2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第八講 電化學(xué)原理學(xué)案.doc

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2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第八講 電化學(xué)原理學(xué)案xx高考導(dǎo)航適用于全國卷最新考綱高頻考點(diǎn)高考印證命題趨勢1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。2.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。原電池原理及其應(yīng)用xxT11xxT10xxT28電化學(xué)是高考的熱點(diǎn)，題型以傳統(tǒng)題型為主，其中原電池的工作原理、電解產(chǎn)物的判斷與計(jì)算、電極及電池反應(yīng)方程式的書寫都是命題的熱點(diǎn)內(nèi)容，分值約46分；預(yù)計(jì)xx年高考中電化學(xué)考點(diǎn)還有“變熱”的趨勢，題目也會更加新穎。要特別注意提高根據(jù)題中所給信息書寫電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式的能力。電解原理及其應(yīng)用xxT27電化學(xué)知識及其規(guī)律的綜合應(yīng)用xxT27考點(diǎn)一原電池原理及其應(yīng)用學(xué)生用書P361原電池正、負(fù)極的判斷(1)根據(jù)電極材料。一般是較活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。(2)根據(jù)電子流動方向或電流方向。電子流動方向：由負(fù)極正極；電流方向：由正極負(fù)極。(3)根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離子向正極移動，而陰離子向負(fù)極移動。(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化。原電池的負(fù)極總是失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；而正極總是得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。2不同介質(zhì)下電極反應(yīng)式的書寫(1)書寫步驟(2)介質(zhì)對電極反應(yīng)式書寫的影響中性溶液中，反應(yīng)物若是H得電子或OH失電子，則H或OH均來自于水的電離。酸性溶液中，反應(yīng)物或生成物中均沒有OH。堿性溶液中，反應(yīng)物或生成物中均沒有H。水溶液中不能出現(xiàn)O2。原電池原理的應(yīng)用1(原電池原理應(yīng)用類)(xx高考全國卷，T11,6分)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(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O破題關(guān)鍵電池內(nèi)部電流方向從負(fù)極到正極，故H從負(fù)極產(chǎn)生，流向正極參加正極反應(yīng)。解析：選A。圖示所給出的是原電池裝置。A.有氧氣反應(yīng)的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因?yàn)橛匈|(zhì)子通過，故正極電極反應(yīng)式為O24e4H=2H2O；在負(fù)極，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C6H12O624e6H2O=6CO224H，則負(fù)極上有CO2產(chǎn)生，故A不正確。B.微生物電池是指在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確。C.質(zhì)子是陽離子，陽離子由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確。D.正極的電極反應(yīng)式為6O224e24H=12H2O，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O624e6H2O=6CO224H，兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O，故D正確。互動拓展(1)任何化學(xué)反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池嗎？(2)兩種金屬作電極時(shí)，較活潑的金屬一定作負(fù)極嗎？答案：(1)必須是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，非氧化還原反應(yīng)沒有電子的轉(zhuǎn)移，必然無法設(shè)計(jì)成原電池。(2)不一定，如鎂、鋁為電極，NaOH作電解質(zhì)溶液時(shí)，由于Mg與NaOH溶液不反應(yīng)而Al能，故鋁作負(fù)極。(xx河南鄭州高三月考)某原電池裝置如圖所示，鹽橋中裝有用飽和氯化鉀溶液浸泡過的瓊脂。下列敘述正確的是()A原電池工作一段時(shí)間后，F(xiàn)eCl2溶液中c(Cl)會增大B此電池工作原理與硅太陽能電池工作原理相同CFe為正極，石墨上發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2D若裝置中的鹽橋用鐵絲代替，電流表指針有偏轉(zhuǎn)解析：選A。A項(xiàng)，在原電池中，陰離子移向負(fù)極(Fe)，故A正確；B項(xiàng)，硅太陽能電池的原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，故B錯誤；C項(xiàng)，在該原電池中，F(xiàn)e為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2；石墨為正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，故C錯誤；D項(xiàng)，若將鹽橋換成鐵絲，電流表指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。2(xx河北廊坊診斷)某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O。鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液，下列敘述中正確的是()A乙燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)B甲燒杯中溶液的pH逐漸減小C電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向甲燒杯D外電路的電流方向是從a到b解析：選D。