2022年高中化學二輪復習 專題七 電化學練習

2022年高中化學二輪復習 專題七 電化學練習考綱要求1.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應用，能書寫電極反應和總反應方程式。2.了解常見化學電源的種類及其工作原理。3.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施?？键c一原電池的工作原理及其應用1圖解原電池工作原理2原電池裝置圖的升級考查說明(1)無論是裝置還是裝置，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。(2)在裝置中，由于不可避免會直接發(fā)生ZnCu2=CuZn2而使化學能轉(zhuǎn)化為熱能，所以裝置的能量轉(zhuǎn)化率高。(3)鹽橋的作用：原電池裝置由裝置到裝置的變化是由鹽橋連接兩個“半電池裝置”，其中鹽橋的作用有三種：隔絕正負極反應物，避免直接接觸，導致電流不穩(wěn)定；通過離子的定向移動，構(gòu)成閉合回路；平衡電極區(qū)的電荷。(4)離子交換膜作用：由裝置到裝置的變化是“鹽橋”變成“質(zhì)子交換膜”。離子交換膜是一種選擇性透過膜，允許相應離子通過，離子遷移方向遵循電池中離子遷移方向。題組一原電池電極反應式書寫集訓(一)辨析“介質(zhì)”書寫電極反應式1按要求書寫不同“介質(zhì)”下甲醇燃料電池的電極反應式。(1)酸性介質(zhì)，如H2SO4溶液：負極：CH3OH6eH2O=CO26H。正極：O26e6H=3H2O。(2)堿性介質(zhì)，如KOH溶液：負極：CH3OH6e8OH=CO6H2O。正極：O26e3H2O=6OH。(3)熔融鹽介質(zhì)，如K2CO3：負極：CH3OH6e3CO=4CO22H2O。正極：O26e3CO2=3CO。(4)摻雜Y2O3的ZrO3固體作電解質(zhì)，在高溫下能傳導O2：負極：CH3OH6e3O2=CO22H2O。正極：O26e=3O2。(二)明確“充、放電”書寫電極反應式2鎳鎘(NiCd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2。負極：Cd2e2OH=Cd(OH)2。陽極：2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O。(三)識別“交換膜”提取信息，書寫電極反應式3如將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的。如下圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。負極：2H2O4e=O24H。正極：2CO24H4e=2HCOOH。4金屬(M)空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為4MnO22nH2O=4M(OH)n。負極：4M4ne=4Mn。正極：nO22nH2O4ne=4nOH。5液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。負極：N2H44e4OH=N24H2O。正極：O24e2H2O=4OH。鋰離子電池充放電分析常見的鋰離子電極材料正極材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M：Fe等)負極材料：石墨(能吸附鋰原子)負極反應：LixCnxe=xLinC正極反應：Li1xMO2xLixe=LiMO2總反應：Li1xMO2LixCnnCLiMO2。題組二“鹽橋”的作用與化學平衡的移動6控制適合的條件，將反應2Fe32I2Fe2I2設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B反應開始時，甲中石墨電極上Fe3被還原C電流表讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極答案D解析由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3得電子生成Fe2被還原，I失去電子生成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時，F(xiàn)e3得電子速率等于Fe2失電子速率，反應達到平衡狀態(tài)，所以C正確；D項，在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe32I2Fe2I2向左移動，I2被還原為I，乙中石墨為正極，不正確。7某同學為探究Ag和Fe2的反應，按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏移。電子由石墨經(jīng)導線流向銀。放置一段時間后，向甲燒杯中逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液，發(fā)現(xiàn)電壓表指針的變化依次為偏移減小回到零點逆向偏移。則電壓表指針逆向偏移后，銀為_(填“正”或“負”)極。由實驗得出Ag和Fe2反應的離子方程式是_。答案負Fe2AgFe3Ag1把氧化劑、還原劑均為溶液狀態(tài)的氧化還原反應設計成原電池時，必須使用鹽橋才能實現(xiàn)氧化劑與還原劑的分離，否則不會有明顯的電流出現(xiàn)。2電子流向的分析方法(1)改變條件，平衡移動；(2)平衡移動，電子轉(zhuǎn)移；(3)電子轉(zhuǎn)移，判斷區(qū)域；(4)根據(jù)區(qū)域，判斷流向；(5)根據(jù)流向，判斷電極。