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高中化学新教材同步选择性必修第1册单元检测 第29讲 第四章《化学反应与电能》单元测试（基础巩固）
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这是一份高中化学新教材同步选择性必修第1册单元检测 第29讲 第四章《化学反应与电能》单元测试（基础巩固），文件包含第29讲第四章《化学反应与电能》单元测试基础巩固教师版docx、第29讲第四章《化学反应与电能》单元测试基础巩固学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共30页， 欢迎下载使用。
高中化学新教材特点分析及教学策略
（一）化学基本概念和化学基本理论：全套教材的知识安排，注意各年级内及各年级间的联系，在保证知识结构的系统性和完整性的同时，对内容的安排采用了将各部分知识分散处理，相对集中的方法。
（二）元素化合物知识：关于元素化合物知识，高一教材首先介绍了碱金属和卤素两个最典型的金属族和非金属族。
（三）化工基础知识：高一介绍了硅酸盐工业和环境保护知识。高二主要介绍合成氨工业，删掉了硝酸工业、钢铁工业和铝的冶炼。重点突出了合成氨工业中合成氨条件的选择。
《化学反应与电能》单元测试（基础巩固）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共54分)
1．(本题3分)一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，通常在轮船外壳上镶嵌的金属是
A．锌板 B．银板 C．铜板 D．铅板
【答案】A
【详解】
一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，在轮船外壳上镶嵌的金属的活动性要比Fe强。在上述涉及的金属元素中，金属活动性：Zn>Fe>Pb>Cu，所以在轮船外壳上镶嵌的金属是Zn，故合理选项是A。
2．(本题3分) 原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是
A．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，经过一段时间后负极反应式为：
B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为：
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为
D．由Fe、Cu、溶液组成的原电池，负极反应式为：
【答案】D
【详解】
A．Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝和浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，A正确；
B．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，铝和稀硫酸反应而失电子，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜作正极，其负极反应式为Al-3e-=Al3+，B正确；
C．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为，C正确；
D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D错误；
故选D。
3．(本题3分)关于铅蓄电池的说法正确的是
A．在放电时，电池的正极材料是铅板
B．在放电时，电池的负极材料质量减小
C．在放电时，向正极迁移
D．在放电时，正极发生的反应是：
【答案】D
【分析】
铅蓄电池中，放电过程为原电池原理。Pb作负极，发生失电子的氧化反应；PbO2作正极，发生得电子的还原反应，放电的总反应方程式为：，据此结合二次电池的工作原理分析解答。
【详解】
A．在放电时，电池的正极材料是PbO2，A错误；
B．在放电时，电池的负极材料Pb放电转化为，电极质量增大，B错误；
C．上述铅蓄电池放电时，阴离子移向负极，所以向负极迁移，C错误；
D．在放电时，正极PbO2发生得电子的还原反应转化为，其电极反应式为：，D正确；
故选D。
4．(本题3分)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH
溶液，电池总反应为，下列说法正确的是
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解液中向正极迁移
C．负极发生反应
D．正极发生反应杨sir化学，侵权必究
【答案】C
【详解】
A．从电池的总反应分析，电池工作过程过程消耗水，KOH溶液浓度不断升高，A错误；
B．电池工作过程中，电解液中阴离子朝负极移动，向负极迁移，B错误；
C．负极Zn失去电子，与电解液中结合，发生反应，C正确；
D．电解质为KOH溶液，正极发生反应，D错误；
故选C。
5．(本题3分)根据甲醇在酸性电解质溶液中与氧气作用生成二氧化碳和水的反应，设计一种燃料电池。该燃料电池工作时，负极上发生的反应为。
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】
甲醇在酸性电解质溶液中与氧气构成的燃料中，甲醇在负极上失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，故选C。
6．(本题3分) 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：。下列说法不正确的是
A．该电池属于二次电池和碱性电池
B．电极是电池的负极，发生氧化反应
C．电池工作过程中，电解质溶液的浓度保持不变
D．充电时，电池的正极应与电源的正极相连
【答案】C
【详解】
A． 该电池有充电和放电两个过程，属于二次电池，放电过程的产物有氢氧化锌是碱性电池，故A正确；
B．放电时锌从0价升高到+2价，失电子发生氧化反应，电极是电池的负极， 故B正确；
C．根据电极反应式可知，电池工作过程中生成水，电解质溶液的浓度减小，故C错误；
D．根据原电池与电解池的关系，充电时，电池的正极发生氧化反应，应与电源的正极相连，故D正确；
故答案为：C
7．(本题3分)下列有关电化学的说法正确的是
A．原电池的金属负极质量一定减小 B．待充电电池的负极应与电源正极相连杨sir化学，侵权必究
C．电解池的电解质溶液质量一定减小 D．原电池工作时在溶液中电流由负极到正极
【答案】D
【详解】
A．原电池放电时，负极质量可能增大、可能不变也可能减小，如铅蓄电池中负极电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4↓，负极质量增加，燃料电池中负极材料质量不变，故A错误；
B．蓄电池充电时，其负极应与电源的负极相连，正极与电源的正极相连，故B错误；
C．电解池的电解质溶液质量可能不变，如精炼铜，电解质溶液CuSO4的质量不变，故C错误；
D．原电池工作时，外电路中电流是从正极经过导线到负极，电池内部电流从负极经溶液到正极，故D正确；
故选：D。
8．(本题3分) 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．HS—在硫氧化菌作用下转化为SO的反应是：HS—+4H2O—8e—=SO+9H+
C．该电池在高温下进行效率更高杨sir化学，侵权必究
