2018届二轮复习电化学学案（全国通用）(1) 31页

‎2018届二轮复习 电化学 ‎[考纲要求]　1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。‎ 考点一　原电池的工作原理及其应用 ‎1．图解原电池工作原理 ‎2．原电池装置图的升级考查 说明　(1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。(2)在装置①中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率高。(3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：①隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；②通过离子的定向移动，构成闭合回路；③平衡电极区的电荷。(4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。‎ 题组一　原电池电极反应式书写集训 ‎(一)辨析“介质”书写电极反应式 ‎1．按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。‎ ‎(1)酸性介质，如H2SO4溶液：‎ 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。‎ 正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。‎ ‎(2)碱性介质，如KOH溶液：‎ 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。‎ 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－。‎ ‎(3)熔融盐介质，如K2CO3：‎ 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。‎ 正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO。‎ ‎(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2－：‎ 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。‎ 正极：O2＋6e－===3O2－。‎ ‎(二)明确“充、放电”书写电极反应式 ‎2．镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。‎ 负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2。‎ 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O。‎ ‎(三)识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式 ‎3．如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。‎ 负极：2H2O－4e－===O2＋4H＋。‎ 正极：2CO2＋4H＋＋4e－===2HCOOH。‎ ‎4．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。‎ 负极：4M－4ne－===4Mn＋。‎ 正极：nO2＋2nH2O＋4ne－===4nOH－。‎ ‎5．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。‎ 负极：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O。‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。‎ 锂离子电池充放电分析 常见的锂离子电极材料 正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)‎ LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)‎ LiMPO4(M：Fe等)‎ 负极材料：石墨(能吸附锂原子)‎ 负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋nC 正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2‎ 总反应：Li1－xMO2＋LixCnnC＋LiMO2。‎ 题组二　“盐桥”的作用与化学平衡的移动 ‎6．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)‎ A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 答案　D 解析　由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子生成Fe2＋被还原，I－失去电子生成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，所以C正确；D项，在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，不正确。‎ ‎7．某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小―→回到零点―→逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为________(填“正”或“负”)极。由实验得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是__________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　负　Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag ‎1．把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。‎ ‎2．电子流向的分析方法 ‎(1)改变条件，平衡移动；‎ ‎(2)平衡移动，电子转移；‎ ‎(3)电子转移，判断区域；‎ ‎(4)根据区域，判断流向；‎ ‎(5)根据流向，判断电极。‎ 题组三　化学电池集训 ‎(一)燃料电池 ‎8．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 答案　C 解析　解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故A错误；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错误；电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。‎ ‎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(　　)‎ 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 答案　D 解析　A项，H4→O，则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，错误；B项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，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O2参与的电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO，正确。‎ ‎10．甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如下图所示：‎ 通入a气体的电极是电池的________(填“正极”或“负极”)，其电极反应为________________________________________________________________________。‎ 答案　负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋‎ 解析　根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极，通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为 CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。