2017屆高考化學二輪復習 專題七 電化學（學案+課件+試題）（打包4套）新人教版,2017屆高考化學二輪復習,專題七,電化學（學案+課件+試題）（打包4套）新人教版,2017,高考,化學,二輪,復習,專題,電化學,課件,試題,打包,新人 專題七 電化學 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項是將化學能轉(zhuǎn)化成電能。 3．下列有關(guān)電化學的示意圖中正確的是(　　) 【答案】D 【解析】選項A，Zn應為原電池負極，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)溶液應互換；選項C，粗銅應連接電源正極；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)生電化學腐蝕，其電極反應式為 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 C．放電過程中，H＋從正極區(qū)移向負極區(qū) D．正極反應式為：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，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，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 B．放電時，正極反應式：Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．充電時，Mg2＋向陰極遷移 D．充電時，陰極反應式：xMg2＋＋2xe－===xMg 【答案】A 【解析】由題意可知，放電時發(fā)生原電池反應，Mg由0價變?yōu)椋?價，被氧化，發(fā)生氧化反應，作原電池的負極，A項不正確；放電時Mo3S4為正極，正極反應式為Mo3S4＋2xe－===Mo3S，B項正確；電池充電時發(fā)生電解反應，陰極發(fā)生還原反應，金屬陽離子Mg2＋放電，反應式為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可以改變反應的方向 B．pH＝0.68時，反應處于平衡狀態(tài) C．pH＝5時，負極電極反應式為2I－－2e－===I2 D．pH>0.68，氧化性I2>AsO 【答案】C 【解析】由總反應方程式知，c(H＋)增大時，有利于反應向右進行，c(H＋)減小時有利于反應向左進行，故調(diào)節(jié)pH可以改變反應進行的方向，A項正確；當pH＝0.68時電壓為0，說明反應處于平衡狀態(tài)，B項正確；當pH>0.68時反應向左進行，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(標準狀況)，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)陽極反應知，產(chǎn)生22.4 L O2(標準狀況)，轉(zhuǎn)移4 mol電子；D項，根據(jù)電極反應，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．當有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，a極產(chǎn)生標準狀況下1.12 L O2 B．b極上發(fā)生的電極反應是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ C．c極上發(fā)生還原反應，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，負極、陽極發(fā)生氧化反應，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的活性物質(zhì)，電池總反應為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。 放電時的正極反應式為_________________________________________， 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式為______________________________________， 陰極區(qū)生成的氣體及副產(chǎn)品溶質(zhì)的化學式分別是________、________。 【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)電池反應知，原電池工作時只有釩元素化合物變化，因此，負極反應式為V2＋－e－===V3＋，正極反應式為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，陰極反應式為10H＋＋10e－===5H2↑，促進陰極附近水的電離，生成NaOH；陽極反應式為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)生反應的還原劑是____________(填化學式)。 （2）A的化學式是__________，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(標準狀況)，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＋?，F(xiàn)有錫合金試樣1.23 g，經(jīng)上述反應、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)生的電極反應為_______________________________________________， 當?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，生成標準狀況下的氧氣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的離子方程式(注意生成物中有水)。（4）發(fā)生的反應有：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，故該電極為粗錫，金屬Sn和Zn發(fā)生失電子的反應，電極反應為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 【考綱解讀】 1、閉合回路、電子、離子運動。 2、電極名稱、電極反應式/總反應式的書寫。 3、原理的創(chuàng)新運用、新型電源、實現(xiàn)特殊反應。 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C2極析出224 mL 氣體(標準狀況時)，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池中總反應的離子方程式為_________________________________________________； ②反應一段時間后，A池中Cu電極增重3.2 g，要使B池溶液恢復到起始狀態(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?。?）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”或“電化學”)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，正極反應式為_______________________。 【答案】（1）電化學 （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)溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化(　　) （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：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）√?。?）×?。?）√　（4）×?。?）×?。?）×?。?）×?。?）×　(9)√　(10)× 【題型預測】 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 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　新型化學電源　電極反應 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．