【人教版】高中化学 选择性必修一 4.3 金属的腐蚀与防护 课时训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 【人教版】高中化学 选择性必修一 4.3 金属的腐蚀与防护 课时训练（含解析） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-30 00:00:00 | ||
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文档简介
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选必修1 4.3 金属的腐蚀与防护 课时训练（含解析）
一、单选题
1．下列关于铜电极的叙述中，正确的是（ ）
A．铜锌原电池中铜是正极
B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时可用镀件作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
2．关于化工生产，下列说法错误的是（ ）
A．工业常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气
B．硫酸工业在常压下用SO2与O2反应制取SO3
C．联合制碱法、氨碱法所需的CO2都来自石灰石的分解
D．通常以海带、紫菜等为原料提取碘
3．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－＝H2↑
4．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如下图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法错误的是 （ ）
A．a电极的电极反应式为
B．电池放电过程中，电极上的电极反应式为
C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得
5．利用微生物燃料电池(MFC)处理废水，可实现碳氮联合转化。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电子移动方向是从A电极流向B电极，溶液中的移动方向从左到右
B．B电极反应式为：
C．相同条件下，A极区生成的与B极区生成的的体积之比为5∶4
D．该电池在高温情况下无法正常工作
6．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是（ ）
A．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2CO3固体可使溶液恢复电解前的状况
D．电解过程中阴极质量不断减少
7．次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛应用于化学电镀，工业上利用电渗析法制取次磷酸钴的原理图如图所示。
已知：①该装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢。
②Co(H2PO2)2溶液在强碱性条件下通过自身催化发生氧化还原反应，实现化学镀钴。
下列说法中正确的是（ ）
A．膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换膜
B．M电极反应为Co-2e-+2H2PO2-=Co(H2PO2)2
C．a为电源的负极
D．Co(H2PO2)2溶液化学镀钴过程中反应可能为Co2++H2PO2-+3OH=Co+HPO3-+2H2O
8．水系电池通常指能够反复充电的二次电池体系。某种锌电极和ZnSO4或Zn(NO3)2水系电解液组成的水系锌离子电池(ZIBs) 嵌入脱嵌机制如图，在许多具有隧道型和层状结构的化合物中，Zn2+能够在其 主体结构嵌入/脱出，放电时，α-MnO2 隧道结构内壁中的部分锰从四价被还原为三价后Mn3+发生歧化，一部分锰以Mn2+的形式从隧道壁进入电解液中，下列说法不正确的是（ ）
A．充电时，α-MnO2连电源负极
B．放电时，正极总反应式是：Zn2++2e-+2MnO2 = ZnMn2O4
C．充电时，Zn2+从水钠锰矿结构中脱出，电解液中溶解的Mn2+重新返回
D．相比锂离子电池，可充电水系锌离子电池(ZIBs)具有低成本、高安全等优点
9．某碱性蓄电池工作原理为：。下列说法错误的是（ ）
A．空气中的渗入电解液中会缩短电池使用寿命
B．充电时，阴极的电极反应为：
C．放电时，向负极移动
D．电池工作时，溶液的恒定不变
10．电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景．近年来科学家研究了一种光照充电电池（如图所示）．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电．下列叙述错误的是（ ）
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
11．下列说法正确的是（ ）
A．麒麟9905G芯片己正式发布，其主要成分为SiO2
B．碳酸钠能与盐酸反应，可用于治疗胃酸过多
C．在船身上装有锌块，是利用了牺牲阳极的阴极保护法保护船体
D．明矾水解时产生具有吸附性的胶体粒子，可以用于饮用水的杀菌消毒
12．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．A膜为阳离子交换膜
B．b为直流电源的正极
C．阴极反应式为
D．工作时，若有1mol离子通过A膜，理论上丙池溶液的质量减少9g
二、综合题
13．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。下图是某氯碱工业生产原理示意图：
（1）A装置所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为 、 。
（2）写出装置A在通电条件下反应的化学方程式 。
（3）氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上，且相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是 （填化学式）；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式是： 。
②分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小 。
③若用B装置作为A装置的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时，则B装置可向A装置提供的电量约为 （一个e-的电量为1.60×10-19C；计算结果精确到0.01）。
14．水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质．请回答下列问题：
（1）水质优劣直接影响人体健康．天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 （填两种物质的名称），其净水作用的原理是 。
（2）水的净化与软化的区别是 。
（3）硬度为1°的水是指每升水含10mg CaO或与之相当的物质（如7.1mg MgO）．若某天然水中c（Ca2+）=1.210﹣3mol/L，c（Mg2+）=610﹣4mol/L，则此水的硬度为 。
（4）若（3）中的天然水还含有c（HCO3﹣）=810﹣ 4mol/L， 现要软化10m3这种天然水，则需先加入Ca（OH）2 克，后加入Na2CO3 克．
（5）如图是电渗析法淡化海水的原理图，其中，电极A接直流电源的正极，电极B接直流电源的负极。
①隔膜A是 （填“阴”或“阳”）离子交换膜；
②某种海水样品，经分析含有大量的Na+、Cl﹣，以及少量的K+、SO42﹣．若用上述装置对该海水进行淡化，当淡化工作完成后，A、B、C三室中所得溶液（或液体）的pH分别为pHa、pHb、pHc，则其大小顺序为 。
