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考点16 电化学原理的综合应用
题组一 基础小题
1.钢铁在潮湿的空气中会形成原电池而被腐蚀,下列说法正确的是( )
A.原电池的正极反应为:O2+2H2O+4e-===4OH-
B.原电池的负极反应为:Fe-3e-===Fe3+
C.钢铁设备上连接铜块可以防止腐蚀
D.钢铁与外加直流电源的正极相连可以防止腐蚀
答案 A
解析 钢铁发生电化学腐蚀时,铁在负极形成Fe2+,钢铁中的碳作正极,空气中的O2在正极获得电子转化为OH-,A正确,B错误;由于铁比铜活泼,连接铜块后铁仍作负极,无法受到保护,C错误;钢铁与电源正极相连时作阳极,腐蚀速率更快,D错误。
2.一种酒驾检测仪的工作原理如图,两个多孔铂电极外均覆盖一层聚四氟乙烯纳米纤维膜,该仪器具有自动吹气流量监测与控制的功能。下列有关说法正确的是( )
A.电流由呼气所在的铂电极流出
B.H+通过质子交换膜流向呼气所在的铂电极
C.聚四氟乙烯纳米纤维膜方便气体透过
D.该电池的负极反应为:CH3CH2OH+3H2O-12e-===2CO2↑+12H+
答案 C
解析 呼气所在的电极发生乙醇转化为醋酸的氧化反应,故为负极,而电流由正极流出,A错误;H+通过质子交换膜流向正极(氧气所在的铂电极),B错误;该电池的负极反应为CH3CH2OH+H2O-4e-===CH3COOH+4H+,D错误。
3.用如图装置研究电化学原理,下列分析中错误的是( )
选项
连接
电极材料
分析
a
b
A
K1K2
石墨
铁
模拟铁的吸氧腐蚀
B
K1K2
锌
铁
模拟钢铁防护中的牺牲阳极法
C
K1K3
石墨
铁
模拟电解饱和食盐水
D
K1K3
铁
石墨
模拟钢铁防护中的外加电流法
答案 D
解析 在中性条件下,铁作负极失电子,石墨作正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,则Fe发生吸氧腐蚀,故A正确;Zn、Fe和饱和食盐水形成原电池,Zn作负极被腐蚀,Fe作正极被保护,属于牺牲阳极法,故B正确;Fe作阴极,阴极上氢离子得电子,石墨作阳极,阳极上氯离子失电子,电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠,故C正确;Fe与正极相连,作阳极,失电子,被腐蚀,故D错误。
4.支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
解析 钢管桩接电源的负极,高硅铸铁接电源的正极,通电后,外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极,从负极流向钢管桩(阴极),使钢管桩表面腐蚀电流接近于零,A、B正确;题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”,不损耗,C错误。
5.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( )
A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期
B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为Fe-3e-===Fe3+
C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为2H2O+O2+4e-===4OH-
D.含有1.12 g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
答案 D
解析 由“其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同”知,脱氧过程中铁作负极,发生氧化反应:Fe-2e-===Fe2+,正极上氧气发生还原反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,钢铁的吸氧腐蚀为放热反应,故A、B、C错误;1.12 g铁粉的物质的量为0.02 mol,0.02 mol Fe参与反应最终生成铁离子,失去0.06 mol电子,理论上可吸收氧气0.015 mol,标准状况下的氧气体积为336 mL,D正确。
题组二 高考小题
6.(2022·广东高考)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是( )
A.加入AgNO3溶液产生沉淀
B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入KSCN溶液无红色出现
D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
答案 D
解析 氯化钠溶液中有氯离子,所以加入硝酸银溶液后,不管铁片是否被腐蚀,均会出现白色沉淀,故A不能说明铁片没有被腐蚀;淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质,但不论铁片是否被腐蚀,均无氧化性物质可与碘化钾发生反应,故B不能说明铁片没有被腐蚀;KSCN溶液可检测铁离子的存在,所以无论铁片是否被腐蚀,加入KSCN溶液后,均无红色出现,故C不能说明铁片没有被腐蚀;K3[Fe(CN)6]是用