正極反應中有CO2生成 B．微生物促進了反應中電子的轉(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，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；氧氣在正極反應，由于質(zhì)子交換膜只允許H＋通過，則正極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，沒有CO2生成，A項錯誤；負極發(fā)生反應：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；總反應為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D項正確。 【歸納】 原電池電極反應式的書寫 （1）一般電極反應式的書寫 （2）復雜電池反應的電極反應式書寫 復雜的電極反應式＝總反應式－較簡單一極的電極反應式 如CH4堿性燃料電池負極反應式的書寫： CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O……總反應式 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正極反應式 CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO……負極反應式 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)生還原反應的物質(zhì)都是O2，電解質(zhì)溶液(酸堿鹽)的不同，其電極反應有所不同，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)律的不尋常應用 1．(2015·福建理綜，11)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如圖所示，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，該電解池的總反應式為6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2。根據(jù)總反應方程式可知，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，電極反應式為3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，錯誤。 【歸納】 1．電解池中電極反應式的書寫步驟 2．“六點”突破電解應用題 （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）恢復原態(tài)措施 電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復原態(tài)的問題應該用質(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復原，而Cu2＋完全放電之后，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。 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，即作為電化學保護裝置的陰極，使其不發(fā)生失電子反應而被保護，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)總反應式計算 先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。 （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計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用該關(guān)系式便能快速解答常見的電化學計算問題。 8 專題七 電化學1.理解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應式和電池反應方程式；了解常見化學電源的種類及其工作原理。2.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害和防止金屬腐蝕的措施?？键c一原電池原理的全面突破考點二幾種重要的化學電池考點三電解池的“不尋?！睉每键c四金屬腐蝕與防護的“兩種比較”、“兩種方法”考點五利用“電子守恒”思想突破電化學的計算1.通常只有能自發(fā)進行的氧化還原反應才能設(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反應類型電子流向由Zn沿導線流向CuZn2e=Zn2Cu22e=Cu氧化反應還原反應鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K移向，Cl移向鹽橋的作用(1)平衡電荷；(2)避免斷路時發(fā)生化學腐蝕(隔離作用)正極負極說明(1)無論是裝置還是裝置，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。(2)在裝置中，由于不可避免會直接發(fā)生ZnCu2=CuZn2而使化學能轉(zhuǎn)化為熱能，所以裝置的能量轉(zhuǎn)化率高。1.2013廣東理綜，33(2)(3)(2)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學能，而原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線。完成原電池甲的裝置示意圖(見上圖)，并作相應標注，要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。題組集訓題組一對比設(shè)計兩類原電池以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_。甲、乙兩種原電池可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其原因是_。由于金屬活動性ZnFeCu，鋅片或鐵片作負極，由于Zn或Fe直接與CuSO4溶液接觸，工作一段時間后，負極逐漸溶解，表面有紅色固體析出。帶有鹽橋的甲原電池中負極沒有和CuSO4溶液直接接觸，二者不會直接發(fā)生置換反應，化學能不會轉(zhuǎn)化為熱能，幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能；而原電池乙中的負極與CuSO4溶液直接接觸，兩者會發(fā)生置換反應，部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能，化學能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能。解析根據(jù)題給條件和原電池的構(gòu)成條件可得：a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)組成原電池，Zn作負極，Cu作正極，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)組成原電池，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，F(xiàn)e插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。c.注意，畫圖時要注意電極名稱、電極材料、電解質(zhì)溶液名稱(或化學式)，并形成閉合回路。答案(或其他合理答案)電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出甲在甲裝置中，負極不和Cu2接觸，避免了Cu2直接與負極發(fā)生反應而使化學能轉(zhuǎn)化為熱能(3)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在(2)的材料中應選_作陽極。解析由犧牲陽極的陰極保護法可得，鐵片作正極(陰極)時被保護，作負極(陽極)時被腐蝕，所以應選擇比鐵片更活潑的鋅作負極(陽極)才能有效地保護鐵不被腐蝕。鋅片原電池的設(shè)計思路首先根據(jù)離子方程式判斷出氧化劑、還原劑，明確電極反應。然后再分析兩劑狀態(tài)確定電極材料，若為固態(tài)時可作電極，若為溶液時則只能作電解質(zhì)溶液。然后補充缺少的電極材料及電解質(zhì)溶液。