2018届二轮复习电化学基础课件（92张）（全国通用） 92页

第一部分　专题复习篇 专题 8 　 电化学基础 1. 闭合回路、电子、离子运动。 2. 电极名称、电极反应式、总反应式的书写。 3. 原理的创新运用、新型电源、实现特殊反应。 4. 计算 ( 电极质量变化、 pH—— 电子数相关 ) 。 高考 关键词 核心考点回扣 高考题型 1 　原电池原理　新型化学电源 高考题型 2 　电解原理及应用 栏目索引 高考题型 3 　电化学原理的综合应用 核心考点回扣 答案 1. 按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。 (1) 判断装置的名称： A 池为 ______ ， B 池为 ________ 。 (2) 锌极为 ____ 极， Cu 2 ＋ 在溶液中向 _____( 填 “ Zn ” 或 “ Cu ” ) 极运动。 原电池 电解池 负 Cu 答案 (3) 电极反应式 正极 _________________ ， 负极 __________________ 。 (4) 若溶液 X 为滴有酚酞的 KCl 溶液 ① 石墨棒 C 1 的电极反应式为 ____________________ ，石墨棒 C 2 附近发生的实验现象为 _______________________ ，溶液中的 K ＋ 向 ______( 填 “ C 1 ” 或 “ C 2 ” ) 电极移动； Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu Zn － 2e － ===Zn 2 ＋ 2Cl － － 2e － ===Cl 2 ↑ 产生无色气泡，溶液变红 C 2 答案 ② 当 C 2 极析出 224 mL 气体 ( 标准状况时 ) ，锌的质量变化 _____( 填 “ 增加 ” 或 “ 减少 ” )______g ，此时 B 中溶液的体积为 200 mL ，则 pH 为 _____ 。 (5) 若溶液 X 为 CuSO 4 溶液 ( 足量 ) ① B 池中总反应的离子方程式为 _________________________________ ； ② 反应一段时间后， A 池中 Cu 电极增重 3.2 g ，要使 B 池溶液恢复到起始状态，向溶液中加入适量的 ______ ，其质量为 _________________g 。 减少 0.65 13 CuO 4( 或 CuCO 3 　 6.2) 2. 如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察： (1) 铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于 ________( 填 “ 化学 ” 或 “ 电化学 ” ) 腐蚀。 (2) 若试管内液面上升，则原溶液呈 __________ 性，发生 ______ 腐蚀，正极反应式为 ________________________ 。 (3) 若试管内液面下降，则原溶液呈 _________ 性，发生 _____ 腐蚀，正极反应式为 ____________________ 。 电化学 弱酸或中 吸氧 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － 较强的酸 析氢 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ 答案 返回 高考题型 1 　原电池原理　新型化学电源 解析 真题调研 1.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 ↑ √ 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。 2. 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 ＋ n O 2 ＋ 2 n H 2 O===4M(OH) n 。 解析 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： 4M n ＋ ＋ n O 2 ＋ 2 n H 2 O ＋ 4 n e － ===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 √ 解析　 A 项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极的表面，正确； C 项，电池放电过程正极 O 2 得电子生成 OH － ，但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极，故正极不能生成 M(OH) n ，反应式应为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － ，错误； D 项，为避免 OH － 移至负极而生成 M(OH) n ，可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止 OH － ，正确。 1. 原电池原理 (1) 只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池将化学能转化为电能。典型的原电池装置如图所示： 核心透析 (2) 外电路：电子从负极流出，经导线流向正极。 内电路：可简记作 “ 正向正，负向负 ” 。 注意： 电子不能通过溶液 外电路和内电路共同构成闭合回路，完成自发的氧化还原反应，使化学能自主地转化为电能。 (3) 原电池工作原理示意图 2. 电极反应式的书写方法 (1) 一般电极反应式的书写 (2) 复杂电池反应的电极反应式书写 复杂的电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式 如 CH 4 碱性燃料电池负极反应式的书写： 考向 1 　原电池工作原理 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 ( 　　 ) 解析 对点模拟 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 (SO ) 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 2. 