‎ ‎(二)可逆电池 ‎11．(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＋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)‎ 答案　C 解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，放电时总反应方程式为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)，则充电时电解质溶液中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Zn2＋将与OH－结合生成Zn(OH)，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L，错误。‎ ‎12．(2016·四川理综，5)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 解析　放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，转移1 mol e－时，石墨C6电极将增重 7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2‎ ‎－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确。‎ ‎13．(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0.14 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Li2S2的量越多 答案　D 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S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2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8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。‎ ‎14．(2016·北京市海淀区高三上学期期末)2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充、放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，铝为负极、石墨为正极 B．放电时，有机阳离子向铝电极方向移动 C．放电时的负极反应：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl D．充电时的阳极反应：Cn＋AlCl－e－===CnAlCl4‎ 答案　B 解析　A项，放电时是原电池，铝是活性电极，石墨为惰性电极，铝为负极、石墨为正极，正确；B项，在原电池中，阳离子向正极移动，有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动，错误；C项，根据示意图，放电时，铝为负极，失去电子与AlCl生成Al2Cl，负极反应：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，正确；D项，充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为Cn＋AlCl－ e－===CnAlCl4，正确。‎ ‎(三)储“氢”电池 ‎15．镍氢电池的化学方程式为NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(M为储氢合金，电解质为KOH)，下列说法不正确的是(　　)‎ A．充电过程中，电池的负极上发生的反应为H2O＋M＋e－===MH＋OH－‎ B．储氢合金位于电池的负极 C．放电时，OH－向电池的负极移动 D．充电过程中，化学能转化为电能储存在电池中 答案　D 解析　本题考查了电化学反应原理、电极反应式的书写等，意在考查学生的理解能力及应用能力。据镍氢电池反应原理和化学方程式可知，充电过程为电解池，电池的负极得到电子，发生的反应为H2O＋M＋e－===MH＋OH－，A项正确；根据化学方程式可知，电池的负极有氢生成，M为储氢合金，只能位于电池的负极，B项正确；放电时，阴离子向负极移动，故电解质中的OH－移向负极，C项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，D项错误。‎ ‎16．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＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO 下列说法正确的是(　　)‎ A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋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：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O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 答案　A 解析　A项，放电过程中，NiOOH得电子，化合价降低，发生还原反应，正确；B项，充电过程中发生电解池反应，OH－从阴极向阳极迁移，错误；C项，充电过程中，阴极M得到电子，M被还原，H2O中的H化合价没有发生变化，错误；D项，NiMH在KOH溶液、氨水中会发生氧化还原反应，错误。‎ 考点二　电解池及其应用 ‎1．图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)‎ ‎2．正确判断电极产物 ‎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Fe2＋，而不是Fe3＋)；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S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。‎ ‎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＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)‎ ‎3．对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)‎ 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4‎ 水 电解电解质 HCl或CuCl2‎ 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl气体 放氧生酸型 CuSO4或AgNO3‎ CuO或Ag2O 注意　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CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。‎ 题组一　辨析电解原理易错点 ‎1．正误判断，下列说法正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)电解质溶液导电发生化学变化(√)‎ ‎(2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化(×)‎ ‎(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液(×)‎ ‎(4)工业上可用电解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制备Mg和Al(×)‎ ‎(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵金属的原料(√)‎ ‎(6)用惰性电极电解CuSO4溶液，若加入0.1 mol Cu(OH)2固体可使电解质溶液复原，‎ 则整个电路中转移电子数为0.4 mol(√)‎ 题组二　电解池电极反应式书写集训 ‎(一)基本电极反应式的书写 ‎2．