2019年高考化學大二輪專題復習與增分策略訓練 專題08 電化學.doc

2019年高考化學大二輪專題復習與增分策略訓練 專題08 電化學考綱要求 1.理解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應式和電池反應方程式；了解常見化學電源的種類及其工作原理。2.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施?？键c一一座“鹽橋”連接“兩池”形成回路1電化學裝置中都有兩個電極，分別發(fā)生氧化反應與還原反應。若兩個電極插在同一電解質(zhì)溶液的容器內(nèi)，則由于陰陽離子的移動速率不同而導致兩極之間出現(xiàn)濃度差，以及因電極本身直接與離子反應而導致兩極之間電勢差變小，影響了電流的穩(wěn)定。為解決這個問題，人們使用了鹽橋。鹽橋主要出現(xiàn)在原電池中，有時也可在電解池中出現(xiàn)，其主要作用就是構(gòu)建閉合的內(nèi)電路，但不影響反應的實質(zhì)。鹽橋內(nèi)常為飽和氯化鉀、硝酸鉀等溶液。2鹽橋是新課改教材中出現(xiàn)的新名詞，因而圍繞鹽橋的電化學知識已成為新課改地區(qū)命題的一個熱點，所以有必要分析研究鹽橋問題的考查思路。通常從以下四個方面命題。(1)考查鹽橋的作用。(2)考查含鹽橋的電化學總反應式的書寫。(3)考查鹽橋內(nèi)溶液離子的移動方向。(4)考查含鹽橋的電化學裝置的設計。(5)考查鹽橋的作用與平衡移動。題組一明確原理，設計裝置1xx·廣東理綜，33(2)(3)(2)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學能，而原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線。完成原電池甲的裝置示意圖(見上圖)，并作相應標注，要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_。甲乙兩種原電池可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其原因是_。(3)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在(2)的材料中應選_作陽極。答案(2)(或其他合理答案)電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出甲在甲裝置中，負極不和Cu2接觸，避免了Cu2直接與負極發(fā)生反應而使化學能轉(zhuǎn)化為熱能(3)鋅片解析(2)根據(jù)題給條件和原電池的構(gòu)成條件可得：a若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)組成原電池，Zn作負極，Cu作正極，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。b若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)組成原電池，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，F(xiàn)e插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。c注意，畫圖時要注意電極名稱，電極材料，電解質(zhì)溶液名稱(或化學式)，并形成閉合回路。由于金屬活動性ZnFeCu，鋅片或鐵片作負極，由于Zn或Fe直接與CuSO4溶液接觸，工作一段時間后，負極逐漸溶解，表面有紅色固體析出。帶有鹽橋的甲原電池中負極沒有和CuSO4溶液直接接觸，二者不會直接發(fā)生置換反應，化學能不會轉(zhuǎn)化為熱能，幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能；而原電池乙中的負極與CuSO4溶液直接接觸，兩者會發(fā)生置換反應，部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能，化學能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能。(3)由犧牲陽極的陰極保護法可得，鐵片作正極(陰極)時被保護，作負極(陽極)時被腐蝕，所以應選擇比鐵片更活潑的鋅作負極(陽極)才能有效地保護鐵不被腐蝕。1工作原理原電池的閉合回路有外電路與內(nèi)電路之分，外電路的電流是從正極流向負極，內(nèi)電路是從負極流向正極，故內(nèi)電路中的陽離子移向正極、陰離子移向負極。(鹽橋中的陽離子移向正極區(qū)，陰離子移向負極區(qū)，以維持電荷守恒)。2設計思路首先根據(jù)離子方程式判斷出氧化劑、還原劑，明確電極反應。然后再分析兩劑狀態(tài)確定電極材料，若為固態(tài)時可作電極，若為溶液時則只能作電解液。然后補充缺少的電極材料及電解液。電極材料一般添加與電解質(zhì)溶液中陽離子相同的金屬作電極(使用惰性電極也可)，電解液則是一般含有與電極材料形成的陽離子相同的物質(zhì)。最后再插入鹽橋即可。題組二“鹽橋”的作用與化學平衡的移動2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得電子變成Fe2被還原，I失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時Fe3得電子速率等于Fe2失電子速率，反應達到平衡狀態(tài)；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。