2018届高考二轮复习人教版选择题第一篇专题六电化学基次件2017121538（74张） 74页

专题六 　 电化学基础 第一篇 高考选择题满分策略 真题调研 　 洞察规律 角度一　原电池原理和化学电池 栏目索引 角度二　电解原理及应用 角度三　电化学原理的综合判断 真题调研 　 洞察规律 1.(2017· 全国卷 Ⅰ ， 11) 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C. 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案 解析 √ 2 3 1 解析 　 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁 ( 阳极 ) 流向正极，从负极流向钢管桩 ( 阴极 ) ， A 、 B 正确； C 项，题给信息高硅铸铁为 “ 惰性辅助阳极 ” 不损耗，错误。 2 3 1 2.(2017· 全国卷 Ⅱ ， 11) 用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 H 2 SO 4 － H 2 C 2 O 4 混合溶液。下列叙述错误的是 A. 待加工铝质工件为阳极 B. 可选用不锈钢网作为阴极 C. 阴极的电极反应式： Al 3 ＋ ＋ 3e － ===Al D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案 解析 √ 2 3 1 2 3 1 解析 　 A 项，根据电解原理可知， Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确； B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确； C 项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误； D 项，电解时，阴离子移向阳极，正确。 3.(2017· 全国卷 Ⅲ ， 11) 全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S 8 材料，电池反应为 16Li ＋ x S 8 ===8Li 2 S x (2 ≤ x ≤ 8) 。下列说法错误的是 A. 电池工作时，正极可发生反应： 2Li 2 S 6 ＋ 2Li ＋ ＋ 2e － ===3Li 2 S 4 B. 电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 g C. 石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D. 电池充电时间越长，电池中 Li 2 S 2 的量越多 答案 解析 √ 2 3 1 解析 　 A 项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中 Li ＋ 移动方向可知，电极 a 为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生 S 8 → Li 2 S 8 → Li 2 S 6 → Li 2 S 4 → Li 2 S 2 的还原反应，正确； B 项，电池工作时负极电极方程式为 Li － e － ===Li ＋ ，当外电路中流过 0.02 mol 电子时，负极消耗的 Li 的物质的量为 0.02 mol ，其质量为 0.14 g ，正确； C 项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极 a 的导电能力，正确； D 项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为 8Li 2 S x 16Li ＋ x S 8 (2 ≤ x ≤ 8) ，故 Li 2 S 2 的量会越来越少，错误。 2 3 1 角度一　原电池原理和化学电池 1. 构建原电池模型，类比分析原电池工作原理 高考必备 构建如图 Zn—Cu—H 2 SO 4 原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识 ( 如：化合价的变化、得失电子情况等 ) ，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。 2. 化学电源中电极反应式书写的思维模板 (1) 明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 (2) 确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 (3) 配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 注意　 ① H ＋ 在碱性环境中不存在； ② O 2 － 在水溶液中不存在，在酸性环境中结合 H ＋ ，生成 H 2 O ，在中性或碱性环境中结合 H 2 O ，生成 OH － ； ③ 若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。 