2018届二轮复习电化学学案（全国通用）

2018届二轮复习电化学学案（全国通用）

‎[考纲要求]　1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理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。‎ ‎1.通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。‎ ‎2.工作原理 以锌铜原电池为例：‎ 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋‎ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn沿导线流向Cu 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥的作用 ‎(1)平衡电荷 ‎(2)避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)‎ 说明　(1)无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ，电子均不能通过电解质溶液。‎ ‎(2)在装置Ⅰ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Ⅱ的能量转化率高。‎ 题组一　对比设计两类原电池 ‎1.(1)能量之间可相互转化：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。‎ 原电池甲 ‎①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，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以铜片为电极之一，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。‎ 答案　(1)①(或其他合理答案)‎ ‎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Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 ‎(2)锌片 解析　(1)①根据题给条件和原电池的构成条件可得：‎ a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。‎ b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。‎ c.画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。‎ ‎②由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。‎ ‎③带有盐桥的原电池甲中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。‎ ‎(2)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。‎ 原电池的设计思路 首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。‎ 题组二　“盐桥”的作用与化学平衡的移动 ‎2.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。‎ ‎3.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。‎ 高考中常见的新型电池有“氢镍电池”、“高铁电池”、“碱性锌锰电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“锌银电池”、“纽扣电池”、“Mg－AgCl电池”、“Mg－H2O2电池”等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。‎ ‎1.判断电极 ‎(1)“放电”时正、负极的判断 ‎①负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质；‎ ‎②正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。‎ ‎(2)“充电”时阴、阳极的判断 ‎①阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；‎ ‎②阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。‎ ‎2.微粒流向 ‎(1)电子流向 ‎①电解池：电源负极→阴极，阳极→电源正极；‎ ‎②原电池：负极→正极。‎ 提示：无论是电解池还是原电池，电子均不能流经电解质溶液。‎ ‎(2)离子流向 ‎①电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；‎ ‎②原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。‎ ‎3.书写电极反应式 ‎(1)“放电”时电极反应式的书写 ‎①依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目；‎ ‎②根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。‎ ‎(2)“充电”时电极反应式的书写 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。‎ 题组一　“一池多变”的燃料电池 ‎1.一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，阳离子要往正极移动，故A错；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；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。‎ ‎2.(2015·江苏，10)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。‎ 题组二　燃料电池中离子交换膜的应用 ‎3.(1)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________________________________________________________________________。‎ ‎(2)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。‎ 电极a、b表面发生电极反应。其中a极为________极，b电极反应式：________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋‎ ‎(2)负　CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH 解析　(1)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。‎ ‎(2)a极水发生反应生成氧气，氧元素化合价升高，失去电子，所以a为负极，b为正极，二氧化碳得到电子生成甲酸，电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH。‎ 不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。‎ ‎(1)酸性介质，如H2SO4：‎ CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋‎ 正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O ‎(2)碱性介质，如KOH溶液：‎ CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－‎ ‎(3)熔融盐介质，如K2CO3：‎ 在电池工作时，CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO，其电极反应式为 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，在高温下能传导正极生成的O2－：‎ 根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O 正极：O2＋6e－===3O2－‎ 题组三　“久考不衰”的可逆电池 ‎(一)“传统”可逆电池的考查 ‎4.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。有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A.放电时负极得电子，质量减轻 B.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 C.充电时阴极附近溶液的pH减小 D.充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O 答案　D 解析　该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2；正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，所以正确选项为D。‎ ‎(二)“新型”可逆电池的考查 ‎5.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。‎ ‎6.(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。‎ 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。‎ ‎1.“六点”突破电解池 ‎(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)‎ ‎(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。‎ ‎2.电解计算破题“3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pH的计算、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。通常有下列三种方法：‎ ‎(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。‎ 题组一　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 ‎1.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(或Fe2O3)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 ‎2.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 ‎3.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 阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 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。‎ ‎4.三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，错误。