3下圖、分別是甲、乙兩組同學將反應“AsO2I2HAsOI2H2O”設計成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖B燒杯中逐滴加入適量40% NaOH溶液。下列敘述中正確的是()A甲組操作時，電流表(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B甲組操作時，溶液顏色變淺C乙組操作時，C2作正極D乙組操作時，C1上發(fā)生的電極反應為I22e=2I答案D解析裝置中的反應，AsO2I2HAsOI2H2O，當加入適量濃鹽酸時，平衡向右移動，有電子轉(zhuǎn)移，但電子不會沿導線通過，所以甲組操作，電流表(A)指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于I2濃度增大，所以溶液顏色變深；向裝置B燒杯中加入NaOH溶液中，AsO2e2H2O=AsO2H，電子沿導線到C1棒，I22e=2I，所以C2為負極，C1為正極。1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?？键c二幾種重要的化學電池高考中常見的新型電池有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“堿性鋅錳電池”、“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“鋅銀電池”、“鈕扣電池”、“MgAgCl電池”、“MgH2O2電池”等。新型電池是對電化學原理的綜合考查，在高考中依托新型電池考查的電化學原理知識有以下幾點。1判斷電極(1)“放電”時正、負極的判斷負極：元素化合價升高或發(fā)生氧化反應的物質(zhì)；正極：元素化合價降低或發(fā)生還原反應的物質(zhì)。(2)“充電”時陰、陽極的判斷陰極：“放電”時的負極在“充電”時為陰極；陽極：“放電”時的正極在“充電”時為陽極。2微粒流向(1)電子流向電解池：電源負極陰極，陽極電源正極；原電池：負極正極。提示：無論是電解池還是原電池電子均不能流經(jīng)電解質(zhì)溶液。(2)離子流向電解池：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極；原電池：陽離子移向正極，陰離子移向負極。3書寫電極反應式(1)“放電”時電極反應式的書寫依據(jù)條件，指出參與負極和正極反應的物質(zhì)，根據(jù)化合價的變化，判斷轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目；根據(jù)守恒書寫負極(或正極)反應式，特別應注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存。(2)“充電”時電極反應式的書寫充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電的陽極反應為放電時正極反應的逆過程，充電的陰極反應為放電時負極反應的逆過程。題組一“一池多變”的燃料電池1(xx·四川理綜，11)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，陽離子要往正極移動，故A錯；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；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。2將兩個鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CH4和O2，即可產(chǎn)生電流。下列敘述正確的是()通入CH4的電極為正極正極的電極反應式為O22H2O4e=4OH通入CH4的電極反應式為CH42O24e=CO22H2O負極的電極反應式為CH410OH8e=CO7H2O放電時溶液中的陽離子向負極移動放電時溶液中的陰離子向負極移動A BC D答案B解析根據(jù)題意知發(fā)生的反應為CH42O2=CO22H2O，反應產(chǎn)生的CO2在KOH溶液中會轉(zhuǎn)化為CO。CH4為還原劑，應通入電源的負極，所以錯誤；正極的電極反應式為O22H2O4e=4OH，故、正確，錯誤；放電時溶液(原電池內(nèi)電路)中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，錯誤，正確。不同“介質(zhì)”下燃料電池電極反應式的書寫，大多數(shù)學生感到較難。主要集中在：一是得失電子數(shù)目的判斷，二是電極產(chǎn)物的判斷。下面以CH3OH、O2燃料電池為例，分析電極反應式的書寫。(1)酸性介質(zhì)，如H2SO4。CH3OH在負極上失去電子生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在H作用下生成H2O。電極反應式為負極：CH3OH6eH2O=CO26H正極：O26e6H=3H2O(2)堿性介質(zhì)，如KOH溶液。CH3OH在負極上失去電子，在堿性條件下生成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e，O2在正極上得到電子生成OH，電極反應式為負極：CH3OH6e8OH=CO6H2O正極：O26e3H2O=6OH(3)熔融鹽介質(zhì)，如K2CO3。