（廣東專用）2015高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 考前三個(gè)月 第一部分 專題3 化學(xué)基本理論7

學(xué)案7　電化學(xué)基礎(chǔ) 最新考綱展示　1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。3.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。 基礎(chǔ)回扣 1．按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并回答下列問(wèn)題。 (1)判斷裝置的名稱：A池為_(kāi)_______，B池為_(kāi)_______。 (2)鋅極為_(kāi)___極，Cu2＋在溶液中向________(填“Zn”或“Cu”)極運(yùn)動(dòng)。 (3)電極反應(yīng)式 正極________________________________________________________________________， 負(fù)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(yīng)式為_(kāi)_____________________，石墨棒C2附近發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)_________________________，溶液中的K＋向__________(填“C1”或“C2”)電極移動(dòng)； ②當(dāng)C2極析出224 mL 氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí))，鋅的質(zhì)量變化________(填“增加”或“減少”)________g，此時(shí)B中的溶液的體積為200 mL，則pH為_(kāi)_______。 (5)若溶液X為CuSO4溶液(足量) ①B池中總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________________________； ②反應(yīng)一段時(shí)間后，A池中Cu電極增重3.2 g，要使B池溶液恢復(fù)到起始狀態(tài)，向溶液中加入適量的________，其質(zhì)量為_(kāi)_______g。 答案　(1)原電池　電解池　(2)負(fù)　Cu (3)Cu2＋＋2e－===Cu　Zn－2e－===Zn2＋ (4)①2Cl－－2e－===Cl2↑　產(chǎn)生無(wú)色氣泡，溶液變紅　C2?、跍p少　0.65　13 (5)①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ ②CuO　4(或CuCO3　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(xué)”或“電化學(xué)”)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(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (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(yīng)式為_(kāi)_______________________。 答案　(1)電化學(xué) (2)弱酸或中　吸氧　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)較強(qiáng)的酸　析氫　2H＋＋2e－===H2↑ 3．正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×” (1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化(　　) (2)電解法精煉銅時(shí)，用純銅作陽(yáng)極(　　) (3)在鍍件上鍍銅時(shí)，電鍍液中c(Cu2＋)幾乎不變(　　) (4)電解法精煉銅時(shí)，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(fù)極時(shí)被保護(hù)(　　) (6)生活、生產(chǎn)中鋼鐵被腐蝕的原理主要是負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：Fe－3e－===Fe3＋(　　) (7)電解飽和食鹽水時(shí)，電子的流向由負(fù)極→外電路→陰極→食鹽水溶液→陽(yáng)極→正極(　　) (8)在濃硝酸中插入用導(dǎo)線連接的鋁板和銅板，鋁板為負(fù)極(　　) (9)電鍍時(shí)只能用鍍層金屬作陽(yáng)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)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×　(9)×　(10)× 題型1　電化學(xué)原理的核心——電極判斷與方程式的書(shū)寫(xiě) 1．(2014·廣東理綜，11)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 答案　A 解析　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項(xiàng)，電子移動(dòng)方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動(dòng)方向相反，正確；B項(xiàng)，原電池負(fù)極在工作中失電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，原電池正極為得電子一極，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解池中陽(yáng)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OⅡ?yàn)檎龢O，因此電極Ⅲ為電解池的陽(yáng)極，其電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，錯(cuò)誤。 2．(2014·浙江理綜，11)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車(chē)的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池在充電過(guò)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(shuō)法正確的是(　　) A．NiMH電池放電過(guò)程中，正極的電極反應(yīng)式為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ B．充電過(guò)程中OH－離子從陽(yáng)極向陰極遷移 C．