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2019-2020年高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題七 電化學(xué)練習(xí) [考綱要求]　1.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。 考點(diǎn)一　原電池的工作原理及其應(yīng)用 1．圖解原電池工作原理 2．原電池裝置圖的升級考查 說明　(1)無論是裝置①還是裝置②，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。(2)在裝置①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②的能量轉(zhuǎn)化率高。(3)鹽橋的作用：原電池裝置由裝置①到裝置②的變化是由鹽橋連接兩個“半電池裝置”，其中鹽橋的作用有三種：①隔絕正負(fù)極反應(yīng)物，避免直接接觸，導(dǎo)致電流不穩(wěn)定；②通過離子的定向移動，構(gòu)成閉合回路；③平衡電極區(qū)的電荷。(4)離子交換膜作用：由裝置②到裝置③的變化是“鹽橋”變成“質(zhì)子交換膜”。離子交換膜是一種選擇性透過膜，允許相應(yīng)離子通過，離子遷移方向遵循電池中離子遷移方向。 題組一　原電池電極反應(yīng)式書寫集訓(xùn) (一)辨析“介質(zhì)”書寫電極反應(yīng)式 1．按要求書寫不同“介質(zhì)”下甲醇燃料電池的電極反應(yīng)式。 (1)酸性介質(zhì)，如H2SO4溶液： 負(fù)極：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 正極：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。 (2)堿性介質(zhì)，如KOH溶液： 負(fù)極：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 正極：O2＋6e－＋3H2O===6OH－。 (3)熔融鹽介質(zhì)，如K2CO3： 負(fù)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)O2－： 負(fù)極：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 正極：O2＋6e－===3O2－。 (二)明確“充、放電”書寫電極反應(yīng)式 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(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。 負(fù)極：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2。 陽極：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O。 (三)識別“交換膜”提取信息，書寫電極反應(yīng)式 3．如將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的目的。如下圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。 負(fù)極：2H2O－4e－===O2＋4H＋。 正極：2CO2＋4H＋＋4e－===2HCOOH。 4．金屬(M)－空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。 負(fù)極：4M－4ne－===4Mn＋。 正極：nO2＋2nH2O＋4ne－===4nOH－。 5．液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。 負(fù)極：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O。 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 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(fù)極材料：石墨(能吸附鋰原子) 負(fù)極反應(yīng)：LixCn－xe－===xLi＋＋nC 正極反應(yīng)：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2 總反應(yīng)：Li1－xMO2＋LixCnnC＋LiMO2。 題組二　“鹽橋”的作用與化學(xué)平衡的移動 6．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2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(dá)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(fù)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，F(xiàn)e3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以C正確；D項(xiàng)，在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動，I2被還原為I－，乙中石墨為正極，不正確。 7．某同學(xué)為探究Ag＋和Fe2＋的反應(yīng)，按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng))，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏移。電子由石墨經(jīng)導(dǎo)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(diǎn)―→逆向偏移。則電壓表指針逆向偏移后，銀為________(填“正”或“負(fù)”)極。由實(shí)驗(yàn)得出Ag＋和Fe2＋反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　負(fù)　Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag 1．把氧化劑、還原劑均為溶液狀態(tài)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池時，必須使用鹽橋才能實(shí)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。 題組三　化學(xué)電池集訓(xùn) (一)燃料電池 8．一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負(fù)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(fù)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(jìn)行的。在原電池中，陽離子要向正極移動，故A錯誤；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錯誤；電池反應(yīng)式即正、負(fù)極反應(yīng)式之和，將兩極的反應(yīng)式相加可知 C正確。 9．(xx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(　　) A．反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子 B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O C．