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题型五电化学1.(2018全国卷,13)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:EDTAFe2+-e-EDTAFe3+2EDTAFe3+H2S2H+S+2EDTAFe2+该装置工作时,下列叙述错误的是(C)A.阴极的电极反应:CO2+2H+2e-CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTAFe3+/EDTAFe2+,溶液需为酸性解析:由题中信息可知,石墨烯电极发生氧化反应,为电解池的阳极,则ZnO石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极,电势高,阴极接电源负极,电势低,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;由题图可知,电解时阴极反应式为CO2+2H+2e-CO+H2O,A正确。2.(2018全国卷,12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是(D)A.放电时,ClO4-向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为3CO2+4e-2CO32-+CD.充电时,正极反应为Na+e-Na解析:根据电池的总反应知,放电时负极反应:4Na-4e-4Na+,正极反应:3CO2+4e-2CO32-+C;充电时,阴(负)极:4Na+4e-4Na;阳(正)极: 2CO32-+C-4e-3CO2,放电时,ClO4-向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知,充电时释放CO2,放电时吸收CO2。3.(2018全国卷,11)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(D)A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1-x2)O2解析:由题意知,放电时负极反应为Li-e-Li+,正极反应为(2-x)O2+4Li+4e-2Li2O2-x(x=0或1),电池总反应为(1-x2)O2+2LiLi2O2-x。该电池放电时,金属锂为负极,多孔碳材料为正极,A错误;该电池放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,B错误;该电池放电时,电解质溶液中的Li+向多孔碳材料区迁移,充电时电解质溶液中的Li+向锂材料区迁移,C错误;充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应,故充电时电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D正确。4.(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(C)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解析:支撑海港码头基础的钢管桩应用电解原理防腐,钢管桩作为电解池的阴极被保护,高硅铸铁作为惰性辅助阳极起传递电流的作用。通电后,外电路电子从阳极高硅铸铁流出,流入直流电源的正极,从直流电源的负极流出,流入阴极钢管桩,通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零,通入的保护电流根据环境条件变化进行调整。表述不正确的是C选项。5.(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(C)A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al3+3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析:此电解反应中Al0Al2+3O3发生氧化反应,所以Al作阳极,A正确;阴极反应为2H+2e-H2,所以可用不锈钢网作阴极,所以B正确,C错误;SO42-带负电,所以向阳极移动,D正确。1.电化学题型是一个常考不衰的重点题型,一般会结合生产实际考查电解及金属防护问题,结合新型电池考查原电池原理。2.此类问题的解决,主要应该在氧化还原知识基础之上,充分运用电化学一般原理来综合处理,特别注意读题要仔细,要能抓住关键词来分析。3.注意提高新型电池的读图能力。考向1原电池原理及应用(对应学生用书第1819页) 1.原电池基本模型2.解决原电池问题基本流程(1)分析电池内存在的氧化还原反应,若存在多个氧化还原反应还要分析先后顺序。(2)画出双线桥,分析“半反应”;根据电极材料,电子、电流流动方向,离子移动方向或者题目所给图示分析出正负极。(3)综合考虑电极材料、电解质特点以及题目所给的电池构造图写出正负极电极反应式。3.