【加固训练】某课外活动小组,为研究金属的腐蚀和防护
的原理,做了以下实验:将剪下的一块镀锌铁片,放入锥
形瓶中,并滴入少量食盐水将其浸湿,再加数滴酚酞试液,
按如图所示的装置进行实验,过一段时间后观察。下列
现象不可能出现的是 ( )
A.B中导气管产生气泡
B.B中导气管里形成一段水柱
C.金属片剪口变红
D.锌被腐蚀
【解析】选A。该题思考的切入点是铁-锌-NaCl溶液构成原电池,由于溶液显中性,锌又比铁活泼,只能是锌作负极,铁作正极,在负极上发生Zn-2e-====Zn2+,正极:O2+2H2O+4e-====4OH-,所以在A中由于其中的氧气作氧化剂而使锥形瓶内气体的量减小,导致B中的水沿导气管进入而使导气管里形成一段水柱,同时锌被腐蚀,金属片上由于O2得到电子,使金属片剪口处溶液c(OH-)增大,使得溶液显碱性,遇到酚酞试液而变红,故综合以上分析应选A。
11.【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)电镀池的连接方式。
(2)串联电路的特点:在相同时间内通过各电极的电量相等。
【解析】(1)电镀时镀件作阴极、镀层金属作阳极、含有镀层金属的可溶性盐溶液作电镀液,故铁作阴极、银作阳极、电镀液为硝酸银溶液。
(2)甲池中阴极反应为Ag++e-====Ag,当阴极增重43.2 g时,析出Ag的物质的量为0.4 mol,则转移电子的物质的量也为0.4 mol。乙池中阴极反应式为2H++2e-====H2↑,根据电子守恒,析出氢气为0.2 mol,在标准状况下体积为
4.48 L。
答案:(1)铁 阴极 Ag++e-====Ag
银 阳极 Ag-e-====Ag+ AgNO3
(2)4.48
12.【解析】(1)①开关K与a连接,形成原电池,由于电解质溶液为饱和食盐水,铁发生吸氧腐蚀。②开关K与b连接,为石墨作阳极电解饱和食盐水,总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑。(2)①该电解槽中阳极为OH-放电,电极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑。阳极OH-放电,因此S向阳极迁移,阴极H+放电,因此Na+向阴极迁移,显然通过相同电量时,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。②NaOH在阴极产生,因此从出口D导出。③通电开始后,阴极上H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大,因此pH增大。④碱性氢氧燃料电池中负极为H2放电,电极反应式为H2-2e-+2OH-====2H2O。该电池的总反应式为2H2+O2====2H2O,由于H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,当电池工作产生36 g液态H2O时,理论上转化的电能为285.8 kJ·mol-1×2 mol=
571.6 kJ。
答案:(1)①吸氧
②2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)①4OH--4e-====2H2O+O2↑ 小于 ②D
③H+放电促进水的电离,使OH-浓度增大
④H2-2e-+2OH-====2H2O 571.6
13.【解题指南】正确解答本题,需明确以下两点:
(1)活泼金属作阳极时,会优先失去电子发生氧化反应,但作阴极时会受到保护;
(2)电镀时,阳极失去电子发生氧化反应,使阳极质量减小;而阴极得到电子发生还原反应,使阴极质量增加,而减小和增加的质量相等。
【解析】(1)在中性溶液中发生吸氧腐蚀,将虚线框中改为直流电源,这属于外加电流的阴极保护法,外加电源后石墨电极为阳极,氯离子失电子生成氯气。
(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物,与盐酸反应后生成了氯化铁,而后铁与氯化铁会化合生成氯化亚铁。
(3)铁上镀铜,则铜为阳极,铁为阴极,故a为正极;Fe极上电极反应式为Cu2++2e-====Cu;阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜,故阳极溶解的铜为2.56 g,即0.04 mol,故电镀过程中电路中通过电子的物质的量为0.08 mol;镀件破损后,镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池,活泼性强的金属更容易被腐蚀。
答案:(1)①O2+4e-+2H2O====4OH- ②如图所示
③2Cl--2e-====Cl2↑
(2)2FeCl3+Fe====3FeCl2
(3)①a Cu2++2e-====Cu ②0.08 mol ③铁比铜活泼,铁与铜构成原电池的两个电极,铁作负极,更易被腐蚀 锌(合理即可)
