______________________________________________________________。
2＋
②同位素示踪法证实Fe能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式，解释加
2＋－
入Fe提高NO3去除率的原因：_______________________。
pH＝4.5(其他条件相同)
－
(4)其他条件与(2)相同，经1小时测定NO3的去除率和pH，结果如下：
初始pH NO3的去除率 1小时pH －pH＝2.5 约10% 接近中性 －pH＝4.5 约3% 接近中性 与(2)中数据对比，解释(2)中初始pH不同时，NO3去除率和铁的最终物质形态不同的原因：____________________________________________________
______________________________________________________________。
－－＋
解析 (1)由Fe还原水体中NO3的反应原理图可知，NO3生成NH4的过程中，N元素化合价降
－
低，NO3作氧化剂得电子，参与正极反应，由氧化还原反应规律可知，Fe应化合价升高作还
－
原剂，为原电池的负极。由氧化还原反应和电荷守恒规律可写出正极电极反应式为：NO3＋－＋＋
8e＋10H===NH4＋3H2O。
－3＋
(2)从NO3的去除率与溶液pH的关系表可知，pH＝4.5时，溶液中的Fe更易水解生成不导
－
电的FeO(OH)，所以NO3的去除率降低。
2＋－
(3)①由对比实验所得到的图像可知，同时加入Fe和Fe时NO3的去除率最高，所以不是2＋－2＋2＋－Fe直接还原NO3；而是Fe破坏FeO(OH)氧化层，故在Fe和Fe共同作用下能提高NO3的
2＋2＋
去除率。②由题意“Fe能与FeO(OH)反应生成Fe3O4”可写出该反应的离子方程式为Fe
＋2＋
＋2FeO(OH)===Fe3O4＋2H，加入Fe使不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子转
－
移，从而使NO3去除率提高。
2＋
(4)由题意pH影响铁的最终物质形态，初始pH低时，产生的Fe充足，有利于导电的Fe3O4
－2＋
的生成，NO3去除率提高；初始pH高时，产生的Fe不足，有利于不导电的FeO(OH)的生成，－
NO3去除率降低。
－－＋＋
答案 (1)①Fe ②NO3＋8e＋10H===NH4＋3H2O
3＋
(2)pH为4.5时，Fe更易水解生成FeO(OH)，因FeO(OH)不导电，阻碍电子转移
2＋－2＋－
(3)①本实验条件下，Fe不能直接还原NO3；在Fe和Fe共同作用下能提高NO3的去除率
2＋＋2＋
②Fe＋2FeO(OH)===Fe3O4＋2H，Fe将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移
2＋2＋
(4)初始pH低时，产生的Fe充足；初始pH高时，产生的Fe不足
电解原理及其应用
7．(2016·北京理综，12，6分)用石墨电极完成下列电解实验。 实验一 实验二 6
装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；?? 下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
－－
A．a、d处：2H2O＋2e===H2↑＋2OH
－－
B．b处：2Cl－2e===Cl2↑
－2＋
C．c处发生了反应：Fe－2e===Fe
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 解析 A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生
＋－－＋
成氯气同时与H2O反应生成HClO和H，Cl－e＋H2O===HClO＋H，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为
2＋2＋
阳极产生Cu，Cu在m的右面得电子析出铜，正确。 答案 B
－－－
8．(2015·四川理综，4，6分)用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液
－－
pH为9～10，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
－－－－
B．阳极的电极反应式：Cl＋2OH－2e===ClO＋H2O
－－
C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e===H2↑＋2OH
－－－＋－
D．除去CN的反应：2CN＋5ClO＋2H===N2↑＋2CO2↑＋5Cl＋H2O
－－＋
解析 Cl在阳极发生氧化反应生成ClO，水电离出的H在阴极发生还原反应生成H2，又由于电解质溶液呈碱性，故A、B、C项正确；D项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现＋－－－－
H，正确的离子方程式为2CN＋5ClO＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl＋2OH，错误。 答案 D
9．(2015·浙江理综，11，6分)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O－CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是( ) ．．．
A．X是电源的负极
7
B．阴极的电极反应式是：H2O＋2e===H2＋O、CO2＋2e===CO＋O 通电
C．总反应可表示为：H2O＋CO2=====H2＋CO＋O2
－2－－2－
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
解析 由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应，此极上得到电子，应为阴极，故X极为电源的负极，A、B项正确；C项，根据电极上的反应物和生成物，可知总反应方程
2－－
式正确；D项，因阳极电极反应式为2O－4e===O2↑，结合电子得失相等，可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为2∶1，错误。 答案 D
10．(2014·广东理综，11，4分)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则( )
A．电流方向：电极Ⅳ→?→电极Ⅰ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解