乙燒杯中發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe2e=Fe3，A項(xiàng)錯誤；甲燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)：MnO8H5e=Mn24H2O，c(H)減小，pH增大，B項(xiàng)錯誤；電池工作時(shí)，乙燒杯中正電荷增多，鹽橋中的SO移向乙燒杯，C項(xiàng)錯誤；外電路的電流方向是從正極(a)到負(fù)極(b)，D項(xiàng)正確。電極反應(yīng)式的考查1(xx高考江蘇卷)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A反應(yīng)CH4H2O3H2CO，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H22OH2e=2H2OC電池工作時(shí)，CO向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O22CO24e=2CO解析：選D。A選項(xiàng)，甲烷中的C為4價(jià)，一氧化碳中的C為2價(jià)，每個(gè)碳原子失去6個(gè)電子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol電子，所以錯誤；B選項(xiàng)，熔融鹽中沒有氫氧根離子，因此氫氧根離子不能參與電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式應(yīng)為H2CO2CO4e=3CO2H2O，所以錯誤；C選項(xiàng)，碳酸根離子應(yīng)向負(fù)極移動，即向電極A移動，所以錯誤；D選項(xiàng)，電極B上氧氣和二氧化碳得電子生成碳酸根離子，所以正確。2(xx高考大綱卷)如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MHNi電池)。下列有關(guān)說法不正確的是()A放電時(shí)正極反應(yīng)為NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB電池的電解液可為KOH溶液C充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為MHOHe=H2OMDMH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高解析：選C。A.在原電池的負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，在原電池的正極發(fā)生的是還原反應(yīng)，分析化合價(jià)的升降，可知A選項(xiàng)正確；B.因?yàn)楸倦姵貫榻饘贇浠镦囯姵?，又有Ni(OH)2等產(chǎn)生，因此可用堿性溶液作電解質(zhì)溶液，B選項(xiàng)正確；C.該反應(yīng)為放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)，C選項(xiàng)錯誤；D.氫密度越大，單位體積內(nèi)放出的電量越多，電池的能量密度越高，D選項(xiàng)正確。燃料電池電極反應(yīng)式書寫技巧和步驟(1)電極反應(yīng)式屬于以離子反應(yīng)表達(dá)的氧化還原半反應(yīng)，要遵循離子方程式的拆分物質(zhì)的規(guī)則。(2)電極反應(yīng)式的主要框架(待配平)酸性電解液負(fù)極：還原劑xe氧化產(chǎn)物H正極：氧化劑xeH還原產(chǎn)物非酸性電解質(zhì)(包括堿溶液、熔融碳酸鹽及氧化物)負(fù)極：還原劑xe陰離子氧化產(chǎn)物正極：氧化劑xe陰離子(3)最后將上述框架填充配平，主要依據(jù)為電荷守恒及元素守恒?？键c(diǎn)二電解原理及其應(yīng)用學(xué)生用書P371分清陰、陽極。與電源正極相連的為陽極，與電源負(fù)極相連的為陰極，兩極發(fā)生的反應(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)，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)；如果是惰性電極作陽極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序?yàn)镾2IBrClOH(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(jìn)行判斷：AgHg2Fe3Cu2H(酸)Pb2Fe2Zn2H(水)Al3Mg2Na。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。電解原理的應(yīng)用1(電解原理應(yīng)用類)(xx高考上海卷)如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中。下列分析正確的是()AK1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2BK1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高CK2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法DK2閉合，電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001 mol氣體破題關(guān)鍵正確判斷裝置類型，閉合K1時(shí)，裝置為原電池，反應(yīng)類型相當(dāng)于鐵的吸氧腐蝕；閉合K2時(shí)，裝置為電解池，陽極為惰性電極，相當(dāng)于電解食鹽水。解析：選B。A項(xiàng)，K1閉合構(gòu)成原電池，鐵棒是負(fù)極，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為Fe2e=Fe2，錯誤；B項(xiàng)，K1閉合構(gòu)成原電池，石墨棒是正極，溶液中的氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為OH，使石墨棒周圍溶液pH逐漸升高，正確；C項(xiàng)，K2閉合構(gòu)成電解池，鐵棒作陰極不會被腐蝕，屬于外加電流的陰極電保護(hù)法，錯誤；D項(xiàng)，K2閉合構(gòu)成電解池，鐵棒作陰極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，石墨棒作陽極，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，則有2eH2Cl2，所以當(dāng)電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極均產(chǎn)生0.001 mol氣體，共產(chǎn)生0.002 mol氣體，錯誤。互動拓展(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？金屬導(dǎo)電發(fā)生什么變化？(2)在原電池或電解池中，陰、陽離子及電子的運(yùn)動情況是怎樣的？