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为 Ag 2 O 和 Zn ，电解质溶液为 KOH 溶液，总反应式为 Ag 2 O ＋ Zn ＋ H 2 O===2Ag ＋ Zn(OH) 2 。下列说法中不正确的是 ( 　　 ) A. 原电池放电时，负极上发生反应的物质是 Zn B. 负极发生的反应是 Zn ＋ 2OH － － 2e － ===Zn(OH) 2 C. 工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强 D. 溶液中的 OH － 向正极移动， K ＋ 、 H ＋ 向负极移动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 根据总反应 Ag 2 O ＋ Zn ＋ H 2 O===2Ag ＋ Zn(OH) 2 ，分析各物质化合价发生的变化可知， Zn 在负极上反应， Ag 2 O 在正极上反应，电解质溶液为 KOH 溶液，所以负极反应式为 Zn ＋ 2OH － － 2e － ===Zn(OH) 2 ，正极反应式为 Ag 2 O ＋ 2e － ＋ H 2 O===2Ag ＋ 2OH － ，在负极区 OH － 被消耗，碱性减弱， pH 减小，正极区生成 OH － ，碱性增强， pH 增大，溶液中 OH － 定向移动到负极。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考向 2 　 “ 盐桥 ” 及 “ 变态盐桥 ” 电池 3. 下列有关铜锌原电池 ( 下图 ) 的叙述正确的是 ( 　　 ) 解析 A. 正极反应为 Zn － 2e － ===Zn 2 ＋ B. 取下盐桥，原电池仍可工作 C. 在外电路中，电子从正极流向负极 D. 电池反应为 Zn ＋ Cu 2 ＋ ===Zn 2 ＋ ＋ Cu √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 锌比铜活泼，锌是负极，失去电子， A 错误； 取下盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能再工作， B 错误； 在外电路中，电子从负极流向正极， C 错误； 正极是铜，溶液中的铜离子放电，总反应式为 Zn ＋ Cu 2 ＋ ===Zn 2 ＋ ＋ Cu ， D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4. “ ZEBRA ” 蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔 Ni/NiCl 2 和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是 ( 　　 ) 解析 A. 电池反应中有 NaCl 生成 B. 电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C. 正极反应为 NiCl 2 ＋ 2e － ===Ni ＋ 2Cl － D. 钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。 A 项，负极反应式为 Na － e － ===Na ＋ ，正极反应式为 NiCl 2 ＋ 2e － ===Ni ＋ 2Cl － ，故电池反应中有 NaCl 生成； B 项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子； C 项，正极上 NiCl 2 发生还原反应，电极反应式为 NiCl 2 ＋ 2e － ===Ni ＋ 2Cl － ； D 项，钠在负极失电子，被氧化生成 Na ＋ ， Na ＋ 通过钠离子导体在两电极间移动。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5. 如图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为 320 ℃ 左右，电池反应为 2Na ＋ x S ===Na 2 S x ，正极的电极反应式为 ________________ ； M( 由 Na 2 O 和 Al 2 O 3 制得 ) 的两个作用是 ______________________ 。 答案 导电和隔绝 Na 、 S 的作用 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考向 3 　 “ 介质 ” 多变的燃料电池 6. 如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( 　　 ) 解析 A.a 电极是负极 B.b 电极的电极反应为 4OH － － 4e － ===2H 2 O ＋ O 2 ↑ C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部 储藏在电池内的新型发电装置 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 氢氧燃料电池的总反应式为 2H 2 ＋ O 2 ===2H 2 O ，因此 a 电极上发生反应： 2H 2 － 4e － ===4H ＋ ，是负极； b 电极上发生反应： O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － ，是正极； 氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物 H 2 O 是一种无污染物质，故该电池是一种具有应用前景的绿色电源。氢氧燃料电池中只要通入 H 2 、 O 2 就能工作，无需将 H 2 、 O 2 储藏在电池内部。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7. 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 ( 　　 ) 解析 A. 