題組三化學電池集訓(一)燃料電池8一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有關(guān)說法正確的是()A檢測時，電解質(zhì)溶液中的H向負極移動B若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標準狀況下消耗4.48 L氧氣C電池反應的化學方程式為CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正極上發(fā)生的反應為O24e2H2O=4OH答案C解析解答本題時審題是關(guān)鍵，反應是在酸性電解質(zhì)溶液中進行的。在原電池中，陽離子要向正極移動，故A錯誤；因電解質(zhì)溶液是酸性的，不可能存在OH，故正極的反應式為O24H4e=2H2O，轉(zhuǎn)移4 mol電子時消耗 1 mol O2，則轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時消耗2.24 L O2，故B、D錯誤；電池反應式即正、負極反應式之和，將兩極的反應式相加可知 C正確。9(xx·江蘇，10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A反應CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子B電極A上H2參與的電極反應為H22OH2e=2H2OC電池工作時，CO向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應為O22CO24e=2CO答案D解析A項，H4O，則該反應中每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol電子，錯誤；B項，該電池的傳導介質(zhì)為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負極上H2參與的電極反應為H22eCO=CO2H2O，錯誤；C項，原電池工作時，陰離子移向負極，而B極是正極，錯誤；D項，B電極即正極上O2參與的電極反應為O24e2CO2=2CO，正確。10甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于其結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC的工作原理如下圖所示：通入a氣體的電極是電池的_(填“正極”或“負極”)，其電極反應為_。答案負極CH3OH6eH2O=CO26H解析根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負極，通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應，負極反應式為 CH3OH6eH2O=CO26H，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O24e4H=2H2O。(二)可逆電池11(xx·全國卷，11)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應為2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。下列說法正確的是()A充電時，電解質(zhì)溶液中K向陽極移動B充電時，電解質(zhì)溶液中c(OH)逐漸減小C放電時，負極反應為Zn4OH2e=Zn(OH)D放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L(標準狀況)答案C解析A項，充電時，電解質(zhì)溶液中K向陰極移動，錯誤；B項，放電時總反應方程式為2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)，則充電時電解質(zhì)溶液中c(OH)逐漸增大，錯誤；C項，在堿性環(huán)境中負極Zn失電子生成的Zn2將與OH結(jié)合生成Zn(OH)，正確；D項，O24e，故電路中通過2 mol電子，消耗氧氣0.5 mol，標準狀況下體積為11.2 L，錯誤。12(xx·四川理綜，5)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池總反應為Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()A放電時，Li在電解質(zhì)中由負極向正極遷移B放電時，負極的電極反應式為LixC6xe=xLiC6C充電時，若轉(zhuǎn)移1 mol e，石墨(C6)電極將增重7x gD充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi答案C解析放電時，負極反應為LixC6xe=xLiC6，正極反應為Li1xCoO2xexLi=LiCoO2，A、B正確；充電時，陰極反應為xLiC6xe=LixC6，轉(zhuǎn)移1 mol e時，石墨C6電極將增重 7 g，C項錯誤；充電時，陽極反應為放電時正極反應的逆反應：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，D項正確。