電極材料一般添加與電解質(zhì)溶液中陽離子相同的金屬作電極(使用惰性電極也可)，電解質(zhì)溶液則是一般含有與電極材料形成的陽離子相同的物質(zhì)。最后再插入鹽橋即可。題組二“鹽橋”的作用與化學平衡的移動2.控制適合的條件，將反應2Fe32I2Fe2I2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A.反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B.反應開始時，甲中石墨電極上Fe3被還原C.電流表讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(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，反應達到平衡狀態(tài)；D項在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe32I2Fe2I2向左移動，I2被還原為I，乙中石墨為正極，不正確。答案D3.某同學為探究Ag和Fe2的反應，按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏移。電子由石墨經(jīng)導線流向銀。放置一段時間后，向甲燒杯中逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液，發(fā)現(xiàn)電壓表指針的變化依次為偏移減小回到零點逆向偏移。則電壓表指針逆向偏移后，銀為_極(填“正”或“負”)。由 實 驗 得 出 Ag和 Fe2反 應 的 離 子 方 程 式 是_。1.把氧化劑、還原劑均為溶液狀態(tài)的氧化還原反應設(shè)計成原電池時，必須使用鹽橋才能實現(xiàn)氧化劑與還原劑的分離，否則不會有明顯的電流出現(xiàn)。2.電子流向的分析方法(1)改變條件，平衡移動；(2)平衡移動，電子轉(zhuǎn)移；(3)電子轉(zhuǎn)移，判斷區(qū)域；(4)根據(jù)區(qū)域，判斷流向；(5)根據(jù)流向，判斷電極。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”、“MgAgCl電池”、“MgH2O2電池”等。新型電池是對電化學原理的綜合考查，在高考中依托新型電池考查的電化學原理知識有以下幾點。1.判斷電極(1)“放電”時正、負極的判斷負極：元素化合價升高或發(fā)生氧化反應的物質(zhì)；正極：元素化合價降低或發(fā)生還原反應的物質(zhì)。(2)“充電”時陰、陽極的判斷陰極：“放電”時的負極在“充電”時為陰極；陽極：“放電”時的正極在“充電”時為陽極。2.微粒流向(1)電子流向電解池：電源負極陰極，陽極電源正極；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)離子流向電解池：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極；原電池：陽離子移向正極，陰離子移向負極。3.書寫電極反應式(1)“放電”時電極反應式的書寫依據(jù)條件，指出參與負極和正極反應的物質(zhì)，根據(jù)化合價的變化，判斷轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目；根據(jù)守恒書寫負極(或正極)反應式，特別應注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存。(2)“充電”時電極反應式的書寫充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電的陽極反應為放電時正極反應的逆過程，充電的陰極反應為放電時負極反應的逆過程。特別提醒在書寫“放電”時電極反應式時，要注意：(1)陽離子在正極上參與反應，在負極上就必須生成；(2)陰離子在負極上參與反應，在正極上就必須生成。題組集訓題組一“一池多變”的燃料電池1.一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負極上的反應為CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。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0.4mol電子轉(zhuǎn)移，則在標準狀況下消耗4.48L氧氣C.電池反應的化學方程式為CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD.正極上發(fā)生的反應為O24e2H2O=4OH解析解答本題時審題是關(guān)鍵，反應是在酸性電解質(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，故正極的反應式為O24H4e=2H2O，轉(zhuǎn)移4mol電子時消耗1molO2，則轉(zhuǎn)移0.4mol電子時消耗2.24LO2，故B、D錯；電池反應式即正、負極反應式之和，將兩極的反應式相加可知C正確。答案C2.(2015江蘇，10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()C項，原電池工作時，陰離子移向負極，而B極是正極，錯誤；答案D不同“介質(zhì)”下燃料電池電極反應式的書寫，大多數(shù)學生感到較難。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。電極反應式為負極：CH3OH6eH2O=CO26H正極：O26e6H=3H2O(4)摻雜Y2O3的ZrO3固體作電解質(zhì)，在高溫下能傳導正極生成的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，電極反應式為負極：CH3OH6e3O2=CO22H2O正極：O26e=3O2題組二“久考不衰”的可逆電池(一)“傳統(tǒng)”可逆電池的考查3.鎳鎘(NiCd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。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：Cd2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(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：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O解析該可充電電池的放電過程的電極反應式為負極：Cd2e2OH=Cd(OH)2；正極：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH，所以正確選項為D。答案D(二)“新型”可逆電池的考查4.(2014新課標全國卷，12)2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是()A.a為電池的正極B.電池充電反應為LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC.放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D.放電時，溶液中Li從b向a遷移解析圖示所給出的是原電池裝置。A項，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負極，即b為負極，a為正極，故正確；B項，電池充電時為電解池，反應式為原電池反應的逆反應，故正確；C項，放電時，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應的是Mn元素，鋰元素的化合價沒有變化，故不正確；D項，放電時為原電池，鋰離子應向正極(a極)遷移，故正確。答案C5.(1)2015四川理綜，11(5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應為4LiFeS2=Fe2Li2S，正極反應式是_。FeS24Li4e=Fe2Li2S或FeS24e=Fe2S2(2)2015廣東理綜，32(5)一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl和Al2Cl兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化，其他離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為_。