3. 有关原电池解题的思维路径 例 1 　 (2016· 全国卷 Ⅱ ， 11)Mg—AgCl 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 － ===Mg 2 ＋ 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 ＋ 2H 2 O===Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ 典例剖析 答案 解析 √ 解题思路 解题思路 　 解析 　 根据题意， Mg— 海水 —AgCl 电池总反应式为 Mg ＋ 2AgCl===MgCl 2 ＋ 2Ag 。 A 项，负极反应式为 Mg － 2e － ===Mg 2 ＋ ，正确； B 项，正极反应式为 2AgCl ＋ 2e － ===2Cl － ＋ 2Ag ，错误； C 项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确； D 项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应 Mg ＋ 2H 2 O===Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ ，正确。 例 2 　锂 — 铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀 “ 现象 ” 产生电能，其中放电过程为 2Li ＋ Cu 2 O ＋ H 2 O===2Cu ＋ 2Li ＋ ＋ 2OH － ，下列说法错误的是 A. 放电时， Li ＋ 透过固体电解质向 Cu 极移动 B. 放电时，正极的电极反应式为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － C. 通空气时，铜被腐蚀，表面产生 Cu 2 O D. 整个反应过程中，氧化剂为 O 2 √ 解题思路 　结合原电池结构，明确原电池的工作原理，结合总反应方程式判断电极及电极反应式是解本题的关键。解答时注意结合装置图和题干信息分析判断。 答案 解析 解题思路 解析 　 因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以 Li ＋ 透过固体电解质向 Cu 极移动， A 正确； 由总反应方程式可知 Cu 2 O 中 Cu 元素化合价降低，被还原，正极反应式应为 Cu 2 O ＋ H 2 O ＋ 2e － ===2Cu ＋ 2OH － ， B 错误； 放电过程为 2Li ＋ Cu 2 O ＋ H 2 O===2Cu ＋ 2Li ＋ ＋ 2OH － ，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生 Cu 2 O ， C 正确； 由 C 项分析知， Cu 先与 O 2 反应生成 Cu 2 O ，放电时 Cu 2 O 重新生成 Cu ，则整个反应过程中， Cu 相当于催化剂， O 2 为氧化剂， D 正确。 经典精练 1. 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 ( ) 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 答案 解析 √ 2 3 1 4 5 6 7 解析 　 A 项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上 Cu 2 ＋ 得电子发生还原反应生成 Cu ，错误； B 项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的 c ( ) 不变，错误； C 项，在乙池中 Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu ，同时甲池中的 Zn 2 ＋ 通过阳离子交换膜进入乙池中，由于 M (Zn 2 ＋ )> M (Cu 2 ＋ ) ，故乙池溶液的总质量增加，正确； D 项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中 Zn 2 ＋ 通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。 2 3 1 4 5 6 7 2. 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 答案 解析 2 3 1 4 5 6 7 A. 