原电池基本解题规律(1)大部分电池一般先写负极电极反应式,燃料电池一般先写正极反应式;然后用总反应(离子方程式)减去负极(燃料电池为正极)电极反应式即得正极(燃料电池为负极)电极反应式。(2)燃料电池常见的四种正极反应式:酸性燃料电池:O2+4H+4e-2H2O中碱性燃料电池:O2+2H2O+4e-4OH-熔融碳酸盐燃料电池:O2+2CO2+4e-2CO32-熔融氧化物燃料电池:O2+4e-2O2-(3)可充电二次电池:先写放电(原电池)电极反应式,把放电电极反应式“颠倒过来”即是充电(电解)电极反应式。(4)注意近些年一些非常规原电池问题时而有所考查,这些电池有浓差电池、温差电池、非氧化还原型原电池等,这些电池不符合原电池基本理论(高中所学原电池理论是基于自发的氧化还原反应理论)。遇到此类问题要根据题意进行分析,而不能死套我们所学的原电池理论。【例1】 (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:16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是(D)A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+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的量越多精讲精析:据题意本题属于二次电池问题,根据上面所述规律,应该先分析放电过程,且由于此电池不属于“燃料电池”,所以一般应先分析“负极”。根据电池反应,Li失电子作负极,所以负极为金属锂(电极b),电极a(掺有石墨烯的S8)为正极。根据元素化合价变化以及图中所给的Li+的移动可以写出负极反应式:Li-e-Li+,由于是“全固态电池”,所以Li2Sx应该没有发生电离(电离条件是溶于水或受热熔化),因此不能“拆”,所以电池反应总离子方程式就是题目所给的方程式16Li+xS88Li2Sx(2x8),用此方程减去负极反应式16Li-16e-16Li+,即得正极反应式为xS8+16Li+16e-8Li2Sx(2x8),但根据题目所给图示,应该是先产生Li2S8,把x换成8得此时的电极反应式为S8+2Li+2e-Li2S8,然后Li2S8会陆续转变为Li2S6、Li2S4、Li2S2,发生一系列电极反应,其中之一就是A项中反应,所以A正确;根据负极电极反应有如下关系式:Lie-,外电路流过0.02 mol电子,负极反应的Li为 0.02 mol,即0.14 g,所以B正确;S8属于比较典型的非金属单质,很难导电,结合石墨可以导电的事实,判断C正确;图中所给的Li2S8Li2S2一系列电极反应是接“用电器”时(即原电池放电)的情形,而D问的是充电,显然应该是逆向转化,即Li2S2的量越来越少,所以D错误。【例2】 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2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH)42-。下列说法正确的是(C)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Zn+4OH-2e-Zn(OH)42-D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)精讲精析:由于是燃料电池,所以根据前面所述规律,应该先写负极电极反应式,因为是碱性燃料电池,所以负极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,用总方程式“2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH)42-”减掉“负极”得正极反应式为2Zn+8OH-4e-2Zn(OH)42-,化简即可判断C正确;根据正极反应得关系式:O24e-,所以通过2 mol电子时消耗氧气0.5 mol(即标准状况下11.2 L),所以D错误;电池反应“颠倒过来”即是充电反应,所以充电反应为2Zn(OH)42-2Zn+O2+4OH-+2H2O,显然充电时产生OH-,所以其浓度应该不断增大,所以B错误;离子移动规律是:原电池中“正正负负即正离子(中学一般叫阳离子)移向正极,负离子(中学一般叫阴离子)移向负极”;电解池中是“正阴负阳”;据此判断“充电(电解池)”K+应该移向阴极,所以A错误。特别提醒:有些所谓的“燃料电池”,正极没有使用氧气或空气,则不能死搬硬套这一解题规律方法。1.(2016全国卷,11)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(B)A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+B.