2018届一轮总复习人教版第九章　电化学基础教案

2018届一轮总复习人教版第九章　电化学基础教案

第九章　电化学基础 第一节　原电池　化学电源 ‎【考纲要求】‎ ‎1．理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出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。‎ 考点一　原电池的工作原理 知 识 梳 理　　【P144】‎ ‎1．概念：原电池是将__化学能__转化为__电能__的装置。‎ ‎2．组成条件 ‎(1)两种__活泼性不同__的金属(或金属与能导电的非金属或化合物)作电极。‎ 注意：燃料电池中两极材料可同选石墨或铂等。‎ ‎(2)__电解质__溶液(或熔融电解质)。‎ ‎(3)构成__闭合__回路。‎ ‎(4)能__自发__发生氧化还原反应。‎ ‎3．电极反应(以铜、锌、稀硫酸组成的原电池为例)‎ 负极(__Zn__)：__Zn－2e－===Zn2＋__(__氧化__反应)‎ 正极(__Cu__)：__2H＋＋2e－===H2↑__(__还原__反应)‎ ‎4．工作原理：较活泼金属在__负__极__失去__电子发生氧化反应，电子由负极通过__外电路__流入正极，溶液中氧化性较强的阳离子在__正__极__得到__电子被还原。‎ 提示：盐桥的作用 盐桥通常是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不至流出来，但离子则可以在其中自由移动，其作用是：‎ ‎(1)使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子，沟通外电路。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触。‎ ‎(2)平衡电荷。盐桥中的Cl－向ZnSO4溶液迁移，K＋向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。‎ ‎(3)提高电流效率(如上图所示)。‎ 分 点 突 破　　【P144】‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 角度一　原电池的形成条件及正、负极的判断 ‎【练1】有关电化学知识的描述正确的是(　　)‎ A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 ‎【解析】A项，CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应；B项，KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生；C项，作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。‎ ‎【答案】D ‎【练2】下列有关原电池的判断正确的是(　　)‎ A．原电池的负极发生还原反应 B．原电池的正、负极材料不一定都参与反应 C．原电池的正极是电子流出的一极 D．原电池正极在放电后质量一定增加 ‎【解析】原电池负极发生氧化反应，电子由负极移向正极，正极发生还原反应，电极质量不一定增加，所以A、C、D错误，选B。‎ ‎【答案】B ‎【练3】(新课标卷Ⅱ)下图为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 ‎【解析】A.由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B.电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C.放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D.放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。‎ ‎【答案】C ‎【练4】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)‎ A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎【解析】②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。‎ ‎【答案】B 角度二　有关盐桥和电解质电池原理的考查 ‎【练1】根据下图，下列判断中正确的是(　　)‎ A．烧杯a中的溶液pH降低 B．烧杯b中发生氧化反应 C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎【解析】由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。‎ ‎【答案】B ‎【练2】(2016刑台模拟)下列有关铜锌原电池的叙述正确的是(　　)‎ A．盐桥中的Cl－移向CuSO4溶液 B．电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从正极流向负极 D．取下盐桥，原电池仍可工作 ‎【解析】盐桥中的Cl－移向负极ZnSO4溶液，故A错误；铜锌原电池中，锌较活泼，为原电池的负极，发生Zn－2e－===Zn2＋，铜为正极，发生Cu2＋＋2e－===Cu，故B正确；原电池工作时，电子从电池负极经外电路流向正极，故C错误；取下盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能工作，故D错误。‎ ‎【答案】B ‎【练3】(2016包头一中月考)控制适合的条件，将反应Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂－硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是(　　)‎ A．盐桥中的K＋移向乙烧杯 B．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转 C．在外电路中，电子从石墨电极流向银极 D．电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转 ‎【解析】该原电池中，Ag失电子作负极，石墨作正极，盐桥中K＋是阳离子，移向正极，故A错误；一段时间后，原电池反应结束，电流计指针指向0，故B错误；原电池外电路电子由负极流向正极，所以电子从银电极流向石墨电极，故C错误；电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，使c(Fe2＋)增大，Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋向左移动，此时石墨作负极、银作正极，电流计指针向左偏转，故D正确。‎ ‎【答案】D 规律总结 ‎1．判断原电池正、负极的5种方法 ‎[说明]　原电池的正极和负极不仅与电极材料的性质有关，还与电解质溶液有关，一定不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。‎ ‎2．书写技巧 ‎①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。‎ 强调：负极：还原剂－ne－===氧化产物 正极：氧化剂＋ne－===还原产物 电解质溶液中的离子(如H＋、OH－)和水等，如氧化(或还原)产物能与之发生反应，则其一般书写在电池反应式中。‎ ‎3．复杂电极反应式的书写方法 ‎(1)首先确定总反应。‎ ‎(2)根据化学反应确定原电池的正、负极。‎ ‎(3)由反应物和生成物结合电解质溶液写出负极的电极反应式，如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在。‎ ‎(4)在得失电子数相同的情况下，用总反应式减去负极反应式写出正极的电极反应式。‎ ＝－ 考点二　原电池原理的基本应用 知 识 梳 理　　【P146】‎ ‎1．加快化学反应速率 理论上，氧化还原反应均可设计成原电池，因有电流产生，加快了电子的转移，从而加快了化学反应速率。如：实验室利用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，稀H2SO4中滴入几滴CuSO4溶液，从而加快了H2的逸出。‎ ‎2．比较金属的活泼性 根据溶解(或质量减轻)的为负极，质量增加(或产生气泡)的为正极，结合负极活泼性＞正极活泼性，便可作出结论。‎ ‎3．用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，‎ 要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。‎ ‎4．设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：‎ ‎(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；‎ ‎(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。‎ ‎①电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极，并且原电池的电极必须导电，电池中的负极必须能够与电解质溶液反应。‎ ‎②电解质溶液的选择 电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质(如空气中的氧气)能与负极发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择含有与电极材料相同的阳离子。如在铜－锌－硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。‎ 分 点 突 破　　【P146】‎ 角度一　加快氧化还原反应的速率 ‎【练1】将两份过量的锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是(　　)‎ ‎【解析】加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多。‎ ‎【答案】B 角度二　判断金属的活泼性 ‎【练1】有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验，据实验判断相应金属的活动性由强到弱的顺序：‎ ‎(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，金属活动性________；‎ ‎(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，金属活动性________；‎ ‎(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，金属活动性________；‎ ‎(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，金属活动性________；‎ ‎(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，金属活动性________。综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为________________。‎ ‎【答案】(1)A>B　(2)C>D　(3)A>C　(4)D>B　(5)B>E　A>C>D>B>E ‎【练2】有A、B、C、D四种金属，做如下实验：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；②将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；③‎ 将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．A＞B＞C＞D B．C＞D＞A＞B C．D＞A＞B＞C D．A＞B＞D＞C ‎【解析】①A与B用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池，B不易腐蚀，说明B为原电池的正极，说明金属活动性：A＞B；②A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧烈，说明金属活动性：D＞A；③根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活动性：B＞Cu；Cu能置换出C，说明金属活动性：Cu＞C。则四种金属活动性的排列顺序是D＞A＞B＞C。‎ ‎【答案】C 角度三　设计原电池，能准确画出装置图 ‎【练1】依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，设计的原电池如图所示。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是____________________________。‎ ‎(2)银电极为电池的______________极，发生的电极反应为________________________；X电极上发生的电极反应为____________________________。‎ ‎(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。‎ ‎【解析】根据自发进行的氧化还原反应来设计电池时，要注意以下问题：电极材料、电解质溶液、电解质溶液的变化等。由2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)可知，Cu发生氧化反应，为原电池的负极，所以X应该是铜单质；而正极材料不发生化学反应，应该是电解质溶液的阳离子发生还原反应。原电池的电子流向是从负极到正极。‎ ‎【答案】 (1)铜(或Cu)　AgNO3溶液 ‎(2)正　Ag＋＋e－===Ag　Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎(3)负(Cu)　正(Ag)‎ ‎【练2】(广东高考)(1)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。‎ 限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。‎ ‎①完成原电池甲的装置示意图(见图)，并作相应标注。‎ 要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。‎ ‎②铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极____________________________________________________。‎ ‎③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选________作阳极。‎ ‎【解析】(1)①因为电子的流向是从左到右，所以我们可以这样设计原电池：左侧烧杯内盛放ZnSO4溶液，电极用锌片(或左侧烧杯内盛放FeSO4溶液，电极用铁片)，右侧烧杯内盛放CuSO4溶液，电极用铜片，即可实现Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu(或Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4)；②由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子，发生氧化反应)，反应现象是电极逐渐溶解，表面有红色固体析出；③以锌片和铜片作电极为例，如果不用盐桥，则除了发生原电池反应外还发生锌和铜离子的直接的置换反应，会使部分化学能以热能的形式转化掉，而盐桥的使用可以避免锌和铜离子的直接接触，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率。