子設(shè)備電源和備用電源等方面應(yīng)用前景廣闊。圖為“鎂—次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。

①E為該燃料電池的________(填“正”或“負(fù)”)極。F電極上的電極反應(yīng)式為__________

②鎂燃料電池負(fù)極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣，使負(fù)極利用率降低，用化學(xué)用語解釋其原因_________。

③0.4molCuSO4和0.4molNaCl溶于水，配成1L溶液，用該鎂燃料電池用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個電極得到0.3molCu時，另一個電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_______L。

(3)如圖所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)，通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅。

①b處應(yīng)通入______(填“CH4”或“O2”)，a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是_________________；

②電鍍結(jié)束后，裝置Ⅰ中溶液的pH_____________；(填寫“變大”“變小”或“不變”)裝置Ⅱ中Cu2+的物質(zhì)的量濃度_______________；(填寫“變大”“變小”或“不變”)

③在此過程中若完全反應(yīng)，裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化12.8g，則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷________L(標(biāo)況)。

Answer 1

【答案】b 負(fù) ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH- Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 5.6 O2 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 變小 不變 1.12

【解析】

（1）形成原電池時，F(xiàn)e作正極被保護(hù)；活潑性比Fe強(qiáng)的金屬作負(fù)極，被腐蝕。

（2）①原電池中，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價升高，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，化合價降低，據(jù)此判斷正負(fù)極。

②鎂能和熱水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣。

③電解硫酸銅和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子先放電，然后氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，后氫離子放電，當(dāng)陰極上析出析出銅的物質(zhì)的量為0.3mol＜0.4mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算陽極上生成氣體體積。

（3）II中首先鍍銅，則Cu作陽極、Fe作陰極，I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極，負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑，所以b處通入的氣體是O2。

①裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅，則Cu作陽極、Fe作陰極，I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極，負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水。

②裝置Ⅰ中消耗氫氧化鉀溶液PH減小，電鍍過程中陽極上溶解的銅質(zhì)量等于陰極上析出銅的質(zhì)量。

③根據(jù)整個裝置中電子轉(zhuǎn)移相等計算消耗的甲烷的體積。

(1)該裝置形成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極被保護(hù)，所以應(yīng)該連接比Fe活潑的金屬，故鋅板。

故答案為：b；

(2)①電池中,負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),化合價升高,正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),化合價降低,根據(jù)圖知,Mg元素化合價由0價變?yōu)?2價、Cl元素化合價由+1價變?yōu)?/span>1價,所以E是負(fù)極、F是正極,正極上次氯酸根離子得電子和水反應(yīng)生成氯離子和氫氧根離子,離子方程式為。

故答案為：負(fù)；。

②鎂能和熱水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣而導(dǎo)致負(fù)極利用率降低,反應(yīng)方程式為。

故答案為： 。

③電解硫酸銅和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子先放電，然后氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，后氫離子放電，當(dāng)陰極上析出銅的物質(zhì)的量為0.3mol，陰極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，根據(jù)原子守恒知，溶液中，氯離子完全放電時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，所以陽極上生成的氣體是氯氣和氧氣，生成氯氣的體積為0.2mol即4.48L。根據(jù)電極反應(yīng)，，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，生成氧氣的物質(zhì)的量是0.05mol，即1.12L，所以另一個電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是。

故答案為：5.6。

（3）①通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅,則Cu作陽極、Fe作陰極,I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極,負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑,所以b處通入的氣體是O2 ,甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水,電極反應(yīng)為，

故答案為： O2；。

②根據(jù)I中電池反應(yīng)為，KOH參加反應(yīng)導(dǎo)致溶液中KOH濃度降低，則溶液的pH減��；II中發(fā)生電鍍，陽極上溶解的銅質(zhì)量等于陰極上析出銅的質(zhì)量，則溶液中銅離子濃度不變。

故答案為：變小；不變。

③左邊原電池和右邊電解池轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,所以消耗甲烷的體積。

故答案為：1.12。