在電池工作時，CO移向負極。CH3OH在負極上失去電子，在CO的作用下生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在CO2的作用下生成CO，其電極反應式為負極：CH3OH6e3CO=4CO22H2O正極：O26e3CO2=3CO(4)摻雜Y2O3的ZrO3固體作電解質(zhì)，在高溫下能傳導正極生成的O2。根據(jù)O2移向負極，在負極上CH3OH失電子生成CO2氣體，而O2在正極上得電子生成O2，電極反應式為負極：CH3OH6e3O2=CO22H2O正極：O26e=3O2題組二“久考不衰”的可逆電池3(xx·天津理綜，6)已知：鋰離子電池的總反應為LixCLi1xCoO2CLiCoO2鋰硫電池的總反應為2LiSLi2S有關上述兩種電池說法正確的是()A鋰離子電池放電時，Li向負極遷移B鋰硫電池充電時，鋰電極發(fā)生還原反應C理論上兩種電池的比能量相同D下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電答案B解析鋰離子電池放電時，為原電池，陽離子Li移向正極，A錯誤；鋰硫電池充電時，為電解池，鋰電極發(fā)生還原反應生成Li，B正確；電池的比能量是指參與電極反應的單位質(zhì)量的電極材料放出電能的多少，兩種電池材料不同，顯然其比能量不同，C錯誤；由圖可知，鋰離子電池的電極材料為C和LiCoO2，應為該電池放電完全所得產(chǎn)物，而鋰硫電池的電極材料為Li和S，應為該電池充電完全所得產(chǎn)物，故此時應為鋰硫電池給鋰離子電池充電的過程，D錯誤。4(xx·浙江理綜，11)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，該項正確；B項，充電過程中發(fā)生電解池反應，OH從陰極向陽極遷移，該項錯誤；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，該項錯誤；D項，NiMH在KOH溶液、氨水中會發(fā)生氧化還原反應，該項錯誤。對于可充電電池，放電時為原電池，符合原電池的工作原理，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；外電路中電子由負極流向正極，內(nèi)電路中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。可充電電池充電時為電解池，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應；充電時電池的“”極與外接直流電源的正極相連，電池的“”極與外接直流電源的負極相連。題組三“全新應用”的高科技電池5氣體的自動化檢測中常常應用原電池原理的傳感器。下圖為電池的工作示意圖：氣體擴散進入傳感器，在敏感電極上發(fā)生反應，傳感器就會接收到電信號。下表列出了待測氣體及敏感電極上部分反應產(chǎn)物。則下列說法中正確的是()待測氣體敏感電極部分產(chǎn)物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A.上述氣體檢測時，敏感電極均作原電池正極B檢測Cl2氣體時，敏感電極的電極反應為Cl22e=2ClC檢測H2S氣體時，對電極充入空氣，對電極上電極反應式為O22H2O4e=4OHD檢測H2S和CO體積分數(shù)相同的兩份空氣樣本時，傳感器上產(chǎn)生的電流大小相同答案B解析A項，NO2NO，得電子，作正極，Cl2HCl，得電子，作正極，COCO2，失電子，作負極，H2SH2SO4，失電子，作負極；B項，根據(jù)產(chǎn)物可以判斷Cl2得電子，生成Cl，正確；C項，應為O24e4H=2H2O；D項，H2S生成H2SO4失去8e，而CO生成CO2失去2e，所以檢測體積分數(shù)相同的兩氣體時傳感器上產(chǎn)生的電流大小不相同。6(xx·大綱全國卷，9)下圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MHNi電池)。下列有關說法不正確的是()A放電時正極反應為NiOOHH2OeNi(OH)2OHB電池的電解液可為KOH溶液C充電時負極反應為MHOHH2OMeDMH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高答案C解析A項，在原電池的負極發(fā)生的是氧化反應，在原電池的正極發(fā)生的是還原反應，分析化合價的升降，正確；B項，因為該電池為金屬氫化物鎳電池，又有Ni(OH)2等產(chǎn)生，因此可用堿性溶液作電解質(zhì)溶液，正確；C項，該反應為放電時的負極反應，錯誤；D項，氫密度越大，單位體積內(nèi)放出的電量越多，電池的能量密度越高，正確。考點三電解池的“不尋?！睉谩傲c”突破電解池1分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極的反應為“陽氧陰還”。2剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。3注意放電順序。4書寫電極反應式，注意得失電子守恒。5正確判斷產(chǎn)物。(1)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S2>I>Br>Cl>OH(水)。(2)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：Ag>Hg2>Fe3>Cu2>H>Pb2>Fe2>Zn2>H(水)6恢復原態(tài)措施。