2020届天津高考化学一轮复习电化学学案 32页

专题十一　电化学 挖命题 ‎【考情探究】‎ 考点 内容解读 ‎5年考情 预测热度 考题示例 难度 关联考点 原电池工作原理及应用 ‎1.通过化学能与电能的相互转化,认识常见的能量转化形式及其重要应用。‎ ‎2.了解原电池在实际中的应用。‎ ‎3.理解原电池的工作原理并正确书写电极反应和总反应方程式。‎ ‎2018天津理综,10(3)‎ ‎2016天津理综,10(1)‎ ‎2015天津理综,4‎ ‎2014天津理综,6‎ 中 化学反应与能量、氧化还原反应 ‎★★★‎ 电解原理及应用 ‎1.通过化学能与电能的相互转化,认识常见的能量转化形式及其重要应用。‎ ‎2.理解电解池的工作原理并正确书写电极反应和总反应方程式。‎ ‎3.了解电解池在实际中的应用。‎ ‎2017天津理综,3、7(4)‎ ‎2016天津理综,10(5)‎ ‎2015天津理综,9(4)‎ 中 氧化还原反应 ‎★★★‎ 金属的腐蚀与防护 ‎1.能解释金属发生电化学腐蚀的原因。‎ ‎2.了解金属腐蚀的危害和金属的防护措施。‎ ‎2018天津理综,3‎ ‎2016天津理综,3‎ ‎2014天津理综,1‎ 易 ‎★☆☆‎ 分析解读　　电化学是高考命题的热点,其中原电池与电解池的工作原理、新型电池的分析及应用、金属的腐蚀与防护、电解产物的判断与计算、电极的判断与电极反应式的书写等内容是考查的重点。考查考生的科学探究与创新意识和科学态度与社会责任的素养。‎ ‎【真题典例】‎ 破考点 ‎【考点集训】‎ 考点一　原电池工作原理及应用 ‎1.一种以石墨和过渡金属氧化物作电极材料、以固态有机高聚物作电解质溶剂的锂离子电池的工作原理如图1所示,图2是合成有机高聚物的单体的结构简式。下列说法中正确的是(　　)‎ 图1‎ 图2‎ A.放电时,外电路电子由过渡金属氧化物电极流向石墨电极 B.充电时,石墨电极作阳极,过渡金属氧化物作阴极 C.图2所示的两种单体可通过缩聚反应生成有机高聚物溶剂 D.有机高聚物溶剂分子中含醚键和酯基 答案　D　‎ ‎2.研究小组进行如下表所示的原电池实验:‎ 实验编号 ‎①‎ ‎②‎ 实验装置 实验现象 连接装置5分钟后,灵敏电流计指针向左偏转,两侧铜片表面均无明显现象 左侧铁片表面持续产生气泡,连接装置5分钟后,灵敏电流计指针向右偏转,右侧铁片表面无明显现象 下列关于该实验的叙述中,正确的是(　　)‎ A.两装置的盐桥中,阳离子均向右侧移动 B.实验①中,左侧的铜被腐蚀 C.实验②中,左侧电极的电极反应式为2H++2e- H2↑‎ D.实验①和实验②中,均有O2得电子的反应发生 答案　D　‎ ‎3.下图所示为锌铜原电池。下列叙述中正确的是(　　)‎ A.盐桥的作用是传导离子 B.外电路电子由铜片流向锌片 C.锌片上的电极反应式为Zn2++2e- Zn D.外电路中有0.2 mol电子通过时,铜片表面增重约3.2 g 答案　A　‎ 考点二　电解原理及应用 ‎1.垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH3表示)和氯化物,把垃圾渗滤液加入如图所示的电解池(电极为惰性材料)中进行净化。该净化过程分两步:第一步电解产生氧化剂,第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2。关于该过程,下列说法正确的是(　　)‎ A.A电极上发生还原反应 B.B电极为电子的流出极 C.产生的氧化剂为O2‎ D.第二步的反应为3Cl2+2NH3 N2+6HCl 答案　D　‎ ‎2.电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中不正确的是(　　)‎ A.阴极产生的物质A是H2‎ B.溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移 C.阳极OH-放电,H+浓度增大,CO‎3‎‎2-‎转化为HCO‎3‎‎-‎ D.物质B是NaCl,其作用是增强溶液导电性 答案　D　‎ ‎3.高铁酸钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末,是一种高效绿色强氧化剂,碱性条件下稳定,可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极,以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液,控制一定电压电解制备高铁酸钠,电解装置和现象如下:‎ c(NaOH)‎ 阴极现象 阳极现象 ‎1 mol·L-1‎ 产生无色气体 产生无色气体,10 min内溶液颜色无明显变化 ‎10 mol·L-1‎ 产生大量无色气体 产生大量无色气体,3 min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深 ‎15 mol·L-1‎ 产生大量无色气体 产生大量无色气体,1 min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深 下列说法中不正确的是(　　)‎ A.a为铁钉,b为石墨 B.阴极主要发生反应:2H2O+2e- H2↑+2OH-‎ C.高浓度的NaOH溶液,有利于发生Fe-6e-+8OH- FeO‎4‎‎2-‎+4H2O D.制备Na2FeO4时,若用饱和NaCl溶液,可有效避免阳极产生气体 答案　D　‎ 考点三　金属的腐蚀与防护 ‎1.全世界每年因生锈损失的钢铁,约占世界年产量的四分之一。一种钢铁锈蚀原理示意图如下,下列说法中不正确的是(　　)‎ 铁锈蚀中的电化学过程 A.缺氧区:Fe-2e- Fe2+‎ B.富氧区:O2+2H2O+4e- 4OH-‎ C.Fe失去的电子通过电解质溶液传递给O2‎ D.隔绝氧气或电解质溶液均可有效防止铁生锈 答案　C　‎ ‎2.利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。‎ 实验装置 实验编号 浸泡液 pH 氧气浓度随时间的变化 ‎①‎ ‎1.0 mol/L NH4Cl ‎5‎ ‎②‎ ‎0.5 mol/L(NH4)2SO4‎ ‎5‎ ‎③‎ ‎1.0 mol/L NaCl ‎7‎ ‎④‎ ‎0.5 mol/L Na2SO4‎ ‎7‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.上述正极反应均为O2+4e-+2H2O 4OH-‎ B.在不同溶液中,Cl-是影响吸氧腐蚀速率的主要因素 C.向实验④中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快 D.在300 min内,铁钉在酸性溶液中的平均吸氧腐蚀速率大于中性溶液中的平均吸氧腐蚀速率 答案　B　‎ ‎3.