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1、专题六专题六 电化学电化学考纲要求1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。考点一考点一原电池的工作原理及其应用原电池的工作原理及其应用1图解原电池工作原理2原电池装置图的升级考查说明(1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。(2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=CuZn2而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。(3)盐桥的作用：原电池装置由装置到装置的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：隔绝正负极反
2、应物，避免直接接触，导致电流不稳定；通过离子的定向移动，构成闭合回路；平衡电极区的电荷。(4)离子交换膜作用：由装置到装置的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。题组一原电池电极反应式书写集训(一)辨析“介质”书写电极反应式1按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。(1)酸性介质，如 H2SO4溶液：负极：CH3OH6e H2O=CO26H。3正极：O26e 6H=3H2O。2(2)碱性介质，如 KOH 溶液：负极：CH3OH6e 8OH=CO236H2O。3正极：O26e 3H2O=6OH。2(3)熔融
3、盐介质，如 K2CO3：负极：CH3OH6e 3CO23=4CO22H2O。3正极：O26e 3CO2=3CO23。2(4)掺杂 Y2O3的 ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2：负极：CH3OH6e 3O2=CO22H2O。3正极：O26e=3O2。2(二)明确“充、放电”书写电极反应式2 镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2O负极：Cd2e 2OH=Cd(OH)2。阳极：2Ni(OH)22OH 2e=2NiOOH2H2O。(三)识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式3 如将燃煤产生的二氧化
4、碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以 CO2和 H2O 为原料制备 HCOOH 和 O2的原理示意图。放电充电Cd(OH)22Ni(OH)2。负极：2H2O4e=O24H。正极：2CO24H 4e=2HCOOH。4金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4MnO22nH2O=4M(OH)n。负极：4M4ne=4Mn。正极：nO22nH2O4ne=4nOH。5液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。负极：N2H44e 4OH=N24
5、H2O。正极：O24e 2H2O=4OH。锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn 等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn 等)LiMPO4(M：Fe 等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCnxe=xLi nC正极反应：Li1xMO2xLi xe=LiMO2总反应：Li1xMO2LixCn放电充电nCLiMO2。题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动6控制适合的条件，将反应 2Fe32I断不正确的是()2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C电流表读数为零
6、时，反应达到化学平衡状态D电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案D解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子生成 Fe2被还原，I 失去电子生成 I2被氧化，所以 A、B 正确；电流表读数为零时，Fe3得电子速率等于 Fe2失电子速率，反应达到平衡状态，所以 C 正确；D 项，在甲中溶入 FeCl2固体，平衡 2Fe32I左移动，I2被还原为 I，乙中石墨为正极，不正确。7 某同学为探究 Ag 和 Fe2的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3
7、溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小 回到零点 逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为_(填“正”或“负”)极。由实验得出 Ag 和 Fe2反应的离子方程式是_。2Fe2I2向答案负Fe2AgFe3Ag1把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。2电子流向的分析方法(1)改变条件，平衡移动；(2)平衡移动，电子转移；(3)电子转移，判断区域；(4)根据区域，判断流向；(5)根据流向，判断电极。题组三化学电池集训(一)燃料电池8一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4e H2
8、O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是()A检测时，电解质溶液中的H 向负极移动B若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L 氧气C电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为O24e 2H2O=4OH答案C解析解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故 A 错误；因电解质溶液是酸性的，不可能存在 OH，故正极的反应式为 O24H 4e=2H2O，转移 4 mol 电子时消耗 1 mol O2，则转移 0.4 mol电子时消耗 2.24 L O2，故 B、D 错误；电池反应式即正、负