電解后有關電解質(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。題組一電解原理在“治理環(huán)境”中的不尋常應用1工業(yè)上電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是()已知：Ni2在弱酸性溶液中發(fā)生水解氧化性：Ni2(高濃度)HNi2(低濃度)A碳棒上發(fā)生的電極反應：4OH4e=O22H2OB電解過程中，B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減少C為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pHD若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應總方程式發(fā)生改變答案B解析電極反應式為陽極：4OH4e=2H2OO2陰極：Ni22e=Ni2H2e=H2A項正確；B項，由于C中Ni2、H不斷減少，Cl通過陰離子膜從C移向B，A中，OH不斷減少，Na通過陽離子膜從A移向B，所以B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，錯誤；C項，由于H的氧化性大于Ni2(低濃度)的氧化性，所以為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程需要控制廢水pH；D項，若去掉陽離子膜，在陽極Cl放電生成Cl2，正確。2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應接電源負極，b應接電源正極，其電極反應式分別為陽極：SO2eH2O=SO2H陰極：2H2O2e=H22OH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。題組二電解原理在“制備物質(zhì)”中的不尋常應用3(1)xx·新課標全國卷，27(4)H3PO2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)：寫出陽極的電極反應式_。分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因_。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_。(2)xx·北京理綜，26(4)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補充物質(zhì)A，A是_，說明理由：_。答案(1)2H2O4e=O24H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H3PO2POH2PO或H3PO2被氧化(2)NH3根據(jù)反應：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多4根據(jù)2CrO2HCr2OH2O設計圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側(cè)電極連接電源的_極，其電極反應式為_。答案正極4OH4e=O22H2O解析根據(jù)NaOH溶液濃度的變化及Na交換膜，左側(cè)為陰極區(qū)域，右側(cè)為陽極區(qū)域，電極反應式為陰極：4H2O4e=2H24OH陽極：2H2O4e=O24H在陽極區(qū)域：2CrO2HCr2OH2O?？键c四金屬腐蝕與防護的“兩種比較”、“兩種方法”1兩種比較(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正極反應2H2e=H2O22H2O4e=4OH負極反應Fe2e=Fe2其他反應Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹(2)腐蝕快慢的比較一般來說可用下列原則判斷：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕；對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中；活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快；對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕的速率越快。2兩種保護方法(1)加防護層如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬或生成一層致密的薄膜。(2)電化學防護犧牲陽極的陰極保護法原電池原理：正極為被保護的金屬，負極為比被保護的金屬活潑的金屬；外加電流的陰極保護法電解原理：陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極。題組一兩種腐蝕的比較1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管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕B一段時間后，a管液面高于b管液面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。