2022年高考化學二輪復習 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第八講 電化學原理學案

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1、2022年高考化學二輪復習 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第八講 電化學原理學案 　xx高考導航——適用于全國卷Ⅰ 最新考綱 高頻考點 高考印證 命題趨勢 1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。了解常見化學電源的種類及其工作原理。 2.理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。 原電池原理及其應用 xx·T11 xx·T10 xx·T28 電化學是高考的熱點，題型以傳統(tǒng)題型為主，其中原電池的工作原理、電解產物的判斷與計算、電極及電池反應方程式的書寫都是命題的熱點內容，分值約4～6分；預計xx年高考中電化學考

2、點還有“變熱”的趨勢，題目也會更加新穎。要特別注意提高根據題中所給信息書寫電極反應式及電池反應方程式的能力。 電解原理及其應用 xx·T27 電化學知識及其規(guī)律的綜合應用 xx·T27 考點一　原電池原理及其應用 [學生用書P36] 1．原電池正、負極的判斷 (1)根據電極材料。一般是較活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。 (2)根據電子流動方向或電流方向。電子流動方向：由負極→正極；電流方向：由正極→負極。 (3)根據原電池電解質溶液中離子的移動方向。在原電池的電解質溶液內，陽離子向正極移動，而陰離子向負極移動

3、。 (4)根據原電池兩極發(fā)生的變化。原電池的負極總是失電子，發(fā)生氧化反應；而正極總是得電子，發(fā)生還原反應。 2．不同介質下電極反應式的書寫 (1)書寫步驟 (2)介質對電極反應式書寫的影響 ①中性溶液中，反應物若是H＋得電子或OH－失電子，則H＋或OH－均來自于水的電離。 ②酸性溶液中，反應物或生成物中均沒有OH－。 ③堿性溶液中，反應物或生成物中均沒有H＋。 ④水溶液中不能出現O2－。 　　　　原電池原理的應用 1．(原電池原理應用類)(xx·高考全國卷Ⅰ，T11,6分)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有

4、關微生物電池的說法錯誤的是(　　) A．正極反應中有CO2生成 B．微生物促進了反應中電子的轉移 C．質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O [破題關鍵]　電池內部電流方向從負極到正極，故H＋從負極產生，流向正極參加正極反應。 解析：選A。圖示所給出的是原電池裝置。A.有氧氣反應的一極為正極，發(fā)生還原反應，因為有質子通過，故正極電極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O；在負極，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應，電極反應式為C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，則負極上有CO2產生，

5、故A不正確。B.微生物電池是指在微生物作用下將化學能轉化為電能的裝置，所以微生物促進了反應中電子的轉移，故B正確。C.質子是陽離子，陽離子由負極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確。D.正極的電極反應式為6O2＋24e－＋24H＋===12H2O，負極的電極反應式為C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，兩式相加得電池總反應為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正確。 [互動拓展] (1)任何化學反應都能設計成原電池嗎？ (2)兩種金屬作電極時，較活潑的金屬一定作負極嗎？ 答案：(1)必須是能自發(fā)進行的氧化還原反應才能設計成原電池，非氧化還原反應沒有電子的轉移，

6、必然無法設計成原電池。 (2)不一定，如鎂、鋁為電極，NaOH作電解質溶液時，由于Mg與NaOH溶液不反應而Al能，故鋁作負極。 　(xx·河南鄭州高三月考)某原電池裝置如圖所示，鹽橋中裝有用飽和氯化鉀溶液浸泡過的瓊脂。下列敘述正確的是(　　) A．原電池工作一段時間后，FeCl2溶液中c(Cl－)會增大 B．此電池工作原理與硅太陽能電池工作原理相同 C．Fe為正極，石墨上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑ D．若裝置中的鹽橋用鐵絲代替，電流表指針有偏轉 解析：選A。A項，在原電池中，陰離子移向負極(Fe)，故A正確；B項，硅太陽能電池的原理是半導體的光電效應，故B錯誤；

