2022届高考化学一轮复习 微题型52 电化学原理在金属腐蚀、防护及环保中的应用（解析版）

这是一份2022届高考化学一轮复习 微题型52 电化学原理在金属腐蚀、防护及环保中的应用（解析版），共7页。试卷主要包含了按照要求回答下列问题等内容，欢迎下载使用。

1．(2020·福建省南安市侨光中学月考)埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护，下列说法正确的是( )
A．钢管道表面发生了还原反应
B．该方法将电能转化为了化学能
C．该方法称为外加电流阴极保护法
D．镁块上发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2．(2020·赤峰二中月考)一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表：
下列说法正确的是( )
A．随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快
B．pH<4，发生析氢腐蚀
C．pH为14，其负极反应为2H2O＋Fe－3e－===FeOeq \\al(－,2)＋4H＋
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会加快
3．(2020·湖北荆州期中)下图是模拟金属电化学腐蚀与防护原理的示意图。下列叙述不正确的是( )
A．若X为食盐水，K未闭合，Fe棒上C点铁锈最多
B．若X为食盐水，K与M连接，C(碳)处pH最大
C．若X为稀盐酸，K与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢
D．若X为稀盐酸，K与M连接，C(碳)上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
4．(2020·福建莆田一中高三月考)研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是( )
A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀
B．②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀
C．③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩
D．①②③中海水均是实现化学能与电能相互转化的电解质
5．(2020·天津高三一模)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是( )
A．镍是阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．电解时电流的方向为负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)
6．(2020·北京东城高三月考)某小组同学利用下图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：
(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了电化学腐蚀。
①实验i中的现象是____________________________________________________________。
②用化学用语解释实验i中的现象：_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是________________________________________________________________________。
②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：
a.以上实验表明：在________条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
b．为探究Cl－的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl－的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是______(填字母)。
综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．按照要求回答下列问题。
(1)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN－，装置如图所示：
依次发生的反应有：
ⅰ.CN－－2e－＋2OH－===CNO－＋H2O
ⅱ.2Cl－－2e－===Cl2↑
ⅲ.3Cl2＋2CNO－＋8OH－===N2＋6Cl－＋2COeq \\al(2－,3)＋4H2O
①a为电源________(填“正”或“负”)极。
②通电过程中溶液pH不断________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③除去1 ml CN－，外电路中至少需要转移________ ml电子。
④为了使电解池连续工作，需要不断补充______________________。
(2)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2来解决环境污染问题。
①阴极的电极反应式为：_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
②阳极的电极反应式为：_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
③电解时，H＋通过阳离子交换膜的方向是___________________________________________。
(3)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)。
①图中a极要连接电源的__________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________________。
②SOeq \\al(2－,3)放电的电极反应式为________________________________________________
________________________________________________________________________。
③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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)氨的转化与去除。
微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，如图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。
①A极的电极反应式为_________________________________________________________，
A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为______________________________________
____________________________________________________________________________。
②用化学用语简述NHeq \\al(＋,4)去除的原理：___________________________________________。
答案精析
1．A 2.B 3.A 4.C 5.D
6．(1)①碳棒附近溶液变红 ②O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)①K3Fe(CN)6可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀生成Fe2＋的检测 ②a.存在Cl－ b．Cl－破坏了铁片表面的氧化膜 (3)AC 连好装置一段时间后，取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3Fe(CN)6溶液，若出现蓝色沉淀，则说明负极附近溶液中产生Fe2＋了，即发生了电化学腐蚀
解析 根据图像可知，该装置为原电池装置，铁作负极，失电子生成亚铁离子；C作正极氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，正极附近显红色。要验证K3Fe(CN)6具有氧化性，则需要排除其他氧化剂的干扰，如氧气、铁表面的氧化膜等。(1)①根据分析可知，若正极附近出现红色，则产生氢氧根离子，显碱性，证明铁发生了电化学腐蚀。②正极氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，电极反应式O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(2)①K3[Fe(CN)6]具有氧化性，可能氧化Fe为Fe2＋，影响实验结果。②a对比试验iv和v，溶液中的Na＋、SOeq \\al(2－,4)对铁的腐蚀无影响，Cl－使反应加快。b铁片酸洗时，破坏了铁表面的氧化膜，与直接用NaCl溶液的现象相同，则Cl－的作用为破坏了铁片表面的氧化膜。(3)实验时酸洗除去氧化膜并排除氧气的干扰，A正确；未排除氧气的干扰，B错误；使用Cl－除去铁表面的氧化膜并排除氧气的干扰，C正确；加入了盐酸，生成亚铁离子，干扰实验结果，D错误。按实验A连接好装置，工作一段时间后，取负极附近的溶液于试管中，用K3[Fe(CN)6]试剂检验，若出现蓝色，则负极附近产生亚铁离子，说明发生了电化学腐蚀。
7．(1)①正 ②减小 ③5 ④NaOH和NaCl
解析 ①电解时铁电极作阴极，则b为电源负极，a为电源正极。②阴极反应式为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，根据反应ⅰ、ⅱ、ⅲ及阴极反应式可知，通电过程中消耗OH－的量大于生成OH－的量，故溶液pH不断减小。③反应ⅰ转移2e－，反应ⅲ转移6e－，故除去1 ml CN－，外电路中至少需要转移2 ml＋eq \f(1,2)×6 ml＝5 ml电子。④通电过程中OH－不断被消耗，且有部分Cl2逸出，为了使电解池连续工作，需要不断补充NaOH和NaCl。
(2)①2HSOeq \\al(－,3)＋2H＋＋2e－===S2Oeq \\al(2－,4)＋2H2O ②SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋ ③由阳极室到阴极室
解析 由图中信息可知，两电极连接在直流电源上，所以该装置为电解池；二氧化硫被氧化为硫酸，而HSOeq \\al(－,3)被还原为S2Oeq \\al(2－,4)。根据电解原理，阳极上发生氧化反应而阴极上发生还原反应，所以通入二氧化硫的一侧为阳极室，另一侧为阴极室，所以a连接电源的正极，b连接电源的负极，电解池中一般溶液中的阳离子向阴极定向移动，而阴离子向阳极定向移动，但是由于电解池使用了阳离子交换膜，所以只有阳离子H＋才可以从阳极室通过阳离子交换膜向阴极室移动。
(3)①负 浓硫酸 ②SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
③H2O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
解析 根据Na＋、SOeq \\al(2－,3)的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，其电极反应式分别为
阳极：SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
所以从C口流出的是浓H2SO4，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
(4)①CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋ 5∶2
②NHeq \\al(＋,4)在好氧微生物反应器中转化为NOeq \\al(－,3)：NHeq \\al(＋,4)＋2O2===NOeq \\al(－,3)＋2H＋＋H2O，NOeq \\al(－,3)在MFC电池正极转化为N2：2NOeq \\al(－,3)＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
解析 B极电极反应式为2NOeq \\al(－,3)＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，A极电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5∶2。
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeOeq \\al(－,2)
装置
分别进行的操作
现象
i连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞
________
ii连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液
铁片表面产生蓝色沉淀
实验
滴加
试管
现象
0.5 ml·L－1 K3[Fe(CN)6]溶液
iii 蒸馏水
无明显变化
iv 1.0 ml·L－1 NaCl溶液
铁片表面产生大量蓝色沉淀
v 0.5 ml·L－1 Na2SO4溶液
无明显变化
实验
试剂
现象
A
酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)
产生蓝色沉淀
B
酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)
产生蓝色沉淀
C
铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)
产生蓝色沉淀
D
铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)
产生蓝色沉淀