2xx·福建理綜，24(1)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關系密切。下圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。該電化腐蝕稱為_。圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是_(填字母)。答案吸氧腐蝕B解析金屬在中性和較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，腐蝕得越嚴重。3銅板上鐵鉚釘長期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會被腐蝕，示意圖如下。下列說法不正確的是()A因鐵的金屬性比銅強，所以鐵鉚釘被氧化而腐蝕B若水膜中溶解了SO2，則鐵鉚釘腐蝕的速率變小C銅極上的反應是2H2e=H2，O24e4H=2H2OD在金屬表面涂一層油脂，能防止鐵鉚釘被腐蝕答案B解析根據(jù)示意圖，鐵鉚釘發(fā)生電化學腐蝕，其電極反應式為左側(cè)右側(cè)B項，若水膜溶解了SO2，酸性增強，所以鐵鉚釘腐蝕的速率將變大。題組二腐蝕類型與防護方法4利用下圖裝置，能完成很多電化學實驗。下列有關此裝置的敘述中，錯誤的是()A若X為鋅棒，Y為NaCl溶液，開關K置于M處，可減緩鐵的腐蝕，這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法B若X為碳棒，Y為NaCl溶液，開關K置于N處，可減緩鐵的腐蝕，這種方法稱為外加電流的陰極保護法C若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開關K置于M處時，鐵電極上的電極反應式為Cu22e=CuD若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開關K置于N處時，溶液中各離子濃度都不會發(fā)生變化答案C解析A項，當開關K置于M處時，Zn作負極被腐蝕，稱作犧牲陽極的陰極保護法；B項，當開關K置于N處時，F(xiàn)e作陰極被保護，稱作外加電流的陰極保護法；C項，鐵作負極，電極反應式為Fe2e=Fe2；D項，該裝置為電鍍池，溶液中各離子濃度不會發(fā)生變化。5(xx·安徽理綜，28)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化。(1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)：編號實驗目的碳粉/g鐵粉/g醋酸/%為以下實驗作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0(2)編號實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了_腐蝕，請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向；此時，碳粉表面發(fā)生了_(填“氧化”或“還原”)反應，其電極反應式是_。(3)該小組對圖2中0t1時壓強變大的原因提出了如下假設，請你完成假設二：假設一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；假設二：_；(4)為驗證假設一，某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設計一個實驗方案驗證假設一，寫出實驗步驟和結(jié)論。實驗步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)：答案(1)2.0碳粉含量的影響(2)吸氧還原2H2OO24e=4OH(或4HO24e=2H2O)(3)反應放熱，溫度升高(4)藥品用量和操作同編號實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管)；通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣；滴入醋酸溶液，同時測量瓶內(nèi)壓強變化(也可測溫度變化、檢驗Fe2等)。如果瓶內(nèi)壓強增大，假設一成立。否則假設一不成立。(本題屬于開放性試題，答案合理即可)解析(1)本題采用“控制變量法”進行研究，即保持其他條件相同，只考慮其中一個因素對實驗的影響。探究醋酸濃度對電化學腐蝕的影響時，應保證碳粉和鐵粉的質(zhì)量與參照實驗相同，因此實驗中鐵粉為2.0 g；對比實驗和可知，鐵粉的質(zhì)量及醋酸的濃度相同，而碳粉的質(zhì)量不同，顯然探究的是碳粉的含量對鐵的電化學腐蝕的影響。(2)當鐵發(fā)生析氫腐蝕時，由于生成H2，容器的壓強不斷增大，而發(fā)生吸氧腐蝕時，由于消耗O2，容器的壓強不斷減小，t2時容器的壓強明顯小于起始壓強，說明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，此時Fe作負極，失去電子發(fā)生氧化反應；碳粉作正極，O2在其表面得到電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O22H2O4e=4OH(或4HO24e=2H2O)。(3)Fe發(fā)生電化學腐蝕時，放出熱量，使體系的溫度升高。(4)參照實驗中藥品的用量及操作方法，更換多孔橡皮塞，增加進、出氣導管，并通入稀有氣體，排出空氣，滴加醋酸溶液，同時測量瓶內(nèi)壓強的變化、溫度變化等，確定猜想一是否成立?？