正极反应中有 CO 2 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 C 6 H 12 O 6 ＋ 6O 2 ===6CO 2 ＋ 6H 2 O √ 解析 　 由电池结构图可知，在正极上氧气得到电子发生还原反应，与移向正极的 H ＋ 反应生成水， A 错误； 微生物在反应中促进葡萄糖的氧化，即促进了电子的转移， B 正确； 利用原电池工作原理知，质子可通过质子交换膜由负极区移向正极区， C 正确； 该电池的总反应为葡萄糖发生氧化反应生成二氧化碳和水， D 正确。 2 3 1 4 5 6 7 3. 锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质 LiClO 4 溶于混合有机溶剂中， Li ＋ 通过电解质迁移入 MnO 2 晶格中，生成 LiMnO 2 。下列有关说法正确的是 答案 解析 2 3 1 4 5 6 7 A. 外电路的电流方向是由 a 极流向 b 极 B. 电池正极反应式为 MnO 2 ＋ e － ＋ Li ＋ ===LiMnO 2 C. 可用水代替电池中的混合有机溶剂 D. 每转移 0.1 mol 电子，理论上消耗 Li 的质量为 3.5 g √ 解析 　 Li 是负极， MnO 2 是正极，且 Li 是活泼金属，能与水直接反应。 4. 一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 2 3 1 4 5 6 7 A. 反应 CH 4 ＋ H 2 O 3H 2 ＋ CO ，每消耗 1 mol CH 4 转移 12 mol 电子 B. 电极 A 上 H 2 参与的电极反应为 H 2 ＋ 2OH － － 2e － ===2H 2 O C. 电池工作时， 向电极 B 移动 D. 电极 B 上发生的电极反应为 O 2 ＋ 2CO 2 ＋ 4e － ===2 √ 答案 解析 解析 　 A 项， ，则该反应中每消耗 1 mol CH 4 转移 6 mol 电子，错误； 该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以 A 电极即负极上 H 2 参与的电极反应为 H 2 － 2e － ＋ ===CO 2 ＋ H 2 O ，错误； C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，而 B 极是正极，错误； D 项， B 电极即正极上 O 2 参与的电极反应为 O 2 ＋ 4e － ＋ 2CO 2 === ，正确。 2 3 1 4 5 6 7 新题预测 5. 科学家设想， N 2 和 H 2 为反应物，以溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。下列说法不正确的是 A. 通入 N 2 的电极发生的电极反应式为 N 2 ＋ 6e － ＋ 8H ＋ === B. 反应过程中溶液的 pH 会变大，故需要加入盐酸 C. 该电池外电路电流从通入 H 2 的电极流向通入 N 2 的电极 D. 通入 H 2 的电极为负极， A 为 NH 4 Cl 答案 解析 √ 2 3 1 4 5 6 7 解析 　 A 项，该电池的原理是合成氨，所以正极是氮气发生还原反应，电极反应式为 N 2 ＋ 6e － ＋ 8H ＋ === ，正确； B 项，反应过程中， H ＋ 不断被消耗， pH 变大，需要加入盐酸，正确； C 项，该装置是原电池装置，电流由正极通过外电路流向负极，即由通入氮气的电极沿外电路流向通入氢气的电极，错误； D 项，通入 H 2 的电极为负极， A 为 NH 4 Cl ，正确。 2 3 1 4 5 6 7 A. 石墨电极作正极，发生还原反应 B. 铂电极的电极反应式： C 8 H 18 ＋ 16H 2 O － 50e － === 8CO 2 ↑ ＋ 50H ＋ C.H ＋ 由质子交换膜左侧向右侧迁移 D. 每消耗 5.6 L O 2 ，电路中通过 1 mol 电子 6. 为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示 ( 用强酸性溶液作电解质溶液 ) 。下列说法不正确的是 答案 解析 √ 2 3 1 4 5 6 7 解析 　 由图像知，石墨电极通入 O 2 ，发生还原反应 O 2 ＋ 4e － ＋ 4H ＋ === 2H 2 O ， A 项不符合题意。 铂电极上发生氧化反应，电极反应式为 C 8 H 18 ＋ 16H 2 O － 50e － ===8CO 2 ↑ ＋ 50H ＋ ， B 项不符合题意。 在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移， C 项不符合题意。 由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算 O 2 的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量， D 项符合题意。 2 3 1 4 5 6 7 A. 放电时， Li ＋ 向负极移动 B. 