15．雾霾中的NO对人体健康有严重危害，一种新技术用H2还原NO的反应原理为：2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g) △H＜0。回答下列问题：
（1）该反应的能量变化过程如图：
△H= (用图中字母表示)。该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下自发进行。
（2）该反应的机理如下：
①2NO(g) N2O2(g)(快)
②N2O2(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g)(慢)
③N2O(g)+H2(g) N2(g)+ H2O(g)(快)
下列各反应的活化能最大的是_______(填标号)。
A．反应②的正反应 B．反应①或③的正反应
C．总反应的正反应 D．总反应的逆反应
（3）现向甲、乙、丙三个体积均为2L的密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，为研究H2和NO最合适的起始投料比，分别在T1℃、T2℃、T3℃进行实验(T1＜T2＜T3)，结果如图。
①其中T1℃的实验结果所对应的曲线是 (填标号)；当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的规律是 。
②T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，容器内的压强为p0Pa，反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 。该反应的平衡常数Kp= Pa-1 (用平衡分压代替平衡浓度写出计算表达式，分压=总压×物质的量分数)。
（4）可利用如图装置，模拟电化学方法除去雾霾中的NO、SO2，则a极为 极(填“阳”或“阴”)，b极的电极反应式为 。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】A. 由于金属活动性Zn>Cu，所以中铜锌原电池中活动性弱的铜电极是正极，A符合题意；
B.用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，含有Cu2+的溶液为电解质溶液，B不符合题意；
C.在镀件上电镀铜时，可用镀件作阴极，用镀层金属作阳极，C不符合题意；
D.电解稀硫酸制H2、O2时，若用铜作电极，Cu电极不能参加反应，应该作阴极，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】原电池中活泼金属作负极，不活泼金属作正极；电解精炼时，需要精炼的金属作阳极；电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极；电解池中，当阳极是除惰性金属外的金属时，阳极放电。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气，工业上常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气，A不符合题意；
B．工业上用SO2与O2在催化剂常压下加热反应制得SO3，B不符合题意；
C．联合制碱法的一个优点就是排除了石灰石分解制备CO2这一工序，而是利用合成氨的原料气之一CO转化成CO2，C符合题意；
D．海带、紫菜等植物含有丰富的碘元素，因此通常以海带、紫菜等为原料提取碘，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、氯碱工业中，电解饱和食盐水可以制取氢氧化钠、氯气和氢气；
B、二氧化硫和氧气的反应是高温常压下制取三氧化硫；
C、联氨制碱法不需要用到石灰石分解二氧化碳；
D、海带、紫菜中含有丰富的碘元素。
3．【答案】D
【解析】【解答】A、由于活动性：Fe＞石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，A不符合题意；
B、d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，B不符合题意；
C、若d为锌块，则由于金属活动性：Zn＞Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，C不符合题意；
D、d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，D符合题意；
故答案为：D
【分析】该装置为原电池装置，若电极d为石墨，则铁片为负极，发生失电子氧化反应，其电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋；石墨电极为正极，O2发生得电子的还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；
若电极d为锌块，则锌块为负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Zn－2e－=Zn2＋；铁片为正极，空气中的O2发生得电子的还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；据此结合选项分析。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．根据上述分析可知：电解槽中a电极为阴极，水得电子发生了还原反应生成H2，其电极反应为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-，故A不符合题意；
B．根据上述分析可知：浓差电池中，Cu (1)电极为正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，其电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故B不符合题意；
C．根据上述分析可知：a极附近生成NaOH、b极附近生成H2SO4，所以钠离子通过离子交换膜c生成NaOH，为阳离子交换膜；硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、d为阴离子交换膜，C符合题意；
D．电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5 mol/L，正极上析出Cu的物质的量n(Cu)=(2.5-1.5) mol/L×2 L=2 mol，正极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极反应为4H2O＋4e-=2H2↑＋4OH-，根据电子守恒有Cu~2e-~2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH) =2n(Cu)=4 mol，则m(NaOH)=nM=4 mol×40 g/mol=160 g，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】左侧溶液中Cu2+浓度大，Cu2+的氧化性强，则Cu（1）电极为正极、Cu（2）电极为负极，正极上Cu2+发生还原反应，正极反应为Cu2++2e-=Cu，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+；电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极上水得电子生成H2，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以Na+通过离子交换膜c生成NaOH，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸，即c、d离子交换膜分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜。
5．【答案】C
【解析】【解答】A．电极B是正极，电子移动方向是从A电极(负极)流向B电极(正极)，溶液中的移动方向从左到右，A不符合题意；