正极反应式为Ag+e-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2解析:MgAgCl电池以海水为电解质溶液,其负极失电子发生氧化反应:Mg-2e-Mg2+,正极得电子发生还原反应:2AgCl+2e-2Cl-+2Ag;电池放电时,电子由负极移向正极,Cl-则相应地由正极移向负极;负极为Mg失电子发生氧化反应,Mg金属活泼性强,易与水反应,故负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2。2.(2015全国卷,11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(A)A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O解析:负极发生氧化反应,生成CO2气体,A项错误;微生物电池中的化学反应速率较快,即微生物促进了反应中电子的转移,B项正确;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项正确;电池总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和H2O,D项正确。3.一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(D)A.反应CH4+H2O3H2+CO,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H2+2OH-2e-2H2OC.电池工作时,CO32-向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2CO32-解析:A项,CH4-4CO+2,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H2+CO32-2e-CO2+H2O,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O2+2CO2+4e-2CO32-,正确。【教师用书备用】 最新发明的一种有望用在电动汽车上的锂硫电池装置如图所示,用有机聚合物作电解质,已知放电时电池反应为Li2S6+10Li6Li2S。下列说法正确的是(B)A.放电时,Li+向负极移动B.充电时,阳极质量减小,阴极质量增加C.放电时,正极的电极反应为S62-10e-6S2-D.可用LiCl水溶液代替聚合物电解质解析:在原电池中,阳离子向正极迁移,A项错误;充电时,阳极发生氧化反应,电极反应式为6S2-10e-S62-,阴极发生还原反应,电极反应式为Li+e-Li,B项正确;放电时,正极发生还原反应,电极反应式为S62-+10e-6S2-,C项错误;由于Li是活泼金属,根据元素周期律,Na能与水反应,Li也应该能与水发生反应,则电解质中不能含水,D项错误。考向2电解池原理与应用(对应学生用书第2021页) 1.电解原理模型2.离子放电顺序(惰性电极)阳极:S2-I-Br-Cl-OH-(活泼电极作阳极时,放电的是阳极材料本身,注意Fe作阳极一般仅能失去2e-);阴极:Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Sn2+Zn2+Fe2+H+(H2O)Al3+。3.电解原理应用、常见四种类型电解及电解质溶液复原(见一轮复习资料)。4.电解原理解题基本流程(1)先看阳极是否为“惰性电极”,若为活泼电极,则放电的就是阳极本身,直接写出阳极反应式;若为惰性电极,则根据阴离子放电顺序写出阳极反应式。(2)根据阳离子放电顺序写出阴极反应式。(3)根据阴阳极反应结合离子方程式书写规律,写出总反应方程式。(4)根据电解总方程式以及阴阳极反应式进行相关计算或判断。【温馨提示】有些电解需要根据题意具体问题具体分析,不能生搬硬套。比如Al作阳极有些题目里可以写成Al-3e-Al3+,而有些题目说是电解法在酸性介质中使Al表面形成一层氧化层,此时则应该写成2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。【例1】 (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SO42-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(B)A.通电后中间隔室的SO42-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2H2O-4e-O2+4H+,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生成精讲精析:电解池中阴离子向正极移动,阳离子向负极移动,即SO42-向正极区移动,Na+向负极区移动,根据离子放电顺序,正极区(阳极)反应:4OH-4e-O2+2H2O,负极区(阴极)反应:2H+2e-H2,由于氢氧根、氢离子均来自H2O,离子方程式书写时水不能拆,所以把阳极反应变化为:4H2O-4e-O2+2H2O+4H+,阴极电极反应式变化为4H2O+4e-2H2+4OH-,然后阴阳极电极反应相叠加得:8H2O2H2+O2+6H2O,化简得:2H2O2H2+O2,也就是此电解类型为“电解水型”。