2017屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題七 電化學(xué)（學(xué)案+課件+試題）（打包4套）新人教版,2017屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí),專題七,電化學(xué)（學(xué)案+課件+試題）（打包4套）新人教版,2017,高考,化學(xué),二輪,復(fù)習(xí),專題,電化學(xué),課件,試題,打包,新人 專題七 電化學(xué) 考點一　原電池原理的全面突破 1．通常只有能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計成原電池。 2．工作原理 以鋅銅原電池為例： 電極名稱 負極 正極 電極材料 鋅片 銅片 電極反應(yīng) Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反應(yīng)類型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電子流向 由Zn沿導(dǎo)線流向Cu 鹽橋中 離子移向 鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負極 鹽橋 的作用 （1）平衡電荷； （2）避免斷路時發(fā)生化學(xué)腐蝕(隔離作用) 說明　（1）無論是裝置Ⅰ還是裝置Ⅱ，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。 （2）在裝置Ⅰ中，由于不可避免會直接發(fā)生Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，所以裝置Ⅱ的能量轉(zhuǎn)化率高。 【例1】控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　) A．反應(yīng)開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．反應(yīng)開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流表讀數(shù)為零時，反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài) D．電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極 【答案】D 【解析】由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子生成Fe2＋被還原，I－失去電子生成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時Fe3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；D項在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移動，I2被還原為I－，乙中石墨為正極，不正確。 考點二　幾種重要的化學(xué)電池 高考中常見的新型電池有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“堿性鋅錳電池”、“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“鋅銀電池”、“紐扣電池”、“Mg—AgCl電池”、“Mg—H2O2電池”等。新型電池是對電化學(xué)原理的綜合考查，在高考中依托新型電池考查的電化學(xué)原理知識有以下幾點。 1．判斷電極 （1）“放電”時正、負極的判斷 ①負極：元素化合價升高或發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)； ②正極：元素化合價降低或發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)。 （2）“充電”時陰、陽極的判斷 ①陰極：“放電”時的負極在“充電”時為陰極； ②陽極：“放電”時的正極在“充電”時為陽極。 2．微粒流向 （1）電子流向 ①電解池：電源負極→陰極，陽極→電源正極； ②原電池：負極→正極。 提示：無論是電解池還是原電池電子均不能流經(jīng)電解質(zhì)溶液。 （2）離子流向 ①電解池：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極； ②原電池：陽離子移向正極，陰離子移向負極。 3．書寫電極反應(yīng)式 （1）“放電”時電極反應(yīng)式的書寫 ①依據(jù)條件，指出參與負極和正極反應(yīng)的物質(zhì)，根據(jù)化合價的變化，判斷轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目； ②根據(jù)守恒書寫負極(或正極)反應(yīng)式，特別應(yīng)注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存。 （2）“充電”時電極反應(yīng)式的書寫 充電時的電極反應(yīng)與放電時的電極反應(yīng)過程相反，充電的陽極反應(yīng)為放電時正極反應(yīng)的逆過程，充電的陰極反應(yīng)為放電時負極反應(yīng)的逆過程。 特別提醒　在書寫“放電”時電極反應(yīng)式時，要注意： （1）陽離子在正極上參與反應(yīng)，在負極上就必須生成； （2）陰離子在負極上參與反應(yīng)，在正極上就必須生成。 【例2】一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負極上的反應(yīng)為CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．檢測時，電解質(zhì)溶液中的H＋向負極移動 B．若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 L氧氣 C．電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正極上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 【答案】C 【解析】解答本題時審題是關(guān)鍵，反應(yīng)是在酸性電解質(zhì)溶液中進行的。在原電池中，陽離子要往正極移動，故A錯；因電解質(zhì)溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正極的反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，轉(zhuǎn)移4 mol電子時消耗 1 mol O2，則轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時消耗2.24 L O2，故B、D錯；電池反應(yīng)式即正、負極反應(yīng)式之和，將兩極的反應(yīng)式相加可知 C正確。 【歸納】 不同“介質(zhì)”下燃料電池電極反應(yīng)式的書寫，大多數(shù)學(xué)生感到較難。主要集中在：一是得失電子數(shù)目的判斷，二是電極產(chǎn)物的判斷。下面以CH3OH、O2燃料電池為例，分析電極反應(yīng)式的書寫。 （1）酸性介質(zhì)，如H2SO4。 CH3OH在負極上失去電子生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在H＋作用下生成H2O。