7、C項，在該原電池中，Fe為負極，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋；石墨為正極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，故C錯誤；D項，若將鹽橋換成鐵絲，電流表指針不會發(fā)生偏轉，故D錯誤。 2．(xx·河北廊坊診斷)某合作學習小組的同學利用下列氧化還原反應設計原電池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O。鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液，下列敘述中正確的是(　　) A．乙燒杯中發(fā)生還原反應 B．甲燒杯中溶液的pH逐漸減小 C．電池工作時，鹽橋中的SO移向甲燒杯 D．外電路的電流方向是從a到b 解析：選D。乙燒杯

8、中發(fā)生氧化反應：Fe2＋－e－===Fe3＋，A項錯誤；甲燒杯中發(fā)生還原反應：MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，c(H＋)減小，pH增大，B項錯誤；電池工作時，乙燒杯中正電荷增多，鹽橋中的SO移向乙燒杯，C項錯誤；外電路的電流方向是從正極(a)到負極(b)，D項正確。 　　　　電極反應式的考查 1．(xx·高考江蘇卷)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關該電池的說法正確的是(　　) A．反應CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4轉移12 mol電子 B．電極A上H2參與的電極反應為H2＋2OH－－2e－===2H2O C．電池工作

9、時，CO向電極B移動 D．電極B上發(fā)生的電極反應為O2＋2CO2＋4e－===2CO 解析：選D。A選項，甲烷中的C為－4價，一氧化碳中的C為＋2價，每個碳原子失去6個電子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol電子，所以錯誤；B選項，熔融鹽中沒有氫氧根離子，因此氫氧根離子不能參與電極反應，電極反應式應為H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，所以錯誤；C選項，碳酸根離子應向負極移動，即向電極A移動，所以錯誤；D選項，電極B上氧氣和二氧化碳得電子生成碳酸根離子，所以正確。 2．(xx·高考大綱卷)如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。

10、下列有關說法不正確的是(　　) A．放電時正極反應為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ B．電池的電解液可為KOH溶液 C．充電時負極反應為MH＋OH－－e－===H2O＋M D．MH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高 解析：選C。A.在原電池的負極發(fā)生的是氧化反應，在原電池的正極發(fā)生的是還原反應，分析化合價的升降，可知A選項正確；B.因為本電池為金屬氫化物鎳電池，又有Ni(OH)2等產生，因此可用堿性溶液作電解質溶液，B選項正確；C.該反應為放電時的負極反應，C選項錯誤；D.氫密度越大，單位體積內放出的電量越多，電池的能量密度越高，D選項正確。

11、 　燃料電池電極反應式書寫技巧和步驟 (1)電極反應式屬于以離子反應表達的氧化還原半反應，要遵循離子方程式的拆分物質的規(guī)則。 (2)電極反應式的主要框架(待配平) ①酸性電解液 負極：還原劑－xe－＋―→氧化產物＋H＋ 正極：氧化劑＋xe－＋H＋―→還原產物 ②非酸性電解質(包括堿溶液、熔融碳酸鹽及氧化物) 負極：還原劑－xe－＋陰離子―→氧化產物 正極：氧化劑＋xe－＋―→陰離子 (3)最后將上述框架填充配平，主要依據為電荷守恒及元素守恒。 考點二　電解原理及其應用 [學生用書P37]

12、 1．分清陰、陽極。與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極發(fā)生的反應為“陽氧陰還”。 2．剖析離子移向。陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。 3．注意放電順序。 4．書寫電極反應，注意得失電子守恒。 5．正確判斷產物 (1)陽極產物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極作陽極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)＞含氧酸根＞F－。 (2)陰極產物的判斷直接根據陽離子的放電順序進行判斷：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞

13、H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋。 6．恢復原態(tài)措施 電解后有關電解質溶液恢復原態(tài)的問題應該用質量守恒法分析。一般是加入陽極產物和陰極產物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2＋完全放電之后，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。 　　　　電解原理的應用 1．(電解原理應用類)(xx·高考上海卷)如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中。下列分析正確的是(　　) A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－