通入 N 2 的电极发生的电极反应式为 N 2 ＋ 6e － ＋ 8H ＋ ===2NH 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 ＋ ===2NH ，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8. 固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的工作原理如图所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物， O 2 － 可以在其中自由移动。下列有关说法合理的是 ( 　　 ) 1 2 3 4 5 6 解析 7 A. 电极 b 为电池负极，电极反应式为 O 2 ＋ 4e － ===2O 2 － B. 固体氧化物的作用是让电子在电池内通过 C. 若 H 2 作为燃料气，接触面上发生的反应为 H 2 ＋ OH － － 2e － ===H ＋ ＋ H 2 O D. 若 C 2 H 4 作为燃料气，接触面上发生的反应为 C 2 H 4 ＋ 6O 2 － － 12e － ===2CO 2 ＋ 2H 2 O √ 8 9 10 11 解析　 负极应该发生氧化反应， b 极应为电池正极， A 错； 电子在外电路中通过， O 2 － 通过固体氧化物定向移动， B 错； 燃料在接触面上与 O 2 － 反应，失去电子， C 错， D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9. 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 ( 　　 ) 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，而 B 极是正极，错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 考向 4 　其他新电池 10. 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 ( 　　 ) 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。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 高考题型 2 　电解原理及应用 真题调研 1. 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 …… 1 . 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 － ===Cl2 ↑ 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 解析 √ 解析　 A 项， a 、 d 处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确； B 项， b 处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与 H 2 O 反应生成 HClO 和 H ＋ ， Cl － － 2e － ＋ H 2 O=== HClO ＋ H ＋ ，错误； C 项， c 处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确； D 项，实验一中 ac 形成电解池， bd 形成电解池，所以实验二中形成 3 个电解池， n( 右面 ) 有气泡生成，为阴极产生氢气， n 的另一面 ( 左面 ) 为阳极产生 Cu 2 ＋ ， Cu 2 ＋ 在 m 的右面得电子析出铜，正确。 2. 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 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 ( 　　 ) 解析 √ 解析　 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 SO 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 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，错误。 核心透析 1. 电解池工作原理 ( 阳极为惰性电极 ) 示意图 2. 电解池中电极反应式的书写步骤 3. “ 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。 解析 对点模拟 考向 1 　电解原理及通常应用 1. 根据如图判断，下列说法正确的是 ( 　　 ) 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 √ 1 2 3 4 5 6 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 ( 　　 ) 1 2 3 4 5 6 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 解析 √ 1 2 3 4 5 6 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。 解析 1 2 3 4 5 6 3. 碘盐中添加的碘酸钾在工业上可用电解 KI 溶液制取，电极材料是石墨和不锈钢，化学方程式是 KI ＋ 3H 2 O KIO 3 ＋ 3H 2 ↑ 。有关说法不正确的是 ( 　　 ) A. 石墨作阳极，不锈钢作阴极 B.I － 在阳极放电， H ＋ 在阴极放电 C. 电解过程中电解质溶液的 pH 变小 D. 电解过程中转移 3 mol e － 时，理论上可制得 KIO 3 107 g √ 解析　 A 项，根据方程式可知碘离子失去电子，水电离出的氢离子得到电子转化为氢气。