2019届二轮复习电化学基础学案（全国通用）

2019届二轮复习电化学基础学案（全国通用）

专题七　电化学基础 最新考纲解读 命题热点透析 ‎1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应式和总反应方程式。‎ ‎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。‎ 命题热点 考查方式 ‎1.原电池、电解池工作原理 ‎2.电极反应及总反应方程式的书写 ‎3.原电池、电解池原理的应用 本专题在高考中以选择题和非选择题的形式出现，难度较大 主干知识梳理 ‎1.熟记关于电化学的四个“两”‎ ‎(1)移动“两”方向 原电池 电解池 电子流向 负极→正极 电源负极→阴极 阳极→电源正极 离子流向 阴离子→负极 阳离子→正极 阳离子→阴极 阴离子→阳极 ‎ (2)电解精炼、电镀“两”特点 ‎①电解精炼：含杂质金属作阳极，纯金属作阴极，含被提纯金属阳离子的电解质溶液作电解液。‎ ‎②电镀：镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属阳离子的电解质溶液作电解液。‎ ‎(3)电化学腐蚀发生的“两”条件 ‎①强酸性条件——析氢腐蚀。‎ ‎②弱酸性、中性或碱性条件——吸氧腐蚀。‎ ‎(4)电化学防护“两”方法 ‎①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属如锌块，让被保护的金属作原电池的正极。‎ ‎②外加电流的阴极保护法——电解池原理 用被保护的钢铁设备作阴极，惰性电极作阳极，外接直流电源。‎ ‎2．燃料电池电极反应式书写类型 燃料电池的考查重点在不同条件下的电解质溶液中正极反应式的书写。具体类型如下：‎ 在正确写出正极反应式的前提下，利用负极失电子的原理或依据“负极反应式＝总反应式－正极反应式”的方法，正确写出负极反应式。‎ 实例分析：酸性介质(H2SO4)下的甲醇－O2燃料电池 CH3OH在负极上失去电子在酸性条件下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成水。‎ 正极反应式：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O；‎ 负极反应式：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2↑＋12H＋。‎ 高频考点探究 考点1　原电池、电解池的工作原理 例1　(2016·全国卷Ⅲ)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　K＋带正电荷，充电时K＋应该向阴极移动，A错误；根据该电池放电的总反应可知，放电时消耗OH－，则充电时，OH－浓度应增大，B错误；放电时，Zn为负极，失去电子生成Zn(OH)，其电极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，C正确；消耗1 mol O2转移4 mol电子，故转移2 mol电子时消耗0.5 mol O2，0.5 mol O2在标准状况下的体积为‎11.2 L，D错误。‎ ‎1．原电池、电解池原理应用中的误区 ‎(1)错误地根据“异性相吸”的电性理论，认为在原电池中电解质溶液中的阳离子移向负极，阴离子移向正极。其实在原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极。‎ ‎(2)错误认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池，如燃料电池中的负极为惰性电极，该电极就不与电解质反应。‎ ‎(3)原电池中的活泼金属不一定都作负极，如Mg－NaOH溶液－Al构成的原电池中，Al能自发地与NaOH溶液发生氧化反应，作负极。‎ ‎(4)错误认为电解质溶液导电的原因是电子通过了电解质溶液，在原电池内部和电解池内部，都没有电子的流动，而是离子的移动。实际上在闭合的电路中电子只走“陆路”(导线或电极)，离子只走“水路”(电解质溶液)。‎ ‎2．突破二次电池的四个角度 ‎1．(2018·太原高三模拟)用如图所示的实验装置进行电化学实验，下列判断正确的是(　　)‎ A．若X为铝片，Y为镁片，Z为NaOH，将开关K置于B处则Y为原电池的负极 B．若X为铁片，Y为铜片，Z为CuSO4，将开关K置于A处可实现在铁片上镀铜 C．若X为铁片，Y为锌片，Z为NaCl，将开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 D．若X、Y均为碳棒，Z为NaOH，将开关K置于A处，Y极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　D 解析　若X为铝片，Y为镁片，Z为NaOH，将开关K置于B处，形成原电池，发生的反应为铝与氢氧化钠溶液反应，则铝为原电池的负极，A错误；若X为铁片，Y为铜片，Z为CuSO4，将开关K置于A处，形成电解池，铁为阳极，铜为阴极，不能实现在铁片上镀铜，B错误；若X为铁片，Y为锌片，Z为NaCl，将开关K置于A处，形成电解池，铁为阳极，腐蚀速率加快，C错误；若X、Y均为碳棒，Z为NaOH，将开关K置于A处，构成电解池，本质上是电解水，Y极为阴极，Y极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。‎ ‎2．如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．k与n连接时，H＋向负极区迁移 B．k与n连接时，能量由电能转化为化学能 C．k与m连接时，所用电源的a极为负极 D．k与m连接时，阳极附近的pH逐渐增大 答案　C 解析　k与n连接，为原电池，H＋向正极迁移，A错误；k与n连接，为原电池，化学能转化为电能，B错误；k与m连接，为电解池，Pb电极上发生还原反应，作阴极，连接的电源a极为负极，C正确；k与m连接，为电解池，阳极上发生反应：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO，产生越来越多的H＋，故阳极附近溶液pH逐渐减小，D错误。‎ 考点2　电极反应式的书写与判断 例2　(2016·全国卷Ⅱ)‎ Mg－AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋‎ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ 答案　B 解析　Mg－AgCl电池中，Mg为负极，AgCl为正极，故正极反应式应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B错误。