答案：(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液導(dǎo)電的過程即電解的過程，電解池的兩極分別發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)，有新物質(zhì)生成。金屬導(dǎo)電是物理變化。(2)原電池和電解池中，陰、陽離子一定在電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)中移動，電子一定在導(dǎo)線中移動?？珊営洖椤半x子不上岸，電子不下水”。(xx高考廣東卷)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極為Al，其他均為Cu，則()A電流方向：電極A電極B電極發(fā)生還原反應(yīng)C電極逐漸溶解D電極的電極反應(yīng)：Cu22e=Cu解析：選A。當(dāng)多個(gè)池串聯(lián)時(shí)，兩電極材料活潑性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A.電子移動方向：電極A電極，電流方向與電子移動方向相反，A正確。B.原電池負(fù)極在工作中失去電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯誤。C.原電池正極得電子，銅離子在電極上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，C錯誤。D.電解池中陽極為非惰性電極時(shí)，電極本身失電子，形成離子進(jìn)入溶液中，因?yàn)殡姌O為正極，因此電極為電解池的陽極，其電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，D錯誤。2(xx高考浙江卷)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如下圖所示。下列說法不正確的是()AX是電源的負(fù)極B陰極的電極反應(yīng)式是H2O2e=H2O2CO22e=COO2C總反應(yīng)可表示為H2OCO2H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是11解析：選D。A項(xiàng)，根據(jù)圖示，X極產(chǎn)物為H2和CO，是H2O與CO2的還原產(chǎn)物，可判斷在X極上發(fā)生還原反應(yīng)，由此判斷X極為電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)題意，電解質(zhì)為固體金屬氧化物，可以傳導(dǎo)O2，故在陰極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O2e=H2O2、CO22e=COO2，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)電極產(chǎn)物及B項(xiàng)發(fā)生的電極反應(yīng)可知，該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為H2OCO2H2COO2，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，根據(jù)C項(xiàng)的電解總反應(yīng)方程式可知，陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為21，D項(xiàng)錯誤?？沙潆婋姵?Li/SO2電池具有輸出功率高和低溫性能好等特點(diǎn)，其電解質(zhì)是LiBr，溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈，電池反應(yīng)式為2Li2SO2Li2S2O4。下列說法正確的是()A該電池反應(yīng)為可逆反應(yīng)B放電時(shí)，Li向負(fù)極移動C充電時(shí)，陰極反應(yīng)式為Lie=LiD該電池的電解質(zhì)溶液可以換成LiBr的水溶液解析：選C。本題考查電化學(xué)知識。電池的放電和充電是在不同的反應(yīng)條件下發(fā)生的，故該電池反應(yīng)不能叫可逆反應(yīng)，A項(xiàng)錯誤。放電時(shí)，Li向正極移動，B項(xiàng)錯誤。充電時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：Lie=Li，C項(xiàng)正確。若電解質(zhì)溶液換成LiBr的水溶液，則堿金屬鋰會和水發(fā)生反應(yīng)，D項(xiàng)錯誤。2(xx河北保定模擬)鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂原電池放電時(shí)電壓高而平穩(wěn)，使鎂原電池越來越成為人們研制綠色原電池的焦點(diǎn)。其中一種鎂原電池的反應(yīng)為xMgMo3S4MgxMo3S4。下列說法錯誤的是()A放電時(shí)Mg2向正極遷移B充電時(shí)陽極反應(yīng)為Mo3S2xe=Mo3S4C充電時(shí)Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng)D放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為xMg2xe=xMg2 解析：選C。A項(xiàng)，放電時(shí)陽離子向正極移動，正確；B項(xiàng)，充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以Mo3S失去電子生成Mo3S4，正確；C項(xiàng)，充電時(shí)Mo3S4是生成物，錯誤；D項(xiàng)，放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Mg失去電子生成Mg2，正確。(1)對于可充電電池，放電時(shí)為原電池，符合原電池工作原理，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；外電路中電子由負(fù)極流向正極，內(nèi)電路中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。(2)可充電電池充電時(shí)為電解池，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時(shí)電池的“”極與外接直流電源的正極相連，電池的“”極與外接直流電源的負(fù)極相連?？键c(diǎn)三電化學(xué)知識及其規(guī)律的綜合應(yīng)用學(xué)生用書P391電化學(xué)計(jì)算的基本方法和技巧原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。