充电时，阳极质量减小，阴极质量增加 C. 放电时，正极的电极反应为 － 10e － ===6S 2 － D. 可用 LiCl 水溶液代替聚合物电解质 7. 最新发明的一种有望用在电动汽车上的锂 — 硫电池装置如图所示，用有机聚合物作电解质，已知放电时电池反应为 Li 2 S 6 ＋ 10Li===6Li 2 S 。下列说法正确的是 √ 答案 解析 2 3 1 4 5 6 7 解析 　 在原电池中，阳离子向正极迁移， A 项错误。 充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为 6S 2 － － 10e － === ，阴极发生还原反应，电极反应式为 Li ＋ ＋ e － ===Li ， B 项正确。 放电时，正极发生还原反应，电极反应式为 ＋ 10e － ===6S 2 － ， C 项错误。 由于 Li 是活泼金属，能与水发生剧烈反应， D 项错误。 2 3 1 4 5 6 7 角度二　电解原理及应用 1. 构建电解池模型，类比分析电解基本原理 高考必备 构建如图电解 CuCl 2 溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识 ( 如：化合价的变化、得失电子情况等 ) ，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。 2. “ 六点 ” 突破电解应用题 (1) 分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为 “ 阳氧阴还 ” 。 (2) 剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 (3) 注意放电顺序。 (4) 书写电极反应式，注意得失电子守恒。 (5) 正确判断产物 ① 阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解 ( 注意：铁作阳极溶解生成 Fe 2 ＋ ，而不是 Fe 3 ＋ ) ；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为 S 2 － >I － >Br － >Cl － >OH － ( 水 )> 含氧酸根 >F － 。 ② 阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断： Ag ＋ >Hg 2 ＋ >Fe 3 ＋ >Cu 2 ＋ >H ＋ >Pb 2 ＋ >Fe 2 ＋ >Zn 2 ＋ >H ＋ ( 水 )>Al 3 ＋ >Mg 2 ＋ >Na ＋ 。 (6) 恢复原态措施 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解 CuSO 4 溶液， Cu 2 ＋ 完全放电之前，可加入 CuO 或 CuCO 3 复原，而 Cu 2 ＋ 完全放电之后，应加入 Cu(OH) 2 或 Cu 2 (OH) 2 CO 3 复原。 典例剖析 例 1 　 (2016· 全国卷 Ⅰ ， 11) 三室式电渗析法处理含 Na 2 SO 4 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 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 离子向正极迁移，正极 区溶液 pH 增大 B. 该法在处理含 Na 2 SO 4 废水时可以得到 NaOH 和 H 2 SO 4 产品 C. 负极反应为 2H 2 O － 4e － ===O 2 ＋ 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 O 2 生成 √ 答案 思维导图 解析 思维导图 解析 　 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 离子向正极区移动， Na ＋ 向负极区移动，正极区水电离的 OH － 发生氧化反应生成氧气， H ＋ 留在正极区，该极得到 H 2 SO 4 产品，溶液 pH 减小，负极区水电离的 H ＋ 发生还原反应生成氢气， OH － 留在负极区，该极得到 NaOH 产品，溶液 pH 增大，故 A 、 C 项错误， B 项正确； 该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O 2 生成， D 项错误。 例 2 　用下图所示装置除去含 CN － 、 Cl － 废水中的 CN － 时，控制溶液 pH 为 9 ～ 10 ， CN － 与阳极产生的 ClO － 反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是 答案 A. 用石墨作阳极，铁作阴极 B. 阳极的电极反应式为 Cl － ＋ 2OH － － 2e － === ClO － ＋ H 2 O C. 