電極反應(yīng)式為 負極：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 正極：O2＋6e－＋6H＋===3H2O （2）堿性介質(zhì)，如KOH溶液。 CH3OH在負極上失去電子，在堿性條件下生成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正極上得到電子生成OH－，電極反應(yīng)式為 負極：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 正極：O2＋6e－＋3H2O===6OH－ （3）熔融鹽介質(zhì)，如K2CO3。 在電池工作時，CO移向負極。CH3OH在負極上失去電子，在CO的作用下生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在CO2的作用下生成CO，其電極反應(yīng)式為 負極：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O 正極：O2＋6e－＋3CO2===3CO （4）摻雜Y2O3的ZrO3固體作電解質(zhì)，在高溫下能傳導(dǎo)正極生成的O2－。 根據(jù)O2－移向負極，在負極上CH3OH失電子生成CO2氣體，而O2在正極上得電子生成O2－，電極反應(yīng)式為 負極：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O 正極：O2＋6e－===3O2－ 【例2】鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．放電時負極得電子，質(zhì)量減輕 B．放電時電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動 C．充電時陰極附近溶液的pH減小 D．充電時陽極反應(yīng)：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O 【答案】D 【解析】該可充電電池的放電過程的電極反應(yīng)式為負極：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2；正極：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，所以正確選項為D。 【例3】氣體的自動化檢測中常常應(yīng)用原電池原理的傳感器。下圖為電池的工作示意圖，氣體擴散進入傳感器，在敏感電極上發(fā)生反應(yīng)，傳感器就會接收到電信號。下表列出了待測氣體及敏感電極上部分反應(yīng)產(chǎn)物。則下列說法中正確的是(　　) 待測氣體 敏感電極部分產(chǎn)物 NO2 NO Cl2 HCl CO CO2 H2S H2SO4 A．上述氣體檢測時，敏感電極均作原電池正極 B．檢測Cl2氣體時，敏感電極的電極反應(yīng)為Cl2＋2e－===2Cl－ C．檢測H2S氣體時，對電極充入空氣，對電極上電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．檢測H2S和CO體積分數(shù)相同的兩份空氣樣本時，傳感器上產(chǎn)生的電流大小相同 【答案】B 【解析】A項，NO2―→NO，得電子，作正極，Cl2―→HCl，得電子，作正極，CO―→CO2，失電子，作負極，H2S―→H2SO4，失電子，作負極；B項，根據(jù)產(chǎn)物可以判斷Cl2得電子，生成Cl－，正確；C項，應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O；D項，H2S生成H2SO4失去8e－，而CO生成CO2失去2e－，所以檢測體積分數(shù)相同的兩氣體時傳感器上產(chǎn)生的電流大小不相同。 考點三　電解池的“不尋?！睉?yīng)用 “六點”突破電解池 1．分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極的反應(yīng)為“陽氧陰還”。 2．剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。 3．注意放電順序。 4．書寫電極反應(yīng)式，注意得失電子守恒。 5．正確判斷產(chǎn)物。 （1）陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。 （2）陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷： Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水) 6．恢復(fù)原態(tài)措施。 電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原態(tài)的問題應(yīng)該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復(fù)原，而Cu2＋完全放電之后，應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復(fù)原。 【例4】 (2015·四川理綜，4)用下圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是(　　) A．用石墨作陽極，鐵作陰極 B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 【答案】D 【解析】Cl－在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成ClO－，水電離出的H＋在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，又由于電解質(zhì)溶液呈堿性，故A、B、C項正確；D項，溶液呈堿性，離子方程式中不能出現(xiàn)H＋，正確的離子方程式為2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，錯誤。 考點四　金屬腐蝕與防護的“兩種比較”、“兩種方法” 1．兩種比較 （1）析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正極 反應(yīng) 2H＋＋2e－ ===H2↑ O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ 負極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋ 其他 反應(yīng) Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹 （2）腐蝕快慢的比較 ①一般來說可用下列原則判斷：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護措施的腐蝕； ②對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中； ③活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快； ④對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕的速率越快。 2．兩種保護方法 （1）加防護層 如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬或生成一層致密的薄膜。 （2）電化學(xué)防護 ①犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理：正極為被保護的金屬，負極為比被保護的金屬活潑的金屬； ②外加電流的陰極保護法——電解原理：陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極。 【例5】利用下圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是(　　) A．a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時間后，a管液面高于b管液面 C．a(chǎn)處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D．a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe－2e－===Fe2＋ 【答案】C 【解析】根據(jù)裝置圖判斷，左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，其電極反應(yīng)為 左邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 右邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ a、b處的pH均增大，C錯誤。 【例6】(2015·上海，14)研究電化學(xué)腐蝕及防護的裝置如右圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．d為石墨，鐵片腐蝕加快 B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－―→4OH－ C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H＋＋2e－―→H2↑ 【答案】D 【解析】由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2＋進入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的速率快，正確；B項，d為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，正確；C項，若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護，鐵片不易被腐蝕，正確；D項，d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，錯誤。 考點五　利用“電子守恒”思想突破電化學(xué)的計算 電化學(xué)計算的基本方法和技巧： 原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計算等。通常有下列三種方法： 1．根據(jù)電子守恒計算 用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 2．根據(jù)總反應(yīng)式計算 先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。 3．根據(jù)關(guān)系式計算 根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。 如以通過4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式： (式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值) 該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計算問題。 【例7】如下圖所示，其中甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列說法正確的是(　　) A．甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 B．甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋ C．反應(yīng)一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度 D．甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體 【答案】D 【解析】甲池為原電池，作為電源，乙池、丙池為兩個電解池。根據(jù)原電池的形成條件，通入CH3OH的一極為負極，通入O2的一極為正極，所以石墨、Pt(左)作陽極，Ag、Pt(右)作陰極；B項，負極反應(yīng)：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；C項，應(yīng)加入CuO或CuCO3；D項，丙池中：MgCl2＋2H2O電解,Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0.012 5 mol O2，轉(zhuǎn)移0.05 mol電子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其質(zhì)量為1.45 g。 【點睛】 兩種“串聯(lián)”裝置圖比較 圖1中無外接電源，其中必有一個裝置是原電池裝置(相當(dāng)于發(fā)電裝置)，為電解池裝置提供電能，其中兩個電極活潑性差異大者為原電池裝置，如圖1中左邊為原電池裝置，右邊為電解池裝置。圖2中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯(lián)電解，通過兩池的電子數(shù)目相等。 8 專題七 電化學(xué) 1．下列金屬防護的方法不正確的是(　　) A．對健身器材涂油漆以防止生銹 B．對某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用刷油漆的方法來防銹 C．用犧牲鋅塊的方法來保護船身 D．自行車的鋼圈上鍍上一層鉻防銹 【答案】B 【解析】B項中應(yīng)選用潤滑油來達到潤滑和防銹的目的。 2．下圖所示的日常生活裝置中，與手機充電時的能量轉(zhuǎn)化形式相同的是(　　) 【答案】A 【解析】A項是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；B項是將水的勢能轉(zhuǎn)化成電能；C項是將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能；D項是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。 3．下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是(　　) 【答案】D 【解析】選項A，Zn應(yīng)為原電池負極，Cu為原電池正極；選項B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換；選項C，粗銅應(yīng)連接電源正極；選項D，電解飽和NaCl溶液，Cl－在陽極放電產(chǎn)生Cl2，溶液中的H＋在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2，正確。 4．(2016·江西贛州統(tǒng)考)根據(jù)圖示判斷下列敘述符合事實的是(　　) A．按圖①連接并放置一段時間后，F(xiàn)e片表面會“鍍”上一層銅 B．