江苏专用2016版高考化学大二轮总复习专题七电化学讲练.doc

专题七专题七 电化学电化学考纲要求1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。3.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。考点一考点一原电池原理的全面突破原电池原理的全面突破1通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。2工作原理以锌铜原电池为例：电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应反应类型电子流向由 Zn 沿导线流向 Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和 KCl 溶液，K移向_，Cl移向_盐桥的作用(1)平衡电荷；(2)避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)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。题组一对比设计两类原电池12013广东理综，33(2)(3)(2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备 Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。甲、乙 两 种 原 电 池 可 更 有 效 地 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 是 _，其 原 因 是_。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选_作阳极。方法归纳方法归纳原电池的设计思路首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动2控制适合的条件，将反应 2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()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3(2015宿迁二模)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_极(填“正”或“负”)。由实验得出Ag和Fe2反应的离子方程式是_。失误防范失误防范1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。考点二考点二几种重要的化学电池几种重要的化学电池高考中常见的新型电池有“氢镍电池”、“高铁电池”、“碱性锌锰电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO 燃料电池)、“锂离子电池”、“锌银电池”、“纽扣电池”、“MgAgCl 电池”、“MgH2O2电池”等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。1判断电极(1)“放电”时正、负极的判断负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质；正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。(2)“充电”时阴、阳极的判断阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。2微粒流向(1)电子流向电解池：电源负极阴极，阳极电源正极；原电池：负极正极。提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。(2)离子流向电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。3书写电极反应式(1)“放电”时电极反应式的书写依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目；根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。(2)“充电”时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。特别提醒在书写“放电”时电极反应式时，要注意：(1)阳离子在正极上参与反应，在负极上就必须生成；(2)阴离子在负极上参与反应，在正极上就必须生成。题组一“一池多变”的燃料电池1一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 CH3CH2OH4eH2O=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 2.24 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 O24e2H2O=4OH2(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=催化剂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 H22OH2e=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类型类型“全全”归纳归纳不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以 CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。(1)酸性介质，如 H2SO4。CH3OH 在负极上失去电子生成 CO2气体，O2在正极上得到电子，在 H作用下生成 H2O。电极反应式为负极：CH3OH6eH2O=CO26H正极：32O26e6H=3H2O(2)碱性介质，如 KOH 溶液。CH3OH 在负极上失去电子，在碱性条件下生成 CO23，1 mol CH3OH 失去 6 mol e，O2在正极上得到电子生成 OH，电极反应式为负极：CH3OH6e8OH=CO236H2O正极：32O26e3H2O=6OH(3)熔融盐介质，如 K2CO3。在电池工作时，CO23移向负极。CH3OH 在负极上失去电子，在 CO23的作用下生成 CO2气体，O2在正极上得到电子，在 CO2的作用下生成 CO23，其电极反应式为负极：CH3OH6e3CO23=4CO22H2O正极：32O26e3CO2=3CO23(4)掺杂 Y2O3的 ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的 O2。根据 O2移向负极，在负极上 CH3OH 失电子生成 CO2气体，而 O2在正极上得电子生成 O2，电极反应式为负极：CH3OH6e3O2=CO22H2O正极：32O26e=3O2题组二“久考不衰”的可逆电池(一)“传统”可逆电池的考查3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放电充电Cd(OH)22Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是()A放电时负极得电子，质量减轻B放电时电解质溶液中的 OH向正极移动C充电时阴极附近溶液的 pH 减小D充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O(二)“新型”可逆电池的考查4(2014新课标全国卷，12)2013 年 3 月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()Aa 为电池的正极B电池充电反应为 LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a 极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中 Li从 b 向 a 迁移5(1)2015四川理综，11(5)FeSO4在一定条件下可制得 FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为 4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_。