键c五利用“電子守恒”思想突破電化學的計算電化學計算的基本方法和技巧：原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算、產(chǎn)物的量與電量關系的計算等。通常有下列三種方法：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)關系式計算根據(jù)得失電子守恒定律關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關系式。如以通過4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關系式：4e2Cl2(Br2、I2)O2 陽極產(chǎn)物2H22Cu4AgM 陰極產(chǎn)物(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。題組一無明顯“外接電源”的電解池“串聯(lián)”的判斷與計算1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，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。題組二有明顯“外接電源”的電解池“串聯(lián)”的判斷與計算2在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時，銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題。(1)電源中X電極為直流電源的_極。(2)pH變化：A：_，B：_，C：_(填“增大”、“減小”或“不變”)(3)通電5 min時，B中共收集224 mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(假設電解前后溶液體積無變化)。(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為_(假設電解前后溶液體積無變化)。答案(1)負(2)增大減小不變(3)0.025 mol·L1(4)13解析(1)三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時，Ag在陰極發(fā)生還原反應變?yōu)锳g，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負極。(2)電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；電解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH減?。浑娊釧gNO3溶液，銀為陽極，不斷溶解，Ag濃度基本不變，pH不變。(3)通電5 min時，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過0.02 mol 電子。B中共收集0.01 mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04 mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒。因此，B中電解分為兩個階段，先電解CuSO4溶液，生成O2，后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設電解CuSO4溶液時生成O2的物質(zhì)的量為x，電解H2O時生成O2的物質(zhì)的量為y，則4x4y0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x3y0.01 mol(氣體體積之和)，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)2×0.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol÷0.2 L0.025 mol·L1。(4)通電5 min時，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH)0.02 mol÷0.2 L0.1 mol·L1，pH13。兩種“串聯(lián)”裝置圖比較圖1中無外接電源，其中必有一個裝置是原電池裝置(相當于發(fā)電裝置)，為電解池裝置提供電能，其中兩個電極活潑性差異大者為原電池裝置，如圖1中左邊為原電池裝置，右邊為電解池裝置。圖2中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯(lián)電解，通過兩池的電子數(shù)目相等。專題突破練1下列敘述中正確的是()A圖中正極附近溶液pH降低B圖中電子由Zn流向Cu，鹽橋中的Cl移向CuSO4溶液C圖正極反應是O22H2O4e=4OHD圖中加入少量K3Fe(CN)6溶液，有藍色沉淀生成答案D解析A項，正極電極反應式為Cu22e=Cu，c(Cu2)減小，Cu22H2OCu(OH)22H平衡向左移動，酸性減弱，pH應升高；B項，鹽橋中的Cl應移向負極區(qū)域；C項，應發(fā)生析氫腐蝕；D項，K3Fe(CN)6和Fe2反應生成Fe3Fe(CN)62藍色沉淀。2硼化釩(VB2)空氣電池是目前儲電能力最高的電池，電池示意圖如右，該電池工作時反應為4VB211O2=4B2O32V2O5。