14、===H2↑ B．K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高 C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護法 D．K2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產生0.001 mol氣體 [破題關鍵]　正確判斷裝置類型，閉合K1時，裝置為原電池，反應類型相當于鐵的吸氧腐蝕；閉合K2時，裝置為電解池，陽極為惰性電極，相當于電解食鹽水。 解析：選B。A項，K1閉合構成原電池，鐵棒是負極，鐵棒上發(fā)生的反應為Fe－2e－===Fe2＋，錯誤；B項，K1閉合構成原電池，石墨棒是正極，溶液中的氧氣得到電子轉化為OH－，使石墨棒周圍溶液pH逐漸升高，正確；C項，K2閉合構成電解池，鐵棒作陰極

15、不會被腐蝕，屬于外加電流的陰極電保護法，錯誤；D項，K2閉合構成電解池，鐵棒作陰極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，石墨棒作陽極，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，則有2e－～H2～Cl2，所以當電路中通過0.002NA個電子時，兩極均產生0.001 mol氣體，共產生0.002 mol氣體，錯誤。 [互動拓展] (1)電解質溶液導電一定發(fā)生化學反應嗎？金屬導電發(fā)生什么變化？ (2)在原電池或電解池中，陰、陽離子及電子的運動情況是怎樣的？ 答案：(1)電解質溶液導電時一定發(fā)生化學反應，因為電解質溶液導電的過程即電解的過程，電解池的兩極分別發(fā)生氧化反應、還原反應，有新物

16、質生成。金屬導電是物理變化。 (2)原電池和電解池中，陰、陽離子一定在電解質溶液或熔融態(tài)電解質中移動，電子一定在導線中移動?？珊営洖椤半x子不上岸，電子不下水”。 　(xx·高考廣東卷)某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應 C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：選A。當多個池串聯時，兩電極材料活潑性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A.電子移動方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動方向相反，A

17、正確。B.原電池負極在工作中失去電子，被氧化，發(fā)生氧化反應，B錯誤。C.原電池正極得電子，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質，該電極質量逐漸增大，C錯誤。D.電解池中陽極為非惰性電極時，電極本身失電子，形成離子進入溶液中，因為電極Ⅱ為正極，因此電極Ⅲ為電解池的陽極，其電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，D錯誤。 2．(xx·高考浙江卷)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如下圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．X是電源的負極 B．陰極的電極反應式是H2O＋2e－===H2＋O2－ CO2＋2e－===CO＋

18、O2－ C．總反應可表示為H2O＋CO2H2＋CO＋O2 D．陰、陽兩極生成的氣體的物質的量之比是1∶1 解析：選D。A項，根據圖示，X極產物為H2和CO，是H2O與CO2的還原產物，可判斷在X極上發(fā)生還原反應，由此判斷X極為電源的負極，A項正確；B項，根據題意，電解質為固體金屬氧化物，可以傳導O2－，故在陰極上發(fā)生的反應為H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B項正確；C項，根據電極產物及B項發(fā)生的電極反應可知，該反應的總反應方程式為H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C項正確；D項，根據C項的電解總反應方程式可知，陰、陽兩極生成的氣體的物質的量之比為2∶1，

19、D項錯誤。 　　　　可充電電池 1．Li/SO2電池具有輸出功率高和低溫性能好等特點，其電解質是LiBr，溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈，電池反應式為2Li＋2SO2Li2S2O4。下列說法正確的是(　　) A．該電池反應為可逆反應 B．放電時，Li＋向負極移動 C．充電時，陰極反應式為Li＋＋e－===Li D．該電池的電解質溶液可以換成LiBr的水溶液 解析：選C。本題考查電化學知識。電池的放電和充電是在不同的反應條件下發(fā)生的，故該電池反應不能叫可逆反應，A項錯誤。放電時，Li＋向正極移動，B項錯誤。充電時，陰極發(fā)生還原反應：Li＋＋e－===Li，C項正確。若電解質溶液