(2)根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即铁片作阴极，锌片作阳极。‎ ‎【答案】(1)①如图 ‎②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 ‎③甲　在甲装置中，负极不和铜离子接触，避免了铜离子直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 ‎(2)锌片 规律总结 ‎1．利用原电池原理比较A、B两种金属活泼性的方法 ‎ 将A、B两种金属用导线连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活泼性A>B。‎ ‎2．原电池的设计方法 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：‎ ‎(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂对应离子的电解质溶液作电解液。‎ ‎(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。‎ ‎(3)设计实例：‎ 根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2‎ 设计的原电池为：‎ 考点三　化学电源 知 识 梳 理　　【P147】‎ 化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括__一次__电池、__二次__电池和__燃料__电池等几大类。判断一种电池的优劣主要看这种电池单位质量或单位体积所能__输出电能__的多少，或者__输出功率__的大小，以及电池的__储存时间__的长短。‎ ‎1．一次电池(又称干电池)‎ 如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。‎ ‎(1)碱性锌锰电池，电解质是KOH，其电池反应为 负极(__Zn__)：__Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2__‎ 正极(__MnO2__)：__2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－__‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2‎ ‎(2)锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：‎ Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 则：负极：__Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2__‎ 正极：__Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－__‎ ‎2．二次电池(又称充电电池或蓄电池)‎ 如铅蓄电池，反应方程式如下式：‎ Pb(s)＋PbO2(s)＋4H＋(aq)＋2SO42－(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ ‎(1)放电(作原电池)电极反应 负极(__Pb__)：__Pb(s)＋SO42－(aq)－2e－===PbSO4(s)__‎ 正极(__PbO2__)：__PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)__‎ ‎(2)充电(作电解池)是上述反应的逆过程，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。‎ 阴极：__PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO42－(aq)__‎ 阳极：__PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)__‎ ‎3．燃料电池 燃料电池是一种持续地将__燃料和氧化剂__的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般的化学电源不同，燃料电池的电极本身__不参与氧化还原反应__，只是一个__催化转化元件__。‎ 如：氢氧燃料电池是以H2为燃料，O2为氧化剂，铂作电极。‎ ‎(1)酸性介质时，在负极室通入H2，在正极室通入O2，经过Pt电极的催化，O2、H＋在正极上得电子生成H2O。电极反应为 负极：__2H2－4e－===4H＋__‎ 正极：__O2＋4H＋＋4e－===2H2O__‎ 总反应：__2H2＋O2===2H2O__‎ ‎(2)碱性介质时，电极反应为 负极：__2H2＋4OH－－4e－===4H2O__‎ 正极：__O2＋2H2O＋4e－===4OH－__‎ 总反应：__2H2＋O2===2H2O__‎ 烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，也可作燃料电池的燃料。空气中的氧气等也可作氧化剂。‎ 分 点 突 破　　【P148】‎ 角度一　判断电池正、负极和 正确书写化学电源电极反应式 ‎【练1】LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)电池的负极材料为____________，发生的电极反应为________________________________。‎ ‎(2)电池正极发生的电极反应为____________________________________________________。‎ ‎【解析】分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。‎ ‎(1)负极材料为Li(还原剂)，4Li－4e－===4Li＋。‎ ‎(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。‎ ‎【答案】(1)锂　4Li－4e－===4Li＋‎ ‎(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑‎ ‎【练2】铝空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。‎ 电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3；‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】4Al－12e－===4Al3＋　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－‎ 角度二　燃料电池的“多变”‎ ‎【练1】以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。‎ ‎(1)酸性介质(如H2SO4)‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)碱性介质(如KOH)‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】(1)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋‎ ‎2O2＋8e－＋8H＋===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(2)CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O ‎2O2＋8e－＋4H2O===8OH－‎ CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O ‎(3)CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－===4O2－‎ CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(4)CH4－8e－＋4CO32－===5CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－＋4CO2===4CO32－‎ CH4＋2O2===CO2＋2H2O 角度三　“常考不衰”的可逆电池 ‎【练1】随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A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，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是(　　)‎ A．充电时Li＋从右边流向左边 B．放电时，正极锂的化合价未发生改变 C．充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2‎ D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li＋进入石墨中而有利于回收 ‎【解析】放电时A为负极，B为正极，充电时A为阴极，B为阳极。A.充电时A附近的反应为C6＋xe－＋xLi＋===LixC6，锂离子从右边流向左边，正确，不选A；B.放电时，正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，锂的化合价不变，正确，不选B；C.充电时B为阳极，正确，不选C；D.进行放电处理，是使锂离子从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中，有利于锂在正极的回收，选D。‎ ‎【答案】D ‎【练2】美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200 ℃时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意如图，下列说法正确的是(　　)‎ A．a极为电池的负极，乙醇被还原 B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极 C．电池正极的电极反应为：2H＋＋O2＋4e－===H2O D．电池工作时1 mol乙醇被氧化时，就有12 mol质子通过质子交换膜 ‎【解析】A.由图可知，该反应为原电池，其中a为负极，发生氧化反应，电极反应为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，b为正极，发生还原反应，电极反应为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，错误；B.电池工作时电子由a极沿导线经灯泡再到b极，错误；C.电池正极的电极反应为：4H＋＋O2＋4e－===2H2O，错误；D.电池工作时1 mol乙醇被氧化时，就有12 mol质子通过质子交换膜，正确。‎ ‎【答案】D ‎【练3】一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液。‎ ‎(1)写出放电时的正、负极电极反应式。‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。‎ 阴极：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 阳极：________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】(1)H2－2e－＋2OH－===2H2O ‎2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－‎ ‎(2)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ ‎2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O 技巧点拨：负极与阴极颠倒，正极与阳极颠倒，即得各自电极反应式。‎ 考 题 专 练　　【备用题】‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．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 A．石墨电极作正极，发生还原反应 B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋‎ C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移 D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol电子 ‎【解析】由图像知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项不符合题意。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，B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O2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。‎ ‎【答案】D ‎2．(2016·广州二模)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是(　　)‎ A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极 B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片 C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出 D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应 ‎【解析】Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B两项错误；若X为Fe，Y为C，电解质溶液为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极发生氧化反应，故D错误。‎ ‎【答案】C ‎3．(2016·潍坊二模)某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．b电极上发生还原反应 B．外电路电子的流向是从a到b C．电池工作时，盐桥中的SO42－移向甲烧杯 D．a电极上发生的反应为MnO4－＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O ‎【解析】根据反应方程式判断b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，A错误；由上述分析可知，a为正极，电子由负极流向正极，即从b流向a，B错误；原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的SO42－移向乙烧杯中，C错误；甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO4－＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D正确。‎ ‎【答案】D 考 点 集 训　　【P302】‎ A级(跨越本科练)‎ ‎1．某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是(C)‎ A．装置Ⅰ，铜片上有O2逸出 B．