下列說法正確的是()A電極a為電池負極B圖中選擇性透過膜只能讓陽離子選擇性透過C電子由VB2極經(jīng)KOH溶液流向a電極DVB2極發(fā)生的電極反應為2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O答案D解析電極反應式為正極：11O244e22H2O=44OH，負極：4VB244OH44e=2V2O54B2O322H2O；B項，因為負極上消耗OH，所以選擇性透過膜應只讓陰離子選擇性透過；C項，電子不會進入電解質(zhì)溶液。3一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2。下列說法不正確的是()A在熔融電解質(zhì)中，O2向正極定向移動B電池的總反應是：2C4H1013O2=8CO210H2OC通入空氣的一極是正極，電極反應為O24e=2O2D通入丁烷的一極是負極，電極反應為C4H1026e13O2=4CO25H2O答案A解析電極反應式為正極：O24e=2O2負極：C4H1026e13O2=4CO25H2OA項，O2在正極上生成，應移向負極。4(xx·上海，12)如下圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中，下列分析正確的是()AK1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應為2H2eH2BK1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高CK2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護法DK2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生0.001 mol氣體答案B解析本題考查電化學原理。K1閉合，該裝置為原電池，根據(jù)原電池原理鐵棒為負極，發(fā)生的反應為Fe2eFe2，石墨棒為正極，發(fā)生的反應為O24e2H2O4OH，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高，所以A錯誤、B正確；K2閉合則為電解池裝置，根據(jù)電解原理，鐵棒為陰極，不會被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護法，C錯；此電解池是電解飽和NaCl溶液，兩極產(chǎn)生氫氣和氯氣共為0.002 mol，D錯。5近年來，金屬空氣電池的研究和應用取得很大進步，這種新型燃料電池具有比能量高、污染小、應用場合多等多方面優(yōu)點。鋁空氣電池工作原理如圖所示。關于金屬空氣電池的說法不正確的是()A鋁空氣電池(如上圖)中，鋁作負極，電子通過外電路到正極B為幫助電子與空氣中的氧氣反應，可使用活性炭作正極材料C堿性溶液中，負極反應為Al(s)3OH(aq)=Al(OH)3(s)3e，每消耗2.7 g Al(s)，需耗氧6.72 L(標準狀況)D金屬空氣電池的可持續(xù)應用要求是一方面在工作狀態(tài)下要有足夠的氧氣供應，另一方面在非工作狀態(tài)下能夠密封防止金屬自腐蝕答案C解析C項，電極反應式為負極：4Al(s)12e16OH(aq)=4AlO(aq)8H2O正極：3O212e6H2O=12OH(aq)所以每消耗2.7 g Al，需耗氧(標準狀況)的體積為××3×22.41.68 L。6美國福特(Ford)公司于1967年首先發(fā)明公布的鈉硫電池由于具有高能的誘人特點，受到很多國家極大的重視和發(fā)展。右圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，M由Na2O和Al2O3制得，該電池的工作溫度為320 左右，電池反應為2NaxS=Na2Sx，下列敘述正確的是()AM只是用來隔離Na和SB正極的電極反應式為xS2e=SC與鉛蓄電池相比，當消耗相同質(zhì)量的負極活性物質(zhì)時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的4倍DNa在電池工作過程中向負極移動答案B解析電極反應式為負極：2Na2e=2Na正極：xS2e=SC項，4.5倍；D項，Na應向正極移動；A項，M除了用來隔離Na和S，還用來傳導離子。7液流電池是一種新型可充電的高性能蓄電池，其工作原理如下圖。兩邊電解液存儲罐盛放的電解液分別是含有V3、V2的混合液和VO、VO2酸性混合液，且兩極電解液分開，各自循環(huán)。下列說法不正確的是()A充電時陰極的電極反應是V3e=V2B放電時，VO作氧化劑，在正極被還原，V2作還原劑，在負極被氧化C若離子交換膜為質(zhì)子交換膜，充電時當有1 mol e發(fā)生轉(zhuǎn)移時，左槽電解液的H的物質(zhì)的量增加了1 molD若離子交換膜為陰離子交換膜，放電時陰離子由左罐移向右罐答案C解析放電時的電極反應式為負極：V2e=V3正極：VOe2H=VO2H2O充電時的電極反應式為陰極：V3e=V2陽極：VO2H2Oe=VO2HA、B正確；D項，右罐正電荷增多，所以陰離子由左罐移向右罐；C項，根據(jù)電解池電極反應式，充電時當有1 mol e發(fā)生轉(zhuǎn)移時，左槽電解液的H增加2 mol，錯誤。8我國鎳氫電池居世界先進水平，我軍潛艇將裝備國產(chǎn)大功率鎳氫動力電池。常見鎳氫電池的某極是儲氫合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合價均可視為零價)，電池放電時發(fā)生的反應通常表示為LaNi5H66NiO(OH)=LaNi56Ni(OH)2。