《化學(xué)十一 電化學(xué)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化學(xué)十一 電化學(xué)（153頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題十一電化學(xué)高考化學(xué)高考化學(xué)(課標專用)考點一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護考點一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護1.(2018課標,12,6分)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液,鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應(yīng)為:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下 列 說 法 錯 誤 的 是()A.放電時,Cl向負極移動B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2C.放電時,正極反應(yīng)為:3CO2+4e-2C+CD.充電時,正極反應(yīng)為:Na+e-Na五年高考A A組組統(tǒng)一命題統(tǒng)一命題課標卷題組課標卷題組答案答案D

2、本題考查二次電池的工作原理。放電時,負極反應(yīng)為:4Na-4e-4Na+,正極反應(yīng)為3CO2+4e-C+2C;Na+移向正極,C、Cl移向負極,A、C正確;充電過程與放電過程相反,B正確;充電時,陽極反應(yīng)為2C+C-4e-3CO2,D錯誤。規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)二次電池充、放電的電極判斷二次電池充電時,“正接正、負接負”;放電時的正極為充電時的陽極;放電時的負極為充電時的陰極。2.(2018課標,11,6分)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0 或 1)。下 列 說 法 正 確 的 是()A.放電時,多孔碳材料電極為負極B.放電時,外電路

3、電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時,電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時,電池總反應(yīng)為Li2O2-x2Li+(1-)O2答案答案D本題考查原電池原理和電解原理的綜合運用。A項,依據(jù)題意和可充電電池裝置圖判斷出,放電時鋰電極作負極,多孔碳材料電極作正極,錯誤;B項,在原電池中,外電路電子由負極流向正極,即放電時,外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極,錯誤;C項,充電時,電解質(zhì)溶液中的陽離子向陰極區(qū)遷移,即Li+向鋰電極區(qū)遷移,錯誤;D項,充電時,Li+在陰極區(qū)得到電子生成Li,陽極區(qū)生成O2,即電池總反應(yīng)為Li2O2-x2Li+(1-)O2,正確。方法技巧方法技巧可充電電池的工作

4、原理可充電電池中,放電過程用原電池原理分析,充電過程用電解原理分析;分析電化學(xué)問題時,先判斷出電極,然后根據(jù)工作原理分析。3.(2016課標,11,6分)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的 是()A.負極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+B.正極反應(yīng)式為Ag+e-AgC.電池放電時Cl-由正極向負極遷移D.負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2答案答案BMg-AgCl電池中,Mg為負極,AgCl為正極,故正極反應(yīng)式應(yīng)為AgCl+e-Ag+Cl-,B項錯誤。思路分析思路分析AgCl為正極材料,得電子生成Ag和Cl-,正極附近溶液中c(Cl-)逐漸增大,負

5、極周圍Mg2+濃度逐漸增大,故Cl-向負極移動,Mg2+向正極移動。關(guān)聯(lián)知識關(guān)聯(lián)知識Mg可以和熱水緩慢反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2。4.(2015課標,11,6分,0.588)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法的 是()A.正極反應(yīng)中有CO2生成B.微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O26CO2+6H2O答案答案A根據(jù)微生物電池工作原理示意圖可知:C6H12O6在負極上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為C6H12O6-24e-+6H2O6CO2+24H+;O2在正極上發(fā)生還

6、原反應(yīng),電極反應(yīng)式為6O2+24e-+24H+12H2O。負極有CO2生成,A項錯誤;B項,微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移,正確;C項,質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū),正確;D項,電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O26CO2+6H2O,正確。規(guī)律方法規(guī)律方法微生物電池也是燃料電池的一種,其實質(zhì)還是氧化還原反應(yīng)。5.(2016課標,11,6分)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O 2 Z n(O H。下 列 說 法 正 確 的 是()A.充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動B.充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C.放電時,負極

7、反應(yīng)為:Zn+4OH-2e-Zn(OHD.放電時,電路中通過2mol電子,消耗氧氣22.4L(標準狀況)答案答案C充電時為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動,發(fā)生的反應(yīng)為2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O,電解質(zhì)溶液中c(OH-)增大,故A項、B項均錯誤;放電時負極反應(yīng)為Zn+4OH-2e-Z n(O H,故C項正確;每消耗1molO2電路中通過4mol電子,故D項錯誤。規(guī)律方法規(guī)律方法1.;2.失電子;3.原電池充電時:正極接電源正極,電池正極變陽極。解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵充電時:陽極:4OH-4e-2H2O+O2陰極:2Zn(OH+4e-2Zn+8OH-總反應(yīng):2Zn(OH2Zn+2H2

8、O+O2+4OH-6.(2017課標,11,6分)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下 列 說 法 錯 誤 的 是()A.電池工作時,正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4B.電池工作時,外電路中流過0.02mol電子,負極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多答案答案D電池工作時為原電池,電池內(nèi)部陽離子向正極移動,根據(jù)圖示中Li+移動方向可知,電極a為正極,依次發(fā)生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li

9、2S2的轉(zhuǎn)化,A正確;電池工作時負極反應(yīng)式為Li-e-Li+,當轉(zhuǎn)移0.02mol電子時,負極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02mol,質(zhì)量為0.14g,B正確;石墨烯具有導(dǎo)電性,可以提高電極a的導(dǎo)電能力,C正確;電池充電時為電解池,此時Li2S2的量越來越少,D錯誤。思路分析思路分析結(jié)合反應(yīng)原理,根據(jù)元素化合價的變化,判斷放電時的正、負極,再結(jié)合電解質(zhì)的性質(zhì)書寫電極反應(yīng)式。7.(2017課標,11,6分)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,工作 原 理 如 圖 所 示,其 中 高 硅 鑄 鐵 為 惰 性 輔 助 陽 極。下 列 有 關(guān) 表 述 不 正 確 的 是()A.通