充電過(guò)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(guò)程中，NiOOH得電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，該項(xiàng)正確；B項(xiàng)，充電過(guò)程中發(fā)生電解池反應(yīng)，OH－從陰極向陽(yáng)極遷移，該項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電過(guò)程中，陰極M得到電子，M被還原，H2O中的H化合價(jià)沒(méi)有發(fā)生變化，該項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，NiMH在KOH溶液、氨水中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．[2014·四川理綜，11(4)]MnO2可作超級(jí)電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是______________________________________________。 答案　Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ 解析　用惰性電極電解MnSO4溶液制取MnO2時(shí)，在陽(yáng)極上Mn2＋失電子后生成MnO2，根據(jù)電荷守恒和原子守恒可得電極反應(yīng)式Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。 4．[2014·江蘇，20(1)]將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖所示的電解池的陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行電解。電解過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)： S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S ①寫(xiě)出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式： ________________________________________________________________________； ②電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫(xiě)成 ________________________________________________________________________。 答案?、?H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ 解析?、僭陉帢O電解質(zhì)溶液是NaOH，同時(shí)圖示顯示產(chǎn)生了H2，因此陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；②加入H2SO4后，H＋與S反應(yīng)生成S和H2S。 1．原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) (1)一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) (2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 復(fù)雜的電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式 如CH4堿性燃料電池負(fù)極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)： CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O……總反應(yīng)式 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正極反應(yīng)式 CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO……負(fù)極反應(yīng)式 2．電解池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)步驟 (一)原電池中電極的判斷及反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 1．小明同學(xué)在查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種電池結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)光照在表面涂有氯化銀的銀片上時(shí)：AgCl(s)Ag(s)＋Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化銀表面]，接著Cl(AgCl)＋e－―→Cl－(aq)，若將光源移除，電池會(huì)立即恢復(fù)至初始狀態(tài)。下列說(shuō)法中不正確的是(雙選)(　　) A．Ag電極是電池的負(fù)極 B．光照時(shí)，Pt電極發(fā)生的反應(yīng)為Cu＋－e－===Cu2＋ C．光照時(shí)，Cl－向Ag電極移動(dòng) D．光照時(shí)，電池總反應(yīng)為AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq) 答案　AC 解析　光照時(shí)AgCl得電子最終生成Ag和Cl－，所以Ag電極是正極；Pt電極為負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，依據(jù)還原性強(qiáng)弱可知Cu＋－e－===Cu2＋，兩式相加可知D選項(xiàng)正確；由陰離子由負(fù)極移動(dòng)可知C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．固體氧化燃料電池(SOFC)的工作原理如圖所示，已知電池中電解質(zhì)為熔融固體氧化物，O2－可以在其中自由移動(dòng)。下列有關(guān)說(shuō)法合理的是(　　) A．電極b為電池負(fù)極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－ B．固體氧化物的作用是讓電子在電池內(nèi)通過(guò) C．若H2作為燃料氣，接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為H2＋OH－－2e－===H＋＋H2O D．若C2H4作為燃料氣，接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為C2H4＋6O2－－12e－===2CO2＋2H2O 答案　D 解析　負(fù)極應(yīng)該發(fā)生氧化反應(yīng)，b極應(yīng)為電池正極，A錯(cuò)；電子在外電路中通過(guò)，O2－通過(guò)固體氧化物定向移動(dòng)，B錯(cuò)；燃料在接觸面上與O2－反應(yīng)，失去電子，C錯(cuò)、D正確。 3．(2014·德州模擬)如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)易的原電池裝置，回答下列問(wèn)題。 (1) 若a為鎂、b為CuCl2，則正極材料為_(kāi)_______________，負(fù)極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________。 (2)若a為鎂、b為NaOH，則Mg極上發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，負(fù)極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________。 (3)若a為銅、b為濃硝酸，則電流的方向?yàn)開(kāi)_________，正極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________。 (4)上述事實(shí)表明，確定原電池中電極的類型時(shí)，不僅要考慮電極材料本身的性質(zhì)，還要考慮________________。 答案　(1)Al　Mg－2e－===Mg2＋ (2)還原　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O (3)鋁―→銅　2H＋＋NO＋e－===H2O＋NO2↑ (4)電解質(zhì)的性質(zhì) 解析　(1)鎂、鋁均能與CuCl2溶液反應(yīng)，但鎂比鋁活潑，故鎂失去電子作負(fù)極。(2)鋁能與NaOH溶液反應(yīng)而鎂不能，鋁作負(fù)極失去電子變成AlO，電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。(3)常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，故銅失去電子作負(fù)極，正極上是NO得到電子生成NO2。 (二)組合裝置中電極判斷與反應(yīng)式書(shū)寫(xiě) 4．如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后(電解液足量)，a極附近溶液顯紅色。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)是負(fù)極，b是正極 B．CuSO4溶液的pH逐漸減小 C．銅電極上的反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋ D．向NaCl溶液中加入一定量的鹽酸，能使溶液與原來(lái)溶液完全一樣 答案　C 解析　a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，a極附近溶液顯紅色可知a是電解池的陰極，b是電解池的陽(yáng)極，所以X為電源的負(fù)極，Y為電源的正極；電解CuSO4溶液，陽(yáng)極是Cu棒，不是惰性電極，所以Cu失電子生成Cu2＋進(jìn)入溶液中，該電解池實(shí)質(zhì)上是電鍍池，所以CuSO4溶液的pH幾乎不變；恢復(fù)溶液時(shí)的原則：失去什么加什么，所以向NaCl溶液中應(yīng)該通入一定量的HCl氣體。 5．某興趣小組設(shè)計(jì)如下微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先斷開(kāi)K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時(shí)間后，斷開(kāi)K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。 下列有關(guān)描述正確的是(　　) A．?dāng)嚅_(kāi)K2，閉合K1時(shí)，總反應(yīng)的離子方程式為 2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑ B．?dāng)嚅_(kāi)K2，閉合K1時(shí)，石墨電極附近溶液變紅 C．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2時(shí)，銅電極上的電極反應(yīng)式為Cl2＋2e－===2Cl－ D．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2時(shí)，石墨電極作正極 答案　D 解析　解答本題時(shí)應(yīng)特別注意，金屬Cu在電解池和原電池中作何種電極。當(dāng)斷開(kāi)K2，閉合K1時(shí)為電解池，由于兩極都有氣泡冒出，故相當(dāng)于惰性電極電解飽和食鹽水，故銅作陰極而石墨作陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，電解池總反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，A、B均錯(cuò)；當(dāng)斷開(kāi)K1，閉合K2時(shí)組成原電池，銅作負(fù)極而石墨作正極，銅電極的電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，故C錯(cuò)而D正確。 6．在下列裝置中，MSO4和NSO4是兩種常見(jiàn)金屬的易溶鹽。當(dāng)K閉合時(shí)，SO從右到左通過(guò)交換膜移向M極，下列分析正確的是(　　) A．溶液中c(M2＋)減小 B．N的電極反應(yīng)式：N===N2＋＋2e－ C．X電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng) D．反應(yīng)過(guò)程中Y電極周?chē)砂咨z狀沉淀 答案　C 解析　當(dāng)K閉合時(shí)，根據(jù)SO的移向，可判斷M極為負(fù)極，N極為正極，Y為陽(yáng)極，X為陰極，電極反應(yīng)式分別為負(fù)極：M－2e－===M2＋，正極：N2＋＋2e－===N；陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極：2H＋＋2e－===H2↑。在X極(陰極)附近發(fā)生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，只有C項(xiàng)正確。 題型2　新型電源的工作原理 1．(2014·北京理綜，8)下列電池工作時(shí)，O2在正極放電的是(　　) 　　　　　 　　　A．鋅錳電池　　　　B．氫燃料電池 　　　　 　　　C．鉛蓄電池　　　　　D．鎳鎘電池 答案　B 解析　鋅錳電池中，正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－，MnO2在正極放電，A錯(cuò)誤；氫燃料電池中，正極反應(yīng)(酸性條件下)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，O2在正極放電，B正確；鉛蓄電池中，正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，PbO2在正極放電，C錯(cuò)誤；鎳鎘電池中，正極反應(yīng)：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，NiOOH在正極放電，D錯(cuò)誤。 2．(2014·天津理綜，6)已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)ixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2 鋰硫電池的總反應(yīng)為2Li＋SLi2S 有關(guān)上述兩種電池說(shuō)法正確的是(　　) A．鋰離子電池放電時(shí)，Li＋向負(fù)極遷移 B．鋰硫電池充電時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng) C．