2022年高中化学二轮复习 专题七 电化学练习

2022年高中化学二轮复习 专题七 电化学练习考纲要求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：CH3OH6eH2O=CO26H。正极：O26e6H=3H2O。(2)碱性介质，如KOH溶液：负极：CH3OH6e8OH=CO6H2O。正极：O26e3H2O=6OH。(3)熔融盐介质，如K2CO3：负极：CH3OH6e3CO=4CO22H2O。正极：O26e3CO2=3CO。(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2：负极：CH3OH6e3O2=CO22H2O。正极：O26e=3O2。(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：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2。负极：Cd2e2OH=Cd(OH)2。阳极：2Ni(OH)22OH2e=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。负极：2H2O4e=O24H。正极：2CO24H4e=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：N2H44e4OH=N24H2O。正极：O24e2H2O=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=xLinC正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2总反应：Li1xMO2LixCnnCLiMO2。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2Fe32I2Fe2I2向左移动，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_。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O24e2H2O=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、D错误；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。9(xx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CH4H2O3H2CO，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，CO向电极B移动D电极B上发生的电极反应为O22CO24e=2CO答案D解析A项，H4O，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H22eCO=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=2CO，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CH3OH6eH2O=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，负极反应式为 CH3OH6eH2O=CO26H，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O24e4H=2H2O。(二)可逆电池11(xx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2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。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Zn4OH2e=Zn(OH)D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2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)，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)，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(xx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=xLiC6C充电时，若转移1 mol 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=xLiC6，正极反应为Li1xCoO2xexLi=LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLiC6xe=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(xx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=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=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8Li2Sx16LixS8(2x8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。14(xx北京市海淀区高三上学期期末)xx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AlCl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()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：Al3e7AlCl=4Al2ClD充电时的阳极反应：CnAlCle=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AlCl生成Al2Cl，负极反应：Al3e7AlCl=4Al2Cl，正确；D项，充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为CnAlCl e=CnAlCl4，正确。(三)储“氢”电池15镍氢电池的化学方程式为NiO(OH)MHNiOMH2O(M为储氢合金，电解质为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=MHOHB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)2NO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。考点二电解池及其应用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S2IBrClOH(水)。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)3对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)电解类型电解质实例溶液复原物质电解水NaOH、H2SO4或Na2SO4水电解电解质HCl或CuCl2原电解质放氢生碱型NaClHCl气体放氧生酸型CuSO4或AgNO3CuO或Ag2O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。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)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：2Cl2e=Cl2。阴极：2H2e=H2。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液阳极：4OH4e=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：Fe2e2OH=Fe(OH)2。阴极：2H2O2e=H22OH。(4)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极：2Cl2e=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2Al6e3H2O=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受热分解生成化合物Q，写出阳极生成R的电极反应式：_。答案Al3HCO3e=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、Al2Cl和AlCl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：Al3e7AlCl=4Al2Cl。阴极：4Al2Cl3e=Al7AlCl。(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：MnOe=MnO。阴极：2H2e=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，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，则阳极反应式为_。答案FeH2POLi2e=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=IO5I3H2O阳极：2I2e=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：HSO2eH2O=3HSO。阴极：2H2e=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5xx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：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，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6xx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”)。