10、入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D.通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整答案答案C本題考查外加電流的陰極保護法。將被保護的金屬(鋼管樁)與電源的負極相連,防止鋼管樁被腐蝕,外加保護電流可以抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流,故其表面腐蝕電流接近于零,A項正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子,電子從高硅鑄鐵流向鋼管樁,B項正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,只是用于傳遞電流,故陽極材料不損耗,C項錯誤;金屬的腐蝕受環(huán)境的影響,故通入的電流要根據(jù)環(huán)境條件的變化及時進行調(diào)整,D項正確。審

11、題技巧審題技巧本題易因忽視高硅鑄鐵為惰性輔助陽極而導(dǎo)致出錯。通常除金、鉑以外的金屬作為陽極材料,是活性電極,優(yōu)先于溶液中的粒子放電,且起到導(dǎo)電作用。此題指出惰性輔助陽極,“惰性”說明在此條件下鐵不放電,只是起導(dǎo)電作用(輔助)。做題時,應(yīng)“具體問題具體分析”,不能一味地“按章辦事”。8.(2015課標,26,14分,0.182)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。回收處理該廢電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:溶解度/(g/100g水)溫度/化合物02040608010

12、0NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列問題:(1)該電池的正極反應(yīng)式為,電池反應(yīng)的離子方程式為。(2)維持電流強度為0.5A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅g。(已知F=96500Cmol-1)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、和,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法為,其原理是。(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO47H2O的過程中,需除去鋅皮中

13、的少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)?加堿調(diào)節(jié)至pH為時,鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于110-5molL-1時,即可認為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為時,鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1molL-1)。若上述過程不加H2O2后果是,原因是。答案答案(1)MnO2+H+e-MnOOH2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)注:式中Zn2+可寫為Zn(NH3、Zn(NH3)2Cl2等,H+可寫為N(2)0.05(2分)(3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶碳粉MnOOH空氣中加熱碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH氧化為MnO2(每空1分,共5分)(4)Fe3+

14、2.76Zn2+和Fe2+分離不開Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)解析解析(1)該電池為酸性鋅錳干電池,電極反應(yīng)式為負極:Zn-2e-Zn2+,正極:2MnO2+2e-+2H+2MnOOH。(2)電量Q=It=0.5A560s=150C,則m(Zn)=65gmol-1=0.05g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受溫度影響較大,NH4Cl的溶解度受溫度影響較小,故可通過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法分離。(4)KspFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH-)=110-5c3(OH-)=110-39,c(OH-)=10-11.3molL-1,pOH=11.3,

15、則pH=2.7。KspZn(OH)2=c(Zn2+)c2(OH-)=0.1c2(OH-)=110-17,c(OH-)=10-8molL-1,pOH=8,則pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp接近,若不用H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,沉淀Zn2+時,Fe2+也可轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2沉淀,而使制得的ZnSO47H2O不純凈。審題方法審題方法題目給出相關(guān)物質(zhì)的Ksp,說明在分離除雜的過程中,可以利用溶解性,采用調(diào)節(jié)pH的方法將雜質(zhì)成分除去。疑難突破疑難突破除去Fe元素的基本思路是先將其氧化成Fe3+,然后采用調(diào)節(jié)pH的方式,將Fe3+轉(zhuǎn)化成沉淀而過濾除去。考點二電解原理及其應(yīng)用考點

16、二電解原理及其應(yīng)用1.(2018課標,13,6分)最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下圖所示,其中電極分別為ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S2H+S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時,下列敘述錯誤的是()A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H+2e-CO+H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性答

17、案答案C本題考查電解原理的應(yīng)用。由石墨烯電極區(qū)反應(yīng)可知該極發(fā)生氧化反應(yīng),為陽極,則ZnO石墨烯為陰極。陰極的電極反應(yīng)為:CO2+2H+2e-CO+H2O,A正確;裝置工作時涉及三個反應(yīng),Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化循環(huán)進行,總反應(yīng)為CO2與H2S之間的反應(yīng),根據(jù)得失電子守恒可知總反應(yīng)為:CO2+H2SCO+H2O+S,B正確;石墨烯與電源正極相連,ZnO石墨烯與電源負極相連,故石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的高,C錯誤;Fe2+、Fe3+均在酸性環(huán)境中穩(wěn)定存在,D正確。審題技巧審題技巧解題的關(guān)鍵是電極名稱的確定。如本題中CO2CO為還原反應(yīng)陰極,Fe2+Fe3+為氧化反應(yīng)陽極。2.(2017課標,

18、11,6分)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混 合 溶 液。下 列 敘 述 錯 誤 的 是()A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C.陰極的電極反應(yīng)式為:Al3+3e-AlD.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動答案答案C本題考查電解原理的應(yīng)用。O3發(fā)生氧化反應(yīng),故鋁質(zhì)工件為陽極,A正確;陰極材料應(yīng)為金屬或?qū)щ姷姆墙饘?可選用不銹鋼網(wǎng),B正確;電解質(zhì)溶液中含有大量H+,故陰極的電極反應(yīng)式為2H+2e-H2,C不正確;在電解池中,陰離子移向陽極,D正確。知識拓展知識拓展電解原理的應(yīng)用1.電解原理在“金屬防腐”中的應(yīng)用。如:外