‎ 电极反应式的书写技巧 ‎(1)原电池电极反应式的书写 ‎①一般电极反应式的书写 ‎②复杂电极反应式的书写 ＝－ 如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：‎ CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O……总反应式 ‎2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式 CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO……负极反应式 ‎(2)电解池电极反应式的书写 特别说明：通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液性质判断。但在高考题中往往需要结合题给信息进行判断。‎ ‎3．用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是(　　)‎ A．当a、b都是铜作电极时，电解的总反应方程式为2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑‎ B．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．当燃料电池消耗‎22.4 L甲醛气体时，电路中理论上转移2 mol e－‎ D．燃料电池工作时，负极反应为HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋‎ 答案　D 解析　由题中装置图可知，左边是原电池装置，右边是电解池装置。通入HCHO的一极是负极，通入O2的一极是正极，a是阴极，b是阳极。当a、b都是铜作电极时，a极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，b极反应为Cu－2e－===Cu2＋，A错误；燃料电池工作时，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质为酸性电解质，所以电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B 错误；没有给出气体所处的温度和压强，甲醛气体的体积为‎22.4 L时其物质的量不一定为1 mol，C错误；燃料电池工作时，甲醛失去电子，发生氧化反应：HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋，D正确。‎ ‎4．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 答案　D 解析　石墨作阳极，为惰性电极，由溶液中的Cl－放电，电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，铁作阴极，在碱性环境下发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A、B、C正确；pH为9～10的碱性溶液不可能是H＋参加反应，离子反应应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D错误。‎ 考点3　电化学有关计算与综合应用 例3　(全国卷Ⅱ)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＝‎96500 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)。‎ 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 解析　(1)①MnO2在正极发生还原反应，且H＋参与正极反应生成MnOOH，结合负极反应式Zn－2e－===Zn2＋，可写出总反应的离子方程式。②Q＝It＝‎0.5 A×300 s＝‎150 C，则需消耗Zn的质量为m(Zn)＝×M(Zn)÷2＝×‎65 g·mol－1÷2≈‎0.05 g。‎ ‎(2)正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；负极反应必有H＋生成，由电荷守恒、元素守恒得3H2O＋CH3OCH3－12e－===2CO2＋12H＋；1个CH3OCH3分子失去12e－；假定燃料质量为‎1 kg，由能量密度计算方法列式计算即可。‎ ‎1．电化学计算的基本方法 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等，通常有下列几种方法：‎ 常见微粒间的计量关系式为4e－～4H＋～4OH－～4Cl－～4Ag＋～2Cu2＋～2H2～O2～2Cl2～4Ag～2Cu。‎ ‎2．电化学的应用 ‎(1)原电池的应用 ‎(2)电解池的应用 ‎5．在常温下用惰性电极电解‎1 L pH＝6的硝酸银溶液，装置如图所示。关于该电解池，下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．在电解过程中烧杯中溶液的pH逐渐减小 B．电极Ⅰ增重‎216 g，则电极Ⅱ上生成‎11.2 L气体 C．要使电解后的溶液恢复原状可以加入Ag2O固体 D．溶液中离子的流向为：Ag＋→电极Ⅰ，NO →电极Ⅱ 答案　B 解析　用惰性电极Pt电解AgNO3溶液，总反应为4AgNO3＋2H2O4Ag↓＋O2↑＋4HNO3，在电解过程中溶液的pH减小，A正确；根据装置图中电子的流向，可知电极Ⅰ作阴极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag↓，电极 Ⅱ 作阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；根据两极转移电子相等可知n(e－)＝＝2 mol，则产生的n(O2)＝0.5 mol，在标准状况下体积才是‎11.2 L，B错误；硝酸银溶液在电解过程中析出银，放出O2，电解后溶液要恢复原状，可以加入Ag2O固体，C正确；电解池工作时溶液中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，故D正确。‎ ‎6．用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合液250 mL，经过一段时间后，两极均得到‎11.2 L气体(标准状况)，则下列有关叙述中正确的是(　　)‎ A．