按要求书写电极反应式 ‎(1)用惰性电极电解NaCl溶液 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(2)用惰性电极电解CuSO4溶液 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)。‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。‎ ‎(3)铁作阳极，石墨作阴极电解NaOH溶液 阳极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2。‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。‎ ‎(4)用惰性电极电解熔融MgCl2‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。‎ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。‎ ‎(二)提取“信息”书写电极反应式 ‎3．按要求书写电极反应式 ‎(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为________________________________________________________________________。‎ 答案　2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ ‎(2)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q，写出阳极生成R的电极反应式：_______________________________。‎ 答案　Al＋3HCO－3e－===Al(OH)3↓＋3CO2↑‎ ‎(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。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，则电极反应式为 阳极：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl。‎ 阴极：4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。‎ ‎(4)用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，则电极反应式为 阳极：MnO－e－===MnO。‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(5)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，‎ 石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，则阳极反应式为____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4↓＋2H＋‎ ‎(三)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式 ‎4．按要求书写电极反应式 ‎(1)电解装置如图，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 阳极：2I－－2e－===I2。‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。‎ ‎(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下。‎ 阳极：HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO。‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)。‎ 题组三　电解池的“不寻常”应用 类型一　电解原理在治理环境中的不寻常应用 ‎5．[2016·天津理综，10(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－FeO＋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FeO，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。‎ ‎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：_____________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎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　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[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低]‎ 解析　①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH－被消耗且无补充，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。‎ 类型二　电解原理在“制备物质”中的不寻常应用 ‎(一)“单膜”电解池 ‎6．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”)。‎ 答案　LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B 解析　B极区生成H2，同时会生成LiOH，则B极区电解液为LiOH 溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl 溶液中Cl－ 放电，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；在电解过程中Li＋(阳离子)向B电极(阴极区)迁移。‎ ‎(二)“双膜”电解池 ‎7．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。‎ ‎(1)图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________。‎ ‎(2)SO放电的电极反应式为_______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：______________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)负　硫酸 ‎(2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ ‎(3)H2O??H＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强 解析　根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，其电极反应式分别为 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ 所以从C口流出的是H2SO4。在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，‎ c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。‎ ‎8．(2016·全国卷Ⅰ，11)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 答案　B 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H2SO4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O2生成，D项错误。‎ ‎(三)“多膜”电解池 ‎9．H3PO2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)：‎ ‎(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________________________________。