電池工作時，CO向電極B移動 D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－===2CO 答案　D 解析　A項(xiàng)，H4→O，則該反應(yīng)中每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol電子，錯誤；B項(xiàng)，該電池的傳導(dǎo)介質(zhì)為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負(fù)極上H2參與的電極反應(yīng)為H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，錯誤；C項(xiàng)，原電池工作時，陰離子移向負(fù)極，而B極是正極，錯誤；D項(xiàng)，B電極即正極上O2參與的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2CO2===2CO，正確。 10．甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于其結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC的工作原理如下圖所示： 通入a氣體的電極是電池的________(填“正極”或“負(fù)極”)，其電極反應(yīng)為________________________________________________________________________。 答案　負(fù)極　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 解析　根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極，通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為 CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 (二)可逆電池 11．(xx全國卷Ⅲ，11)鋅－空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列說法正確的是(　　) A．充電時，電解質(zhì)溶液中K＋向陽極移動 B．充電時，電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸減小 C．放電時，負(fù)極反應(yīng)為Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 答案　C 解析　A項(xiàng)，充電時，電解質(zhì)溶液中K＋向陰極移動，錯誤；B項(xiàng)，放電時總反應(yīng)方程式為2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)，則充電時電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸增大，錯誤；C項(xiàng)，在堿性環(huán)境中負(fù)極Zn失電子生成的Zn2＋將與OH－結(jié)合生成Zn(OH)，正確；D項(xiàng)，O2～4e－，故電路中通過2 mol電子，消耗氧氣0.5 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為11.2 L，錯誤。 12．(xx四川理綜，5)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池總反應(yīng)為Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是(　　) A．放電時，Li＋在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移 B．放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6－xe－===xLi＋＋C6 C．充電時，若轉(zhuǎn)移1 mol e－，石墨(C6)電極將增重7x g D．充電時，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ 答案　C 解析　放電時，負(fù)極反應(yīng)為LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正極反應(yīng)為Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正確；充電時，陰極反應(yīng)為xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，轉(zhuǎn)移1 mol e－時，石墨C6電極將增重 7 g，C項(xiàng)錯誤；充電時，陽極反應(yīng)為放電時正極反應(yīng)的逆反應(yīng)：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D項(xiàng)正確。 13．(xx全國卷Ⅲ，11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是(　　) A．電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 B．電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多 答案　D 解析　A項(xiàng)，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li＋移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，電池工作時負(fù)極電極方程式為Li－e－===Li＋，當(dāng)外電路中流過0.02 mol電子時，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol，其質(zhì)量為0.14 g，正確；C項(xiàng)，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，正確；D項(xiàng)，電池充電時為電解池，此時電解總反應(yīng)為8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會越來越少，錯誤。 14．(xx北京市海淀區(qū)高三上學(xué)期期末)xx年斯坦福大學(xué)研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充、放電的超常性能鋁離子電池，內(nèi)部用AlCl和有機(jī)陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液，其放電工作原理如下圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．放電時，鋁為負(fù)極、石墨為正極 B．放電時，有機(jī)陽離子向鋁電極方向移動 C．放電時的負(fù)極反應(yīng)：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl D．充電時的陽極反應(yīng)：Cn＋AlCl－e－===CnAlCl4 答案　B 解析　A項(xiàng)，放電時是原電池，鋁是活性電極，石墨為惰性電極，鋁為負(fù)極、石墨為正極，正確；B項(xiàng)，在原電池中，陽離子向正極移動，有機(jī)陽離子由鋁電極向石墨電極方向移動，錯誤；C項(xiàng)，根據(jù)示意圖，放電時，鋁為負(fù)極，失去電子與AlCl生成Al2Cl，負(fù)極反應(yīng)：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，正確；D項(xiàng)，充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cn＋AlCl－ e－===CnAlCl4，正確。 (三)儲“氫”電池 15．鎳氫電池的化學(xué)方程式為NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(M為儲氫合金，電解質(zhì)為KOH)，下列說法不正確的是(　　) A．充電過程中，電池的負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O＋M＋e－===MH＋OH－ B．儲氫合金位于電池的負(fù)極 C．放電時，OH－向電池的負(fù)極移動 D．充電過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能儲存在電池中 答案　D 解析　本題考查了電化學(xué)反應(yīng)原理、電極反應(yīng)式的書寫等，意在考查學(xué)生的理解能力及應(yīng)用能力。