阳极只可能发生电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ B．两极得到的气体均为混合气体 C．若Cu2＋的起始浓度为1 mol·L－1，则Cl－的起始浓度为2 mol·L－1‎ D．Cu2＋的起始物质的量应大于0.5 mol 答案　C 解析　根据放电顺序可知，阳极先发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，然后发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A错误；阴极先发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，然后发生反应2H＋＋2e－===H2↑，故阴极得到的气体只有H2，B错误；两极均得到标准状况下‎11.2 L气体，则n(H2)＝0.5 mol，结合B项分析可知，阴极得到电子0.5 mol×2＋1 mol·L－1×‎0.25 L×2＝1.5 mol，若阳极只有Cl2生成，则失去电子0.5 mol×2＝1 mol，不符合得失电子守恒，故还有O2生成，根据得失电子守恒及气体总物质的量可得：n(Cl2)×2＋n(O2)×4＝1.5 mol，n(Cl2)＋n(O2)＝0.5 mol，故n(Cl2)＝n(O2)＝0.25 mol，所以Cl－的起始浓度为2 mol·L－1，C正确；由C项分析可知，Cu2＋完全反应，Cu2＋的起始物质的量可以为0.25 mol，小于0.5 mol，D错误。‎ 考点4　金属的腐蚀及其防护 例4　(2017·全国卷Ⅰ)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　A对：外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流。B对：被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩。C错：高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极。D对：保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整。‎ ‎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，一般电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。‎ ‎(3)活泼性不同的两金属与电解质溶液构成原电池时，一般活泼性差别越大，负极腐蚀越快。‎ ‎2．金属防护方法、原理与效果 防护方法 原理 覆盖保护层(涂油漆、电镀等)‎ 将金属与空气隔离开 改变金属内部结构(如形成合金)‎ 使金属性质惰性化 外加电流的阴极保护法 使被保护的金属作电解池的阴极(阳极为惰性电极)‎ 牺牲阳极的阴极保护法(连接更活泼的金属)‎ 使被保护的金属作原电池的正极 防护效果：一般情况下，改变金属内部结构＞作电解池阴极(外加电流的阴极保护法)＞作原电池正极(牺牲阳极的阴极保护法)＞金属表面处理(覆盖保护层)‎ ‎7．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表，下列说法正确的是(　　)‎ 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 FeO A．随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快 B．当pH<4时，发生析氢腐蚀 C．pH为14，其负极反应为2H2O＋Fe－3e－===FeO＋4H＋‎ D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀的速率会加快 答案　B 解析　表中显示pH在2～4、13.5～14时，该碳钢腐蚀速率较快，‎ 而pH在6～8时，腐蚀速率较慢，A错误；铁在酸性较强的溶液中发生析氢腐蚀，B正确；铁在碱性环境发生吸氧腐蚀，故电极反应中不可能生成H＋，C错误；钢铁在碱性环境中发生吸氧腐蚀，若煮沸除去氧气则不宜发生腐蚀，D错误。‎ ‎8．利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护，下列有关说法中错误的是(　　)‎ A．若开关K置于N处，则X不宜用Cu、Ag等作电极 B．若X为锌且开关K置于M处，此属于牺牲阳极的阴极保护法 C．若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于M处 D．在外加电流的阴极保护法中，铁件必须与电源负极相连 答案　C 解析　若开关K置于N处，此时构成了电解池，若X是铜、银，则阳极很快被腐蚀掉，从而导致铁失去了保护，阳极应使用惰性电极，才能达到长期保护的效果，A正确；若X为锌，开关K置于M处，Zn失去电子，发生氧化反应被腐蚀掉，铁件受到保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法，B正确；铁比碳的还原性强，若X为碳棒，开关K置于M处，铁作负极，会加速被腐蚀，C错误；当铁件与电源负极相连时，负极向铁件提供电子，这样铁件就会受到保护，D正确。‎ ‎1．(2018·全国卷Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋‎ ‎②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)‎ A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性 答案　C 解析　CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A正确；根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①×2＋②即得到H2S－2e－===2H＋＋S，然后与阴极电极反应式相加得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B正确；石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性，D正确。‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H‎2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)‎ A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案　C 解析　C错：阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎3．(2017·全国卷Ⅲ)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　原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，电极反应可以为2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，故A正确；原电池工作时，转移0.02 mol电子时，被氧化的Li的物质的量为0.02 mol，质量为‎0.14 g，B正确；石墨能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C正确；电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li和S8越多，即生成Li2S2的量越少，D错误。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅰ)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　该装置为电解池，H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H＋，中间隔室中的阴离子SO通过cd膜移向正(阳)极，故正(阳)极区得到H2SO4，当电路中通过1 mol 电子时生成0.25 mol O2，正(阳)极区溶液pH减小，H2O在负(阴)极区放电，生成OH－和H2，负(阴)极区溶液pH增大，A、C、D错误；H2O在负(阴)极区放电生成H2和OH－，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH，而正(阳)极区可得到H2SO4，B正确。‎ ‎5．(2016·北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 答案　B 解析　实验一中，a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极，a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，B错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C正确；实验二中，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。‎ ‎6．(2016·天津高考)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎(1)与汽油相比，‎ 氢气作为燃料的优点是________________________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：__________________________________。‎ ‎(2)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↑，工作原理如图甲所示。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，其原因为 ‎________________________________________________________________。‎ ‎③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图乙，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)污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高(任写其中两点)　H2＋2OH－－2e－===2H2O ‎(2)①阳极室 ‎②防止Na2FeO4与H2反应，使产率降低 ‎③M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢 N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低 ‎7．(1)(2015·山东高考)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”)。‎ ‎(2)(2015·重庆高考)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。‎ ‎①腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”“b”或“c”)；‎ ‎②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_________________________；‎ ‎③若生成‎4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。‎ 答案　(1)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B ‎(2)①c ‎②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓‎ ‎③0.448‎ 解析　(2)③‎4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量＝‎ ＝0.02 mol，消耗0.04 mol Cu，转移0.08 mol e－，根据正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，消耗0.02 mol O2，其在标准状况下的体积约为0.02 mol×‎22.4 L/mol＝‎0.448 L。‎ ‎8．(新角度)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．电池工作时，光能转变为电能，电极X为电池的正极 B．电解质溶液中发生反应：2Ru3＋＋3I－===2Ru2＋＋I C．镀铂导电玻璃的作用是传递I－‎ D．