9、极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C 正确。9(2015江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A反应 CH4H2O=3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子B电极 A 上 H2参与的电极反应为H22OH 2e=2H2OC电池工作时，CO23向电极 B 移动D电极 B 上发生的电极反应为 O22CO24e=2CO23答案D解析A 项，CH4CO，则该反应中每消耗 1 mol CH4转移 6 mol 电子，错误；B 项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以 A 电极即负极上 H2参与的电极反应为 H22e CO2342催化剂=CO
10、2H2O，错误；C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B 极是正极，错误；D 项，B 电极即正极上 O2参与的电极反应为 O24e 2CO2=2CO23，正确。10甲醇燃料电池(简称 DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC 的工作原理如下图所示：通入 a 气体 的电极是电 池的 _(填“正 极”或“负极”)，其 电极反应 为_。答案负极CH3OH6e H2O=CO26H解析根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入 a 的电极为负极，通入 b 的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反
11、应式为 CH3OH6e H2O=CO26H，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为 O24e 4H=2H2O。(二)可逆电池11(2016全国卷，11)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH溶液，反应为 2ZnO24OH 2H2O=2Zn(OH)24。下列说法正确的是()A充电时，电解质溶液中K 向阳极移动B充电时，电解质溶液中c(OH)逐渐减小C放电时，负极反应为Zn4OH 2e=Zn(OH)24D放电时，电路中通过2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况)答案C解析A 项，充电时，电解质溶液中 K 向阴极移动，错误；B 项，放电时总反应方程式为2ZnO
12、24OH 2H2O=2Zn(OH)24，则充电时电解质溶液中 c(OH)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极 Zn 失电子生成的 Zn2将与 OH 结合生成 Zn(OH)24，正确；D 项，O24e，故电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 0.5 mol，标准状况下体积为 11.2 L，错误。12(2016四川理综，5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A放电时，Li 在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为LixC6xe=xLi C6C充电时，若转移 1 mol
13、e，石墨(C6)电极将增重 7x gD充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi答案C解析放电时，负极反应为LixC6xe=xLi C6，正极反应为 Li1xCoO2xe xLi=LiCoO2，A、B 正确；充电时，阴极反应为xLi C6xe=LixC6，转移1 mol e 时，石墨 C6电极将增重 7 g，C 项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，D 项正确。13(2017全国卷，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8材料，电池反应为 16LixS8=8Li
14、2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li 2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多答案D解析A 项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中 Li 移动方向可知，电极 a 为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的还原反应，正确；B 项，电池工作时负极电极方程式为 Lie=Li，当外电路中流过0.02 mol 电子时，负极消耗的Li 的物
15、质的量为 0.02 mol，其质量为 0.14 g，正确；C 项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a 的导电能力，正确；D 项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx=16LixS8(2x8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。14(2016北京市海淀区高三上学期期末)2015 年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充、放电的超常性能铝离子电池，内部用 AlCl4和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如下图所示。下列说法不正确的是()电解A放电时，铝为负极、石墨为正极B放电时，有机阳离子向铝电极方向移动C放电时的负极反应：Al3e 7AlCl4=4Al2Cl7D充电
16、时的阳极反应：CnAlCl4e=CnAlCl4答案B解析A 项，放电时是原电池，铝是活性电极，石墨为惰性电极，铝为负极、石墨为正极，正确；B 项，在原电池中，阳离子向正极移动，有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动，错误；C 项，根据示意图，放电时，铝为负极，失去电子与 AlCl4生成 Al2Cl7，负极反应：Al3e 7AlCl4=4Al2Cl7，正确；D 项，充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为 CnAlCl4 e=CnAlCl4，正确。(三)储“氢”电池15镍氢电池的化学方程式为 NiO(OH)MH质为 KOH)，下列说法不正确的是()A充电过程中，电池的负极上发生的反应为H2OMe=M