2＋－
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu＋2e===Cu
解析 分析图可知：左侧两个烧杯的装置形成原电池，且Ⅰ为负极，Ⅱ为正极，而最右边的装置为电解池，因此，该装置中电子流向：电极Ⅰ→?→电极Ⅳ，则电流方向：电极
2＋－
Ⅳ→A→电极Ⅰ，A正确；电极Ⅰ发生氧化反应，B错误；电极Ⅱ的电极反应为Cu＋2e===Cu，
－2＋
有铜析出，C错误；电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应为Cu－2e===Cu，D错误。 答案 A
11．(2013·天津理综，6，6分)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下： 电池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)
电解
电解池：2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑ 电解过程中，以下判断正确的是( ) A B C 电池 H移向Pb电极 每消耗3 mol Pb 正极：PbO2＋4H＋2e 2＋===Pb＋2H2O ＋－＋电解池 H移向Pb电极 生成2 mol Al2O3 阳极：2Al＋3H2O－6e ＋===Al2O3＋6H －＋D ＋＋ －
解析 原电池中H移向正极，电解池中H移向阴极，A错误；由电子守恒3Pb～6e～
＋－2－
Al2O3，B错误；C项中原电池正极反应：PbO2＋4H＋2e＋SO4===PbSO4＋2H2O，电解池中阳
－＋2－－
极反应：2Al＋3H2O－6e===Al2O3＋6H，C错误；D项中，原电池负极：Pb＋SO4－2e===PbSO4，Pb电极增重，电解池中Pb作阴极，阴极上析出H2，Pb电极质量不变，D正确。
8
答案 D
金属的电化腐蚀及防护
12．(2014·天津理综，1，6分)化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是( ) A．铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性
B．用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染
C．大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素 D．含重金属离子的电镀废液不能随意排放
解析 A项，铁表面镀锌，当发生电化学腐蚀时，Fe作正极被保护；B项，聚乙烯塑料非常稳定，不易降解，而聚乳酸塑料是易降解的塑料，故应用聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料来减少白色污染，故B项错误；D项，重金属离子对土壤、水都会产生污染，所以含重金属离子的电镀废液不能随意排放。 答案 B
13．(2013·北京理综，7，6分)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( )
A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子 D．地下钢管连接镁块
解析 B、C为加保护层保护法；D为原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法。 答案 A
14．(2014·安徽理综，28，14分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
图1
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)： 编号 ① ② ③ 实验目的 为以下实验作参照 醋酸浓度的影响 碳粉/g 0.5 0.5 0.2 铁粉/g 2.0 2.0 醋酸/% 90.0 36.0 90.0 (2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是____________________________________________。
9
(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二： 假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：___________________________________________________； ??
(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。 实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）： 解析 (1)由表格数据知：①组实验作参照，②组实验探究醋酸浓度的影响，所以铁粉质量不变；③组实验中醋酸浓度和铁粉质量未变，碳粉质量减少，所以实验目的是碳粉含量的影响。(2)由图2知，t2时瓶内压强明显小于起始压强，所以瓶内压强减小，发生了吸氧腐蚀；Fe和碳构成了原电池的两极，电子由负极Fe流向正极碳，碳粉表面发生了还原反应，电极
－－＋－
反应式为：2H2O＋O2＋4e===4OH或4H＋O2＋4e===2H2O。(3)由图2知，0～t1时瓶内压强增大，假设二可以为Fe与醋酸反应放热使气体体积受热膨胀。本题为开放性题，其他合理答案也可。(4)由题意知，检验收集的气体中是否含有H2，可根据H2的性质设计实验方案，如实验步骤：收集一试管刚反应的气体，迅速插入一根表面变黑的灼热铜丝，若铜丝表面的黑色变红，则可验证有H2生成。 答案 (1) 编号 ② ③ (2)吸氧
实验目的 碳粉含量的影响 碳粉/g 铁粉/g 2.0 醋酸/% －－＋－
还原 2H2O＋O2＋4e===4OH(或4H＋O2＋4e===2H2O) (3)反应放热，温度升高 (4)
实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)： ①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)； ②通入氩气排净瓶内空气； 2＋③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化，检验Fe等)。如果瓶内压强增
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大，假设一成立。否则假设一不成立。 (本题属于开放性试题，合理答案均给分)
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