D．若该电池有0.4mol电子转移，则有0.45molH+通过质子交换膜
【答案】B
【分析】
由氢离子的移动方向可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为HS—+4H2O—8e—=SO+9H+，b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e—+4H+=2H2O。
【详解】
A．由分析可知，电极b是电池的正极，a是负极，则电子从a流出，经外电路流向b，故A错误；
B．由分析可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为HS—+4H2O—8e—=SO+9H+，故B正确；
C．微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故C错误；
D．由分析可知，正极的电极反应式为O2+4e—+4H+=2H2O，则当电池有0.4mol电子转移时，负极区有0.4mol氢离子通过质子交换膜加入正极区，故D错误；
故选B。
9．(本题3分)用如图所示装置的电解氯化钠溶液(X、Y是碳棒)。下列判断正确的是
A．Y电极和电源的正极相连 B．X电极表面有氢气生成
C．X电极表面发生氧化反应 D．电解过程的能量变化是化学能转化为电能
【答案】C
【详解】
A．Y电极连接电源的负极作阴极，A错误；
B．X电极连接电源的正极，为阳极，阳极上Cl-失去电子变为Cl2逸出，B错误；
C．X电极为阳极，溶液中的阴离子Cl-在阳极表面失去电子，发生氧化反应变为Cl2，C正确；
D．电解过程是使电流通过电解质溶液，在阴、阳两极分别发生还原反应、氧化反应的过程，故电解过程的能量变化是电能转化为化学能，D错误；
故合理选项是C。
10．(本题3分)地球上锂资源匮乏，应用受到极大制约，难以持续发展。钾元素储量大并且与锂元素具有类似的性质，赋予了钾离子电池良好的应用前景。某研究中的钾离子电池工作原理如图所示(放电时钾离子嵌入层状TiS2中，充电时钾离子则脱嵌。电池总反应为TiS2+xKKxTiS2。下列叙述正确的是
A．放电时，电子从Cu电极流出
B．放电时，正极的电极反应式为TiS2+xK++xe-=KxTiS2
C．充电时，Cu电极的电势低于K电极杨sir化学，侵权必究
D．其电解质溶液可以用水作溶剂
【答案】B
【详解】
A．放电时，K电极为负极，电子从K电极为流出，故A错误；
B．放电时，正极发生还原反应，K+嵌入TiS2中，电极反应式为TiS2+xK++xe−=KxTiS2，故B正确；
C．充电时，Cu电极为阳极，电势高于K电极(阴极)，故C错误；
D．金属K与水剧烈反应，故其电解质溶液不能用水作溶剂，故D错误；
故选B。
11．(本题3分)下列叙述正确的是
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③
【答案】B
【详解】
①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误；
②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误；
③金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故③正确；
④电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故④正确；
选B。
12．(本题3分)要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是
A． B． C． D．
【答案】C
【分析】
实现Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑反应，因Cu与稀盐酸常温下不反应，则应设计为电解池，Cu为阳极，电解质为HCl。
【详解】
A．应设计为电解池，该装置为原电池，铁做负极，铜做正极，氢离子在正极得电子生成氢气，故A错误；
B．应设计为电解池，该装置中虽然铜的活泼性大于银，但铜与盐酸不能自发进行氧化还原反应，故B错误；
C．电解池中Cu为阳极，电解质为HCl，符合题意，故C正确；
D．电解池中C为阳极，不符合题意，故D错误；
故答案为C。
13．(本题3分) 模拟工业上电解法制备烧碱的原理，设计的电解装置如图所示。下列说法正确的是
A．用湿润的KI淀粉试纸可检验阴极产物
B．离子交换膜可以避免氯气与碱反应
C．阳极反应式为
D．生成理论上有迁移杨sir化学，侵权必究
【答案】B
【详解】
A．电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，阴极上产生氢气，阳极上产生氯气，用KI淀粉试纸可检验阳极产物，A项错误；
B．离子交换膜将氢氧化钠溶液与氯气隔开，避免氯气与氢氧化钠溶液反应，B项正确；
C．阳极反应式为，C项错误；
D．没有标明标准状况，无法计算，D项错误；
故选B。
14．(本题3分)以下现象与电化学腐蚀无关的是
A．生铁比纯铁容易生锈
B．银质物品久置表面变暗
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
【答案】B
【详解】
A．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故A不符合题意；
B．银质物品久置表面变暗是由于金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B符合题意；
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池装置，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，故C不符合题意；
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，故D不符合题意；
答案为B。
15．(本题3分)利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的碱性增强，b处溶液的酸性增强
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+杨sir化学，侵权必究
【答案】C
【详解】
A．U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀；右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，A正确；
B．左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，右边的液体向左边移动，所以一-段时间后，a管液面高于b管液面，B正确；
C．a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处碱性不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，酸性减弱，C错误；
D．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，D正确；
故合理选项是C。
16．(本题3分)关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
B．图2可验证铁的吸氧腐蚀，负极反应式为：Fe-3e-=Fe3+
C．图3装置可在待镀铁件表面镀铜