B．据反映可知，正极反应式为，B不符合题意；
C．生成1mol转移4mol电子，生成1mol转移10mol电子，根据得失电子守恒，A极区生成的与B极区生成的的物质的量之比为5∶2，相同条件下的体积之比为5∶2，C符合题意；
D．该电池是微生物燃料电池，微生物不能在高温条件下生存，故该电池在高温情况下无法正常工作，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极定向移动，从而形成闭合回路。
B．电池工作时，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应。
C．根据得失电子守恒；
D．微生物不能在高温条件下生存。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．电解时阳极生成氧气，阴极Ag+放电生成Ag，阴极没有气体产生，选项A不符合题意；
B．由4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3，生成硝酸，溶液的酸性增强，pH不断降低，选项B不符合题意；
C．由电解反应可知，从溶液中析出单质Ag和氧气，则可向溶液中加入适量的Ag2CO3固体与酸反应，相当于增加Ag2O，可使溶液恢复电解前的状况，选项C符合题意；
D．电解过程中阴极银离子放电，生成单质Ag，则阴极质量增加，选项D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】本题考查电解原理，明确离子的放电顺序是解答本题的关键，用惰性电极电解AgNO3溶液，溶液中的阴离子在阳极放电，阴离子的放电顺序为氢氧根离子＞硝酸根离子；溶液中的阳离子在阴极的放电，放电顺序为银离子＞氢离子，则电解反应方程式为4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3，以此来解答。
7．【答案】A
【解析】【解答】A.综上分析，膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换膜，A符合题意；
B.Co(H2PO2)2在产品室生成，不是在阳极生成，阳极的电极反应式为Co-2e-=Co2+，B不符合题意；
C.M为阳极，应接电源的正极，故a为电源的正极，C不符合题意；
D.离子方程式中电荷不守恒，应为Co2++H2PO2-+3OH-=Co+HPO32-+2H2O，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】该装置为电解池，M为阳极，电极材料为金属钴，钴失电子生成钴离子，钴离子通过膜I进入产品室，H2PO2-通过膜Ⅱ、Ⅲ进入产品室与钴离子生成Co(H2PO2)2。
8．【答案】A
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时，α-MnO2作阳极，与电源正极相连 ，A符合题意；
B．由分析可知，放电时，正极总反应式是：Zn2++2e-+2MnO2 = ZnMn2O4，B不符合题意；
C．由分析可知，充电时，Zn2+从水钠锰矿结构中脱出，电解液中溶解的Mn2+重新返回 ，C不符合题意；
D．相比锂离子电池，可充电水系锌离子电池(ZIBs)具有低成本、高安全等优点，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】放电属于原电池原理，阳离子移向正极，阴离子移向负极，放电时，锰元素的化合价由+4降为+3，说明MnO2得电子，发生还原反应，即α-MnO2作正极，电极反应式为Zn2++2e-+2MnO2 = ZnMn2O4，Zn-水钠锰矿作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；充电属于电解池原理，充电时阴、阳极反应与负极、正极反应刚好相反。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．空气中的渗入电解液会氧化铁电极，缩短电池使用寿命，故A不符合题意；
B．充电阴极发生还原反应，电极反应为：，故B不符合题意；
C．原电池中阴离子移向负极，放电时，向负极移动，故C不符合题意；
D．放电时正极发生还原反应，电极反应式为： NiO2 +2H2O+2e-= Ni(OH)2+20H-，所以正极附近溶液的碱性增强，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】原电池：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；
电解质：阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。
10．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时阴、阳极的电极反应式，将两电极反应式相加即可得电池总反应为Li2O2=2Li+O2，A不符合题意；
B．根据题干信息可知，充电时，光照会使光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B不符合题意；
C．由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C符合题意；
D．由分析可知放电时正极反应是O2+2e-+2Li+= Li2O2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置放电时为原电池，金属锂作负极，电极反应式为Li-e-=Li+；光催化电极作正极，电极反应式为O2+2e-+2Li+= Li2O2。充电时为电解池，金属锂作阴极，电极反应式为Li++e-=Li；光催化电极作阳极，电极反应式为Li2O2- 2e-= O2+2 Li+。
11．【答案】C
【解析】【解答】A．麒麟9905G芯片己正式发布，其主要成分为Si，故A不符合题意；
B．碳酸钠能与盐酸反应，但是碳酸钠碱性过强不可用于治疗胃酸过多，故B不符合题意；
C．由于金属活动性: Zn>Fe，在船身上装有锌块，当与海水形成原电池时，首先被腐蚀的是Zn，船体得到了保护，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法来保护船体，故C符合题意；
D．明矾溶于水，电离产生的铝离子水解会生成氢氧化铝胶体，具有吸附性，能够吸附水中的杂质，因此可以用于净水，但不能用于饮用水的杀菌消毒，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.二氧化硅是制备光导纤维
B.一般用碳酸氢钠治疗胃酸过多
C.锌的活动性强于铁，形成原电池，锌做负极保护铁块
D.氢氧化铝胶体可以吸附但是不能杀毒
12．【答案】A
【解析】【解答】A．由分析可知，A膜为只允许氢离子通过的质子交换膜，故A符合题意；
B．由分析可知，与直流电源正极b电极相连的石墨电极为阳极，则b电极为直流电源的正极，故B不符合题意；
C．由分析可知，与直流电源负极a电极相连的铬棒为电解池的阴极，铬离子在阴极得到电子发生还原反应生成铬，电极反应式为Cr3＋＋3e-=Cr，故C不符合题意；
D．由分析可知，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，氢离子通过质子交换膜由丙池移向乙池，则工作时，若有1mol离子通过A膜，理论上丙池溶液的质量减少1mol××18g/mol=9g，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．只允许氢离子通过应该是质子交换膜；
B．电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应；
C．由B项分析可知；
D．依据得失电子守恒计算。
13．【答案】（1）NaOH溶液；Na2CO3溶液
（2）2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
（3）H2；2OH-＋Cl2＝ClO-＋Cl-＋H2O；b％＞a％；1.93×105C