(2)2015广东理综，32(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时 AlCl4和 Al2Cl7两种离子在 Al 电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极 Al 的电极反应式为_。方法归纳方法归纳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=xLinC正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2总反应：Li1xMO2LixCn放电充电nCLiMO2。题组三“广泛应用”的高科技电池6气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图，气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是()待测气体敏感电极部分产物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A.上述气体检测时，敏感电极均作原电池正极B检测 Cl2气体时，敏感电极的电极反应为 Cl22e=2ClC检测 H2S 气体时，对电极充入空气，对电极上电极反应式为 O22H2O4e=4OHD检测 H2S 和 CO 体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同考点三考点三电解池的电解池的“不寻常不寻常”应用应用“六点”突破电解池1分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。2剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。3注意放电顺序。4书写电极反应式，注意得失电子守恒。5正确判断产物。(1)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 S2IBrClOH(水)。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)6恢复原态措施。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。题组一电解原理在“治理环境”中的不寻常应用1(2015四川理综，4)用下图所示装置除去含 CN、Cl废水中的 CN时，控制溶液 pH 为 910，阳极产生的 ClO将 CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去 CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O22015北京理综，27(4)利用如图所示装置从海水中提取 CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取 CO2的原理：_。用该装置产生的物质处理 b 室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是_。题组二电解原理在“制备物质”中的不寻常应用3(1)2014新课标全国卷，27(4)H3PO2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)：写出阳极的电极反应式：_。分析产品室可得到 H3PO2的原因：_。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_。(2)2014北京理综，26(4)电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为 NH4NO3，需补充物质 A，A 是_，说明理由：_。42015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)，阳极电极反应式为_，电解过程中 Li向_电极迁移(填“A”或“B”)。考点四考点四金属腐蚀与防护的金属腐蚀与防护的“两种比较两种比较”、“两种方法两种方法”1两种比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H2e=H2O22H2O4e=4OH负极反应Fe2e=Fe2其他反应Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(2)腐蚀快慢的比较一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀；对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中；活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。2两种保护方法(1)加防护层如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。(2)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；外加电流的阴极保护法电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。题组一两种腐蚀的比较1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 管发生吸氧腐蚀，b 管发生析氢腐蚀B一段时间后，a 管液面高于 b 管液面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=Fe222014福建理综，24(1)铁及其化合物与生产、生活关系密切。下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为_。图中 A、B、C、D 四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。3铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。