电池的电解质溶液中I－和I的浓度均不断减小 答案　C 解析　由图知，在光照条件下Ru2＋在电极X上失去电子转化为Ru3＋，I在电极Y上得到电子转化为I－，则镀铂导电玻璃的作用是传递I－，故电极X为电池的负极，A错误，C正确；电解质溶液中的反应为2Ru2＋＋I===3I－＋2Ru3＋，B错误；电池工作时I―→I－，c(I－)增大，D错误。‎ 配套作业 ‎1.下列说法中，不正确的是(　　)‎ A B 钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀 钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀 C D 将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 钢闸门作为阴极而受到保护 答案　C 解析　金属活泼性：Zn>Fe>Cu，所以若将锌板换成铜板，则先腐蚀活泼金属Fe，C错误；钢闸门与电源的负极相连而被保护，D正确。‎ ‎2．(2018·茂名市高三二模)H2S是一种剧毒气体，如图为质子固体电解质膜H2S燃料电池的示意图，可对H2S废气资源化利用。下列叙述错误的是(　　)‎ A．a是负极，电池工作时，电子的流动方向是：电极a→负载→电极b→质子膜→电极a B．电池工作时，化学能转化为电能和热能 C．电极b上发生的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O D．当电路中通过4 mol电子时，有4 mol H＋经质子膜进入正极区 答案　A 解析　根据H2S燃料电池的示意图可知，在a极，H2S→S2，化合价升高，发生氧化反应，a是负极，电池工作时，电子从负极a经负载流向正极b，电子不能透过质子固体电解质膜，A错误；原电池工作时，化学能转化为电能和热能，B正确；根据O2→H2O，化合价降低，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C正确；根据O2＋4e－＋4H＋===2H2O，可知当电路中通过4 mol电子时，有4 mol H＋经质子固体电解质膜进入正极区，D正确。‎ ‎3．(2018·兰州市高三一诊)下图为“甲醇燃料电池”的工作原理示意图，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该燃料电池工作过程中电流方向从a极流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1 mol电子，消耗的O2的体积为‎5.6 L C．Pt(a)电极的反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋‎ D．该燃料电池工作时H＋由b极室向a极室移动，电解质溶液的pH增大 答案　C 解析　b电极通入氧气，b电极是正极，a电极是负极，该燃料电池工作过程中电流方向从b极流向a极，A错误；1 mol氧气得到4 mol 电子，该燃料电池工作时电路中通过1 mol电子，消耗的O2的物质的量是0.25 mol，其体积在标准状况下为‎5.6 L，题中没注明标准状况，B错误；Pt(a)电极为负极，甲醇在负极失去电子，发生氧化反应，由于电解质溶液显酸性，则负极的反应式为CH3OH ‎－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，C正确；原电池中阳离子向正极移动，该燃料电池工作时H＋由a极室向b极室移动，D错误。‎ ‎4．一种微生物燃料电池的结构如图所示，关于该电池的叙述错误的是(　　)‎ A．P电极上发生氧化反应 B．H＋由Q电极向P电极移动 C．Q电极上的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O D．当电路中有2 mol电子通过时，P电极上会有0.5 mol CO2生成 答案　B 解析　形成原电池时，微生物所在电极区发生氧化反应，Cm(H2O)n 被氧化生成水和二氧化碳，MnO2被还原生成Mn2＋，为原电池的正极。P电极是负极发生氧化反应，A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，B错误；MnO2被还原生成Mn2＋，为原电池的正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C正确；P电极上发生Cm(H2O)n～4me－→mCO2，故电路中转移2 mol e－时，P电极上产生0.5 mol CO2，D正确。‎ ‎5．据报道，某公司新推出一款功能手机，该款手机使用新型锂钒氧化物电池，续航时间可达到27天。已知电池的总反应为V2O5＋xLiLixV2O5，下列说法正确的是(　　)‎ A．电池在放电时，Li＋向电源负极移动 B．充电时阳极的反应为LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋‎ C．放电时负极失重‎7.0 g，则转移2 mol电子 D．该电池以Li、V2O5为电极，酸性溶液作介质 答案　B 解析　电池在放电时，Li＋向正极移动，A 错误；电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式是LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋，B正确；负极的反应为Li－e－===Li＋，每消耗1 mol Li(‎7.0 g)则转移1 mol电子，C错误；Li是活泼金属，会与酸反应产生H2，因而电池介质不会是酸溶液，D错误。‎ ‎6．(2018·合肥市高三质检)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可电解LiCl溶液制备LiOH，装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．惰性电极B连接电源正极 B．A极区电解液为LiCl溶液 C．阳极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过阳离子交换膜 答案　B 解析　B极区产生H2，同时生成LiOH，故B极区电解液为LiOH溶液，惰性电极B上水电离出的H＋发生还原反应生成H2，惰性电极B为阴极，与电源负极相连，A错误；惰性电极A为阳极，阳极上Cl－发生氧化反应，A极区电解液为LiCl溶液，B正确；阳极上Cl－发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；每生成1 mol H2，转移2 mol电子，则有2 mol Li＋通过阳离子交换膜，D错误。‎ ‎7．