‎ ‎(三)“多膜”电解池 ‎5.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。‎ 题组二　“守恒法”在电化学计算中的应用 类型一　“多池”串联的判断与计算 ‎6.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，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＋2H2OMg(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。‎ ‎7.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。‎ 两种“串联”装置图比较 图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图2中有外接电源，两烧杯均作电解池，且为串联电解，通过两池的电子数目相等。‎ 类型二　电化学的其他有关计算 ‎8.尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应 CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2 (g)‎ ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1。‎ ‎(1)已知CO(g)、H2(g)的燃烧热依次为283.0 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式_____________________________________________________________。‎ ‎(2)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%，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)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　13.4‎ 解析　(1)反应①CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1；反应②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1；反应③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)可由①＋②＋3×③得到，ΔH＝＋250.1‎ ‎ kJ·mol－1 ＋(－283.0 kJ·mol－1 )＋3×(－285.8 kJ·mol－1)＝－890.3 kJ·mol－1。(2)甲烷燃料电池，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。‎ ‎1.两种比较 ‎(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正极反应 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋‎ 其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓‎ ‎4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 ‎(2)腐蚀快慢的比较 ‎①一般来说可用下列原则判断：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；‎ ‎③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；‎ ‎④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。‎ ‎2.两种保护方法 ‎(1)加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。‎ ‎(2)电化学防护 ‎①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；‎ ‎②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。‎ 题组一　两种腐蚀的比较 ‎1.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。‎ ‎2.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＋，故D错误。‎ 题组二　腐蚀类型与防护方法 ‎3.研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。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↑‎ 答案　D 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，铁的腐蚀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，铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，错误。‎ ‎4.利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。‎ 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　N　牺牲阳极的阴极保护法 解析　铁被保护，可以作原电池的正极，或者电解池的阴极。‎ 专题强化练 ‎1.图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)‎ A.铜棒的质量 B.c(Zn2＋)‎ C.c(H＋) D.c(SO)‎ 答案　C 解析　该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A项，在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液中的c(H＋)逐渐降低，正确；D项，SO不参加反应，其浓度不变，错误。‎ ‎2.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　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的同时与H2O反应生成HClO和H＋，2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋H2OHCl＋HClO，H＋显酸性，HClO具有漂白性，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Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。‎ ‎3.(2016·全国卷Ⅱ，11)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　根据题意，电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，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＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。‎ ‎4.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH－向正极迁移 答案　A 解析　以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液的电池中，Zn为负极，发生反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，K2FeO4为正极，发生反应：FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，放电过程中有OH－生成，则电解质溶液的浓度增大，OH－向负极迁移，故A正确。‎ ‎5.金属(M)－空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。‎ 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)‎ A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属－空气电池，Al－空气电池的理论比能量最高 C.M－空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n D.在Mg－空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 答案　C 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；B项，单位质量的Mg、Al、Zn释放的电子分别为 mol、 mol、 mol，显然铝的比能量比Mg、Zn高，正确；C项，电池放电过程正极O2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O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，为避免OH－移至负极而生成Mg(OH)2，可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止OH－，正确。‎ ‎6.下列说法中，不正确的是(　　)‎ A B C D 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 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　A项，当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，故A正确；B项，当钢铁表面的水膜显酸性时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生的是析氢腐蚀，故B正确；C项，在原电池中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜作正极被保护，钢闸门作负极被腐蚀，起不到对钢闸门的保护作用，故C错误；D项，在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要将钢闸门作电解池的阴极，故D正确。故选C。‎ ‎7.有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　)‎ Ⅰ.碱性锌锰电池 Ⅱ.铅—硫酸蓄电池 Ⅲ.铜锌原电池 Ⅳ.银锌纽扣电池 A.Ⅰ所示电池工作中，MnO2的作用是催化剂 B.Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C.Ⅲ所示电池工作过程中，盐桥中K＋移向硫酸锌溶液 D.Ⅳ所示电池放电过程中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag 答案　D 解析　A项，该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，为原电池的正极，错误； B项，铅蓄电池放电时电池反应：Pb＋PbO2 ＋2H2SO4===2PbSO4 ＋2H2O，该反应中硫酸参加反应，所以浓度降低，错误；C项，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中K＋移向硫酸铜溶液，错误；D项，该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以Ag2O作氧化剂发生还原反应，正确。