2018届二轮复习电化学基础学案（全国通用） 36页

第7讲 电化学基础 考点一 原电池原理与新型化学电源 ‎1.下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是(　　)‎ A．电池Ⅰ中锌是正极 B．电池Ⅱ是一次电池 C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应 D．电池Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒 解析：选D　原电池中活泼性强的金属作负极，Zn的活泼性比Cu强，所以Zn为负极，A项错误；铅蓄电池属于二次电池，能重复使用，不是一次电池，B项错误；在氢氧燃料电池中氢气失电子化合价升高，被氧化发生氧化反应，C项错误；干电池中Zn作负极，电池工作时，电子由锌通过导线流向碳棒，D项正确。‎ ‎2．(2016·全国甲卷)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋‎ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ 解析：选B　MgAgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。‎ ‎3.(2016·石家庄调研)某锂离子二次电池装置如图所示，其放电时的总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===‎6C＋LiCoO2。下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨为正极 B．充电时，阳极质量不变 C．充电时，阴极反应为xLi－xe－===xLi＋‎ D．放电时，正极反应为xLi＋＋Li1－xCoO2＋xe－===LiCoO2‎ 解析：选D　根据装置示意图和电池放电时的总反应可知，锂离子二次电池中石墨作负极，含锂化合物作正极，A项错误；充电时，阳极发生氧化反应：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，阳极质量减小，B项错误；充电时，阴极发生还原反应：‎6C＋xLi＋＋xe－===LixC6，C项错误；放电时，正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，D项正确。‎ ‎4.(2016·绵阳模拟)通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是(　　)‎ A．b为电池的负极，甲醛被氧化 B．a极的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O C．传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度不变 D．当电路中转移1×10－4 mol 电子时，传感器内参加反应的HCHO为0.75 mg 解析：选C　氧气反应得电子，a为正极，故b为电池的负极，甲醛被氧化，A项正确；a极是正极，在酸性溶液中电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项正确；传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度变小，C项错误；负极：HCHO－4e－＋H2O===CO2＋4H＋，当电路中转移1×10－4 mol电子时，n(HCHO)＝×10－4 mol，m(HCHO)＝0.75 mg，D项正确。‎ 考点二 电解原理及应用 ‎5.某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且浓度均为0.1 mol·L－1，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是(　　)‎ A．Cl2　　　　　　　　 B．Al C．Cu D．H2‎ 解析：选B　阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。‎ ‎6．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是(　　)‎ 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 解析：选B　电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。‎ ‎7．利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是(　　)‎ A．a为直流电源的负极 B．阴极的电极反应式为2HSO＋2H＋＋e－===S2O＋2H2O C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋‎ D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 解析：选C　由装置图知，左侧电极硫元素化合价从＋4(SO2)升高到＋6(H2SO4)，故左侧电极是阳极，a为直流电源的正极， A错误、C正确；阴极的电极反应式为2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，B错误；由于H＋在阴极上反应，故电解时，H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，D错误。‎ 考点三 金属的腐蚀与防护 ‎8.下列操作与钢铁制品的保护无关的是(　　)‎ A．炼钢时添加适量铬、镍等元素得到不锈钢 B．保持钢铁制品表面干燥清洁 C．利用电解法可在铁表面镀上一层均匀光滑的银 D．在钢铁制品表面贴几块锡片 解析：‎ 选D　添加铬、镍后可改变金属的内部结构，提高其抗腐蚀能力，A正确；钢铁制品表面干燥时无法发生电化学腐蚀，B正确；银耐腐蚀，镀在铁表面后使其具有耐腐蚀性，C正确；锡、铁若是构成原电池，则铁是负极，会加速其腐蚀，D错误。‎ ‎9．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是(　　)‎ A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋‎ 解析：选C　根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为 左边　负极：Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 右边　负极：Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极：2H＋＋2e－===H2↑‎ a、b处的pH均增大，C错误。‎ ‎10．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)‎ A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析：选B　图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，‎ ‎ 选项A错误；图b中开关置于M时，CuZn合金作负极，由M改置于N时，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，选项B正确；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，选项C错误；图d中ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn发生氧化反应引起的，选项D错误。‎ 考点四 串联装置中的电化学问题 ‎11.(2016·四川成都七中月考)假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　　)‎ A．当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 B．当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生 C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；③→②‎ D．当K闭合后，A、B装置中溶液的pH均变大 解析：选A　当K闭合时，装置B能自发进行氧化还原反应，所以装置B为原电池，则装置A、C、D都是电解池，装置B中Zn失去电子作负极、Cu作正极。所以装置A中C(石墨)、装置C中Cu、装置D中粗Cu都作阳极。