13(xx·全國卷，11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列說法錯誤的是()A電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S62Li2e=3Li2S4B電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負極材料減重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多答案D解析A項，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應，由總反應可知正極依次發(fā)生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的還原反應，正確；B項，電池工作時負極電極方程式為Lie=Li，當外電路中流過0.02 mol電子時，負極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol，其質(zhì)量為0.14 g，正確；C項，石墨烯具有良好的導電性，故可以提高電極a的導電能力，正確；D項，電池充電時為電解池，此時電解總反應為8Li2Sx16LixS8(2x8)，故Li2S2的量會越來越少，錯誤。14(xx·北京市海淀區(qū)高三上學期期末)xx年斯坦福大學研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充、放電的超常性能鋁離子電池，內(nèi)部用AlCl和有機陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液，其放電工作原理如下圖所示。下列說法不正確的是()A放電時，鋁為負極、石墨為正極B放電時，有機陽離子向鋁電極方向移動C放電時的負極反應：Al3e7AlCl=4Al2ClD充電時的陽極反應：CnAlCle=CnAlCl4答案B解析A項，放電時是原電池，鋁是活性電極，石墨為惰性電極，鋁為負極、石墨為正極，正確；B項，在原電池中，陽離子向正極移動，有機陽離子由鋁電極向石墨電極方向移動，錯誤；C項，根據(jù)示意圖，放電時，鋁為負極，失去電子與AlCl生成Al2Cl，負極反應：Al3e7AlCl=4Al2Cl，正確；D項，充電時，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式為CnAlCl e=CnAlCl4，正確。(三)儲“氫”電池15鎳氫電池的化學方程式為NiO(OH)MHNiOMH2O(M為儲氫合金，電解質(zhì)為KOH)，下列說法不正確的是()A充電過程中，電池的負極上發(fā)生的反應為H2OMe=MHOHB儲氫合金位于電池的負極C放電時，OH向電池的負極移動D充電過程中，化學能轉(zhuǎn)化為電能儲存在電池中答案D解析本題考查了電化學反應原理、電極反應式的書寫等，意在考查學生的理解能力及應用能力。據(jù)鎳氫電池反應原理和化學方程式可知，充電過程為電解池，電池的負極得到電子，發(fā)生的反應為H2OMe=MHOH，A項正確；根據(jù)化學方程式可知，電池的負極有氫生成，M為儲氫合金，只能位于電池的負極，B項正確；放電時，陰離子向負極移動，故電解質(zhì)中的OH移向負極，C項正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程，D項錯誤。16鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應方程式是：Ni(OH)2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO下列說法正確的是()ANiMH電池放電過程中，正極的電極反應式為NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充電過程中OH離子從陽極向陰極遷移C充電過程中陰極的電極反應式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M還原DNiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液答案A解析A項，放電過程中，NiOOH得電子，化合價降低，發(fā)生還原反應，正確；B項，充電過程中發(fā)生電解池反應，OH從陰極向陽極遷移，錯誤；C項，充電過程中，陰極M得到電子，M被還原，H2O中的H化合價沒有發(fā)生變化，錯誤；D項，NiMH在KOH溶液、氨水中會發(fā)生氧化還原反應，錯誤。考點二電解池及其應用1圖解電解池工作原理(陽極為惰性電極)2正確判斷電極產(chǎn)物陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2，而不是Fe3)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2IBrClOH(水)。陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)3對比掌握電解規(guī)律(陽極為惰性電極)電解類型電解質(zhì)實例溶液復原物質(zhì)電解水NaOH、H2SO4或Na2SO4水電解電解質(zhì)HCl或CuCl2原電解質(zhì)放氫生堿型NaClHCl氣體放氧生酸型CuSO4或AgNO3CuO或Ag2O注意電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復原態(tài)的問題應該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2完全放電之后，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。