装置Ⅰ，锌片溶解，发生还原反应 C．装置Ⅱ，电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu D．装置Ⅱ，外电路中，电子从铜电极流向锌电极 ‎【解析】A.装置Ⅰ是原电池，锌的金属性强于铜，锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子放电，铜片上有H2逸出，A错误；B.装置Ⅰ，锌片是负极，锌溶解，发生氧化反应，B错误；C.装置Ⅱ是原电池锌是负极，铜是正极，溶液中的铜离子在正极放电，电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，C正确；D.装置Ⅱ外电路中，电子从负极锌电极流向正极铜电极，D错误。‎ ‎2．将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池，则在这两个原电池中，正极分别为(A)‎ A．Al片、Cu片 B．Cu片、Al片 C．Al片、Al片 D．Cu片、Cu片 ‎【解析】将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3溶液中，此时Al在浓HNO3中被钝化，不能继续反应，而Cu却能与浓HNO3继续反应。也就是说，在这种情况下，Cu易失去电子而Al却表现相对“惰性”，“相对活泼”的Cu为负极。插入稀NaOH溶液中，Al能与NaOH溶液反应，此时Al失去电子被氧化，也就是Al为负极。‎ ‎3．2015年中美专家研制出可在一分钟内完成充电的超常性能铝离子电池，该电池以金属铝和石墨为电极，用AlCl4－、A12Cl7－和有机阳离子组成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是(D)‎ A．放电时，电子由石墨电极经用电器流向铝电极 B．充电时，铝电极上发生氧化反应 C．充电时，AlCl4－向铝电极方向移动 D．放电时，负极的电极反应为：Al－3e－＋7AlCl4－===4Al2Cl7－‎ ‎4．如下图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴加浓CuSO4溶液，一段时间后，‎ 下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)(D)‎ A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低 B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高 C．当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低 D．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高 ‎【解析】若杠杆为导体则构成原电池，铁作负极失电子而溶解：Fe－2e－===Fe2＋，溶液中Cu2＋在正极(铜极)得电子生成铜，质量增加，而下降，A端低，B端高；若杠杆为绝缘体，则铁球和CuSO4溶液发生置换反应，生成的Cu覆于铁球表面，铁球质量增加，铁球下降，A端高，B端低。‎ ‎5．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的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列说法正确的是(B)‎ 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＋‎ ‎【解析】A.电池放电时，Mg2＋向正极迁移，错误；B.电池放电时，正极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，正确；C.电池充电时，阴极发生还原反应生成Mg，错误；D.电池放电时，负极反应为xMg－2xe－===xMg2＋，错误。‎ ‎6．下图为两个原电池装置图，由此判断下列说法错误的是(C)‎ A．当两电池转移相同电子时，生成和消耗Ni的物质的量相同 B．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 C．由此可判断能够发生2Cr3＋＋3Ni===3Ni2＋＋2Cr和Ni2＋＋Sn===Sn2＋＋Ni的反应 D．由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为：Cr＞Ni＞Sn ‎【解析】A.左侧装置中Ni2＋得到2个电子，右侧装置中Ni是负极，失去2个电子，因此当两电池转移相同电子时，生成和消耗Ni的物质的量相同，A正确；B.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，B正确；C.由此可判断能够发生3Ni2＋＋2Cr===2Cr3＋＋3Ni和Sn2＋＋Ni===Ni2＋＋Sn的反应，C错误；D.原电池中较活泼的金属是负极，则由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为：Cr＞Ni＞Sn，D正确。‎ ‎7．一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是(C)‎ A．b电极为该电池的负极 B．b电极附近溶液的pH减小 C．a电极反应式：C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋‎ D．a交换膜为阳离子交换膜 ‎8．(2016遵义模拟)某校化学兴趣小组进行控究性活动：将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：‎ ‎(1)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。‎ Ｋ ‎(2)发生氧化反应的电极反应式为____________________。‎ ‎(3)反应达到平衡时，外电路导线中________(填 “有”或“无”)电流通过。‎ ‎(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________(填“正”或“负”)极。‎ ‎【解析】(1)先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定正、负极区的电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时Fe2＋失电子，电极变成负极。‎ ‎【答案】(1)如图 ‎(2)2I－－2e－===I2　(3)无　(4)负 ‎9．(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101 kPa时，32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624 kJ(25 ℃时)，N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。‎ 肼—空气燃料电池放电时：‎ 负极的电极反应式是________________________________________________________________________；‎ 正极的电极反应式是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)下图是一个电化学过程示意图。‎ ‎①锌片上发生的电极反应是________________________________________________________________________。‎ ‎②假设反应一段时间后，铜片的质量变化128 g，则转移电子的物质的量为__________。‎ ‎(4)传统制备肼的方法，是用NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】(1)热化学方程式的书写应注意物质的聚集状态，计量数和反应热数值之间的对应关系，正负号，ΔH的单位；32.0 g N2H4为1 mol，即N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－624 kJ·mol－1；‎ ‎(2)空气燃料电池工作时，肼应该被氧化，化合价升高转变为氮气，在碱性条件下，H＋转变成水，正极O2得电子转变成OH－；即正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极：N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑；‎ ‎(3)①锌为负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋；128 g Cu是2 mol，由电极反应式Cu2＋＋2e－===Cu，知n(e－)＝4 mol。‎ ‎(4)依据氧化还原反应的规律，得到ClO－＋2NH3===N2H4＋Cl－＋H2O。‎ ‎【答案】(1)N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－624 kJ·mol－1‎ ‎(2)N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(3)①Zn－2e－===Zn2＋　②4 mol ‎(4)ClO－＋2NH3===N2H4＋Cl－＋H2O B级(跨越本科练)‎ ‎10．(1)硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。‎ 已知1 g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 该循环工艺过程的总反应方程式为：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)通入NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：‎ ‎①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)‎ ‎②写出NiO电极的电极反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：‎ NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M 则电池放电时，正极的电极反应式为：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】(1)反应的化学方程式为：4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2，标出各物质的聚集状态；在反应中4 mol FeS2的质量为m(FeS2)＝4 mol×120 g· mol－1＝480 g，放热Q＝480 g×7.1 kJ·g－1＝3408 kJ，对应的热化学方程式为：4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g)　ΔH＝－3408 kJ· mol－1；(2)由图示可知原电池反应为2NO＋O2===2NO2，NO为还原剂，O2为氧化剂，O2在Pt电极上得电子发生还原反应：O2＋4e－===2O2－。NO在NiO电极上失去电子发生氧化反应：NO＋O2－===NO2；(3)NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－。‎ ‎【答案】(1)4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g)‎ ΔH＝－3408 kJ·mol－1‎ ‎2H2O＋SO2===H2SO4＋H2‎ ‎(2)①还原　②NO＋O2－－2e－===NO2‎ ‎(3)NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ ‎11．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是__________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是__________________________。‎ ‎(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO2＋)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO2＋＋2H＋。放电时的正极反应式为：‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 充电时的阴极反应式为：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 放电过程中，电解液的pH__________(选填“升高”、“降低”或“不变”)。‎ ‎(3)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。‎ ‎【解析】(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2＋＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3＋得电子生成V2＋的反应。(3)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H＋可以通过隔膜。‎ ‎【答案】(1)电解质溶液　抑制硫酸亚铁的水解 ‎(2)VO2＋＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高 ‎(3)H＋‎ ‎12．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。‎ ‎(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：__________________________________________(用离子方程式表示)设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________mol电子。‎ ‎(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为__________________________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因______________________________________，用胶头滴管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式____________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高价态的铁。”如果＋3价铁被氧化为FeO42－，试写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线，其与石墨相连成n形，如图所示，一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是____________________，电极反应为________________________________________；乙装置中石墨(1)为__________(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜线相连的石墨电极上发生的反应式为____________________________，产物常用____________________检验，反应的离子方程式为______________________。