電化學(xué)原理及其應(yīng)用剖析

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1、 16 電化學(xué)原理及其應(yīng)用 【能力要求】 1 .體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過(guò)程。 2 .理解原電池和電解池的工作原理，能夠正確分析和判斷電化學(xué)中的電極反應(yīng)，正確書(shū)寫電極反應(yīng)式。 3 . 了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理，認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。 4 .能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，聯(lián)系生產(chǎn)、生活中的金屬腐蝕現(xiàn)象，會(huì)分析和區(qū)別化學(xué)腐蝕和電 化學(xué)腐蝕 5 , 了解一般防腐蝕的方法，并能運(yùn)用原電池的基本原理解釋簡(jiǎn)單的防腐蝕等生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。 6 .銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)等是電解原理的具體應(yīng)用，要了解和熟悉這些反應(yīng)原理。 7 .掌握原電池

2、和電解池中有關(guān)計(jì)算。 稀硫酸溶液 考點(diǎn)提示 一、原電池 1 .原電池的定義和化學(xué)原理 從能量轉(zhuǎn)變看，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；一般來(lái)說(shuō)，能自發(fā)進(jìn)行的氧化 還原反應(yīng)，在理論上都可以組成原電池。 2 .構(gòu)成原電池的條件 ⑴ 電極材料應(yīng)是兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬或由金屬和其他能導(dǎo)電的材料（如 非金屬等）組成；⑵ 兩電極必須浸在電解質(zhì)溶液中；⑶ 形成閉合回路。 注意：① 極活潑金屬不能做原電池的負(fù)極，如鉀、鈉等；② 原電池的負(fù)極不一 定要與電解質(zhì)溶液中的某種成分反應(yīng)；③ 氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極上進(jìn)行后，使得氧化還原反應(yīng) 更易進(jìn)行。 3 .原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式

3、的書(shū)寫 在原電池中：負(fù)極（電子流出的極）失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)； 正極（電子流入的極）得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。 以上兩個(gè)反應(yīng)是在電極與界面上發(fā)生的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，稱為電極反應(yīng)。 注意：① 電極反應(yīng)式中常用“一”，不用“ 一”；②電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需加；③兩 極得失電子數(shù)應(yīng)相等。 原電池的總反應(yīng)式一般是把正極和負(fù)極的電極反應(yīng)式相加而得。若電解質(zhì)為弱電解質(zhì)，在相加時(shí)應(yīng)把 離子改為相應(yīng)的弱電解質(zhì)。例如：銅、鋅和稀硫酸組成的原電池的總反應(yīng)式為： Zn +2H+— Zn2++H2f;銅、 鋅和醋酸溶液組成的原電池的總反應(yīng)式為： Zn + 2CH3COOHHZn2++2CH3COC

4、T+H2 T 4 .原電池的正負(fù)極的判斷方法 ⑴ 根據(jù)組成原電池的兩極電極材料判斷。 ⑵ 據(jù)電子流動(dòng)方向或電流方向判斷。 ⑶ 根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷。 ⑷ 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化判斷。 5 .原電池原理的應(yīng)用 ⑴ 制作化學(xué)電源。例如： ① 鋅綠干電?tk （鋅-鎰干電池反應(yīng)原理及示意圖請(qǐng)看高二化學(xué)教材） ② 鉛蓄電池：Pb作電池的負(fù)極，PbO2作電池的正極，電解質(zhì)溶液是稀硫酸（ 30 %左右）。電極反應(yīng) 式：（負(fù)極）Pb + SQ2 - 2e — PbSQ ;（正極）PbO 2 + 4H++ SQ2 + 2e — PbSQ +2H2O;總反應(yīng)式：Pb +

5、PbO 2 + 4H++ 2H2SQ—2PbSO4 + 2H2O 注意：蓄電池在放電時(shí)起原電池的作用，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；充電時(shí)起電解池的作用，將電能轉(zhuǎn)變 為化學(xué)能。 ③ 新型燃料電池：燃料電池與前幾種電池不同，它不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯存在電池內(nèi)， 而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池，例如氫氧燃料電池等。 氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)式均為： 2 H2+O2— H2O。酸式氫氧燃料電池中 的電解質(zhì)是酸（如稀 H2SO4溶液），電極為多孔的用鉗充分浸汲過(guò)的石墨電極。其電極反應(yīng)式：負(fù)極： 2 H2 -4e — 4H+ ；正極：O2