D．图4若将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀
【答案】D
【详解】
A．装置①是原电池，总反应溶液中的铁离子与铁电极发生的氧化还原反应，则总反应是：Fe+2Fe3+=3Fe2+，A错误；
B．装置②是原电池，铁做负极，失电子发生氧化反应生成二价铁，电极反应式为：Fe-2e- =Fe2+，B错误；
C．装置是电解池③，与电源正极连接的待镀铁件，反应为：Fe-2e-=Fe2+，与电源负极相连的为铜，反应为：Cu2++2e-=Cu，铜上出现铜，而不是铁上镀铜，C错误；
D．钢闸门与电源的负极相连，钢闸门为阴极，属于外加电流的阴极保护法，D正确；
故选D。
17．(本题3分)下列有关电化学的图示，完全正确的是
A． B．
C． D．杨sir化学，侵权必究
【答案】D
【详解】
A．由于金属活动性：Zn＞Cu，所以活动性强的Zn为负极，活动性弱的Cu为正极，A错误；
B．粗铜精炼时，粗铜应该连接电源正极，作阳极；精铜应该连接电源的负极，作阴极，B错误；
C．要在铁片上镀锌，镀件铁片应该连接电源的负极作阴极；镀层金属Zn应该连接电源的正极作阳极；含有镀层金属Zn2+的溶液如ZnCl2为电解质溶液，C错误；
D．电解饱和NaCl溶液，要验证电解产物，应该铁棒连接电源的负极作阴极；石墨棒连接电源的正极作阳极，用淀粉KI溶液检验阳极产生的Cl2；用酚酞试液检验阴极产生的NaOH溶液，D正确；
故合理选项是D。
18．(本题3分)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是阳离子交换膜法电解食盐水的示意图，下列说法正确的是
A．图中离子交换膜可以防止氯气和氢气接触造成危险
B．电解一段时间，右室溶液pH减小
C．原料NaCl溶液应从b位置补充
D．若电路中通过电子0.2mol，理论上两极共得到气体4.48L杨sir化学，侵权必究
【答案】A
【分析】
在饱和食盐水中含有的阳离子有Na+、H+，含有的阴离子有Cl-、OH-。由于离子放电能力：H+>Na+，Cl->OH-，所以阴极上发生反应：2H++2e-=H2↑，H+放电使附近溶液中OH-浓度增大，反应产生NaOH；阳极上发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生氯气。
【详解】
A．离子交换膜只允许阳离子通过，可以防止氯气和氢气接触造成危险，故A正确；
B．阴极上发生反应：2H++2e-=H2↑，H+放电使附近溶液中OH-浓度增大，反应产生NaOH，pH增大，故B错误；
C．氯离子在阳极失电子生成氯气，离子交换膜只允许阳离子通过，原料NaCl溶液应从a位置补充，故C错误；
D．无标准状况，不能计算物质的量，故D错误；
选A。
二、填空题(共32分)
19．(本题10分) (1)图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀称为__________。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_______(填字母)。
(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图防腐示意图，并作相应标注________。
(3)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_______。杨sir化学，侵权必究
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
【答案】吸氧腐蚀 B 吸氧腐蚀 或
【详解】
（1）由题图可看出，在海水中，该电化学腐蚀属于吸氧腐蚀，在A、B、C、D四个区域中，因为B区能接触到氧气，则生成铁锈最多的是B区，故答案为：吸氧腐蚀；B；
（2）铜是不活泼的金属，石墨是能导电的非金属，所以应用阴极电保护法保护铜，石墨与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，铜与直流电源的负极相连，做阴极，防腐示意图为，故答案为：
；
（3）①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为吸氧腐蚀，故答案为：吸氧腐蚀；
②二氧化硅为酸性氧化物，为降低生铁中硅的含量，即降低二氧化硅的含量，可加入碳酸钙或氧化钙，使其在高温下与二氧化硅反应，故答案为：或。
20．(本题10分) 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）利用图装置，可以模拟铁的电化学防护。杨sir化学，侵权必究
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）上图中若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“＝”)。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因：_________________________________________________。
【答案】2FeCl3＋Fe===3FeCl2 N 牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法) < 在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀
【解析】
【分析】
（1）当铁锈除尽后，溶液中发生的反应有铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气、铁与氯化铁反应生成氯化亚铁；
（2）①生铁是铁碳合金，开关K断开时，则铁件中铁、碳、海水构成原电池，主要发生吸氧腐蚀；若X为碳棒，开关K置于M，则铁件、碳棒、海水构成原电池，铁件为负极被腐蚀；若开关K置于N，则铁件、碳
棒、海水构成电解池，铁件为阴极被保护；
②若X为锌，开关K置于M处，则铁件、锌棒、海水构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁件被保护；
（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，构成电解池，粗铜中铜、锌都能失电子生成阳离子；铁件电极只有铜离子得电子生成单质铜。在潮湿的环境中，镀铜铁镀层破损构成原电池，铁作负极被腐蚀，镀锌铁镀层破损构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。
【详解】
（1）当铁锈除尽后，溶液中发生的反应有铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气、铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，属于化合反应的方程式是2FeCl3＋Fe=3FeCl2，故答案为：2FeCl3＋Fe=3FeCl2；
（2）①生铁是铁碳合金，开关K断开时，铁件中铁、碳、海水构成原电池，主要发生吸氧腐蚀；若X为碳棒，开关K置于M，则铁件、碳棒、海水构成原电池，铁件为负极被腐蚀；若开关K置于N，则铁件、碳棒、海水构成电解池，铁件为阴极被保护，所以为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于N处，故答案为：N；