‎ ‎【解析】(1)若一段时间后，两电极质量相差12 g，负极消耗0.1 mol Fe，同时正极生成0.1 mol Cu，导线中通过0.2 mol电子。‎ ‎(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，由于NH4＋水解，NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，所以NH4Cl溶液显酸性，石墨电极上H＋得到电子，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；铁电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，用胶头滴管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，由于存在Fe3＋，所以溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去。如果颜色褪去的原因是＋3价铁被氧化为FeO42－，则该反应的离子方程式为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO42－＋6Cl－＋16H＋。‎ ‎(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线，其与石墨相连成n形，则甲池为原电池，铁电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，铜电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；乙池为电解池，石墨电极为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，石墨(1)电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；所以一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为Cl2 ＋2I－===2Cl－＋I2 ，反应后试纸变蓝。‎ ‎【答案】(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　 酸性 NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋ ‎ ‎2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ ‎2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO42－＋6Cl－＋16H＋‎ ‎(3)溶液变红　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　阴 ‎2Cl－－2e－===Cl2↑　湿润的淀粉碘化钾试纸 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2‎ 第二节　电解池　金属的电化学腐蚀和防护 ‎【考纲要求】‎ ‎1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。‎ ‎2．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。‎ 考点一　电解的原理 知 识 梳 理　　【P149】‎ ‎1．电解 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在__阴、阳两极__引起__氧化还原反应__的过程。‎ ‎2．电解池(也叫电解槽)‎ 把__电能__转变为__化学能__的装置。‎ ‎3．组成条件 ‎①有外接直流电源。②有与__直流电源__相连的两个电极。‎ ‎③形成闭合回路。④有电解质溶液或熔融电解质。‎ ‎4．电解池的组成和工作原理(以电解CuCl2溶液为例)‎ 电子流向：‎ 电子从电源__负极__沿导线流入电解池的__阴__极，经过阴、阳离子定向移动形成的内电路，再从电解池的__阳极__流出，并沿导线流回电源。‎ ‎5．在惰性电极上离子的放电顺序 ‎(1)阴极(与电极材料无关)：‎ ‎(2)阳极(与电极材料有关)：‎ 分 点 突 破　　【P149】‎ 角度一　突破电极反应式、电解方程式的书写 ‎【练1】按要求书写电极反应式和总方程式：‎ ‎(1)用惰性电极电解AgNO3溶液 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(2)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(3)用铁作电极电解NaCl溶液 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应化学方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(4)用惰性电极电解熔融MgCl2‎ 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)‎ ‎4Ag＋＋4e－===4Ag ‎4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋‎ ‎(2)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎(3)Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑‎ ‎(4)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑‎ ‎【练2】(四川高考)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，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】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，A项正确；B项，阳极Cl－放电生成ClO－，Cl的化合价升高，在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，B项正确；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＋)，C项正确；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－，D项错误。‎ ‎【答案】D 角度二　电解类型和电解规律 ‎【练1】右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实 验现象描述正确的是(　　)‎ A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色 ‎【解析】SO42－、OH－移向b极，在b极OH－放电，产生O2，b极附近c(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液变红。Na＋、H＋移向a极，在a极H＋放电产生H2，a极附近c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液变蓝。所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B、C均错。‎ ‎【答案】D ‎【练2】用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是(　　)‎ A．AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2‎ B．KCl　Na2SO4　CuSO4‎ C．CaCl2　KOH　NaNO3‎ D．HCl　HNO3　K2SO4‎ ‎【解析】由电解电解质溶液的四种类型可知：‎ 类型 化学物质 pH变化 放O2生酸型 CuSO4、AgNO3、‎ Cu(NO3)3‎ 降低 放H2生碱型 KCl、CaCl2‎ 升高 电解电解质型 CuCl2‎ HCl 升高 电解H2O型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4‎ 不变 KOH 升高 ‎【答案】B 规律总结 ‎1．电解池中方程式书写的3个注意点 ‎(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成化学式。‎ ‎(2)要确保两极得失电子数目相等，且注明条件“电解”。‎ ‎(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。‎ ‎2．以惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 实例 电极反应特点 电解质溶 液浓度 pH 电解质溶 液复原 电解 水型 NaOH H2SO4‎ Na2SO4‎ 阴：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 阳：4OH－－4e－===　　‎ ‎2H2O＋O2↑‎ 增大 增大 加水 增大 减小 加水 增大 不变 加水 电解电 解质型 HCl CuCl2‎ 电解质电离出的阴、‎ 阳离子分别在两极放电 减小 增大 通氯化氢 减小 加氯化铜 放H2‎ 生碱型 NaCl 阴极：H2O放H2生碱 阳极：电解质阴离子放电 生成新 电解质 增大 通氯化氢 放O2‎ 生酸型 CuSO4‎ 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生酸 生成新 电解质 减小 加氧化铜 考点二　电解原理的应用 知 识 梳 理　　【P150】‎ ‎1．氯碱工业 概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取__Cl2__、H2和__NaOH__，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。‎ ‎2．电镀 电镀时，用__镀层金属__作阳极，__待镀的金属制品__作阴极，用含__镀层金属离子__的溶液作电解质溶液。理论上讲，电镀时，电解质溶液的成分及浓度是不变的。‎ ‎3．铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)‎ 电极名称 电极材料 电极反应 电解质溶液 阳极 粗铜 Zn－2e－===Zn2＋，‎ Fe－2e－===Fe2＋，‎ Ni－2e－===Ni2＋，‎ Cu－2e－===Cu2＋‎ 阴极 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu CuSO4溶液 粗铜中比较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液，金属活动性弱于铜的金属(Ag和Au)沉淀在电解槽底部，形成__阳极泥__。精炼时，电解质溶液成分是改变的，原浓度是减小的。‎ ‎4．电冶金 金属冶炼：Mn＋＋ne－ ===M。‎ ‎(1)电解熔融的氯化钠冶炼金属钠：‎ ‎①阳极反应：__2Cl－－2e－===Cl2↑__。‎ ‎②阴极反应：__2Na＋＋2e－===2Na__。‎ ‎③总反应：__2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑__。‎ ‎(2)电解熔融的氯化镁冶炼金属镁：‎ ‎①阳极反应：__2Cl－－2e－===Cl2↑__。‎ ‎②阴极反应：__Mg2＋＋2e－===Mg__。‎ ‎③总反应：__MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑__。‎ ‎(3)电解熔融的氧化铝冶炼金属铝：‎ ‎①阳极反应：__6O2－－12e－===3O2↑__。‎ ‎②阴极反应：__4Al3＋＋12e－===4Al__。‎ ‎③总反应：__2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑__。‎ 分 点 突 破　　【P150】‎ 角度一　电解原理的一般应用 ‎【练1】利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(　　)‎ A．氯碱工业中，X电极上反应式是：‎ ‎4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 ‎【解析】A项，氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；B项，电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2＋浓度变小；C项，铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。‎ ‎【答案】D ‎【练2】(新课标卷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H2PO2－穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。(3)在阳极区H2PO2－或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO43－。‎ ‎【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H2PO2－穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2‎ ‎(3)PO43－　H2PO2－或H3PO2被氧化 角度二　电解原理的“特色”应用 ‎(一)电解原理在“治理环境”中的特色应用 ‎【练1】(宜昌市高三教学测试)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解 ‎②氧化性：Ni2＋(高浓度)＞H＋＞Ni2＋(低浓度)‎ A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变 ‎【解析】电极反应式为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 阴极：Ni2＋＋2e－===Ni，当Ni2＋浓度降低到一定程度，还会发生反应2H＋＋2e－===H2↑A项正确；B项，由于C室中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl－首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。‎ ‎【答案】B ‎(二)电解原理在“制备物质”中的特色应用 ‎【练2】电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：‎ 电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。‎ ‎(1)A极为________，电极反应式为________________________________________________。‎ ‎(2)B极为________，电极反应式为________________________________________________。‎ ‎【解析】H2产生是因为H2O电离的H＋在阴极上得电子，‎ 即6H＋＋6e－===3H2↑或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO32－＋6H2O，阳极反应式容易错写成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。