17、HOHB储氢合金位于电池的负极C放电时，OH 向电池的负极移动D充电过程中，化学能转化为电能储存在电池中答案D解析本题考查了电化学反应原理、电极反应式的书写等，意在考查学生的理解能力及应用能力。据镍氢电池反应原理和化学方程式可知，充电过程为电解池，电池的负极得到电子，发生的反应为 H2OMe=MHOH，A 项正确；根据化学方程式可知，电池的负极有氢生成，M 为储氢合金，只能位于电池的负极，B 项正确；放电时，阴离子向负极移动，故电解质中的 OH 移向负极，C 项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，D 项错误。16镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH 中的
18、 M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO2下列说法正确的是()ANiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充电过程中 OH 离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH，H2O 中的 H 被 M 还原DNiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液答案A解析A 项，放电过程中，NiOOH 得电子，化合价降低，发生还原反应，正确；B 项，充电过程中发生电解池反应，OH 从阴极向阳极迁移，错误；C 项，充电过程
19、中，阴极M 得到电子，M 被还原，H2O 中的 H 化合价没有发生变化，错误；D 项，NiMH 在 KOH 溶液、氨水中会发生氧化还原反应，错误。放电充电NiOMH2O(M 为储氢合金，电解考点二考点二电解池及其应用电解池及其应用1图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)2正确判断电极产物阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成 Fe2，而不是 Fe3)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为 S2I Br Cl OH(水)。阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag Hg2Fe3Cu2H Pb2Fe2Z
20、n2H(水)3对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)电解类型电解水电解电解质放氢生碱型放氧生酸型注意电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解 CuSO4溶液，Cu2完全放电之前，可加入 CuO 或 CuCO3复原，而 Cu2完全放电之后，应加入Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3复原。电解质实例NaOH、H2SO4或 Na2SO4HCl 或 CuCl2NaClCuSO4或 AgNO3溶液复原物质水原电解质HCl 气体CuO 或 Ag2O题组一辨析电解原理易错点1正误判断，下列说法正确的打“”，错误的打“”(1
21、)电解质溶液导电发生化学变化()(2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化()(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH 溶液()(4)工业上可用电解 MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制备 Mg 和 Al()(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵金属的原料()(6)用惰性电极电解 CuSO4溶液，若加入 0.1 mol Cu(OH)2固体可使电解质溶液复原，则整个电路中转移电子数为 0.4 mol()题组二电解池电极反应式书写集训(一)基本电极反应式的书写2按要求书写电极反应式(1)用惰性电极电解 NaCl 溶液阳极：2Cl 2e=Cl2。阴极：2H 2e=H2。(2)用惰
22、性电极电解 CuSO4溶液阳极：4OH 4e=2H2OO2(或 2H2O4e=O24H)。阴极：Cu22e=Cu。(3)铁作阳极，石墨作阴极电解NaOH 溶液阳极：Fe2e 2OH=Fe(OH)2。阴极：2H2O2e=H22OH。(4)用惰性电极电解熔融 MgCl2阳极：2Cl 2e=Cl2。阴极：Mg22e=Mg。(二)提取“信息”书写电极反应式3按要求书写电极反应式(1)以铝材为阳极，在 H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为_。答案2Al6e 3H2O=Al2O36H(2)用 Al 单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R 受热分解生成化
23、合物 Q，写出阳极生成 R 的电极反应式：_。答案Al3HCO33e=Al(OH)33CO2(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7和 AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为阳极：Al3e 7AlCl4=4Al2Cl7。阴极：4Al2Cl73e=Al7AlCl4。(4)用惰性电极电解 K2MnO4溶液能得到化合物 KMnO4，则电极反应式为阳极：MnO24e=MnO4。阴极：2H 2e=H2。(5)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极
24、，石墨为阴极，电解析出 LiFePO4沉淀，则阳极反应式为_。答案FeH2PO4Li 2e=LiFePO42H(三)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式4按要求书写电极反应式(1)电解装置如图，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I26OH=IO35I 3H2O阳极：2I 2e=I2。阴极：2H2O2e=H22OH。(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下。阳极：HSO32e