據(jù)鎳氫電池反應(yīng)原理和化學(xué)方程式可知，充電過程為電解池，電池的負(fù)極得到電子，發(fā)生的反應(yīng)為H2O＋M＋e－===MH＋OH－，A項(xiàng)正確；根據(jù)化學(xué)方程式可知，電池的負(fù)極有氫生成，M為儲氫合金，只能位于電池的負(fù)極，B項(xiàng)正確；放電時，陰離子向負(fù)極移動，故電解質(zhì)中的OH－移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，D項(xiàng)錯誤。 16．鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是： Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO 下列說法正確的是(　　) A．NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ B．充電過程中OH－離子從陽極向陰極遷移 C．充電過程中陰極的電極反應(yīng)式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M還原 D．NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液 答案　A 解析　A項(xiàng)，放電過程中，NiOOH得電子，化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，充電過程中發(fā)生電解池反應(yīng)，OH－從陰極向陽極遷移，錯誤；C項(xiàng)，充電過程中，陰極M得到電子，M被還原，H2O中的H化合價沒有發(fā)生變化，錯誤；D項(xiàng)，NiMH在KOH溶液、氨水中會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，錯誤。 考點(diǎn)二　電解池及其應(yīng)用 1．圖解電解池工作原理(陽極為惰性電極) 2．正確判斷電極產(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?yàn)镾2－＞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(jìn)行判斷： Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水) 3．對比掌握電解規(guī)律(陽極為惰性電極) 電解類型 電解質(zhì)實(shí)例 溶液復(fù)原物質(zhì) 電解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水 電解電解質(zhì) HCl或CuCl2 原電解質(zhì) 放氫生堿型 NaCl HCl氣體 放氧生酸型 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O 注意　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。 題組一　辨析電解原理易錯點(diǎn) 1．正誤判斷，下列說法正確的打“√”，錯誤的打“” (1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電發(fā)生化學(xué)變化(√) (2)電解精煉銅和電鍍銅，電解液的濃度均會發(fā)生很大的變化() (3)電解飽和食鹽水，在陽極區(qū)得到NaOH溶液() (4)工業(yè)上可用電解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制備Mg和Al() (5)電解精煉銅時，陽極泥可以作為提煉貴金屬的原料(√) (6)用惰性電極電解CuSO4溶液，若加入0.1 mol Cu(OH)2固體可使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則整個電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4 mol(√) 題組二　電解池電極反應(yīng)式書寫集訓(xùn) (一)基本電極反應(yīng)式的書寫 2．按要求書寫電極反應(yīng)式 (1)用惰性電極電解NaCl溶液 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑。 陰極：2H＋＋2e－===H2↑。 (2)用惰性電極電解CuSO4溶液 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)。 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)鐵作陽極，石墨作陰極電解NaOH溶液 陽極：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2。 陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 (4)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑。 陰極：Mg2＋＋2e－===Mg。 (二)提取“信息”書寫電極反應(yīng)式 3．按要求書寫電極反應(yīng)式 (1)以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 答案　2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ (2)用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q，寫出陽極生成R的電極反應(yīng)式：_______________________________。 答案　Al＋3HCO－3e－===Al(OH)3↓＋3CO2↑ (3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，則電極反應(yīng)式為 陽極：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl。 陰極：4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。 (4)用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，則電極反應(yīng)式為 陽極：MnO－e－===MnO。 陰極：2H＋＋2e－===H2↑。 (5)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作陽極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，則陽極反應(yīng)式為____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4↓＋2H＋ (三)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應(yīng)式 4．按要求書寫電極反應(yīng)式 (1)電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時間后，藍(lán)色逐漸變淺。 已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O 陽極：2I－－2e－===I2。 陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 (2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當(dāng)吸收液失去吸收能力時，可通過電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下。 陽極：HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO。 陰極：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)。 題組三　電解池的“不尋常”應(yīng)用 類型一　電解原理在治理環(huán)境中的不尋常應(yīng)用 5．