阴极的电极反应式为 2H 2 O ＋ 2e － ===H 2 ↑ ＋ 2OH － D. 除去 CN － 的反应： 2CN － ＋ 5ClO － ＋ 2H ＋ ===N 2 ↑ ＋ 2CO 2 ↑ ＋ 5Cl － ＋ H 2 O √ 解析 解析 　 阳极产生 ClO － ，发生的反应为 Cl － ＋ 2OH － － 2e － === ClO － ＋ H 2 O ，所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极， A 、 B 两项正确； 阴极是 H ＋ 得电子产生 H 2 ， C 项正确； 溶液的 pH 为 9 ～ 10 ，显碱性，因而除去 CN － 的反应为 2CN － ＋ 5ClO － ＋ 2OH － === N 2 ↑ ＋ ＋ 5Cl － ＋ H 2 O ， D 项错误。 经典精练 1. 根据如图判断，下列说法正确的是 答案 解析 2 3 1 4 5 6 A. 甲电极附近溶液 pH 会升高 B. 甲极生成氢气，乙极生成氧气 C. 当有 0.1 mol 电子转移时，乙电极产生 1.12 L 气体 D. 图中 b 为阴离子交换膜、 c 为阳离子交换膜，利用该装置可以制硫酸和 氢氧化钠 √ 解析 　 甲为阳极，放氧生酸，电极附近 H ＋ 浓度增大； 乙为阴极，产生 H 2 ； C 项未指明标准状况，错。 2. 观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是 A. 装置 ① 中阳极上析出红色固体 B. 装置 ② 的待镀铁制品应与电源正极相连 C. 装置 ③ 中外电路电子由 a 极流向 b 极 D. 装置 ④ 中所连的 X 是外接电源的正极 答案 √ 2 3 1 4 5 6 解析 解析 　 电解 CuCl 2 溶液时，阳极产生氯气，阴极析出红色的铜， A 项错误； 电镀时，镀层金属作阳极，连电源的正极，待镀铁制品作阴极，连电源的负极， B 项错误； 装置 ③ 中，通入氢气的 a 极是负极，通入氧气的 b 极是正极，在外电路中，电子由 a 极经电流表流向 b 极， C 项正确； 装置 ④ 是利用电解原理防腐，钢闸门应是被保护的电极，为阴极，所连的 X 电极是外接电源的负极， D 项错误。 2 3 1 4 5 6 3. 工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化 SO 2 (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 SO 2 ＋ 2e － ＋ 2H 2 O=== ＋ 4H ＋ 答案 解析 √ 2 3 1 4 5 6 2 3 1 4 5 6 新题预测 4. 储氢合金表面镀铜过程中发生的反应为 Cu 2 ＋ ＋ 2HCHO ＋ 4OH － ===Cu ＋ H 2 ↑ ＋ 2H 2 O ＋ 2HCOO － 。下列说法正确的是 A. 阴极发生的电极反应只有 Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu B. 镀铜过程中化学能转变为电能 C. 合金作阳极，铜作阴极 D. 电镀过程中 OH － 向阳极迁移 答案 解析 √ 2 3 1 4 5 6 解析 　 A 项，阴极上还会析出氢气，发生的电极反应还有 2H 2 O ＋ 2e － ===2OH － ＋ H 2 ↑ ，错误。 B 项，利用电解原理在合金表面镀铜，是将电能转化为化学能，错误。 C 项，合金作阴极，铜作阳极，错误。 D 项，阳极反应式为 HCHO － 2e － ＋ 3OH － ===HCOO － ＋ 2H 2 O ， OH － 向阳极迁移，并在阳极上发生反应，正确。 2 3 1 4 5 6 5. 纳米氧化亚铜在制作陶瓷等方面有广泛应用。利用电解的方法可得到纳米 Cu 2 O ，电解原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A.b 极为负极 B. 铜极的电极反应式为 2Cu － 2e － ＋ 2OH － ===Cu 2 O ＋ H 2 O C. 钛极附近逸出 O 2 D. 每生成 1 mol Cu 2 O ，理论上有 2 mol OH － 从离子交换膜左侧向右侧迁移 答案 √ 2 3 1 4 5 6 解析 解析 　 A 项，铜为阳极，钛为阴极，阴极与负极相连，所以 b 极为负极，不符合题意。 B 项，铜极上发生氧化反应生成氧化亚铜，不符合题意。 C 项，钛极的电极反应式为 2H 2 O ＋ 2e － ===2OH － ＋ H 2 ↑ ，符合题意。 D 项，左侧生成 OH － ，右侧消耗 OH － ，且每生成 1 mol Cu 2 O 时，消耗 2 mol OH － ，为维持电荷平衡，则理论上有 2 mol OH － 从离子交换膜左侧向右侧迁移，不符合题意。 2 3 1 4 5 6 6. 常温下，将物质的量浓度相等的 CuSO 4 溶液和 NaCl 溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液的 pH 随时间 t 的变化曲线如图所示。