【解析】【解答】（1）除去杂质不能引入新的杂质，即除去Mg2＋用NaOH，除去Ca2＋用Na2CO3；
故答案为：NaOH溶液 ； Na2CO3溶液。
（2）根据生产流程示意图，装置A是电解池装置，电解饱和食盐水，因此化学反应方程式为：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
故答案为：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
（3）①装置A右端产生NaOH溶液，说明左端电极是阴极，发生2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此Y是氢气，装置A的左端是阳极，发生2Cl－－2e－=Cl2↑，X为Cl2，和NaOH溶液的反应式Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。
②装置B中通氧气的一极为正极，环境是NaOH，因此正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，产生NaOH，因此b%>a%。
故答案为：b%>a%。
③两者装置通过的电量相等，即转移的电量是：11.2×4×6.02×1023×1.6×10－19/22.4C=1.93×105C。
故答案为：1.93×105C。
【分析】（1）利用氢氧根离子除去镁离子，利用碳酸根离子除去钙离子；
（2）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气；
（3）B为燃料电池，一端通入氧气，另一端通入的肯定是可燃性气体，电解饱和氯化钠溶液生成的可燃性气体是氢气，结合氢氧为燃料电池的反应进行分析即可。
14．【答案】（1）明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁；铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉，达到净化目的
（2）水的净化是用混凝剂（如明矾等）将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子
（3）10°
（4）740；1484
（5）阴离子交换膜；pHa＜pHb＜pHc
【解析】【解答】（1）混凝剂是吸附水中的微小悬浮颗粒，凝聚成较大的颗粒，而快速沉降的主要作用，要具备水解生成胶体的性质，所以常有铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，如明矾，铝离子水解生成氢氧化铝胶体和氢离子，氢氧化铝胶体具有吸附性，所以能净水，水解方程式为Al3++3H2O Al(OH)3+3H+，明矾，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁也可以起到净水的作用，铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的；故答案为：明矾，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁，铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的；（2）水的净化是除去悬浮性杂质，一般用明矾进行；水的软化是降低Ca2+、Mg2+的浓度，方法很多，有离子交换法、石灰纯碱法等，故答案为：水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子；（3）某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3mol L-1，c(Mg2+)=6×10-4mol L-1，硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质(如7.1mgMgO)；1L水中钙离子物质的量=1.2×10-3mol，相当于CaO质量=1.2×10-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中镁离子物质的量=6×10-4mol，相当于氧化镁质量6×10-4mol×40g/mol=24mg，所以水的硬度= + =10°；故答案为：10°；（4）10m3这种天然水水中含有钙离子物质的量=10×103L×1.2×10-3mol L-1=12mol；镁离子物质的量=10×103L×6×10-4mol L-1=6mol；碳酸氢根离子物质的量=10×103L×8×10-4mol L-1=8mol；加入氢氧化钙发生的反应为：
Mg2++ 2OH-=Mg(OH)2↓ HCO3-+ OH-= CO32-+ H2O
1 2 1 1 1
6mol 12mol 8mol 8mol 8mol
共需氢氧根物质的量20mol；
需要Ca(OH)2物质的量10mol，氢氧化钙质量为74g/mol×10mol=740g，
水溶液中Ca2+物质的量为12mol+10mol=22mol，
其中需要加入的 碳酸根离子为22mol-8mol=14mol，需要碳酸钠的质量为14mol×106g/mol=1484g，故答案为：740；1484；（5）电解池的阴极是氢离子放电，阳极是氢氧根离子放电，隔膜A是阴离子交换膜，隔膜C是阳离子交换膜，则导致A室显酸性，B室显中性，C室显碱性，所以pH大小顺序为：pHa＜pHb＜pHc；故答案为：阴，pHa＜pHb＜pHc
【分析】（1）混凝剂是溶液中水解生成胶体的盐类，净水的作用是用吸附悬浮杂质使其聚沉，达到净化目的；
（2）净水是除去悬浮杂质，软化水是除去钙镁离子；
（3）根据硬度为1°的水的定义，可以求出氧化钙的质量；
（4）硬水软化，需要把钙离子和镁离子全部沉淀；
（5）阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子只有通过；电解池的阴极是氢离子放电，阳极是氢氧根离子放电，根据电极反应来书写电解总反应。
15．【答案】（1）(a+b-c-d)kJ/mol；低温
（2）D
（3）X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)；
（4）阳；NO+6H++5e-= +H2O
【解析】【解答】(1)提取图中数据，依据盖斯定律，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=(a+b)kJ/mol-(c+d)kJ/mol=(a+b-c-d)kJ/mol。由于该反应的正反应为放热反应，所以该反应在低温条件下自发进行。答案为：(a+b-c-d)kJ/mol；低温；
(2)对于不同的反应，慢反应的活化能比快反应的活化能大；对于放热反应，总反应的逆反应的活化能最大，
故答案为：D。答案为：D；
(3)①题给反应为放热反应，温度越低，NO的平衡转化率越大，由于T1＜T2＜T3，所以T1℃的实验结果所对应的曲线是X；从图中可以看出，当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，温度越高，投料比越大，因此对应的反应温度与投料比的规律是：投料比越高，对应的反应温度越高。
②从图中可知，T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，即则投料比为2.5，NO的平衡转化率为80%，参加反应n(NO)=1.6mol，容器内的压强为p0Pa，则可建立如下三段式：
反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 =0.16mol/(L·min)。该反应的平衡常数Kp= Pa-1。答案为：X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)； ；
(4)从图中可以看出，a极与电源的正极相连，则为电解池的阳极，b极为电解池的阴极，NO得电子产物与电解质反应，生成 等，电极反应式为NO+6H++5e-= +H2O。答案为：阳；NO+6H++5e-= +H2O。