19、加電流的陰極保護法。2.電解原理在“物質(zhì)制備”中的應(yīng)用。如:尿素CO(NH2)2制氫氣。3.電解原理在“環(huán)境治理”中的應(yīng)用。如:用電解法消除CN-。3.(2016課標,11,6分)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和 S可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是()A.通電后中間隔室的S離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負極反應(yīng)為2H2O-4e-O2+4H+,負極區(qū)溶液pH降低D.當電路中通過1mol

20、電子的電量時,會有0.5mol的O2生成答案答案B負極區(qū)(陰極)電極反應(yīng)為:4H+4e-2H2,正極區(qū)(陽極)電極反應(yīng)為:4OH-4e-2H2O+O2。A項,通電后S向正極移動,正極區(qū)OH-放電,溶液酸性增強,pH減小;C項,負極反應(yīng)為4H+4e-2H2,溶液pH增大;D項,當電路中通過1mol電子的電量時,會有0.25molO2生成。思路梳理思路梳理1.通電前:電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包括由水電離出的H+和OH-)。2.通電時:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極,結(jié)合放電順序分析誰優(yōu)先放電(注意活潑金屬作陽極時,活潑金屬優(yōu)先放電)。3.正確書寫電極反應(yīng)式,要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。4

21、.能結(jié)合題目要求分析電解時的各種變化情況,如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pH的變化等。解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵解本題的關(guān)鍵點在于寫出陰、陽兩極的電極反應(yīng)式,然后分析中間隔室中Na+、S的移動方向。4.(2014課標,12,6分,0.347)2013年3月我國科學(xué)家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的 是()A.a為電池的正極B.電池充電反應(yīng)為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放電時,a極鋰的化合價發(fā)生變化D.放電時,溶液中Li+從b向a遷移答案答案C由圖可知,b極(Li電極)為負極,a極為正極,放電時,Li+從負極(b)向正極(a)遷移,A項、D項正確;該電

22、池放電時,負極:xLi-xe-xLi+,正極:Li1-xMn2O4+xLi+xe-LiMn2O4,a極Mn元素的化合價發(fā)生變化,C項錯誤;由放電反應(yīng)可得充電時的反應(yīng),B項正確。規(guī)律方法規(guī)律方法對于原電池,負極流出電子,發(fā)生失電子的氧化反應(yīng);正極流入電子,發(fā)生得電子的還原反應(yīng);在原電池內(nèi)部,通過電解質(zhì)電離出來的陰、陽離子的定向移動形成內(nèi)電路。5.(2018課標,27,14分)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題:(1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式。(2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的

23、工藝為:pH=4.1時,中為溶液(寫化學(xué)式)。工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是。(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為。電解后,室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時,取50.00mL葡萄酒樣品,用0.01000molL-1的碘標準液滴定至終點,消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為,該樣品中Na2S2O5的殘留量為gL-1(以SO2計)。答案答案(1)2NaHSO

24、3Na2S2O5+H2O(2)NaHSO3得到NaHSO3過飽和溶液(3)2H2O-4e-O2+4H+a(4)S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+0.128解析解析本題考查工藝流程、電解原理的應(yīng)用、氧化還原滴定與計算。(1)NaHSO3與Na2S2O5中硫元素化合價均為+4價,根據(jù)觀察法配平反應(yīng)方程式:2NaHSO3Na2S2O5+H2O。(2)中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式應(yīng)為HS,故中為NaHSO3溶液。過程是利用Na2CO3與NaHSO3反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na2SO3,過程利用SO2與Na2SO3反應(yīng)生成NaHSO3:Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3,制得高濃度的Na

25、HSO3,更有利于Na2S2O5的制備。(3)根據(jù)裝置圖可知左側(cè)為陽極,溶質(zhì)為H2SO4,實際放電的是水電離出的OH-,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2+4H+。電解過程中,陽離子(H+)向右側(cè)移動,則a室中S+H+HS,NaHSO3濃度增大。(4)Na2S2O5作食品的抗氧化劑,則具有強還原性,被氧化為S;S22S,I22I-,依據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可配平反應(yīng)的離子方程式:S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+。根據(jù)滴定反應(yīng)的離子方程式及硫原子守恒可得如下關(guān)系式:2SO2S22I264g1molm(SO2)0.01000molL-10.01000Lm(SO2)=6.410-

26、3g則樣品中Na2S2O5的殘留量為=0.128gL-1。方法技巧方法技巧守恒法在此題中應(yīng)用較多。如第(4)問中S2與I2反應(yīng)的方程式要利用得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平?？键c一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護考點一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護1.(2018北京理綜,12,6分)驗證犧牲陽極的陰極保護法,實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。B B組組 自主命題自主命題?。▍^(qū)、市）卷題組?。▍^(qū)、市）卷題組在Fe表面生成藍色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍色沉淀下列說法不正確的是()A.對比,可以判定Zn保護了FeB.對比,K3Fe(CN)6可能將Fe氧化C.驗

27、證Zn保護Fe時不能用的方法D.將Zn換成Cu,用的方法可判斷Fe比Cu活潑答案答案D本題考查原電池的原理、Fe2+的檢驗等知識。在中,若將Zn換成Cu,此時Fe作負極,其周圍必然會出現(xiàn)Fe2+,Fe2+遇K3Fe(CN)6會出現(xiàn)藍色沉淀,與原來的實驗現(xiàn)象相同,也就是說,在中無論與Fe連接的金屬活動性如何,實驗現(xiàn)象都是一樣的,所以用的方法無法判斷Fe與Cu的活潑性強弱。規(guī)律方法規(guī)律方法做對比實驗時,一定要弄清哪些實驗條件是相同的,哪些是變化的。2.(2014北京理綜,8,6分)下列電池工作時,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.鎳鎘電池答案答案B氫燃料電池中,負極上