題組一辨析電解原理易錯點1正誤判斷，下列說法正確的打“”，錯誤的打“×”(1)電解質(zhì)溶液導電發(fā)生化學變化()(2)電解精煉銅和電鍍銅，電解液的濃度均會發(fā)生很大的變化(×)(3)電解飽和食鹽水，在陽極區(qū)得到NaOH溶液(×)(4)工業(yè)上可用電解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制備Mg和Al(×)(5)電解精煉銅時，陽極泥可以作為提煉貴金屬的原料()(6)用惰性電極電解CuSO4溶液，若加入0.1 mol Cu(OH)2固體可使電解質(zhì)溶液復原，則整個電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4 mol()題組二電解池電極反應式書寫集訓(一)基本電極反應式的書寫2按要求書寫電極反應式(1)用惰性電極電解NaCl溶液陽極：2Cl2e=Cl2。陰極：2H2e=H2。(2)用惰性電極電解CuSO4溶液陽極：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)。陰極：Cu22e=Cu。(3)鐵作陽極，石墨作陰極電解NaOH溶液陽極：Fe2e2OH=Fe(OH)2。陰極：2H2O2e=H22OH。(4)用惰性電極電解熔融MgCl2陽極：2Cl2e=Cl2。陰極：Mg22e=Mg。(二)提取“信息”書寫電極反應式3按要求書寫電極反應式(1)以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極反應式為_。答案2Al6e3H2O=Al2O36H(2)用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q，寫出陽極生成R的電極反應式：_。答案Al3HCO3e=Al(OH)33CO2(3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，則電極反應式為陽極：Al3e7AlCl=4Al2Cl。陰極：4Al2Cl3e=Al7AlCl。(4)用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，則電極反應式為陽極：MnOe=MnO。陰極：2H2e=H2。(5)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作陽極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，則陽極反應式為_。答案FeH2POLi2e=LiFePO42H(三)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應式4按要求書寫電極反應式(1)電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知：3I26OH=IO5I3H2O陽極：2I2e=I2。陰極：2H2O2e=H22OH。(2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當吸收液失去吸收能力時，可通過電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下。陽極：HSO2eH2O=3HSO。陰極：2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)。題組三電解池的“不尋?！睉妙愋鸵浑娊庠碓谥卫憝h(huán)境中的不尋常應用5xx·天津理綜，10(5)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解一段時間后，c(OH)降低的區(qū)域在_(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，其原因：_。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點中的一點，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。答案陽極室 防止Na2FeO4與H2反應使產(chǎn)率降低M點：c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢或N點：c(OH)過高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低解析根據(jù)題意，鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H得電子生成H2，發(fā)生還原反應，則鐵電極上OH被消耗且無補充，溶液中的OH減少，因此電解一段時間后，c(OH)降低的區(qū)域在陽極室。H2具有還原性，根據(jù)題意：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。因此，電解過程中，需將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，防止Na2FeO4與H2反應使產(chǎn)率降低。根據(jù)題意Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，在M點：c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢；在N點：c(OH)過高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。類型二電解原理在“制備物質(zhì)”中的不尋常應用(一)“單膜”電解池6xx·山東理綜，29(1)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為_溶液(填化學式)，陽極電極反應式為_，電解過程中Li向_電極遷移(填“A”或“B”)。答案LiOH2Cl2e=Cl2B解析B極區(qū)生成H2，同時會生成LiOH，則B極區(qū)電解液為LiOH 溶液；電極A為陽極，在陽極區(qū)LiCl 溶液中Cl 放電，電極反應式為2Cl2e=Cl2；在電解過程中Li(陽離子)向B電極(陰極區(qū))遷移。