装置A中Fe、装置C中Ag、装置D中纯Cu都作阴极；当K断开时，装置B不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，则锌和稀硫酸发生化学腐蚀。当K闭合时，装置B能自发进行氧化还原反应，为原电池，在电路中作电源，装置A为电解池，A项符合题意；当K断开时，装置B不能构成原电池，锌片和稀硫酸发生化学腐蚀而溶解，有氢气产生，B项不符合题意；当K闭合后，装置B为原电池，装置A、C、D为电解池，电子从负极流向阴极，再从阴极流向阳极，所以整个电路中电子的流动方向为①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；③→②，电子不进入电解质溶液，C项不符合题意；当K闭合后，装置A中阴极上H＋放电，阳极上Cl－放电，导致溶液中OH－浓度增大，溶液的pH增大；B中正极上H＋放电导致H＋浓度减小，溶液的pH增大，D项不符合题意。‎ ‎12．(2016·张掖模拟)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨电极上发生氧化反应 B．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇 C．根据图示，物质A为CO2‎ D．甲烷燃料电池中CO向空气一极移动 解析：选C　石墨作阴极，发生还原反应，A错误；乙醇是非电解质，不能增强污水的导电能力，B错误；图中电池的电解质为熔融碳酸盐，通甲烷的一极为负极，电极反应为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，反应生成CO2，正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO，反应消耗CO2，所以物质A为CO2，C正确；原电池中阴离子向负极移动，所以CO向甲烷一极移动，D错误。‎ 考点五 带交换膜的电化学装置 ‎13.(2015·福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)‎ A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移 C．每生成1 mol O2，有‎44 g CO2被还原 D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析：选B　结合装置图可知该装置为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H＋向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2,3CO2―→C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 mol CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2‎ O，D项错误。‎ ‎14.(2016·日照联合检测)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．钛电极发生氧化反应 B．阳极附近溶液的pH逐渐增大 C．离子交换膜应采用阳离子交换膜 D．阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O 解析：选D　钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。‎ ‎⊙考查综合迁移应用能力 ‎15．用电解法可制备Cu2O。原理如图所示。‎ ‎(1)电极反应式分别为：阳极__________________，阴极__________________。电解过程中石墨电极附近溶液的pH________(填“增大”“不变”“减小”或“无法确定”)。‎ ‎(2)假设将电解质溶液换成硫酸，仍能制得Cu2O，则阳极上的电极反应式为____________________，电解一段时间后，整个电解质溶液的pH________(填“增大”“不变”“减小”或“无法确定”)。‎ ‎(3)在上述两种情况下，若制得等量的Cu2O，则电路中通过的电子数之比为________。‎ 解析：(1)观察装置图知，铜电极失去电子变成Cu2O：2Cu－2e－―→Cu2O，再依据电荷守恒、质量守恒及介质为强碱性溶液可配平得2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O；阴极上是H2O电离出的H＋放电生成氢气，导致石墨电极附近溶液的pH增大。(2)酸性条件下，阳极铜的电极反应式为2Cu－2e－＋H2O===Cu2O＋2H＋，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，由此可得电池总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。因水不断地被消耗，导致酸的浓度增大，pH减小。(3)依得失电子守恒原理知，在两种情况下制得等量的Cu2O，电路中通过的电子数相等。‎ 答案：(1)2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O ‎2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　增大 ‎(2)2Cu－2e－＋H2O===Cu2O＋2H＋　减小 ‎(3)1∶1‎ ‎16．某蓄电池的反应为NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2‎ ‎(1)该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是________(填选项字母)。放电时生成Fe(OH)2的质量为‎18 g，则外电路中转移的电子数是________________。‎ A．NiO2 B．Fe C．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2‎ ‎(2)为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀，通常在船体上镶嵌Zn块，或与该蓄电池的________(填“正”或“负”)极相连。‎ ‎(3)以该蓄电池作电源，用如图所示的装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是______________________(用相关的电极反应式和离子方程式表示)。‎ ‎(4)精炼铜时，粗铜应与直流电源的________(填“正”或“负”)极相连。精炼过程中，电解质溶液中的c(Fe2＋)、c(Zn2＋)会逐渐增大而影响进一步电解。甲同学设计如下除杂方案：‎ 已知：‎ 沉淀物 Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Cu(OH)2‎ Zn(OH)2‎ 开始沉淀时的pH ‎2.3‎ ‎7.5‎ ‎5.6‎ ‎6.2‎ 完全沉淀时的pH ‎3.9‎ ‎9.7‎ ‎6.4‎ ‎8.0‎ 则加入H2O2的目的是______________________________________________________。‎ 乙同学认为应将方案中的pH调节到8，你认为此观点________(填“正确”或“不正确”)，理由是___________________________________________________________。‎ 解析：(1)该蓄电池充电时反应逆向进行，发生还原反应的电极为阴极，电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－。放电时Fe→Fe(OH)2，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，每生成1 mol Fe(OH)2，转移2 mol电子，‎18 g Fe(OH)2的物质的量为0.2 mol，故转移0.4 mol电子。‎ ‎(2)外接电源的阴极保护法中，船体应与蓄电池的负极相连。‎ ‎(3)铝制品发生钝化时，在铝表面形成致密的氧化膜，也会有Al3＋进入溶液中与HCO发生反应Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑，使溶液变浑浊。‎ ‎(4)精炼铜时，粗铜应与电源的正极相连。处理电解质溶液时加入H2O2将Fe2＋转化为Fe3＋，然后调节溶液的pH为4，可以使Fe3＋以Fe(OH)3‎ 的形式除去。若将溶液的pH调节到8，Cu2＋也沉淀完全。