②若X为锌，开关K置于M处，则铁件、锌棒、海水构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁件被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)，故答案为：牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)；
（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，构成电解池，X电极铜、锌都失电子生成阳离子，铁件电极只有铜离子得电子生成单质铜，根据电子守恒，当铁件质量增加3.2g时，X电极溶解的铜的质量<3.2 g；在潮湿的环境中镀铜铁镀层破损构成原电池，铁作负极被腐蚀，镀锌铁镀层破损构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，故答案为：<；在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀。
【点睛】
本题考查了金属的腐蚀与保护，涉及了原电池和电解池原理的理解与应用，根据原电池中正负极上得失电子及电极反应式来分析解答是关键。
21．(本题12分)按要求回答下列问题。
（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极发生的电极反应为___。当有300mg的甲醛参与反应时，通过质子交
换膜的H+为___mol。
（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。装置乙中的b极要与装置甲的____极（填“X”或“Y”）连接，该电极的电极反应式为___。
（3）丙图是一种可以在铁牌表面电镀一层银的电镀装置，装置丙中的A溶液为___，电镀一段时间后A溶液浓度___（填“变大”、“变小”或“不变”）。杨sir化学，侵权必究
【答案】HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+ 0.04 Y 2Cl--2e-=Cl2↑ AgNO3溶液 不变
【分析】
根据甲图物质转化可知，N极氧气发生还原反应，生成水，作为正极；M极在微生物作用下将有机废水转化为氢离子和二氧化碳，作为负极。乙图电解饱和食盐水，阴极产生氢气，阳极产生氯气。丙图为电镀原理，镀层金属在阳极，被镀元件为阴极，据此回答问题。
【详解】
（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极（负极）发生的电极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+。当有300mg的甲醛参与反应时，物质的量为0.01mol，根据负极反应可知通过质子交换膜的H+为0.04mol。
（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器，即氯气需要与氢氧化钠溶液充分接触，装置乙中的b极要与装置甲的Y极（正极）连接，发生氧化反应，该电极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。
（3）丙图是电镀装置，装置丙中的A溶液为AgNO3溶液，银电极中银单质溶解为银离子，银离子移动到阴极生成银单质，电镀一段时间后A溶液浓度不变。
三、原理综合题(共14分)
22．(本题14分)降低能耗是氯碳工业发展的重要方向。我国利用氯碱厂生产的H2作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如图。
（1）a极的电极反应式为__。
（2）乙装置中电解饱和NaCl溶液的化学方程式为__。
（3）下列说法正确的是__。
A．甲装置可以实现化学能向电能转化
B．甲装置中Na+透过阳离子交换膜向a极移动
C．乙装置中c极一侧流出的是淡盐水
（4）结合化学用语解释d极区产生NaOH的原因：__。
（5）实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成OH-迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到O2，产生O2的电极反应式为__。下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2产量的是__。
A．定期检查并更换阳离子交换膜杨sir化学，侵权必究
B．向阳极区加入适量盐酸
C．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料
（6）降低氯碱工业能耗的另一种技术是“氧阴极技术”。通过向阴极区通入O2，避免水电离的H+直接得电子生成H2，降低了电解电压，电耗明显减少。“氧阴极技术”的阴极反应为__。
【答案】
（1）H2-2e-+2OH-= 2H2O
（2）2NaCl +2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）AC
（4）d极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，且Na+从阳极区透过阳离子交换膜进入d极区，生成NaOH
（5） 4OH--4e- =O2↑+2H2O ABC
（6）O2+4e-+2H2O=4OH-
【分析】
图示中甲池为原电池，其中通入H2的a电极为负极，通入空气的b电极为正极；乙池为电解池，与正极b连接的c电极为阳极，与负极a连接的d电极为阴极。原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应；原电池的正极和电解池的阴极上发生还原反应。阳离子交换膜只允许阳离子通过，结合电化学原理分析解答。
（1）
装置甲为氢气碱性燃料原电池，其中通入燃料H2的a极为负极，其电极反应式为：H2-2e-+2OH-= 2H2O；
（2）
c、d电极为石墨电极，根据电解原理可知，电解饱和NaCl溶液产生H2、Cl2、NaOH，反应的化学方程式为：2NaCl +2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（3）
A．甲装置为原电池，可以实现化学能向电能的转化，A正确；
B．甲装置中Na+透过阳离子交换膜向正极b极移动，B错误；
C．乙装置中c极为阳极，Cl-不断放电产生Cl2逸出，导致附近溶液中Cl-的浓度减小，Na+透过阳离子交换膜移向d极区，因此c极一侧不断减少NaCl，流出的是淡盐水，C正确；
故合理选项是AC；
（4）
d电极为阴极，在d极上水电离产生的H+不断得到电子变为H2逸出，破坏了附近的水的电离平衡，促进水电离，最终使附近c(OH-)＞c(H+)，且Na+从阳极区透过阳离子交换膜进入d极区，与OH-结合生成NaOH；
（5）
根据离子放电顺序，OH－迁移至阳极区，OH－在阳极上放电产生氧气，即电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；
A．如果阳离子交换膜损伤，会使大量OH－迁移至阳极区，产生大量的O2，因此定期检查并更换阳离子交换膜，可以提高氯气产量，降低阳极氧气的含量，故A符合题意；
B．向阳极区加入适量盐酸，可增大c(Cl-)，提高其还原性，可以产生更多Cl2，避免副反应的反应，故B符合题意；
C．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料，增大了Cl-的浓度，提高了Cl-的还原性，可以产生更多Cl2，减少OH-放电产生O2的机会，因而就降低了O2的含量，C正确；