用氟硼酸(HBF4，属于强酸)溶液代替稀硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，总反应方程式为Pb＋PbO2＋4HBF42Pb(BF4)2＋2H2O，Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，负极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O B．放电时，当正极质量减少‎23.9 g时，溶液中转移0.2 mol电子 C．充电时，PbO2电极附近溶液的pH减小 D．充电时，Pb电极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O 答案　C 解析　由总反应方程式知，Pb是还原剂，Pb在负极上失去电子，A错误；放电时正极上电极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，‎23.9 g就是减少的PbO2的质量，其物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.2 mol，但电子只能通过导线转移，B错误：充电时PbO2电极与电源正极相连作阳极，电极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋，电极附近溶液pH减小，C正确；充电时，Pb电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为Pb2＋＋2e－===Pb，D错误。‎ ‎8．(2018·湖北四校联考)用固体氧化物作电解质的甲醇－氧气燃料电池电解Na2SO4溶液制备白色的Fe(OH)2。其原理如图所示：‎ 下列有关说法正确的是(　　)‎ A．Fe为阴极 B．碳棒Y上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O C．碳棒X上的电极反应式为CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O D．C电极的表面观察到Fe(OH)2白色沉淀 答案　C 解析　Fe失电子生成Fe2＋，发生氧化反应，作阳极，A错误；固体氧化物作为电解质，因此电极反应式中不应出现H＋，B错误、C正确；Fe(OH)2白色沉淀应在两极之间形成，而不是在电极表面，D错误。‎ ‎9．(2018·福州市高三期末)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)过程，溶液中发生反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，之后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是(　　)‎ A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．可用铁板作阴、阳极 C．电解过程中可能有Fe(OH)3沉淀生成 D．每有1 mol Cr2O被还原，电路中转移6 mol电子 答案　D 解析　电解法处理酸性含铬废水需要Fe2＋，故应用Fe板作阳极，阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋，A正确；在电解池中，阴极不放电，故可用铁板作阴、阳极，B正确；电解时阴极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，随着溶液中c(H＋) 减少，pH增大，Fe3＋水解加剧，所以可能有Fe(OH)3 沉淀生成，C正确；根据关系式：6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O，可知每有1 mol Cr2O被还原，电路中转移12 mol电子，D错误。‎ ‎10．(2018·石家庄市高三质检)NaBH4燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移 B．该燃料电池的负极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O C．电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液 D．每消耗‎2.24 L O2(标准状况)时，A电极的质量减轻‎12.8 g 答案　D 解析　燃料电池中，通入燃料的电极为负极，通入氧化剂(O2)的电极为正极，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，由图可知，左极室中的电极为负极，‎ 右极室中的电极为正极，右极室中氢氧化钠浓度增大，则离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移，A 正确；该燃料电池的负极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，B正确；电解精炼铜时用含铜离子的电解质溶液做电解液，CuSO4溶液符合要求，C正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，放电时不只铜放电，杂质铁或锌也会放电，D错误。‎ ‎11．(2018·南昌市高三一模)氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。该电池工作时的总反应为：NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O。下列说法正确的是(　　)‎ A．正极附近溶液的pH减小 B．电池工作时，H＋通过质子交换膜向负极移动 C消耗‎3.1 g氨硼烷，理论上通过内电路的电子为0.6 mol D．负极电极反应为：NH3·BH3＋2H2O－6e－===NH＋BO＋6H＋‎ 答案　D 解析　根据原电池原理和总反应：NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O分析，正极是H2O2得电子发生还原反应，电极反应式为3H2O2＋6H＋＋6e－===6H2O，正极消耗氢离子，正极附近溶液的pH增大，A错误；放电时，阳离子向正极移动，H＋通过质子交换膜向正极移动，B错误；左侧NH3·BH3在负极失电子发生氧化反应，负极电极反应式为NH3·BH3＋2H2O－6e－===NH4BO2＋6H＋，则消耗‎3.1 g即0.1 mol氨硼烷，理论上通过外电路的电子为0.6 mol，C错误，D正确。‎