‎ ‎【答案】(1)阳极　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO32－＋6H2O ‎(2)阴极　6H＋＋6e－===3H2↑或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－‎ 考点三　金属的腐蚀和防护 知 识 梳 理　　【P151】‎ ‎1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与反应物直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼的金属被氧化 联系 两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 ‎　　2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜呈弱酸性、中性 正极 反应 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 负极 反应 Fe－2e－===Fe2＋‎ Fe－2e－===Fe2＋‎ 总反 应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ ‎4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎　　注意：Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。‎ ‎3．金属的防护 ‎①改变金属内部的组成结构，将金属制成__合金__，如不锈钢，在钢中加入__镍和铬__。‎ ‎②在金属表面覆盖__保护层__，使金属和周围物质隔离开来，如油漆、__钝__化、电__镀__等。‎ ‎③电化学保护法 ‎(ⅰ)牺牲阳极的阴极保护法：外加__负__极材料，构成__原电__池，被保护的金属作__正__极。‎ ‎(ⅱ)外加电流的阴极保护法：接上外加__直流__电源构成__电解__池，被保护的金属作__阴__极。‎ 分 点 突 破　　【P151】‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 角度一　腐蚀快慢与防护方法的比较 ‎【练1】如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(　　)‎ A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥‎ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥‎ ‎【解析】①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢；其电极反应式：负极2Fe－4e－===2Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。‎ ‎【答案】C ‎【练2】下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是(　　)‎ A．图1中，铁钉易被腐蚀 B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现 C．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 D．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 ‎【解析】A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。‎ ‎【答案】C 角度二　正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀 ‎【练1】一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。‎ pH ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎6.5‎ ‎8‎ ‎13.5‎ ‎14‎ 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2＋‎ Fe3O4‎ Fe2O3‎ FeO2－‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀 B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．当pH＞14时，正极反应为O2 ＋ 4H＋ ＋ 4e－===2H2O D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 ‎【解析】C项应改为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。‎ ‎【答案】C ‎【练2】利用右图装置进行实验，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】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，其电极反应分别为：‎ 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。‎ ‎【答案】C 规律总结 判断金属腐蚀快慢的规律 ‎(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。‎ ‎(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。‎ ‎(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。‎ 考点四　电化学定量计算的方法 知 识 梳 理　　【P153】‎ 电化学的综合计算包括：两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等等，不论哪类计算，均可采用下列三种方法：‎ 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：‎ 分 点 突 破　　【P153】‎ 角度一　依据电子守恒，突破分阶段计算 ‎【练1】250 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SO42－)＝0.5 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到1.12 L气体(标准状况下)。假定电解后溶液体积仍为250 mL，下列说法不正确的是(　　)‎ A．电解得到Cu的质量为3.2 g B．上述电解过程中共转移电子0.2 mol C．电解后的溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1‎ D．原混合溶液中c(K＋)＝0.6 mol·L－1‎ ‎【解析】电解0.25 L K2SO4和CuSO4的混合溶液，阳极发生的反应为：4OH－===2H2O＋O2↑＋4e－，阴极上发生的电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H2↑，两极均收集到1.12 L(标况)气体，即均生成0.05 mol的气体，阳极生成0.05 mol氧气说明转移了0.2 mol电子，而阴极上生成的0.05 mol H2只得到了0.1 mol电子，所以剩余0.1 mol电子由铜离子获得，故溶液中有0.05 mol铜离子。A.铜的质量为0.05 mol×64 g·mol－1＝3.2 g，A正确；B.电解过程中共转移电子0.2 mol，B正确；C.电解时有0.2 mol OH－放电和0.1 mol H＋得电子，因此电解后的溶液中c(H＋)＝＝0.4 mol·L－1，C错误；D.根据溶液为电中性，遵循电荷守恒可得钾离子物质的量为(0.5 mol·L－1×0.25 L－0.05 mol)×2＝0.15 mol，‎ 所以浓度为0.6 mol·L－1，D正确。‎ ‎【答案】C 角度二　利用电子守恒，突破电化学 多池“串联”的计算 ‎【练1】在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。‎ ‎(1)电源中X电极为直流电源的________极。‎ ‎(2)pH变化：A：________，B：________，C：________。(填“增大”“减小”或“不变”)‎ ‎(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。‎ ‎(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。‎ ‎【解析】(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应，生成Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。‎ ‎(2)电解KCl溶液，生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液，生成H2SO4，溶液pH减小；Ag作阳极电解AgNO3溶液时，溶液pH不变。‎ ‎(3)通电5 min时，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液生成O2，后电解水生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02 mol(电子转移守恒)，x＋y＋2y＝0.01 mol(气体体积之和)，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol÷(0.2 L)＝0.025 mol/L。‎ ‎(4)通电5 min时，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝0.02 mol÷(0.2 L)＝0.1 mol/L，pH＝13。‎ ‎【答案】(1)负　(2)增大　减小　不变　(3)0.025 mol·L－1　(4)13‎ 角度三　依据总反应式，建立等量 关系进行计算 ‎【练1】用铅蓄电池电解甲、乙电解池中的溶液。已知铅蓄电池的总反应为：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)，电解一段时间后向c极和d极附近分别滴加酚酞试剂，c极附近溶液变红，下列说法正确的是(　　)‎ A．d极为阴极 B．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)＋4e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ C．若利用甲池精炼铜，b极应为粗铜 D．若四个电极材料均为石墨，当析出6.4 g Cu时，两池中共产生气体3.36 L(标准状况下)‎ ‎【解析】A.电解一段时间后，向c极和d极附近分别滴加酚酞试剂，c极附近溶液变红，说明C极附近有碱生成，即该电极上氢离子放电，该电极是阴极，则d极是阳极，A项错误；B.放电时，铅蓄电池负极的电极反应式为：Pb(s)＋SO42－(aq)－2e－===PbSO4(s)，B项错误；C.根据上述分析，d极是阳极，c极是阴极，a是阴极，b是阳极，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以b极应为粗铜，C项正确；D.若四个电极材料均为石墨，甲电解池中阳极上生成氯气，阴极上生成铜，乙电解池中阳极上生成氧气，阴极上生成氢气，当析出6.4 g Cu时，转移电子是0.2 mol，所以生成0.1 mol氯气、0.1 mol氢气、0.05 mol氧气，所以两池中共产生气体5.6 L(标准状况下)，D项错误。‎ ‎【答案】C 考 题 专 练　　【备用题】‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(上海，14) 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】A项，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项，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项，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项，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。‎ ‎【答案】D ‎2．(福建理综，11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，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】A项，该装置是电解池，在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H＋，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误；B项，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H＋从阳极b极区向阴极a极区迁移，正确；C项，该电解池的总反应式为6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2，根据总反应方程式可知，每生成1 mol O2，有 mol CO2被还原，其质量为 g，错误；D项，a电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，错误。‎ ‎【答案】B ‎3．利用电解原理净化含有机物的废水，其原理是：在电解条件下将较低价态的金属离子(Co2＋)氧化成较高价态的金属离子(Co3＋)，利用较高价态的金属离子将废水中的有机物氧化成CO2。装置如图所示。‎ 下列说法正确的是 A．锌为负极，发生氧化反应 B．石墨极上发生的电极反应式为Co2＋－e－===Co3＋‎ C．电解过程中，阴极附近溶液pH减小 D．氧化1 mol HCHO时电路中至少转移3 mol电子 ‎【解析】根据图示知，锌为阴极、石墨为阳极，阴极发生还原发应，A项错误；石墨极发生氧化反应，电极反应式为Co2＋－e－===Co3＋，B项正确；锌极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极附近的电解质溶液pH增大，C项错误；4Co3＋＋HCHO＋H2O===CO2↑＋4H＋＋4Co2＋，氧化1 mol HCHO时至少要转移4 mol电子，D项错误。‎ ‎【答案】B ‎4．下图是一个电化学过程的示意图。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)图中甲池是______________(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)。‎ ‎(2)A(石墨)电极的名称是________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。‎ ‎(3)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)乙池中反应的化学方程式为________________________________________________，当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g，甲池中理论上消耗O2的体积为________L(标准状况)，此时丙池中某电极析出1.6 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是________(填字母序号)。‎ A．MgSO4溶液 B．CuSO4溶液 C．Pb(NO3)2溶液 D．AgNO3溶液 ‎【解析】(1)图中甲电池CH3OH、O2与KOH溶液形成原电池。