通常有下列三種方法：(1)根據(jù)電子守恒計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)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(jì)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(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)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(jì)算問題。 2金屬的腐蝕與防護(hù)(1)兩種防護(hù)方法加防護(hù)層 (2)金屬腐蝕的快慢規(guī)律電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕一般化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕。(3)防腐措施效果比較外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件的防護(hù)未采取任何防護(hù)措施。有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算1(電化學(xué)計(jì)算類)如圖所示，通電5 min后，第極增重2.16 g，同時(shí)在A池中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224 mL，設(shè)A池中原混合液的體積為200 mL。(1)電源F為_極；第極為_極；B池為_池。(2)A池中第極上的電極反應(yīng)式為_；A池中第極上產(chǎn)生氣體體積為_ mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。(3)通電前A池中原混合溶液中Cu2的濃度為_。破題關(guān)鍵根據(jù)電極現(xiàn)象判斷電極屬性，在電解池中，增重的必是陰極；串聯(lián)的電解裝置中，每個(gè)電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。解析：(1)由第極增重2.16 g可知是電解池的陰極，是電解池的陽極，E是電源的負(fù)極，F(xiàn)是電源的正極。又因?yàn)锽池的陽極是銀，電解質(zhì)溶液是硝酸銀溶液，故該池是電解(鍍)池。(2)A池中，第極只發(fā)生反應(yīng)4OH4e=2H2OO2。因?yàn)榈跇O增重2.16 g是銀的質(zhì)量，即轉(zhuǎn)移電子2.16 g108 gmol10.02 mol，所以A池中產(chǎn)生氧氣0.02 mol422.4 Lmol10.112 L，即112 mL，在陰極，發(fā)生電極反應(yīng)Cu22e=Cu,2H2e=H2，且氫氣的體積是224 mL112 mL112 mL。(3)A池中產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為0.005 mol，據(jù)電子守恒得Cu2的物質(zhì)的量是(0.02 mol0.005 mol2)20.005 mol，故通電前A池中原混合溶液中Cu2的濃度為0.005 mol0.2 L0.025 molL1。答案：(1)正陽電解(鍍)(2)4OH4e=2H2OO2112(3)0.025 molL1互動拓展電解池問題中，如何判斷電極區(qū)域的酸堿性變化？有何數(shù)量關(guān)系？答案：若陰極為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大；若陽極為OH放電，則陽極區(qū)c(H)增大；若陰極上H放電，同時(shí)陽極上OH放電，相當(dāng)于電解水。電解過程中產(chǎn)生的H或OH，其物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量。如圖所示，其中甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，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CH3OH6e2H2O=CO8HC反應(yīng)一段時(shí)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(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體解析：選D。A項(xiàng)，甲池為原電池，作為電源，則乙池、丙池為兩個(gè)電解池。根據(jù)原電池的形成條件，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)：CH3OH6e8OH=CO6H2O。C項(xiàng)，應(yīng)加入CuO。D項(xiàng)，丙池中：MgCl22H2OMg(OH)2Cl2H2，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。2乙醛酸是有機(jī)合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對電解法”生產(chǎn)乙醛酸，原理如圖所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產(chǎn)物反應(yīng)生成乙醛酸。(1)N電極上的電極反應(yīng)式為_。(2)若有2 mol H通過質(zhì)子交換膜，并完全參與了反應(yīng)，則該裝置中生成的乙醛酸為_mol。解析：(1)由H的遷移方向可知N為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合題意“兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸”，可知N電極為乙二酸發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成乙醛酸。(2)1 mol乙二酸在陰極得到2 mol電子，與2 mol H反應(yīng)生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同時(shí)在陽極產(chǎn)生的1 mol Cl2能將1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，兩極共產(chǎn)生2 mol乙醛酸。答案：(1)HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O(2)2(1)無明顯“外接電源”的電解池的“串聯(lián)”問題，主要是根據(jù)“原電池”的形成條件判斷“電源”的正、負(fù)極，從而判斷陰、陽極。(2)有明顯“外接電源”的電解池的“串聯(lián)”問題，主要是根據(jù)“電極現(xiàn)象”判斷陰、陽極，從而判斷電源的正、負(fù)極，進(jìn)一步判斷其他“電解池”的陰、陽極。金屬的腐蝕與防護(hù)1下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B金屬護(hù)欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊解析：選A。A.