2019屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第6講 電化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)案.docx

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第6講　電化學(xué)基礎(chǔ) [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)式和總反應(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。 [學(xué)科素養(yǎng)]1.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識(shí)電化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，能多角度、動(dòng)態(tài)分析電化學(xué)反應(yīng)，并運(yùn)用電化學(xué)原理解決實(shí)際問題。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能運(yùn)用原電池、電解池模型示意圖解釋電極及電池反應(yīng)現(xiàn)象，揭示“放電”“充電”“電解”時(shí)現(xiàn)象的本質(zhì)與規(guī)律。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的新型化學(xué)電源、環(huán)境污染與防治等電化學(xué)問題，確定探究目的，設(shè)計(jì)探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律，并勇于提出自己的獨(dú)到見解。4.科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念，研究新型高效、綠色化學(xué)電源，能對(duì)與電化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題做出正確的價(jià)值判斷。 [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] [核心強(qiáng)化] 1．原電池工作原理示意圖 2．原電池正極和負(fù)極的5種判定方法 3．微粒流向 (1)電子流向：負(fù)極→正極(電流的方向正好相反)。 注意：電子沿導(dǎo)線傳遞但不能通過電解質(zhì)溶液。 (2)離子流向：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。 4．電解池工作原理(陽(yáng)極為惰性電極)示意圖 5．電解池陽(yáng)極和陰極的判定4方法 (1)根據(jù)所連接的外加電源判斷，與直流電源正極相連的為陽(yáng)極，與直流電源負(fù)極相連的為陰極。 (2)根據(jù)電子的流向判斷，輸出電子的一極為陽(yáng)極，輸入電子的一極為陰極。 (3)根據(jù)電解池里電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)。 (4)根據(jù)電解池兩極產(chǎn)物判斷，一般情況下： ①陰極上的現(xiàn)象是：析出金屬(質(zhì)量增加)或有無色氣體(H2)放出； ②陽(yáng)極上的現(xiàn)象是：有非金屬單質(zhì)生成(呈氣態(tài)的有Cl2、O2)或電極質(zhì)量減小(活性電極作陽(yáng)極)。 6．電解池的電極反應(yīng)及其放電順序 (1)陽(yáng)離子在陰極上的放電順序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>…… (2)陰離子在陽(yáng)極上的放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>…… 7．電解的4大類型及規(guī)律 8.金屬腐蝕與防護(hù)的方法 (1)金屬腐蝕快慢程度的判斷方法 (2)金屬電化學(xué)保護(hù)的2種方法 考點(diǎn)一　原電池的工作原理及化學(xué)電源 [解析]　充電時(shí)該電池為電解池，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，故K＋向陰極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)的總反應(yīng)為2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，因此c(OH－)逐漸增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)為Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，C項(xiàng)正確；放電時(shí)的正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，電路中通過2 mol電子時(shí)，消耗O2 0.5 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　C 燃料電池電極反應(yīng)方程式的書寫技巧 燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。由于電池總反應(yīng)式與燃料燃燒方程式相似而得名，由于條件不同，燃料并非真的燃燒。另外，燃料電池的考查重點(diǎn)在不同條件下的電解質(zhì)溶液，如酸性、堿性、中性、熔融碳酸鹽、熔融氧化物等，其書寫關(guān)鍵可以歸結(jié)為一句話：“什么環(huán)境下用什么離子平衡電性?！比缯龢O反應(yīng)式書寫： [分點(diǎn)突破] 角度一：以新型化學(xué)電源考查原電池的工作原理 1．鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為： Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s) 下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．電池工作時(shí)，鋅失去電子，電解液內(nèi)部OH－向負(fù)極移動(dòng) B．電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq) C．電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極 D．外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g [解析]　A項(xiàng)，鋅的化合價(jià)升高，失去電子，電解液內(nèi)部OH－向負(fù)極移動(dòng)，正確；B項(xiàng)，根據(jù)電池總反應(yīng)式可判斷正極是MnO2，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，正確；C項(xiàng)，電池工作時(shí)，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由總反應(yīng)式可知每通過0.2 mol電子時(shí)負(fù)極消耗0.1 mol鋅，消耗鋅的質(zhì)量0.1 mol65 gmol－1＝6.5 g，正確。 [答案]　C 2．近年來AIST報(bào)告正在研制一種“高容量、低成本”鋰－銅空氣燃料電池，該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力，其中放電總反應(yīng)方程式為2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．放電時(shí)，Li＋透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng) B．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－ C．通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2O D．整個(gè)反應(yīng)過程中，銅相當(dāng)于催化劑 [解析]　由題中裝置圖和放電時(shí)總反應(yīng)可知，放電時(shí)Li為負(fù)極，Cu為正極，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，負(fù)極Li失電子轉(zhuǎn)化成Li＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合題中裝置圖可知，通入空氣銅被腐蝕，生成Cu2O，C項(xiàng)正確；銅被腐蝕生成Cu2O，放電時(shí)Cu2O又被還原成Cu，所以整個(gè)反應(yīng)過程中Cu相當(dāng)于催化劑，D項(xiàng)正確。 [答案]　B 3．寫出下列新型電池的電極反應(yīng)式并回答相關(guān)問題。 (1)肼—雙氧水燃料電池由于其較高的能量密度而廣受關(guān)注，其工作原理如圖1所示。則電池正極反應(yīng)式為________________________，電池工作過程中，A極區(qū)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (2)使用電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器可定量檢測(cè)空氣中CO含量，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。這種傳感器利用燃料電池原理，則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為____________________________________。 (3)利用燃料電池的原理來處理氮氧化物是一種新方向。裝置如圖3所示，在處理過程中石墨電極Ⅰ上反應(yīng)生成一種氧化物Y。 ①寫出氧化物Y的化學(xué)式________； ②石墨Ⅱ電極為________(填“正”或“負(fù)”)極，該電極反應(yīng)為________________________________________________________________________。 (4)電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如圖4，寫出電極a的電極反應(yīng)式：__________________。 (5)一種甲醇燃料電池，如圖5所示，使用的電解質(zhì)溶液是2 molL－1的KOH溶液。 請(qǐng)寫出加入(通入)b物質(zhì)一極的電極反應(yīng)式______________；每消耗6.4 g甲醇轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。 [答案]　(1)H2O2＋2e－===2OH－　減小 (2)CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋ (3)①N2O5　②正　O2＋2N2O5＋4e－===4NO (4)2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O (5)O2＋2H2O＋4e－===4OH－　1.2NA(1.26.021023) 角度二：以可充電電池考查原電池的工作原理 4．全釩液流儲(chǔ)能電池利用不同價(jià)態(tài)離子對(duì)的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化，充電時(shí)，惰性電極M、N分別連接電源的正極和負(fù)極。電池工作原理如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．充電過程中，N電極附近酸性減弱 B．充電過程中，N電極上V3＋被還原為V2＋ C．放電過程中，H＋由N電極向M電極移動(dòng) D．放電過程中，M電極的反應(yīng)式為VO＋ 2H＋＋e－===VO2＋＋H2O [解析]　充電時(shí)N電極與電源的負(fù)極相連，N電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：V3＋＋e－===V2＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。放電時(shí)，M電極為正極，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，C項(xiàng)正確。放電時(shí)M電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，D項(xiàng)正確。 [答案]　A 5．高鐵電池是一種新型可充電電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，放電時(shí)的總反應(yīng)式為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列敘述正確的是(　　) A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2 B．放電時(shí)，正極區(qū)溶液的pH減小 C．充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移3 mol電子，陽(yáng)極有1 mol Fe(OH)3被還原 D．充電時(shí)，電池的鋅電極接電源的正極 [解析]　A項(xiàng)，放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2，正確；B項(xiàng)，放電時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2FeO＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－，有OH－生成，正極區(qū)溶液的pH增大，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移3 mol電子，陽(yáng)極有1 mol Fe(OH)3被氧化，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，充電時(shí)，Zn(OH)2在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，所以，電池的鋅電極接電源的負(fù)極，錯(cuò)誤。 [答案]　A 6．某鋰離子二次電池裝置如圖所示，其放電時(shí)的總反應(yīng)為L(zhǎng)i1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2。下列說法正確的是(　　) A．石墨為正極 B．充電時(shí)，陽(yáng)極質(zhì)量不變 C．充電時(shí)，陰極反應(yīng)式為xLi－xe－===xLi＋ D．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為xLi＋＋Li1－xCoO2＋xe－===LiCoO2 [解析]　根據(jù)裝置示意圖和電池放電時(shí)的總反應(yīng)可知，鋰離子二次電池中石墨作負(fù)極，含鋰化合物作正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，陽(yáng)極質(zhì)量減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，D項(xiàng)正確。 [答案]　D “4方面”突破可充電電池 角度三：原電池原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 7. 一種處理污水的燃料電池模型如右圖所示。該電池工作時(shí)，只需把污水注入反應(yīng)池，細(xì)菌就可將污水中的有機(jī)物分解，在此過程中釋放出電子、質(zhì)子和乙。下列敘述不正確的是(　　) A．B電極為正極 B．氣體乙可能為CO2 C．O2在A電極得電子 D．電池工作時(shí)，B電極附近的pH逐漸減小 [解析]　A項(xiàng)，電池工作時(shí)，只需把污水注入反應(yīng)池，細(xì)菌就可將污水中的有機(jī)物分解，在此過程中釋放出電子、質(zhì)子和乙，則B電極為負(fù)極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，有機(jī)物是含碳、氫、氧元素的化合物，有機(jī)物釋放電子、質(zhì)子(H＋)生成乙，乙可能為CO2，正確；C項(xiàng)，B電極為負(fù)極，則A電極為正極，在燃料電池中，O2在正極得電子，即O2在A電極得電子，正確；D項(xiàng)，細(xì)菌將污水中的有機(jī)物分解，在此過程中釋放出電子、質(zhì)子和乙，質(zhì)子(H＋)濃度增大，則B電極附近的pH逐漸減小，正確。 [答案]　A 8．乙烯催化氧化成乙醛可設(shè)計(jì)成如下圖所示的燃料電池，在制備乙醛的同時(shí)還可獲得電能，其總反應(yīng)化學(xué)方程式為： 2CH2===CH2＋O2―→2CH3CHO。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．該電池電極a為正極，b為負(fù)極 B．電子移動(dòng)方向：電極a→磷酸溶液→電極b C．負(fù)極反應(yīng)式為：CH2===CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋ D．