【分析】(1)依据盖斯定律计算；利用吉布斯自由能分析；
(2)反应越慢，活化能越大；
(3)①依据外界因素对化学平衡的影响分析。
②利用三段式法计算：
(4)电解池中与正极相连的为阳性，阴极发生还原反应。
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选必修1 4.3 金属的腐蚀与防护 课时训练（含解析）
一、单选题
1．下列关于铜电极的叙述中，正确的是（ ）
A．铜锌原电池中铜是正极
B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时可用镀件作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
2．关于化工生产，下列说法错误的是（ ）
A．工业常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气
B．硫酸工业在常压下用SO2与O2反应制取SO3
C．联合制碱法、氨碱法所需的CO2都来自石灰石的分解
D．通常以海带、紫菜等为原料提取碘
3．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－＝H2↑
4．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如下图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法错误的是 （ ）
A．a电极的电极反应式为
B．电池放电过程中，电极上的电极反应式为
C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得
5．利用微生物燃料电池(MFC)处理废水，可实现碳氮联合转化。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电子移动方向是从A电极流向B电极，溶液中的移动方向从左到右
B．B电极反应式为：
C．相同条件下，A极区生成的与B极区生成的的体积之比为5∶4
D．该电池在高温情况下无法正常工作
6．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是（ ）
A．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2CO3固体可使溶液恢复电解前的状况
D．电解过程中阴极质量不断减少
7．次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛应用于化学电镀，工业上利用电渗析法制取次磷酸钴的原理图如图所示。
已知：①该装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢。
②Co(H2PO2)2溶液在强碱性条件下通过自身催化发生氧化还原反应，实现化学镀钴。
下列说法中正确的是（ ）
A．膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换膜
B．M电极反应为Co-2e-+2H2PO2-=Co(H2PO2)2
C．a为电源的负极
D．Co(H2PO2)2溶液化学镀钴过程中反应可能为Co2++H2PO2-+3OH=Co+HPO3-+2H2O
8．水系电池通常指能够反复充电的二次电池体系。某种锌电极和ZnSO4或Zn(NO3)2水系电解液组成的水系锌离子电池(ZIBs) 嵌入脱嵌机制如图，在许多具有隧道型和层状结构的化合物中，Zn2+能够在其 主体结构嵌入/脱出，放电时，α-MnO2 隧道结构内壁中的部分锰从四价被还原为三价后Mn3+发生歧化，一部分锰以Mn2+的形式从隧道壁进入电解液中，下列说法不正确的是（ ）
A．充电时，α-MnO2连电源负极
B．放电时，正极总反应式是：Zn2++2e-+2MnO2 = ZnMn2O4
C．充电时，Zn2+从水钠锰矿结构中脱出，电解液中溶解的Mn2+重新返回
D．相比锂离子电池，可充电水系锌离子电池(ZIBs)具有低成本、高安全等优点
9．某碱性蓄电池工作原理为：。下列说法错误的是（ ）
A．空气中的渗入电解液中会缩短电池使用寿命
B．充电时，阴极的电极反应为：
C．放电时，向负极移动
D．电池工作时，溶液的恒定不变
10．电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景．近年来科学家研究了一种光照充电电池（如图所示）．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电．下列叙述错误的是（ ）
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
11．下列说法正确的是（ ）
A．麒麟9905G芯片己正式发布，其主要成分为SiO2
B．碳酸钠能与盐酸反应，可用于治疗胃酸过多
C．在船身上装有锌块，是利用了牺牲阳极的阴极保护法保护船体
D．明矾水解时产生具有吸附性的胶体粒子，可以用于饮用水的杀菌消毒
12．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．A膜为阳离子交换膜
B．b为直流电源的正极
C．阴极反应式为
D．工作时，若有1mol离子通过A膜，理论上丙池溶液的质量减少9g
二、综合题
13．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。下图是某氯碱工业生产原理示意图：
（1）A装置所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为 、 。
（2）写出装置A在通电条件下反应的化学方程式 。
（3）氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上，且相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是 （填化学式）；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式是： 。
②分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小 。
③若用B装置作为A装置的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时，则B装置可向A装置提供的电量约为 （一个e-的电量为1.60×10-19C；计算结果精确到0.01）。
14．水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质．请回答下列问题：
（1）水质优劣直接影响人体健康．天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 （填两种物质的名称），其净水作用的原理是 。
（2）水的净化与软化的区别是 。
（3）硬度为1°的水是指每升水含10mg CaO或与之相当的物质（如7.1mg MgO）．若某天然水中c（Ca2+）=1.210﹣3mol/L，c（Mg2+）=610﹣4mol/L，则此水的硬度为 。
（4）若（3）中的天然水还含有c（HCO3﹣）=810﹣ 4mol/L， 现要软化10m3这种天然水，则需先加入Ca（OH）2 克，后加入Na2CO3 克．
（5）如图是电渗析法淡化海水的原理图，其中，电极A接直流电源的正极，电极B接直流电源的负极。
①隔膜A是 （填“阴”或“阳”）离子交换膜；
②某种海水样品，经分析含有大量的Na+、Cl﹣，以及少量的K+、SO42﹣．若用上述装置对该海水进行淡化，当淡化工作完成后，A、B、C三室中所得溶液（或液体）的pH分别为pHa、pHb、pHc，则其大小顺序为 。
15．雾霾中的NO对人体健康有严重危害，一种新技术用H2还原NO的反应原理为：2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g) △H＜0。回答下列问题：
（1）该反应的能量变化过程如图：
