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1中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇 （填字母序號）。

a．碳棒 b．鋅板 c．銅板

該電化學(xué)保護方法的名稱是 。

（2）圖2中，鋼閘門C為 極，用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，D為石墨塊，總反應(yīng)的離子方程式為 。

（3）有關(guān)上述實驗，下列說法正確的是 。

A．溶液中Na＋向D極移動

B．從D極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍

C．反應(yīng)一段時間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度

（4）模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，可用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取H2、O2、H2SO4和KOH。

①該電解槽的陽極反應(yīng)方程式為 。 此時通過陰離子交換膜的離子數(shù) （填“大于”“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)。

②制得的氫氧化鉀溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或 “D”） 導(dǎo)出。

③若采用CH4燃料電池（石墨為電極，KOH為電解質(zhì)溶液）為電源，則該電池的負極電極方程式為 ，若B極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L氣體，則理論上需要通入 mol CH4。

④電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因 。

Answer 1

【答案】（1）b 犧牲陽極的陰極保護法

（2）陰 2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑（2分） （3）B

（4）①2H2O－4e- = 4H＋ + O2↑或4OH－－4e- =O2↑+2H2O（2分） ；小于； ②D；

③CH4－8e- +10OH－= CO32- +7H2O（2分） ；0.5

④H2O H＋+ OH－，H＋在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動，使c（OH－）>c（H＋）（2分）

【解析】

試題分析：（1）形成原電池時，F(xiàn)e作正極被保護，則要選擇活潑性比Fe強的金屬作負極，所以選鋅；該電化學(xué)保護方法叫做犧牲陽極的陰極保護法；

（2）Fe作陰極被保護，則鋼閘門C做陰極；電解氯化鈉溶液時陽極上氯離子失電子生成氯氣，其電極總反應(yīng)式為2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑；

（3）A．電解池中陽離子向陰極移動，則溶液中Na＋向C極移動，故A錯誤；B．D極為陽極，逸出的氣體為氯氣，能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍，故B正確；C．電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和NaOH溶液，則反應(yīng)一段時間后通適量HCl氣體可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，故C錯誤；答案為B。

（4）①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH--4e-=2H2O+O2↑；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)；

②氫氧化鉀在陰極生成，所以在D口導(dǎo)出；

③在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，其中負極電極反應(yīng)是CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O；B極產(chǎn)生的氣體為氧氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為22.4L，物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)移電子為4mol，則消耗甲烷的物質(zhì)的量為4mol÷8=0.5mol；

④通電開始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來自于水，所以促進水的電離平衡向正方向移動，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的PH值增大。