下列說法正確的是()A放電時儲氫合金作正極B放電時負極反應為LaNi5H66e=LaNi56HC充電時陽極周圍c(OH)減小D充電時儲氫合金作負極答案C解析放電時的電極反應式為負極：LaNi5H66e6OH=LaNi56H2O正極：6NiO(OH)6e6H2O=6Ni(OH)26OH充電時的電極反應式為陰極：LaNi56H2O6e=LaNi5H66OH陽極：6Ni(OH)26OH6e=6NiO(OH)6H2OC項，在陽極周圍消耗OH，其濃度減小。9電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，某研究小組用電浮選凝聚法處理污水，設計裝置如圖所示，下列說法正確的是()A裝置A中碳棒為陰極B裝置B中通入空氣的電極反應是O22H2O4e=4OHC污水中加入適量的硫酸鈉，既可增強溶液的導電性，又可增強凝聚凈化的效果D標準狀況下，若A裝置中產(chǎn)生44.8 L氣體，則理論上B裝置中要消耗CH4 11.2 L答案C解析燃料電池電極反應式為負極：CH48e4CO=5CO22H2O正極：2O28e4CO2=4CO電解池電極反應式為陽極：Fe2e=Fe2，4OH4e=2H2OO2陰極：2H2e=H2Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3具有吸附性，從而達到凈水目的；C項，Na2SO4易溶于水且呈中性；D項，A裝置除產(chǎn)生H2外，還會產(chǎn)生O2，所以消耗的CH4不是11.2 L。10圖的目的是精練銅，圖的目的是保護鋼閘門。下列說法不正確的是()A圖中a為純銅B圖中SO向b極移動C圖中如果a、b間連接電源，則a連接負極D圖中如果a、b間用導線連接，則X可以是銅答案D解析電鍍時，粗銅作陽極，純銅作陰極；保護鋼閘門，鋼閘門作陰極或作正極而被保護起來；D項，a、b間若用導線連接，X的活潑性應大于鐵的活潑性，X可以是Zn。11(1)含乙酸鈉和對氯酚()的廢水可以利用微生物電池除去，其原理如下圖所示：B是電池的_極(填“正”或“負”)；A極的電極反應式為_。(2)電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時得到乳酸的原理如下圖所示(圖中“HA”表示乳酸分子，A表示乳酸根離子)。陽極的電極反應式為_；簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：_；電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為68，此時進入濃縮室的OH可忽略不計.400 mL 10 g·L1乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為145 g·L1(溶液體積變化忽略不計)，陰極上產(chǎn)生的H2在標準狀況下的體積約為_ L。(乳酸的摩爾質(zhì)量為90 g·mol1)答案(1)負(2)4OH4e=2H2OO2陽極OH放電，c(H)增大，H從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室；陰極區(qū)H放電，c(H)減小，A通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，HA=HA，乳酸濃度增大6.72解析(1)電極反應式為負極：CH3COO8e4H2O=2HCO9H(2)陰極：4H4e=2H2陽極：4OH4e=2H2OO2陰極區(qū)H減少，A移向濃縮室，陽極區(qū)H濃度增大，移向濃縮室，得到濃乳酸溶液，增加的乳酸的物質(zhì)的量為0.6 mol所以產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量：×22.4 L·mol16.72 L。12(xx·北京理綜，28)用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液，通過控制電壓電解得以再生。某同學使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解pH1的0.1 mol·L1FeCl2溶液，研究廢液再生機理。記錄如下(a、b、c代表電壓數(shù)值)：序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗陽極產(chǎn)物xa電極附近出現(xiàn)黃色，有氣泡產(chǎn)生有Fe3、有Cl2a>xb電極附近出現(xiàn)黃色，無氣泡產(chǎn)生有Fe3、無Cl2b>x>0無明顯變化無Fe3、無Cl2(1)用KSCN溶液檢驗出Fe3的現(xiàn)象是_。(2)中，F(xiàn)e3產(chǎn)生的原因可能是Cl在陽極放電，生成的Cl2將Fe2氧化。寫出有關反應：_。(3)由推測，F(xiàn)e3產(chǎn)生的原因還可能是Fe2在陽極放電，原因是Fe2具有_性。(4)中雖未檢驗出Cl2，但Cl在陽極是否放電仍需進一步驗證。電解pH1的NaCl溶液做對照實驗，記錄如下：序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗陽極產(chǎn)物a>xc無明顯變化有Cl2c>xb無明顯變化無Cl2NaCl溶液的濃度是_ mol·L1。中檢測Cl2的實驗方法： _。與對比，得出的結(jié)論(寫出兩點)： _。答案(1)溶液變血紅色(2)2Cl2e=Cl2，