下列说法不正确的是()A因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀B若水膜中溶解了 SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小C铜极上的反应是 2H2e=H2，O24e4H=2H2OD在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀题组二腐蚀类型与防护方法4(2015上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()Ad 为石墨，铁片腐蚀加快Bd 为石墨，石墨上电极反应为 O22H2O4e4OHCd 为锌块，铁片不易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应为 2H2eH25(2014安徽理综，28)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图 1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0(2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图 2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_腐蚀，请在图 3 中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了_(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_。(3)该小组对图 2 中 0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：_；(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有 H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：考点五考点五利用利用“电子守恒电子守恒”思想突破电化学的计算思想突破电化学的计算电化学计算的基本方法和技巧：原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液 pH 的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：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：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。题组一无明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算1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 CH3OH6e2H2O=CO238HC反应一段时间后，向乙池中加入一定量 Cu(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 固体题组二有明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算2(2015南京联考)在如图所示的装置中，若通直流电 5 min 时，铜电极质量增加 2.16 g。试回答下列问题。(1)电源中 X 电极为直流电源的_极。(2)pH 变化：A：_，B：_，C：_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)通电 5 min 时，B 中共收集 224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为 200 mL，则通电前 CuSO4溶液的物质的量浓度为_(假设电解前后溶液体积无变化)。(4)若 A 中 KCl 足量且溶液的体积也是 200 mL，电解后，溶液的 pH 为_(假设电解前后溶液体积无变化)。失误防范失误防范两种“串联”装置图比较图 1 中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图 1 中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图 2 中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过两池的电子数目相等。题组三2015 高考题汇编32015重庆理综，11(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中，负极是_(填图中字母“a”或“b”或“c”)；环境中的 Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_；若生成 4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。42015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。(1)该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。(2)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)学生用书答案精析学生用书答案精析专题七专题七电化学电化学考点一知识精讲2(从左到右，从上到下)Zn2e=Zn2Cu22e=Cu氧化反应还原反应正极负极题组集训1(2)(或其他合理答案)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出甲在甲装置中，负极不和 Cu2接触，避免了 Cu2直接与负极发生反应而使化学能转化为热能(3)锌片解析(2)根据题给条件和原电池的构成条件可得：a 若用 Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn 作负极，Cu 作正极，Zn 插入到 ZnSO4(aq)中，Cu 插入到 CuSO4(aq)中。b 若用 Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe 作负极，Cu 作正极，Fe 插入到 FeSO4(aq)中，Cu 插入到 CuSO4(aq)中。c注意，画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。由于金属活动性 ZnFeCu，锌片或铁片作负极，由于 Zn 或 Fe 直接与 CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。带有盐桥的甲原电池中负极没有和 CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与 CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。(3)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。2D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；D 项在甲中溶入 FeCl2固体，平衡 2Fe32I2Fe2I2向左移动，I2被还原为I，乙中石墨为正极，不正确。3负Fe2AgFe3Ag考点二题组集训1BC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，阳离子要往正极移动，故 A 错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在 OH，故正极的反应式为 O24H4e=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 对、D 错；电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C 正确。2DA 项，C4H4C2O，则该反应中每消耗 1 mol CH4转移 6 mol 电子，错误；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 H22eCO23=CO2H2O，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 O24e2CO2=2CO23，正确。