生铁在pH=2和pH=4的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中,用压强传感器记录该过程的压强变化,如下图所示。下列说法中不正确的是(　　)‎ A.两容器中负极反应均为Fe-2e- Fe2+‎ B.曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化 C.曲线b记录的容器中正极反应是O2+4e-+2H2O 4OH-‎ D.在弱酸性溶液中,生铁能发生吸氧腐蚀 答案　C　‎ 炼技法 ‎【方法集训】‎ 方法1　原电池正、负极的判断及电极反应式的书写 ‎1.一种锂铜可充电电池,工作原理如图所示。在该电池中,非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。下列说法中不正确的是(　　)‎ A.陶瓷片允许Li+通过,不允许水分子通过 B.放电时,N为电池的正极 C.充电时,阴极反应为Li++e- Li D.充电时,接线柱A应与外接电源的正极相连 答案　D　‎ ‎2.根据图示,下列判断正确的是(　　)‎ A.电子从Zn极流出,流入Fe极,经盐桥回到Zn极 B.烧杯b中发生的电极反应为Zn-2e- Zn2+‎ C.烧杯a中发生的反应为O2+4H++4e- 2H2O,溶液pH降低 D.向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成 答案　B　‎ ‎3.科学家研制出了一种新型的锂—空气电池,其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正确的是(　　)‎ A.回收水性电解液可制取锂 B.可将有机电解液改为水溶液 C.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-‎ D.电池总反应方程式为4Li+O2+2H2O 4LiOH 答案　B　‎ 方法2　电解池中阴、阳极的判断与电极反应式的书写 ‎1.如图是模拟工业电解饱和食盐水的装置图,下列叙述正确的是(　　)‎ A.a为电源的正极 B.通电一段时间后,石墨电极附近溶液先变红 C.Fe电极的电极反应:4OH--4e- 2H2O+O2↑‎ D.电解饱和食盐水的总反应:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑‎ 答案　D　‎ ‎2.某兴趣小组为了分析电解硝酸溶液时放电的离子,设计了如图装置进行实验(石墨电极)。电解过程中,X极产生了红棕色气体,则下列说法中不合理的是(　　)‎ A.a极为负极,b极为正极 B.电解时,Y极附近溶液pH降低 C.相同条件下,阴、阳两极产生的气体体积比是2∶1‎ D.X极的电极反应式是2H++NO‎3‎‎-‎+e- NO2↑+H2O 答案　C　‎ 过专题 ‎【五年高考】‎ 考点一　原电池工作原理及应用 A组　自主命题·天津卷题组 ‎1.(2015天津理综,4,6分)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(SO‎4‎‎2-‎)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　C　‎ ‎2.(2014天津理综,6,6分)已知:锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2‎ 锂硫电池的总反应为:2Li+S Li2S 有关上述两种电池说法正确的是(　　)‎ A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移 B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同 D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 答案　B　‎ ‎3.(2016天津理综,10,节选)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是　　　　　　　　　　　　　(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:　。 ‎ 答案　(1)污染小　可再生　来源广　资源丰富　燃烧热值高(任写其中2个)　H2+2OH--2e- 2H2O B组　统一命题、省(区、市)卷题组 ‎4.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　)‎ A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼 答案　D　‎ ‎5.(2018课标Ⅲ,11,6分)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1-x‎2‎)O2↑‎ 答案　D　‎ ‎6.(2016课标Ⅱ,11,6分)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- 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↑‎ 答案　B　‎ ‎7.(2016课标Ⅲ,11,6分)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)‎‎4‎‎2-‎。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)‎‎4‎‎2-‎ D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 答案　C　‎ ‎8.(2015课标Ⅰ,11,6分)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 答案　A　‎ ‎9.(2018海南单科,8,4分)一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是(　　)‎ A.电池总反应式为:2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2‎ B.正极反应式:Mg-e- Mg2+‎ C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D.电子的移动方向由a经外电路到b 答案　C　‎ ‎10.(2014课标Ⅱ,12,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(　　)‎ A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移 答案　C　‎ ‎11.