‎ ‎(2)甲池通入O2的电极为正极，所以相连的A(石墨)电极为阳极。‎ ‎(3)CH3OH在OH－条件下失去电子生成CO32－和H2O，CH3OH中C元素化合价为－2，转化为CO2，升高6价，失去6e－，电极方程式为：CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O。‎ ‎(4)乙池发生的反应为电解硝酸银溶液，化学方程式为：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3；生成Ag的物质的量为：5.4 g÷(108 g·mol－1)＝0.05 mol，转移电子的物质的量为0.05 mol，甲池O2发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，则V(O2)＝0.05 mol×1/4×22.4 L·mol－1＝0.28 L。A.因为放电顺序H＋先于Mg2＋，所以电解MgSO4溶液无法生成金属Mg，错误；B.如果电解CuSO4溶液，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，生成Cu的质量为：0.05 mol×1/2×64 g·mol－1＝1.6 g，正确；C.如果电解Pb(NO3)2溶液，发生反应Pb2＋＋2e－===Pb，生成Pb的质量为：0.05 mol×1/2×207 g·mol－1＝5.175 g，错误；D.如果电解AgNO3溶液，发生反应Ag＋＋e－===Ag，生成Ag的质量为：0.05 mol×108 g·mol－1＝5.4 g，错误。‎ ‎【答案】(1)原电池　(2)阳极 ‎(3)CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O ‎(4)4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3　0.28　B 考 点 集 训　　【P305】‎ A级(跨越本科练)‎ ‎1．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是(B)‎ A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B．装置②的总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋‎ C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连 D．装置④工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大 ‎【解析】A.用装置①精炼铜，由电流方向可知a为阳极，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液，故A正确。B.装置②为原电池装置，Fe活泼为负极被氧化，电池总反应是：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故B不正确。C.装置③为外加电流的阴极保护法，钢闸门应与外接电源的负极相连作阴极，故C正确。D.装置④是电解池，电解食盐水，a极与电源负极相连，做阴极，H＋在阴极放电，工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大，故D正确。‎ ‎2．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(C)‎ A．纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 ‎【解析】A.纯银器在空气中发生化学腐蚀而逐渐变暗，错误；B.Fe比Sn活泼，所以当镀锡铁制品的镀层破损时，首先被腐蚀的是Fe，则铁制品不能被保护，错误；C.在海轮外壳连接锌块，Zn比铁活泼，所以Zn作负极，Fe被保护，所以海轮外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法，正确；D.若地下输油钢管与外加直流电源的正极相连，则输油管作阳极，则阳极发生氧化反应，被腐蚀，错误。‎ ‎3．根据金属活动性顺序表，Cu不能发生：Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑的反应。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中，能实现该反应最为恰当的是(B)‎ 阳极 阴极 电解液 A.‎ 石墨棒 石墨棒 CuSO4溶液 B.‎ Cu 石墨棒 Na2SO4溶液 C.‎ Cu Fe H2SO4溶液 D.‎ Cu Pt H2O ‎【解析】A.选项是电解硫酸铜溶液，阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得到电子析出铜，2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，故A不符合；B.选项中阳极是铜失电子，阴极是溶液中氢离子得到电子发生还原反应，电池反应为Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑，故B符合；C.选项中阳极是铜失电子，阴极是溶液中氢离子得到电子发生还原反应，电池反应为Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，故C不符合；D.选项中阳极是铜失电子，但水的导电能力小，离子浓度小难发生还原反应，故D不符合。‎ ‎4．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是(C)‎ A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42－向Al电极移动 B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－===AlO2－＋2H2O C．由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋‎ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag时，消耗Cu电极32 g ‎【解析】A.由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，Al为负极，放电时SO42－向Al电极移动，A正确。B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，Al为负极失电子氧化反应：Al－3e－＋4OH－===AlO2－＋2H2O，B正确。C.由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，Fe为负极，负极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，C不正确。D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池中铝钝化作正极，铜作负极电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag时，电路中转移1 mol电子，消耗Cu 0.5 mol为32 g，D正确。‎ ‎5．下列说法正确的是(D)‎ A．精炼铜时粗铜做阴极，纯铜做阳极 B．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁 C．钢铁的腐蚀通常为电化学腐蚀，该腐蚀过程中负极反应为：Fe－3e－===Fe3＋‎ D．氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，阳极反应都是：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎【解析】精炼铜时粗铜做阳极，纯铜做阴极，故A错误；电解熔融MgCl2，可制得金属镁，故B错误；钢铁的腐蚀负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，故C错误。‎ ‎6．如图所示的装置，左为铁电极，右为石墨电极，a为水或某种溶液。若两电极直接连接或外接电源，石墨上可能发生的反应是(D)‎ ‎①2H＋＋2e－===H2↑　②O2＋4e－＋2H2O===4OH－　③2Cl－－2e－===Cl2↑‎ A．① B．②‎ C．①② D．①②③‎ ‎【解析】若两电极直接连接，则该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极；若电解质为酸性溶液，则正极石墨上发生：2H＋＋2e－===H2↑；若电解质为中性溶液，则正极石墨上发生：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。若两电极外接电源，则该装置为电解池，石墨电极若与正极相连，则为阳极，如果电解氯化钠溶液，则电解反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，所以①、②、③都有可能发生。‎ ‎7．如图，甲为直流电源，乙为用含有酚酞的饱和食盐水浸透的滤纸，丙为电镀槽。断开K后，发现乙上c点附近显红色；闭合K，可实现铁上镀锌，电路中通过0.002NA个电子。以下判断正确的是(C)‎ A．a为负极 B．d上发生还原反应 C．e为锌板 D．f极的质量增加0.056 g ‎【解析】根据c点附近变红，可以判断b为电源负极，a为正极，d上发生氧化反应；当闭合K时，e为阳极，f为阴极，e应为锌板，f的质量增加0.065 g。‎ ‎8．利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(B)‎ A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 ‎【解析】若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极，铁被保护，A正确；此时铁作正极，正极发生还原反应，B错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C正确；X连接电极正极作阳极被氧化，D正确。‎ ‎9．按如图所示的装置进行电解实验。A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质溶液为硫酸铜溶液(足量)。通电一段时间后，A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68 g，溶液质量增加0.03 g，则A合金中铜、锌原子个数比为(B)‎ A．4∶1 B．3∶1‎ C．2∶1 D．任意比 ‎【解析】由图可知A是阳极，B是阴极。B极上共析出0.12 mol Cu。阴极上析出的铜的物质的量跟阳极上溶解掉的Cu、Zn的物质的量之和相等，‎ Zn　→　　Cu　 　　Δm ‎1 mol 1 mol 1 g ‎0．03 mol 0.03 mol　　0.03 g 所以合金中铜、锌原子个数比：＝。‎ B级(冲刺名校练)‎ ‎10．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同时得到某种副产物，其原理如图所示(电极材料为石墨)。下列说法不正确的是(C)‎ A．b电极上的主反应是SO32－－2e－＋H2O===SO42－＋2H＋‎ B．若D是混合气体，则可能含有SO2、O2等成分 C．a电极发生还原反应，当有1 mol电子转移，a极生成11.2 L气体 D．A溶液是稀NaOH溶液，作用是增强溶液的导电性；C是较浓的硫酸溶液 ‎【解析】A.根据装置图中亚硫酸根离子的移动方向判断，b极是阳极，则b极发生氧化反应，亚硫酸根离子失去电子，生成硫酸，正确；B.因为b极是阳极，发生氧化反应，则可能发生氢氧根离子的失去电子的氧化反应，生成氧气，同时通入的稀硫酸也可能与亚硫酸根离子反应生成二氧化硫，所以若D是混合气体，则可能含有SO2、O2等成分，正确；C.a电极是阴极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，当有1 mol 电子转移，说明生成0.5 mol氢气，但未指明标准状况，所以a极气体的体积不一定是11.2 L，错误；D.因为a极是氢离子放电，造成阴极区的氢氧根离子浓度增大，与移动过来的钠离子形成氢氧化钠，所以A是稀氢氧化钠溶液，增强溶液的导电性；同理阳极通入的是稀硫酸，亚硫酸根离子被氧化生成硫酸，则出来的物质C是相对较浓的硫酸，正确。‎ ‎11．(安徽省江南十校高三期末大联考)将H2S通入FeCl3 溶液中，过滤后将反应液加入电解槽中电解(如下图所示)，电解后的溶液还可以循环利用。该方法可用于处理石油炼制过程中产生的H2S废气。下列有关说法正确的是(D)‎ A．过滤得到的沉淀可能是FeS和S B．若有0.20 mol的电子转移，一定能得到2.24 L的氢气 C．可以用Fe与外接电源的a极相连 D．与a极相连的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋‎ ‎【解析】H2S与FeCl3反应生成S、盐酸和氯化亚铁，A错误；没有给出氢气所处的条件，不能求氢气的体积，B错误；根据右边生成氢气知，b是负极，a是正极，若Fe与外接电源的a极相连，则铁是阳极，将被溶解，C错误。‎ ‎12．电渗析法是指在外加电场作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。如图是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等离子，电极为石墨电极。下列有关描述错误的是(A)‎ A．阳离子交换膜是A，不是B B．通电后阳极区的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．阴极可以使用铁丝网增强导电性 D．阴极区的现象是电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀 ‎【解析】A项，溶液的Cl－移向阳极放电生成Cl2，为使Cl－通过，所以A为阴离子交换膜，错误；B项，Cl－在OH－前放电，正确；C项，阴极的电极不参加反应，但铁的导电能力强，正确；D项，阴极为H＋放电，留下OH－，与Ca2＋、Mg2＋生成白色沉淀，正确。‎ ‎13．铁、铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：‎ ‎(1)黄铁矿(FeS2，其中S为－1价)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS2＋8O26SO2＋Fe3O4，氧化产物为________________，若有3 mol FeS2参加反应，转移电子的物质的量为________。‎ ‎(2)①钢铁的电化学腐蚀简单示意图如下，将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在下图虚线框内作出修改，并用箭头标出电子流动方向。‎ ‎②写出修改前的钢铁吸氧腐蚀时石墨电极的电极反应式______________________________。‎ ‎(3)高铁酸钾(K2FeO4)可作净水剂，也可用于制造高铁电池。高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，该电池放电时正极反应式为________________________________。用该电池电解100 mL 1 mol·L－1的AgNO3溶液，当电路中通过0.1 mol电子时，被电解溶液的pH为__________(溶液体积变化忽略不计)。‎ ‎【解析】(1)标化合价3S＋82，62＋34，化合价升高的元素为Fe、S，所以氧化产物为SO2、Fe3O4，若有3 mol FeS2参加反应，则有8 mol O2参加反应，转移电子4×8 mol＝32 mol。