答案LiOH2Cl2e=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2Cl2e=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)SO放电的电极反应式为_。(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)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH，在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强解析根据Na、SO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=H22OH阳极：SO2eH2O=SO2H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。8(xx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SO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SO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SO离子向正极区移动，Na 向负极区移动，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)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H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(3)POH2PO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H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：HH2POH3PO2。(3)如果撤去阳膜，H2PO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：O24e2H2O=4OH右边负极：Fe2e=Fe2正极：2H2e=H2a、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2H2e=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(xx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2H2e=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2H2e=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：通O2一极：_；b极：_。答案(1)原电池电解池(2)O24e4H=2H2O2H2e=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2H2e=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CH3OH6e2H2O=CO8HC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：CH3OH6e8OH=CO6H2O；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。4已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，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PbO24HSO2e=PbSO42H2O减小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不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2H2e=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)(xx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_(列式计算。能量密度，1 kWh3.6106 J)。(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，则该电池的比能量为_kWhkg1(结果保留1位小数，比能量,1 kWh3. 6106 J) 。答案(1)MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2注：式中Zn2可写为Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H可写为NH0.05(2)CH3OCH312e3H2O=2CO212H123.6106 J(kWh)18.39 kWhkg1(3)CH3OH6e3O2=CO22H2O0.5 mol61.61019C6.021023 mol1(或2.890105)(4)CH48e2H2O=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：CH48e2H2O=CO28H，该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为890.3 kJmol1,1 mol甲烷燃烧输出的电能为0.214 kWh，比能量 13.4 kWhkg1。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96 500 Cmol1。(2)WUIt。专题强化练1(xx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=AlD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(xx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N26H6e=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N26H6e=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(xx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(xx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xMgMo3S4MgxMo3S4，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Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4C电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4D电池充电时，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Mo3S42xexMg2=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(xx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B电极b上发生的电极反应为O24H4e=2H2OC电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2SD每17 g H2S参与反应，有1 mol H经质子膜进入正极区答案C解析从装置图可以看出，电池总反应为2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不能计算H2S的体积，故C错误。17 g H2S就是0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O24H4e=2H2O，有1 mol H经质子膜进入正极区，故D正确。6(xx株洲市高三上学期教学质量检测)NaS电池的结构如图所示，电池反应为2NaS8=Na2Sn。下列说法不正确的是()A熔钠电极作电池的负极B放电时Na向正极移动C充电时熔钠电极与电源的正极相连D充电时阳极反应式为8S16e=nS8答案C解析A项，放电时，熔钠电极失电子发生氧化反应，所以放电时熔钠电极作电池的负极，正确；B项，原电池中电解质中的阳离子移向正极，即Na向正极移动，正确；C项，充电时，原电池的负极和电源的负极相连，原电池的正极和电源的正极相连，放电时熔钠电极是负极，充电时熔钠电极与电源的负极相连，错误；D项，充电时阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为8S16e=nS8，正确。7(xx岳阳县第一中学高三第一次理综能力测试)Fe(CN)63可将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫，自身还原为Fe(CN)64。工业上常采用如图所示的电解装置，通电电解，然后通入H2S加以处理。下列说法不正确的是()A电解时阳极反应式为Fe(CN)64e=Fe(CN)63B电解时阴极反应式为2HCO2e=H22COC当电解过程中有22.4 L标准状况下的H2生成时，溶液中有32 g S析出(溶解忽略不计)D整个过程中需要不断补充K4Fe(CN)6与KHCO3答案D解析A项，电解的目的是Fe(CN)64转化成Fe(CN)63，阳极是失电子，化合价升高，Fe(CN)64e=Fe(CN)63，正确；B项，阴极上得到电子，发生还原反应，HCO电离产生H放电，即电极反应式为2HCO2e=H22CO，正确；C项，电解后通入H2S，发生的离子反应方程式为2Fe(CN)63H2S2CO=2Fe(CN)64S2HCO，因此有H22COS，产生1 mol H2，有1 mol 的S产生，因此产生22.4 L标准状况下的H2时，溶液中有32 g S析出，正确；D项，根据选项C，K4Fe(CN)6与KHCO3不需要补充，错误。8(xx潍坊市临朐县高三阶段性质量检测)现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是()Ab是阳离子交换膜，允许Na通过B从A口出来的是NaOH溶液C阴极反应式为4OH4e=2H2OO2DNa2SO4溶液从G口加入答案A解析A项，右边电极是阴极，氢离子放电，b是阳离子交换膜，允许Na通过，正确；B项，左边电极是阳极，阳极是氢氧根放电，从A口出来的是硫酸溶液，错误；C项，阴极是氢离子得到电子，错误；D项，根据分析可知Na2SO4溶液从F口加入，错误。9(xx湖南省怀化市高三上学期期末)xx年8月，联合国