(2017课标Ⅲ,11,6分)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S8材料,电池反应为:16Li+xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)‎ A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4‎ B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14g 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Li2S2的量越多 答案　D　‎ ‎12.(2015课标Ⅱ,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:‎ 溶解度/(g/100 g水)‎ ‎　　　温度/℃‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ 化合物　　‎ NH4Cl ‎29.3‎ ‎37.2‎ ‎45.8‎ ‎55.3‎ ‎65.6‎ ‎77.3‎ ZnCl2‎ ‎343‎ ‎395‎ ‎452‎ ‎488‎ ‎541‎ ‎614‎ 化合物 Zn(OH)2‎ Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Ksp近似值 ‎10-17‎ ‎10-17‎ ‎10-39‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)该电池的正极反应式为　　　　　　　　　　,电池反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌　　　　g。(已知F=96 500 C·mol-1) ‎ ‎(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过　　　　　　　　　　分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、　　　　和　　　　,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为　　　　　　,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为　　　　,加碱调节至pH为　　　　时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为　　　　时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)MnO2+H++e- MnOOH ‎2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3‎)‎‎4‎‎2+‎、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为NH‎4‎‎+‎]　(2)0.05(2分)‎ ‎(3)加热浓缩、冷却结晶　碳粉　MnOOH　空气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分)‎ ‎(4)Fe3+　2.7　6　Zn2+和Fe2+分离不开　Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)‎ C组　教师专用题组 ‎13.(2016四川理综,5,6分)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+‎ 答案　C　‎ ‎14.(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n 已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)‎ A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)n D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 答案　C　‎ ‎15.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A.反应 CH4+H2O 3H2+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,CO‎3‎‎2-‎向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e- 2CO‎3‎‎2-‎ 答案　D　‎ ‎16.(2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2 2AgCl。下列说法正确的是(　　)‎ A.正极反应为AgCl+e- Ag+Cl-‎ B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变 D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol 离子 答案　D　‎ ‎17.(2014大纲全国,9,6分)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确‎···‎的是(　　)‎ A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-‎ B.电池的电解液可为KOH溶液 C.充电时负极反应为:MH+OH- H2O+M+e-‎ D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高 答案　C　‎ ‎18.(2016江苏单科,20,14分)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。‎ ‎(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O‎7‎‎2-‎的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O‎7‎‎2-‎转化为Cr3+,其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。‎ ‎①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。