(2)碳是惰性电极，所以只能形成电解池才能防止铁腐蚀。(3)正极是得电子的，FeO42－得电子，铁的化合价由＋6降到＋3，FeO42－＋3e－―→Fe(OH)3，由电池总反应式可知电解质溶液为碱性溶液，用OH－配平电荷：FeO42－＋3e－―→Fe(OH)3＋5OH－，最后用水配平得：FeO42－＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－；根据阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，所以参加反应的n(OH－)＝0.1 mol，生成n(H＋)＝0.1 mol，c(H＋)＝1 mol·L－1，pH＝0。‎ ‎【答案】(1)SO2、Fe3O4　32 mol ‎(2)①如图所示 ‎②O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(3)FeO42－＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－　0‎ ‎14．利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，反应体系中I2和Fe2＋等可循环使用。‎ ‎(1)写出下列反应中的离子方程式：‎ 电解池A：________________________________________________________________________；‎ 电解池B：________________________________________________________________________；‎ 光催化反应池：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若电解池A中生成3.36 L H2(标准状况)，电解池B中生成Fe2＋的物质的量为________。‎ ‎【解析】(1)电解池A：2H＋＋2I－H2↑＋I2；电解池B：4Fe3＋＋2H2O O2↑＋4H＋＋4Fe2＋；光催化反应池：2Fe2＋＋I22Fe3＋＋2I－。‎ ‎(2)n(H2)＝＝0.150 mol；电子的物质的量为n(e－)＝2n(H2)＝2×0.150 mol＝0.300 mol。因为电解池A、B是串联电解池，电路中转移的电子数目相等；所以，n(Fe2＋)＝n(e－)＝0.300 mol。‎ ‎【答案】(1)2H＋＋2I－H2↑＋I2‎ ‎4Fe3＋＋2H2OO2↑＋4H＋＋4Fe2＋‎ ‎2Fe2＋＋I22Fe3＋＋2I－‎ ‎(2)0.300 mol ‎2018’新课标·名师导学·高考第一轮总复习同步测试卷 化学(九)‎ ‎(电化学基础)【P385】‎ 时间：90分钟　总分：100分 可能用到的相对原子质量：H—1　C—12　O—16‎ Fe—56　Cu—64‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题(每小题均只有一个选项符合题意，每小题3分，共48分)‎ ‎1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(C)‎ ‎①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ‎②正极反应为Ag＋＋e－===Ag ‎③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ‎④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A．①②　　　B．②③ C．②④　　　D．③④‎ ‎【解析】在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。铜的金属性强于银的，所以铜是负极，银是正极①不正确，②正确。取出盐桥，则断路，不能形成原电池，③不正确。根据总反应Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag可知，选项④正确。‎ ‎2．下列各组的电极材料和电解液，不能组成原电池的是(B)‎ A．铜片、石墨棒，硝酸银溶液 B．铜片、石墨棒，稀硫酸 C．锌片、铜片，稀盐酸 D．铜片、银片，FeCl3溶液 ‎【解析】根据原电池的构成条件判断是否能构成原电池，原电池的构成条件是：①有两种活泼性不同的金属(或其中一种为非金属导体)作电极；②电极均插入电解质溶液中；③两极相互连接(或接触)；④能自发的发生氧化还原反应。A.两电极的活泼性不同，且铜片与硝酸银溶液能自发的发生氧化还原反应，所以能构成原电池，A不合题意；B.铜片和稀硫酸不能自发的发生氧化还原反应，所以不能构成原电池，故B合题意；C.两金属的活泼性不同，且锌片与稀盐酸能自发的发生氧化还原反应，所以能构成原电池，故C不合题意；D.两金属的活泼性不同，且铜片与氯化铁溶液能自发的发生氧化还原反应，所以能构成原电池，故D不合题意。‎ ‎3．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应：‎ ‎①Br2＋2e－===2Br－ ②2Br－－2e－===Br2‎ ‎③Zn－2e－===Zn2＋ ④Zn2＋＋2e－===Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是(A)‎ A．②和③　　　B．②和① C．③和①　　　D．④和①‎ ‎【解析】反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成蓄电池，放电时，锌失电子作负极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；充电时，阳极上溴离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Br－－2e－===Br2，②、③正确，答案选A。‎ ‎4．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)‎ A．当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中做电源 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pH均变大 ‎【解析】根据装置图可知B是原电池，A、C、D是电解池。A.当K闭合时，②与电源的负极Zn连接，作阴极，发生还原反应，Fe被保护，错误。B.当K断开时，B装置锌片活动性强，Zn可以把酸中的氢置换出来，失去电子，溶解，有氢气产生；C.当K闭合后，B装置是原电池，作电源，Zn是负极，Cu是正极，整个电路中电子的流动方向为①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；③→②，正确。D.当K闭合后，A、B装置中为电解NaCl溶液，电解的总反应方程式是：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，电解后，产生NaOH，c(NaOH)增大，所以溶液pH变大，B装置总反应方程式是Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，反应后溶液的酸性减弱，溶液pH增大，正确。‎ ‎5．LiOH常用于制备锂离子电池正极材料。工业上常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。下列说法正确的是(B)‎ A．a是电源的负极 B．B极区电解液为LiOH溶液 C．A电极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ D．每产生标准状况下2.24 L氢气，就有0.1 mol阳离子通过交换膜进入阴极区 ‎【解析】A.右侧电极产生氢气，溶液中氢离子放电，则该电极是阴极，所以b是电源的负极，a是正极，A错误；B.右侧氢离子放电，氢氧根离子浓度增大，锂离子通过阳离子交换膜进入右侧，产生氢氧化锂溶液，B正确；C.A电极是阳极，溶液中的氯离子放电，产生氯气，C错误；D.标准状况下2.24 L氢气的物质的量是0.1 mol，所以有0.2 mol阳离子即锂离子通过交换膜进入阴极区，D错误，答案选B。‎ ‎6．太阳能电池是将光能转化为电能的装置。一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液。下列说法不正确的是(C)‎ A．负极反应中有[Fe(CN)6]3－生成 B．太阳光促进反应中电子的转移 C．电解质溶液中K＋由催化剂b移向催化剂a D．电解质溶液中[Fe(CN)6]3－和[Fe(CN)6]4－的浓度基本保持不变 ‎【解析】C中K＋由a移向b。‎ ‎7．X、Y、Z、M代表四种金属，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2＋离子和Z2＋离子共存的溶液时，Y先析出；又知M2＋离子的氧化性强于Y2＋离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为(C)‎ A．M>Z>X>Y B．X>Y>Z>M C．X>Z>Y>M D．X>Z>M>Y ‎【解析】X、Y、Z、M代表四种金属，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出，说明X是负极，则金属性X强于Z；若电解Y2＋离子和Z2＋离子共存的溶液时，Y先析出，说明金属性Z强于Y；又知M2＋离子的氧化性强于Y2＋离子，所以金属性是Y强于M，则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为X>Z>Y>M。‎ ‎8．以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(B)‎ A．电池放电时Na＋从b极区移向a极区 B．该电池的负极反应为：‎ BH4－＋8OH－－8e－===BO2－＋6H2O C．电极a采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用 D．每消耗3 mol H2O2，转移的电子为3 mol ‎【解析】A.过氧化氢做正极，得到电子生成氢氧根离子，所以钠离子从a极移向b极，错误，不选A；B.硼氢化合物为负极，失去电子变成BO2－，正确，选B；C.电极a为负极，所以采用Pt/C，b为正极，采用二氧化锰，所以错误，不选C；D.每个过氧化氢反应，氧原子得到2个电子，所以3 mol过氧化氢反应，转移电子数位6 mol，错误，不选D。‎ ‎9．电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示。下列说法中正确的是(B)‎ A．阳极上的电极反应为：‎ NO－3e－＋4OH－===NO3－＋2H2O B．电解生成1 mol NH4NO3时，转移5NA电子 C．电解质溶液中，NO3－离子向阴极移动 D．为了使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充的物质A为稀硝酸 ‎【解析】A.阳极NO失去电子，电极反应为：NO－3e－＋2H2O===NO3－＋4H＋，A错误；B.阴极上NO得到电子转化为铵根离子，则电解生成1 mol NH4NO3时，转移5NA电子，B正确；C.电解质溶液中，NO3－离子向阳极移动，C错误；D.阴极电极反应式为NO＋5e－＋6H＋===NH4＋＋H2O，根据电子得失守恒可知阴极产生的铵根离子物质的量小于阳极生成的硝酸根离子的物质的量，因此为了使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充的物质A为氨气，D错误。‎ ‎10．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(D)‎ A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 ‎【解析】本题解答思路是：首先了解电解反应原理。如果是惰性电极，则是电解质溶液中的离子在阴极、阳极发生氧化还原反应。其次是掌握阳离子、阴离子放电顺序。最后了解电极反应发生后的产物与溶液中其他物质反应的性质及相关的实验现象，就可迅速得到解答。以石墨为电极，电解KI溶液，阴离子在阳极的放电能力：I－>OH－，阳离子在阴极的放电能力是：H＋>K＋，所以该电解反应的方程式是：2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞，溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH变大，D项错误。‎ ‎11．用图示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是(A)‎ A．当a、b间用导体连接时，则X应发生氧化反应 B．当a、b间用导体连接时，则X可以是锌或石墨 C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极 D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎【解析】A.当a、b间用导体连接时构成原电池，根据题意，X应为负极，发生氧化反应，正确；B.当a、b间用导体连接时，则X可以是锌，不能选用石墨，错误；C.当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极，错误；D.当a、b与外接电源相连时，阴极应该发生还原反应，错误。‎ ‎12．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＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。‎ 有关该电池的说法正确的是(A)‎ A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时负极附近溶液的碱性不变 D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 ‎【解析】A.根据总反应方程式可知充电时阳极Ni(OH)2失去电子发生氧化反应变为NiO(OH)，电极反应式是：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O，正确。B.充电过程是在电流的作用下在阳、阴两极发生氧化还原反应的过程，就是电能转化为化学能的过程，错误。C.放电时与负极连接的阴极附近c(OH－)增大，所以溶液的碱性增强。D.放电时电解质溶液中的OH－向负极移动，错误。‎ ‎13．下图甲是CO2电催化还原为碳氢化合物的工作原理示意图，用一种钾盐水溶液作电解液；图乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图，硫酸为电解质溶液。下列说法不正确的是(D)‎ A．甲中铜片作阴极，K＋向铜片电极移动 B．乙中正极发生的电极反应为：‎ CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O C．乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性 D．甲中若CxHy为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时生成2 mol O2‎ ‎【解析】A.甲装置中根据电子的流动方向可知铜与电源的负极相连是阴极，阳离子K＋向铜片电极移动，A正确；B.乙中正极通入的是CO2得到电子发生还原反应，则发生的电极反应为CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O，B正确；C.硫酸是强电解质，则乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性，C正确；D.生成1 mol C2H4时转移12 mol电子，则根据电子转移守恒可知同时生成3 mol O2，D错误。