6、+ 4H++ 4e — 2H2。。 堿式氫氧燃料電池中的電解質(zhì)是堿（如 30 %的KOH溶液），電極為多孔的 Ni電極。 其電極反應(yīng)式：負(fù)極：2 H2 + 40H - 4e — 4H2。；正極：。2 +2 H2O + 4e — 4OH。 ⑵加快反應(yīng)速度。例如，實(shí)驗(yàn)室用 Zn和稀硫酸（或稀鹽酸）反應(yīng)制 H2時(shí)，常用 粗Zn,而不用純Zn；若用純Zn,須在稀硫酸中加入數(shù)滴 CuSQ溶液。其原因是 Zn與Cu2+發(fā)生反應(yīng)生成 Cu, Zn再與Cu （或粗Zn中的雜質(zhì)）在酸溶液中形成原電池，加快了產(chǎn)生 H2的速率。 ⑶ 根據(jù)原電池判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱。 二、金屬的腐蝕和防護(hù) 1 .金屬的腐

7、蝕 ⑴ 概念： 金屬的腐蝕是指金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。 分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，后者存在更普遍。 ⑵電化學(xué)腐蝕的分類（以鋼鐵腐蝕為例） ①吸氧腐蝕： 吸氧腐蝕的條件為中性溶液或酸性很弱的溶液。電極反應(yīng)式：負(fù)極（ Fe） 2 Fe - 4e - 2Fe2+；正極（C） O2 +2H2O + 4e — 40H ;總反應(yīng)式：2 Fe + Q +2 H2 - 2Fe （0H1 。 ②析氫腐蝕： 析氫腐蝕的條件為酸性溶液。電極反應(yīng)式：負(fù)極（ Fe） Fe - 2e -Fe2+ ；正極（C） 2 H+ + 2e — H2 T ;總反應(yīng)式： Fe +2

8、 H+ - Fe2+ + H2 T 注意：① 在上述兩種電化學(xué)腐蝕中， 吸氧腐蝕是主要的。② 當(dāng)兩極均不能與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)時(shí)， 發(fā)生的即為吸氧腐蝕。如鐵釘、銅片等在食鹽水中發(fā)生的腐蝕即為吸氧腐蝕。 2 .金屬腐蝕快慢的規(guī)律 電解原理引起的腐蝕〉原電池原理引起的腐蝕〉化學(xué)腐蝕（通常）＞有防腐措施的腐蝕 3 .金屬的防護(hù) 影響金屬腐蝕的因素有金屬的本性（內(nèi)因）和外界條件（外因）兩個(gè)方面。金屬防護(hù)的常用方法有以 下幾種： ⑴改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)抗蝕能力。如不銹鋼等。⑵ 金屬表面覆蓋保護(hù)層。如 ①涂 礦物性油脂、油漆以及覆蓋搪瓷或塑料；② 鍍抗蝕金屬一一電鍍、熱鍍、噴鍍法；③

9、用化學(xué)方法使其表 面形成一層致密氧化膜。 ⑶ 電化學(xué)保護(hù)法。如 ① 外加電流的陰極保護(hù)法 （電解原理）；② 犧牲陽(yáng)極（即 負(fù)極）的陰極（即正極）保護(hù)法（原電池原理） 。 三、電解 4 .概念使直流電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。 5 .電解原理從能量轉(zhuǎn)變看，電解是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過(guò)程； 電解時(shí)，電流依靠溶液里陰、 陽(yáng)離子 的C 一=三一 CuClz溶液 的定向移動(dòng)而通過(guò)溶液，所以電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是該溶液的電解過(guò)程。 6 .電解池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書(shū)寫 在電解池中：陰極（電子流入的極）溶液里的陽(yáng)離子得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)； 正極（電

10、子流出的極）溶液里的陰離子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。 電解池的總反應(yīng)式一般是把陽(yáng)極和陰極的電極反應(yīng)式相加而得。若電解質(zhì)為弱電解質(zhì)， 在相加時(shí)應(yīng)把離子改為相應(yīng)的弱電解質(zhì)。 注意：總反應(yīng)式中必須注明反應(yīng)條件。沒(méi)有電解條件，反應(yīng)根本不發(fā)生。 7 .電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 ⑴ 陰極產(chǎn)物：根據(jù)溶液里的陽(yáng)離子得電子能力強(qiáng)弱來(lái)判斷。 ⑵ 陽(yáng)極產(chǎn)物：根據(jù)溶液里的陰離子失電子能力強(qiáng)弱來(lái)判斷。 8 .電解池的陰陽(yáng)極的判斷方法 ⑴ 根據(jù)所連接的外加電源判斷。 ⑵ 據(jù)電子流動(dòng)方向判斷。 ⑶ 根據(jù)電解池里電解質(zhì)溶液中離子的定向移動(dòng)方向判斷。 ⑷ 根據(jù)電解池兩極產(chǎn)物判斷。 9 .電解原理的應(yīng)用 ⑴用惰性電