‎ 答案：(1)C　0.4NA或2.408×1023　(2)负 ‎(3)Al－3e－===Al3＋，Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑　(4)正　将Fe2＋氧化为Fe3＋　不正确　同时会使Cu2＋生成沉淀而除去 考点一　原电池原理与新型化学电源 查看《课前自测诊断卷》考点一，有哪些题目做错，为课堂找到努力方向！‎ 考点定位 重要保分考点 错因定位 ‎1.不熟悉原电池的工作原理导致判断错误，不会判断电子、溶液中离子移动的方向，两极发生的反应，如[诊断卷T2(C)]。‎ ‎2.忽视电解质溶液中的离子(如H＋或OH－)对电极反应的影响，导致电极反应式书写错误，如[诊断卷T2(B)、T4(B)]。‎ ‎3.对充、放电电池的原理模糊不清，放电时为原电池原理、充电时为电解池原理，如[诊断卷T3]。‎ ‎1．判一判：识别原电池中的易错点 ‎(1)当两电池转移相同数目电子时，生成和消耗Ni的物质的量相同(√)‎ ‎(2)两装置工作时，盐桥中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动(√)‎ ‎(3)由此可判断能够发生反应2Cr3＋＋3Ni===3Ni2＋＋2Cr和Ni2＋＋Sn===Sn2＋＋Ni(×)‎ ‎(4)由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为Cr>Ni>Sn(√)‎ ‎(5)去掉盐桥，电流表指针仍会发生偏转(×)‎ ‎2．填一填：感悟电极方程式的书写规则 写出下列燃料电池装置的总反应方程式和电极反应式 ‎①电池总反应为____________________________________________________________。‎ 负极为_________________________________________________________________；‎ 正极为________________________________________________________________。‎ ‎②电池总反应为___________________________________________________________。‎ 负极为______________________________________________________________；‎ 正极为_______________________________________________________________。‎ ‎③电池总反应为________________________________________________________。‎ 负极为__________________________________________________________________；‎ 正极为__________________________________________________________________。‎ ‎④电池总反应为___________________________________________________________。‎ 负极为______________________________________________________________；‎ 正极为_______________________________________________________________。‎ 答案：①CH4＋2O2===CO2＋2H2O CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋‎ ‎2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ‎②CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ‎2O2＋4H2O＋8e－===8OH－‎ ‎③2CO＋O2===2CO2‎ ‎2CO＋2CO－4e－===4CO2‎ O2＋4e－＋2CO2===2CO ‎④2H2＋O2===2H2O ‎2H2－4e－＋2O2－===2H2O O2＋4e－===2O2－‎ ‎3．记一记：背牢原电池中的基本知识 ‎(1)原电池的结构及工作原理(以CuZn原电池为例)‎ ‎(2)一般电极反应式的书写 ‎①书写步骤 ‎②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－‎ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋‎ 水溶液 不能出现O2－‎ 考向一　原电池工作原理 ‎1．(2015·天津高考)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析：选C　A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有‎64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为‎65 g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。‎ ‎2．(2016·上海高考)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)‎ A．铜棒的质量　　　　　　　 B．c(Zn2＋)‎ C．c(H＋) D．c(SO)‎ 解析：选C　该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A项，在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D项，SO不参加反应，其浓度不变，错误。‎ 考向二　应用广泛的新型电池 ‎3．(2015·江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O C．电池工作时，CO向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO 解析：选D　A选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，正确。‎ ‎4．(2016·武汉模拟)气体自动化检测的探头应用了原电池原理：气体扩散进入敏感电极，发生原电池反应产生电信号，传感器通过对电信号进行分析、判断从而得到结论。下表列出了部分待测气体及敏感电极上部分产物，下列有关说法正确的是(　　)‎ 待测气体 部分电极反应产物 NO N2‎ H2‎ H2O CO CO2‎ SO2‎ SO3‎ A．检测NO时，敏感电极的电极反应式为2NO－4e－===N2＋2O2－‎ B．检测汽车尾气中的CO时，传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高 C．检测SO2时，对电极充入空气，对电极上电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．检测上述气体时，电流均从对电极流向敏感电极 解析：选B　检测NO时，NO生成N2，氮元素化合价由＋2价变为0价而发生还原反应，则其所在电极为正极，故A错误；检测汽车尾气中的CO时，尾气中CO的含量越高，转移的电子越多，传感器中通过的电流越大，故B正确；检测二氧化硫时，二氧化硫生成三氧化硫，硫元素化合价由＋4价变为＋6价而发生氧化反应，则其所在电极为负极，正极上氧气得电子生成氧离子，故C错误；根据待测气体和反应产物可知，部分气体中元素化合价上升，部分气体中元素的化合价下降，所以敏感电极不一定都做电池负极，电流不一定均从对电极流向敏感电极，故D错误。‎ 备考锦囊　原电池中氧气得电子的思维模型 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应有所不同，抓住氧元素的化合价变化规律，得到电子后化合价降低，首先变成O2－，O2－能否存在要看电解质环境。‎ 下面总结了四种不同电解质环境中，氧气得电子后为O2－的存在形式：‎ 电解质环境 从电极反应式判O2－的存在形式 酸性电解质溶液环境下 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性电解质溶液环境下 O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 固体电解质(高温下能传导O2－)环境下 O2＋4e－===2O2－‎ 熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 O2＋2CO2＋4e－===2CO 考向三　“久考不衰”的可充电电池 ‎5．