下列说法中不正确的是 答案 2 3 1 4 5 6 A.A 点对应溶液 pH 小于 7 ，因为 Cu 2 ＋ 水解使溶液显酸性 B. 整个电解过程中阳极先产生 Cl 2 ，后产生 O 2 C.BC 段对应的电解过程阳极产物是 Cl 2 D.CD 段对应的电解过程电解的物质是水 √ 解析 解析 　 根据图像， AB 段对应的电解过程阳极产物为 Cl 2 、阴极产物为 Cu ； BC 段对应的电解过程阳极产物为 O 2 、阴极产物为 Cu ； CD 段对应的电解过程阳极产物为 O 2 、阴极产物为 H 2 ； CuSO 4 水解，溶液呈酸性， A 点对应溶液 pH 小于 7 ， A 项说法正确； 根据阳极放电顺序，整个过程中阳极上 Cl － 先放电，产生 Cl 2 ， H 2 O 后放电，产生 O 2 ， B 项说法正确； 阳极先产生 Cl 2 ，后产生 O 2 ， BC 段对应的电解过程溶液 pH 减小，阳极电解 H 2 O ，阳极产物是 O 2 ，阴极产物为 Cu ， C 项说法错误； CD 段对应的电解过程溶液 pH 下降速率减小，为电解 H 2 O ，阳极产物为 O 2 、阴极产物为 H 2 ， D 项说法正确。 2 3 1 4 5 6 角度三　电化学原理的综合判断 1. 金属腐蚀原理及防护方法总结 (1) 常见的电化学腐蚀有两类： ① 形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀； ② 形成电解池时，金属作阳极。 高考必备 (2) 金属防腐的电化学方法： ① 原电池原理 —— 牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金属作正极。 注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法。 ② 电解池原理 —— 外加电流的阴极保护法：被保护的金属与电池负极相连，形成电解池，作阴极。 2. 可充电电池的反应规律 (1) 可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。 (2) 放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负 ( 正 ) 极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴 ( 阳 ) 极反应式。 (3) 可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应 ( 生成原来消耗的物质 ) ，即作阴极，连接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为负连负，正连正。 3. “ 串联 ” 类电池的解题流程 例 1 　 (2016· 全国卷 Ⅲ ， 11) 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 ＋ O 2 ＋ 4OH － ＋ 2H 2 O=== 。 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 － === D. 放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L( 标准状况 ) 典例剖析 答案 解析 √ 解题思路 解题思路 　充电时应用电解原理，阳离子向阴极运动，阴离子向阳极运动；从方程式的角度看是已知反应，逆向进行。 放电时应用原电池原理， Zn 为负极， O 2 在正极得电子，应用电子守恒可判断 D 项。 解析 　 A 项，充电时，电解质溶液中 K ＋ 向阴极移动，错误； B 项，充电时，总反应方程式为 2Zn ＋ O 2 ＋ 4OH － ＋ 2H 2 O ，所以电解质溶液中 c (OH － ) 逐渐增大，错误； C 项，在碱性环境中负极 Zn 失电子生成的 Zn 2 ＋ 将与 OH － 结合生成 ，正确； D 项， O 2 ～ 4e － ，故电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 0.5 mol ，在标准状况下体积为 11.2 L ，错误。 例 2 　 (2016· 北京理综， 12) 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： 2H 2 O ＋ 2e － ===H 2 ↑ ＋ 2OH － B.b 处： 2Cl － － 2e － ===Cl 2 ↑ C.c 处发生了反应： Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ D. 根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 √ 答案 解析 解题思路 解题思路 　根据实验一装置的宏观现象，可推测实验一装置的变化符合两个电解池串联，类比实验一，溶液中的铜珠也可看作导体，左右两测看作两个电极，则实验二装置为三个电解池串联，应用活泼电极的电解原理，分析判断各项，得出正确答案。 