‎ 答案　(1)2H2O－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 ‎(3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 解析　(1)阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。‎ ‎(2)H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H＋＋H2POH3PO2。‎ ‎(3)如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能会被氧化。‎ 题组四　原电池、电解池原理在金属腐蚀及防护中的应用 ‎(一)两种腐蚀的比较 ‎10．利用下图装置进行实验，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处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 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＋‎ 答案　C 解析　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。‎ ‎11．结合图判断，下列叙述正确的是(　　)‎ A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是 Fe－2e－===Fe2＋‎ C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀 答案　A 解析　根据原电池形成的条件，Ⅰ中Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe为正极，保护了Fe；Ⅱ中Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu为正极，保护了Cu，A项正确；Ⅰ中负极为锌，负极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B项错误；Ⅰ中发生吸氧腐蚀，正极为O2得电子生成OH－，Ⅱ中为酸化的NaCl溶液，发生析氢腐蚀，在正极上发生还原反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；[Fe(CN)6]3－是稳定的配合物离子，与Fe2＋发生反应：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，故加入少量K3[Fe(CN)6]溶液有蓝色沉淀是Fe2＋的性质，Ⅰ装置中不能生成Fe2＋，Ⅱ装置中负极铁失电子生成Fe2＋，D项错误。‎ ‎(二)腐蚀类型与防护方法 ‎12．(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　C 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。‎ ‎1．金属腐蚀快慢的三个规律 ‎(1)金属腐蚀类型的差异 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀。‎ ‎(2)电解质溶液的影响 ‎①对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。‎ ‎②对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。‎ ‎(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。‎ ‎2．两种腐蚀与三种保护 ‎(1)两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解液的pH)。‎ ‎(2)三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。‎ 考点三　有关电化学的串联装置及计算 ‎1．无外接直流电源的串联装置 ‎(1)甲装置为原电池，其中Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。‎ ‎(2)乙装置为电解池，其中Fe为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎2．有外接直流电源的串联装置 ‎(1)甲装置为电解池，其中Cu为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(2)乙装置为电镀池，其中Cu为阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。‎ 题组一　原电池、电解池的判断 ‎1．根据装置图回答问题：‎ ‎(1)A为________，B为________。(填原电池或电解池)‎ ‎(2)写出下列电极反应式：‎ 通O2一极：_________________________________________________；‎ b极：____________________________________________________。‎ 答案　(1)原电池　电解池 ‎(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2．如图所示，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，回答下列问题。‎ 乙是_________________________________(填原电池或电解池)；B的电极反应式：______________________。‎ 答案　原电池　2H＋＋2e－===H2↑‎ 题组二　“多池”串联的判断与计算 ‎3．如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是(　　)‎ A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置 B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋‎ C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体 答案　D 解析　甲池为原电池，作为电源，乙池、丙池为两个电解池。根据原电池的形成条件知，通入CH3OH的一极为负极，通入O2的一极为正极，所以石墨、Pt(左)作阳极，Ag、Pt(右)作阴极；B项，负极反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；C项，应加入CuO或CuCO3；D项，丙池中：MgCl2＋2H2O电解,Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0.012 5 mol O2，转移0.05 mol电子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其质量为1.45 g。‎ ‎4．已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。‎ ‎(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___________________________________________________，‎ CuSO4溶液的浓度________(填“减小”“增大”或“不变”)。‎ 答案　(1)负　PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　减小 ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4‎ ‎(3)Cu－2e－===Cu2＋　不变 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－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。‎ 电解计算破题“3方法”‎ ‎(1)根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。‎ ‎(2)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。‎ ‎(3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。‎ 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：‎ ‎(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)‎ 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。