按圖②連接好導(dǎo)線后(Zn片與Cu片相接觸)，靈敏電流表指針會發(fā)生非常明顯的偏轉(zhuǎn) C．按圖③連接并放置片刻，在Fe片附近加一滴KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色 D．按圖④連接并放置一段時間后，在Sn片上有無色氣泡聚集 【答案】D 【解析】按圖①連接后，鐵與電源的正極相連，作陽極，鐵失去電子，F(xiàn)e片表面不會“鍍”上一層銅，A不正確；按圖②連接好導(dǎo)線后，由于Zn片與Cu片相接觸，電子直接傳遞到銅片，因此靈敏電流表指針不會發(fā)生非常明顯的偏轉(zhuǎn)，B不正確；按圖③連接后構(gòu)成原電池，鋅比鐵活潑，鋅是負極，鐵是正極，溶液中不會產(chǎn)生鐵離子，所以在Fe片附近加一滴KSCN溶液，溶液不可能變?yōu)榧t色，C不正確；按圖④連接后構(gòu)成電解池；Sn與電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電生成氫氣，因此在Sn片上有無色氣泡聚集，D正確。 5．銅板上鐵鉚釘長期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會被腐蝕，示意圖如下。下列說法不正確的是(　　) A．因鐵的金屬性比銅強，所以鐵鉚釘被氧化而腐蝕 B．若水膜中溶解了SO2，則鐵鉚釘腐蝕的速率變小 C．銅極上的反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑，O2＋4e－＋4H＋===2H2O D．在金屬表面涂一層油脂，能防止鐵鉚釘被腐蝕 【答案】B 【解析】根據(jù)示意圖，鐵鉚釘發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其電極反應(yīng)式為 左側(cè) 右側(cè) B項，若水膜溶解了SO2，酸性增強，所以鐵鉚釘腐蝕的速率將變大。 6．(2016·湖南十二校模擬)一種微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右所示，關(guān)于該電池的敘述正確的是(　　) A．電池工作時，電子由a流向b B．微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應(yīng) C．放電過程中，H＋從正極區(qū)移向負極區(qū) D．正極反應(yīng)式為：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 【答案】D 【解析】因為右側(cè)產(chǎn)生CO2，說明微生物所在的電極區(qū)Cm(H2O)n失電子生成CO2，所以電池工作時電子由b經(jīng)外電路流向a極，A項錯誤；微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生氧化反應(yīng)，B項錯誤；放電時陽離子向正極移動，C項錯誤；放電時正極發(fā)生還原反應(yīng)，D項正確。 7．(2016·福建漳州模擬)鎂電池毒性低、污染小，電壓高而平穩(wěn)，它逐漸成為人們研制綠色電池的關(guān)注焦點。其中一種鎂電池的反應(yīng)原理為：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 下列說法不正確的是(　　) A．放電時，Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng) B．放電時，正極反應(yīng)式：Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．充電時，Mg2＋向陰極遷移 D．充電時，陰極反應(yīng)式：xMg2＋＋2xe－===xMg 【答案】A 【解析】由題意可知，放電時發(fā)生原電池反應(yīng)，Mg由0價變?yōu)椋?價，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負極，A項不正確；放電時Mo3S4為正極，正極反應(yīng)式為Mo3S4＋2xe－===Mo3S，B項正確；電池充電時發(fā)生電解反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，金屬陽離子Mg2＋放電，反應(yīng)式為xMg2＋＋2xe－===xMg，電解質(zhì)溶液中，陽離子Mg2＋向陰極移動，C、D項均正確。 8．某實驗小組依據(jù)反應(yīng)AsO＋2H＋＋2I－AsO＋I2＋H2O設(shè)計如圖甲所示原電池，探究pH與電壓的關(guān)系如圖乙所示。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．調(diào)節(jié)pH可以改變反應(yīng)的方向 B．pH＝0.68時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài) C．pH＝5時，負極電極反應(yīng)式為2I－－2e－===I2 D．pH>0.68，氧化性I2>AsO 【答案】C 【解析】由總反應(yīng)方程式知，c(H＋)增大時，有利于反應(yīng)向右進行，c(H＋)減小時有利于反應(yīng)向左進行，故調(diào)節(jié)pH可以改變反應(yīng)進行的方向，A項正確；當(dāng)pH＝0.68時電壓為0，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，B項正確；當(dāng)pH>0.68時反應(yīng)向左進行，此時I2是氧化劑，AsO是氧化產(chǎn)物，負極上是AsO失去電子，C項錯誤，D項正確。 9．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，通過一段時間后，兩極均收集到22.4 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是(　　) A．原混合溶液中c(K＋)為2 mol·L－1 B．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移6 mol電子 C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5 mol D．電解后溶液中c(H＋)為2 mol·L－1 【答案】A 【解析】根據(jù)題意，陽極是H2O電離出的OH－放電：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極是Cu2＋放電、H2O電離出的H＋放電：Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑；根據(jù)陰、陽兩極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，知2n(Cu)＋2n(H2)＝4n(O2)，則n(Cu)＝×(1 mol×4－1 mol×2)＝1 mol；A項，原混合溶液中c(Cu2＋)＝＝2 mol·L－1，根據(jù)電荷守恒：2c(Cu2＋)＋c(K＋)＝c(NO)，則c(K＋)＝2 mol·L－1；B項，根據(jù)陽極反應(yīng)知，產(chǎn)生22.4 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，轉(zhuǎn)移4 mol電子；D項，根據(jù)電極反應(yīng)，陽極消耗4 mol OH－，陰極消耗2 mol H＋，故電解后溶液中c(H＋)＝＝4 mol·L－1。 10．