[xx天津理綜，10(5)]化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。 ①電解一段時間后，c(OH－)降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽極室”)。 ②電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，其原因：_____________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：___________________________________________。 答案?、訇枠O室　 ②防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低?、跰點(diǎn)：c(OH－)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢[或N點(diǎn)：c(OH－)過高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低] 解析?、俑鶕?jù)題意，鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H＋得電子生成H2，發(fā)生還原反應(yīng)，則鐵電極上OH－被消耗且無補(bǔ)充，溶液中的OH－減少，因此電解一段時間后，c(OH－)降低的區(qū)域在陽極室。②H2具有還原性，根據(jù)題意：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。因此，電解過程中，需將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。③根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)：c(OH－)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢；在N點(diǎn)：c(OH－)過高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。 類型二　電解原理在“制備物質(zhì)”中的不尋常應(yīng)用 (一)“單膜”電解池 6．[xx山東理綜，29(1)]利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。 利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________溶液(填化學(xué)式)，陽極電極反應(yīng)式為__________________________________，電解過程中Li＋向________電極遷移(填“A”或“B”)。 答案　LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B 解析　B極區(qū)生成H2，同時會生成LiOH，則B極區(qū)電解液為LiOH 溶液；電極A為陽極，在陽極區(qū)LiCl 溶液中Cl－ 放電，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑；在電解過程中Li＋(陽離子)向B電極(陰極區(qū))遷移。 (二)“雙膜”電解池 7．用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。 (1)圖中a極要連接電源的________(填“正”或“負(fù)”)極，C口流出的物質(zhì)是________。 (2)SO放電的電極反應(yīng)式為_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動原理解釋原因：______________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)負(fù)　硫酸 (2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ (3)H2OH＋＋OH－，在陰極H＋放電生成H2，c(H＋)減小，水的電離平衡正向移動，堿性增強(qiáng) 解析　根據(jù)Na＋、SO的移向判斷陰、陽極。Na＋移向陰極區(qū)，a極應(yīng)接電源負(fù)極，b極應(yīng)接電源正極，其電極反應(yīng)式分別為 陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 陽極：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ 所以從C口流出的是H2SO4。在陰極區(qū)，由于H＋放電，破壞水的電離平衡，c(H＋)減小， c(OH－)增大，生成NaOH，堿性增強(qiáng)，從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。 8．(xx全國卷Ⅰ，11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SO可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。 下列敘述正確的是(　　) A．通電后中間隔室的SO離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大 B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D．當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成 答案　B 解析　電解池中陰離子向正極移動，陽離子向負(fù)極移動，即SO離子向正極區(qū)移動，Na＋ 向負(fù)極區(qū)移動，正極區(qū)水電離的OH－發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，H＋留在正極區(qū)，該極得到H2SO4產(chǎn)品，溶液pH減小，負(fù)極區(qū)水電離的H＋發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，OH－留在負(fù)極區(qū)，該極得到NaOH產(chǎn)品，溶液pH增大，故A、C項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；該電解池相當(dāng)于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計算出當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.25 mol的O2生成，D項(xiàng)錯誤。 (三)“多膜”電解池 9．H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)： (1)寫出陽極的電極反應(yīng)式：_______________________________________。 (2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有____________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是________________________________。 答案　(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)陽極室的H＋穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2 (3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 解析　(1)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在反應(yīng)中OH－失去電子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 (2)H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應(yīng)：H＋＋H2POH3PO2。 (3)如果撤去陽膜，H2PO或H3PO2可能會被氧化。 