理論上兩種電池的比能量相同 D．下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電 答案　B 解析　鋰離子電池放電時(shí)，為原電池，陽(yáng)離子Li＋移向正極，A錯(cuò)誤；鋰硫電池充電時(shí)，為電解池，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)生成Li，B正確；電池的比能量是指參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料放出電能的多少，兩種電池材料不同，顯然其比能量不同，C錯(cuò)誤；由圖可知，鋰離子電池的電極材料為C和LiCoO2，應(yīng)為該電池放電完全所得產(chǎn)物，而鋰硫電池的電極材料為L(zhǎng)i和S，應(yīng)為該電池充電完全所得產(chǎn)物，故此時(shí)應(yīng)為鋰硫電池給鋰離子電池充電的過(guò)程，D錯(cuò)誤。 3．(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，12)2013年3月我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．a(chǎn)為電池的正極 B．電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D．放電時(shí)，溶液中Li＋從b向a遷移 答案　C 解析　圖示所給出的是原電池裝置。A項(xiàng)，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(fù)極，即b為負(fù)極，a為正極，故正確；B項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，故正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)的是錳元素，鋰元素的化合價(jià)沒(méi)有變化，故不正確；D項(xiàng)，放電時(shí)為原電池，鋰離子應(yīng)向正極(a極)遷移，故正確。 1．(2014·豐臺(tái)一模)一種太陽(yáng)能電池的工作原理如下圖所示，電解質(zhì)為鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]和亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．K＋移向催化劑b B．催化劑a表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－ C．Fe(CN)在催化劑b表面被氧化 D．該池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－濃度基本保持不變 答案　C 解析　根據(jù)電子的流向，左電極為負(fù)極，右電極為正極，K＋移向正極，A項(xiàng)正確；負(fù)極反應(yīng)式為[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正極反應(yīng)式為[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，B、D項(xiàng)正確；[Fe(CN)6]3－在催化劑b表面被還原，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，11)“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．電池反應(yīng)中有NaCl生成 B．電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價(jià)鋁離子 C．正極反應(yīng)為NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－ D．鈉離子通過(guò)鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng) 答案　B 解析　結(jié)合蓄電池裝置圖，利用原電池原理分析相關(guān)問(wèn)題。A項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)為Na－e－===Na＋，正極反應(yīng)為NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故電池反應(yīng)中有NaCl生成；B項(xiàng)，電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原二價(jià)鎳離子；C項(xiàng)，正極上NiCl2發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D項(xiàng)，鈉在負(fù)極失電子，被氧化生成Na＋，Na＋通過(guò)鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng)。 3．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，該電池以空氣中的氧氣為氧化劑，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是(　　) A．b極發(fā)生氧化反應(yīng) B．a(chǎn)極的反應(yīng)式為N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C．放電時(shí)，電流從a極經(jīng)過(guò)負(fù)載流向b極 D．其中的離子交換膜需選用陽(yáng)離子交換膜 答案　B 解析　由圖知左側(cè)N2H4生成N2，發(fā)生氧化反應(yīng)，則a為負(fù)極，右側(cè)空氣中的氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則b為正極。負(fù)極消耗OH－，正極產(chǎn)生OH－，因而用OH－維持電荷守恒，起導(dǎo)電作用。 題型3　電解規(guī)律的不尋常應(yīng)用 1．(2014·海南，3)以石墨為電極，電解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．陰極附近溶液呈紅色 B．陰極逸出氣體 C．陽(yáng)極附近溶液呈藍(lán)色 D．溶液的pH變小 答案　D 解析　以石墨為電極，電解KI溶液，發(fā)生的反應(yīng)為2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I(xiàn)2(類似于電解飽和食鹽水)，陰極產(chǎn)物是H2和KOH，陽(yáng)極產(chǎn)物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以陽(yáng)極附近的溶液會(huì)變藍(lán)(淀粉遇碘變藍(lán))，陰極附近的溶液會(huì)變紅(溶液呈堿性)，A、B、C正確；由于電解產(chǎn)物有KOH生成，所以溶液的pH逐漸增大，D錯(cuò)誤。 2．[2014·重慶理綜，11(4)]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(kāi)_______。(用A、D表示) ②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________。 ③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η＝________。(η＝生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)×100%，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位) 答案?、貯→D　②C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12 ③64.3% 解析　由圖可知，苯轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷的過(guò)程是加氫過(guò)程，發(fā)生還原反應(yīng)，故為陰極反應(yīng)，所以A為電源的負(fù)極，B為電源的正極。 ①電子從負(fù)極流向陰極，即A→D。 ②該裝置的目標(biāo)是從苯到環(huán)己烷實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫，電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12。 ③陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成2.8 mol氧氣，失去11.2 mol電子。電解過(guò)程中通過(guò)陰、陽(yáng)極的電子數(shù)目相等，即陰極得到電子也為11.2 mol。陰極除生成環(huán)己烷外，還生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，由題意可知，2n(H2)＋6n(C6H12)＝11.2 mol，[10 mol＋n(H2)]×10%＝10 mol×24%－n(C6H12)；解得n(H2)＝2 mol，n(C6H12)＝1.2 mol，故生成1.2 mol C6H12時(shí)轉(zhuǎn)移電子1.2 mol×6＝7.2 mol，電流效率η＝×100%≈64.3%。 3．[2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ，27(4)]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(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))： ①寫(xiě)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 ________________________________________________________________________。 答案?、?H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ②陽(yáng)極室的H＋穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2 ③PO　H2PO或H3PO2被氧化 解析　①陽(yáng)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＋。 ②H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過(guò)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(yáng)膜，H2PO或H3PO2可能被氧化。 4．[2014·山東理綜，30(1)]離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽(yáng)離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。 鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為_(kāi)_______。 答案　負(fù)　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 解析　在鋼制品上電鍍鋁，故鋼制品應(yīng)作陰極，與電源的負(fù)極相連；因?yàn)殡婂冞^(guò)程中“不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)”，Al元素在熔融鹽中以Al2Cl和AlCl形式存在，則電鍍過(guò)程中負(fù)極上得到電子的反應(yīng)是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；在水溶液中，得電子能力：H＋>Al3＋，故陰極上發(fā)生的反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑。 “六點(diǎn)”突破電解池 (1)分清陰、陽(yáng)極，與電池正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極，兩極的反應(yīng)為“陽(yáng)氧陰還”。 (2)剖析離子移向，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極。 (3)注意放電順序。 (4)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，注意得失電子守恒。 (5)正確判斷產(chǎn)物 ①陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽(yáng)極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽(yáng)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)>含氧酸根>F－。 ②陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽(yáng)離子的放電順序進(jìn)行判斷：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋ (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(wèn)題應(yīng)該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽(yáng)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。 (一)應(yīng)用電解原理制備物質(zhì) 1．下圖為EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進(jìn)入熔鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑ B．陰極的電極反應(yīng)式為T(mén)iO2＋4e－===Ti＋2O2－ C．通電后，O2－、Cl－均向陰極移動(dòng) D．石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化 答案　B 解析　電解質(zhì)中的陰離子O2－、Cl－向陽(yáng)極移動(dòng)，由圖示可知陽(yáng)極生成O2、CO、CO2，所以電極反應(yīng)為2O2－－4e－===O2↑，O2與石墨反應(yīng)生成CO、CO2，A、C、D錯(cuò)誤，只有B正確。 