‎ 题组三　电化学学科交叉计算 ‎5．(1)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。‎ ‎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)‎ ‎(2)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。‎ 若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝_________________________________________‎ ‎(列式计算。能量密度＝，1 kW·h＝3.6×106 J)。‎ ‎(3)新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应。‎ ‎①该电池的负极反应式为____________________________________________。‎ ‎②如果用该电池作为电解装置，当有16 g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为________C(1个电子的电量为1.6×10－19C)。‎ ‎(4)以CH4(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，其负极电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 已知该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则该电池的比能量为_____kW·h·kg－1(结果保留1位小数，比能量＝,1 kW·h＝3. 6×106 J) 。‎ 答案　(1)①MnO2＋H＋＋e－===MnOOH ‎2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋‎ ‎[注：式中Zn2＋可写为Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H＋可写为NH]　②0.05‎ ‎(2)CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋　12‎ ÷[3.6×106 J·(kW·h)－1]≈8.39 kW·h·kg－1‎ ‎(3)①CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O ‎②0.5 mol×6×1.6×10－19C×6.02×1023 mol－1(或2.890×105)‎ ‎(4)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　13.4‎ 解析　(4)甲烷燃料电池中，甲烷在负极被氧化，电解质为硫酸，负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋，该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3 kJ·mol－1,1 mol甲烷燃烧输出的电能为≈0.214 kW·h，比能量＝ ＝≈13.4 kW·h·kg－1。‎ 学科交叉的主要计算公式 化学与物理结合的计算，主要涉及两个公式：(1)Q＝It＝n(e－)F，F计算时一般取值96 500 C·mol－1。(2)W＝UIt。‎ 专题强化练 ‎1．(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：Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案　C 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。‎ ‎2．(2017·海南，10)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是(　　)‎ A．Pd电极b为阴极 B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3‎ C．H＋由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2‎ 答案　A 解析　A项，此装置为电解池，总反应是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，错误；B项，根据A项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，正确；C项，根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳离子移向阴极，正确；D项，根据装置图，陶瓷隔离N2和H2，正确。‎ ‎3．(2017·泰安市高三第一轮复习质量检测)一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．电池的正极反应为H2O2＋2e－===2OH－‎ B．电池放电时Na＋从a极区移向b极区 C．电子从电极b经外电路流向电极a D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用 答案　C 解析　A项，正极发生反应：H2O2＋2e－===2OH－，正确；B项，放电时为原电池，阳离子移向正极，b为正极，正确；C项，电子由负极经外电路流向正极，应该由a到b，错误；D项，产生的氢氧化钠溶液可以循环使用，正确。‎ ‎4．(2017·四川省眉山中学高三2月月考)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，越来越成为人们研制绿色原电池所关注的焦点。‎ 其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列说法正确的是(　　)‎ A．电池放电时，Mg2＋向负极迁移 B．电池放电时，正极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4‎ C．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4‎ D．电池充电时，阳极反应为xMg－2xe－===xMg2＋‎ 答案　B 解析　A项，电池放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，Mg2＋向正极迁移，错误；B项，电池放电时，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，正确；C项，电池充电时，阴极发生还原反应生成Mg，错误；D项，电池充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为MgxMo3S4－2xe－===Mo3S4＋xMg2＋，错误。‎ ‎5．(2017·兰州市高三第一次诊断性考试)科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．电极a为电池的负极 B．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2S D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区 答案　C 解析　从装置图可以看出，电池总反应为2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不能计算H2S的体积，故C错误。17 g H2S就是0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，有1 mol H＋经质子膜进入正极区，故D正确。‎ ‎6．(2017·株洲市高三上学期教学质量检测)Na－S电池的结构如图所示，电池反应为2Na＋S8===Na2Sn。下列说法不正确的是(　　)‎ A．熔钠电极作电池的负极 B．放电时Na＋向正极移动 C．充电时熔钠电极与电源的正极相连 D．充电时阳极反应式为8S－16e－===nS8‎ 答案　C 解析　A项，放电时，熔钠电极失电子发生氧化反应，所以放电时熔钠电极作电池的负极，正确；B项，原电池中电解质中的阳离子移向正极，即Na＋向正极移动，正确；C项，充电时，原电池的负极和电源的负极相连，原电池的正极和电源的正极相连，放电时熔钠电极是负极，充电时熔钠电极与电源的负极相连，错误；D项，充电时阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为8S－16e－===nS8，正确。