‎ ‎①一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH‎4‎‎-‎(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH‎)‎‎4‎‎-‎,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②纳米铁粉与水中NO‎3‎‎-‎反应的离子方程式为4Fe+NO‎3‎‎-‎+10H+ 4Fe2++NH‎4‎‎+‎+3H2O 研究发现,若pH偏低将会导致NO‎3‎‎-‎的去除率下降,其原因是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中NO‎3‎‎-‎的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(14分)(1)Cr2O‎7‎‎2-‎+14H++6e- 2Cr3++7H2O ‎(2)①活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用 ‎②铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少 ‎(3)①2Fe2++BH‎4‎‎-‎+4OH- 2Fe+2H2↑+B(OH‎)‎‎4‎‎-‎ ‎②纳米铁粉与H+反应生成H2‎ ‎③Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO‎3‎‎-‎的反应(或形成的Fe-Cu原电池增大纳米铁粉去除NO‎3‎‎-‎的反应速率)‎ 考点二　电解原理及应用 A组　自主命题·天津卷题组 ‎1.(2017天津理综,7,节选)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答下列问题。‎ ‎(4)用惰性电极电解时,CrO‎4‎‎2-‎能从浆液中分离出来的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,分离后含铬元素的粒子是　　　　　　;阴极室生成的物质为　　　　　　　(写化学式)。 ‎ 答案　(4)在直流电源作用下,CrO‎4‎‎2-‎通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液　CrO‎4‎‎2-‎和Cr2O‎7‎‎2-‎　NaOH和H2‎ ‎2.(2016天津理综,10,节选)‎ ‎(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH- FeO‎4‎‎2-‎+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO‎4‎‎2-‎,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。‎ ‎ 图1　　　　　　　　 　图2　　　　‎ ‎①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在　　　　(填“阴极室”或“阳极室”)。 ‎ ‎②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为　 。 ‎ ‎③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因　 。 ‎ 答案　(5)①阳极室　②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ‎③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢 N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低 B组　统一命题、省(区、市)卷题组 ‎3.(2016北京理综,12,6分)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 答案　B　‎ ‎4.(2015福建理综,11,6分)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 答案　B　‎ ‎5.(2015四川理综,4,6分)用如图所示装置除去含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 答案　D　‎ ‎6.(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.X是电源的负极 B.阴极的电极反应式是:H2O+2e- H2+O2-‎ ‎　　　　　　　　　　 CO2+2e- CO+O2-‎ C.总反应可表示为:H2O+CO2 H2+CO+O2‎ D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1‎ 答案　D ‎7.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:‎ ‎①EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+‎ ‎②2EDTA-Fe3++H2S 2H++S+2EDTA-Fe2+‎ 该装置工作时,下列叙述错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e- CO+H2O B.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+S C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性 答案　C　‎ ‎8.(2017课标Ⅱ,11,6分)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H2SO4-H2C2O4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.阴极的电极反应式为:Al3++3e-Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案　C　‎ ‎9.(2016课标Ⅰ,11,6分)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SO‎4‎‎2-‎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SO‎4‎‎2-‎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 答案　B　‎ ‎10.(2015山东理综,29,15分)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。