(2016·全国丙卷)锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气‎22.4 L(标准状况)‎ 解析：选C　A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大。C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)。D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为‎11.2 L(标准状况)。‎ ‎6．(2016·四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ 解析：选C　A．原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；C.充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重‎7 g，错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。‎ 备考锦囊　4方面突破可充电电池 考点二　电解原理及应用 查看《课前自测诊断卷》考点二，有哪些题目做错，为课堂找到努力方向！‎ 考点定位 重要保分考点 错因定位 ‎1.不熟悉电解池的工作原理导致判断错误，不会判断电解池中电子、溶液中离子移动方向，两极发生的反应，如[诊断卷T6、T7(D)]。‎ ‎2．对溶液中离子氧化性(或还原性)的说明顺序与两极离子放电顺序关系模糊不清而错写电极反应式，错判电极产物，如[诊断卷T5、T7(B)]。‎ ‎3．不会利用电子守恒解答电解池中计算问题，如[诊断卷T15(3)]。‎ ‎1．辨清电解原理及应用中的易错点(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化(√)‎ ‎(2)电解法精炼铜时，用纯铜作阳极(×)‎ ‎(3)在镀件上镀铜时，电镀液中c(Cu2＋)几乎不变(√)‎ ‎(4)电解法精炼铜时，电解质溶液中各离子浓度基本不变(×)‎ ‎(5)电解饱和食盐水时，电子的流向由负极→外电路→阴极→食盐水溶液→阳极→正极(×)‎ ‎(6)电镀时只能用镀层金属作阴极，镀件金属作阳极(×)‎ ‎(7)工业上可用电解MgCl2、AlCl3溶液的方法制取Mg和Al(×)‎ ‎(8)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极，稀H2SO4作电解质溶液(√)‎ ‎(9)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)‎ ‎(10)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过(√)‎ ‎2．练熟电解池中常考的电极反应式 ‎(1)用惰性电极电解饱和食盐水：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)用惰性电极电解CuSO4溶液：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)电解精炼铜 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋、‎ Fe－2e－===Fe2＋、________________；‎ 阴极：________________。‎ 答案：(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(2)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4‎ ‎(3)Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu ‎3．记牢离子放电顺序及电极反应式的书写 ‎(1)准确判断放电顺序，锁定放电离子 ‎(2)灵活运用书写电解池中电极反应式的思维流程 考向一　电解原理的分析与判断 ‎ ‎1.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．阳极电极反应式为2Al－6e－＋6OH－===Al2O3＋3H2O B．随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大 C．当阴极生成气体‎3.36 L(标准状况)时，阳极增重‎2.4 g D．电解过程中H＋移向Al电极 解析：选C　A项，电解质为硫酸，反应中无OH－，错误；B项，电解总反应：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，H2O减少，溶液pH逐渐减小，错误；C项，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，生成H2的物质的量为＝0.15 mol，转移电子为2×0.15 mol＝0.3 mol，阳极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，根据差量法计算得阳极增重‎2.4 g，正确；D项，电解过程中，阳离子移向阴极，所以H＋移向石墨电极，错误。‎ ‎2．(2016·北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 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↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 解析：选B　根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A选项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到m处，m处铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。‎ 备考锦囊　判断阴阳极的四种方法 ‎(1)根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。‎ ‎(2)根据电子流动方向判断，电子流动方向为电源负极流向阴极，阳极流向电源正极。‎ ‎(3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。‎ ‎(4)根据电解池两极产物判断，一般情况下：‎ ‎①阴极上的现象是：析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出；‎ ‎②阳极上的现象是：有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小(活性电极作阳极)。‎ 考向二　电解原理的应用 ‎3．(2015·四川高考)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：选D　A项，若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极，正确；B项，阳极Cl－放电生成ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，正确；C项，阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)，正确；D项，由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，错误。‎ ‎4．工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是(　　)‎ A．A电极接电源的正极 B．A极区溶液的碱性逐渐增强 C．本装置中使用的是阴离子交换膜 D．B极的电极反应式为SO2＋2e－＋2H2O===SO＋4H＋‎ 解析：选B　A项，由SO生成S2O，发生还原反应，A应为负极，错误；B项，阴极的电极反应式为2SO＋2e－＋2H2O===S2O＋4OH－，碱性增强，正确；C项，离子交换膜应使H＋移动，应为阳离子交换膜，错误；D项，B为阳极，发生SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，错误。‎ ‎5．室温下，ClO2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂。制备ClO2的新工艺是电解法。‎ ‎(1)如图表示用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，写出阳极产生ClO2的电极反应：__________________________________；图中b电极为________(填“阳极”或“阴极”)。