(2016·長春模擬)現(xiàn)用離子交換膜(只允許對應(yīng)的離子通過)和石墨作電極的電解槽電解飽和的Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH和H2SO4，下列說法中正確的是(　　) A．氣體A是H2，溶液E是稀硫酸 B．氣體B是H2，溶液D是NaOH溶液 C．Na2SO4溶液由G口加入，F(xiàn)口通入稀硫酸 D．靠近陽極室一側(cè)的是陽離子交換膜，陰極室導(dǎo)出的是氫氣 【答案】B 【解析】據(jù)題意，電解飽和Na2SO4溶液時，陽極附近是OH－放電生成氧氣，陰極附近是H＋放電生成氫氣，由于裝置中放置了離子交換膜，在兩極分別生成NaOH和H2SO4，需在陽極室一側(cè)放置陰離子交換膜，只允許通過陰離子，在陰極室一側(cè)放置陽離子交換膜，只允許通過陽離子，D項錯誤；接電源正極的是陽極，即A極放出氧氣，A項錯誤，B項正確；若由F口通入稀硫酸，則將NaOH中和掉，得不到產(chǎn)品，C項錯誤。 11．(2016·河南安陽模擬)利用下圖裝置，可完成很多電化學(xué)實驗。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．若X為鋅棒，開關(guān)K置于A處，可減緩鐵的腐蝕，這種方法稱為犧牲陰極的陽極保護法 B．若X為銅棒，開關(guān)K置于A處，裝置中發(fā)生的總反應(yīng)為2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ C．若X為碳棒，開關(guān)K置于B處，在鐵棒附近滴入硫氰化鉀溶液可看到溶液變紅色 D．若X為碳棒，開關(guān)K置于B處，向食鹽水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先變紅 【答案】D 【解析】若X為鋅棒，開關(guān)K置于A處，則構(gòu)成電解池，鐵作陰極，可減緩鐵的腐蝕，這種方法稱為外加電流的陰極保護法，A項不正確；若X為銅棒，開關(guān)K置于A處，則構(gòu)成電解池，銅作陽極，失去電子，鐵作陰極，B項不正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于B處，則構(gòu)成原電池，鐵作負極，失去電子生成亞鐵離子，因此在鐵棒附近滴入硫氰化鉀溶液看不到溶液變紅色，C項不正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于B處，則構(gòu)成原電池，鐵作負極，碳棒作正極，因此向食鹽水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先變紅，D項正確。 12．(2016·湖南十二校聯(lián)考)空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC)，RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，有關(guān)說法正確的是(　　) A．當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，a極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L O2 B．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ C．c極上發(fā)生還原反應(yīng)，B中的H＋可以通過隔膜進入A D．d極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 【答案】C 【解析】由圖可知a為陰極、b為陽極則氣體X為H2、氣體Y為O2、c為正極、d為負極。正極、陰極發(fā)生還原反應(yīng)，負極、陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，A項、B項、D項錯誤；在原電池中陽離子移向正極，C項正確。 13．(2016·長沙一模)鋁生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈由鋁土礦開采、氧化鋁制取、鋁的冶煉和鋁材加工等環(huán)節(jié)構(gòu)成。 請回答下列問題： （1）工業(yè)上采用電解氧化鋁-冰晶石(Na3AlF6)熔融體的方法冶煉得到金屬鋁：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，加入冰晶石的作用是________________________________。 （2）上述工藝所得鋁材中往往含有少量Fe和Si等雜質(zhì)，可用電解方法進一步提純，該電解池中陽極的電極反應(yīng)式為____________________________________， 下列可作陰極材料的是________(填字母序號)。 A．鋁材　　　　　　　 B．石墨 C．鉛板 D．純鋁 （3）陽極氧化能使金屬表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸為電解液，鋁陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為___________________________________________________。 （4）在鋁陽極氧化過程中，需要不斷地調(diào)整電壓，理由是________________________ ________________________________________________________________________。 （5）下列說法正確的是________(填字母序號)。 A．陽極氧化是應(yīng)用原電池原理進行金屬材料表面處理的技術(shù) B．鋁的陽極氧化可增強鋁表面的絕緣性能 C．鋁的陽極氧化可提高金屬鋁及其合金的耐腐蝕性，但耐磨性下降 D．鋁的陽極氧化膜富有多孔性，有很強的吸附性能，能吸附染料而呈各種顏色 【答案】（1）降低Al2O3的熔點 （2）Al－3e－===Al3＋　D （3）2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ （4）鋁陽極表面不斷生成氧化物，電阻增大，為了保持穩(wěn)定的電流，需要不斷增大電壓 （5）B、D 14．全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動的液態(tài)電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。下圖是釩電池基本工作原理示意圖： 請回答下列問題： （1）硫酸在電池技術(shù)和實驗室中具有廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是________。 （2）釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)為正極和負極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。 放電時的正極反應(yīng)式為_________________________________________， 充電過程中，電解液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)。 （3）通過電解將含氰廢水(含NaCN)轉(zhuǎn)化為無毒氣體的同時得到副產(chǎn)品，CN－轉(zhuǎn)化為CO2和N2，則電解時陽極的電極反應(yīng)式為______________________________________， 陰極區(qū)生成的氣體及副產(chǎn)品溶質(zhì)的化學(xué)式分別是________、________。 