Question

【題目】電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛。

(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備電源和備用電源等方面應用前景廣闊。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”)極。F電極上的電極反應式為__________

②鎂燃料電池負極容易發生自腐蝕產生氫氣，使負極利用率降低，用化學用語解釋其原因_________。

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行電解，當一個電極得到0.3molCu時，另一個電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為_______L。

(3)如圖所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質溶液為KOH溶液)，通過裝置Ⅱ實現鐵棒上鍍銅。

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

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

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

Answer 1

【答案】b 負 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，Fe作正極被保護；活潑性比Fe強的金屬作負極，被腐蝕。

（2）①原電池中，負極上失電子發生氧化反應，化合價升高，正極上得電子發生還原反應，化合價降低，據此判斷正負極。

②鎂能和熱水反應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，當陰極上析出析出銅的物質的量為0.3mol＜0.4mol，根據轉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處電極為負極、b處電極為正極，負極上通入燃料、正極上通入氧化劑，所以b處通入的氣體是O2。

①裝置Ⅱ實現鐵棒上鍍銅，則Cu作陽極、Fe作陰極，I中a處電極為負極、b處電極為正極，負極上通入燃料、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量等于陰極上析出銅的質量。

③根據整個裝置中電子轉移相等計算消耗的甲烷的體積。

(1)該裝置形成原電池，Fe作負極被保護，所以應該連接比Fe活潑的金屬，故鋅板。

故答案為：b；

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

故答案為：負；。

②鎂能和熱水反應生成氫氧化鎂和氫氣而導致負極利用率降低,反應方程式為。

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，當陰極上析出銅的物質的量為0.3mol，陰極上轉移電子的物質的量，根據原子守恒知，溶液中，氯離子完全放電時轉移電子的物質的量，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。根據電極反應，，轉移0.2mol電子，生成氧氣的物質的量是0.05mol，即1.12L，所以另一個電極上生成的氣體在標準狀況下的體積是。

故答案為：5.6。

（3）①通過裝置Ⅱ實現鐵棒上鍍銅,則Cu作陽極、Fe作陰極,I中a處電極為負極、b處電極為正極,負極上通入燃料、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生成碳酸根離子和水,電極反應為，

故答案為： O2；。

②根據I中電池反應為，KOH參加反應導致溶液中KOH濃度降低，則溶液的pH減小；II中發生電鍍，陽極上溶解的銅質量等于陰極上析出銅的質量，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移電子數相等,所以消耗甲烷的體積。

故答案為：1.12。