‎ ‎(2)电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________ mol，阴极区pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ 解析：(1)ClO2是电解饱和NaCl溶液的产物，故氯元素被氧化，图中左侧通入的是饱和NaCl溶液，故a为阳极，b为阴极，阳极Cl－失电子，发生氧化反应，生成ClO2。(2)阴极反应为2H2O－2e－===H2↑＋2OH－，生成标准状况下112 mL(即0.005 mol)氢气的同时生成0.01 mol OH－， 为保持溶液中的电荷守恒，则通过阳离子交换膜的阳离子为0.01 mol，阴极区的pH变大。‎ 答案：(1)Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　阴极 ‎(2)0.01　变大 考向三　电化学的定量计算技巧 ‎ ‎6.如图所示，A池用石墨电极电解pH＝13氢氧化钠溶液(100 mL)，B池c电极为纯铜，d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag)，溶液是足量CuSO4溶液，通电一段时间后停止，A池a极产生的气体在标准状况下为‎2.24 L，则下列说法正确的是(　　)‎ A．d电极质量一定减少‎6.4 g B．c电极质量一定增加‎6.4 g C．A池pH不变 D．A池溶液质量减少‎3.6 g 解析：选B　由现象：‎ 由原理得a：4H＋＋2e－===2H2↑‎ b：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ c：2Cu2＋＋4e－===2Cu 由数据：n(H2)＝0.1 molH2～Cu c电极析出铜‎6.4 g。‎ ‎7．在‎1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SO)＝2.0 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到‎22.4 L(标准状况)气体，则原溶液中c(K＋)为(　　)‎ A．2.0 mol·L－1　　　　　 B．1.5 mol·L－1‎ C．1.0 mol·L－1 D．0.50 mol·L－1‎ 解析：选A　由于两极均产生气体，所以阳极是阴离子OH－放电得到O2，阴极是Cu2＋和H＋放电得到Cu和H2，由得失电子守恒可知：2n(O2)＝n(Cu2＋)＋n(H2)，而n(O2)＝n(H2)＝‎22.4 L/(‎22.4 L·mol－1)＝1.0 mol，所以n(Cu2＋)＝n(O2)＝1.0 mol，c(Cu2＋)＝1.0 mol·L－1，原溶液中存在电荷守恒：c(K＋)＋‎2c(Cu2＋)＝‎2c(SO)，所以c(K＋)＝2×2.0 mol·L－1－2×1.0 mol·L－1＝2.0 mol·L－1。‎ 备考锦囊　突破电化学定量计算的三种方法 例如由关系式法通过4 mol e－为基准可构建电极产物之间的如下关系式：‎ 考点三　金属的腐蚀与防护 查看《课前自测诊断卷》考点三，有哪些题目做错，为课堂找到努力方向！‎ 考点定位 基础送分考点 错因定位 ‎1.分不清金属电化学腐蚀的类型而导致反应原理的判断错误，如 ‎[诊断卷T9(A)]不能区分析氢腐蚀和吸氧腐蚀，[诊断卷T10(C)]对金属腐蚀速率快慢的影响因素。‎ ‎2．不能利用电化学原理对金属进行防护，如[诊断卷T8(D)]。‎ ‎1．记牢金属腐蚀与防护的方法 ‎(1)金属腐蚀快慢程度的判断方法 ‎(2)金属电化学保护的两种方法 ‎2．辨清钢铁腐蚀与防护中的易错点(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出H2，钢铁被腐蚀(√)‎ ‎(2)钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出O2，钢铁被腐蚀(×)‎ ‎(3)船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体(×)‎ ‎(4)外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门(×)‎ ‎3．辨清金属腐蚀与防护中的易错点(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重(×)‎ ‎(2)图2中，往烧杯中滴加几滴KSCN溶液，溶液变红色(×)‎ ‎(3)图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀(√)‎ ‎(4)图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极(×)‎ ‎1.(2015·上海高考)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↑‎ 解析：选D　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，正确。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－，正确。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，正确。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－，错误。‎ ‎2．(2016·潍坊模拟)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。‎ ‎(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________。在此过程中，两个电极上质量的变化值：阴极________阳极(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(3)利用如图所示的装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________(填“M”或“N”)处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______________。‎ 解析：(1)阳极铝被氧化成Al2O3，反应过程中有水参加，故电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。(2)电镀时，为保证阴极上只有铜析出，就要确保电镀过程中溶液中有足够多的Cu2＋，因此阳极就需要不断地溶解铜，以补充电镀液中的Cu2＋。(3)铁被保护，可以作原电池的正极或电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。‎ 答案：(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋　(2)能向电镀液中不断补充Cu2＋，使电镀液中的Cu2＋浓度保持恒定　＝　(3)N　牺牲阳极的阴极保护法 考点四　串联装置中的电化学问题 查看《课前自测诊断卷》考点四，有哪些题目做错，为课堂找到努力方向！‎ 考点定位 难点拉分考点 错因定位 分不清串联装置中各装置的类型而对题目无处下手，特别是无外接直流电源的串联装置，更是无法判断出哪个装置是原电池，哪个是电解池，如[诊断卷T11(A、C)]、[诊断卷T12]判断出铁电极和碳电极的类型。‎ ‎1．练一练：夯实串联装置中的基础点 ‎(1)无外接直流电源的串联装置 ‎①甲装置为________池，其中Zn为________极，电极反应式为____________________。‎ ‎②乙装置为________池，其中Fe为________极，电极反应式为_____________________。‎ ‎(2)有外接直流电源的串联装置 ‎③甲装置为________池，其中Cu为________极，电极反应式为_____________________。‎ ‎④乙装置为________池，其中Cu为________极，电极反应式为____________________。‎ 答案：①原电　负　Zn－2e－===Zn2＋‎ ‎②电解　阴　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎③电解　阴　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎④电镀　阳　Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎2．