解析 　 实验一可以看作两个电解池串联， a 为阴极， c 为阳极， d 为阴极， b 为阳极。 a 、 d 均为阴极，溶液中的阳离子即水中的 H ＋ 放电生成 H 2 和 OH － ，试纸变蓝， A 正确； b 为阳极， b 处变红，说明有 H ＋ 生成，即水中的 OH － 放电生成 O 2 和 H 2 O ，局部褪色，说明 Cl － 放电生成 Cl 2 ，溶于水中生成 HCl 和 HClO ， HClO 的漂白性使局部褪色， B 错误； c 处铁作阳极，活性电极作阳极，优先失电子： Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ ， C 正确； 由实验一原理，可知实验二中形成 3 个电解池 (1 个球的两面为阴、阳两极 ) ， m 为阴极，相当于电镀铜原理， m 处有铜析出， D 正确。 1. 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 答案 解析 经典精练 2 3 1 4 5 6 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： Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu √ 7 解析 　 根据原电池的构成原理可知，电极 Ⅰ 为负极，电极 Ⅱ 为正极，电极 Ⅲ 为阳极，电极 Ⅳ 为阴极。电子流向为电极 Ⅰ→ → 电极 Ⅳ ，故电流方向为电极 Ⅳ→ → 电极 Ⅰ ， A 正确； 电极 Ⅰ 为负极，发生氧化反应， B 错误； 电极 Ⅱ 为正极， Cu 2 ＋ 被还原得到 Cu ， C 错误； 电极 Ⅲ 为阳极，发生反应： Cu － 2e － ===Cu 2 ＋ ， D 错误。 2 3 1 4 5 6 7 答案 解析 2 3 1 4 5 6 2. 如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有足量饱和 NaCl 溶液的 U 形管中。下列分析正确的是 A.K 1 闭合，铁棒上发生的反应为 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ B.K 1 闭合，石墨棒周围溶液 pH 逐渐升高 C.K 2 闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法 D.K 2 闭合，电路中通过 0.002 N A 个电子时，两极共产生 0.001 mol 气体 √ 7 2 3 1 4 5 6 解析 　 K 1 闭合，该装置为原电池，根据原电池原理，铁棒为负极，电极反应为 Fe － 2e － === Fe 2 ＋ ，石墨棒为正极，电极反应为 O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O === 4OH － ，石墨棒周围溶液 pH 逐渐升高，所以 A 错误， B 正确； K 2 闭合则为电解池装置，根据电解原理，铁棒为阴极，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法， C 错误； 电解饱和 NaCl 溶液，当电路中有 0.002 mol 电子通过时，阴、阳两极分别产生 H 2 、 Cl 2 ，二者的物质的量均为 0.001 mol ， D 错误。 7 A. 甲装置是牺牲阳极的阴极保护法 B. 乙装置是牺牲阳极的阴极保护法 C. 一段时间后甲、乙装置中 pH 均增大 D. 甲、乙装置中铁电极的电极反应式均为 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ 3. 对如图装置 ( 铁的防护 ) 的分析正确的是 答案 解析 √ 2 3 1 4 5 6 7 解析 　 A 项，甲装置中 C 为阳极，阳极上氯离子失电子， Fe 为阴极，阴极上氢离子得电子，属于外加电流的阴极保护法，故 A 错误； B 项，乙装置中 Zn 为负极， Fe 为正极，正极上氧气得电子， Fe 不参加反应， Fe 被保护，所以是牺牲阳极的阴极保护法，故 B 正确； C 项，甲装置中电解氯化钠生成氢氧化钠，溶液的 pH 增大，乙装置中负极 Zn 失电子，正极氧气得电子，最终生成氢氧化锌，溶液的 pH 几乎不变，故 C 错误； D 项，乙中正极上氧气得电子生成氢氧根离子，所以 Fe 电极上没有氢气生成，故 D 错误。 2 3 1 4 5 6 7 4. 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 Li 1 － x CoO 2 ＋ Li x C 6 ===LiCoO 2 ＋ C 6 ( 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 Li x C 6 － x e － === x Li ＋ ＋ C 6 C. 