題組四　原電池、電解池原理在金屬腐蝕及防護(hù)中的應(yīng)用 (一)兩種腐蝕的比較 10．利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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)處發(fā)生吸氧腐蝕，b處發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時間后，a處液面高于b處液面 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(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 右邊　負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ a、b處的pH均增大，C錯誤。 11．結(jié)合圖判斷，下列敘述正確的是(　　) A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護(hù) B．Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是 Fe－2e－===Fe2＋ C．Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3[Fe(CN)6]溶液均有藍(lán)色沉淀 答案　A 解析　根據(jù)原電池形成的條件，Ⅰ中Zn比Fe活潑，Zn作負(fù)極，F(xiàn)e為正極，保護(hù)了Fe；Ⅱ中Fe比Cu活潑，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu為正極，保護(hù)了Cu，A項(xiàng)正確；Ⅰ中負(fù)極為鋅，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，B項(xiàng)錯誤；Ⅰ中發(fā)生吸氧腐蝕，正極為O2得電子生成OH－，Ⅱ中為酸化的NaCl溶液，發(fā)生析氫腐蝕，在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，C項(xiàng)錯誤；[Fe(CN)6]3－是穩(wěn)定的配合物離子，與Fe2＋發(fā)生反應(yīng)：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，故加入少量K3[Fe(CN)6]溶液有藍(lán)色沉淀是Fe2＋的性質(zhì)，Ⅰ裝置中不能生成Fe2＋，Ⅱ裝置中負(fù)極鐵失電子生成Fe2＋，D項(xiàng)錯誤。 (二)腐蝕類型與防護(hù)方法 12．(xx全國卷Ⅰ，11)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是(　　) A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整 答案　C 解析　鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵(陽極)流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁(陰極)，A、B正確；C項(xiàng)，題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”不損耗，錯誤。 1．金屬腐蝕快慢的三個規(guī)律 (1)金屬腐蝕類型的差異 電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕。 (2)電解質(zhì)溶液的影響 ①對同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。 ②對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，腐蝕越快。 (3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。 2．兩種腐蝕與三種保護(hù) (1)兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。 (2)三種保護(hù)：電鍍保護(hù)、犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)法。 考點(diǎn)三　有關(guān)電化學(xué)的串聯(lián)裝置及計算 1．無外接直流電源的串聯(lián)裝置 (1)甲裝置為原電池，其中Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋。 (2)乙裝置為電解池，其中Fe為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。 2．有外接直流電源的串聯(lián)裝置 (1)甲裝置為電解池，其中Cu為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。 (2)乙裝置為電鍍池，其中Cu為陽極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋。 題組一　原電池、電解池的判斷 1．根據(jù)裝置圖回答問題： (1)A為________，B為________。(填原電池或電解池) (2)寫出下列電極反應(yīng)式： 通O2一極：_________________________________________________； b極：____________________________________________________。 答案　(1)原電池　電解池 (2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O 2H＋＋2e－===H2↑ 2．如圖所示，若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，回答下列問題。 乙是_________________________________(填原電池或電解池)；B的電極反應(yīng)式：______________________。 答案　原電池　2H＋＋2e－===H2↑ 題組二　“多池”串聯(lián)的判斷與計算 3．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)原電池的形成條件知，通入CH3OH的一極為負(fù)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(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；C項(xiàng)，應(yīng)加入CuO或CuCO3；D項(xiàng)，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。 4．已知鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，現(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行電解(電解液足量)，測得當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請回答下列問題。 (1)A是鉛蓄電池的________極，鉛蓄電池正極反應(yīng)式為____________________________， 放電過程中電解液的密度________(填“減小”“增大”或“不變”)。 (2)Ag電極的電極反應(yīng)式是____________________________________________________ ________________________________________________________________________， 該電極的電極產(chǎn)物共________ g。 (3)Cu電極的電極反應(yīng)式是___________________________________________________， CuSO4溶液的濃度________(填“減小”“增大”或“不變”)。 