记一记：学会判断电池类型的方法 ‎(1)无外接电源电池类型的判断方法 ‎①根据装置图直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如下图所示，A为原电池，B为电解池。‎ ‎②根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种材料不同的电极；而电解池则一般都是两个惰性电极。原电池中的电极材料和电解质溶液能发生自发氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如右图所示，B为原电池，A为电解池。‎ ‎③根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型，如右图所示，若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极， C是负极；甲是电解池， A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。‎ ‎(2)有外接电源电池类型的判断方法 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：‎ 则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。‎ 题型一　无外接电源的串联装置 ‎1．(2014·广东高考)某同学组装了如图所示的电化学装置。电极Ⅰ为Al，其他电极均为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 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：选A　首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，所以电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ(电流方向与电子流动方向相反)，A正确。电极Ⅰ上铝失电子发生氧化反应，B错。电极Ⅱ上有铜析出，C错。电极Ⅲ的电极反应：Cu－2e－===Cu2＋，D错。‎ ‎2．按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行)：‎ ‎(1)U形管内发生的现象为___________________________________________。‎ ‎(2)写出有关反应的化学方程式___________________________________________。‎ ‎(3)在a、b烧杯中发生的现象______________________________________________。‎ ‎(4)如果小烧杯中有‎0.508 g碘析出，问大烧杯中负极减轻________ g。‎ 解析：由图知，左边的装置为原电池，Zn为负极，Pt为正极，电解质溶液为硫酸溶液，总反应化学方程式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，因此，右边的装置为电解池，根据装置的连接方式，电解池的左边为阳极，右边为阴极，电解质溶液为KCl溶液，阳极附近氯离子放电，生成氯气，所以a烧杯的淀粉KI溶液变蓝，化学反应方程式为2KI＋Cl2===2KCl＋I2，阴极附近氢离子放电产生氢气，同时生成氢氧根离子，因此酚酞溶液变红，b烧杯中有无色气泡生成，电解的总方程式为2KCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2KOH；根据电子转移守恒，Zn～I2，根据生成的碘单质的质量，可求出锌消耗的质量。‎ 答案：(1)左侧管内有黄绿色气体逸出，右侧管内有无色气体逸出，右侧溶液由无色变为红色 ‎(2)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，‎ ‎2KCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2KOH，‎ ‎2KI＋Cl2===2KCl＋I2‎ ‎(3)a烧杯中的溶液变蓝，b烧杯中有无色气体生成，溶液无明显变化 ‎(4)0.13‎ 题型二　有外接电源的串联装置 ‎3．如图所示，X、Y、Q、W 都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．电源的M极为正极 B．甲装置中溶液的pH减小 C．甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1∶1‎ D．欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液 解析：选C　W极附近颜色逐渐加深，说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极，即 W连接电源的负极，则M为正极，N为负极，A正确；通电时，甲中X为阳极，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Y为阴极，电极反应为2Cu2＋＋4e－===2Cu，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，甲装置中溶液的pH减小，B正确；n(O2)∶n(Cu)＝1∶2，C错误；电镀时镀层金属作阳极，即U极是Ag，电镀液为AgNO3溶液，D正确。‎ ‎4．CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2而得到。如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在淀粉KI溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是(　　)‎ A．若a极变红，则在Pt电极上：2I－－2e－===I2，碘使淀粉变蓝 B．若b极变红，则在Pt电极上：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，O2将I－氧化为I2，碘使淀粉变蓝 C．若a极变红，则在Cu电极上：开始时Cu－2e－===Cu2＋，一段时间后2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，碘使淀粉变蓝 D．若b极变红，则在Cu极上：Cu－2e－===Cu2＋，Cu2＋显蓝色 解析：选C　电解NaCl溶液(滴入酚酞)时，阴极附近变红，若a极变红，则Cu电极为阳极，则Cu－2e－===Cu2＋，2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，碘使淀粉变蓝；若b极变红，Pt电极为阳极，发生2I－－2e－===I2，碘使淀粉变蓝，C正确。‎ 考点五　高考新动向——带交换膜的电化学装置 查看《课前自测诊断卷》考点五，有哪些题目做错，为课堂找到努力方向！‎ 考点定位 难点拉分考点 错因定位 弄不明有膜电池的工作原理，理不清交换膜与阴、阳离子移动方向的关系而出错，如[诊断卷T13(B)]由交换膜和电源的正负，可推出H＋从b极区向a极区移动。‎ 考向一　使用阳离子(或质子)交换膜的电化学装置 ‎1．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(　　)‎ A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O 解析：选A　图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6‎ ‎－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。‎ ‎2．(2015·山东高考节选)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图所示装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________溶液(填化学式)，阳极电极反应式为____________________________，电解过程中Li＋向________电极迁移(填“A”或“B”)。‎ 解析：根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极。阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。根据电流方向，电解过程中Li＋向B电极迁移。‎ 答案：LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B 备考锦囊 阳离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过孔道，而阴离子移动到孔道处，受到孔道带负电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。