28、H2放電,正極上O2放電,A、C、D中均不存在O2放電,故選B。3.(2016江蘇單科,7,2分)下列說法正確的是()A.氫氧燃料電池工作時,H2在負極上失去電子B.0.1molL-1Na2CO3溶液加熱后,溶液的pH減小C.常溫常壓下,22.4LCl2中含有的分子數(shù)為6.021023個D.室溫下,稀釋0.1molL-1CH3COOH溶液,溶液的導(dǎo)電能力增強答案答案AA項,原電池工作時,負極失電子,故正確;B項,0.1molL-1Na2CO3溶液加熱后,C水解程度變大:C+H2OHC+OH-,溶液堿性增強,pH增大,故錯誤;C項,常溫常壓下,22.4LCl2的物質(zhì)的量不是1mol,故錯誤;D項

29、,室溫下,稀釋0.1molL-1CH3COOH溶液,溶液中離子總濃度減小,溶液導(dǎo)電能力減弱,故錯誤。4.(2014福建理綜,11,6分)某原電池裝置如圖所示,電池總反應(yīng)為2Ag+Cl22AgCl。下列說法正確的是()A.正極反應(yīng)為AgCl+e-Ag+Cl-B.放電時,交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應(yīng)隨之改變D.當電路中轉(zhuǎn)移0.01mole-時,交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子答案答案D原電池的正極反應(yīng)為Cl2+2e-2Cl-,故A項錯誤;放電時,白色沉淀AgCl在左側(cè)電極處產(chǎn)生,故B項錯誤;當電路中轉(zhuǎn)移0.01mole-時,原電池左側(cè)發(fā)生的反

30、應(yīng)為:Ag-e-+Cl-AgCl,減少了0.01mol的Cl-,根據(jù)電荷守恒原理,左側(cè)溶液中的H+通過陽離子交換膜向右側(cè)轉(zhuǎn)移0.01mol,故D項正確。5.(2016四川理綜,5,6分)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時電池總反應(yīng)為:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()A.放電時,Li+在電解質(zhì)中由負極向正極遷移B.放電時,負極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe-xLi+C6C.充電時,若轉(zhuǎn)移1mole-,石墨(C6)電極將增重7xgD.充電時,陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+答案答案C由放電時電

31、池總反應(yīng)可知,放電時負極反應(yīng)式為LixC6-xe-C6+xLi+,正極反應(yīng)式為Li1-xCoO2+xe-+xLi+LiCoO2,在原電池內(nèi)部陽離子由負極向正極遷移,A、B項均正確;充電時陰極反應(yīng)式為C6+xLi+xe-LixC6,陽極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,轉(zhuǎn)移xmole-,石墨電極增重7xg,若轉(zhuǎn)移1mole-,石墨電極將增重7g,C項不正確,D項正確。6.(2016浙江理綜,11,6分)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n已知:電

32、池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不 正 確 的 是()A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)nD.在Mg-空氣電池中,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜答案答案CA項,采用多孔電極可以提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于O2擴散至電極表面;B項,單位質(zhì)量的Mg、Al、Zn反應(yīng),Al轉(zhuǎn)移的電子數(shù)最多,故Al-空氣電池的理論比

33、能量最高;C項,由于電池中間為陰離子交換膜,故Mn+不能通過,則正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-;D項,在Mg-空氣電池中,負極的電極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,可采用陽離子交換膜阻止OH-進入負極區(qū)。7.(2017江蘇單科,12,4分)下列說法正確的是()A.反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H0B.地下鋼鐵管道用導(dǎo)線連接鋅塊可以減緩管道的腐蝕C.常溫下,KspMg(OH)2=5.610-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)5.610-4molL-1D.常溫常壓下,鋅與稀H2SO4反應(yīng)生成11.2LH2,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電

34、子數(shù)為6.021023答案答案BC本題考查H、S的判斷、金屬防腐、與Ksp有關(guān)的計算、氣體摩爾體積的應(yīng)用。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H0,S0,氣體分子數(shù)減少的反應(yīng):S7C.鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕D.一定條件下反應(yīng)N2+3H22NH3達到平衡時,3v正(H2)=2v逆(NH3)答案答案CA項,由2H2O22H2O+O2可知,每生成1molO2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為26.021023;B項,pH=3的CH3COOH溶液與pH=11的NaOH溶液等體積混合后形成CH3COONa和CH3COOH的混合溶液,pH”“”或“=”)。(3)在恒溫恒容的密閉容器中,某儲

35、氫反應(yīng):MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氫)(4)利用太陽能直接分解水制氫,是最具吸引力的制氫途徑,其能量轉(zhuǎn)化形式為。(5)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH-F e+3H2,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色Fe ,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。圖1圖2電解一段時間后,c(OH-)降低的區(qū)域在(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出,其原因為。c(Na2FeO4)

36、隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點中的一點,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:。答案答案(共14分)(1)污染小可再生來源廣資源豐富燃燒熱值高(任寫其中2個)H2+2OH-2e-2H2O(2)(3)ac(4)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(5)陽極室防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低M點:c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢N點:c(OH-)過高,鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低解析解析(1)堿性氫氧燃料電池中H2在負極失電子結(jié)合OH-生成H2O。(2)兩反應(yīng)的S均小于0,且均為自發(fā)反應(yīng),故兩反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。H2(g)+A(l)B