答案　(1)負(fù)　PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　減小 (2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4 (3)Cu－2e－===Cu2＋　不變 解析　根據(jù)在電解過程中鐵電極質(zhì)量的減少可判斷A是電源的負(fù)極，B是電源的正極，電解時Ag極作陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，F(xiàn)e作陽極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，左側(cè)U形管中總反應(yīng)式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。右側(cè)U形管相當(dāng)于電鍍裝置，Zn電極作陰極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，銅電極作陽極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，電鍍過程中CuSO4溶液的濃度保持不變，根據(jù)上述分析可得答案。 電解計算破題“3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(fù)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(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計算問題。 題組三　電化學(xué)學(xué)科交叉計算 5．(1)[(xx全國卷Ⅱ，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(yīng)式為________________________________________。 電池反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________。 ②維持電流強(qiáng)度為0.5 A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅_________________g。(已知F＝96 500 Cmol－1) (2)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源。二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kWhkg－1)。 若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 一個二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生________個電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20 V，能量密度E＝_________________________________________ (列式計算。能量密度＝，1 kWh＝3.6106 J)。 (3)新型固體燃料電池的電解質(zhì)是固體氧化鋯和氧化釔，高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過。如圖所示，其中多孔電極不參與電極反應(yīng)。 ①該電池的負(fù)極反應(yīng)式為____________________________________________。 ②如果用該電池作為電解裝置，當(dāng)有16 g甲醇發(fā)生反應(yīng)時，則理論上提供的電量表達(dá)式為________C(1個電子的電量為1.610－19C)。 (4)以CH4(g)為燃料可以設(shè)計甲烷燃料電池，該電池以稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，其負(fù)極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 已知該電池的能量轉(zhuǎn)換效率為86.4%，甲烷的燃燒熱為－890.3 kJmol－1，則該電池的比能量為_____kWhkg－1(結(jié)果保留1位小數(shù)，比能量＝,1 kWh＝3. 6106 J) 。 答案　(1)①M(fèi)nO2＋H＋＋e－===MnOOH 2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋ [注：式中Zn2＋可寫為Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H＋可寫為NH]?、?.05 (2)CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋　12 [3.6106 J(kWh)－1]≈8.39 kWhkg－1 (3)①CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O ②0.5 mol61.610－19C6.021023 mol－1(或2.890105) (4)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　13.4 解析　(4)甲烷燃料電池中，甲烷在負(fù)極被氧化，電解質(zhì)為硫酸，負(fù)極反應(yīng)式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋，該電池的能量轉(zhuǎn)換效率為86.4%，甲烷的燃燒熱為－890.3 kJmol－1,1 mol甲烷燃燒輸出的電能為≈0.214 kWh，比能量＝ ＝≈13.4 kWhkg－1。 學(xué)科交叉的主要計算公式 化學(xué)與物理結(jié)合的計算，主要涉及兩個公式：(1)Q＝It＝n(e－)F，F(xiàn)計算時一般取值96 500 Cmol－1。(2)W＝UIt。 專題強(qiáng)化練 1．(xx全國卷Ⅱ，11)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是(　　) A．待加工鋁質(zhì)工件為陽極 B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 C．陰極的電極反應(yīng)式：Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動 答案　C 解析　A項(xiàng)，根據(jù)電解原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，正確；B項(xiàng)，陰極僅作導(dǎo)體，可選用不銹鋼網(wǎng)，且不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，正確；C項(xiàng)，陰極應(yīng)為氫離子得電子生成氫氣，錯誤；D項(xiàng)，電解時，陰離子移向陽極，正確。 2．(xx海南，10)一種電化學(xué)制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H＋。下列敘述錯誤的是(　　) A．Pd電極b為陰極 B．陰極的反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3 C．H＋由陽極向陰極遷移 D．陶瓷可以隔離N2和H2 答案　A 解析　A項(xiàng)，此裝置為電解池，總反應(yīng)是N2＋3H2===2NH3，Pd電極b上是氫氣發(fā)生反應(yīng)，即氫氣失去電子化合價升高，Pd電極b為陽極，錯誤；B項(xiàng)，根據(jù)A項(xiàng)分析，Pd電極a為陰極，反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3，正確；C項(xiàng)，根據(jù)電解池的原理，陽離子在陰極上放電，即有陽離子移向陰極，正確；D項(xiàng)，根據(jù)裝置圖，陶瓷隔離N2和H2，正確。 3．(xx泰安市高三第一輪復(fù)習(xí)質(zhì)量檢測)一種以NaBH4和H2O2為原料的新型電池的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．電池的正極反應(yīng)為H2O2＋2e－===2OH－ B．電池放電時Na＋從a極區(qū)移向b極區(qū) C．電子從電極b經(jīng)外電路流向電極a D．