Question

电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。

（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择             （填字母序号）。

a．碳棒        b．锌板       c．铜板

该电化学保护方法的名称是                       。

（2）图2中，钢闸门C为          极，用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，总反应的离子方程式为                                          。

（3）有关上述实验，下列说法正确的是       。

A．溶液中Na^＋向D极移动

B．从D极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

C．反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度

（4）模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可用如图装置电解硫酸钾溶液来制取H₂、O₂、H₂SO₄和KOH。

①该电解槽的阳极反应方程式为                   。 此时通过阴离子交换膜的离子数    （填“大于”“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的氢氧化钾溶液从出口（填“A”、“B”、“C”或 “D”）            导出。

③若采用CH₄燃料电池（石墨为电极，KOH为电解质溶液）为电源，则该电池的负极电极方程式为              ，若B极产生标准状况下22.4 L气体，则理论上需要通入             mol CH₄。

④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                      。

Answer

（1）b 牺牲阳极的阴极保护法

（2）阴 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＋在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c（OH－）>c（H＋）（2分）

【解析】

试题分析：（1）形成原电池时，Fe作正极被保护，则要选择活泼性比Fe强的金属作负极，所以选锌；该电化学保护方法叫做牺牲阳极的阴极保护法；

（2）Fe作阴极被保护，则钢闸门C做阴极；电解氯化钠溶液时阳极上氯离子失电子生成氯气，其电极总反应式为2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑；

（3）A．电解池中阳离子向阴极移动，则溶液中Na＋向C极移动，故A错误；B．D极为阳极，逸出的气体为氯气，能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，故B正确；C．电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和NaOH溶液，则反应一段时间后通适量HCl气体可恢复到电解前电解质的浓度，故C错误；答案为B。

（4）①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气4OH--4e-=2H2O+O2↑；阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数；

②氢氧化钾在阴极生成，所以在D口导出；

③在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，其中负极电极反应是CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O；B极产生的气体为氧气，标准状况体积为22.4L，物质的量为1mol，转移电子为4mol，则消耗甲烷的物质的量为4mol÷8=0.5mol；

④通电开始后，阴极上氢离子放电生成氢气，氢离子来自于水，所以促进水的电离平衡向正方向移动，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，所以溶液的PH值增大。

考点：考查了原电池原理和电解池原理的分析应用。