3D该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：Cd2e2OH=Cd(OH)2；正极：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH，所以正确选项为 D。4C图示所给出的是原电池装置。A 项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即 b 为负极，a 为正极，故正确；B 项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；C 项，放电时，a 极为原电池的正极，发生还原反应的是 Mn 元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D 项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a 极)迁移，故正确。5(1)FeS24Li4e=Fe2Li2S 或 FeS24e=Fe2S2(2)Al3e7AlCl4=4Al2Cl76BA 项，NO2NO，得电子，作正极，Cl2HCl，得电子，作正极，COCO2，失电子，作负极，H2SH2SO4，失电子，作负极；B 项，根据产物可以判断 Cl2得电子，生成 Cl，正确；C 项，应为 O24e4H=2H2O；D 项，H2S 生成 H2SO4失去 8e，而 CO 生成 CO2失去 2e，所以检测体积分数相同的两气体时传感器上产生的电流大小不相同。考点三题组集训1DCl在阳极发生氧化反应生成 ClO，水电离出的 H在阴极发生还原反应生成 H2，又由于电解质溶液呈碱性，故 A、B、C 项正确；D 项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现 H，正确的离子方程式为 2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，错误。2 a 室：2H2O4e=O24H，H通过阳离子膜进入 b 室，发生反应：HCO3H=CO2H2Oc 室的反应：2H2O2e=H22OH，用 c 室排出的碱液将从 b 室排出的酸液调至接近装置入口海水的 pH解析a 室的电极连接电源的正极，作阳极，发生氧化反应：2H2O4e=O24H，c(H)增大，H从 a 室通过阳离子膜进入 b 室，发生反应：HCO3H=CO2H2O。海水的pH8，电解后的海水 pH石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe 为负极，失去电子被氧化变为 Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B 项，d 为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为 O22H2O4e4OH，正确；C 项，若 d 为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn 为原电池的负极，Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D 项，d 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为 O22H2O4e4OH，错误。5(1)2.0碳粉含量的影响(2)吸氧还原2H2OO24e=4OH(或 4HO24e=2H2O)(3)反应放热，温度升高(4)药品用量和操作同编号实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；通入氩气排净瓶内空气；滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验 Fe2等)。如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题，答案合理即可)解析(1)本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验中铁粉为 2.0 g；对比实验和可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成 H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时 Fe 作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为 O22H2O4e=4OH(或 4HO24e=2H2O)。(3)Fe 发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。(4)参照实验中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度变化等，确定假设一是否成立。考点五题组集训1D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，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：CH3OH6e8OH=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 0.05 mol 电子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其质量为 1.45 g。2(1)负(2)增大减小不变(3)0.025 molL1(4)13解析(1)三个装置是串联的电解池。电解 AgNO3溶液时，Ag在阴极发生还原反应变为 Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y 是正极，X 是负极。(2)电解 KCl 溶液生成 KOH，溶液 pH 增大；电解 CuSO4溶液生成 H2SO4，溶液 pH 减小；电解 AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag浓度基本不变，pH 不变。(3)通电 5 min 时，C 中析出 0.02 mol Ag，电路中通过 0.02 mol 电子。B 中共收集 0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过 0.04 mol 电子，电子转移不守恒。因此，B 中电解分为两个阶段，先电解 CuSO4溶液，生成 O2，后电解水，生成 O2和 H2，B 中收集到的气体是O2和 H2的混合物。设电解 CuSO4溶液时生成 O2的物质的量为x，电解 H2O 时生成 O2的物质的量为y，则 4x4y0.02 mol(电子转移守恒)，x3y0.01 mol(气体体积之和)，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。(4)通电 5 min 时，A 中放出 0.01 mol H2，溶液中生成 0.02 mol KOH，c(OH)0.02 mol0.2 L0.1 molL1，pH13。3c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.448解析“青铜器的腐蚀”，如图铜为负极被腐蚀生成 Cu2，正极氧气发生吸氧腐蚀生成 OH。正极反应产物为 OH，负极反应产物为 Cu2与 Cl作用生成 Cu2(OH)3Cl。nCu2(OH)3Cl4.29 g214.5 gmol10.02 mol，所以有 0.04 mol Cu 被氧化，根据电子得失守恒n(O2)0.04 mol2e4e0.02 mol，标准状况下V(O2)0.02 mol22.4 Lmol10.448L。