37、(l)H10O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)H20運用蓋斯定律,+可得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)的H=H1+H2v逆,即v(吸氫)v(放氫),d項不正確。(5)由題意可知,陽極的電極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O,陰極的電極反應(yīng)式為6H2O+6e-3H2+6OH-,故電解一段時間后陽極室c(OH-)降低。陰極產(chǎn)生H2,若不及時排出,則會還原Na2FeO4,使產(chǎn)率降低。由題中信息可知Na2FeO4在強堿性條件下穩(wěn)定,故c(OH-)較低時Na2FeO4穩(wěn)定性差;c(OH-)過高時,鐵電極上會產(chǎn)生Fe(OH)3或Fe2O3,導(dǎo)致Na2FeO4產(chǎn)率降低。易混易錯易

38、混易錯本題中第(3)小題b項中要注意可逆反應(yīng)進行不徹底,參加反應(yīng)的反應(yīng)物的量應(yīng)小于其加入量?？键c一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護考點一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護1.(2013課標,10,6分,0.47)銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去。下列說法正確的是()A.處理過程中銀器一直保持恒重B.銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀C.該過程中總反應(yīng)為2Al+3Ag2S6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgClC C組組教師專用

39、題組教師專用題組答案答案B根據(jù)電化學(xué)原理可知,Al為負極,電極反應(yīng)為:2Al-6e-2Al3+;銀器為正極,電極反應(yīng)為:3Ag2S+6e-6Ag+3S2-;溶液中反應(yīng)為:2Al3+3S2-+6H2O2Al(OH)3+3H2S,三反應(yīng)相加可知該過程的總反應(yīng)為:2Al+3Ag2S+6H2O2Al(OH)3+6Ag+3H2S,故B正確,C、D錯誤;銀器表面黑色的Ag2S變成了Ag,質(zhì)量必然減小,A錯誤。審題方法審題方法抓住試題中的關(guān)鍵詞、句:鋁質(zhì)容器、食鹽溶液、黑色會褪去。挖掘隱含條件:發(fā)生氧化還原反應(yīng),Ag2S被還原為Ag,銀器為正極。解題方向:電化學(xué)反應(yīng)原理。思路梳理思路梳理根據(jù)選項涉及的問題,

40、分析出原電池中的正、負極反應(yīng)及總反應(yīng),然后再判斷各選項正確與否。2.(2013課標,11,6分,0.55)“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)是金屬鈉還原三價鋁離子C.正極反應(yīng)為:NiCl2+2e-Ni+2Cl-D.鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動答案答案B該原電池的負極反應(yīng)為:Na-e-Na+,正極反應(yīng)為:NiCl2+2e-Ni+2Cl-,電池總反應(yīng)為:2Na+NiCl22NaCl+Ni。B項錯誤。審題方法審題方法抓住試題中的關(guān)鍵詞:Ni/Ni

41、Cl2和金屬鈉?；顫姷慕饘僮髫摌O,發(fā)生氧化反應(yīng)。思路梳理思路梳理根據(jù)選項涉及的問題先分析出原電池的正、負極反應(yīng),再寫出電池總反應(yīng),最后判斷各選項正確與否。3.(2011課標,11,6分)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總反應(yīng)為:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()A.電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負極為FeB.電池放電時,負極反應(yīng)為Fe+2OH-2e-Fe(OH)2C.電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低D.電池充電時,陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O答案答案CA項,由電池反應(yīng)可知,Ni2O3

42、Ni(OH)2,Ni的化合價由+3價+2價,化合價降低,發(fā)生還原反應(yīng),故Ni2O3為正極;FeFe(OH)2,Fe的化合價由0價+2價,化合價升高,發(fā)生氧化反應(yīng),故Fe為負極,正確。B項,負極發(fā)生氧化反應(yīng):Fe+2OH-2e-Fe(OH)2,正確。C項,陰極發(fā)生還原反應(yīng):Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,c(OH-)增大,溶液的pH升高,故錯誤;D項,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O,正確。4.(2014大綱全國,9,6分)右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是()A.放電時正

43、極反應(yīng)為:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.電池的電解液可為KOH溶液C.充電時負極反應(yīng)為:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一類儲氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高答案答案C在金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)中,MH(M為零價,H為零價)在負極發(fā)生反應(yīng):MH+OH-e-M+H2O,NiOOH在正極發(fā)生反應(yīng):NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,電解液可為KOH溶液,A、B正確;充電時,陰極反應(yīng)式為M+H2O+e-MH+OH-,C錯誤;MH中氫密度越大,單位體積電池所儲存電量越多,即電池能量密度越高,D正確。5.(2013江蘇單科,9,2分)Mg-H2O2

44、電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶 液,示 意 圖 如 下。該 電 池 工 作 時,下 列 說 法 正 確 的 是()A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正極移動答案答案C該電池中Mg電極為負極,A項錯誤;石墨電極為正極,H2O2得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2O2+2e-2OH-,電極附近溶液pH增大,B項錯誤,C項正確;溶液中Cl-移向Mg電極,即Cl-向負極移動,D項錯誤。6.(2013江蘇單科,1,2分)燃料電池能有效提高能源利用率,具有廣泛的應(yīng)用前景。下列物質(zhì)均可 用 作 燃 料 電 池