电解池中阳极反应失去电子，阴极反应得到电子，所以该电解池中阳极是惰性电极，则石墨作阳极，不锈钢作阴极，正确； B 项， I － 在阳极放电， H ＋ 在阴极放电，正确； C 项，电解时氢离子放电，溶液中剩余氢氧根离子，因此溶液的碱性增强，则 pH 变大，错误； 1 2 3 4 5 6 考向 2 　电解原理的不寻常应用 4. 将铝件与另一种材料作电极，以某种溶液作电解液进行电解，通电后在铝件与电解液的接触面上逐渐形成一层 Al(OH) 3 薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量使 Al(OH) 3 分解，从而在铝件表面形成一层较厚的氧化膜。某校课外兴趣小组根据上述原理，以铝件和铁棒为电极，一定浓度的 NaHCO 3 溶液为电解液进行实验。 1 2 3 4 5 6 答案 (1) 铝件表面形成 Al(OH) 3 的电极反应式是 ________________________ ___________________ 。 (2) 电解过程中，必须使电解液 pH 保持相对稳定 ( 不能太大，也不能太小 ) 的原因是 __________________________________________________ ______________________________ 。 (3) 用 NaHCO 3 溶液作电解液，会减缓阴极区溶液 pH 的增大，能说明这一原理的离子方程式为 _____________________________ 。 1 2 3 4 5 6 Al(OH) 3 ↓ ＋ 3CO 2 ↑ Al(OH) 3 、 Al 2 O 3 具有两性，电解液的酸性或碱性过强，都会使所形成的 Al 2 O 3 薄膜溶解　 解析 1 2 3 4 5 6 5. 甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将 Co 2 ＋ 氧化成 Co 3 ＋ ，然后以 Co 3 ＋ 作氧化剂把水中的甲醇氧化成 CO 2 而净化。实验室用下图装置模拟上述过程： 答案 1 2 3 4 5 6 (1) 写出阳极的电极反应式 ____________________ 。 (2) 写出除去甲醇的离子方程式 ______________________________________ 。 Co 2 ＋ － e － ===Co 3 ＋ 　 6Co 3 ＋ ＋ CH 3 OH ＋ H 2 O===6Co 2 ＋ ＋ CO 2 ↑ ＋ 6H ＋ 1 2 3 4 5 6.H 3 PO 2 也可用电渗析法制备。 “ 四室电渗析法 ” 工作原理如图所示 ( 阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过 ) ： 6 1 2 3 4 5 ① 写出阳极的电极反应式 _________________________ 。 6 2H 2 O － 4e － ===O 2 ↑ ＋ 4H ＋ 解析　 阳极发生氧化反应，在反应中 OH － 失去电子，电极反应式为 2H 2 O － 4e － ===O 2 ↑ ＋ 4H ＋ 。 ② 分析产品室可得到 H 3 PO 2 的原因 ______________________________ __________________________________________________________ 。 解析答案 1 2 3 4 5 ③ 早期采用 “ 三室电渗析法 ” 制备 H 3 PO 2 ：将 “ 四室电渗析法 ” 中阳极室的稀硫酸用 H 3 PO 2 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 ______________________ 。 6 返回 解析答案 1. 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===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 ) 高考题型 3 　电化学原理的综合应用 真题调研 解析 √ 解析　 A 项，充电时，电解质溶液中 K ＋ 向阴极移动，错误； 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。 2. 常温下，将除去表面氧化膜的 Al 、 Cu 片插入浓 HNO 3 中组成原电池 ( 图 1) ，测得原电池的电流强度 ( I ) 随时间 ( t ) 的变化如图 2 所示，反应过程中有红棕色气体产生。 图 1 　　　　　　　　　图 2 0 ～ t 1 时，原电池的负极是 Al 片，此时，正极的电极反应式是 _________________________________ ，溶液中的 H ＋ 向 __ 极移动。 t 1 时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是 ______________________________________________________________ 。 正 常温下铝在浓 HNO 3 中发生钝化，氧化物薄膜阻止了铝的进一步反应 解析答案 核心透析 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。 (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：被保护的金属与原电池负极相连，形成电解池，作阴极。 2. 多池 “ 串联 ” 问题的解题思路 (1) 无外接电源的多池装置分析技巧 ① 先判断原电池，简单方法是寻找最活泼金属，确定最活泼金属所在装置为原电池，其余为电解池；还可以根据题目信息确定，能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。 ② 确定电极策略：与原电池负极相连为阴极，串联装置中电极是交替出现的，即相邻电解装置的电极为阴、阳极相连。 ③ 简单计算策略：多池串联装置中相同时间内各电极得失电子数相等。 (2) 有外接电源的多池装置分析技巧 ① 有外接电源时，全部为电解池 ( 包括电镀池和精炼池 ) 。 ② 确定电极策略：与电源负极相连的是阴极，根据 “ 电解池串联时阴、阳极交替出现 ” 原则正推电极，也可以通过装置某极变化、现象反推电极。 ③ 计算时要善用电子守恒。 3. 