11、極電解酸、堿、鹽溶液 主要解決以下問(wèn)題：① 電極反應(yīng)的確定；② 電解產(chǎn)物的判斷；③ 電解反應(yīng)方程式（化學(xué)方程式和 離子方程式）的書(shū)寫；④ 電解前后溶液的組成、濃度及 pH的變化等。 請(qǐng)按下表的項(xiàng)目，參照含氧酸的小結(jié)完成下表。 電解質(zhì)類型 電極反應(yīng)式 電解反應(yīng)方程式 電解質(zhì) 的濃度 電解后溶 液的pH 陽(yáng)極 陰極 含氧酸（如H2SO4） 增大 減小 無(wú)氧酸（如HCl） 可溶性堿（如 NaOH） 活潑金屬含氧酸 鹽（如 Na2SC4） 不活潑金屬含氧 酸鹽（如CuSQ）

12、 活潑金屬無(wú)氧酸 鹽（如NaCl） 不活潑金屬無(wú)氧 酸鹽（如CuC2） ⑵電解原理在氯堿工業(yè)中的應(yīng)用 ⑶ 電鍍 利用電解的原理在金屬（非金屬）制品的表面鍍上一薄層其他 金屬或合金的過(guò)程。電鍍的目的是增強(qiáng)制品的抗腐蝕性或表面硬度，使制品更 加美觀耐用。 例如，在鐵制品表面鍍銅時(shí)，鐵制品作陰極，鍍層金屬銅作陽(yáng)極，硫酸銅 溶液作電鍍液。其電極反應(yīng)式為： 陰極：Cu2+ + 2e — Cu； 陽(yáng)極：Cu - 2e — Cu2+ 相同點(diǎn) 不同點(diǎn) 陽(yáng)極材料 電解液 電解液濃度 電解 在直流電作用 下，兩極發(fā)生氧 化、還原反應(yīng)

13、 惰性電極 一般為電解質(zhì)溶液 一般發(fā)生變化 電鍍 活動(dòng)電極（鍍層金屬） 電鍍液中必須含鍍層金屬 陽(yáng)離了 基本上不發(fā)生變化 CuSQ溶液 注意：① 在電鍍過(guò)程中，極板上發(fā)生的反應(yīng)受多種因素的影響，主要靠控 制離子的濃度等條件而使電鍍液中的 H+和OH一不放電。② 電解和電鍍的比較 （4）電解精煉一一精煉銅 精銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極，硫酸銅溶液為電解液。通電后，陰極（精銅） Cu2++ 2e -Cu ,陽(yáng)極（粗銅）：Cu -2e -Cu2+;粗銅中的雜質(zhì)（較活潑的金屬）失電子變成陽(yáng)離子進(jìn)入 電解液，比銅不活潑的金屬沉積在電解槽陽(yáng)極底部。 ⑸電冶 活潑金屬（如鈉、鎂、鋁等）的離

14、子不易得電子，不能用一般還原劑法進(jìn)行冶煉，而用電 解法，稱為電冶。例如，用石墨電極電解熔融的氧化鋁： 2 AI2O3幽4Al +3O2T 四、電化學(xué)方程式的書(shū)寫 1 .加減原則： 會(huì)得到電極總反應(yīng)式 （注意：若電解質(zhì)為弱電解質(zhì), 在電子得失守恒的情況下， 兩個(gè)電極反應(yīng)式疊加, 在相加時(shí)應(yīng)把離子改為相應(yīng)的弱電解質(zhì)） 。 故書(shū)寫時(shí)，可以先寫總反應(yīng)式和較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式，再利用總反應(yīng)式減去較簡(jiǎn)單電極反應(yīng)式得到較 復(fù)雜電極反應(yīng)式。 2 .以氧氣為助燃劑的燃料電池電極方程式的書(shū)寫原則: 1 .先寫出電極總反應(yīng)式； 2 .再寫出氧氣所在電極(正極)的電極方程式： 酸性：O2+4H+ +

15、 4e =2H2O 中性和堿性： O2+2H2O + 4e = 4OH 3 .最后利用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)可得到負(fù)極的電極方程式。 3 .得氧失氧原則： 得氧時(shí)，在反應(yīng)物中加 電0 (電解質(zhì)溶液為酸性)或 OH」(電解質(zhì)溶液為堿性或中性)； 失氧時(shí)，在反應(yīng)物中加 叱0 (電解質(zhì)溶液為堿性或中性)或 h+ (電解質(zhì)溶液為酸性)。 如“紐扣”電池的電解質(zhì)溶液為 KOH溶液，其總反應(yīng)式為： Zn+ Ag2O+H2O = 2Ag + Zn(OH)2, 負(fù)極ZnfZn(OH)2,根據(jù)得氧原則，負(fù)極反應(yīng)式為： Zn+2OH -2e =Zn(OH)2, 正極Ag2O-Ag,根據(jù)失氧原則，正極反

