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时间:2019-09-24
《2020版领军高考化学真题透析第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护(精讲深剖)》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护1.(2019全国Ⅱ卷)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2结构简式为),后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为____________,总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行,原因为_________________________。【答案】Fe电极Fe+2+H2↑(Fe+2C5H6Fe
2、(C5H5)2+H2↑)水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH−,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2【解析】(4)根据阳极升失氧可知Fe为阳极;根据题干信息Fe-2e-=Fe2+,电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气,同时与亚铁离子结合生成二茂铁,故电极反应式为Fe+2=+H2↑;电解必须在无水条件下进行,因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气,亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀;答案:Fe电极Fe+2=+H2↑(Fe+2C5H6=Fe(C2H5)2+H2↑)水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
3、。2.(2019北京)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。①制H2时,连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。②改变开关连接方式,可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:________________________。【答案】K12H2O+2e-=H2↑+2OH-连接K1或K2时,电极3分别作为阳极材料和阴极材料,并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移【解析】
4、(2)①电极生成H2时,根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气,因而电极须连接负极,因而制H2时,连接K1,该电池在碱性溶液中,由H2O提供H+,电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-;③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化,其反应式为NiOOH+e-+H2O⇌Ni(OH)2+OH-,当连接K1时,Ni(OH)2失去电子变为NiOOH,当连接K2时,NiOOH得到电子变为Ni(OH)2,因而作用是连接K1或K2时,电极3分别作为阳极材料和阴极材料,并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。3.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。(
5、2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式:________。②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是________。【答案】CO2+H++2e−HCOO−或CO2++2e−HCOO−+阳极产生O2,pH减小,浓度降低;K+部分迁移至阴极区【解析】①根据电解原理,阴极上得到电子,化合价降低,CO2+HCO3-+2e-=HCOO-+CO32-,或CO2+H++2e-=HCOO-;②阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,阳极附近pH减小,H+与HCO3-反应,同时部分
6、K+迁移至阴极区,所以电解一段时间后,阳极区KHCO3溶液浓度降低。4.(2018课标Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列叙述错误的是A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-=CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S=CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用F
7、e3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性【答案】C【解析】A、CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO,发生得到电子的还原反应,为阴极,电极反应式为CO2+H++2e-=CO+H2O,A正确;B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S-2e-=2H++S,因此总反应式为CO2+H2S=CO+H2O+S,B正确;C、石墨烯电极为阳极,与电源的正极相连,因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高,C错误;D、由于铁离子、亚铁离子均易水解,所以如果采用Fe3+/F
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