【答案】（1）電解質(zhì)溶液 （2）VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　降低 （3）2CN－＋4H2O－10e－===2CO2↑＋N2↑＋8H＋　H2　NaOH 【解析】（1）見答案。（2）根據(jù)電池反應(yīng)知，原電池工作時只有釩元素化合物變化，因此，負極反應(yīng)式為V2＋－e－===V3＋，正極反應(yīng)式為VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O。充電過程中生成H＋，c(H＋)增大，pH降低。 （3）電解NaCN溶液時，陰極反應(yīng)式為10H＋＋10e－===5H2↑，促進陰極附近水的電離，生成NaOH；陽極反應(yīng)式為2CN－＋4H2O－10e－===2CO2↑＋N2↑＋8H＋。 15．Ⅰ.某實驗小組A設(shè)計生產(chǎn)亞氯酸鈉(NaClO2)的主要流程如圖，已知NaClO2是一種強氧化性漂白劑，廣泛應(yīng)用于紡織、印染工業(yè)。它在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在。 （1）H2O2的電子式為__________________，裝置Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的還原劑是____________(填化學(xué)式)。 （2）A的化學(xué)式是__________，裝置Ⅲ電解池中A在________極區(qū)產(chǎn)生，若裝置Ⅲ中生成氣體a 11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則理論上通過電解池的電量為__________(已知法拉第常數(shù)F＝9.65×104 C·mol－1)。 （3）裝置Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________。 Ⅱ.某實驗小組B測定金屬錫合金樣品的純度(僅含少量鋅和銅，組成均勻)，將樣品溶于足量鹽酸Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑，過濾，洗滌。將濾液和洗滌液合并再加過量的FeCl3溶液。最后可用一定濃度的K2Cr2O7酸性溶液滴定生成的Fe2＋，此時還原產(chǎn)物為Cr3＋。現(xiàn)有錫合金試樣1.23 g，經(jīng)上述反應(yīng)、操作后，共用去0.200 mol/L的K2Cr2O7的酸性溶液15.00 mL。 （4）列式計算樣品中錫的質(zhì)量分數(shù)。 （5）用上述樣品模擬工業(yè)上電解精煉錫，如圖： b極發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________________________________， 當(dāng)?shù)玫?1.90 g純錫時，電解質(zhì)溶液質(zhì)量減輕0.54 g，則錫合金質(zhì)量減少________g(結(jié)果保留一位小數(shù))。 【答案】（1）H∶∶∶H　Na2SO3 （2）H2SO4　陽　1.93×105 C （3）2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClO＋O2＋2H2O （4）由關(guān)系式6Fe2＋～3Sn2＋～Cr2O得出n(Sn)＝0.009 mol w(Sn)＝×100%＝87.1% （5）Sn－2e－===Sn2＋、Zn－2e－===Zn2＋　12.3 【解析】（1）H2O2中H原子滿足2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，O原子滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而且分子中存在O—O鍵，故其電子式為HO·· O·· H。裝置Ⅰ中加入的物質(zhì)為Na2SO3和NaClO3，生成物為Na2SO4和ClO2，故Na2SO3為還原劑，NaClO3為氧化劑。（2）裝置Ⅲ中電解Na2SO4溶液，而實際上電解的是水，因為離子隔膜的存在，陽極區(qū)有H＋生成，最終得到硫酸，陰極區(qū)有OH－生成，最終得到NaOH溶液，氣體b為氫氣，氣體a為氧氣，A溶液為硫酸。理論上，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣11.2 L(0.5 mol)時，轉(zhuǎn)移電子2 mol，通過電解池的電量為2 mol×9.65×104 C·mol－1＝1.93×105 C。（3）根據(jù)流程圖可知，裝置Ⅱ中加入的物質(zhì)為ClO2、H2O2和NaOH溶液，生成物有O2、NaClO2，再結(jié)合得失電子守恒、電荷守恒可以寫出反應(yīng)的離子方程式(注意生成物中有水)。（4）發(fā)生的反應(yīng)有：Sn＋2H＋===Sn2＋＋H2↑，Sn2＋＋2Fe3＋===Sn4＋＋2Fe2＋，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。因此有關(guān)系式：3Sn～3Sn2＋～6Fe2＋～Cr2O，n(Sn)＝3×0.200 mol/L×0.015 L＝0.009 mol，樣品中錫的質(zhì)量分數(shù)為×100%＝87.1%。（5）b極接電源正極，為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故該電極為粗錫，金屬Sn和Zn發(fā)生失電子的反應(yīng)，電極反應(yīng)為Sn－2e－===Sn2＋、Zn－2e－===Zn2＋。銅為陽極泥，電解液質(zhì)量減少是因為陽極Sn和Zn發(fā)生反應(yīng)生成Sn2＋、Zn2＋，而陰極只析出了Sn， 　Zn　　～　　Sn　　差值 65 　　　　 119 　54 故溶解的Zn的質(zhì)量為×65 g·mol－1＝0.65 g，陰極得到11.90 g Sn，根據(jù)得失電子守恒可知：陽極溶解的錫的物質(zhì)的量n(Sn)＝11.90 g÷119 g·mol－1－0.65 g÷65 g·mol－1＝0.09 mol。又錫合金樣品中錫的質(zhì)量分數(shù)為87.1%，故錫合金減少的質(zhì)量為＝12.3 g。 8 專題七 電化學(xué) 【考綱解讀】 1、閉合回路、電子、離子運動。 2、電極名稱、電極反應(yīng)式/總反應(yīng)式的書寫。 3、原理的創(chuàng)新運用、新型電源、實現(xiàn)特殊反應(yīng)。 4、計算(電極質(zhì)量變化、pH——電子數(shù)相關(guān))。 【考點回顧】 1．按如圖所示裝置進行實驗，并回答下列問題。 （1）判斷裝置的名稱：A池為________，B池為________。 （2）鋅極為____極，Cu2＋在溶液中向________(填“Zn”或“Cu”)極運動。 （3）電極反應(yīng)式 正極________________________________________________________________________， 負極________________________________________________________________________。 （4）若溶液X為滴有酚酞的KCl溶液 ①石墨棒C1的電極反應(yīng)式為______________________，石墨棒C2附近發(fā)生的實驗現(xiàn)象為_____________________________，溶液中的K＋向__________(填“C1”或“C2”)電極移動； ②當(dāng)C2極析出224 mL 氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況時)，鋅的質(zhì)量變化________(填“增加”或“減少”)________g，此時B中的溶液的體積為200 mL，則pH為________。 （5）若溶液X為CuSO4溶液(足量) ①B池中總反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________； ②反應(yīng)一段時間后，A池中Cu電極增重3.2 g，要使B池溶液恢復(fù)到起始狀態(tài)，向溶液中加入適量的________，其質(zhì)量為________g。 【答案】（1）原電池　電解池?。?）負　Cu （3）Cu2＋＋2e－===Cu　Zn－2e－===Zn2＋ （4）①2Cl－－2e－===Cl2↑　產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅　C2?、跍p少　0.65　13　（5）①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋?、贑uO(或CuCO3)　4(或6.2) 2．如圖所示水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察： （1）鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于____(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”)腐蝕。 （2）若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈__________性，發(fā)生__________腐蝕，正極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 （3）若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈________________性，發(fā)生__________腐蝕，正極反應(yīng)式為_______________________。 【答案】（1）電化學(xué) （2）弱酸或中　吸氧　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ （3）較強的酸　析氫　2H＋＋2e－===H2↑ 3．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×” （1）電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化(　　) （2）電解法精煉銅時，用純銅作陽極(　　) （3）鋼鐵在潮濕空氣中比干燥空氣中更容易生銹(　　) （4）電解法精煉銅時，電解質(zhì)溶液中各離子濃度基本不變(　　) （5）金屬作原電池的負極時被保護(　　) （6）生活、生產(chǎn)中鋼鐵被腐蝕的原理主要是負極發(fā)生反應(yīng)：Fe－3e－===Fe3＋(　　) （7）電解飽和食鹽水時，電子的流向由負極→外電路→陰極→食鹽水溶液→陽極→正極(　　) （8）在濃硝酸中插入用導(dǎo)線連接的鋁板和銅板，鋁板為負極(　　) (9)電鍍時只能用鍍層金屬作陽極(　　) (10)工業(yè)上可用電解MgCl2、AlCl3溶液的方法制取Mg和Al(　　) 【答案】（1）√　（2）×?。?）√?。?）×　（5）×?。?）×?。?）×?。?）×　(9)√　(10)× 【題型預(yù)測】 題型1　原電池和電解池的工作原理 1．(2015·天津理綜，4)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小 C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加 D．陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡 【答案】C 【解析】A項，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，錯誤；B項，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的c(SO)不變，錯誤；C項，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同時甲池中的Zn2＋通過陽離子交換膜進入乙池中，則有Cu2＋→Zn2＋，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2＋通過交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過交換膜的，錯誤。 【歸納】 1．原電池工作原理示意圖 2．電解池工作原理(陽極為惰性電極)示意圖 3．解答電化學(xué)問題注意“三看” 一看有無外接電源，有電源裝置為電解池，無電源裝置為原電池；二看電極，判斷陰陽極和正負極；三看電解質(zhì)溶液。 題型2　新型化學(xué)電源　電極反應(yīng) 2．(2015·全國卷Ⅰ，11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是(　　) A．正極反應(yīng)中有CO2生成 B．微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O 【答案】A 【解析】由題意可知，微生物電池的原理是在微生物作用下O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；氧氣在正極反應(yīng)，由于質(zhì)子交換膜只允許H＋通過，則正極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，沒有CO2生成，A項錯誤；負極發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在負極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項正確；總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D項正確。 【歸納】 原電池電極反應(yīng)式的書寫 （1）一般電極反應(yīng)式的書寫 （2）復(fù)雜電池反應(yīng)的電極反應(yīng)式書寫 復(fù)雜的電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－較簡單一極的電極反應(yīng)式 如CH4堿性燃料電池負極反應(yīng)式的書寫： CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O……總反應(yīng)式 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正極反應(yīng)式 CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO……負極反應(yīng)式 得分技巧 原電池中氧氣得電子的思維模型 根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，電解質(zhì)溶液(酸堿鹽)的不同，其電極反應(yīng)有所不同，抓住氧元素的化合價變化規(guī)律，得到電子后化合價降低，首先變成O2－，O2－能否存在要看電解質(zhì)環(huán)境。 