‎ ‎8.镁电池放电时电压高而平稳，成为人们研制的绿色电池。一种镁电池的反应式为 xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列说法中正确的是(　　) ‎ A.充电时MgxMo3S4只发生还原反应 B.放电时Mo3S4只发生氧化反应 C.充电时阳极反应式为Mo3S－2xe－===Mo3S4‎ D.放电时负极反应式为xMg＋2xe－===xMg2＋‎ 答案　C 解析　A项，充电时MgxMo3S4既发生氧化反应又发生还原反应，A错误；B项，放电时，镁发生氧化反应，Mo3S4只发生还原反应，B错误；C项，充电时阳极反应式为 Mo3S－2xe－===Mo3S4，C正确；D项，放电时负极反应式为xMg－2xe－===xMg2＋，D错误，答案选C。‎ ‎9.2015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，故A正确；B项，放电时是原电池，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，故B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，故C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，故D正确；故选B。‎ ‎10.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.石墨电极上发生氧化反应 B.为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇 C.根据图示，物质A为CO2‎ D.甲烷燃料电池中CO向空气一极移动 答案　C 解析　A项，甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，与负极相连的石墨电极是阴极，阴极得电子发生还原反应，A错误；B项，乙醇是非电解质，不能增强污水的导电能力，B错误；C项，根据图示，甲烷燃料电池中用熔融碳酸盐作电解质，所以正极反应为2CO2＋O2＋4e－===2CO，物质A为CO2，C正确；D项，在燃料电池中，阴离子移向负极，所以CO向甲烷一极移动，D错误；答案选C。‎ ‎11.用电化学制备正十二烷的方法：向烧杯中加入50 mL 甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11 mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。已知电解总反应：2C6H13COONa＋2CH3OHC12H26＋2CO2↑＋H2↑＋2CH3ONa，下列说法不正确的是(　　)‎ A.图中电源的a极为直流电源的负极 B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐，提高离子浓度，增强导电性 C.阳极电极反应：2C6H13COO－－2e－===C12H26＋2CO2↑‎ D.反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备 答案　D 解析　A项，a连接的电极生成氢气，发生还原反应，则a为负极，故A正确；B项，C6H13COONa为强电解质，导电能力比正庚酸强，故B正确；C项，阳极发生氧化反应，电极方程式为2C6H13COO－－2e－===C12H26＋2CO2↑，故C正确；D项，因C12H26为液体，而杂质为气体，不影响C12H26的制备，故D错误；故选D。‎ ‎12.采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法，下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法正确的是(　　)‎ A.Zn与电源的负极相连 B.ZnC2O4在交换膜右侧生成 C.电解的总反应：2CO2＋ZnZnC2O4‎ ‎ D.通入11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子 答案　C 解析　锌化合价升高被氧化，连接电源正极，故A错误；阳离子交换膜只允许阳离子通过，所以ZnC2O4在交换膜左侧生成，故B错误；电解的总反应：2CO2＋ZnZnC2O4，故C正确； 11.2 L CO2的物质的量不一定是0.5 mol，转移电子不一定是0.5 mol，故D错误。‎ ‎13.Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾( K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：‎ ‎(1)该电池放电时正极的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________；‎ 若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn________g(已知F＝96 500 C·mol－1)。‎ ‎(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”，下同)池移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动。‎ ‎(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 ‎________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.电解制取KIO3‎ 电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_____________________________________________；‎ 电解过程中阴极附近溶液pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。‎ 答案　Ⅰ.(1)FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－　0.2‎ ‎(2)右　左 ‎(3)使用时间长、工作电压稳定 Ⅱ.I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O (或2I－－2e－===I2)　变大 解析　Ⅰ.(1)根据电池装置，Zn作负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3，正极电极反应式：FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，通过电子为，则理论消耗Zn的质量为××65 g·mol－1≈0.2 g。‎ ‎(2)盐桥中阴离子向负极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路的作用，放电时盐桥中氯离子向右池移动，用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。‎ ‎(3)由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定。‎ Ⅱ.阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子，电极方程式为I－＋6OH－－6e－=== IO＋3H2O (或2I－－2e－===I2)；阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极附近破坏水的电离平衡，溶液中的氢氧根离子浓度增大，pH 变大。‎ ‎14.某含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。已知FeCO3、MnCO3难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，主要物质转化关系如下：‎ ‎(1)设备1中反应后，滤液1里锰元素只以Mn2＋的形式存在，且滤渣1中也无MnO2。滤渣1的主要成分是________________(填化学式)。‎ ‎(2)设备1中发生氧化还原反应的离子方程式是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)设备2中加足量双氧水的作用是 ‎________________________________________________________________________。‎ 设计实验方案检验滤液2中是否存在Fe2＋：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)设备4中加入过量氢氧化钠溶液，沉淀部分溶解，用化学平衡移动原理解释原因：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)设备3中用阴离子膜法提取金属锰的电解装置图如下：‎ ‎①电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的________极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2＋进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)SiO2‎ ‎(2)2FeCO3＋MnO2＋8H＋=== 2Fe3＋＋Mn2＋＋2CO2↑＋4H2O ‎(3)将Fe2＋完全氧化为Fe3＋ 　取滤液2，加入铁氰化钾溶液，如果有蓝色沉淀产生，则有Fe2＋，否则没有Fe2＋(答案合理即可)‎ ‎(4)滤渣2中有Al(OH)3，存在电离平衡： Al3＋＋3OH－Al(OH)3??AlO＋H＋＋H2O，‎ 加入NaOH溶液，H＋被中和，浓度减小， Al(OH)3不断溶解 ‎(5)①负　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ ‎②Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋‎ 解析　(1)含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等，加入稀硫酸后，SiO2不能与硫酸发生反应，所以滤渣1的主要成分是SiO2。‎ ‎(2)设备1中FeCO3可与硫酸反应生成亚铁离子，Fe2＋与MnO2发生氧化还原反应，反应的离子方程式为2FeCO3＋MnO2＋8H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2CO2↑＋4H2O。‎ ‎(3)设备2中加足量双氧水的作用是将Fe2＋完全氧化为Fe3＋，检验滤液2中是否存在Fe2＋的方法：取滤液2，加入铁氰化钾溶液，如果有蓝色沉淀产生，则有Fe2＋，否则没有Fe2＋。‎ ‎(4)设备4中的滤渣为氢氧化铝和氢氧化铁，加入过量氢氧化钠溶液，NaOH与氢氧化铝反应，使其溶解，用化学平衡移动原理解释原因为Al(OH)3中存在电离平衡： Al3＋＋3OH－??Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O ，加入NaOH溶液，H＋被中和，浓度减小，Al(OH)3不断溶解。‎ ‎(5)①电解池中，阴离子由阴极流向阳极，则B为正极，A为负极，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。‎ ‎②该副反应为Mn2＋失去电子氧化成为MnO2，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋。‎