16、應(yīng)式為： Ag2O+H2O+2e—= 2Ag+2Od。 4 .逆向原則： 對(duì)于可充電電池的電極反應(yīng)而言： 充電時(shí)陰極反應(yīng)，為放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)的逆反應(yīng)； 充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)，為放電時(shí)正極反應(yīng)的逆反應(yīng)。 5 .信息原則： 仔細(xì)閱讀題中所給出的信息，并以題中所給信息為準(zhǔn)書(shū)寫方程式。 6 .背誦原則： 對(duì)于必修2,選修5教材所出現(xiàn)的電極反應(yīng)，如果不能理解記憶，那就請(qǐng)同學(xué)們背下來(lái)。 當(dāng)堂練習(xí)： 1 .鉛蓄電池，總反應(yīng)方程式為： (1)放電時(shí)電極反應(yīng) 正極：。 負(fù)極：。 (2)充電時(shí)電極反應(yīng) 陰極：。 陽(yáng)極：。 備注：不會(huì)的請(qǐng)看教材。 2 .某鋰電池放電時(shí)的總反應(yīng)式為： Li

17、FeQ+Li=L2Fed 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 3 .朋1 ( N2H4)——空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)， 總反應(yīng)方程式為：。 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 4 .甲烷一一空氣燃料電池是一種以 KOH溶液為電解質(zhì)溶液的燃料電池, 總反應(yīng)方程式為： 。 正極反應(yīng)式為： 。 負(fù)極反應(yīng)式為： 。 5 .堿性鋅鎰電池的總反應(yīng)為： Zn+ 2MnO2+ 2H2O=Zn(OH)2+ 2MnO(OH), 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為： 。 6 .某蓄電池充放電的反應(yīng)為：Fe+NG + Z”。 Fe(OH)2+Ni(OH)2, r充電~

18、 (1)放電時(shí)電極反應(yīng) ,■ 正極： 。 負(fù)極： 。 (2)充電時(shí)電極反應(yīng) 陰極：。 陽(yáng)極：。 7 .某堿性電池其充、放電按下式進(jìn)行： Cd+2NiOOH+2H2。 4凱 Cd(OH)2+2Ni(OH)2。 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 8 .以Mg、Al為電極材料，NaOH溶液為電解質(zhì)溶液的原電池。 總反應(yīng)離子方程式為：。 正極反應(yīng)式為： 。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 9 .在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應(yīng)為： 2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+ 2K>ZnO2 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 10 . (2012湖南高考題

19、)與MnO2——Zn電池類似，LFeQ —— Zn也可以組成堿性電池。 該電池總反應(yīng)的離子方程式為： 。 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 11 .一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入乙烷氣體； 電解質(zhì)是摻雜氧化鈕(丫2。3)的氧化錯(cuò)(ZrO2) 晶體，在熔融狀態(tài)下能傳到 02 o 總反應(yīng)方程式為：。 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 12 ,某燃料電池以熔融的 K2CO3 (其中不含02-和HCQ-)為電解質(zhì)，以甲烷為燃料，以空氣為氧化劑，以 具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極。 總反應(yīng)方程式為：。 正極反應(yīng)式為： 。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 13 .某儲(chǔ)

20、能電池的原理如右圖所示，溶液中 c(H ) = 2.0 mol L 1 ,? 陰離子為SO42 , a、b均為惰性電極，充電過(guò)程中左槽溶液 顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色。 則放電時(shí)： 正極反應(yīng)式為：。 負(fù)極反應(yīng)式為：。 課后作業(yè): 1 . 一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀，負(fù)極上的反應(yīng)為 CH3CH2OH- 4e + H2O=CH3COOHI+ 4H 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 A.檢測(cè)時(shí)，電解質(zhì)溶液中的 H+向負(fù)極移動(dòng) B.若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗 4.48L氧氣 C.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為： CH3CH2OH+ O2=CHsCOOH+ H2O D.正極上發(fā)生的反

21、應(yīng)是： Oz+4e-+ 2H2O=4OH「 2 .用吸附了氫氣的納米碳管等材料制作的二次電池的原理如右圖 所示。下列說(shuō)法正確的是 A.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為： H2 — 2e +20H = 2H2O B.充電時(shí)，陽(yáng)極pH值增大 C.放電時(shí)，OH一移向饃電極 D.充電時(shí)，將電池的碳電極與外電源的正極相連 3.如右圖所示，將兩燒杯中電極用導(dǎo)線相連，四個(gè)電極分別為 Mg、Al、Pt、Q當(dāng)閉合開(kāi)關(guān) S后，以下表述正確的是( ) A.電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) B. Al、Pt兩極有 H2產(chǎn)生 C.甲池pH減小，乙池pH增加 D. C電極pH增加 外接電源或負(fù)載 質(zhì)子交換膜 離子