20、換成LiBr的水溶液，則堿金屬鋰會和水發(fā)生反應，D項錯誤。 2．(xx·河北保定模擬)鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂原電池放電時電壓高而平穩(wěn)，使鎂原電池越來越成為人們研制綠色原電池的焦點。其中一種鎂原電池的反應為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。 下列說法錯誤的是(　　) A．放電時Mg2＋向正極遷移 B．充電時陽極反應為Mo3S－2xe－===Mo3S4 C．充電時Mo3S4發(fā)生氧化反應 D．放電時負極反應為xMg－2xe－===xMg2＋ 解析：選C。A項，放電時陽離子向正極移動，正確；B項，充電時陽極發(fā)生氧化反應，所以Mo3S失去電子生成Mo3S4，正確；

21、C項，充電時Mo3S4是生成物，錯誤；D項，放電時負極發(fā)生氧化反應，Mg失去電子生成Mg2＋，正確。 　 (1)對于可充電電池，放電時為原電池，符合原電池工作原理，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；外電路中電子由負極流向正極，內電路中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。 (2)可充電電池充電時為電解池，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應；充電時電池的“＋”極與外接直流電源的正極相連，電池的“－”極與外接直流電源的負極相連。 考點三　電化學知識及其規(guī)律的綜合應用 [學生用書P39] 1．電化學計算的基本方法和技巧 原電池和電

22、解池的計算包括兩極產物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質量和阿伏加德羅常數的計算、產物的量與電量關系的計算等。通常有下列三種方法： (1)根據電子守恒計算 用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。 (2)根據總反應式計算 先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。 (3)根據關系式計算 根據得失電子守恒關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。 如以通過4 mol e－為橋梁可構建如下關系式： (式中M為金屬，n為其離子的化合價數值) 該關系式具有總攬電化學計算的作

23、用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。 2．金屬的腐蝕與防護 (1)兩種防護方法 ①加防護層 (2)金屬腐蝕的快慢規(guī)律 電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞一般化學腐蝕＞有防腐措施的腐蝕。 (3)防腐措施效果比較 外接電源的陰極保護法＞犧牲陽極的陰極保護法＞有一般防腐條件的防護＞未采取任何防護措施。 　　　　有關電化學的計算 1．(電化學計算類)如圖所示，通電5 min后，第③極增重2.16 g，同時在A池中收集到標準狀況下的氣體224 mL，設A池中原混合液的體積為200 mL。 (1)電源F為__

24、______極；第②極為________極；B池為________池。 (2)A池中第②極上的電極反應式為________________；A池中第①極上產生氣體體積為________ mL(標準狀況下)。 (3)通電前A池中原混合溶液中Cu2＋的濃度為________。 [破題關鍵]　根據電極現象判斷電極屬性，在電解池中，增重的必是陰極；串聯的電解裝置中，每個電極轉移的電子數相等。 解析：(1)由第③極增重2.16 g可知①③是電解池的陰極，②④是電解池的陽極，E是電源的負極，F是電源的正極。又因為B池的陽極是銀，電解質溶液是硝酸銀溶液，故該池是電解(鍍)池。(2)A池中，第②極只發(fā)

25、生反應4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。因為第③極增重2.16 g是銀的質量，即轉移電子2.16 g÷108 g·mol－1＝0.02 mol，所以A池中產生氧氣0.02 mol÷4×22.4 L·mol－1＝0.112 L，即112 mL，在陰極，發(fā)生電極反應Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑，且氫氣的體積是224 mL－112 mL＝112 mL。(3)A池中產生氫氣的物質的量為0.005 mol，據電子守恒得Cu2＋的物質的量是(0.02 mol－0.005 mol×2)÷2＝0.005 mol，故通電前A池中原混合溶液中Cu2＋的濃度為0.005 mol÷0.