第2题中使用阳离子交换膜，H2、OH－不能通过交换膜，保证Cl2和生成的H2、OH－不接触，同时Li＋能通过，制得浓度更高的LiOH，而LiCl溶液浓度降低，须定时添加。而质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H＋)通过，其余的均不能通过。第1题中负极区产生的H＋，通过质子交换膜到达正极。‎ 考向二　使用阴离子交换膜的电化学装置 ‎ ‎3.(2016·襄阳模拟)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是(　　)‎ A．镍是阳极，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解时电流的方向为：负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极 C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动 D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)‎ 解析：选D　用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成FeO，则铁作阳极，镍作阴极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，A项错误；电解时，电流的方向与电子的运动方向相反，则电流的方向为：正极→Fe电极～Ni电极→负极，B项错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左向右移动，C项错误；阳极反应为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，阴极反应为6H＋＋6e－===3H2↑，则电池的总反应为Fe＋2NaOH＋2H2O===Na2FeO4＋3H2↑，电解过程消耗NaOH，所以撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低，D项正确。‎ ‎4.电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，下列说法不正确的是(　　)‎ A．右侧发生的电极方程式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．电解结束时，右侧溶液中含有IO C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2O===KIO3＋3H2↑‎ D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变 解析：选D　电解的电极反应：阳极2I－－2e－===I2，使左侧溶液变蓝色；3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，则一段时间后，蓝色变浅；IO通过阴离子交换膜向右侧移动；阴极2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右侧放出氢气。如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜：阳极2I－－2e－===I2，多余K＋通过阳离子交换膜迁移至阴极；阴极2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，保证两边溶液呈电中性，结果不会生成IO，总化学方程式当然不同。‎ 备考锦囊 阴离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带正电荷的基团，阴离子可以自由通过孔道，而阳离子移动到孔道处，受到孔道带正电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。题4中阴离子交换膜保证OH－、IO通过，从而发生上述现象。‎ 考向三　阴、阳离子膜共同使用的电化学装置 ‎5．电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是(　　)‎ ‎(说明：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)‎ A．a电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ B．产物丙为硫酸 C．d为阴离子交换膜 D．Na2SO4溶液浓度增大 解析：选B　电解硫酸钠溶液的实质是电解水，又同温同压下气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，则甲为O2，乙为H2，故a电极上为H2O电离出的OH－放电，产生氧气，A项错误；a电极为阳极，阳极上H2O电离出的OH－放电，SO向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；b为阴极，阴极上H2O电离出的H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；Na2SO4溶液中Na＋向阴极移动、SO向阳极移动，因此Na2SO4溶液的浓度减小，D项错误。‎ ‎6．(2014·新课标Ⅰ节选)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：‎ ‎①写出阳极的电极反应式_______________________________________________。‎ ‎②分析产品室可得到H3PO2的原因_______________________________________。‎ ‎③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质。该杂质产生的原因是_____________________________。‎ 解析：①阳极为水电离出的OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。②阳极室中的H＋穿过阳膜进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。③在阳极区H2PO或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO。‎ 答案：①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　②阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2　③PO　H2PO或H3PO2被氧化 备考锦囊 交换膜在电化学工业中应用十分广泛，工业上用电解原理来制取产品时，使用离子交换膜具有占地面积小，能连续生产，生产能力大，产品质量高，能耗低等优点。题6中以次磷酸(H3PO2‎ ‎)为载体，考查电解原理在物质制备中的应用，突出电渗析原理的新信息的获取、分析、理解，充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的指导思想，即不仅要知其然，还要知其所以然。‎ ‎1．下列表述正确的是(　　)‎ A B C D 盐桥中的Cl－移向CuSO4溶液 b极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 粗铜的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu 正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 解析：选D　由于金属活动性：Zn>Cu，Zn极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Cl－移向ZnSO4溶液，A项错误；B项，该装置为电解池，b电极为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，a电极产生Cl2，错误； C项，粗铜的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误； D项，该装置为原电池，钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，正确。‎ ‎2．