22、戰(zhàn)色為; *紫fe u“綠色 V。紅藍(lán)色 V。/黃色 A.圖2電池放電過(guò)程中, Na》從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 4 .圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖 2是NaBH4/H2O2燃料電池，則下列說(shuō)法正確的是 B.圖2電池正極區(qū)的電極反應(yīng)為 BH4 + 8OH =BC2 + 6H2O+ 8e C.若圖1用硫酸鈉和酚酗:的混合溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將 a、b直接相連，則鉛筆芯 C點(diǎn)處出現(xiàn)紅色 D.若圖1用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將 a、b與A、B電極相連，鉛筆芯C點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色，則b接的是 A電極 5 .如下圖所示，其中甲池的總反應(yīng)式為： 2CH3CH+3O2+4K

23、CH= 2K2CC3+6H2C CH3OH 石墨 Pt KOH溶液 甲池 Ag 過(guò)量CuS04溶液 乙池 右?電極 MgClz溶棘 內(nèi)池 下列說(shuō)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)化電能的裝置 B.甲池通入 CH30H的電極反應(yīng)為 CH3OH-6e +2H2O= CO32 +8H + C.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CuSQ溶液恢復(fù)到原濃度 D.甲池中消耗280 mL （標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。2,此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生 1.45g固體 6 .現(xiàn)在普遍應(yīng)用的工業(yè)合成氨的方法是哈伯于 1905年發(fā)明的

24、，但此法反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不高。 2001年兩位希臘化學(xué)家提出了電解合成氨的方法， 即在常壓下把氫氣和用氨氣稀釋的氮?dú)猓?分別通入一個(gè) 加熱到570c的電解池中，氫氣和氮?dú)庠陔姌O上合成了氨，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率大大提高。 ；在電解法合成氨的電解池中 請(qǐng)回答： （1）哈伯合成氨的化學(xué)方程式為 （填“能”或“不能”）用水作電解質(zhì)溶液的溶劑，原因是 （2）新法合成氨電解池中的電解質(zhì)能傳導(dǎo) H+,請(qǐng)寫出陰極反應(yīng)式 陽(yáng)極反應(yīng)式。 綜合測(cè)試 一、選擇題（每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。每小題 4分，共48分。） 1 .有關(guān)右圖裝置的敘述不正確的是（ ） A.這是一個(gè)原電池裝置 B.該裝置中Pt為

25、正極，電極反應(yīng)為： O2 +2HzO+4e = OH C.該裝置中Fe為陰極，電極反應(yīng)為：Fe— 2e + 2OH = Fe（OH）2 D.溶液中會(huì)出現(xiàn)紅褐色的沉淀 2 . （2006年，四川）下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是（ ） A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽(yáng)極 B.電解法精煉粗銅，用純銅作陰極 C.電解飽和食鹽水制燒堿，用涂饃碳鋼網(wǎng)作陰極 D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽(yáng)極 3 .我國(guó)饃氫電池居世界先進(jìn)水平，我軍潛艇將裝備國(guó)產(chǎn)大功率饃氫動(dòng)力電池。常見(jiàn)饃氫電池的某極是儲(chǔ) 氫合金LaNi5H6 （ LaNi5H6中各元素化合價(jià)均為零），電池反應(yīng)通常表示為： LaNi

26、5H6+6NiO（OH）T星二LaNis+6Ni（OH）2 下列說(shuō)法正確的是（ ） 充電 A.放電時(shí)儲(chǔ)氫合金作正極 B.充電時(shí)儲(chǔ)氫合金作陽(yáng)極 C.充電時(shí)陽(yáng)極周圍 c（OHI ）增大 D.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：LaNi5H6 + 6OH=—6e—=LaNi5+6H2。 4 .將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的 基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達(dá) 80% （一般柴油發(fā)電機(jī)只有 40%左 右），產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ） A.上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì) B.氫氧

27、燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過(guò)處理之后可供宇航員使用 C.乙醇燃料電池白^電解質(zhì)常用 KOH,該電池的負(fù)極反應(yīng)為： C2H5OH—12e-=2CQf+3H2O D.甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為： O2+2H2O+ 4e =4OH 5,能夠使反應(yīng)Cu+2H2O=Cu（OH）2 J + H2 T發(fā)生，且Cu（OH》能在電極上析出的是（ ） A.銅片作原電池的負(fù)極，碳棒作原電池的正極，氯化鈉溶液作電極質(zhì)溶液 B.用銅片作陰、陽(yáng)極，電解硫酸鈉的水溶液 C.用銅片作陰、陽(yáng)極，電解氫氧化鈉的水溶液 D.用銅片作陰、陽(yáng)極，電解硫酸銅的水溶液 6. TiO2在光照射下可