25、 H2O=3H SO24。阴极：2H 2e=H2(或 2H2O2e=H22OH)。题组三电解池的“不寻常”应用类型一电解原理在治理环境中的不寻常应用52016天津理综，10(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OH=FeO243H2，工作原理如图 1 所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色 FeO24，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及
26、时排出，其原因：_。c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化如图 2，任选 M、N 两点中的一点，分析 c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。答案阳极室防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低M 点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或 N 点：c(OH)过高，铁电极上有 Fe(OH)3生成，使 Na2FeO4产率降低解析根据题意，镍电极有气泡产生是H 得电子生成 H2，发生还原反应，则铁电极上 OH被消耗且无补充，溶液中的OH 减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电
27、解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在 M 点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在 N点：c(OH)过高，铁电极上有 Fe(OH)3生成，使 Na2FeO4产率降低。类型二电解原理在“制备物质”中的不寻常应用(一)“单膜”电解池62015山东理综，29(1)利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH 可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液。B 极区电解液为_溶液(填化学式)，阳极电极反
28、应式为_，电解过程中 Li 向_电极迁移(填“A”或“B”)。答案LiOH2Cl 2e=Cl2B解析B 极区生成 H2，同时会生成 LiOH，则 B 极区电解液为 LiOH 溶液；电极 A 为阳极，在阳极区 LiCl 溶液中 Cl放电，电极反应式为 2Cl 2e=Cl2；在电解过程中 Li(阳离子)向 B 电极(阴极区)迁移。(二)“双膜”电解池7用 NaOH 溶液吸收烟气中的 SO2，将所得的 Na2SO3溶液进行电解，可循环再生 NaOH，同时得到 H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。(1)图中 a 极要连接电源的_(填“正”或“负”)极，C 口流出的物质是_。(2)SO23放
29、电的电极反应式为_。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：_。答案(1)负硫酸2(2)SO232e H2O=SO42H(3)H2O强H OH，在阴极H 放电生成 H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增解析根据 Na、SO23的移向判断阴、阳极。Na 移向阴极区，a 极应接电源负极，b 极应接电源正极，其电极反应式分别为阴极：2H2O2e=H22OH2阳极：SO232e H2O=SO42H所以从 C 口流出的是 H2SO4。在阴极区，由于H 放电，破坏水的电离平衡，c(H)减小，c(OH)增大，生成 NaOH，碱性增强，从 B 口流出的是浓度较大的NaOH 溶液。
30、8(2016全国卷，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na 和 SO24可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的SO24离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大B该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4产品C负极反应为 2H2O4e=O24H，负极区溶液 pH 降低D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2生成答案B解析电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 SO2Na向4离子向正极区
31、移动，负极区移动，正极区水电离的 OH 发生氧化反应生成氧气，H 留在正极区，该极得到 H2SO4产品，溶液pH 减小，负极区水电离的H 发生还原反应生成氢气，OH 留在负极区，该极得到 NaOH 产品，溶液 pH 增大，故 A、C 项错误，B 项正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2生成，D 项错误。(三)“多膜”电解池9H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)写出阳极的电极反应式：_。(2)分析产品室可得到 H3PO2的原因：_。(3
32、)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_。答案(1)2H2O4e=O24H(2)阳极室的 H 穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成 H3PO2(3)PO34H2PO2或 H3PO2被氧化解析(1)阳极发生氧化反应，在反应中OH 失去电子，电极反应式为 2H2O4e=O24H。(2)H2O 放电产生 H，H 进入产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H H2PO2H3PO
33、2。(3)如果撤去阳膜，H2PO2或 H3PO2可能会被氧化。题组四原电池、电解池原理在金属腐蚀及防护中的应用(一)两种腐蚀的比较10利用下图装置进行实验，开始时，a、b 两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa 处发生吸氧腐蚀，b 处发生析氢腐蚀B一段时间后，a 处液面高于 b 处液面Ca 处溶液的 pH 增大，b 处溶液的 pH 减小Da、b 两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2答案C解析根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为左边负极：Fe2e=Fe2正极：O24e 2H2O=4OH右边负极：Fe2e=Fe2正极：2H 2e=H