b極室的輸出液經(jīng)處理后可輸入a極室循環(huán)利用 答案　C 解析　A項(xiàng)，正極發(fā)生反應(yīng)：H2O2＋2e－===2OH－，正確；B項(xiàng)，放電時為原電池，陽離子移向正極，b為正極，正確；C項(xiàng)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，應(yīng)該由a到b，錯誤；D項(xiàng)，產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液可以循環(huán)使用，正確。 4．(xx四川省眉山中學(xué)高三2月月考)鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂原電池放電時電壓高而平穩(wěn)，越來越成為人們研制綠色原電池所關(guān)注的焦點(diǎn)。其中一種鎂原電池的反應(yīng)為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列說法正確的是(　　) A．電池放電時，Mg2＋向負(fù)極遷移 B．電池放電時，正極反應(yīng)為Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4 C．電池充電時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Mo3S4 D．電池充電時，陽極反應(yīng)為xMg－2xe－===xMg2＋ 答案　B 解析　A項(xiàng)，電池放電時，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，Mg2＋向正極遷移，錯誤；B項(xiàng)，電池放電時，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，正確；C項(xiàng)，電池充電時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Mg，錯誤；D項(xiàng)，電池充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為MgxMo3S4－2xe－===Mo3S4＋xMg2＋，錯誤。 5．(xx蘭州市高三第一次診斷性考試)科學(xué)家設(shè)計出質(zhì)子膜H2S燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．電極a為電池的負(fù)極 B．電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．電路中每通過4 mol電子，在正極消耗44.8 L H2S D．每17 g H2S參與反應(yīng)，有1 mol H＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū) 答案　C 解析　從裝置圖可以看出，電池總反應(yīng)為2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)，電路中每通過4 mol電子，正極應(yīng)該消耗1 mol O2，負(fù)極應(yīng)該有2 mol H2S反應(yīng)，但是題目中沒有給定標(biāo)準(zhǔn)狀況下，所以不能計算H2S的體積，故C錯誤。17 g H2S就是0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S參與反應(yīng)會消耗0.25 mol O2，根據(jù)正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，有1 mol H＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，故D正確。 6．(xx株洲市高三上學(xué)期教學(xué)質(zhì)量檢測)Na－S電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電池反應(yīng)為2Na＋S8===Na2Sn。下列說法不正確的是(　　) A．熔鈉電極作電池的負(fù)極 B．放電時Na＋向正極移動 C．充電時熔鈉電極與電源的正極相連 D．充電時陽極反應(yīng)式為8S－16e－===nS8 答案　C 解析　A項(xiàng)，放電時，熔鈉電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以放電時熔鈉電極作電池的負(fù)極，正確；B項(xiàng)，原電池中電解質(zhì)中的陽離子移向正極，即Na＋向正極移動，正確；C項(xiàng)，充電時，原電池的負(fù)極和電源的負(fù)極相連，原電池的正極和電源的正極相連，放電時熔鈉電極是負(fù)極，充電時熔鈉電極與電源的負(fù)極相連，錯誤；D項(xiàng)，充電時陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為8S－16e－===nS8，正確。 7．(xx岳陽縣第一中學(xué)高三第一次理綜能力測試)[Fe(CN)6]3－可將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉(zhuǎn)化為可利用的硫，自身還原為[Fe(CN)6]4－。工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置，通電電解，然后通入H2S加以處理。下列說法不正確的是(　　) A．電解時陽極反應(yīng)式為[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－ B．電解時陰極反應(yīng)式為2HCO＋2e－===H2↑＋2CO C．當(dāng)電解過程中有22.4 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2生成時，溶液中有32 g S析出(溶解忽略不計) D．整個過程中需要不斷補(bǔ)充K4[Fe(CN)6]與KHCO3 答案　D 解析　A項(xiàng)，電解的目的是[Fe(CN)6]4－轉(zhuǎn)化成[Fe(CN)6]3－，陽極是失電子，化合價升高，[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正確；B項(xiàng)，陰極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，HCO電離產(chǎn)生H＋放電，即電極反應(yīng)式為2HCO＋2e－===H2↑＋2CO，正確；C項(xiàng)，電解后通入H2S，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2[Fe(CN)6]3－＋H2S＋2CO===2[Fe(CN)6]4－＋S↓＋2HCO，因此有H2～2CO～S，產(chǎn)生1 mol H2，有1 mol 的S產(chǎn)生，因此產(chǎn)生22.4 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2時，溶液中有32 g S析出，正確；D項(xiàng)，根據(jù)選項(xiàng)C，K4[Fe(CN)6]與KHCO3不需要補(bǔ)充，錯誤。 8．(xx濰坊市臨朐縣高三階段性質(zhì)量檢測)現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽。用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù)原理，可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。下列說法中正確的是(　　) A．b是陽離子交換膜，允許Na＋通過 B．從A口出來的是NaOH溶液 C．陰極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．Na2SO4溶液從G口加入 答案　A 解析　A項(xiàng)，右邊電極是陰極，氫離子放電，b是陽離子交換膜，允許Na＋通過，正確；B項(xiàng)，左邊電極是陽極，陽極是氫氧根放電，從A口出來的是硫酸溶液，錯誤；C項(xiàng)，陰極是氫離子得到電子，錯誤；D項(xiàng)，根據(jù)分析可知Na2SO4溶液從F口加入，錯誤。 9．(xx湖南省懷化市高三上學(xué)期期末)xx年8