4(1)MnO2eH=MnOOHZn2MnO22H=Zn22MnOOH(2)0.05解析(1)根据酸性锌锰干电池的构造可知，放电时，负极 Zn 失去电子生成 Zn2，正极 MnO2得到电子生成 MnOOH，从而可写出正极和负极的电极反应式，然后在遵循电子守恒的前提下将两极反应式加合可得电池反应的离子方程式。(2)电池工作 5 分钟，通过的电量Q0.5 A5min60smin1 150C，因 此 通 过 电 子 的 物 质 的 量n(e)QF150 C96 500 Cmol11.554103mol，则理论消耗 Zn 的质量是m(Zn)1.554103mol265gmol10.05 g。专题七专题七电化学电化学一、单项选择题1用图示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是()A当 a、b 间用导体连接时，则 X 应发生氧化反应B当 a、b 间用导体连接时，则 X 可以是锌或石墨C当 a、b 与外接电源相连时，a 应连接电源的正极D当 a、b 与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl2e=Cl22(2015苏州高三第二次模拟)如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，电极铝和镁都已除去表面氧化膜。当两装置电路中通过的电子都是 1 mol 时，下列说法不正确的是()A溶液的质量减小程度：乙甲B溶液的导电能力变化：甲乙；C 项，甲中阴极：Cu22e=Cu，乙中铝电极：Cu22e=Cu，析出的质量应相等；D 项正确。3CA 项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上 Cu2得电子发生还原反应生成 Cu，错误；B 项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO24)不变，错误；C 项，在乙池中 Cu22e=Cu，同时甲池中的 Zn2通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2)M(Cu2)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D 项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中 Zn2通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。4D放电时：A(负极)：LixC6xe=xLiC6；B(正极)：Li1xCoO2xexLi=LiCoO2。充电时：A(阴极)：xLiC6xe=LixC6；B(阳极)：LiCoO2xe=xLiLi1xCoO2。A 项，充电时 Li移向阴极，即从右边流向左边，正确；B 项，放电时，正极锂的化合价仍为1 价，化合价并没有发生变化；C 项正确；D 项，根据电极反应式，应进行“充电处理”，才能使 Li进入石墨中。5Cb 电极应为阳极，a 电极为阴极，电极反应式为 b：SO232eH2O=SO242H，a：2H2O2e=H22OH；B 项，由于不可避免会发生 SO232H=H2OSO2及 4OH4e=2H2OO2，所以若 D 是混合气体，则含有 SO2、O2等成分；C 项，没有指明是否处在标准状况，错误；D 项正确。6B根据 ClO2eH2O=Cl2OH，可以判断 b 为正极，a 为负极，B 项错误。7A由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下 O2与 C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B 正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许 H通过，则正极反应为 O24e4H=2H2O，没有 CO2生成，A 项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C 项正确；总反应为 C6H12O66O2=6CO26H2O，D 项正确。8AD电极反应式为 a(阴极)：2H2O2e=H22OH，b(阳极)：2Cl2e=Cl2，A项错误；3Cl2CO(NH2)2H2O=N2CO26HCl，B 项正确；C 项，由于阴极室生成 OH，所以 pH 增大；D 项，0.2 mol Cl2氧化 CO(NH2)2的质量为0.2 mol360 gmol14.0 g。9BA 项，该装置是电解池，在电解和光的作用下 H2O 在光催化剂的表面转化为 O2和 H，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误；B 项，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H从阳极 b 极区向阴极 a 极区迁移，正确；C 项，该电解池的总反应式为 6CO28H2O=电解2C3H8O9O2。根据总反应方程式可知，每生成 1 mol O2，有23molCO2被还原，其质量为883g，错误；D 项，a 电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为 3CO218H18e=C3H8O5H2O，错误。10AD由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应，此极上得到电子，应为阴极，故 X 极为电源的负极，A 项错误、B 项正确；C 项，根据电极上的反应物和生成物，可知总反应方程式正确；D 项，因阳极电极反应式为 2O24e=O2，结合电子得失相等，可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为 21，错误。11(1)2HSO32e2H=S2O242H2O2NO2S2O242H2O=N24HSO3(2)SO22e2H2O=SO244H2NA(3)5NO15e10H2O=20H5NO3NH3电解过程中阳极生成的n(NO3)大于阴极生成的n(NH4)8NO7H2O2NH3=电解5NH4NO3解析(2)分析物质流向知，气体 A 为 SO2，气体 B 为 O2，X 极是负极，电极反应式为 SO22e2H2O=SO244H；Y 极为正极，电极反应式为 O24e2H2O=4OH。n(O2)11.2 L22.4 Lmol10.5 mol，生成的n(OH)0.5 mol42 mol，为了维持溶液中电荷平衡，应有 2 mol H从左侧透过质子交换膜向右侧迁移。(3)由图 3 可知，阳极区 NO 发生氧化反应生成 NO3，阴极区 NO 发生还原反应生成 NH4，阳极反应式为 5NO15e10H2O=20H5NO3，阴极反应式为 3NO15e18H=3NH43H2O，电解过程中阳极产生的 NO3的物质的量大于阴极产生的 NH4的物质的量，为使电解产物全部转化成硝酸铵，需要补充 NH3。总化学方程式为 8NO7H2O2NH3=电解5NH4NO3。12(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶体粒子带正电荷(2)1222(3)镀件AgNO35.4 g变小(4)FeCu2=CuFe2解析(1)F 极附近呈红色，说明 F 是阴极，E 是阳极，则 A 为正极，B 为负极。甲中因 Cu2放电使溶液颜色变浅。丁中 Y 极附近颜色变深，说明 Fe(OH)3胶粒向阴极移动，即 Fe(OH)3胶粒带正电荷。(2)C、D、E、F 的电极产物分别为 O2、Cu、Cl2、H2，由于电路中通过的电量相等，所以其物质的量之比为 1222。(3)乙中溶液