b電極有2.24 L O2反應(yīng)，溶液中有0.4 mol H＋遷移到b電極上反應(yīng) [解析]　A項(xiàng)，由化學(xué)方程式知，CH2===CH2被氧化，O2被還原，則通入CH2===CH2的一極為負(fù)極，即a為負(fù)極，b為正極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電子不能通過電解質(zhì)溶液，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，從題圖可以看出，負(fù)極反應(yīng)為CH2===CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋，正確；D項(xiàng)，沒有指出氣體的溫度和壓強(qiáng)，不能計(jì)算O2的物質(zhì)的量，錯(cuò)誤。 [答案]　C 考點(diǎn)二　電解池的工作原理及應(yīng)用　金屬的腐蝕與防護(hù) 類型一　電解池的工作原理及應(yīng)用 [解析]　通電后中間隔室的SO向正極區(qū)遷移，正極區(qū)溶液水中OH－放電，pH降低，Na＋向負(fù)極區(qū)遷移，負(fù)極區(qū)溶液水中H＋放電，pH增大，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；電路中通過1 mol電子的電量，有0.25 mol O2生成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　B 解答電解池相關(guān)題目的“3看” [分點(diǎn)突破] 角度：電解池的原理及應(yīng)用 1．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)了甲、乙、丙三種裝置(C1、C2、C3均為石墨)。下列敘述正確的是(　　) A．甲、丙中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，乙中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．C1、C2分別是陽(yáng)極、陰極；鋅片、鐵片上都發(fā)生氧化反應(yīng) C．C1上和C3上放出的氣體相同，銅片上和鐵片上放出的氣體也相同 D．甲中溶液的pH逐漸增大，丙中溶液的pH逐漸減小 [解析]　A項(xiàng)，甲沒有外接電源，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，為原電池；乙、丙有外接電源，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，為電解池，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，C1、C2分別連接電源的正、負(fù)極，分別是電解池的陽(yáng)極、陰極；鋅片作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵片作陰極發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，C1和C3都是陽(yáng)極，氯離子在陽(yáng)極上失電子生成氯氣，銅片上和鐵片上都是氫離子得電子生成氫氣，正確；D項(xiàng)，甲中正極和丙中陰極上都是氫離子得電子生成氫氣，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的pH均增大，錯(cuò)誤。 [答案]　C 2．(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L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________溶液(填化學(xué)式)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為____________________，電解過程中Li＋向________電極遷移(填“A”或“B”)。 (2)一定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽略其他有機(jī)物)。 ①導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)開_______。(用A、D表示) ②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為____________________。 [答案]　(1)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B (2)①A→D?、贑6H6＋6H＋＋6e－===C6H12 類型二　電解的相關(guān)計(jì)算 [解析]　陰極可以放電的陽(yáng)離子依次為0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋和H＋，陽(yáng)極放電的離子是OH－；當(dāng)陽(yáng)極生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L O2時(shí)，電路中通過電子n(e－)＝0.05 mol4＝0.2 mol，此時(shí)Ag、Cu已全部析出，總質(zhì)量為0.01 mol108 gmol－1＋0.01 mol64 gmol－1＝1.72 g；因?yàn)楫?dāng)Ag、Cu全部析出后，相當(dāng)于電解水，H＋濃度不再增加，所以生成的H＋所帶電荷的量與消耗的0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋所帶電荷的量相等，則溶液中生成c(H＋)＝0.3 molL－1，pH<1。 [答案]　B 破解電解計(jì)算題的“3法” 原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)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)算等等。常用下列三種方法： 例如由關(guān)系式法以通過4 mol e－為基準(zhǔn)可構(gòu)建電極產(chǎn)物的量的關(guān)系： [分點(diǎn)突破] 角度：電解的相關(guān)計(jì)算 3．1 L某溶液中含有的離子如下表： 離子 Cu2＋ Al3＋ NO Cl－ 物質(zhì)的量濃度(molL－1) 1 1 a 1 用惰性電極電解該溶液，當(dāng)電路中有3 mol 電子通過時(shí)(忽略電解時(shí)溶液體積的變化及電解產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)，下列說法正確的是(　　) A．電解后溶液pH＝0 B．a(chǎn)＝3 C．陽(yáng)極生成1.5 mol Cl2 D．陰極析出的金屬是銅與鋁 [解析]　A項(xiàng)，當(dāng)電路中有3 mol電子通過時(shí)，陽(yáng)極首先發(fā)生2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0.5 mol Cl2，然后發(fā)生2 H2O－4e－===4H＋＋O2↑，生成2 mol H＋，陰極首先發(fā)生：Cu2＋＋2e－===Cu，析出1 mol Cu，然后發(fā)生2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成0.5 mol H2，同時(shí)生成1 mol OH－，最終溶液里得到1 mol H＋，H＋的濃度為1 molL－1，pH＝0，正確；B項(xiàng)，由溶液電荷守恒可知2c(Cu2＋)＋3c(Al3＋)＝c(NO)＋c(Cl－)，可求得c(NO)＝4 molL－1，即a＝4，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解時(shí)陽(yáng)極首先發(fā)生：2Cl－－2e－===Cl2↑，n(Cl－)＝1 mol，生成Cl2 0.5 mol，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解含Al3＋的溶液時(shí)沒有Al生成，錯(cuò)誤。 [答案]　A 4．如圖裝置電解一段時(shí)間，當(dāng)某極析出0.32 g Cu時(shí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分別為(溶液足量，體積均為100 mL且電解前后溶液體積變化忽略不計(jì))(　　) A．13、7、1 B．12、7、2 C．1、7、13 D．