SO42-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 O2生成,D项错误。【例2】 (2018湖北黄冈模拟)某化学兴趣小组学生对塑料饭盒废弃物的水解液进行电渗析处理,同时得到对苯二甲酸。原理如图所示(H2A表示对苯二甲酸,A2-表示对苯二甲酸根离子),下列说法正确的是(C)A.电极a为阴极,电极b产生氧气B.通电一段时间后,硫酸溶液pH升高C.A2-通过阴离子交换膜进入浓缩室D.对200 mL 8.3 g/L的对苯二甲酸溶液通电一段时间后,浓度上升到0.1 mol/L,阴极产生气体体积为 4.48 L精讲精析:首先观察电极材料为惰性电极,据图右侧极区含A2-,根据浓缩室H2A浓度增大,判断A2-从右侧极区经阴离子交换膜进入了浓缩室,由于阴离子移向阳极,所以a为阳极、b为阴极;根据离子放电顺序,阴极电极反应为2H+2e-H2,阳极反应为4OH-4e-O2+2H2O,总电解反应为电解水型。由以上分析A错误;阳极区氢氧根放电,放氧生酸pH降低,所以B错误;阴极区氢离子放电导致电荷不守恒,多余的A2-通过阴离子交换膜进入浓缩室平衡电荷,所以C正确;D项由于没有限定“标准状况”,所以4.48 L无意义,因此D错误。注意:D项如有说明是“标准状况”,则应通过计算来判断正误。由于此题属于电解水型,相当于是溶液浓缩类计算,浓缩过程中水减少,溶质不变,8.3 g/L对苯二甲酸溶液换算成物质的量浓度约为0.05 mol/L,浓度提高一倍,则溶液体积减小一半(近似认为溶液体积减少就是水的体积),所以电解掉的水为100 mL(即 100 g),再根据总电解方程式:2H2O2H2+O2,生成H2的物质的量为100 g18 g/mol5.6 mol氢气,5.6 mol H2标准状况下体积为125.44 L。这里要特别提醒,选择题里一般不会出现特别复杂的计算。如果发现某个选项需要特别复杂的计算,一般可以不予考虑该选项(通常会有比较简单的方法排除该选项)。1.(2018安徽宿州模拟)如图为光伏发电电解甲基肼CH3NHNH2制氢的装置示意图(电解池中交换膜仅阻止气体通过,a、b极均为惰性电极)。下列叙述中正确的是(D)A.N型半导体为正极,P型半导体为负极B.制氢装置溶液中电子从a极流向b极C.工作时,产生的N2、H2体积比为13(同温同压)D.工作时,a极的电极反应式为CH3NHNH2+12OH-10e-CO32-+N2+9H2O解析:a极发生氧化反应,放出氮气,所以a是阳极,则P型半导体为正极,故A错误;电解质溶液中没有电子流动,故B错误;根据阳极反应式:CH3NHNH2+12OH-10e-CO32-+N2+9H2O,生成1 mol氮气转移10 mol电子,生成1 mol氢气转移2 mol电子,根据得失电子守恒,产生的N2、H2体积比为15,故C错误;工作时,a极是阳极,电极反应式为CH3NHNH2+12OH-10e-CO32-+N2+9H2O,故D正确。2.(2018甘肃靖远模拟)利用电化学原理还原CO2制取ZnC2O4的装置如图所示(电解液不参加反应),下列说法正确的是(D)A.可用H2SO4溶液作电解液B.阳离子交换膜的主要作用是增强导电性C.Pb电极的电极反应式是2CO2-2e-C2O42-D.工作电路中每流过0.02 mol电子,Zn电极质量减轻0.65 g解析:锌在阳极失电子,发生Zn-2e-Zn2+;Pb电极上二氧化碳得电子发生还原反应:2CO2+2e-C2O42-;金属锌可以和硫酸反应,离子交换膜允许部分离子通过,根据电极反应式并结合电子守恒来回答问题。如果用硫酸溶液作电解液,溶液中氢离子会在阴极得电子生成氢气,影响2CO2+2e-C2O42-反应的发生,A错误;用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开,它具有选择透过性,只允许氢离子透过,其他离子难以透过,B错误;Pb电极为阴极,发生还原反应:2CO2+2e-C2O42-,C错误;锌电极为阳极,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+,当电路中每流过0.02 mol电子,消耗锌的量为0.01 mol,质量为0.65 g,D正确。3.(2018吉林实验中学模拟)某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2+和Cl-,图甲是双膜三室电沉积法回收废水中的Ni2+的示意图,图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系。下列说法不正确的是(D)A.交换膜a为阳离子交换膜B.阳极反应式为2H2O-4e-O2+4H+C.阴极液pH=1时,镍的回收率低主要是有较多的H2生成D.浓缩室得到1 L 0.5 mol/L的盐酸时,阴极回收得到11.8 g镍解析:阳极区域是稀硫酸,阳极氢氧根离子失电子生成氧气,氢离子通过交换膜a进入浓缩室,所以交换膜a为阳离子交换膜,故A正确;阳极反应式为2H2O-4e-O2+4H+,故B正确;阴极发生还原反应,酸性强时主要是氢离子发生还原反应生成氢气,酸性弱时主要是Ni2+发生还原反应生成Ni,故C正确;浓缩室得到1 L 0.5 mol/L 的盐酸时,转移电子0.4 mol,阴极生成镍和氢气,所以阴极回收得到镍小于11.8 g,故D不正确。