(二)“雙膜”電解池7用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。(1)圖中a極要連接電源的_(填“正”或“負”)極，C口流出的物質(zhì)是_。(2)SO放電的電極反應式為_。(3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因：_。答案(1)負硫酸(2)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH，在陰極H放電生成H2，c(H)減小，水的電離平衡正向移動，堿性增強解析根據(jù)Na、SO的移向判斷陰、陽極。Na移向陰極區(qū)，a極應接電源負極，b極應接電源正極，其電極反應式分別為陰極：2H2O2e=H22OH陽極：SO2eH2O=SO2H所以從C口流出的是H2SO4。在陰極區(qū)，由于H放電，破壞水的電離平衡，c(H)減小，c(OH)增大，生成NaOH，堿性增強，從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。8(xx·全國卷，11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na和SO可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是()A通電后中間隔室的SO離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C負極反應為2H2O4e=O24H，負極區(qū)溶液pH降低D當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成答案B解析電解池中陰離子向正極移動，陽離子向負極移動，即SO離子向正極區(qū)移動，Na 向負極區(qū)移動，正極區(qū)水電離的OH發(fā)生氧化反應生成氧氣，H留在正極區(qū)，該極得到H2SO4產(chǎn)品，溶液pH減小，負極區(qū)水電離的H發(fā)生還原反應生成氫氣，OH留在負極區(qū)，該極得到NaOH產(chǎn)品，溶液pH增大，故A、C項錯誤，B項正確；該電解池相當于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計算出當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.25 mol的O2生成，D項錯誤。(三)“多膜”電解池9H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：(1)寫出陽極的電極反應式：_。(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：_。(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有_雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是_。答案(1)2H2O4e=O24H(2)陽極室的H穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2(3)POH2PO或H3PO2被氧化解析(1)陽極發(fā)生氧化反應，在反應中OH失去電子，電極反應式為2H2O4e=O24H。(2)H2O放電產(chǎn)生H，H進入產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應：HH2POH3PO2。(3)如果撤去陽膜，H2PO或H3PO2可能會被氧化。題組四原電池、電解池原理在金屬腐蝕及防護中的應用(一)兩種腐蝕的比較10利用下圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是()Aa處發(fā)生吸氧腐蝕，b處發(fā)生析氫腐蝕B一段時間后，a處液面高于b處液面Ca處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小Da、b兩處具有相同的電極反應式：Fe2e=Fe2答案C解析根據(jù)裝置圖判斷，左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，其電極反應為左邊負極：Fe2e=Fe2正極：O24e2H2O=4OH右邊負極：Fe2e=Fe2正極：2H2e=H2a、b處的pH均增大，C錯誤。11結(jié)合圖判斷，下列敘述正確的是()A和中正極均被保護B和中負極反應均是Fe2e=Fe2C和中正極反應均是O22H2O4e=4OHD和中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液均有藍色沉淀答案A解析根據(jù)原電池形成的條件，中Zn比Fe活潑，Zn作負極，F(xiàn)e為正極，保護了Fe；中Fe比Cu活潑，F(xiàn)e作負極，Cu為正極，保護了Cu，A項正確；中負極為鋅，負極發(fā)生氧化反應，電極反應為Zn2e=Zn2，B項錯誤；中發(fā)生吸氧腐蝕，正極為O2得電子生成OH，中為酸化的NaCl溶液，發(fā)生析氫腐蝕，在正極上發(fā)生還原反應，電極反應為2H2e=H2，C項錯誤；Fe(CN)63是穩(wěn)定的配合物離子，與Fe2發(fā)生反應：3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62，故加入少量K3Fe(CN)6溶液有藍色沉淀是Fe2的性質(zhì)，裝置中不能生成Fe2，裝置中負極鐵失電子生成Fe2，D項錯誤。