鋰離子電池充放電分析常見的鋰離子電極材料正極材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M：Fe等)負極材料：石墨(能吸附鋰原子)負極反應：LixCnxe=xLinC正極反應：Li1xMO2xLixe=LiMO2總反應：Li1xMO2LixCn nCLiMO2。題組三“廣泛應用”的高科技電池6.氣體的自動化檢測中常常應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，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NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A.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為Cl22e=2ClC.檢測H2S氣體時，對電極充入空氣，對電極上電極反應式為O22H2O4e=4OHD.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)生的電流大小相同解析A項，NO2NO，得電子，作正極，Cl2HCl，得電子，作正極，COCO2，失電子，作負極，H2SH2SO4，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，應為O24e4H=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。答案B“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S2IBrClOH(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：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)6.恢復原態(tài)措施。電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復原態(tài)的問題應該用質(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復原，而Cu2完全放電之后，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。題組集訓題組一電解原理在“治理環(huán)境”中的不尋常應用1.(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910，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.陽極的電極反應式：Cl2OH2e=ClOH2OC.陰極的電極反應式：2H2O2e=H22OHD.除去CN的反應：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析Cl在陽極發(fā)生氧化反應生成ClO，水電離出的H在陰極發(fā)生還原反應生成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2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，錯誤。答案D2.2015北京理綜，27(4)利用如圖所示裝置從海水中提取CO2，有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。結(jié)合方程式簡述提取CO2的原理：_。用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水，合格后排回大海。處理至合格的方法是_。解析a室的電極連接電源的正極，作陽極，發(fā)生氧化反應：2H2O4e=O24H，c(H)增大，H從a室通過陽離子膜進入 b 室，發(fā)生反應：HCO H=CO2H2O。海水的pH8，電解后的海水pH原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕；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；活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快；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)電化學防護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；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。題組集訓題組一兩種腐蝕的比較1.利用右圖裝置進行實驗，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處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小D.a、b兩處具有相同的電極反應式：Fe2e=Fe2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，其電極反應為左邊負極：Fe2e=Fe2正極：O24e2H2O=4OH右邊負極：Fe2e=Fe2正極：2H2e=H2a、b處的pH均增大，C錯誤。答案C2.2014福建理綜，24(1)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。下圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。該電化腐蝕稱為_。圖 中 A、B、C、D四 個 區(qū) 域，生 成 鐵 銹 最 多 的 是_(填字母)。解析金屬在中性和較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，腐蝕得越嚴重。吸氧腐蝕B3.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.銅極上的反應是2H2e=H2，O24e4H=2H2OD.在金屬表面涂一層油脂，能防止鐵鉚釘被腐蝕解析根據(jù)示意圖，鐵鉚釘發(fā)生電化學腐蝕，其電極反應式為左側(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。答案B題組二腐蝕類型與防護方法4.(2015上海，14)研究電化學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，石墨上電極反應為O22H2O4e4OHC.d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D.d為鋅塊，鐵片上電極反應為2H2eH2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，電極反應為O22H2O4e4OH，正確；C項，若d為鋅塊，則由于金屬活動性：ZnFe，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，在鐵片上電極反應為O22H2O4e4OH，錯誤。答案D5.(2014安徽理綜，28)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化。(1)請完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)：編號實驗目的碳粉/g鐵粉/g醋酸/%為以下實驗作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0解析本題采用“控制變量法”進行研究，即保持其他條件相同，只考慮其中一個因素對實驗的影響。探究醋酸濃度對電化學腐蝕的影響時，應保證碳粉和鐵粉的質(zhì)量與參照實驗相同，因此實驗中鐵粉為2.0g；對比實驗和可知，鐵粉的質(zhì)量及醋酸的濃度相同，而碳粉的質(zhì)量不同，顯然探究的是碳粉的含量對鐵的電化學腐蝕的影響。答案2.0碳粉含量的影響(2)編號實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了_腐蝕，請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向；此時，碳粉表面發(fā)生了_(填“氧化”或“還原”)反應，其電極反應式是_。