【教师用书备用】 臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示,下列有关说法不正确的是(D)A.高压放电法,反应的原理为3O22O3B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物C.电解纯水时,电极b周围发生的电极反应有6OH-6e-O3+3H2O和4OH-4e-O2+2H2OD.电解水时,H+由电极a经聚合电解质薄膜流向电极b解析:由高压放电法原理图可知,氧气在放电的条件下生成臭氧,高压放电法反应的原理为3O22O3,故A正确;空气中含有氮气与氧气,在高压放电条件下可以反应生成NO等,故B正确;由电解纯水法原理图可知,b电极发生氧化反应,生成氧气、臭氧,同时有氢离子生成,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-O3+6H+或6OH-6e-O3+3H2O,2H2O-4e-O2+4H+或4OH-4e-O2+2H2O,故C正确;a电极生成氢气,H+在a电极放电,H+由电极b经聚合固体电解质膜流向电极a,故D不正确。考向3电化学原理综合应用(对应学生用书第2123页) 1.金属腐蚀与防护(1)金属腐蚀本质:金属没有负价,所以金属腐蚀本质就是金属失电子被氧化的过程:M-xe-Mx+。(2)金属腐蚀类型:化学腐蚀;电化学腐蚀(又分为原电池腐蚀、电解原理腐蚀)(3)金属防腐原理:涂覆保护层:原理是隔离氧化剂与还原剂(金属);电化学保护:根据原电池、电解池原理知,原电池负极发生氧化反应、电解池阳极发生氧化反应,据此我们知道金属原电池腐蚀是因为被腐蚀金属作了负极,电解腐蚀是因为被腐蚀金属作了阳极。电化学保护原理也就是让金属作原电池正极或作电解池阴极即可。其中利用原电池原理防护方法称牺牲阳极保护法,利用电解池原理防护方法称阴极电保护法;加入Ni、Cr把铁制成不锈钢改变金属内部结构。2.原电池、电解池串并联装置:这类题目要充分运用物理学科中的思想进行分析。3.电化学综合计算(1)注意串联的原电池或电解池各个电极放电量相等的基本等量关系。(2)注意能量与电量的不同,转移电量相同不代表消耗或释放能量相同。因为I=q/t,所以W=I2Rt=q2tR,电量q一定时,电功多少与时间t有关。(3)电化学计算一般比较复杂,耗时较多,所以遇到此类问题时可把选项暂时放一放,或利用排除法进行筛选。【例1】 (2018江西南昌模拟)下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示),甲是将废水中乙二胺H2N(CH2)2NH2氧化为环境友好物质形成的化学电源;乙是利用装置甲模拟工业电解法来处理含Cr2O72-废水,电解过程中溶液发生反应:Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。当电池工作时,下列说法错误的是(B)A.甲中H+透过质子交换膜由左向右移动B.乙池中Fe棒应与甲池中的M极相连C.M极电极反应式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2+N2+16H+D.若溶液中减少了0.01 mol Cr2O72-,则电路中至少转移了0.06 mol电子精讲精析: 根据图知,N电极上氧气得电子生成水,该电极上得电子发生还原反应,为正极,M为负极,电解质溶液中阳离子向正极移动,即甲中H+透过质子交换膜由左向右移动,A正确;根据方程式知,乙中Fe失电子生成亚铁离子,则Fe作阳极,C作阴极,阴极连接原电池负极,阳极连接原电池正极,则Fe与N极相连,B错误;根据图知,M电极上生成氢离子,甲是将废水中乙二胺氧化为环境友好物质形成的化学电源,生成含有N元素的物质是氮气,生成含有C元素的物质是二氧化碳,因此电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2+N2+16H+,C正确;Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O中以Fe元素计算转移电子数=6(3-2)=6,即消耗1 mol Cr2O72-,电路中至少转移了6 mol电子,所以溶液中减少了0.01 mol Cr2O72-,则电路中至少转移了0.06 mol电子,D正确。注意:D需要计算,可以先不考虑该项,从三个选项中加以考虑筛选,这样可以提高解题速度。【例2】 (2018广东东莞模拟)近年来,我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图。下列说法正确的是(B)A.阴极电极反应为4OH-4e-O2+2H2OB.阳极电极反应为Zn-2e-Zn2+C.该装置为牺牲阳极的阴极保护法D.