△H= (用图中字母表示)。该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下自发进行。
（2）该反应的机理如下：
①2NO(g) N2O2(g)(快)
②N2O2(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g)(慢)
③N2O(g)+H2(g) N2(g)+ H2O(g)(快)
下列各反应的活化能最大的是_______(填标号)。
A．反应②的正反应 B．反应①或③的正反应
C．总反应的正反应 D．总反应的逆反应
（3）现向甲、乙、丙三个体积均为2L的密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，为研究H2和NO最合适的起始投料比，分别在T1℃、T2℃、T3℃进行实验(T1＜T2＜T3)，结果如图。
①其中T1℃的实验结果所对应的曲线是 (填标号)；当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的规律是 。
②T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，容器内的压强为p0Pa，反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 。该反应的平衡常数Kp= Pa-1 (用平衡分压代替平衡浓度写出计算表达式，分压=总压×物质的量分数)。
（4）可利用如图装置，模拟电化学方法除去雾霾中的NO、SO2，则a极为 极(填“阳”或“阴”)，b极的电极反应式为 。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】A. 由于金属活动性Zn>Cu，所以中铜锌原电池中活动性弱的铜电极是正极，A符合题意；
B.用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，含有Cu2+的溶液为电解质溶液，B不符合题意；
C.在镀件上电镀铜时，可用镀件作阴极，用镀层金属作阳极，C不符合题意；
D.电解稀硫酸制H2、O2时，若用铜作电极，Cu电极不能参加反应，应该作阴极，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】原电池中活泼金属作负极，不活泼金属作正极；电解精炼时，需要精炼的金属作阳极；电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极；电解池中，当阳极是除惰性金属外的金属时，阳极放电。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气，工业上常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气，A不符合题意；
B．工业上用SO2与O2在催化剂常压下加热反应制得SO3，B不符合题意；
C．联合制碱法的一个优点就是排除了石灰石分解制备CO2这一工序，而是利用合成氨的原料气之一CO转化成CO2，C符合题意；
D．海带、紫菜等植物含有丰富的碘元素，因此通常以海带、紫菜等为原料提取碘，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、氯碱工业中，电解饱和食盐水可以制取氢氧化钠、氯气和氢气；
B、二氧化硫和氧气的反应是高温常压下制取三氧化硫；
C、联氨制碱法不需要用到石灰石分解二氧化碳；
D、海带、紫菜中含有丰富的碘元素。
3．【答案】D
【解析】【解答】A、由于活动性：Fe＞石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，A不符合题意；
B、d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，B不符合题意；
C、若d为锌块，则由于金属活动性：Zn＞Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，C不符合题意；
D、d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，D符合题意；
故答案为：D
【分析】该装置为原电池装置，若电极d为石墨，则铁片为负极，发生失电子氧化反应，其电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋；石墨电极为正极，O2发生得电子的还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；
若电极d为锌块，则锌块为负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Zn－2e－=Zn2＋；铁片为正极，空气中的O2发生得电子的还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；据此结合选项分析。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．根据上述分析可知：电解槽中a电极为阴极，水得电子发生了还原反应生成H2，其电极反应为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-，故A不符合题意；
B．根据上述分析可知：浓差电池中，Cu (1)电极为正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，其电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故B不符合题意；
C．根据上述分析可知：a极附近生成NaOH、b极附近生成H2SO4，所以钠离子通过离子交换膜c生成NaOH，为阳离子交换膜；硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、d为阴离子交换膜，C符合题意；
D．电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5 mol/L，正极上析出Cu的物质的量n(Cu)=(2.5-1.5) mol/L×2 L=2 mol，正极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极反应为4H2O＋4e-=2H2↑＋4OH-，根据电子守恒有Cu~2e-~2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH) =2n(Cu)=4 mol，则m(NaOH)=nM=4 mol×40 g/mol=160 g，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】左侧溶液中Cu2+浓度大，Cu2+的氧化性强，则Cu（1）电极为正极、Cu（2）电极为负极，正极上Cu2+发生还原反应，正极反应为Cu2++2e-=Cu，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+；电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极上水得电子生成H2，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以Na+通过离子交换膜c生成NaOH，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸，即c、d离子交换膜分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜。
5．【答案】C
【解析】【解答】A．电极B是正极，电子移动方向是从A电极(负极)流向B电极(正极)，溶液中的移动方向从左到右，A不符合题意；
B．据反映可知，正极反应式为，B不符合题意；
C．生成1mol转移4mol电子，生成1mol转移10mol电子，根据得失电子守恒，A极区生成的与B极区生成的的物质的量之比为5∶2，相同条件下的体积之比为5∶2，C符合题意；