故合理选项是ABC；
（6）
“氧阴极技术”在阴极区通入氧气，避免水电离出H＋直接得电子生成H2，则阴极上O2得到电子反应产生OH-，该电极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。
高中化学新教材特点分析及教学策略
（一）化学基本概念和化学基本理论：全套教材的知识安排，注意各年级内及各年级间的联系，在保证知识结构的系统性和完整性的同时，对内容的安排采用了将各部分知识分散处理，相对集中的方法。
（二）元素化合物知识：关于元素化合物知识，高一教材首先介绍了碱金属和卤素两个最典型的金属族和非金属族。
（三）化工基础知识：高一介绍了硅酸盐工业和环境保护知识。高二主要介绍合成氨工业，删掉了硝酸工业、钢铁工业和铝的冶炼。重点突出了合成氨工业中合成氨条件的选择。
《化学反应与电能》单元测试（基础巩固）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共54分)
1．(本题3分)一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，通常在轮船外壳上镶嵌的金属是
A．锌板 B．银板 C．铜板 D．铅板
【答案】A
【详解】
一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，在轮船外壳上镶嵌的金属的活动性要比Fe强。在上述涉及的金属元素中，金属活动性：Zn>Fe>Pb>Cu，所以在轮船外壳上镶嵌的金属是Zn，故合理选项是A。
2．(本题3分) 原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是
A．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，经过一段时间后负极反应式为：
B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为：
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为
D．由Fe、Cu、溶液组成的原电池，负极反应式为：
【答案】D
【详解】
A．Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝和浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，A正确；
B．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，铝和稀硫酸反应而失电子，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜作正极，其负极反应式为Al-3e-=Al3+，B正确；
C．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为，C正确；
D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D错误；
故选D。
3．(本题3分)关于铅蓄电池的说法正确的是
A．在放电时，电池的正极材料是铅板
B．在放电时，电池的负极材料质量减小
C．在放电时，向正极迁移
D．在放电时，正极发生的反应是：
【答案】D
【分析】
铅蓄电池中，放电过程为原电池原理。Pb作负极，发生失电子的氧化反应；PbO2作正极，发生得电子的还原反应，放电的总反应方程式为：，据此结合二次电池的工作原理分析解答。
【详解】
A．在放电时，电池的正极材料是PbO2，A错误；
B．在放电时，电池的负极材料Pb放电转化为，电极质量增大，B错误；
C．上述铅蓄电池放电时，阴离子移向负极，所以向负极迁移，C错误；
D．在放电时，正极PbO2发生得电子的还原反应转化为，其电极反应式为：，D正确；
故选D。
4．(本题3分)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH
溶液，电池总反应为，下列说法正确的是
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解液中向正极迁移
C．负极发生反应
D．正极发生反应杨sir化学，侵权必究
【答案】C
【详解】
A．从电池的总反应分析，电池工作过程过程消耗水，KOH溶液浓度不断升高，A错误；
B．电池工作过程中，电解液中阴离子朝负极移动，向负极迁移，B错误；
C．负极Zn失去电子，与电解液中结合，发生反应，C正确；
D．电解质为KOH溶液，正极发生反应，D错误；
故选C。
5．(本题3分)根据甲醇在酸性电解质溶液中与氧气作用生成二氧化碳和水的反应，设计一种燃料电池。该燃料电池工作时，负极上发生的反应为。
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】
甲醇在酸性电解质溶液中与氧气构成的燃料中，甲醇在负极上失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，故选C。
6．(本题3分) 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：。下列说法不正确的是
A．该电池属于二次电池和碱性电池
B．电极是电池的负极，发生氧化反应
C．电池工作过程中，电解质溶液的浓度保持不变
D．充电时，电池的正极应与电源的正极相连
【答案】C
【详解】
A． 该电池有充电和放电两个过程，属于二次电池，放电过程的产物有氢氧化锌是碱性电池，故A正确；
B．放电时锌从0价升高到+2价，失电子发生氧化反应，电极是电池的负极， 故B正确；
C．根据电极反应式可知，电池工作过程中生成水，电解质溶液的浓度减小，故C错误；
D．根据原电池与电解池的关系，充电时，电池的正极发生氧化反应，应与电源的正极相连，故D正确；
故答案为：C
7．(本题3分)下列有关电化学的说法正确的是
A．原电池的金属负极质量一定减小 B．待充电电池的负极应与电源正极相连杨sir化学，侵权必究
C．电解池的电解质溶液质量一定减小 D．原电池工作时在溶液中电流由负极到正极
【答案】D
【详解】
A．原电池放电时，负极质量可能增大、可能不变也可能减小，如铅蓄电池中负极电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4↓，负极质量增加，燃料电池中负极材料质量不变，故A错误；
B．蓄电池充电时，其负极应与电源的负极相连，正极与电源的正极相连，故B错误；
C．电解池的电解质溶液质量可能不变，如精炼铜，电解质溶液CuSO4的质量不变，故C错误；
D．原电池工作时，外电路中电流是从正极经过导线到负极，电池内部电流从负极经溶液到正极，故D正确；
故选：D。
8．(本题3分) 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．HS—在硫氧化菌作用下转化为SO的反应是：HS—+4H2O—8e—=SO+9H+
C．该电池在高温下进行效率更高杨sir化学，侵权必究
D．若该电池有0.4mol电子转移，则有0.45molH+通过质子交换膜
【答案】B
【分析】
由氢离子的移动方向可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为HS—+4H2O—8e—=SO+9H+，b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e—+4H+=2H2O。