‎ ‎7．(2017·岳阳县第一中学高三第一次理综能力测试)[Fe(CN)6]3－可将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫，自身还原为[Fe(CN)6]4－。工业上常采用如图所示的电解装置，通电电解，然后通入H2S加以处理。下列说法不正确的是(　　)‎ A．电解时阳极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－‎ B．电解时阴极反应式为2HCO＋2e－===H2↑＋2CO C．当电解过程中有22.4 L标准状况下的H2生成时，溶液中有32 g S析出(溶解忽略不计)‎ D．整个过程中需要不断补充K4[Fe(CN)6]与KHCO3‎ 答案　D 解析　A项，电解的目的是[Fe(CN)6]4－转化成[Fe(CN)6]3－，阳极是失电子，化合价升高，[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正确；B项，阴极上得到电子，发生还原反应，HCO电离产生H＋放电，即电极反应式为2HCO＋2e－===H2↑＋2CO，正确；C项，电解后通入H2S，发生的离子反应方程式为2[Fe(CN)6]3－＋H2S＋2CO===2[Fe(CN)6]4－＋S↓＋2HCO，因此有H2～2CO～S，产生1 mol H2，有1 mol 的S产生，因此产生22.4 L标准状况下的H2时，溶液中有32 g S析出，正确；D项，根据选项C，K4[Fe(CN)6]与KHCO3不需要补充，错误。‎ ‎8．(2017·潍坊市临朐县高三阶段性质量检测)现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是(　　)‎ A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过 B．从A口出来的是NaOH溶液 C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ D．Na2SO4溶液从G口加入 答案　A 解析　A项，右边电极是阴极，氢离子放电，b是阳离子交换膜，允许Na＋通过，正确；B项，左边电极是阳极，阳极是氢氧根放电，从A口出来的是硫酸溶液，错误；C项，阴极是氢离子得到电子，错误；D项，根据分析可知Na2SO4溶液从F口加入，错误。‎ ‎9．(2017·湖南省怀化市高三上学期期末)2016年8月，联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，甲电极为正极，OH－移向乙电极 B．放电时，乙电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O C．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连 D．电池总反应为H2＋2NiO(OH) 2 Ni(OH)2‎ 答案　D 解析　A项，放电属于原电池，根据装置图，H2作负极，即甲作负极，乙作正极，错误；B项，放电时，乙电极为正极，电极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，错误；C项，充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，甲作负极，应接电源的负极，错误；D项，负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O，正极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，总反应式为H2＋2NiO(OH) 2Ni(OH)2，正确。‎ ‎10．(2017·江西省赣中南五校高三第一次联考)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。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．腐蚀过程中，负极是a B．正极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C．若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为0.224 L(标准状况)‎ D．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2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓‎ 答案　C 解析　C项，n[Cu2(OH)3Cl]＝＝0.02 mol，根据转移电子数得n(O2)＝＝0.02 mol，则理论上耗氧体积为0.448 L(标准状况)，故C错误。‎ ‎11．(2017·菏泽市高三上学期期末学分认定)如图1为甲烷和O2构成的燃料电池示意图，电解质为KOH溶液，图2为电解AlCl3溶液的装置，电极材料均为石墨。用该装置进行实验，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀。下列说法正确的是(　　)‎ A．A处通入的气体为CH4，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O B．图2中电解AlCl3溶液的总反应为2Cl－＋2H2O电解,Cl2↑＋H2↑＋2OH－‎ C．图1中电解质溶液的pH增大 D．电解池中Cl－向x极移动 答案　A 解析　A项，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀，说明x电极上氢离子放电，x电极附近生成氢氧根离子，所以x电极是阴极，y电极是阳极，则a是负极，b是正极，负极上是燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，正确；B项，电解池中电池反应式为2AlCl3＋6H2O电解,3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓，错误；C 项，原电池中，负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，总方程式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，消耗OH－，所以溶液的pH值变小，错误；D项，电解池中Cl－向y极移动，错误。‎ ‎12．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法既能有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA 答案　B 解析　该反应中，二氧化氮中N的化合价由＋4变为0、氨气中N的化合价由－3变为0，所以通入二氧化氮的电极是正极、通入氨气的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，A项错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮与碱发生反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，B项正确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C项错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知则气体摩尔体积未知，所以无法计算转移电子数，D项错误。‎ ‎13．(2017·高考试题汇编)(1)[2017·天津理综，7(4)]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(见下图)，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。‎ 用惰性电极电解时，CrO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)。‎ ‎(2)[2017·江苏，16(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________。‎ ‎(3)[2017·海南，16(1)]用碳酸锂和________反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl－KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为________________________________。