D．该电池是微生物燃料电池，微生物不能在高温条件下生存，故该电池在高温情况下无法正常工作，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极定向移动，从而形成闭合回路。
B．电池工作时，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应。
C．根据得失电子守恒；
D．微生物不能在高温条件下生存。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．电解时阳极生成氧气，阴极Ag+放电生成Ag，阴极没有气体产生，选项A不符合题意；
B．由4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3，生成硝酸，溶液的酸性增强，pH不断降低，选项B不符合题意；
C．由电解反应可知，从溶液中析出单质Ag和氧气，则可向溶液中加入适量的Ag2CO3固体与酸反应，相当于增加Ag2O，可使溶液恢复电解前的状况，选项C符合题意；
D．电解过程中阴极银离子放电，生成单质Ag，则阴极质量增加，选项D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】本题考查电解原理，明确离子的放电顺序是解答本题的关键，用惰性电极电解AgNO3溶液，溶液中的阴离子在阳极放电，阴离子的放电顺序为氢氧根离子＞硝酸根离子；溶液中的阳离子在阴极的放电，放电顺序为银离子＞氢离子，则电解反应方程式为4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3，以此来解答。
7．【答案】A
【解析】【解答】A.综上分析，膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换膜，A符合题意；
B.Co(H2PO2)2在产品室生成，不是在阳极生成，阳极的电极反应式为Co-2e-=Co2+，B不符合题意；
C.M为阳极，应接电源的正极，故a为电源的正极，C不符合题意；
D.离子方程式中电荷不守恒，应为Co2++H2PO2-+3OH-=Co+HPO32-+2H2O，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】该装置为电解池，M为阳极，电极材料为金属钴，钴失电子生成钴离子，钴离子通过膜I进入产品室，H2PO2-通过膜Ⅱ、Ⅲ进入产品室与钴离子生成Co(H2PO2)2。
8．【答案】A
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时，α-MnO2作阳极，与电源正极相连 ，A符合题意；
B．由分析可知，放电时，正极总反应式是：Zn2++2e-+2MnO2 = ZnMn2O4，B不符合题意；
C．由分析可知，充电时，Zn2+从水钠锰矿结构中脱出，电解液中溶解的Mn2+重新返回 ，C不符合题意；
D．相比锂离子电池，可充电水系锌离子电池(ZIBs)具有低成本、高安全等优点，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】放电属于原电池原理，阳离子移向正极，阴离子移向负极，放电时，锰元素的化合价由+4降为+3，说明MnO2得电子，发生还原反应，即α-MnO2作正极，电极反应式为Zn2++2e-+2MnO2 = ZnMn2O4，Zn-水钠锰矿作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；充电属于电解池原理，充电时阴、阳极反应与负极、正极反应刚好相反。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．空气中的渗入电解液会氧化铁电极，缩短电池使用寿命，故A不符合题意；
B．充电阴极发生还原反应，电极反应为：，故B不符合题意；
C．原电池中阴离子移向负极，放电时，向负极移动，故C不符合题意；
D．放电时正极发生还原反应，电极反应式为： NiO2 +2H2O+2e-= Ni(OH)2+20H-，所以正极附近溶液的碱性增强，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】原电池：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；
电解质：阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。
10．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时阴、阳极的电极反应式，将两电极反应式相加即可得电池总反应为Li2O2=2Li+O2，A不符合题意；
B．根据题干信息可知，充电时，光照会使光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B不符合题意；
C．由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C符合题意；
D．由分析可知放电时正极反应是O2+2e-+2Li+= Li2O2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置放电时为原电池，金属锂作负极，电极反应式为Li-e-=Li+；光催化电极作正极，电极反应式为O2+2e-+2Li+= Li2O2。充电时为电解池，金属锂作阴极，电极反应式为Li++e-=Li；光催化电极作阳极，电极反应式为Li2O2- 2e-= O2+2 Li+。
11．【答案】C
【解析】【解答】A．麒麟9905G芯片己正式发布，其主要成分为Si，故A不符合题意；
B．碳酸钠能与盐酸反应，但是碳酸钠碱性过强不可用于治疗胃酸过多，故B不符合题意；
C．由于金属活动性: Zn>Fe，在船身上装有锌块，当与海水形成原电池时，首先被腐蚀的是Zn，船体得到了保护，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法来保护船体，故C符合题意；
D．明矾溶于水，电离产生的铝离子水解会生成氢氧化铝胶体，具有吸附性，能够吸附水中的杂质，因此可以用于净水，但不能用于饮用水的杀菌消毒，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.二氧化硅是制备光导纤维
B.一般用碳酸氢钠治疗胃酸过多
C.锌的活动性强于铁，形成原电池，锌做负极保护铁块
D.氢氧化铝胶体可以吸附但是不能杀毒
12．【答案】A
【解析】【解答】A．由分析可知，A膜为只允许氢离子通过的质子交换膜，故A符合题意；
B．由分析可知，与直流电源正极b电极相连的石墨电极为阳极，则b电极为直流电源的正极，故B不符合题意；
C．由分析可知，与直流电源负极a电极相连的铬棒为电解池的阴极，铬离子在阴极得到电子发生还原反应生成铬，电极反应式为Cr3＋＋3e-=Cr，故C不符合题意；
D．由分析可知，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，氢离子通过质子交换膜由丙池移向乙池，则工作时，若有1mol离子通过A膜，理论上丙池溶液的质量减少1mol××18g/mol=9g，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．只允许氢离子通过应该是质子交换膜；
B．电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应；
C．由B项分析可知；
D．依据得失电子守恒计算。
13．【答案】（1）NaOH溶液；Na2CO3溶液
（2）2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
（3）H2；2OH-＋Cl2＝ClO-＋Cl-＋H2O；b％＞a％；1.93×105C
【解析】【解答】（1）除去杂质不能引入新的杂质，即除去Mg2＋用NaOH，除去Ca2＋用Na2CO3；
故答案为：NaOH溶液 ； Na2CO3溶液。
（2）根据生产流程示意图，装置A是电解池装置，电解饱和食盐水，因此化学反应方程式为：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