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。 对点模拟 解析 考向 1 　金属的腐蚀与防护 1. 下列铁制品 ( 铁钉或钢铁管道 ) 易被腐蚀的是 ( 　　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D √ 解析　 A 项，此图中铁和碳构成了电解池，而铁作阴极被保护，故不易被腐蚀， A 错误； B 项，此图中镁和铁制输水管构成了原电池，而镁作负极被腐蚀，输水管作正极被保护，故不易腐蚀， B 错误； C 项，此图中铁管道和锌构成了原电池，锌作负极被腐蚀，铁管道作正极被保护，不易被腐蚀， C 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 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 ↑ 解析 2. 对如图装置 ( 铁的防护 ) 的分析正确的是 ( 　　 ) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 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，属于外加电源的阴极保护法，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 3. 钢铁防护方法有多种，下图中的方法描述正确的是 ( 　　 ) A.b 为电源负极 B. 该方法是牺牲阳极的阴极保护法 C. 电子流向： a → 钢铁闸门 → 辅助电极 → b → a D. 电源改用导线连接进行防护时，辅助电极发生氧化反应 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 从图示可知，由于有外加电源，故此为外加电源的阴极保护法， B 错误； A 项，在外加电源的阴极保护法中，钢铁作电解池的阴极，即 a 为电源的负极，则 b 为电源的正极，故 A 错误； C 项，在电解池中，电子由电解池的阳极 → 电源的正极 → 电源的负极 → 电解池的阴极，即电子要由辅助电极 → b → a → 钢铁闸门，故 C 错误； D 项，电源改用导线连接进行防护时，即牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，故 D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 考向 2 　串联装置中的电化学问题 4. 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。 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 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； 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 (1)A 是铅蓄电池的 ___ 极，铅蓄电池正极反应式为 _________________ ______________________ ，放电过程中电解液的密度 ______( 填 “ 减小 ” 、 “ 增大 ” 或 “ 不变 ” ) 。 (2)Ag 电极的电极反应式是 _________________ ，该电极的电极产物共 ___ g 。 (3)Cu 电极的电极反应式是 _________________ ， CuSO 4 溶液的浓度 ________( 填 “ 减小 ” 、 “ 增大 ” 或 “ 不变 ” ) 。 负 ＋ 2e － ===PbSO 4 ＋ 2H 2 O 减小 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ 0.4 Cu － 2e － ===Cu 2 ＋ 不变 1 2 3 4 5 6 7 8 (4) 如图表示电解进行过程中某个量 ( 纵坐标 x ) 随时间变化曲线，则 x 表示 _____ 。 a. 各 U 形管中产生的气体的体积 b. 各 U 形管中阳极质量的减少量 c. 各 U 形管中阴极质量的增加量 √ 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断 A 是电源的负极， B 是电源的正极，电解时 Ag 极作阴极，电极反应式为 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ ， Fe 作阳极，电极反应式为 Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ ，左侧 U 形管中总反应式为 Fe ＋ 2H ＋ ===Fe 2 ＋ ＋ H 2 ↑ 。右侧 U 形管相当于电镀装置， Zn 电极作阴极，电极反应式为 Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu ，铜电极作阳极，电极反应式为 Cu － 2e － ===Cu 2 ＋ ，电镀过程中 CuSO 4 溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 考向 3 　二次电池的充电与放电 6. 镍氢电池 (NiMH) 目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。 NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是 Ni(OH) 2 ＋ M=== NiOOH ＋ MH 已知： 6NiOOH ＋ NH 3 ＋ H 2 O ＋ OH － ===6Ni(OH) 2 ＋ NO 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式： NiOOH ＋ H 2 O ＋ e － ===Ni(OH) 2 ＋ OH － B. 充电过程中 OH － 离子从阳极向阴极迁移 C. 