下面總結(jié)了四種不同電解質(zhì)環(huán)境中，氧氣得電子后－2價O的存在形式： 題型3　電解規(guī)律的不尋常應(yīng)用 1．(2015·福建理綜，11)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實驗裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是(　　) A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能 B．該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原 D．a(chǎn) 電極的反應(yīng)為3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 【答案】B 【解析】A項，該裝置是電解池，在電解和光的作用下H2O在光催化劑的表面轉(zhuǎn)化為O2和H＋，故該裝置是將電能和光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯誤；B項，根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時，H＋從陽極b極區(qū)向陰極a極區(qū)遷移，正確；C項，該電解池的總反應(yīng)式為6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2。根據(jù)總反應(yīng)方程式可知，每生成1 mol O2，有 mol CO2被還原，其質(zhì)量為 g，錯誤；D項，a電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，錯誤。 【歸納】 1．電解池中電極反應(yīng)式的書寫步驟 2．“六點”突破電解應(yīng)用題 （1）分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極的反應(yīng)為“陽氧陰還”。 （2）剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。 （3）注意放電順序。 （4）書寫電極反應(yīng)式，注意得失電子守恒。 （5）正確判斷產(chǎn)物 ①陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)>含氧酸根>F－。 ②陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋。 （6）恢復(fù)原態(tài)措施 電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原態(tài)的問題應(yīng)該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復(fù)原，而Cu2＋完全放電之后，應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復(fù)原。 題型4　金屬的腐蝕與防護 1．(2013·北京理綜，7)下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負極 B．金屬護欄表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 【答案】A 【解析】A項，水中鋼閘門連接電源的負極，即作為電化學(xué)保護裝置的陰極，使其不發(fā)生失電子反應(yīng)而被保護，正確；B項和C項都屬于外加防護層的防腐方法，B、C兩項不符合題意，錯誤；D項，屬于犧牲陽極的陰極保護法，錯誤。 【歸納】 抓住金屬腐蝕的本質(zhì)，依據(jù)金屬活動性順序進行判斷。 （1）常見的電化學(xué)腐蝕有兩類： ①形成原電池時，金屬作負極，大多數(shù)是吸氧腐蝕； ②形成電解池時，金屬作陽極。 （2）金屬防腐的電化學(xué)方法： ①原電池原理——犧牲陽極的陰極保護法：與較活潑的金屬相連，較活潑的金屬作負極被腐蝕，被保護的金屬作正極。 注意：此處是原電池，犧牲了負極保護了正極，但習(xí)慣上叫做犧牲陽極的陰極保護法。 ②電解池原理——外加電流的陰極保護法：被保護的金屬與原電池負極相連，形成電解池，作陰極。 題型5　電化學(xué)的定量分析 5．(2013·天津理綜，6)為增強鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下： 電池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) 電解池：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 電解過程中，以下判斷正確的是(　　) 電池 電解池 A H＋移向Pb電極 H＋移向Pb電極 B 每消耗3 mol Pb 生成2 mol Al2O3 C 正極：PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O 陽極：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ D 【答案】D 【解析】依據(jù)原電池和電解池的原理分析、解決問題。原電池中，Pb為負極：Pb－2e－＋SO===PbSO4，PbO2為正極：PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O，所以H＋向PbO2極移動。電解池中，Pb作陰極：2H＋＋2e－===H2↑，Al為陽極：3H2O＋2Al－6e－===Al2O3＋6H＋，所以H＋向Pb電極移動，A錯；每消耗3 mol Pb時轉(zhuǎn)移6 mol e－，每生成2 mol Al2O3時，轉(zhuǎn)移12 mol e－，B錯；根據(jù)A項分析，可知電池的正極反應(yīng)式書寫錯誤，C錯；原電池中隨時間增長，Pb變?yōu)镻bSO4，質(zhì)量增加，電解池中Pb極產(chǎn)生H2，Pb電極質(zhì)量不變，D正確。 【歸納】 原電池和電解池的定量計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算，以及與轉(zhuǎn)移電子關(guān)系的定量計算等。常見計算方法有： （1）根據(jù)電子守恒計算 用于串聯(lián)電路中電解池陰陽兩極產(chǎn)物、原電池正負兩極產(chǎn)物、通過的電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 （2）根據(jù)總反應(yīng)式計算 先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。 （3）根據(jù)關(guān)系式計算 根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。 如以通過4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式： (式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值) 該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用該關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計算問題。 8