45、 的 燃 料,其 中 最 環(huán) 保 的 是()A.甲醇B.天然氣C.液化石油氣D.氫氣答案答案D氫氧燃料電池的產(chǎn)物只有H2O,沒有其他物質(zhì)生成,最為環(huán)保。7.(2016江蘇單科,20,14分)鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。(1)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2的酸性廢水通過鐵炭混合物,在微電池正極上Cr2轉(zhuǎn)化為Cr3+,其電極反應(yīng)式為。(2)在相同條件下,測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分數(shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率,結(jié)果如下圖所示。當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為0時,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。當鐵炭混合物

46、中鐵的質(zhì)量分數(shù)大于50%時,隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是。(3)納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物。一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中B(B元素的化合價為+3)與Fe2+反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH,其離子方程式為。納米鐵粉與水中N反應(yīng)的離子方程式為4Fe+N+10H+4Fe2+N+3H2O。研究發(fā)現(xiàn),若pH偏低將會導(dǎo)致N的去除率下降,其原因是。相同條件下,納米鐵粉去除不同水樣中N的速率有較大差異(見下圖),產(chǎn)生該差異的可能原因是。答案答案(14分)(1)Cr2+14H+6e-2Cr3+7H2O(2)活性炭對Cu2+和P

47、b2+有吸附作用鐵的質(zhì)量分數(shù)增加,鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少(3)2Fe2+B+4OH-2Fe+2H2+B(OH納米鐵粉與H+反應(yīng)生成H2Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除N的反應(yīng)(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除N的反應(yīng)速率)解析解析(2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。鐵炭混合物去除Cu2+和Pb2+是通過發(fā)生置換反應(yīng)實現(xiàn)的,且發(fā)生的是原電池反應(yīng)(Fe為負極,活性炭為正極),當鐵的質(zhì)量分數(shù)達到一定數(shù)值后,隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)增加,活性炭的質(zhì)量分數(shù)減少,鐵炭混合物中微電池的數(shù)目減少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。(3)pH偏低時,溶液中的H+可與納米鐵粉發(fā)生反應(yīng):

48、Fe+2H+Fe2+H2,從而使N的去除率下降。、兩種水樣的不同之處是中含有一定量的Cu2+而中沒有,因此去除N的速率產(chǎn)生差異的可能原因是Cu2+(或Fe與之反應(yīng)生成的Cu)起到了催化作用,也可能是Fe與Cu2+反應(yīng)生成Cu進而形成Fe-Cu原電池,加快了反應(yīng)速率。8.(2013廣東理綜,33,17分)化學(xué)實驗有助于理解化學(xué)知識,形成化學(xué)觀念,提高探究與創(chuàng)新能力,提升科學(xué)素養(yǎng)。(1)在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進行相關(guān)實驗。下列收集Cl2的正確裝置是。將Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是。設(shè)計實驗比較Cl2和Br2的氧化性,操作與現(xiàn)象是:取少量新制氯水和CCl4于

49、試管中,。(2)能量之間可相互轉(zhuǎn)化:電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池,探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);銅片,鐵片,鋅片和導(dǎo)線。完成原電池甲的裝置示意圖(見右圖),并作相應(yīng)標注。要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液,只在一個燒杯中組裝原電池乙,工作一段時間后,可觀察到負極。甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是,其原因是。(3)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理,為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕,在(2)的材料中應(yīng)選作陽

50、極。答案答案(1)CCl2、HClO、ClO-滴加NaBr溶液,振蕩后靜置,下層溶液呈紅棕(棕黃)色(2)有紅色固體析出,負極被腐蝕甲電池乙的負極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能;電池甲的負極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應(yīng),化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時損耗較小(3)鋅片解析解析(1)Cl2密度比空氣大,收集時采取向上排空氣法,又因為Cl2有毒,所以在收集裝置后要有尾氣處理裝置(盛有NaOH溶液的燒杯)。比較Cl2和Br2的氧化性強弱,可以通過非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)來進行。(2)以Zn和Cu作電極為例分析,如果不用鹽橋則除了電化學(xué)反應(yīng)外還發(fā)生Zn和Cu2+的置換反應(yīng),反應(yīng)放熱,會使部

51、分化學(xué)能以熱能形式散失,使其不能完全轉(zhuǎn)化為電能,而鹽橋的使用,可以避免Zn和Cu2+的接觸,從而避免能量損失,提供穩(wěn)定電流。(3)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法,可知被保護的金屬作陰極,即可選擇Zn作陽極。9.(2016北京理綜,26,13分)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(N)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一。(1)Fe還原水體中N的反應(yīng)原理如下圖所示。作負極的物質(zhì)是。正極的電極反應(yīng)式是。(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時測定N的去除率和pH,結(jié)果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5N的去除率接近100%50%24小時pH接近中性接近中性鐵的最終物質(zhì)形態(tài)pH=4.5時,N的去除率低。其原因是

52、。(3)實驗發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時,補充一定量的Fe2+可以明顯提高N的去除率。對Fe2+的作用提出兩種假設(shè):.Fe2+直接還原N;.Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。做對比實驗,結(jié)果如下圖所示。可得到的結(jié)論是。同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4。結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式,解釋加入Fe2+提 高 N去除率的原因:。(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時測定N的去除率和pH,結(jié)果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5N的去除率約10%約3%1小時pH接近中性接近中性與(2)中數(shù)據(jù)對比,解釋(2)中初始pH不同時,N去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原