(二)腐蝕類型與防護方法12(xx·全國卷，11)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是()A通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整答案C解析鋼管樁接電源的負極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵(陽極)流向正極，從負極流向鋼管樁(陰極)，A、B正確；C項，題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”不損耗，錯誤。1金屬腐蝕快慢的三個規(guī)律(1)金屬腐蝕類型的差異電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護腐蝕措施的腐蝕。(2)電解質(zhì)溶液的影響對同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)：強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，腐蝕越快。(3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。2兩種腐蝕與三種保護(1)兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。(2)三種保護：電鍍保護、犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法?？键c三有關(guān)電化學的串聯(lián)裝置及計算1無外接直流電源的串聯(lián)裝置(1)甲裝置為原電池，其中Zn為負極，電極反應式為Zn2e=Zn2。(2)乙裝置為電解池，其中Fe為陰極，電極反應式為2H2e=H2。2有外接直流電源的串聯(lián)裝置(1)甲裝置為電解池，其中Cu為陰極，電極反應式為2H2e=H2。(2)乙裝置為電鍍池，其中Cu為陽極，電極反應式為Cu2e=Cu2。題組一原電池、電解池的判斷1根據(jù)裝置圖回答問題：(1)A為_，B為_。(填原電池或電解池)(2)寫出下列電極反應式：通O2一極：_；b極：_。答案(1)原電池電解池(2)O24e4H=2H2O2H2e=H22如圖所示，若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，回答下列問題。乙是_(填原電池或電解池)；B的電極反應式：_。答案原電池2H2e=H2題組二“多池”串聯(lián)的判斷與計算3如下圖所示，其中甲池的總反應式為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。下列說法正確的是()A甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B甲池通入CH3OH的電極反應式為CH3OH6e2H2O=CO8HC反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復到原濃度D甲池中消耗280 mL(標準狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體答案D解析甲池為原電池，作為電源，乙池、丙池為兩個電解池。根據(jù)原電池的形成條件知，通入CH3OH的一極為負極，通入O2的一極為正極，所以石墨、Pt(左)作陽極，Ag、Pt(右)作陰極；B項，負極反應：CH3OH6e8OH=CO6H2O；C項，應加入CuO或CuCO3；D項，丙池中：MgCl22H2O電解,Mg(OH)2Cl2H2，消耗0.012 5 mol O2，轉(zhuǎn)移0.05 mol電子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其質(zhì)量為1.45 g。4已知鉛蓄電池的工作原理為PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，現(xiàn)用如圖裝置進行電解(電解液足量)，測得當鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請回答下列問題。(1)A是鉛蓄電池的_極，鉛蓄電池正極反應式為_，放電過程中電解液的密度_(填“減小”“增大”或“不變”)。(2)Ag電極的電極反應式是_，該電極的電極產(chǎn)物共_ g。(3)Cu電極的電極反應式是_，CuSO4溶液的濃度_(填“減小”“增大”或“不變”)。答案(1)負PbO24HSO2e=PbSO42H2O減小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不變解析根據(jù)在電解過程中鐵電極質(zhì)量的減少可判斷A是電源的負極，B是電源的正極，電解時Ag極作陰極，電極反應式為2H2e=H2，F(xiàn)e作陽極，電極反應式為Fe2e=Fe2，左側(cè)U形管中總反應式為Fe2H=Fe2H2。右側(cè)U形管相當于電鍍裝置，Zn電極作陰極，電極反應式為Cu22e=Cu，銅電極作陽極，電極反應式為Cu2e=Cu2，電鍍過程中CuSO4溶液的濃度保持不變，根據(jù)上述分析可得答案。電解計算破題“3方法”(1)根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。(3)根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。如以通過4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學計算問題。