【详解】
A．由分析可知，电极b是电池的正极，a是负极，则电子从a流出，经外电路流向b，故A错误；
B．由分析可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为HS—+4H2O—8e—=SO+9H+，故B正确；
C．微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故C错误；
D．由分析可知，正极的电极反应式为O2+4e—+4H+=2H2O，则当电池有0.4mol电子转移时，负极区有0.4mol氢离子通过质子交换膜加入正极区，故D错误；
故选B。
9．(本题3分)用如图所示装置的电解氯化钠溶液(X、Y是碳棒)。下列判断正确的是
A．Y电极和电源的正极相连 B．X电极表面有氢气生成
C．X电极表面发生氧化反应 D．电解过程的能量变化是化学能转化为电能
【答案】C
【详解】
A．Y电极连接电源的负极作阴极，A错误；
B．X电极连接电源的正极，为阳极，阳极上Cl-失去电子变为Cl2逸出，B错误；
C．X电极为阳极，溶液中的阴离子Cl-在阳极表面失去电子，发生氧化反应变为Cl2，C正确；
D．电解过程是使电流通过电解质溶液，在阴、阳两极分别发生还原反应、氧化反应的过程，故电解过程的能量变化是电能转化为化学能，D错误；
故合理选项是C。
10．(本题3分)地球上锂资源匮乏，应用受到极大制约，难以持续发展。钾元素储量大并且与锂元素具有类似的性质，赋予了钾离子电池良好的应用前景。某研究中的钾离子电池工作原理如图所示(放电时钾离子嵌入层状TiS2中，充电时钾离子则脱嵌。电池总反应为TiS2+xKKxTiS2。下列叙述正确的是
A．放电时，电子从Cu电极流出
B．放电时，正极的电极反应式为TiS2+xK++xe-=KxTiS2
C．充电时，Cu电极的电势低于K电极杨sir化学，侵权必究
D．其电解质溶液可以用水作溶剂
【答案】B
【详解】
A．放电时，K电极为负极，电子从K电极为流出，故A错误；
B．放电时，正极发生还原反应，K+嵌入TiS2中，电极反应式为TiS2+xK++xe−=KxTiS2，故B正确；
C．充电时，Cu电极为阳极，电势高于K电极(阴极)，故C错误；
D．金属K与水剧烈反应，故其电解质溶液不能用水作溶剂，故D错误；
故选B。
11．(本题3分)下列叙述正确的是
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③
【答案】B
【详解】
①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误；
②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误；
③金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故③正确；
④电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故④正确；
选B。
12．(本题3分)要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是
A． B． C． D．
【答案】C
【分析】
实现Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑反应，因Cu与稀盐酸常温下不反应，则应设计为电解池，Cu为阳极，电解质为HCl。
【详解】
A．应设计为电解池，该装置为原电池，铁做负极，铜做正极，氢离子在正极得电子生成氢气，故A错误；
B．应设计为电解池，该装置中虽然铜的活泼性大于银，但铜与盐酸不能自发进行氧化还原反应，故B错误；
C．电解池中Cu为阳极，电解质为HCl，符合题意，故C正确；
D．电解池中C为阳极，不符合题意，故D错误；
故答案为C。
13．(本题3分) 模拟工业上电解法制备烧碱的原理，设计的电解装置如图所示。下列说法正确的是
A．用湿润的KI淀粉试纸可检验阴极产物
B．离子交换膜可以避免氯气与碱反应
C．阳极反应式为
D．生成理论上有迁移杨sir化学，侵权必究
【答案】B
【详解】
A．电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，阴极上产生氢气，阳极上产生氯气，用KI淀粉试纸可检验阳极产物，A项错误；
B．离子交换膜将氢氧化钠溶液与氯气隔开，避免氯气与氢氧化钠溶液反应，B项正确；
C．阳极反应式为，C项错误；
D．没有标明标准状况，无法计算，D项错误；
故选B。
14．(本题3分)以下现象与电化学腐蚀无关的是
A．生铁比纯铁容易生锈
B．银质物品久置表面变暗
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
【答案】B
【详解】
A．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故A不符合题意；
B．银质物品久置表面变暗是由于金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B符合题意；
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池装置，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，故C不符合题意；
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，故D不符合题意；
答案为B。
15．(本题3分)利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的碱性增强，b处溶液的酸性增强
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+杨sir化学，侵权必究
【答案】C
【详解】
A．U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀；右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，A正确；
B．左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，右边的液体向左边移动，所以一-段时间后，a管液面高于b管液面，B正确；
C．a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处碱性不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，酸性减弱，C错误；
D．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，D正确；
故合理选项是C。
16．(本题3分)关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
B．图2可验证铁的吸氧腐蚀，负极反应式为：Fe-3e-=Fe3+
C．图3装置可在待镀铁件表面镀铜
D．图4若将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀
【答案】D
【详解】
A．装置①是原电池，总反应溶液中的铁离子与铁电极发生的氧化还原反应，则总反应是：Fe+2Fe3+=3Fe2+，A错误；
B．装置②是原电池，铁做负极，失电子发生氧化反应生成二价铁，电极反应式为：Fe-2e- =Fe2+，B错误；