53、因:。答案答案(13分)(1)FeN+8e-+10H+N+3H2O(2)FeO(OH)不導(dǎo)電,阻礙電子轉(zhuǎn)移(3)本實驗條件下,Fe2+不能直接還原N;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N去除率Fe2+2FeO(OH)Fe3O4+2H+,Fe2+將不導(dǎo)電的FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,利于電子轉(zhuǎn)移(4)初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足;初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+不足解析解析(1)由圖示可知,Fe失去電子作負極,N在正極發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N:N+8e-+10H+N+3H2O。(4)初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足,能有效防止FeO(OH)的生成。10.(2014安徽理綜,28,14分)某研究

54、小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時測量容器中的壓強變化。(1)請完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格):編號實驗?zāi)康奶挤?g鐵粉/g醋酸/%為以下實驗作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0(2)編號實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時,容器中壓強明顯小于起始壓強,其原因是鐵發(fā)生了 腐蝕,請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向;此時,碳粉表面發(fā)生了(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),其電極反應(yīng)式是。(3)該小組對圖2中0t1時壓強變大的原因提

55、出了如下假設(shè),請你完成假設(shè)二:假設(shè)一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體;假設(shè)二:;(4)為驗證假設(shè)一,某同學(xué)設(shè)計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設(shè)計一個實驗方案驗證假設(shè)一,寫出實驗步驟和結(jié)論。答案答案(1)(2)吸氧還原2H2O+O2+4e-4OH-(或4H+O2+4e-2H2O)(3)反應(yīng)放熱,溫度升高編號實驗?zāi)康奶挤?g鐵粉/g醋酸/%2.0碳粉含量的影響(4)解析解析(1)由表格數(shù)據(jù)知:組實驗作參照,組實驗探究醋酸濃度的影響,所以鐵粉質(zhì)量不變;組實驗中醋酸濃度和鐵粉質(zhì)量未變,碳粉質(zhì)量減少,所以實驗?zāi)康氖翘挤酆康挠绊憽?2)由圖2知,t2時瓶內(nèi)壓強明顯小于起始壓強,所以瓶內(nèi)壓強減小,發(fā)

56、生了吸氧腐蝕;Fe和碳構(gòu)成了原電池的兩極,電子由負極Fe流向正極碳,碳粉表面發(fā)生了還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:2H2O+O2+4e-4OH-或4H+O2+4e-2H2O。(3)由圖2知,0t1時瓶內(nèi)壓強增大,假設(shè)二可以為Fe與醋酸反應(yīng)放熱使氣體受熱體積膨脹。本題為開放性題,其他合理答案也可。(4)由題意知,檢驗收集的氣體中是否含有H2,可根據(jù)H2的性質(zhì)設(shè)計實驗方案,如實驗步驟:收集一試管剛反應(yīng)的氣體,迅速插入一根表面變黑的灼熱銅絲,若銅絲表面的黑色變紅,則可驗證有H2生成。考點二電解原理及其應(yīng)用考點二電解原理及其應(yīng)用1.(2016北京理綜,12,6分)用石墨電極完成下列電解實驗。下列對實驗現(xiàn)象的解

57、釋或推測不合理的是()A.a、d處:2H2O+2e-H2+2OH-B.b處:2Cl-2e-Cl2C.c處發(fā)生了反應(yīng):Fe-2e-Fe2+D.根據(jù)實驗一的原理,實驗二中m處能析出銅實驗一實驗二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍;b處變紅,局部褪色;c處無明顯變化兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;答案答案B根據(jù)實驗一的實驗現(xiàn)象可判斷出c作陽極,d作陰極,a、d處的電極反應(yīng)均為2H2O+2e-H2+2OH-,c處的電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,由于Fe2+的顏色較淺,短時間觀察不到明顯的現(xiàn)象。“b處變紅”,說明有H+生成,則發(fā)生了電極反應(yīng)2H2O-4e-4H+O2;“局部褪色”說明在該電極上Cl-

58、放電生成了Cl2:反應(yīng)為2Cl-2e-Cl2。實驗二中每個銅珠的左側(cè)作陽極,右側(cè)作陰極,其中銅珠的左側(cè)銅放電變成銅離子,銅離子移動到m處,在m處放電變成銅析出。審題方法審題方法“d處試紙變藍”是該題的突破口,試紙變藍說明該處有OH-生成,說明d處發(fā)生了得電子的還原反應(yīng),從而確定d為陰極,最后利用類比的方法確定m處的電極反應(yīng),進而得出正確答案。2.(2015福建理綜,11,6分)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實驗裝置如圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B.該裝置工作時,H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C.每生成1molO2,有

59、44gCO2被還原D.a電極的反應(yīng)為:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O答案答案B由模擬“人工樹葉”電化學(xué)實驗裝置可知,該裝置將光能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,故A錯誤;在電解池內(nèi)部,陽離子向陰極遷移,故H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移,B正確;陰極上:3CO2C3H8O18e-,陽極上:2H2OO24e-,根據(jù)得失電子守恒可知,當陽極生成1molO2時,陰極被還原的CO2的 質(zhì) 量 為:44g/mol=29.3g,故C錯誤;a電極的反應(yīng)為:3CO2+18H+18e-C3H8O+5H2O,故D錯誤。3.(2014天津理綜,6,6分)已知:鋰離子電池的總反應(yīng)為:LixC+Li1-xCoO2C+Li

60、CoO2鋰硫電池的總反應(yīng)為:2Li+SLi2S有關(guān)上述兩種電池說法正確的是()A.鋰離子電池放電時,Li+向負極遷移B.鋰硫電池充電時,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.如圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電答案答案BA項,在原電池內(nèi)部,陽離子應(yīng)移向正極;B項,二次電池充電的過程為電解過程,陰極發(fā)生還原反應(yīng);C項,比能量是指這種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能,當二者質(zhì)量相同時,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不相等,即比能量不同;D項,鋰離子電池與鋰硫電池的正、負極連接錯誤,應(yīng)將鋰硫電池的鋰電極連接鋰離子電池的石墨電極。4.(2013天津理綜,6,6分)為增強鋁的耐腐蝕性,現(xiàn)以鉛蓄電池為