7、13、1 [解析]　n(Cu)＝0.32 g64 gmol－1＝0.005 mol，由電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu可知轉(zhuǎn)移電子為0.01 mol，電解時(shí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中電解的化學(xué)方程式分別為2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑、2H2O2H2↑＋O2↑、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 [答案]　A 類型三　金屬的腐蝕與防護(hù) [解析]　依題意，鋼管樁為陰極，電子流向陰極，陰極被保護(hù)，鋼管樁表面腐蝕電流是指鐵失去電子形成的電流，接近于0，鐵不容易失去電子，A項(xiàng)正確；陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電子經(jīng)外電路流向陰極，B項(xiàng)正確；高硅鑄鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極上主要是海水中的水被氧化生成氧氣，惰性輔助陽(yáng)極不被損耗，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)海水對(duì)鋼管樁的腐蝕情況，增大或減小電流強(qiáng)度，D項(xiàng)正確。 [答案]　C [分點(diǎn)突破] 角度：金屬的腐蝕與防護(hù) 5．(2018安徽十校聯(lián)考)將兩根鐵釘分別纏繞銅絲和鋁絲，放入滴有混合溶液的容器中，如圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．a(chǎn)中鐵釘附近出現(xiàn)藍(lán)色沉淀 B．b中鐵釘附近出現(xiàn)紅色 C．b中發(fā)生吸氧腐蝕 D．a(chǎn)中銅絲附近有氣泡產(chǎn)生 [解析]　a中電解質(zhì)溶液的酸性較強(qiáng)，發(fā)生析氫腐蝕，因鐵比銅活潑，故鐵釘作負(fù)極，失去電子生成Fe2＋，然后形成Fe3[Fe(CN)6]2藍(lán)色沉淀，A項(xiàng)正確；鋁比鐵活潑，鋁絲作負(fù)極，鐵釘作正極，鐵釘不發(fā)生反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置b中電解質(zhì)溶液呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕，C項(xiàng)正確；a中銅絲作正極，H＋在正極上得到電子轉(zhuǎn)化為H2，D項(xiàng)正確。 [答案]　B 6．(2018上海閔行區(qū)調(diào)研改編)利用如圖所示裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．若開關(guān)K置于N處，則X不宜用Cu、Ag等作電極 B．若X為鋅且開關(guān)K置于M處，此屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 C．若X為碳棒，為減緩鐵件的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于M處 D．在外加電流的陰極保護(hù)法中，鐵件必須與電源負(fù)極相連 [解析]　若開關(guān)K置于N處，此時(shí)構(gòu)成了電解池，若X是銅、銀，則陽(yáng)極很快被腐蝕掉，從而導(dǎo)致鐵失去了保護(hù)，陽(yáng)極應(yīng)使用惰性電極，才能達(dá)到長(zhǎng)期保護(hù)的效果，A項(xiàng)正確；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕掉，鐵件受到保護(hù)，該防護(hù)法稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，B項(xiàng)正確；鐵比碳的還原性強(qiáng)，若X為碳棒，開關(guān)K置于M處，鐵作負(fù)極，會(huì)加速被腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)鐵件與電源負(fù)極相連時(shí)，負(fù)極向鐵件提供電子，這樣鐵件就會(huì)受到保護(hù)，D項(xiàng)正確。 [答案]　C 7．(2018河南開封一模)我國(guó)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(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．腐蝕過程中，青銅基體作正極 B．CuCl在腐蝕過程中降低了反應(yīng)的焓變 C．若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上消耗氧氣的體積為448 mL D．將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕，Ag2O與催化層發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng) [解析]　根據(jù)題圖知，O2得電子生成OH－、Cu失電子生成Cu2＋，Cu發(fā)生吸氧腐蝕，則青銅基體作負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑只能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，不能改變反應(yīng)的焓變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；沒有指明反應(yīng)條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Ag2O與催化劑CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，化學(xué)方程式為Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O，D項(xiàng)正確。 [答案]　D 金屬防護(hù)方法、原理與效果 防護(hù)方法 原理 覆蓋保護(hù)層(涂油漆、電鍍等) 將金屬與空氣隔離開 改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如形成合金) 使金屬性質(zhì)惰性化 外加電流的陰極保護(hù)法 使被保護(hù)的金屬作電解池的陰極(陽(yáng)極為惰性電極) 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法(連接更活潑的金屬) 使被保護(hù)的金屬作原電池的正極 防護(hù)效果：一般情況下，改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)>作電解池陰極(外加電流的陰極保護(hù)法)>作原電池正極(犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法)>金屬表面處理(覆蓋保護(hù)層) 考向一　新型化學(xué)電源的分析與推斷 1．(2018全國(guó)卷Ⅱ)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng) B．充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2 C．放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2＋4e－===2CO＋C D．充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na＋＋e－===Na [解析]　高氯酸根離子是陰離子，電池放電時(shí)為原電池裝置，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，A正確；由題圖結(jié)合電池總反應(yīng)知，充電時(shí)釋放二氧化碳，放電時(shí)吸收二氧化碳，B正確；放電時(shí)，正極反應(yīng)可以理解為“CO2得到4e－還原為C，余下的兩個(gè)O2－進(jìn)一步結(jié)合CO2生成CO”：3CO2＋4e－===2CO＋C，C正確；充電時(shí)電池的正極與外接電源的正極相連，作電解池的陽(yáng)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，應(yīng)為碳失電子生成CO2，D錯(cuò)誤。 [答案]　D 2．(2017全國(guó)卷Ⅱ)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(cuò)誤的是(　　) A．電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 B．