故答案为：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
（3）①装置A右端产生NaOH溶液，说明左端电极是阴极，发生2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此Y是氢气，装置A的左端是阳极，发生2Cl－－2e－=Cl2↑，X为Cl2，和NaOH溶液的反应式Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。
②装置B中通氧气的一极为正极，环境是NaOH，因此正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，产生NaOH，因此b%>a%。
故答案为：b%>a%。
③两者装置通过的电量相等，即转移的电量是：11.2×4×6.02×1023×1.6×10－19/22.4C=1.93×105C。
故答案为：1.93×105C。
【分析】（1）利用氢氧根离子除去镁离子，利用碳酸根离子除去钙离子；
（2）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气；
（3）B为燃料电池，一端通入氧气，另一端通入的肯定是可燃性气体，电解饱和氯化钠溶液生成的可燃性气体是氢气，结合氢氧为燃料电池的反应进行分析即可。
14．【答案】（1）明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁；铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉，达到净化目的
（2）水的净化是用混凝剂（如明矾等）将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子
（3）10°
（4）740；1484
（5）阴离子交换膜；pHa＜pHb＜pHc
【解析】【解答】（1）混凝剂是吸附水中的微小悬浮颗粒，凝聚成较大的颗粒，而快速沉降的主要作用，要具备水解生成胶体的性质，所以常有铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，如明矾，铝离子水解生成氢氧化铝胶体和氢离子，氢氧化铝胶体具有吸附性，所以能净水，水解方程式为Al3++3H2O Al(OH)3+3H+，明矾，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁也可以起到净水的作用，铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的；故答案为：明矾，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁，铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的；（2）水的净化是除去悬浮性杂质，一般用明矾进行；水的软化是降低Ca2+、Mg2+的浓度，方法很多，有离子交换法、石灰纯碱法等，故答案为：水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子；（3）某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3mol L-1，c(Mg2+)=6×10-4mol L-1，硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质(如7.1mgMgO)；1L水中钙离子物质的量=1.2×10-3mol，相当于CaO质量=1.2×10-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中镁离子物质的量=6×10-4mol，相当于氧化镁质量6×10-4mol×40g/mol=24mg，所以水的硬度= + =10°；故答案为：10°；（4）10m3这种天然水水中含有钙离子物质的量=10×103L×1.2×10-3mol L-1=12mol；镁离子物质的量=10×103L×6×10-4mol L-1=6mol；碳酸氢根离子物质的量=10×103L×8×10-4mol L-1=8mol；加入氢氧化钙发生的反应为：
Mg2++ 2OH-=Mg(OH)2↓ HCO3-+ OH-= CO32-+ H2O
1 2 1 1 1
6mol 12mol 8mol 8mol 8mol
共需氢氧根物质的量20mol；
需要Ca(OH)2物质的量10mol，氢氧化钙质量为74g/mol×10mol=740g，
水溶液中Ca2+物质的量为12mol+10mol=22mol，
其中需要加入的 碳酸根离子为22mol-8mol=14mol，需要碳酸钠的质量为14mol×106g/mol=1484g，故答案为：740；1484；（5）电解池的阴极是氢离子放电，阳极是氢氧根离子放电，隔膜A是阴离子交换膜，隔膜C是阳离子交换膜，则导致A室显酸性，B室显中性，C室显碱性，所以pH大小顺序为：pHa＜pHb＜pHc；故答案为：阴，pHa＜pHb＜pHc
【分析】（1）混凝剂是溶液中水解生成胶体的盐类，净水的作用是用吸附悬浮杂质使其聚沉，达到净化目的；
（2）净水是除去悬浮杂质，软化水是除去钙镁离子；
（3）根据硬度为1°的水的定义，可以求出氧化钙的质量；
（4）硬水软化，需要把钙离子和镁离子全部沉淀；
（5）阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子只有通过；电解池的阴极是氢离子放电，阳极是氢氧根离子放电，根据电极反应来书写电解总反应。
15．【答案】（1）(a+b-c-d)kJ/mol；低温
（2）D
（3）X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)；
（4）阳；NO+6H++5e-= +H2O
【解析】【解答】(1)提取图中数据，依据盖斯定律，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=(a+b)kJ/mol-(c+d)kJ/mol=(a+b-c-d)kJ/mol。由于该反应的正反应为放热反应，所以该反应在低温条件下自发进行。答案为：(a+b-c-d)kJ/mol；低温；
(2)对于不同的反应，慢反应的活化能比快反应的活化能大；对于放热反应，总反应的逆反应的活化能最大，
故答案为：D。答案为：D；
(3)①题给反应为放热反应，温度越低，NO的平衡转化率越大，由于T1＜T2＜T3，所以T1℃的实验结果所对应的曲线是X；从图中可以看出，当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，温度越高，投料比越大，因此对应的反应温度与投料比的规律是：投料比越高，对应的反应温度越高。
②从图中可知，T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，即则投料比为2.5，NO的平衡转化率为80%，参加反应n(NO)=1.6mol，容器内的压强为p0Pa，则可建立如下三段式：
反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 =0.16mol/(L·min)。该反应的平衡常数Kp= Pa-1。答案为：X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)； ；
(4)从图中可以看出，a极与电源的正极相连，则为电解池的阳极，b极为电解池的阴极，NO得电子产物与电解质反应，生成 等，电极反应式为NO+6H++5e-= +H2O。答案为：阳；NO+6H++5e-= +H2O。
【分析】(1)依据盖斯定律计算；利用吉布斯自由能分析；
(2)反应越慢，活化能越大；
(3)①依据外界因素对化学平衡的影响分析。
②利用三段式法计算：
(4)电解池中与正极相连的为阳性，阴极发生还原反应。
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