‎ ‎14．2016年8月，联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”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(D)‎ 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＋2NiOOH2Ni(OH)2‎ ‎【解析】A.放电属于电池，根据装置图，H2作负极，即甲作负极，乙作正极，故错误；B.放电时，乙电极为正极，电极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故错误；C.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，故错误；D.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＋2NiOOH2Ni(OH)2，故正确。‎ ‎15．某准晶体W由一定比例的铁、铜、铝组成。取两块该准晶体：一块投入烧杯①中，注入浓氢氧化钠溶液浸没固体；另一块投入烧杯②中，注入稀硫酸浸没固体。下列分析合理的是(B)‎ A．在烧杯①中，若构成微型电池，负极反应式为2Al－6e－===2Al3＋，正极反应式为：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ B．在烧杯②中，若铁、铜构成微型电池，则铁为负极；若铝、铁构成微型电池，则铁为正极 C．在烧杯①中，若构成微型电池，铁为负极，铜为正极，正极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑‎ D．在烧杯②中，固体最终完全溶解，溶液呈蓝色。向溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色 ‎【解析】A.在烧杯①中，若构成微型电池，电解质溶液为氢氧化钠，铝能与氢氧化钠溶液反应，因此铝是负极，电极反应式为2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O，A错误；B.原电池中较活泼金属为负极，则在烧杯②中，若铁、铜构成微型电池，铁为负极；若铝、铁构成微型电池，铁为正极，B正确；C.在烧杯①中，若构成微型电池，只有铝能与氢氧化钠反应，则铝为负极，C错误；D.稀硫酸与铜不反应，不可能生成硫酸铜，D错误。‎ ‎16．如图所示，烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(C)‎ A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥‎ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥‎ ‎【解析】金属腐蚀的快慢规律为：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极，根据装置图可知①是铁与海水直接接触，化学腐蚀，②原电池，铁比Sn活泼作负极，③原电池，铁作正极得到保护，④原电池，铁作负极，但正极铜比①Sn不活泼，铁受到的腐蚀比①严重，⑤电解池，铁作阳极，⑥电解池，铁作阴极，所以铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥，选C。‎ 二、非选择题(本题包括4个小题，共52分)‎ ‎17．(14分)氢氧燃料电池是将H2通入负极，O2通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高。‎ ‎(1)若电解质溶液为KOH溶液，其正极反应为______________________，负极反应为 ‎______________________。‎ ‎(2)若电解质溶液为硫酸，其正极反应为______________________，负极反应为__________________；若反应过程中转移了2 mol电子，可产生水的质量为__________g。‎ ‎(3)若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液，其中c(Na＋)＝3c(Cu2＋)＝0.3 mol·L－1，取该混合液100 mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112 L(标准状况)气体。此时氢氧燃料电池外电路中转移电子数为__________，消耗H2的质量为__________g。‎ ‎【解析】(1)氢氧燃料电池中，如果电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，阴极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O。(2)氢氧燃料电池中，如果电解质溶液为酸，则正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，阴极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为：2H2－4e－===4H＋，该反应过程中，每转移2 mol电子，则生成1 mol水，其质量是18 g。(3)用氢氧燃料电池电解NaCl和CuSO4组成的混合溶液时，阴极上先铜离子放电，后氢离子放电，c(Na＋)＝3c(Cu2＋)＝0.3 mol·L－1，即混合溶液中铜离子的浓度是0.1 mol·L－1，100 mL混合溶液中n(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1×0.1 L＝0.01 mol，析出0.01 mol铜需要转移0.02 mol电子，阴极上生成氢气需要转移电子的物质的量＝ mol×2＝0.01 mol，串联电路中转移电子数相等，所以氢氧燃料电池外电路中转移电子数为0.03NA，则消耗氢气的质量＝×2 g·mol－1＝0.03 g，‎ ‎【答案】(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎2H2－4e－＋4OH－===4H2O ‎(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O　2H2－4e－===4H＋　18‎ ‎(3)0.03NA　0.03‎ ‎18．(16分)(1)某课外活动小组同学用下图装置进行实验 试回答下列问题：‎ ‎①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的______________腐蚀。‎ ‎②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)芒硝化学式为Na2SO4·10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如下图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。‎ ‎①该电解槽的阳极反应式为______________________。此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。‎ ‎②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)____________导出。‎ ‎③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为________________________________________，已知H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则该燃料电池工作产生36 g H2O时，理论上有__________kJ的能量转化为电能。‎ ‎【解析】(1)①如果开关K与a连接，则构成原电池。NaCl溶液为中性，因此发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应；‎ ‎②如果K与b连接，则构成电解池。铁与电源的负极相连，Fe作阴极，溶液中的氢离子放电。石墨作阳极，溶液中的氯离子放电，因此电解的总离子反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；‎ ‎(2)①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子被氧化生成水和氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，因此硫酸根离子向阳极移动，钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数；‎ ‎②氢氧化钠在阴极生成，所以在D口导出；‎ ‎③电解时阴极上氢离子放电生成氢气，氢离子来自于水的电离，所以促进水的电离，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，溶液的pH值增大；‎ ‎④燃料原电池中，燃料在负极上失电子发生氧化反应，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，该燃料原电池中，氧气是氧化剂，氢气是还原剂，氢氧化钠作为电解质，溶液显碱性，则负极电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O；36 g水的物质的量是36 g÷18 g·mol－1＝2 mol，消耗2 mol氢气。由于H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则理论上有285.8×2＝571.6 kJ的热量转化为电能。‎ ‎【答案】(1)①吸氧　②2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(2)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　小于　②D　　③H＋放电促进水的电离，使OH－浓度增大 ‎④H2－2e－＋2OH－===2H2O　571.6‎ ‎19．(10分)根据下图所示装置回答问题：‎ ‎(1)装置B中C为________极，电极反应式为：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)当铁电极的质量变化为19.2 g时，a极上消耗O2在标准状况下的体积为________L。‎ ‎(3)当装置A中消耗0.05 mol氢气时，装置B中溶液的pH为______。(溶液体积为100 mL不变)‎ ‎(4)若将装置B改为电解精炼铜，则粗铜作______极，另一极反应为________________________。‎ ‎【解析】装置A为以氢氧化钾为电解质溶液的氢氧燃料电池，a为正极、b为负极；B为电解池，铁电极为阴极、C为阳极；(1)装置B中C为阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；(2)铁为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===2Cu，生成0.3 mol铜转移电子0.6 mol，a极上消耗O2 0.15 mol，在标准状况下的体积为3.36 L；(3)当装置A中消耗0.05 mol氢气时，转移电子0.1 mol，装置B中生成氢离子0.1 mol，氢离子浓度为1 mol·L－1，溶液的pH为0；(4)电解精炼铜，则粗铜作阳极极，另一极为精铜，反应为Cu2＋＋2e－===Cu。‎ ‎【答案】(1)阳　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(2)3.36　(3)0　(4)阳　Cu2＋＋2e－===Cu ‎20．(12分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。‎ Ⅰ.为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用下图所示的装置进行实验。据图回答问题。‎ 用图甲所示装置进行第一组实验时：‎ ‎(1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是________(填序号)。‎ A．石墨 B．镁 C．银 D．铂 ‎(2)实验过程中，SO42－__________(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动 ‎(3)滤纸上发生反应的化学方程式为：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色：停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根(FeO42－)在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，回答下列问题：‎ ‎(4)电解过程中，X极溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。‎ ‎(5)电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑和________________________________________________________________________。‎ ‎(6)电解进行一段时间后，若在X极收集到672 mL气体，Y电极(铁电极)质量减小0.28 g，则在Y极收集到气体为________ mL(均已折算为标准状况时气体体积)。‎ ‎【解析】Ⅰ.(1)在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，镁是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，答案选B；‎ ‎(2)原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。在该原电池中锌是负极，所以硫酸根从右向左移动；‎ ‎(3)惰性电极电解氯化铜时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，总反应式为CuCl2Cu＋Cl2↑；‎ Ⅱ.(4)根据装置图可知X与电源的负极相连，作阴极。电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近水的电离平衡被破坏，溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，pH增大；‎ ‎(5)铁是活泼金属，与电源的正极相连，作阳极，失去电子发生氧化反应，则阳极另一个电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO42－＋4H2O；‎ ‎(6)根据以上分析可知X电极上析出的是氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。当收集到标准状况下672 mL气体即0.672 L÷22.4 L·mol－1＝0.03 mol气体时，转移电子的物质的量是0.06 mol。铁质量减少为0.28 g即0.005 mol，转移电子的物质的量＝0.005 mol×6＝0.03 mol，所以根据电子转移守恒可知产生氧气转移电子的物质的量是0.03 mol。则根据电极反应式4OH－－4e－===2H2O＋O2↑可知生成氧气的物质的量＝0.03 mol÷4＝0.0075 mol，标准状况下的体积＝0.0075 mol×22.4 L·mol－1＝0.168 L＝168 mL。‎ ‎【答案】Ⅰ.(1)B　(2)从右向左　(3)CuCl2Cu＋Cl2↑‎ Ⅱ.(4)增大　(5)Fe－6e－＋8OH－===FeO42－＋4H2O　(6)168‎