Question

【題目】電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛。

(1)圖1中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇________(填字母序號)。

a．碳棒　　　　　　b．鋅板　　　　　　c．銅板

用電化學原理解釋材料B需定期拆換的原因：___________________________。

(2)圖2中，鋼閘門C作________極。若用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，D為石墨塊，則D上的電極反應式為_____________________________________，檢測該電極反應產物的方法是_________________________________________。

(3)鎂燃料電池在可移動電子設備電源和備用電源等方面應用前景廣闊。圖3為“鎂—次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。

①E為該燃料電池的________極(填“正”或“負”)。F電極上的電極反應式為_______________________________________________________________。

②鎂燃料電池負極容易發生自腐蝕產生氫氣，使負極利用率降低，用化學用語解釋其原因：___________________________________________________。

(4)乙醛酸()是有機合成的重要中間體。工業上用“雙極室成對電解法”生產乙醛酸，原理如圖4所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產物反應生成乙醛酸。

①N電極上的電極反應式為_____________________________________。

②若有2molH＋通過質子交換膜，并完全參與了反應，則該裝置中生成的乙醛酸為________ mol。

Answer 1

【答案】 b 鋅等作原電池的負極，(失電子，Zn－2e－===Zn2＋)不斷遭受腐蝕，需定期拆換 陰 2Cl－－2e－===Cl2↑ 將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣(或取陽極附近溶液滴加淀粉KI溶液，變藍) 負 ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O 2

【解析】試題分析：(1)根據電化學原理，材料B對應的金屬的活潑性應強于被保護的金屬。B作負極，發生氧化反應被腐蝕；(2)圖2為外加電流的陰極保護法，被保護的金屬應與電源負極相連， D作陽極，Cl-在陽極發生失電子反應生成Cl2。(3)①由圖示可知Mg轉化為Mg(OH)2，發生失電子的氧化反應。由圖示可知在F電極(正極)ClO-轉化為Cl-。②鎂可與水緩慢反應生成氫氣。(4)①由H+的遷移方向可知N為陰極，發生得電子的還原反應，結合題意“兩極室均可產生乙醛酸”，可知N電極為乙二酸發生得電子的還原反應生成乙醛酸。②陰極2 mol H+反應生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，在陽極產生的1 mol Cl2能將1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸。

解析：根據電化學原理，材料B對應的金屬的活潑性應強于被保護的金屬，所以材料B可以為鋅板，選b；鋅等作原電池的負極，(失電子，Zn－2e－===Zn2＋)不斷遭受腐蝕，需定期拆換；(2)圖2為外加電流的陰極保護法，被保護的金屬應與電源負極相連，作陰極，則D作陽極，Cl-在陽極發生失電子反應生成Cl2。將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣。(3)①由圖示可知Mg轉化為Mg(OH)2，發生失電子的氧化反應，故E為負極。由圖示可知在F電極(正極)ClO-轉化為Cl-，發生得電子的還原反應，電極反應為ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－。②鎂可與水緩慢反應生成氫氣，即發生自腐蝕現象，反應方程式為Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑。(4)①由H+的遷移方向可知N為陰極，發生得電子的還原反應，結合題意“兩極室均可產生乙醛酸”，可知N電極為乙二酸發生得電子的還原反應生成乙醛酸，電極反應式為HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O。②1 mol乙二酸在陰極得到2 mol電子，與2 mol H+反應生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同時在陽極產生的1 mol Cl2能將1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，兩極共產生2 mol乙醛酸。