2．最近一些科學(xué)家研究采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)實(shí)驗(yàn)電解法合成氨，大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率?？偡磻?yīng)式為N2＋3H22NH3。 則在電解法合成氨的過(guò)程中，應(yīng)將H2不斷地通入______(填“陰”或“陽(yáng)”)極；向另一電極通入N2，該電極的反應(yīng)式為_(kāi)_______________。 答案　陽(yáng)　N2＋6H＋＋6e－===2NH3 解析　合成氨反應(yīng)中H2被氧化，作陽(yáng)極；N2被還原，作陰極，注意SCY能傳遞H＋，應(yīng)用H＋調(diào)平電荷。 3．該小組同學(xué)模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。 (1)該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)為_(kāi)_____________。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。 (2)通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因____________________。 (3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________。 答案　(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　小于 (2)H＋放電，促進(jìn)水的電離，OH－濃度增大 (3)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析　依據(jù)電荷守恒，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的K＋應(yīng)是通過(guò)陰離子交換膜的SO的2倍。 (二)材料處理 4．以NiSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗鎳(含F(xiàn)e、Zn、Cu、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說(shuō)法正確的是________(填代號(hào))。(已知氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋) a．電解過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 b．粗鎳作陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng) c．利用陽(yáng)極泥可回收Cu、Pt、Au等金屬 d．粗鎳精煉時(shí)通過(guò)的電量與陰極析出鎳的質(zhì)量成正比 答案　cd 5．將鋁件與另一種材料作電極，以某種溶液作電解液進(jìn)行電解，通電后在鋁件與電解液的接觸面上逐漸形成一層Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過(guò)并產(chǎn)生熱量使Al(OH)3分解，從而在鋁件表面形成一層較厚的氧化膜。某校課外興趣小組根據(jù)上述原理，以鋁件和鐵棒為電極，一定濃度的NaHCO3溶液為電解液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (1)鋁件表面形成Al(OH)3的電極反應(yīng)式是________________________________。 (2)電解過(guò)程中，必須使電解液pH保持相對(duì)穩(wěn)定(不能太大，也不能太小)的原因是______________________________________________。 (3)用NaHCO3溶液作電解液，會(huì)減緩陰極區(qū)溶液pH的增大，能說(shuō)明這一原理的離子方程式為_(kāi)___________________________________。 答案　(1)Al－3e－＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑ (2)Al(OH)3、Al2O3具有兩性，電解液的酸性或堿性過(guò)強(qiáng)，都會(huì)使所形成的Al2O3薄膜溶解　(3)HCO＋OH－===CO＋H2O 解析　因?yàn)殇X要生成Al(OH)3，鋁件應(yīng)作陽(yáng)極，鐵棒作陰極，NaHCO3溶液為電解液。由于Al(OH)3、Al2O3具有兩性，電解液的酸性或堿性過(guò)強(qiáng)，都會(huì)使所形成的Al(OH)3或Al2O3薄膜溶解。碳酸氫鈉能與堿反應(yīng)：HCO＋OH－===CO＋H2O，所以會(huì)減緩陰極區(qū)溶液pH的增大。 (三)廢水處理 6．某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽(yáng)極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如右，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．A為電源正極 B．陽(yáng)極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O C．陰極區(qū)附近溶液pH降低 D．若不考慮氣體的溶解，當(dāng)收集到H2 13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有0.1 mol Cr2O被還原 答案　C 解析　根據(jù)圖示，A作陽(yáng)極，B作陰極，電極反應(yīng)式為 陽(yáng)極：Fe－2e－===Fe2＋ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 然后，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 由于在陰極區(qū)c(H＋)減小，pH增大。根據(jù)6H2～6Fe2＋～Cr2O得，當(dāng)有13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2放出時(shí)，應(yīng)有0.1 mol Cr2O被還原。 7．Ⅰ.某同學(xué)用FeCl3溶液吸收H2S，得到單質(zhì)硫；過(guò)濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。 (1)FeCl3與H2S反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________。 (2)電解池中H＋在陰極放電產(chǎn)生H2，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為_(kāi)_________________。 Ⅱ.電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。 (1)電源正極為_(kāi)_______(填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)為_(kāi)___________________。 (2)若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為_(kāi)_______g。 答案　Ⅰ.(1)2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋　(2)Fe2＋－e－===Fe3＋ Ⅱ.(1)A　2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－　(2)14.4 解析?、?(1)由題意可寫(xiě)出FeCl3與H2S反應(yīng)的離子方程式2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。 (2)電解FeCl2溶液時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)為Fe2＋－e－===Fe3＋。 Ⅱ.(1)圖中NO在Ag­Pt電極附近轉(zhuǎn)化成N2，說(shuō)明NO在該極得電子，則Ag­Pt電極作陰極，B為負(fù)極，A為正極。陰極反應(yīng)為2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－。 (2)陽(yáng)極反應(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol 電子時(shí)，左側(cè)生成16 g O2，同時(shí)有2 mol H＋向右側(cè)移動(dòng)，所以左側(cè)溶液質(zhì)量減少了16 g＋2 g＝18 g；右側(cè)生成5.6 g N2，同時(shí)質(zhì)量又增加了2 mol H＋，所以右側(cè)溶液質(zhì)量減少了3.6 g，兩側(cè)質(zhì)量變化差為18 g－3.6 g＝14.4 g。 題型4　金屬的腐蝕與防護(hù) 1．[2014·福建理綜，24(1)]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該電化腐蝕稱為_(kāi)___________。 ②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是__________(填字母)。 答案?、傥醺g?、贐 解析?、俳饘僭谥行院洼^弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。 ②發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，腐蝕得越嚴(yán)重。 2．[2014·廣東理綜，32(5)]石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成下圖防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注。 答案　 抓住金屬腐蝕的本質(zhì)，依據(jù)金屬活動(dòng)性順序進(jìn)行判斷。 (1)常見(jiàn)的電化學(xué)腐蝕有兩類： ①形成原電池時(shí)，金屬作負(fù)極，大多數(shù)是吸氧腐蝕； ②形成電解池時(shí)，金屬作陽(yáng)極。 (2)金屬防腐的電化學(xué)方法： ①原電池原理——犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：與較活潑的金屬相連，較活潑的金屬作負(fù)極被腐蝕，被保護(hù)的金屬作正極。 注意：此處是原電池，犧牲了負(fù)極保護(hù)了正極，但習(xí)慣上叫做犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 ②電解池原理——外加電流的陰極保護(hù)法：被保護(hù)的金屬與原電池負(fù)極相連，形成電解池，作陰極。 1．利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說(shuō)法不正確的是(雙選)(　　) A．a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時(shí)間后，b管液面高于a管液面 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　BC 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處、b處的pH均增大，C錯(cuò)誤。 2．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法，正確的是(　　) A．圖1中，鐵釘易被腐蝕 B．圖2中，滴加少量KSCN溶液，生成紅色沉淀 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(lái)防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極 答案　C 解析　圖1為干燥環(huán)境，不易腐蝕；圖2中，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e2＋與SCN－不能生成紅色物質(zhì)，即使是Fe3＋與SCN－生成的也不是紅色沉淀；D項(xiàng)為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，鎂為負(fù)極。 3．對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。 (1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽(yáng)極的原因是__________________。在此過(guò)程中，兩個(gè)電極上質(zhì)量的變化值：陰極__________陽(yáng)極(填“>”、“<”或“＝”)。 (3) 利用右圖所示的裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于________(填“M”或“N”)處。若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_(kāi)_______________。 答案　(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋　(2)能向電鍍液中不斷補(bǔ)充Cu2＋，使電鍍液中的Cu2＋濃度保持恒定　＝　(3)N　犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 解析　(1)陽(yáng)極鋁被氧化成Al2O3，反應(yīng)過(guò)程中有水參加，故電極反應(yīng)式為2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。(2)電鍍時(shí)，為保證陰極上只有銅析出，就要確保電鍍過(guò)程中溶液中有足夠多的Cu2＋，因此陽(yáng)極就需要不斷地溶解銅，以補(bǔ)充電鍍液中的Cu2＋。(3)鐵被保護(hù)，可以作原電池的正極或電解池的陰極。故若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到保護(hù)；若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，鐵作正極，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。