題組三電化學學科交叉計算5(1)(xx·全國卷，26(1)(2)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。該電池的正極反應式為_。電池反應的離子方程式為_。維持電流強度為0.5 A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅_g。(已知F96 500 C·mol1)(2)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源。二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kW·h·kg1)。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應為_，一個二甲醚分子經(jīng)過電化學氧化，可以產(chǎn)生_個電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20 V，能量密度E_(列式計算。能量密度，1 kW·h3.6×106 J)。(3)新型固體燃料電池的電解質(zhì)是固體氧化鋯和氧化釔，高溫下允許氧離子(O2)在其間通過。如圖所示，其中多孔電極不參與電極反應。該電池的負極反應式為_。如果用該電池作為電解裝置，當有16 g甲醇發(fā)生反應時，則理論上提供的電量表達式為_C(1個電子的電量為1.6×1019C)。(4)以CH4(g)為燃料可以設計甲烷燃料電池，該電池以稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，其負極電極反應式為_，已知該電池的能量轉(zhuǎn)換效率為86.4%，甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol1，則該電池的比能量為_kW·h·kg1(結(jié)果保留1位小數(shù)，比能量,1 kW·h3. 6×106 J) 。答案(1)MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2注：式中Zn2可寫為Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H可寫為NH0.05(2)CH3OCH312e3H2O=2CO212H12÷3.6×106 J·(kW·h)18.39 kW·h·kg1(3)CH3OH6e3O2=CO22H2O0.5 mol×6×1.6×1019C×6.02×1023 mol1(或2.890×105)(4)CH48e2H2O=CO28H13.4解析(4)甲烷燃料電池中，甲烷在負極被氧化，電解質(zhì)為硫酸，負極反應式：CH48e2H2O=CO28H，該電池的能量轉(zhuǎn)換效率為86.4%，甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol1,1 mol甲烷燃燒輸出的電能為0.214 kW·h，比能量 13.4 kW·h·kg1。學科交叉的主要計算公式化學與物理結(jié)合的計算，主要涉及兩個公式：(1)QItn(e)F，F(xiàn)計算時一般取值96 500 C·mol1。(2)WUIt。專題強化練1(xx·全國卷，11)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()A待加工鋁質(zhì)工件為陽極B可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C陰極的電極反應式：Al33e=AlD硫酸根離子在電解過程中向陽極移動答案C解析A項，根據(jù)電解原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，正確；B項，陰極僅作導體，可選用不銹鋼網(wǎng)，且不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，正確；C項，陰極應為氫離子得電子生成氫氣，錯誤；D項，電解時，陰離子移向陽極，正確。2(xx·海南，10)一種電化學制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H。下列敘述錯誤的是()APd電極b為陰極B陰極的反應式為N26H6e=2NH3CH由陽極向陰極遷移D陶瓷可以隔離N2和H2答案A解析A項，此裝置為電解池，總反應是N23H2=2NH3，Pd電極b上是氫氣發(fā)生反應，即氫氣失去電子化合價升高，Pd電極b為陽極，錯誤；B項，根據(jù)A項分析，Pd電極a為陰極，反應式為N26H6e=2NH3，正確；C項，根據(jù)電解池的原理，陽離子在陰極上放電，即有陽離子移向陰極，正確；D項，根據(jù)裝置圖，陶瓷隔離N2和H2，正確。3(xx·泰安市高三第一輪復習質(zhì)量檢測)一種以NaBH4和H2O2為原料的新型電池的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A電池的正極反應為H2O22e=2OHB電池放電時Na從a極區(qū)移向b極區(qū)C電子從電極b經(jīng)外電路流向電極aDb極室的輸出液經(jīng)處理后可輸入a極室循環(huán)利用答案C解析A項，正極發(fā)生反應：H2O22e=2OH，正確；B項，放電時為原電池，陽離子移向正極，b為正極，正確；C項，電子由負極經(jīng)外電路流向正極，應該由a到b，錯誤；D項，產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液可以循環(huán)使用，正確。