34、2a、b 处的 pH 均增大，C 错误。11结合图判断，下列叙述正确的是()A和中正极均被保护B和中负极反应均是 Fe2e=Fe2C和中正极反应均是O22H2O4e=4OHD和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液均有蓝色沉淀答案A解析根据原电池形成的条件，中 Zn 比 Fe 活泼，Zn 作负极，Fe 为正极，保护了 Fe；中 Fe 比 Cu 活泼，Fe 作负极，Cu 为正极，保护了Cu，A 项正确；中负极为锌，负极发生氧化反应，电极反应为 Zn2e=Zn2，B 项错误；中发生吸氧腐蚀，正极为 O2得电子生成 OH，中为酸化的 NaCl 溶液，发生析氢腐蚀，在正极上发生还原反应，电极反应为2H
35、2e=H2，C 项错误；Fe(CN)63是稳定的配合物离子，与 Fe2发生反应：3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62，故加入少量K3Fe(CN)6溶液有蓝色沉淀是 Fe2的性质，装置中不能生成 Fe2，装置中负极铁失电子生成Fe2，D 项错误。(二)腐蚀类型与防护方法12(2017全国卷，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境
36、条件变化进行调整答案C解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B 正确；C 项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。1金属腐蚀快慢的三个规律(1)金属腐蚀类型的差异电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护腐蚀措施的腐蚀。(2)电解质溶液的影响对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。2两种腐蚀与三种保护(1)两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解
37、液的 pH)。(2)三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。考点三考点三有关电化学的串联装置及计算有关电化学的串联装置及计算1无外接直流电源的串联装置(1)甲装置为原电池，其中Zn 为负极，电极反应式为Zn2e=Zn2。(2)乙装置为电解池，其中Fe 为阴极，电极反应式为 2H 2e=H2。2有外接直流电源的串联装置(1)甲装置为电解池，其中Cu 为阴极，电极反应式为2H 2e=H2。(2)乙装置为电镀池，其中Cu 为阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2。题组一原电池、电解池的判断1根据装置图回答问题：(1)A 为_，B 为_。(填原电池或电解池)(2)写出下列电极反应式
38、：通 O2一极：_；b 极：_。答案(1)原电池电解池(2)O24e 4H=2H2O2H 2e=H22如图所示，若 C 极溶解，D 极上析出 Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气体，回答下列问题。乙是_(填原电池或电解池)；B 的电极反应式：_。答案原电池2H 2e=H2题组二“多池”串联的判断与计算3如下图所示，其中甲池的总反应式为 2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。下列说法正确的是()A甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置B甲池通入 CH3OH 的电极反应式为 CH3OH6e 2H2O=CO238HC反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu
39、(OH)2固体能使 CuSO4溶液恢复到原浓度D甲池中消耗 280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g 固体答案D解析甲池为原电池，作为电源，乙池、丙池为两个电解池。根据原电池的形成条件知，通入 CH3OH 的一极为负极，通入O2的一极为正极，所以石墨、Pt(左)作阳极，Ag、Pt(右)作阴极；B 项，负极反应：CH3OH6e 8OH=CO236H2O；C 项，应加入 CuO 或 CuCO3；D 项，丙池中：MgCl22H2O 电解,Mg(OH)2Cl2H2，消耗 0.012 5 mol O2，转移 0.05mol 电子，生成 0.025 mol Mg(OH)2，其质
40、量为 1.45 g。4已知铅蓄电池的工作原理为 PbPbO22H2SO4放电充电2PbSO42H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。(1)A 是铅蓄电池的_极，铅蓄电池正极反应式为_，放电过程中电解液的密度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(2)Ag 电极的电极反应式是_，该电极的电极产物共_ g。(3)Cu 电极的电极反应式是_，CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或“不变”)。答案(1)负PbO24H SO242e=PbSO42H2O减小(2)2H 2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不
41、变解析根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A 是电源的负极，B 是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H 2e=H2，Fe作阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2，左侧 U 形管中总反应式为 Fe2H=Fe2H2。右侧 U 形管相当于电镀装置，Zn 电极作阴极，电极反应式为 Cu22e=Cu，铜电极作阳极，电极反应式为 Cu2e=Cu2，电镀过程中 CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。电解计算破题“3 方法”(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出
42、总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式：(式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。题组三电化学学科交叉计算5(1)(2015全国卷，26(1)(2)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和 NH4Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为_。电池反应的