61、外電源,以Al作陽極、Pb作陰極,電解稀硫酸,使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下:電池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)電解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2電解過程中,以下判斷正確的是()電池電解池AH+移向Pb電極H+移向Pb電極B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正極:PbO2+4H+2e-Pb2+2H2O陽極:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+D答案答案D原電池內(nèi)部H+向正極遷移(即向PbO2電極遷移),A項錯誤。當有3molPb被消耗時,轉(zhuǎn)移6mole-,則生成1molAl2O3,B項錯誤。電池正極反應(yīng)式為PbO2

62、+4H+S+2e-PbSO4+2H2O,C項錯誤。原電池中PbPbSO4,質(zhì)量增大;電解池中Pb作陰極,發(fā)生反應(yīng)2H+2e-H2,故質(zhì)量不變,D項正確。5.(2013浙江理綜,11,6分)電解裝置如圖所示,電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液,中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電,發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色,一段時間后,藍色逐漸變淺。已知:3I2+6OH-I+5I-+3H2O下列說法不正確的是()A.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-H2+2OH-B.電解結(jié)束時,右側(cè)溶液中含有IC.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式:KI+3H2OKIO3+3H2D.如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜,電解槽內(nèi)發(fā)生的總化

63、學(xué)反應(yīng)不變答案答案D依題意,左側(cè)溶液變藍,說明左側(cè)Pt電極為陽極,電極反應(yīng)式為2I-2e-I2;右側(cè)Pt電極為陰極,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2+2OH-或2H+2e-H2,A正確。陰極生成的OH-通過陰離子交換膜遷移至左側(cè),與I2發(fā)生反應(yīng):3I2+6OH-5I-+I+3H2O,I2濃度逐漸減小,故藍色逐漸變淺,電解結(jié)束后I可通過陰離子交換膜擴散至右側(cè),B正確。式3+式3+式得電解總反應(yīng):I-+3H2OI+3H2,C正確。若換用陽離子交換膜,OH-不能遷移至左側(cè),反應(yīng)無法發(fā)生,式+式得電解總反應(yīng)式為2I-+2H2O2OH-+I2+H2,兩種情況下電解總反應(yīng)顯然不同,D錯誤。6.(2013北

64、京理綜,7,6分)下列金屬防腐的措施中,使用外加電流的陰極保護法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負極B.金屬護欄表面涂漆C.汽車底盤噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊答案答案A外加電流的陰極保護法是指把要保護的金屬連接在直流電源的負極上,使其作為電解池的陰極被保護,A項符合題意;金屬表面涂漆或噴涂高分子膜可防止金屬與其他物質(zhì)接觸發(fā)生反應(yīng),B、C選項不符合題意;鋼管連接鎂塊利用的是原電池原理,鎂為負極被氧化,鋼管為正極被保護,D項不符合題意。7.(2013北京理綜,9,6分)用石墨電極電解CuCl2溶液(見下圖)。下列分析正確的是()A.a端是直流電源的負極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽極上

65、發(fā)生的反應(yīng):Cu2+2e-CuD.通電一段時間后,在陰極附近觀察到黃綠色氣體答案答案A電解過程中,陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動,陰極與直流電源的負極相連,陽極與直流電源的正極相連,A項正確;電解質(zhì)在溶液中的電離是因為水分子的作用,與通電無關(guān),B項錯誤;電解過程中陽極上發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)為2Cl-2e-Cl2,在陽極附近可觀察到黃綠色氣體,C、D項錯誤。考點一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護考點一原電池的工作原理金屬的電化學(xué)腐蝕與防護1.(2018遼寧實驗中學(xué)分校月考,10)某?；顒有〗M為探究金屬腐蝕的相關(guān)原理,設(shè)計了如圖a所示裝置,圖a的鐵棒末段分別連上一塊Zn片和Cu

66、片,并靜置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝膠上。一段時間后發(fā)現(xiàn)凝膠的某些區(qū)域(如下圖b示)發(fā)生了變化,則下列說法中錯誤的是()A.甲區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)式:Fe-2e-Fe2+B.乙區(qū)產(chǎn)生Zn2+C.丙區(qū)呈現(xiàn)紅色D.丁區(qū)呈現(xiàn)藍色A A組組2016201620182018年高考模擬年高考模擬基礎(chǔ)題組基礎(chǔ)題組三年模擬答案答案A圖a中左側(cè)為Zn-Fe原電池,Zn為負極,電極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,Fe為正極,電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O4OH-;右側(cè)為Fe-Cu原電池,Fe為負極,電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,Cu為正極,電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O4OH-;甲區(qū)為正極區(qū),A不正確。乙區(qū)為負極區(qū),B正確。丙區(qū)為正極區(qū),酚酞遇堿變紅色,C正確。丁區(qū)為負極區(qū),Fe2+與Fe(CN反應(yīng)生成藍色固體,D正確。2.(2018陜西西安長安一中九檢,20)利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機的理想方法之一。某研究小組設(shè)計了如下圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)光分解水制氫。反應(yīng)過程中所需的電能由太陽能光電池提供,下列說法中正確的是()A.反應(yīng)體系中I2和Fe2+可循環(huán)使用B.光電池是原電池C.光催化反