充电过程中阴极的电极反应式： H 2 O ＋ M ＋ e － ===MH ＋ OH － ， H 2 O 中的 H 被 M 还原 D.NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 A 项，由 NiMH 充电的总反应方程式知，其逆反应为放电时的总反应，正极发生还原反应： NiOOH ＋ H 2 O ＋ e － ===Ni(OH) 2 ＋ OH － ，正确； B 项，充电时相当于电解池，阴离子 (OH － ) 向阳极移动，错误； C 项，由于 MH 中 M 与 H 均为 0 价，反应前后 M 的化合价没有变化，故 H 2 O 中的 H 是由于电解而被还原，并不是被 M 还原，错误； D 项，由信息可知 NiOOH 与 KOH 溶液、氨水反应，故电解质溶液不能用 KOH 溶液、氨水，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 7.ICAO( 联合国国际民用航空组织 )2 月 22 日颁布临时禁令，从 4 月 1 日起，将禁止客机运输载有锂离子电池的物品，也就是说，未来手机、笔记本电脑等含有锂离子电池的设备将不得作为行李托运。目前市场上经常见到的锂离子电池的负极材料是金属锂和碳的复合材料 ( 碳作为金属锂的载体 ) ，电解质为一种能传导 Li ＋ 的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 放电时，负极的电极反应式为 Li － e － ===Li ＋ B. 充电时， Li 0.85 NiO 2 既发生氧化反应又发生还原反应 C. 放电过程中 Li ＋ 向负极移动 D. 该电池属于二次电池 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 电池的负极是锂，电极反应式为 Li － e － ===Li ＋ ， A 项不符合题意； 充电时，发生反应的物质只有一种，故其既发生氧化反应又发生还原反应， B 项不符合题意； 放电过程中， Li ＋ 带正电，向正极移动， C 项符合题意； 该电池是可充电电池，能反复使用，属于二次电池， D 项不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 考向 4 　化学反应中的能量变化综合考查 8. 肼 (N 2 H 4 ) 又称联氨，广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池等方面， NO 2 的二聚体 N 2 O 4 是火箭中常用的氧化剂。请回答下列问题： 图 1 1 2 3 4 5 6 7 8 (1) 肼燃料电池的原理如图 1 所示，左边电极上发生反应的电极反应式为 ________________________________ 。 解析　 由图 1 可知燃料电池左边是 N 2 H 4 生成 N 2 和 H 2 O ， N 化合价升高， N 2 H 4 失去电子发生氧化反应。 N 2 H 4 － 4e － ＋ 4OH － ===N 2 ＋ 4H 2 O 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (2) 火箭常用 N 2 O 4 作氧化剂，肼作燃料，已知： ① N 2 (g) ＋ 2O 2 (g)===2NO 2 (g) 　 Δ H 1 ＝－ 67.7 kJ·mol － 1 ； ② N 2 H 4 (g) ＋ O 2 (g)===N 2 (g) ＋ 2H 2 O(g) 　 Δ H 2 ＝－ 534.0 kJ·mol － 1 ； ③ 2NO 2 (g)N 2 O 4 (g) 　 Δ H 3 ＝－ 52.7 kJ·mol － 1 。 气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为 ________________________________________________________ 。 解析　 由盖斯定律知， ②× 2 － ① － ③ 可得 2N 2 H 4 (g) ＋ N 2 O 4 (g)===3N 2 (g) ＋ 4H 2 O(g) 　 Δ H ＝－ 947.6 kJ·mol － 1 。 2N 2 H 4 (g) ＋ N 2 O 4 (g)===3N 2 (g) ＋ 4H 2 O(g) 　 Δ H ＝－ 947.6 kJ·mol － 1 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (3) 联氨在工业生产中常以氨和次氯酸钠为原料获得，也可在高锰酸钾作催化剂条件下，用尿素 [CO(NH 2 ) 2 ] 和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应获得，尿素法反应的离子方程式为 __________________________________ __________________________ 。 解析　 ClO － 作氧化剂，被尿素还原成 Cl － ，尿素则被氧化为联氨，再根据原子个数守恒，即可写出离子方程式。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (4) 某模拟 “ 人工树叶 ” 的电化学实验装置如图 2 所示，该装置能将 H 2 O 和 CO 2 转化为 O 2 和燃料 (C 3 H 8 O) 。该装置工作时， H ＋ 从 _____( 填字母，后同 ) 极区向 ____ 极区迁移，将电能转化为 _____ 能，每生成 1 mol O 2 ，有 _____ g CO 2 被还原 ( 小数点后保留 1 位数字 ) 。 解析 答案 图 2 b a 化学 29.3 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 (5) 图 3 中甲装置为 C 3 H 8 O 的燃料电池 ( 电解质溶液为 KOH 溶液 ) 装置，该同学想在乙装置中实现铁上镀铜，则 f 处通 ____ ，写出电极 c 上的电极反应式： _________________________________________ 。 答案 图 3 O 2 解析 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 返回 1 2 3 4 5 6 7 8