43、离子方程式为_。维持电流强度为 0.5 A，电池工作 5 分钟，理论上消耗锌_g。(已知 F96 500 Cmol1)(2)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为 1.20 V，能量密度 E_电池输出电能(列式计算。能量密度，1 kWh3.6106 J)。燃料质量(3)新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O2)在其间通过。如
44、图所示，其中多孔电极不参与电极反应。该电池的负极反应式为_。如果用该电池作为电解装置，当有 16 g 甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为_C(1 个电子的电量为 1.61019C)。(4)以 CH4(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀 H2SO4作电解质溶液，其负极电极反应式为_，已知该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为890.3 kJmol1，则该电池的比能量电池输出电能kWh为_kWhkg1(结果保留 1 位小数，比能量,1 kWh3.6106 J)。燃料质量kg答案(1)MnO2H e=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2注：式中 Zn2可写为 Z
45、n(NH3)24、Zn(NH3)2Cl2等，H 可写为 NH40.05(2)CH3OCH312e 3H2O=2CO212H121 000 g1.20 Vmol111296 500 C46 gmol613.6 10 J(kWh)8.39 kWhkg11 kg(3)CH3OH6e 3O2=CO22H2O0.5 mol61.61019C6.021023 mol1(或 2.890105)(4)CH48e 2H2O=CO28H13.4解析(4)甲烷燃料电池中，甲烷在负极被氧化，电解质为硫酸，负极反应式：CH48e 2H2O=CO28H，该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为890.3 kJmo
46、l1,1 mol890.3103 J86.4%电池输出电能kWh甲烷燃烧输出的电能为0.214 kWh，比能量3.6106 JkWh1燃料质量kg0.214 kWh13.4 kWhkg1。31610kg学科交叉的主要计算公式化学与物理结合的计算，主要涉及两个公式：(1)QItn(e)F，F 计算时一般取值 96 500Cmol1。(2)WUIt。专题强化练专题强化练1(2017全国卷，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式：Al33e=Al
47、D硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C解析A 项，根据电解原理可知，Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C 项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D 项，电解时，阴离子移向阳极，正确。2(2017海南，10)一种电化学制备 NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H。下列叙述错误的是()APd 电极 b 为阴极B阴极的反应式为N26H 6e=2NH3CH 由阳极向阴极迁移D陶瓷可以隔离 N2和 H2答案A解析A 项，此装置为电解池，总反应是N23H2=2NH3，Pd 电极 b 上是
48、氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd 电极 b 为阳极，错误；B 项，根据 A 项分析，Pd 电极 a 为阴极，反应式为N26H 6e=2NH3，正确；C 项，根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳离子移向阴极，正确；D 项，根据装置图，陶瓷隔离N2和 H2，正确。3(2017泰安市高三第一轮复习质量检测)一种以 NaBH4和 H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是()A电池的正极反应为H2O22e=2OHB电池放电时 Na 从 a 极区移向 b 极区C电子从电极 b 经外电路流向电极 aDb 极室的输出液经处理后可输入a 极室循环利用答案C解析A 项，正极
49、发生反应：H2O22e=2OH，正确；B 项，放电时为原电池，阳离子移向正极，b 为正极，正确；C 项，电子由负极经外电路流向正极，应该由 a 到 b，错误；D 项，产生的氢氧化钠溶液可以循环使用，正确。4(2017四川省眉山中学高三 2 月月考)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，越来越成为人们研制绿色原电池所关注的焦点。其中一种镁原电池的反应为 xMgMo3S4放电充电MgxMo3S4，下列说法正确的是()A电池放电时，Mg2向负极迁移B电池放电时，正极反应为Mo3S42xe xMg2=MgxMo3S4C电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4D电池充电
50、时，阳极反应为xMg2xe=xMg2答案B解析A 项，电池放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，Mg2向正极迁移，错误；B 项，电池放电时，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为Mo3S42xe xMg2=MgxMo3S4，正确；C 项，电池充电时，阴极发生还原反应生成Mg，错误；D 项，电池充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为MgxMo3S42xe=Mo3S4xMg2，错误。5(2017兰州市高三第一次诊断性考试)科学家设计出质子膜H2S 燃料电池，实现了利用 H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S 燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是()A电极 a 为电池的负极