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，即使用了外加電流。B.金屬護(hù)欄表面涂漆，是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水分的保護(hù)方法。C.汽車底盤噴涂高分子膜，也是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水分的保護(hù)方法。D.地下鋼管連接鎂塊，是犧牲陽極的陰極保護(hù)法。2下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A圖1中，鐵釘易被腐蝕B圖2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極解析：選C。A項(xiàng)，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，F(xiàn)e2與Fe(CN)63反應(yīng)生成Fe3Fe(CN)62藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，Mg塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極。電化學(xué)問題的常見認(rèn)識誤區(qū)1誤認(rèn)為原電池中負(fù)極材料一定比正極材料活潑。其實(shí)不一定，如Mg和Al用導(dǎo)線相連放在NaOH溶液中形成原電池時(shí)，鋁作負(fù)極。2誤認(rèn)為原電池質(zhì)量增加的一極一定為原電池的正極。其實(shí)不一定，如鉛蓄電池的負(fù)極，在工作時(shí)，電極由Pb轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSO4，質(zhì)量增加。3誤認(rèn)為原電池的負(fù)極一定參加反應(yīng)。其實(shí)不一定，如氫氧燃料電池的負(fù)極本身不參加反應(yīng)，通入的燃料發(fā)生反應(yīng)。4用惰性電極電解飽和食鹽水后，誤認(rèn)為要想恢復(fù)至原狀需加入適量鹽酸。其實(shí)不然，應(yīng)該通入HCl氣體。5誤認(rèn)為電解熔融的AlCl3可以制備Al。其實(shí)不然，因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，不能被電解，應(yīng)該電解熔融的Al2O3制備Al。6誤認(rèn)為電解過程中如果只電解水，溶液的pH一定不變。其實(shí)不一定，如電解NaOH溶液，c(OH)變大，pH增大；電解H2SO4溶液，c(H)變大，pH減小。1下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是()解析：選D。選項(xiàng)A，Zn應(yīng)為原電池負(fù)極，Cu為原電池正極。選項(xiàng)B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換。選項(xiàng)C，粗銅應(yīng)連接電源正極。選項(xiàng)D，電解飽和NaCl溶液，Cl在陽極放電產(chǎn)生Cl2，H在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2，正確。2下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表現(xiàn)鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時(shí)，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe3e=Fe3解析：選B。鋼管與電源正極相連，則鋼管作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，A項(xiàng)錯誤；鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，在表面生成一層致密的氧化膜保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕，B項(xiàng)正確；鋼管與銅管露天堆放在一起，形成原電池時(shí)鋼管作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，C項(xiàng)錯誤；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，D項(xiàng)錯誤。3(xx浙江麗水二模)下圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是()A該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B銅電極的電極反應(yīng)式為CO28H8e=CH42H2OC一段時(shí)間后，池中n(KHCO3)不變D一段時(shí)間后，池中溶液的pH一定減小解析：選C。分析工作原理示意圖可知此裝置為電解池，銅電極通入CO2，還原為CH4，所以銅電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：CO28H8e=CH42H2O，鉑電極為陽極，OH放電，生成H，導(dǎo)致pH減小，同時(shí)鹽橋中的K向池中移動，池中溶有CO2，故n(KHCO3)增大，C項(xiàng)錯誤。4(xx高考四川卷)用如圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時(shí)，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(yīng)式：Cl2OH 2e=ClOH2OC陰極的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反應(yīng)：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析：選D。A.由題干信息可知Cl在陽極放電生成ClO，則陽極應(yīng)為惰性電極，A項(xiàng)正確；B.Cl在陽極放電生成ClO，Cl的化合價(jià)升高，故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液呈堿性，B項(xiàng)正確；C.陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下，H2O提供陽離子(H)，C項(xiàng)正確；D.由于溶液是堿性條件，故除去CN發(fā)生的反應(yīng)為2CN5ClO H2O=N22CO25Cl2OH，D項(xiàng)錯誤。5(xx高考福建卷)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，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(shí)，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Da電極的反應(yīng)為3CO218H18e=C3H8O5H2O解析：選B。