電池工作時(shí)，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(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2S2的量越多 [解析]　原電池工作時(shí)，正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng)，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A項(xiàng)正確；該電池工作時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，負(fù)極有0.02 mol Li(質(zhì)量為0.14 g)被氧化為L(zhǎng)i＋，則負(fù)極質(zhì)量減少0.14 g，B項(xiàng)正確；石墨烯能導(dǎo)電，用石墨烯作電極，可提高電極a的導(dǎo)電性，C項(xiàng)正確；充電過程中，Li2S2的量逐漸減少，當(dāng)電池充滿電時(shí)，相當(dāng)于達(dá)到平衡狀態(tài)，電池中Li2S2的量趨于不變，故不是電池充電時(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2S2的量越多，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　D 3．(2015全國(guó)卷Ⅰ)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(cuò)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C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O [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(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在負(fù)極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項(xiàng)正確；總反應(yīng)為：C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D項(xiàng)正確。 [答案]　A 4．(1)(2018天津卷)CO2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}： O2輔助的Al－CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。 電池的負(fù)極反應(yīng)式：_________________________。 電池的正極反應(yīng)式：6O2＋6e－===6O；6CO2＋6O===3C2O＋6O2 反應(yīng)過程中O2的作用是_________________________。 該電池的總反應(yīng)式：________________________。 (2)(2017北京卷)實(shí)驗(yàn)證明Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能發(fā)生，裝置如下圖。其中甲溶液是__________，操作及現(xiàn)象是_____________。 (3)(2016江蘇卷)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋，其電極反應(yīng)式為_________________________________。 (4)(2016天津卷)氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。回答下列問題： 與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：_______________________________。 (5)(2015四川卷)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(shí)的總反應(yīng)為4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正極反應(yīng)式是_____________________。 [解析]　(1)O2輔助的Al－CO2電池中，Al是活潑金屬，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋。由電池的正極反應(yīng)式可知，O2先生成O，O與CO2反應(yīng)生成C2O和O2，據(jù)此推測(cè)，該過程中O2的作用是催化劑。根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)式及得失電子守恒得電池的總反應(yīng)式為2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。 [答案]　(1)Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)　催化劑　2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 (2)FeSO4溶液　取電池工作前與工作一段時(shí)間后左側(cè)燒杯中溶液，同時(shí)滴加KSCN溶液，后者紅色更深。 (3)Cr2O＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O (4)污染小，可再生，來源廣，資源豐富，燃燒熱值高(任寫其中2個(gè))　H2＋2OH－－2e－===2H2O (5)FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S(或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－) 考向二　電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 5．(2017全國(guó)卷Ⅱ)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(cuò)誤的是(　　) A．待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極 B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 C．陰極的電極反應(yīng)式為：Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根離子在電解過程中向陽(yáng)極移動(dòng) [解析]　利用電解氧化法在鋁制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工鋁質(zhì)工件作陽(yáng)極，A項(xiàng)正確；陰極與電源負(fù)極相連，對(duì)陰極電極材料沒有特殊要求，可選用不銹鋼網(wǎng)等，B項(xiàng)正確；電解質(zhì)溶液呈酸性，陰極上應(yīng)是H＋放電，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解過程中，電解池中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，D項(xiàng)正確。 [答案]　C 6．(2018全國(guó)卷Ⅰ)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題： 制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________。 電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。 [解析]　裝置圖中左側(cè)與電源正極相連，為三室膜電解槽的陽(yáng)極，由于陽(yáng)極室的溶液為稀硫酸，故陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，生成的H＋穿過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室與SO2堿吸收液中的SO反應(yīng)生成HSO，則a室中NaHSO3濃度增加。 [答案]　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a 7．(1)(2016浙江卷)研究證實(shí)，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在________極，該電極反應(yīng)式是______________________________________________。 (2)(2016天津卷)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)物氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)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(huì)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(shí)間后，c(OH－)降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽(yáng)極室”)。 ②電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因?yàn)開_______________________________________。 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：_______________。 [解析]　(1)根據(jù)題意，二氧化碳在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，CO2中C呈＋4價(jià)，CH3OH中C呈－2價(jià)，結(jié)合反應(yīng)前后碳元素化合價(jià)變化，可知碳元素的化合價(jià)降低，得到電子，故該電極為陰極，電極反應(yīng)式為CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O。(2)①根據(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－發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的OH－減少，因此電解一段時(shí)間后，c(OH－)降低的區(qū)域在陽(yáng)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，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)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。 [答案]　(1)陰　CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O (2)①陽(yáng)極室　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或(Fe2O3)生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低 考向三　金屬的腐蝕與防護(hù) 8．(2015上海卷)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)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↑ [解析]　A項(xiàng)，當(dāng)d為石墨時(shí)，鐵片為負(fù)極，腐蝕加快，正確；B項(xiàng)，當(dāng)d為石墨時(shí)，石墨為原電池的正極，其電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正確；C項(xiàng)，當(dāng)d為鋅塊時(shí)，鐵片為原電池的正極而受到保護(hù)，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，正確；D項(xiàng)，當(dāng)d為鋅塊時(shí)，鐵片為正極，電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯(cuò)誤。 [答案]　D 9. (2014福建卷)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。右圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。 (1)該電化學(xué)腐蝕稱為____________________________。 (2)圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是________(填字母)。 [解析]　(1)海水接近于中性，則鐵閘發(fā)生的是吸氧腐蝕。(2)表面海水中O2濃度較大，腐蝕得較快，故B處產(chǎn)生的鐵銹最多。 [答案]　(1)吸氧腐蝕　(2)B 題型特點(diǎn)：選擇題　填空題 考向評(píng)析：常以新型電源為命題背景，考查原電池的構(gòu)成及工作原理；以電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用為背景，考查電解池的工作原理及電解規(guī)律；以貼近日常生活的實(shí)例為背景，考查兩種電化學(xué)腐蝕的原理及區(qū)別以及常見防腐方法。 答題啟示：二輪復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)抓住燃料電池中介質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)式的影響；新型高能充電電池四個(gè)電極式的關(guān)系等命題要點(diǎn)進(jìn)行落實(shí)，強(qiáng)化電極方程式書寫訓(xùn)練。 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用類題的突破方法 [題型特點(diǎn)]　 1．多池組合問題：電化學(xué)中的多池串聯(lián)問題，能夠考查考生基本知識(shí)掌握情況、縝密的思維能力及巧妙處理綜合問題的能力。多個(gè)電池“串聯(lián)”在一起，但沒有外接直流電源，考生要結(jié)合所學(xué)知識(shí)準(zhǔn)確辨認(rèn)電解池和原電池。這種題型主要考查考生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。 2．帶交換膜的電化學(xué)裝置題：近幾年全國(guó)卷高考電化學(xué)裝置一般都帶離子交換膜，此類題目新穎度高，考生因理不清交換膜與陰、陽(yáng)離子的移動(dòng)方向的關(guān)系而出現(xiàn)錯(cuò)誤。帶膜的電化學(xué)裝置多應(yīng)用于物質(zhì)的制備和提純。這種題型主要考查學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，一般出現(xiàn)在全國(guó)卷的第11題。類型一　多池組合問題 [名師精講] 多池組合中電池類型的判斷方法 1．直接判斷 非常直觀明顯的裝置，如有燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖所示：A為原電池，B為電解池。 2．根據(jù)電池中的電池材料和電解質(zhì)溶液判斷 原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個(gè)碳棒作電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示：B為原電池，A為電解池。 [典例示范] [應(yīng)用嘗試] 1．如圖表示用酸性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行的電解實(shí)驗(yàn)。下列說法中正確的是(　　) A．燃料電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．a(chǎn)極是鐵，b極是銅時(shí)，b極逐漸溶解，a極上有銅析出 C．a(chǎn)極是粗銅，b極是純銅時(shí)，a極逐漸溶解，b極上有銅析出 D．a(chǎn)、b兩極均是石墨時(shí)，a極上產(chǎn)生的O2與電池中消耗的H2體積比為2∶1 [解析]　因?yàn)槭撬嵝匀剂想姵兀哉龢O反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A項(xiàng)錯(cuò)誤；a極與電池的正極相連，為電解池的陽(yáng)極，所以鐵失電子逐漸溶解，b極上有銅析出，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a極是粗銅，b極是純銅時(shí)，形成電解精煉銅的裝置，C項(xiàng)正確；a極上產(chǎn)生1 mol O2時(shí)轉(zhuǎn)移4 mol電子，轉(zhuǎn)移4 mol電子時(shí)消耗2 mol H2，則相同條件下，生成的氧氣與消耗的H2的體積比為1∶2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　C 2．如圖所示，X、Y、Q、W都是惰性電極，將電源接通后，W極附近顏色逐漸加深。下列說法中不正確的是(　　) A．電源的M極為正極 B．甲裝置中溶液的pH減小 C．甲裝置的兩個(gè)電極上都有單質(zhì)生成且物質(zhì)的量之比為1∶1 D．欲用乙裝置給銅鍍銀，U極應(yīng)該是Ag，電鍍液選擇AgNO3溶液 [解析]　A項(xiàng)，W極附近顏色逐漸加深，說明通電時(shí)氫氧化鐵膠粒移向該電極，W極為陰極，W極連接電源的負(fù)極，N為負(fù)極，M為正極，正確；B項(xiàng)，甲裝置用惰性電極電解CuSO4溶液，產(chǎn)物為Cu、O2、H2SO4，生成H2SO4，c(H＋)增大，溶液的pH減小，正確；甲裝置在電解時(shí)生成Cu和O2，n(Cu)∶n(O2)＝2∶1，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電鍍時(shí)鍍層金屬作陽(yáng)極，即U極應(yīng)該是Ag，電鍍液為AgNO3溶液正確。 [答案]　C 3．假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強(qiáng)度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號(hào)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．當(dāng)K閉合時(shí)，A裝置發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源 B．當(dāng)K斷開時(shí)，B裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生 C．當(dāng)K閉合后，整個(gè)電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)棰佟啵虎摺?；⑤→④；③→? D．當(dāng)K閉合后，A、B裝置中pH變大，C、D裝置中pH不變 [解析]　當(dāng)K閉合時(shí)，B裝置構(gòu)成原電池，在電路中作電源，整個(gè)電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)棰佟?；⑦→⑥；⑤→④；③→②；B裝置中消耗H＋，pH變大，A裝置中相當(dāng)于電解飽和食鹽水，pH變大，C裝置中相當(dāng)于在銀上鍍銅，pH不變；D裝置中相當(dāng)于銅的電解精煉，pH不變。 [答案]　A 類型二　帶交換膜的電化學(xué)裝置題 [名師精講] 1．陽(yáng)離子交換膜的使用原理 陽(yáng)離子交換膜有很多微孔，孔道上有許多帶負(fù)電荷的基團(tuán)，陽(yáng)離子可以自由通過孔道，而陰離子移動(dòng)到孔道處，受到孔道帶負(fù)電荷基團(tuán)的排斥而不能進(jìn)入孔道中，因而不能通過交換膜。 質(zhì)子交換膜是陽(yáng)離子交換膜的特例，僅允許質(zhì)子(H＋)通過，其他離子不能通過。 2．陰離子交換膜的使用原理 陰離子交換膜有很多微孔，孔道上有許多帶正電荷的基團(tuán)，陰離子可以自由通過孔道，而陽(yáng)離子移動(dòng)到孔道處，受到孔道帶正電荷基團(tuán)的排斥而不能進(jìn)入孔道中，因而不能通過交換膜。 3．離子交換膜類型的判斷方法 依據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原理，判斷膜的類型，判斷時(shí)首先要寫出陰、陽(yáng)兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余；依據(jù)該電極附近電解質(zhì)溶液滿足電荷守恒原則，判斷出離子移動(dòng)的方向，進(jìn)而確定離子交換膜的類型。 例如離子交換膜法淡化海水的實(shí)驗(yàn)裝置如圖： 陽(yáng)極室中的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，剩余Na＋，要維持陽(yáng)極室內(nèi)電荷守恒，則Cl－通過a膜進(jìn)入陽(yáng)極室，故a為陰離子交換膜，陰極室中的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，反應(yīng)生成OH－，要維持陰極室內(nèi)電荷守恒，則Na＋通過b膜進(jìn)入陰極室，故b為陽(yáng)離子交換膜。 [典例示范] [應(yīng)用嘗試] 一、使用陽(yáng)離子(或質(zhì)子)交換膜的電化學(xué)裝置 4．為了強(qiáng)化安全管理，某油庫(kù)引進(jìn)了一臺(tái)空氣中汽油含量的測(cè)量?jī)x，其工作原理如圖所示(用強(qiáng)酸性溶液作電解質(zhì)溶液)。下列說法中不正確的是(　　) A．石墨電極作正極，發(fā)生還原反應(yīng) B．鉑電極的電極反應(yīng)式為C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋ C．H＋由質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移 D．每消耗5.6 L O2，電路中通過1 mol電子 [解析]　A項(xiàng)，石墨作正極，正極上O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，鉑電極上C8H18失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，正確；C項(xiàng)，陽(yáng)離子移向正極，所以H＋由質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移，正確；D項(xiàng)，未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況下，無法計(jì)算，錯(cuò)誤。 [答案]　D 5．根據(jù)反應(yīng)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，用惰性電極電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7。下列說法不正確的是(　　) A．a(chǎn)連接電源負(fù)極 B．b極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ C．c為陽(yáng)離子交換膜 D．通過2 mol電子時(shí)生成1 mol Cr2O [解析]　A項(xiàng)，右池CrO轉(zhuǎn)化為Cr2O，應(yīng)增加H＋濃度，b電極上OH－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，促進(jìn)水的電離，則b電極為陽(yáng)極，a電極為陰極，連接電源負(fù)極，正確；B項(xiàng)，b極上發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，正確；C項(xiàng)，a電極為陰極，陰極上H2O得電子生成H2，同時(shí)生成OH－，則電解后溶液中OH－濃度增大，溶液電荷不守恒，右側(cè)溶液中Na＋通過離子交換膜進(jìn)入左池，則c為陽(yáng)離子交換膜，正確；D項(xiàng)，通過2 mol電子時(shí)右側(cè)電極生成2 mol H＋，促進(jìn)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O平衡右移，根據(jù)勒夏特列原理生成Cr2O的物質(zhì)的量小于1 mol，錯(cuò)誤。 [答案]　D 6．(2018全國(guó)卷Ⅲ)KIO3是一種重要的無機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉栴}： KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。 ①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：__________________。 ②電解過程中通過陽(yáng)離子交換膜的離子主要為________，其遷移方向是___________________________。 [解析]　①電解池中陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；②電解過程中，陽(yáng)離子(K＋)通過陽(yáng)離子交換膜由電解池的左側(cè)(陽(yáng)極)移向右側(cè)(陰極)。 [答案]?、?H2O＋2e－===2OH－＋H2↑?、贙＋　由a到b 二、使用陰離子交換膜的電化學(xué)裝置 7．電解裝置如圖所示，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(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，下列說法不正確的是(　　) A．右側(cè)發(fā)生的電極方程式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．電解結(jié)束時(shí)，右側(cè)溶液中含有IO C．電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：KI＋3H2O===KIO3＋3H2↑ D．如果用陽(yáng)離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)方程式不變 [解析]　電解的電極反應(yīng)，陽(yáng)極2I－－2e－===I2，使左側(cè)溶液變藍(lán)色；3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，則一段時(shí)間后，藍(lán)色變淺；IO通過陰離子交換膜向右側(cè)移動(dòng)；陰極2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右側(cè)放出H2。