解析當鐵發(fā)生析氫腐蝕時，由于生成H2，容器的壓強不斷增大，而發(fā)生吸氧腐蝕時，由于消耗O2，容器的壓強不斷減小，t2時容器的壓強明顯小于起始壓強，說明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，此時Fe作負極，失去電子發(fā)生氧化反應；碳粉作正極，O2在其表面得到電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O22H2O4e=4OH(或4HO24e=2H2O)。答案吸氧還原2H2OO24e=4OH(或4HO24e=2H2O)(3)該小組對圖2中0t1時壓強變大的原因提出了如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二：假設(shè)一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；假設(shè)二：_；解析Fe發(fā)生電化學腐蝕時，放出熱量，使體系的溫度升高。反應放熱，溫度升高(4)為驗證假設(shè)一，某同學設(shè)計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設(shè)計一個實驗方案驗證假設(shè)一，寫出實驗步驟和結(jié)論。實驗步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)：解析參照實驗中藥品的用量及操作方法，更換多孔橡皮塞，增加進、出氣導管，并通入稀有氣體，排出空氣，滴加醋酸溶液，同時測量瓶內(nèi)壓強的變化、溫度變化等，確定假設(shè)一是否成立。答案藥品用量和操作同編號實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管)；通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣；滴入醋酸溶液，同時測量瓶內(nèi)壓強變化(也可測溫度變化、檢驗Fe2等)。如果瓶內(nèi)壓強增大，假設(shè)一成立。否則假設(shè)一不成立。(本題屬于開放性試題，答案合理即可)電化學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)總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。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4mole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計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學計算問題。題組集訓題組一無明顯“外接電源”的電解池“串聯(lián)”的判斷與計算1.如下圖所示，其中甲池的總反應式為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。下列說法正確的是()A.甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B.甲 池 通 入 CH3OH的 電 極 反 應 式 為 CH3OH 6e2H2O=CO8HC.反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復到原濃度D.甲池中消耗280mL(標準狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45g固體解析甲池為原電池，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：CH3OH6e8OH=CO6H2O；C項，應加入CuO或CuCO3；D項，丙池中：MgCl22H2O=Mg(OH)2Cl2H2，消耗0.012 5 mol O2，轉(zhuǎn)移0.05 mol電子，生成0.025 molMg(OH)2，其質(zhì)量為1.45g。答案D電解題組二有明顯“外接電源”的電解池“串聯(lián)”的判斷與計算2.在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題。(1)電源中X電極為直流電源的_極。解析三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時，Ag在陰極發(fā)生還原反應變?yōu)锳g，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負極。負(2)pH變化：A：_，B：_，C：_(填“增大”、“減小”或“不變”)。解析電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；電解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH減?。浑娊釧gNO3溶液，銀為陽極，不斷溶解，Ag濃度基本不變，pH不變。增大減小不變(3)通電5min時，B中共收集224mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。解析通電5min時，C中析出0.02molAg，電路中通過0.02mol電子。B中共收集0.01mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒。因此，B中電解分為兩個階段，先電解CuSO4溶液，生成O2，后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設(shè)電解CuSO4溶液時生成O2的物質(zhì)的量為x，電解H2O時生成O2的物質(zhì)的量為y，則4x4y0.02mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x3y0.01mol(氣體體積之和)，解得xy0.0025mol，所以n(CuSO4)20.0025mol0.005mol，c(CuSO4)0.005mol0.2L0.025molL1。答案0.025molL1(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為_(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。解析通電5min時，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH)0.02mol0.2L0.1molL1，pH13。13圖1中無外接電源，其中必有一個裝置是原電池裝置(相當于發(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。題組三2015高考題匯編3.2015重慶理綜，11(5)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。腐蝕過程中，負極是_(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；環(huán)境中的Cl擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為_；若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為_L(標準狀況)。解析“青銅器的腐蝕”，如圖銅為負極被腐蝕生成Cu2，正極氧氣發(fā)生吸氧腐蝕生成OH。正極反應產(chǎn)物為OH，負極反應產(chǎn)物為Cu2與Cl作用生成Cu2(OH)3Cl。答案c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.4484.2015全國卷，26(1)(2)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。(1)該電池的正極反應式為_，電池反應的離子方程式為_。解析根據(jù)酸性鋅錳干電池的構(gòu)造可知，放電時，負極Zn失去電子生成Zn2，正極MnO2得到電子生成MnOOH，從而可寫出正極和負極的電極反應式，然后在遵循電子守恒的前提下將兩極反應式加合可得電池反應的離子方程式。答案MnO2eH=MnOOHZn2MnO22H=Zn22MnOOH(2)維持電流強度為0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅_g。(已知F96500Cmol1)解析電池工作5分鐘，通過的電量Q0.5A5min60smin1150C，因此通過電子的物質(zhì)的量n(e)1.554103mol，則理論消耗Zn的質(zhì)量是m(Zn)65gmol10.05g。0.05