該裝置為電解裝置，模擬“人工樹葉”，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)錯誤；b極連接電源的正極，為陽極，H為陽離子，在電解池中向a極(陰極)區(qū)移動，B項(xiàng)正確；右側(cè)H2OO2 發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價(jià)是2,3CO2C3H8O，轉(zhuǎn)移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C項(xiàng)錯誤；a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D項(xiàng)錯誤。6(xx高考天津卷)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(shí)間后，甲池的c(SO)減小C電池工作一段時(shí)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(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡解析：選C。A.Cu作正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，錯誤；B.電池工作過程中，SO不參加電極反應(yīng)，故甲池的c(SO)基本不變，錯誤；C.電池工作時(shí)，甲池反應(yīng)為Zn2e=Zn2，乙池反應(yīng)為Cu22e=Cu，甲池中Zn2會通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應(yīng)式可知，乙池中每有64 g Cu析出，則進(jìn)入乙池的Zn2為65 g，溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D.由題干信息可知，陰離子不能通過陽離子交換膜，錯誤。7(xx高考福建卷)某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2AgCl2=2AgCl。下列說法正確的是()A.正極反應(yīng)為AgCle=AgClB.放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子解析：選D。根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，Ag在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)為Cl22e=2Cl，A項(xiàng)錯誤。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為鹽酸，所以負(fù)極上Ag失電子生成的Ag隨即與附近的Cl反應(yīng)，B項(xiàng)錯誤。用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，C項(xiàng)錯誤。當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時(shí)，負(fù)極生成0.01 mol Ag，由于AgCl=AgCl，所以消耗0.01 mol Cl，由于電荷守恒，同時(shí)有0.01 mol H通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)，D項(xiàng)正確。8利用下圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。(1)若X為Zn，開關(guān)K置于M處，X電極為_極，電極反應(yīng)式為_，鐵電極反應(yīng)式為_，此種防護(hù)法稱為_。(2)若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，X為_極，電極反應(yīng)為_，此種防護(hù)法稱為_。(3)若X為Cu，開關(guān)K置于N處，X電極反應(yīng)式為_，鐵電極反應(yīng)式為_。解析：(1)X為Zn，開關(guān)K置于M處，構(gòu)成ZnFe原電池，Zn作負(fù)極被氧化。(2)X為碳棒，開關(guān)K置于N處，構(gòu)成電解池，X作陽極，OH放電。(3)X為銅，開關(guān)K置于N處，Cu作陽極，Cu失電子變成Cu2，被氧化。答案：(1)負(fù)2Zn4e=2Zn2O22H2O4e=4OH犧牲陽極的陰極保護(hù)法(2)陽4OH4e=O22H2O外接電流的陰極保護(hù)法(3)Cu2e=Cu22H2e=H29(xx高考重慶卷)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。(1)原子序數(shù)為29的銅元素位于元素周期表中第_周期。(2)某青銅器中Sn、Pb的質(zhì)量分別為119 g、20.7 g，則該青銅器中Sn和Pb原子的數(shù)目之比為_。(3)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是_。A降低了反應(yīng)的活化能B增大了反應(yīng)的速率C降低了反應(yīng)的焓變D增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為_。(5)如圖所示為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。腐蝕過程中，負(fù)極是_(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；環(huán)境中的Cl擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況)。解析：(1)銅位于元素周期表的第四周期。(2)119 g Sn的物質(zhì)的量為1 mol,20.7 g Pb的物質(zhì)的量為0.1 mol，因此Sn和Pb原子的數(shù)目之比為101。(3)催化劑能降低反應(yīng)的活化能和加快反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的平衡常數(shù)和焓變，所以A、B正確。(4)復(fù)分解反應(yīng)為相互交換成分的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(5)負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負(fù)極失電子，因此負(fù)極為c。負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2，正極反應(yīng)：O22H2O4e=4OH。正極產(chǎn)物為OH，負(fù)極產(chǎn)物為Cu2，兩者與Cl反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl。4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化學(xué)腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為 0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。答案：(1)四(2)101(3)AB(4)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(5)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.44810(1)火箭的第一、二級發(fā)動機(jī)中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來制備。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水。已知：N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H10.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543 kJmol1寫出氣態(tài)肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。已知四氧化二氮在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在，它很容易轉(zhuǎn)化為二氧化氮。試推斷出二氧化氮制取四氧化二氮的反應(yīng)條件(或措施)：_。(2)科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航空航天。如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)陽極生成的O2離子(O24e=2O2)。 c電極的名稱為_，d電極上的電極反應(yīng)式為_。如圖2所示為電解100 mL 0.5 molL1CuSO4溶液，a電極上的電極反應(yīng)式為_。若a電極產(chǎn)生56 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則所得溶液的pH_(不考慮溶液體積變化)，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入_(填序號)。aCuObCu(OH)2cCuCO3 dCu2(OH)2CO3解析：(1)N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H10.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543 kJmol1根據(jù)蓋斯定律可知，所求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可以由2得到：2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 096.7 kJmol1。四氧化二氮在高溫下很難穩(wěn)定存在，而NO2生成N2O4的反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的條件可以是高壓、低溫。(2)電流從正極流向負(fù)極，故c、d分別為正極、負(fù)極。燃料電池的負(fù)極為通入燃料的一極，故其電極反應(yīng)式為CH48e4O2=CO22H2O。a為電解池的陽極：4OH4e=2H2OO2；b為陰極：2Cu24e=2Cu，當(dāng)陽極產(chǎn)生56 mL氣體時(shí)，被電解的OH的物質(zhì)的量為40.01 mol，故溶液中c(H)0.1 molL1，故溶液的pH1。此時(shí)陰極析出0.05 mol Cu，Cu2恰好完全放電。為恢復(fù)電解質(zhì)溶液的原狀，根據(jù)“出什么加什么”原理，只要相當(dāng)于加入CuO即可，a項(xiàng)可以，b項(xiàng) Cu(OH)2可以拆為CuOH2O，c項(xiàng) CuCO3拆為CuOCO2，d項(xiàng)Cu2(OH)2CO3可拆為2CuOH2OCO2，其中c項(xiàng)也可選。答案：(1)2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 096.7 kJmol1高壓、低溫(或加壓、降溫)(2)正極CH48e4O2=CO22H2O4OH4e=2H2OO21ac11(xx高考山東卷)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。(1)利用如圖所示裝置電解制備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”)。(2)利用鈷渣含Co(OH)3、Fe(OH)3等制備鈷氧化物的工藝流程如下：Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為_。鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為_。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g，CO2體積為1.344 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則鈷氧化物的化學(xué)式為_。解析：(1)根據(jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，B極區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，剩余OH與Li結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應(yīng)為LiOH溶液，B電極為陰極，則A電極應(yīng)為陽極。陽極區(qū)電解液應(yīng)為LiCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。根據(jù)電流方向，電解過程中Li向B電極遷移。(2)酸性條件下，Co(OH)3首先與H反應(yīng)生成Co3，Co3具有氧化性，可將SO氧化為SO，根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒定律，配平可得：2Co(OH)34HSO=SO2Co25H2O。由于NaClO3和O2具有氧化性，鐵渣中鐵元素應(yīng)為3價(jià)。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，設(shè)鈷氧化物的分子式為CoxOy，則有xCoC2O4O2CoxOy2xCO2(59x16y) g 2x mol 2.41 g0.06 mol則有(59x16y)0.062.412x，得xy34。所以鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。答案：(1)LiOH2Cl2e=Cl2B(2)2Co(OH)3SO4H=2Co2SO5H2O或Co(OH)33H=Co33H2O,2Co3SOH2O=2Co2SO2H3Co3O4