C．装置是电解池③，与电源正极连接的待镀铁件，反应为：Fe-2e-=Fe2+，与电源负极相连的为铜，反应为：Cu2++2e-=Cu，铜上出现铜，而不是铁上镀铜，C错误；
D．钢闸门与电源的负极相连，钢闸门为阴极，属于外加电流的阴极保护法，D正确；
故选D。
17．(本题3分)下列有关电化学的图示，完全正确的是
A． B．
C． D．杨sir化学，侵权必究
【答案】D
【详解】
A．由于金属活动性：Zn＞Cu，所以活动性强的Zn为负极，活动性弱的Cu为正极，A错误；
B．粗铜精炼时，粗铜应该连接电源正极，作阳极；精铜应该连接电源的负极，作阴极，B错误；
C．要在铁片上镀锌，镀件铁片应该连接电源的负极作阴极；镀层金属Zn应该连接电源的正极作阳极；含有镀层金属Zn2+的溶液如ZnCl2为电解质溶液，C错误；
D．电解饱和NaCl溶液，要验证电解产物，应该铁棒连接电源的负极作阴极；石墨棒连接电源的正极作阳极，用淀粉KI溶液检验阳极产生的Cl2；用酚酞试液检验阴极产生的NaOH溶液，D正确；
故合理选项是D。
18．(本题3分)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是阳离子交换膜法电解食盐水的示意图，下列说法正确的是
A．图中离子交换膜可以防止氯气和氢气接触造成危险
B．电解一段时间，右室溶液pH减小
C．原料NaCl溶液应从b位置补充
D．若电路中通过电子0.2mol，理论上两极共得到气体4.48L杨sir化学，侵权必究
【答案】A
【分析】
在饱和食盐水中含有的阳离子有Na+、H+，含有的阴离子有Cl-、OH-。由于离子放电能力：H+>Na+，Cl->OH-，所以阴极上发生反应：2H++2e-=H2↑，H+放电使附近溶液中OH-浓度增大，反应产生NaOH；阳极上发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生氯气。
【详解】
A．离子交换膜只允许阳离子通过，可以防止氯气和氢气接触造成危险，故A正确；
B．阴极上发生反应：2H++2e-=H2↑，H+放电使附近溶液中OH-浓度增大，反应产生NaOH，pH增大，故B错误；
C．氯离子在阳极失电子生成氯气，离子交换膜只允许阳离子通过，原料NaCl溶液应从a位置补充，故C错误；
D．无标准状况，不能计算物质的量，故D错误；
选A。
二、填空题(共32分)
19．(本题10分) (1)图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀称为__________。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_______(填字母)。
(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图防腐示意图，并作相应标注________。
(3)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_______。杨sir化学，侵权必究
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
【答案】吸氧腐蚀 B 吸氧腐蚀 或
【详解】
（1）由题图可看出，在海水中，该电化学腐蚀属于吸氧腐蚀，在A、B、C、D四个区域中，因为B区能接触到氧气，则生成铁锈最多的是B区，故答案为：吸氧腐蚀；B；
（2）铜是不活泼的金属，石墨是能导电的非金属，所以应用阴极电保护法保护铜，石墨与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，铜与直流电源的负极相连，做阴极，防腐示意图为，故答案为：
；
（3）①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为吸氧腐蚀，故答案为：吸氧腐蚀；
②二氧化硅为酸性氧化物，为降低生铁中硅的含量，即降低二氧化硅的含量，可加入碳酸钙或氧化钙，使其在高温下与二氧化硅反应，故答案为：或。
20．(本题10分) 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）利用图装置，可以模拟铁的电化学防护。杨sir化学，侵权必究
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）上图中若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“＝”)。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因：_________________________________________________。
【答案】2FeCl3＋Fe===3FeCl2 N 牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法) < 在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀
【解析】
【分析】
（1）当铁锈除尽后，溶液中发生的反应有铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气、铁与氯化铁反应生成氯化亚铁；
（2）①生铁是铁碳合金，开关K断开时，则铁件中铁、碳、海水构成原电池，主要发生吸氧腐蚀；若X为碳棒，开关K置于M，则铁件、碳棒、海水构成原电池，铁件为负极被腐蚀；若开关K置于N，则铁件、碳
棒、海水构成电解池，铁件为阴极被保护；
②若X为锌，开关K置于M处，则铁件、锌棒、海水构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁件被保护；
（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，构成电解池，粗铜中铜、锌都能失电子生成阳离子；铁件电极只有铜离子得电子生成单质铜。在潮湿的环境中，镀铜铁镀层破损构成原电池，铁作负极被腐蚀，镀锌铁镀层破损构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。
【详解】
（1）当铁锈除尽后，溶液中发生的反应有铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气、铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，属于化合反应的方程式是2FeCl3＋Fe=3FeCl2，故答案为：2FeCl3＋Fe=3FeCl2；
（2）①生铁是铁碳合金，开关K断开时，铁件中铁、碳、海水构成原电池，主要发生吸氧腐蚀；若X为碳棒，开关K置于M，则铁件、碳棒、海水构成原电池，铁件为负极被腐蚀；若开关K置于N，则铁件、碳棒、海水构成电解池，铁件为阴极被保护，所以为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于N处，故答案为：N；
②若X为锌，开关K置于M处，则铁件、锌棒、海水构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁件被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)，故答案为：牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)；