4(xx·四川省眉山中學高三2月月考)鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂原電池放電時電壓高而平穩(wěn)，越來越成為人們研制綠色原電池所關(guān)注的焦點。其中一種鎂原電池的反應為xMgMo3S4MgxMo3S4，下列說法正確的是()A電池放電時，Mg2向負極遷移B電池放電時，正極反應為Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4C電池充電時，陰極發(fā)生還原反應生成Mo3S4D電池充電時，陽極反應為xMg2xe=xMg2答案B解析A項，電池放電時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，Mg2向正極遷移，錯誤；B項，電池放電時，正極發(fā)生得電子的還原反應，電極反應式為Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4，正確；C項，電池充電時，陰極發(fā)生還原反應生成Mg，錯誤；D項，電池充電時，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應為MgxMo3S42xe=Mo3S4xMg2，錯誤。5(xx·蘭州市高三第一次診斷性考試)科學家設計出質(zhì)子膜H2S燃料電池，實現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。下列說法錯誤的是()A電極a為電池的負極B電極b上發(fā)生的電極反應為O24H4e=2H2OC電路中每通過4 mol電子，在正極消耗44.8 L H2SD每17 g H2S參與反應，有1 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)答案C解析從裝置圖可以看出，電池總反應為2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)，電路中每通過4 mol電子，正極應該消耗1 mol O2，負極應該有2 mol H2S反應，但是題目中沒有給定標準狀況下，所以不能計算H2S的體積，故C錯誤。17 g H2S就是0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S參與反應會消耗0.25 mol O2，根據(jù)正極反應式O24H4e=2H2O，有1 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)，故D正確。6(xx·株洲市高三上學期教學質(zhì)量檢測)NaS電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電池反應為2NaS8=Na2Sn。下列說法不正確的是()A熔鈉電極作電池的負極B放電時Na向正極移動C充電時熔鈉電極與電源的正極相連D充電時陽極反應式為8S16e=nS8答案C解析A項，放電時，熔鈉電極失電子發(fā)生氧化反應，所以放電時熔鈉電極作電池的負極，正確；B項，原電池中電解質(zhì)中的陽離子移向正極，即Na向正極移動，正確；C項，充電時，原電池的負極和電源的負極相連，原電池的正極和電源的正極相連，放電時熔鈉電極是負極，充電時熔鈉電極與電源的負極相連，錯誤；D項，充電時陽極發(fā)生失電子的氧化反應，電極反應式為8S16e=nS8，正確。7(xx·岳陽縣第一中學高三第一次理綜能力測試)Fe(CN)63可將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉(zhuǎn)化為可利用的硫，自身還原為Fe(CN)64。工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置，通電電解，然后通入H2S加以處理。下列說法不正確的是()A電解時陽極反應式為Fe(CN)64e=Fe(CN)63B電解時陰極反應式為2HCO2e=H22COC當電解過程中有22.4 L標準狀況下的H2生成時，溶液中有32 g S析出(溶解忽略不計)D整個過程中需要不斷補充K4Fe(CN)6與KHCO3答案D解析A項，電解的目的是Fe(CN)64轉(zhuǎn)化成Fe(CN)63，陽極是失電子，化合價升高，F(xiàn)e(CN)64e=Fe(CN)63，正確；B項，陰極上得到電子，發(fā)生還原反應，HCO電離產(chǎn)生H放電，即電極反應式為2HCO2e=H22CO，正確；C項，電解后通入H2S，發(fā)生的離子反應方程式為2Fe(CN)63H2S2CO=2Fe(CN)64S2HCO，因此有H22COS，產(chǎn)生1 mol H2，有1 mol 的S產(chǎn)生，因此產(chǎn)生22.4 L標準狀況下的H2時，溶液中有32 g S析出，正確；D項，根據(jù)選項C，K4Fe(CN)6與KHCO3不需要補充，錯誤。8(xx·濰坊市臨朐縣高三階段性質(zhì)量檢測)現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽。用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù)原理，可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。下列說法中正確的是()Ab是陽離子交換膜，允許Na通過B從A口出來的是NaOH溶液C陰極反應式為4OH4e=2H2OO2DNa2SO4溶液從G口加入答案A解析A項，右邊電極是陰極，氫離子放電，b是陽離子交換膜，允許Na通過，正確；B項，左邊電極是陽極，陽極是氫氧根放電，從A口出來的是硫酸溶液，錯誤；C項，陰極是氫離子得到電子，錯誤；D項，根據(jù)分析可知Na2SO4溶液從F口加入，錯誤。9(xx·湖南省懷化市高三上學期期末)xx年8月，聯(lián)合國