充电时，若转移 1 mol e － ，石墨 (C 6 ) 电极将增重 7 x g D. 充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO 2 － x e － ===Li 1 － x CoO 2 ＋ x Li ＋ 答案 解析 √ 2 3 1 4 5 6 7 解析 　 A 项，原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确； B 项，放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为 Li x C 6 － x e － === x Li ＋ ＋ C 6 ，正确； C 项，充电时，若转移 1 mol 电子，石墨电极质量将增重 7 g ，错误； D 项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为 LiCoO 2 － x e － ===Li 1 － x CoO 2 ＋ x Li ＋ ，正确。 2 3 1 4 5 6 7 新题预测 5. 一种高能纳米级 Fe 3 S 4 和镁的二次电池，其工作原理为 Fe 3 S 4 ＋ 4Mg 3Fe ＋ 4MgS ，装置如图所示。下列说法不正确的是 答案 解析 2 3 1 4 5 6 A. 放电时，镁电极为负极 B. 放电时，正极的电极反应式为 Fe 3 S 4 ＋ 8e － ===3Fe ＋ 4S 2 － C. 充电时，阴极的电极反应式为 MgS ＋ 2e － ===Mg ＋ S 2 － D. 充电时， S 2 － 通过阴离子交换膜从左侧向右侧迁移 √ 7 解析 　 二次电池放电时为原电池原理，充电时为电解池原理。放电时 Mg 转化为 MgS ，化合价升高，故为负极，则 Fe 3 S 4 为正极，其电极反应式为 Fe 3 S 4 ＋ 8e － ===3Fe ＋ 4S 2 － ，因此 A 、 B 两项正确； 充电时， MgS 转化为 Mg ，故为阴极，其电极反应式为 MgS ＋ 2e － ===Mg ＋ S 2 － ，因此 C 项正确； 充电时，阴离子向阳极移动，则 S 2 － 通过阴离子交换膜从右侧向左侧迁移，故 D 项错误。 2 3 1 4 5 6 7 6. 肼 ( 分子式为 N 2 H 4 ，又称联氨 ) 具有可燃性，在氧气中完全燃烧生成氮气，可用作燃料电池的燃料。 2 3 1 4 5 6 答案 解析 由题图信息可知下列叙述不正确的是 A. 甲为原电池，乙为电解池 B.b 电极的电极反应式为 O 2 ＋ 4e － === 2O 2 － C.d 电极的电极反应式为 Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu D.c 电极质量变化 128 g 时，理论消耗标准状况下的空气约为 112 L √ 7 2 3 1 4 5 6 解析 　 由题图信息可知，甲为乙中的电解提供能量， A 项不符合题意； 水溶液中不可能存在 O 2 － ， B 项符合题意； d 电极与负极相连，发生还原反应，生成 Cu ， C 项不符合题意； 铜质量减少 128 g ，减少的物质的量为 2 mol ，故转移 4 mol 电子，由 N 2 H 4 ＋ O 2 ===N 2 ＋ 2H 2 O 可知， N 元素的化合价由－ 2 升高到 0 ，故转移 4 mol 电子时， 参与反应的 O 2 的物质的量为 1 mol ，即消耗空气的物质的量约为 ＝ 5 mol ， 即标准状况下的体积为 5 mol × 22.4 L·mol － 1 ＝ 112 L ， D 项不符合题意。 7 7. 在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀，原理简化如图所示。则下列有关说法中不正确的是 A. 原理图可理解为两个串联电解装置 B. 溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近 产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色 C. 溶液中铁丝左端的电极反应式为 Fe － 2e － === Fe 2 ＋ D. 地下管道被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道 表面涂绝缘膜 ( 或油漆等 ) √ 答案 解析 2 3 1 4 5 6 7 解析 　 题中原理图可理解为两个串联的电解装置， A 项不符合题意。 左侧铁棒为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，铁丝左侧为阴极，氢离子在阴极放电生成氢气，同时有 OH － 生成，亚铁离子与 OH － 结合，产生少量白色沉淀，随后被氧化为灰绿色， B 项不符合题意、 C 项符合题意。 2 3 1 4 5 6 7 本课结束