如果用陽(yáng)離子交換膜代替陰離子交換膜：陽(yáng)極2I－－2e－===I2，多余K＋通過陽(yáng)離子交換膜遷移至陰極；陰極2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，保證兩邊溶液呈電中性，電解槽內(nèi)總反應(yīng)為2I－＋2H2OI2＋H2↑＋2OH－。 [答案]　D 8．納米級(jí)Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制電解液中OH－的濃度制備納米級(jí)Cu2O的裝置如圖所示，發(fā)生的反應(yīng)為2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列說法正確的是(　　) A．鈦電極發(fā)生氧化反應(yīng) B．陽(yáng)極附近溶液的pH逐漸增大 C．離子交換膜應(yīng)采用陽(yáng)離子交換膜 D．陽(yáng)極反應(yīng)為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O [解析]　鈦電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；銅作陽(yáng)極，陽(yáng)極上銅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由陰極區(qū)遷移到陽(yáng)極區(qū)參與反應(yīng)，離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜，C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確；由陰極區(qū)遷移過來的OH－在陽(yáng)極全部參與反應(yīng)，陽(yáng)極附近溶液的pH不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　D 三、陰、陽(yáng)離子交換膜共用的電化學(xué)裝置 9．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(shí)得到H2SO4，其原理如圖所示(電極材料為石墨)。下列有關(guān)敘述不正確的是(　　) A．圖中a極連接電源的負(fù)極 B．A口放出的物質(zhì)是氫氣，C口放出的物質(zhì)是氧氣 C．b極電極反應(yīng)式為SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ D．電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng) [解析]　A項(xiàng)，Na＋移向陰極區(qū)，SO移向陽(yáng)極區(qū)，所以a極為陰極，應(yīng)接電源負(fù)極，正確；B項(xiàng)，陰極區(qū)H＋放電生成氫氣，陰極電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，從A口出來的是氫氣，b板應(yīng)接電源正極，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋，從C口流出的是濃度較大的硫酸，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，b為陽(yáng)極，SO在陽(yáng)極失去電子變成SO，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋，正確；D項(xiàng)，陰極電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c(OH－)增大，堿性增強(qiáng)，正確。 [答案]　B 10．次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性，H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如下圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過)： 回答下列問題： (1)寫出陽(yáng)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(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)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_______________________。 [解析]　(1)陽(yáng)極為水電離出的OH－放電，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)陽(yáng)極室中的H＋穿過陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2。(3)在陽(yáng)極區(qū)H3PO或H3PO2可能失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，即生成物中會(huì)混有PO。 [答案]　(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)陽(yáng)極室的H＋穿過陽(yáng)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 專題跟蹤訓(xùn)練(六) 能力練(20分鐘　50分) 一、選擇題(每小題6分，共42分) 1．(2018云南曲靖一模)下列有關(guān)電池的說法不正確的是(　　) A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池 B．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極 C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極 [解析]　A項(xiàng)，鋰電池屬于可充電電池，屬于二次電池，故說法正確；B項(xiàng)，鋅錳干電池中，鋅是活潑金屬，作負(fù)極，故說法正確；C項(xiàng)，燃料電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，故說法正確；D項(xiàng)，原電池的工作原理，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，鋅作負(fù)極，銅作正極，電子從鋅電極經(jīng)外電路流向銅極，故說法錯(cuò)誤。 [答案]　D 2．下圖所示的日常生活裝置中，與手機(jī)充電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化形式相同的是(　　) [解析]　A項(xiàng)是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；B項(xiàng)是將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能；C項(xiàng)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能；D項(xiàng)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。 [答案]　A 3．下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是(　　) [解析]　A項(xiàng)，Zn應(yīng)為原電池負(fù)極，Cu為原電池正極；B項(xiàng)，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換；C項(xiàng)，粗銅應(yīng)連接電源正極；D項(xiàng)，電解飽和NaCl溶液，Cl－在陽(yáng)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。 [答案]　D 4．(2018江西贛州統(tǒng)考)根據(jù)圖示判斷下列敘述符合事實(shí)的是(　　) A．按圖①連接并放置一段時(shí)間后，F(xiàn)e片表面會(huì)“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(huì)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(shí)間后，在Sn片上有無色氣泡聚集 [解析]　按圖①連接后，鐵與電源的正極相連，作陽(yáng)極，鐵失去電子，F(xiàn)e片表面不會(huì)“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(huì)發(fā)生