28、使水分解：2H2O ,磐-2H2 T +。2水 該過(guò)程 光 類似植物的光合作用。右圖是光照射下 TiO2分解水的裝置示意圖。 下列敘述正確的是（ ） A .該裝置可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)也能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B.鉗電極上發(fā)生的反應(yīng)為： Hz + 2e = 2H + C.該裝置工作時(shí)，電流由 TiO2電極經(jīng)R流向伯電極 7. 如下圖所示，下列敘述正確的是（ 8. 盛 A. B. C. D. 卜圖 丫為陰極，發(fā)生還原反應(yīng) X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng) Y與濾紙接觸處有氧氣生成 X與濾紙接觸處變紅 4種裝置中，①盛100 mL CuSO4溶液 ② Zn 銅絲 20

29、0 mL 0.01 mol ? L 1 H2SO4 溶液 ③盛 200 mL ZnCl2溶液 ④盛200 mL NaCl飽和溶液，工作一 段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線上均通過(guò)了 0.002 mol電子，此 時(shí)溶液的pH由大到小的排列排序?yàn)?解和溶液體積變化） （不考慮鹽的水 2ns 溶液 Cu 隔膜 CuSCU 溶液 Y 一表面血 Zn Cu Fe Fe （只允許so：-通過(guò)） 濾紙 （浸有Na/04溶液、酚骸溶液） ri A.④②③① B.④③①② C.④③②① D.④①③② D.該裝置工作時(shí)，TiO2電極附近溶液的pH變大 9.當(dāng)電解質(zhì)溶液為氫氧化

30、鉀水溶液的氫氧燃料電池電解飽和碳酸鈉溶液一段時(shí)間，假設(shè)電解時(shí)溫度不變 且用惰性電極，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.當(dāng)電池負(fù)極消耗 m g氣體時(shí)，電解池陽(yáng)極同時(shí)有 m g氣體生成 B.電池的正極反應(yīng)式為： O2+2HzO+4e =4OH C.電解后c（Na2CC3）減小，溶液中有晶體析出 D.電池中c（KOH而變；電解?中溶液 pH變大 10 . （ 1992年上海）在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下設(shè)計(jì)方案正確的是（ ） A.鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子 B.鉗作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子 C.鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶?^中含有亞鐵離子 D.鋅用陰極，鍍件作陽(yáng)極

31、，溶液中含有鋅離子 11 .三氧化二饃（Ni2O3）可用于制造高能電池，其電解法制備過(guò)程如下：用 NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5, 加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過(guò)程中產(chǎn)生的 C12在弱堿性條彳下生成 ClO ,把二價(jià)饃氧化為三價(jià)饃。 以下說(shuō)法正確的是（ ） A.可用鐵作陽(yáng)極材料 B.電解過(guò)程中陽(yáng)極附近溶液的 pH升高 C.陽(yáng)極反應(yīng)方程式為：2Cl — 2e = Cb D. 1mol二價(jià)饃全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)饃時(shí)，外電路中通過(guò)了 1mol電子。 12 .用兩支惰性電極插入 500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的 pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)（設(shè)電解時(shí)陰 極沒(méi)有氫氣析出

32、，且電解液在電解前后體積變化可以忽略 ），電極上析出銀的質(zhì)量大約是（ ） A. 27 mg B. 54 mg C. 108 mg D. 216 mg 二、填空題（本題共有 6個(gè)小題，共52分） 13 .將潔凈的金屬片 A、B、C、D分別放置在浸有鹽溶液的濾紙上面并壓緊 （如圖所示）。在每次實(shí)驗(yàn)時(shí)， 記錄電壓指針的移動(dòng)方向和電壓表的讀數(shù)如右表所示： 金 電子直動(dòng)方向 電壓僧 A A f Fe 40.76 B Fe f h -0 1 J : C C - Fe +1.32 ___1 一仙世如 D D f Fe I--

33、已知，構(gòu)成原電池兩電極的金屬活動(dòng)性相差越大，電壓表讀數(shù)越大。 請(qǐng)判斷：（1） A、R C、D四種金屬中活潑性最強(qiáng)的是 （用字母表示） （2）若濾紙改用 NaOH溶液浸潤(rùn)一段時(shí)間后，則在濾紙上能看到有白色物質(zhì)析出，后迅速變?yōu)榛揖G 色，最后變成褐色。則濾紙上方的金屬片為 （用字母表示），此時(shí)對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為：負(fù)極 ;正極。 14 .為省藥品和時(shí)間，甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、 CuSQ溶液；直流電源、石墨電極、 導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的藥品和儀器（用品） ，以巧妙的構(gòu)思， 接力”的方式，設(shè)計(jì)了比較銅與 鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫下列空白： （1）甲同學(xué)分