绝缘子表面产生的OH-向阴极移动精讲精析:阴极电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,选项A错误;阳极锌失电子产生锌离子,电极反应为Zn-2e-Zn2+,选项B正确;该装置为外加电源的阴极保护法,选项C错误;电解池中绝缘子表面产生的OH-向阳极移动,选项D错误。金属腐蚀与防护类型题目较为简单,做好此类题的关键是细心,四个选项都要仔细比对,权衡后作出最有把握的判断,绝不能匆匆一看就作出解答,不能轻视。1.(2018北京卷,12)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是(D)A.对比,可以判定Zn保护了FeB.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用的方法D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼解析:实验中加入K3Fe(CN)6,溶液无明显变化,说明溶液中没有Fe2+;实验中加入K3Fe(CN)6,生成蓝色沉淀,说明溶液中有Fe2+,A正确;对比可知,中 K3Fe(CN)6 可能将Fe氧化成Fe2+,Fe2+再与 K3Fe(CN)6 反应生成蓝色沉淀,B正确;由以上分析可知,验证Zn保护Fe时,可以用做对比实验,不能用的方法,C正确; K3Fe(CN)6 可将单质铁氧化为Fe2+,Fe2+与 K3Fe(CN)6 生成蓝色沉淀,附着在Fe表面,无法判断铁比铜活泼,D不正确。2.(2018北京东城区模拟)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。实验装置实验编号浸泡液pH1.0 mol/L NH4Cl50.5 mol/L (NH4)2SO451.0 mol/L NaCl70.5 mol/L Na2SO47氧气浓度随时间的变化下列说法不正确的是(B)A.上述正极反应均为O2+2H2O+4e-4OH-B.在不同溶液中,Cl-是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C.向实验中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快D.在300 min内,铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液解析:铁钉发生电化学吸氧腐蚀的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,故A正确;通过图像中曲线对比可以看出,NH4+的存在是影响吸氧腐蚀速率的主要因素,氯离子对吸氧腐蚀速率影响不大,故B不正确;根据图像,NH4+存在会加快吸氧腐蚀速率,所以向实验中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快,故C正确;NH4+水解溶液显酸性,结合图像可知酸性溶液中铁钉的平均吸氧腐蚀速率大于中性溶液,故D正确。3.(2018山东济南模拟)为实现节能减排,氯碱工业中相关物料的传输与转化关系如图所示(电极均为惰性电极,图中未标出)。下列说法中正确的是(C)A.A1区域为阴极区,电解过程中,溶液pH增大B.B2区域中发生的电极反应为O2+4H+4e-2H2OC.若两池中所用离子膜类型相同,则abD.利用整套装置最终获得的产品是氢气、氧气和烧碱解析:在电解池中生成的物质只能是氢氧化钠、氢气和氯气,由图示得到Y要进入燃料电池,所以Y为氢气,X为氯气。则A1区域为电解池的阳极区,选项A错误;燃料电池的电解质溶液为氢氧化钠溶液,所以正极上应该是氧气得电子生成氢氧根离子的反应,选项B错误;电解饱和食盐水应该用阳离子交换膜,所以燃料电池中也是阳离子交换膜,在B装置中就是Na+透过阳离子交换膜由左向右进入装置B2区域中,同时B2中应该是氧气得电子生成氢氧根离子,所以B2区域中氢氧化钠浓度会增大,选项C正确;整套装置中的氢气在燃料电池中被消耗了,所以氢气不是最终产物,选项D错误。【教师用书备用】 利用电化学原理将有机废水中的乙二胺H2N(CH2)2NH2转化为无毒物质的原理示意图如图1所示,同时利用该装置再实现镀铜工艺示意图如图2所示,当电池工作时,下列说法正确的是(C)A.图1中H+透过质子交换膜由右向左移动B.工作一段时间后,图2中CuSO4溶液浓度减小C.当Y电极消耗0.5 mol O2时,铁电极增重64 gD.X电极反应式:H2N(CH2)2NH2+4H2O+16e-2CO2+N2+16H+解析:图1是原电池,Y电极上氧气被还原生成水,所以Y是正极,氢离子移向正极,H+透过质子交换膜由左向右移动,故A错误;图2是电镀池,CuSO4溶液浓度不变,故B错误;当Y电极消耗0.5 mol O2时,转移电子 2 mol,根据转移电子数,铁电极生成1 mol铜,电极增重64 g,故C正确;X是负极,失电子发生氧化反应,电极反应式是 H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2+N2+16H+,故D错误。
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