（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，构成电解池，X电极铜、锌都失电子生成阳离子，铁件电极只有铜离子得电子生成单质铜，根据电子守恒，当铁件质量增加3.2g时，X电极溶解的铜的质量<3.2 g；在潮湿的环境中镀铜铁镀层破损构成原电池，铁作负极被腐蚀，镀锌铁镀层破损构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，故答案为：<；在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀。
【点睛】
本题考查了金属的腐蚀与保护，涉及了原电池和电解池原理的理解与应用，根据原电池中正负极上得失电子及电极反应式来分析解答是关键。
21．(本题12分)按要求回答下列问题。
（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极发生的电极反应为___。当有300mg的甲醛参与反应时，通过质子交
换膜的H+为___mol。
（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。装置乙中的b极要与装置甲的____极（填“X”或“Y”）连接，该电极的电极反应式为___。
（3）丙图是一种可以在铁牌表面电镀一层银的电镀装置，装置丙中的A溶液为___，电镀一段时间后A溶液浓度___（填“变大”、“变小”或“不变”）。杨sir化学，侵权必究
【答案】HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+ 0.04 Y 2Cl--2e-=Cl2↑ AgNO3溶液 不变
【分析】
根据甲图物质转化可知，N极氧气发生还原反应，生成水，作为正极；M极在微生物作用下将有机废水转化为氢离子和二氧化碳，作为负极。乙图电解饱和食盐水，阴极产生氢气，阳极产生氯气。丙图为电镀原理，镀层金属在阳极，被镀元件为阴极，据此回答问题。
【详解】
（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极（负极）发生的电极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+。当有300mg的甲醛参与反应时，物质的量为0.01mol，根据负极反应可知通过质子交换膜的H+为0.04mol。
（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器，即氯气需要与氢氧化钠溶液充分接触，装置乙中的b极要与装置甲的Y极（正极）连接，发生氧化反应，该电极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。
（3）丙图是电镀装置，装置丙中的A溶液为AgNO3溶液，银电极中银单质溶解为银离子，银离子移动到阴极生成银单质，电镀一段时间后A溶液浓度不变。
三、原理综合题(共14分)
22．(本题14分)降低能耗是氯碳工业发展的重要方向。我国利用氯碱厂生产的H2作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如图。
（1）a极的电极反应式为__。
（2）乙装置中电解饱和NaCl溶液的化学方程式为__。
（3）下列说法正确的是__。
A．甲装置可以实现化学能向电能转化
B．甲装置中Na+透过阳离子交换膜向a极移动
C．乙装置中c极一侧流出的是淡盐水
（4）结合化学用语解释d极区产生NaOH的原因：__。
（5）实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成OH-迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到O2，产生O2的电极反应式为__。下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2产量的是__。
A．定期检查并更换阳离子交换膜杨sir化学，侵权必究
B．向阳极区加入适量盐酸
C．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料
（6）降低氯碱工业能耗的另一种技术是“氧阴极技术”。通过向阴极区通入O2，避免水电离的H+直接得电子生成H2，降低了电解电压，电耗明显减少。“氧阴极技术”的阴极反应为__。
【答案】
（1）H2-2e-+2OH-= 2H2O
（2）2NaCl +2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）AC
（4）d极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，且Na+从阳极区透过阳离子交换膜进入d极区，生成NaOH
（5） 4OH--4e- =O2↑+2H2O ABC
（6）O2+4e-+2H2O=4OH-
【分析】
图示中甲池为原电池，其中通入H2的a电极为负极，通入空气的b电极为正极；乙池为电解池，与正极b连接的c电极为阳极，与负极a连接的d电极为阴极。原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应；原电池的正极和电解池的阴极上发生还原反应。阳离子交换膜只允许阳离子通过，结合电化学原理分析解答。
（1）
装置甲为氢气碱性燃料原电池，其中通入燃料H2的a极为负极，其电极反应式为：H2-2e-+2OH-= 2H2O；
（2）
c、d电极为石墨电极，根据电解原理可知，电解饱和NaCl溶液产生H2、Cl2、NaOH，反应的化学方程式为：2NaCl +2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（3）
A．甲装置为原电池，可以实现化学能向电能的转化，A正确；
B．甲装置中Na+透过阳离子交换膜向正极b极移动，B错误；
C．乙装置中c极为阳极，Cl-不断放电产生Cl2逸出，导致附近溶液中Cl-的浓度减小，Na+透过阳离子交换膜移向d极区，因此c极一侧不断减少NaCl，流出的是淡盐水，C正确；
故合理选项是AC；
（4）
d电极为阴极，在d极上水电离产生的H+不断得到电子变为H2逸出，破坏了附近的水的电离平衡，促进水电离，最终使附近c(OH-)＞c(H+)，且Na+从阳极区透过阳离子交换膜进入d极区，与OH-结合生成NaOH；
（5）
根据离子放电顺序，OH－迁移至阳极区，OH－在阳极上放电产生氧气，即电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；
A．如果阳离子交换膜损伤，会使大量OH－迁移至阳极区，产生大量的O2，因此定期检查并更换阳离子交换膜，可以提高氯气产量，降低阳极氧气的含量，故A符合题意；
B．向阳极区加入适量盐酸，可增大c(Cl-)，提高其还原性，可以产生更多Cl2，避免副反应的反应，故B符合题意；
C．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料，增大了Cl-的浓度，提高了Cl-的还原性，可以产生更多Cl2，减少OH-放电产生O2的机会，因而就降低了O2的含量，C正确；
故合理选项是ABC；
（6）
“氧阴极技术”在阴极区通入氧气，避免水电离出H＋直接得电子生成H2，则阴极上O2得到电子反应产生OH-，该电极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。
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