‎ 答案　(1)在直流电场作用下，CrO通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液　CrO和Cr2O　NaOH和H2‎ ‎(2)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2‎ ‎(3)盐酸　Li＋＋e－===Li 解析　(1)电解一段时间后阳极室生成O2和H＋、移动过来的CrO在酸性条件下转化成Cr2O，其反应的离子方程式为2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，所以分离后含铬元素的粒子是CrO和Cr2O，阴极室生成的物质为NaOH和H2。‎ ‎(2)电解Na2CO3溶液，实际上是电解水，观察电解池装置可知，阳极产物有NaHCO3和O2，则阳极反应式为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，阴极发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产物为H2。‎ ‎(3)碳酸锂制备氯化锂，利用碳酸锂的性质与碳酸镁的性质相似，因此碳酸锂与盐酸反应制备氯化锂，根据电解原理，阴极上发生还原反应，得到电子，电极反应式为Li＋＋e－===Li。‎ ‎14．按要求回答下列问题 ‎(1)下图表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式：________________________________________________________________________。‎ 生产中可分离出的物质A的化学式为___________________________。‎ ‎(2)电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解NO的原理如下图所示，阴极反应式为________________。‎ 假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2 mol电子通过时，此时两极溶液质量的差值为 ‎________g。‎ ‎(3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2－离子(O2＋4e－===2O2－)。‎ ‎①c电极的名称为________，d电极上的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②如图2所示为用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎____________________。若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH＝________(不考虑溶液体积变化)。‎ ‎(4)室温下，Li/FeS2二次电池所用的电解质是非水液体电解质，放电行为与温度有关。‎ ‎①该电池电解质为非水液体电解质，原因是_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②温度低时，锂与FeS2反应只生成A物质，产生第一次放电行为；温度升高，锂与A继续反应(产物之一为Fe)，产生第二次放电行为。若二次行为均进行完全且放电量恰好相等，请写出化学反应方程式：第一次放电：_______________________________________________；‎ 第二次放电：__________________________________________________________________。‎ ‎(5)制取高纯度黄铁矿的另一种方法：以LiCl—KCl低共熔点混合物为电解质，FeS为阳极，Al为阴极，在适当的电压下电解，写出阳极反应式：_____________________________。‎ ‎(6)钢铁镀锌是钢铁防护的一种有效方法。按图甲装置进行模拟铁上镀锌的实验，实验结果如图乙所示。乙中横坐标x表示电路中通过电子的物质的量，纵坐标y表示反应物或生成物的物质的量。‎ ‎①C电极的电极反应式为_________________________________________________。‎ ‎②E可以表示的量是____________________________________________(任写一种)。‎ 答案　(1)N2＋6e－＋8H＋===2NH　NH4Cl ‎(2)2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O　14.4‎ ‎(3)①正极　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ‎②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1‎ ‎(4)①锂会与水反应产生自放电现象 ‎②2Li＋FeS2===Li2FeS2　2Li＋Li2FeS2===2Li2S＋Fe ‎(5)2FeS－2e－===FeS2＋Fe2＋‎ ‎(6)①4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　②消耗水的物质的量、生成硫酸的物质的量、生成Zn的物质的量等(任写一种)‎ 解析　(1)根据氧化还原反应原理，由于N2、H2为电极反应物，正极反应元素化合价应该降低，得到电子，首先确定N2参与正极反应，再根据电解质溶液情况知产物应该为NH，从电子守恒和电荷守恒及原子个数守恒三个角度可以确定其电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH，由于电池工作中有NH4Cl生成，所以生产中可分离出的物质为NH4Cl。‎ ‎(2)阴极是得电子过程，化合价降低，因此Ag－Pt为阴极，其电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O；阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，通过2 mol电子产生氧气的质量为2× g＝16 g，产生n(H＋)＝2 mol，阴极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，通过2 mol电子产生m(N2)＝2× g＝5.6 g，因此两极溶液质量差为(16＋2－5.6＋2)g＝14.4 g。‎ ‎(3)①图1是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极，甲烷失电子发生氧化反应，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2－，结合电子守恒写出d电极反应为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O；‎ ‎②如图2所示电解100 mL 0.5 mol·L－1CuSO4溶液，发生的电解池反应为2CuSO4＋2H2O电解,2Cu＋O2↑＋2H2SO4，与电源正极相连的为阳极，溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；若a电极产生56 mL(标准状况)气体，气体为氧气，物质的量为0.002 5 mol，消耗氢氧根离子物质的量为0.01 mol ‎，溶液中生成氢离子物质的量为0.01 mol，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝－lg 0.1＝1。‎ ‎(4)①Li是活泼金属，会与水发生反应，在水溶液中锂会与水反应产生自放电现象。‎ ‎②锂与FeS2反应只生成A物质，那么反应是化合反应，则方程式为2Li＋FeS2===Li2FeS2；锂与Li2FeS2继续反应，产物有Fe，则反应方程式为2Li＋Li2FeS2===2Li2S＋Fe。‎ ‎(5)FeS为阳极，放电后能生成FeS2，根据电荷守恒和元素守恒，电极反应为2FeS－2e－===FeS2＋Fe2＋。‎ ‎(6)①由甲图可知为电解装置，C为阳极，发生4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Fe为阴极，发生Zn2＋＋2e－===Zn，总反应为2ZnSO4＋2H2O电解,2Zn＋O2↑＋2H2SO4。‎ ‎②由乙图可知，转移4 mol 电子生成(或消耗)2 mol E，生成(或消耗)1 mol F，由总反应可知，Zn与水的物质的量相同，则E可表示反应消耗水的物质的量，由电子与物质的物质的量的关系知E可表示反应生成锌的物质的量，也可以为生成硫酸的物质的量。‎