34、別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部（銅與鋅不接觸） ，小心向燒杯中加入稀硫酸，觀 察到的現(xiàn)象是。甲同學(xué)的設(shè)計(jì)思路 （2）乙同學(xué)接著甲的實(shí)驗(yàn)，向燒杯中滴加 溶液，進(jìn)而觀察到的現(xiàn)象 是, 。乙同學(xué)做出鋅、銅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱所依據(jù)的原理 （3）丙同學(xué)使用直流電源、石墨電極組裝好電解裝置，向乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的溶液中補(bǔ)充了必要的試劑 （作為電解液）。反應(yīng)在調(diào)控下隨即開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式為 。獲得的 實(shí)驗(yàn)明顯現(xiàn)象是 。 （4）請(qǐng)你再單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)（試劑、儀器自選） ，探究和證實(shí)鋅和銅的金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng) 弱（簡(jiǎn)要說(shuō)明操作和現(xiàn)象） 15 .已知反應(yīng)AsO43 +2I +H+,

35、 上AsO33 +I2+H2O是可逆反應(yīng)。設(shè)計(jì)如圖裝置，進(jìn)行下述操作: (I)向(B)燒杯中逐滴加入濃鹽酸，發(fā)現(xiàn)微安培表指針偏轉(zhuǎn); (n)若改往(B)燒杯中滴加40%NaOH溶液，發(fā)現(xiàn) 微安培表指針向前述相反方向偏轉(zhuǎn).試回答： (1)兩次操作過(guò)程中指針為什么會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？ (2)兩次操作過(guò)程中指針偏轉(zhuǎn)方向?yàn)槭裁磿?huì)相反 ？試用平衡移動(dòng)原 理解釋此現(xiàn)象. (3)(1)操作過(guò)程中 G棒上發(fā)生的反應(yīng)為 4 4) (n)操作過(guò)程中 C2棒上發(fā)生的反應(yīng)為 16 .化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。 (1)目前常用的饃鎘(Ni—Cd)電池，其電池總反應(yīng)可以表示為： Cd

36、+2NiO(OH)+2H 2O、放電 “ 2Ni(OH) 2+Cd(OH) 2 已知 Ni(OH) 2 和 Cd (OH) 2 均難溶于水但能溶于酸，以 下說(shuō)法正確的是( ) ①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng) ②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng) ③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?④放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ (2)廢棄的饃鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢饃鎘電池可以使 1 m2面積的耕地 失去使用價(jià)值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重，這是因?yàn)?。 (3)另一種常用的電池鋰電池，由于它的比容量(單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電能)特別大而廣 泛應(yīng)用于心臟起搏器，一般使用

37、時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)十年，它的負(fù)極用金屬鋰制成，電池總反應(yīng)可表示為： Li+MnO 2 ^LiMnO2。試回答：鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶液配制，為什么這種電池不能使用電 解質(zhì)的水溶液？請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其原因 。 17 .用下圖所示的裝置進(jìn)行電解。通電一會(huì)兒，發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)的淀粉 KI試紙的C端變?yōu)樗{(lán)色。則: A B (1) A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 (2) 在 B 中觀察到的現(xiàn)象是 O (3)室溫下，若從電解開(kāi)始到時(shí)間 t s, A、B裝置中共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體 0.168 L,若電解過(guò) 程中無(wú)其他副反應(yīng)發(fā)生，經(jīng)測(cè)定電解后 A中溶液體積恰為1000 mL,則A溶液的

38、pH為。 【高考鏈接】 （浙江）將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上， 一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū) （a）已被腐蝕而 變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán) （b）,如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣 少。下列說(shuō)法正確的是 A.液滴中的C「由a區(qū)向b區(qū)遷移 B.液滴邊緣是正極區(qū)， 發(fā)生的電極反 =40H C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被 區(qū)遷移，與b區(qū)的OH」形成 成鐵銹 鐵銹環(huán)心） 腐蝕區(qū)㈤ 應(yīng)為：O2+2HzO+4e 腐蝕，生成的Fe2+由a區(qū)向b Fe（0Hb進(jìn)一步氧化、脫水形 D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加 Na