(2016·海南高考，有改动)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．Zn为电池的正极 B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH－向负极迁移 解析：选D　A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，错误；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应式为2FeO＋6e－＋8H2O ===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C.由电池总反应式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，正确。‎ ‎3．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋Fe2＋>Zn2＋，故阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为析出Ni，B错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋、H＋，C错误。‎ ‎4．(2016·潍坊统考)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物苯(C6H6)到环己烷(C6H12)的转化。下列叙述错误的是(　　)‎ A．导线中电子的移动方向为D→A B．生成目标产物的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12‎ C．装置图右侧产生的气体是氧气 D．上述过程中电能转化为化学能 解析：选A　由题图可知，左侧发生苯转化为环己烷的反应，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12，B项不符合题意；左侧电极D上发生还原反应，电极D为阴极，则A为电源负极，导线中电子的移动方向为电源负极A→电解池阴极D，A项符合题意；右侧电极E上发生氧化反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生的气体为氧气，C项不符合题意；题中装置为电解池，电能转化为化学能，D项不符合题意。‎ ‎5．由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰－石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O===3MnO(OH)＋Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是(　　)‎ A．二氧化锰－石墨为电池正极 B．负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH C．OH－不断由负极向正极移动 D．每生成1 mol MnO(OH)转移1 mol 电子 解析：选C　由电池反应方程式知，铝为电池负极，二氧化锰－石墨为电池正极，铝失电子转化为Al(OH)3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。‎ ‎6．(2016·东北名校联考)如图是电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的装置示意图，质子交换膜将电解池分隔为阴极室和阳极室。下列说法中正确的是(　　)‎ A．a是阴极 B．B极室的反应是CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O C．一段时间后，A极室中溶液的pH增大 D．电子由B极室流向A极室 解析：选B　由题意可知该装置是电解池，根据质子的流向知b是阴极，发生的电极反应为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A极室发生的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，总反应式是2CO2===2CO＋O2，A错误，B正确；A极室中溶液的pH不变，C错误；电子不能在电解质溶液中流动，D错误。‎ ‎7．(2016·全国乙卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成 解析：选B　A项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH－，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。‎ ‎8．PbO2微生物燃料电池(MFC)是利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置(如图)，若利用微生物分解香蕉皮(生成的葡萄糖作反应物)使该电池工作，下列说法正确的是(　　)‎ A．a电极为正极，b电极为负极 B．b电极附近有PbO2，发生的电极反应为PbO2＋2H2O＋2e－===Pb2＋＋4OH－‎ C．电池的总反应式为6CO2＋12Pb2＋＋18H2O===12PbO2＋C6H12O6＋24H＋‎ D．该电池一般是在常温环境中工作，使得电池维护成本低，安全性强 解析：选D　根据图中H＋的流向和电子的流向可推知a电极为负极，b电极为正极，A选项错误；PbO2在b电极得到电子，发生还原反应，溶液为酸性，电极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，B选项错误；香蕉皮经微生物分解后生成葡萄糖，负极反应为葡萄糖失电子生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，所以总反应式为12PbO2＋C6H12O6＋24H＋===6CO2↑＋12Pb2＋＋18H2O，C选项错误；温度过高，微生物会因变性而死亡，所以D选项正确。‎ ‎9．(2016·宜昌模拟)(1)下列金属防腐的措施中，①水中的钢闸门连接电源的负极使用的是________________法；②地下钢管连接镁块使用的是________________法。‎ ‎(2)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，石墨Ⅰ为电池的________极；该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为________________。‎ ‎(3)以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。回答下列问题：‎ ‎①A极为电池________极，电极反应式为_______________________________________。‎ ‎②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol·L－1‎ 的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为______(标准状况下)。‎ 解析：(1)钢闸门连接电源的负极做阴极，此方法为外加电流的阴极保护法；若连接镁块，则让镁作原电池的负极，此方法为牺牲阳极的阴极保护法。(2)该燃料电池中，负极上通入NO2，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5，正极上通入O2，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO，所以NO向负极移动，即NO移向石墨Ⅰ。(3)①由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，A极是正极，该电极上是氧气得电子的还原反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－。②硫酸铜的物质的量＝‎0.1 L×2 mol·L－1＝0.2 mol，开始阶段发生反应：2Cu2＋＋2H2O===2Cu＋O2↑＋4H＋，铜离子完全放电后，发生反应2H2O2H2↑＋O2↑，当两极收集到的气体体积相等时，即氢气与氧气的体积相等，设氢气为x mol，根据电子转移守恒，则：0.1 mol×2＋2x＝4x，解得x＝0.1，根据电子转移守恒，可知消耗的甲烷物质的量＝＝0.05 mol，故消耗甲烷的体积＝0.05 mol ×‎22.4 L·mol－1＝‎1.12 L。‎ 答案：(1)外加电流的阴极保护　牺牲阳极的阴极保护　(2)负　NO2＋NO－e－===N2O5‎ ‎(3)①正　O2＋4e－===2O2－　②‎‎1.12 L