‎ ‎(1)利用如图装置电解制备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”)。 ‎ ‎(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:‎ Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。铁渣中铁元素的化合价为　　　　。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41 g,CO2体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为　　　　。 ‎ 答案　(1)LiOH　2Cl--2e-Cl2↑　B ‎(2)2Co(OH)3+SO‎3‎‎2-‎+4H+2Co2++SO‎4‎‎2-‎+5H2O ‎[或Co(OH)3+3H+Co3++3H2O,2Co3++SO‎3‎‎2-‎+H2O2Co2++SO‎4‎‎2-‎+2H+]　+3　Co3O4‎ C组　教师专用题组 ‎11.(2014山东理综,30,16分)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl‎7‎‎-‎和AlCl‎4‎‎-‎组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。‎ ‎(1)钢制品应接电源的　　　　极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为　　　　。 ‎ ‎(2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,所得还原产物的物质的量为　　　　mol。 ‎ ‎(3)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有　　　。 ‎ a.KCl b.KClO3 c.MnO2 d.Mg 取少量铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液无明显现象,　　　　(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式说明)。 ‎ 答案　(1)负　4Al2Cl‎7‎‎-‎+3e- Al+7AlCl‎4‎‎-‎　H2‎ ‎(2)3‎ ‎(3)b、d　不能 Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+(或只写Fe+2Fe3+ 3Fe2+)‎ ‎12.(2017江苏单科,16,12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:‎ 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH　　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。 ‎ ‎(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　,阴极产生的物质A的化学式为　　　　　。 ‎ ‎(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(12分)(1)Al2O3+2OH-2AlO‎2‎‎-‎+H2O ‎(2)减小 ‎(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎(4)4CO‎3‎‎2-‎+2H2O-4e-4HCO‎3‎‎-‎+O2↑　H2‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 考点三　金属的腐蚀与防护 统一命题、省(区、市)卷题组 ‎1.(2017课标Ⅰ,11,6分)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　C　‎ ‎2.(2015重庆理综,11,14分)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。‎ ‎(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第　　　　周期。 ‎ ‎(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为　　　　。 ‎ ‎(3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是　　　　。 ‎ A.降低了反应的活化能 B.增大了反应的速率 C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数 ‎(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。‎ ‎①腐蚀过程中,负极是　　　　(填图中字母“a”或“b”或“c”); ‎ ‎②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　; ‎ ‎③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为　　　L(标准状况)。 ‎ 答案　(14分)(1)四　(2)10∶1　(3)A、B ‎(4)Ag2O+2CuCl 2AgCl+Cu2O ‎(5)①c　②2Cu2++3OH-+Cl- Cu2(OH)3Cl↓　③0.448‎ 教师专用题组 ‎3.(2017江苏单科,12,4分)下列说法正确的是(　　)‎ A.反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH<0,ΔS>0‎ B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C.常温下,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)≤5.6×10-4 mol·L-1‎ D.常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2,反应中转移的电子数为6.02×1023‎ 答案　BC　‎ ‎4.(2015江苏单科,11,4分)下列说法正确的是(　　)‎ A.若H2O2分解产生1 mol O2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023‎ B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7‎ C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 D.