39、Cl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為： Cu-2e =Cu2+ 用他相琉我熟，的歌 酒液浸濕的濾紙 ImoI^L-CnSO.O 乙 ItnoltL ZdSO^ 港賽 甲. 薄脂一 館和KQ A. Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng) C.片刻后甲池中c （SQ2-）增大 B.電子沿 ZnT aT bT Cu路徑流動(dòng) D.片刻后可觀察到濾紙 b點(diǎn)變紅色 （福建）將右圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的 K閉合，下列判斷正確的是 （重慶）尿素［CO（NH2）2 ］是首個(gè)由無(wú)機(jī)物人工合成的有機(jī)物。 ⑴工業(yè)上尿C02和NH3,在一定條件下合成，其反應(yīng)方程式為 ⑵當(dāng)氨碳比 n(NH3)_ n(CQ) =4,

40、CQ的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如題 29圖1所示. 時(shí)間/min %率化轉(zhuǎn)的P ①A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率 v逆（CO2）B點(diǎn)的正反應(yīng)速率為 v正（CO2）（填“大于”、“小于”或“等于”） ②NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為。 ⑶人工腎臟可用間接電化學(xué)方法除去彳t謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖 29圖2. ①電源的負(fù)極為 （填“ A”或" B”）. ②陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)以此為 、。 ③點(diǎn)解結(jié)束后，陰極室溶液的 pH與電解前相比將 ;若兩極共收集到氣體 13.44L (標(biāo)準(zhǔn) (北京)NH3經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到 HNO3,如下圖所示。 NH3 HNO3 IV NH4

41、NO3 (1) I中，NH3和O2在催化劑作用下反應(yīng)，其化學(xué)方程式是 。 (2) II中，2NO (g) +O2 = 2NO2(g)。在其他條件相同時(shí)，分別測(cè)得 NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)(Pi、 P2)下溫度變化的曲線(如右圖)。 100 80 60 40 20 0 200 400 600 800 潟雷/V. ①比較 Pi、P2的大小關(guān)系： 。 ②隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢(shì)是 。 (3) III中，將NO2 ( g)轉(zhuǎn)化為N2O4 ( l),再制備濃硝酸。 ①已知：2NO2(g) N2O4(g) AHi 2NO2 ( g) N2O4 (

42、1) ah2 下列能量變化示意圖中，正確的是(選填字母) 。 h2NO/8) △局一 NAU) 應(yīng)向時(shí)薜 "2N0式 g) A A △耳 l誨Mi理 M NzQ4(g： A △% 2N0式］ 耐① 此口血; A △Hi T. 應(yīng)liiE加 后應(yīng)時(shí)辭 A B ②N2O4與。2、H2O化合的化學(xué)方程式是 NH4NO3,需補(bǔ) (4) IV中，電解NO制備NH4NO3,其工作原理如右圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為 ,說(shuō)明理由: NO NHNO晶溶液 參考答案 4分，共48分。） 一、選擇題（每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。每小題 1

43、. C 2. A 3. D 4. C 5. C 6. A 7. D 8. A 9. B 10. A 11. C 12. B 二、非選擇題 13. （8 分）（1） c （2 分） （2） b （2 分） Fe— 2e =Fe2+（2 分） O2+2%O+4e = 4OH （2 分） 14. （12分）（1）鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上無(wú)氣泡。（1分） 鋅能置換出酸中的氫而銅不能。 （1分）（2） CuSQ溶液。（1分） 鋅片上有紅色銅析出（1分），鋅片上產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快（ 1分）。 活潑金 屬可不活潑金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)（ 1分），Zn、Cu,稀硫酸組成原電池，Zn為負(fù)極。（1

44、分） （3） 陰極上有紅色銅析出（1分）。 （4）分別取一小片銅 電解 2CuSQ+ 2H2O^=2Cu+ O2 T + 2H2SQ (2 分) 片與鋅片于試管中，向試管中加入少量的棕黃色的溶液，稍待，溶液的棕黃色褪去得一近乎無(wú)色溶液。 （2 分） 15. （10分）（1）這是原電池，指針偏轉(zhuǎn)是由于電子流過(guò)電流表； （2分） （2） B中加鹽酸，Asa”發(fā)生 得電子反應(yīng)（2分）；而當(dāng)加入NaOH后，AsO33一發(fā)生失電子反應(yīng)，為負(fù)極； （2分） （3） 2I -2e = I2； （2 分） （4） ASO33 — 2e +H2O=AsC43 +2H+。（2 分） 16. （7分）（1） B （2分） （2） Cd（OH）2和Ni（OH） 2能溶于酸性溶液生成有毒的重金屬等 （2分） （3） 鋰的摩爾質(zhì)量小（1分） 2Li + 2H2。= 2LiOH + H2 T （2分） 電解 17. （7 分）（1） 4AgNO3+2H2O^=4Ag+O2 T+4HNO3 （2 分） （2） Cu 電極附近溶液顏色變藍(lán)（1 分） 石墨電極上有氣體產(chǎn)生（1分） 溶液中有藍(lán)色沉淀生成（1分） （3） 2 （2分）