一定条件下反应N2+3H2 2NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)‎ 答案　C　‎ ‎5.(2014安徽理综,28,14分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。‎ ‎(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格):‎ 编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/%‎ ‎①‎ 为以下实验作参照 ‎0.5‎ ‎2.0‎ ‎90.0‎ ‎②‎ 醋酸浓度的影响 ‎0.5‎ ‎36.0‎ ‎③‎ ‎0.2‎ ‎2.0‎ ‎90.0‎ ‎ (2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了 ‎ 腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是　。 ‎ ‎(3)该小组对图2中0~t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二:‎ 假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;‎ 假设二:　　　　　　　　　　　; ‎ ‎……‎ ‎(4)为验证假设一,某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一,写出实验步骤和结论。‎ 实验步骤和结论(不要求写具体操作过程):‎ 答案　(1)‎ 编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/%‎ ‎②‎ ‎2.0‎ ‎③‎ 碳粉含量的影响 ‎ (2)吸氧 还原　2H2O+O2+4e- 4OH-(或4H++O2+4e- 2H2O)‎ ‎(3)反应放热,温度升高 ‎(4)‎ 实验步骤和结论(不要求写具体操作过程):‎ ‎①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管);‎ ‎②通入氩气排净瓶内空气;‎ ‎③滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化,检验Fe2+等)。‎ 如果瓶内压强增大,假设一成立。否则假设一不成立。‎ ‎(本题属于开放性试题,合理答案均给分)‎ ‎【三年模拟】‎ 一、选择题(每题6分,共30分)‎ ‎1.(2017天津南开二模,1)化学与生产、生活息息相关,下列叙述错误的是(　　)‎ A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 B.二氧化硅是将太阳能转变为电能的常用材料 C.可用蘸浓盐酸的玻璃棒检验输送氨气的管道是否漏气 D.酒精能使蛋白质变性,可用于杀菌消毒 答案　B　‎ ‎2.(2017天津南开二模,5)研究人员发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　)‎ A.正极反应式:Ag+Cl--e- AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移3 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是氧化产物 答案　D　‎ ‎3.(2018天津部分区县一模,5)工业上常用隔膜电解法将乙醛转化为乙醇和乙酸来处理高浓度乙醛废水。探究性学习小组用如图所示装置电解一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液,模拟乙醛废水的处理过程。下列说法正确的是(　　)‎ A.a为直流电源的负极 B.阳极的电极反应式为CH3CHO-2e-+H2O CH3COOH+2H+‎ C.电解过程中,阴极区的pH逐渐减小 D.理论上阳极区处理废水的能力是阴极区的两倍 答案　B　‎ ‎4.(2018天津河西一模,4)用电解法制备LiOH的工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)‎ A.a极附近溶液的pH增大 B.阳极可获得的产品有硫酸和氧气 C.b极发生的反应为Li++e- Li D.当电路中通过4 mol e-时,阴极可得到2 mol LiOH 答案　B　‎ ‎5.(2017天津红桥二模,6)一种碳纳米管新型二次电池的装置如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A.离子交换膜选用阳离子交换膜(只允许阳离子通过)‎ B.正极的电极反应为NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH-‎ C.导线中通过1 mol电子时,理论上负极区溶液质量增加1 g D.充电时,碳电极与电源的正极相连 答案　B　‎ 二、非选择题(共10分)‎ ‎6.(2018天津和平二模,10,节选)(4分)含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。‎ ‎(3)使用间接电化学法可处理燃烧烟气中的NO,装置如图所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:　　　　　　　　　　　,用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(3)2HSO‎3‎‎-‎+2e-+2H+ S2O‎4‎‎2-‎+2H2O(2分) 2NO+2S2O‎4‎‎2-‎+2H2O N2+4HSO‎3‎‎-‎(2分)‎ ‎7.(2017天津河北区二模,10,节选)(2分)‎ ‎(3)CH4燃料电池利用率很高,装置中添加1 L 2 mol·L-1 的KOH溶液为电解质溶液,持续缓慢通入标准状况下甲烷2.24 L 时负极电极反应式为　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(3)CH4-8e-+10OH- CO‎3‎‎2-‎+7H2O(2分)‎ ‎8.(2017天津红桥二模,10,节选)(4分)‎ ‎(2)甲烷固体燃料电池属于第三代燃料电池,是一种在高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。其工作原理如下图所示。‎ ‎①a是电池的　　　　极(填“正”或“负”)。 ‎ ‎②b极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(2)①正(2分)　②CH4+4O2--8e- CO2+2H2O(2分)‎