26、2 L＝0.025 mol·L－1。 答案：(1)正　陽　電解(鍍) (2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　112 (3)0.025 mol·L－1 [互動拓展] 電解池問題中，如何判斷電極區(qū)域的酸堿性變化？有何數量關系？ 答案：①若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽極為OH－放電，則陽極區(qū)c(H＋)增大；若陰極上H＋放電，同時陽極上OH－放電，相當于電解水。 ②電解過程中產生的H＋或OH－，其物質的量等于轉移電子的物質的量。 　如圖所示，其中甲池的總反應式為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，下列說法正確的是(　　) A．甲池

27、是電能轉化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉化為電能的裝置 B．甲池通入CH3OH的電極反應式為CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋ C．反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復到原濃度 D．甲池中消耗280 mL(標準狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產生1.45 g固體 解析：選D。A項，甲池為原電池，作為電源，則乙池、丙池為兩個電解池。根據原電池的形成條件，通入CH3OH的一極為負極，通入O2的一極為正極，所以石墨、Pt(左)作陽極，Ag、Pt(右)作陰極。B項，負極反應：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。C項，應加入C

28、uO。D項，丙池中：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0.012 5 mol O2，轉移 0.05 mol 電子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其質量為1.45 g。 2．乙醛酸是有機合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對電解法”生產乙醛酸，原理如圖所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產物反應生成乙醛酸。 (1)N電極上的電極反應式為________________________________________________________________________。 (2)若有2 mol H＋通

29、過質子交換膜，并完全參與了反應，則該裝置中生成的乙醛酸為________mol。 解析：(1)由H＋的遷移方向可知N為陰極，發(fā)生得電子的還原反應，結合題意“兩極室均可產生乙醛酸”，可知N電極為乙二酸發(fā)生得電子的還原反應生成乙醛酸。(2)1 mol乙二酸在陰極得到2 mol電子，與2 mol H＋反應生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同時在陽極產生的1 mol Cl2能將1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，兩極共產生2 mol乙醛酸。 答案：(1)HOOC—COOH＋2e－＋2H＋=== HOOC—CHO＋H2O　(2)2 　 (1)無明顯“

30、外接電源”的電解池的“串聯”問題，主要是根據“原電池”的形成條件判斷“電源”的正、負極，從而判斷陰、陽極。 (2)有明顯“外接電源”的電解池的“串聯”問題，主要是根據“電極現象”判斷陰、陽極，從而判斷電源的正、負極，進一步判斷其他“電解池”的陰、陽極。 　　　　金屬的腐蝕與防護 1．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 解析：選A。A.水中的鋼閘門連接電源的負極，即使用了外加電流。B.金屬護欄表面涂漆，是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水

31、分的保護方法。C.汽車底盤噴涂高分子膜，也是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水分的保護方法。D.地下鋼管連接鎂塊，是犧牲陽極的陰極保護法。 2．下列與金屬腐蝕有關的說法，正確的是(　　) A．圖1中，鐵釘易被腐蝕 B．圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀出現　 C．圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕 D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極 解析：選C。A項，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項，負極反應為Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋與[Fe(CN)6]3－反應生成Fe3[Fe

32、(CN)6]2藍色沉淀；D項，為犧牲陽極的陰極保護法，Mg塊相當于原電池的負極。 電化學問題的常見認識誤區(qū) 1．誤認為原電池中負極材料一定比正極材料活潑。其實不一定，如Mg和Al用導線相連放在NaOH溶液中形成原電池時，鋁作負極。 2．誤認為原電池質量增加的一極一定為原電池的正極。其實不一定，如鉛蓄電池的負極，在工作時，電極由Pb轉變?yōu)镻bSO4，質量增加。 3．誤認為原電池的負極一定參加反應。其實不一定，如氫氧燃料電池的負極本身不參加反應，通入的燃料發(fā)生反應。 4．用惰性電極電解飽和食鹽水后，誤認為要想恢復至原狀需加入適量鹽酸。其實不然，應該通入HCl氣體。 5．誤認為電

33、解熔融的AlCl3可以制備Al。其實不然，因為AlCl3是共價化合物，熔融狀態(tài)不導電，不能被電解，應該電解熔融的Al2O3制備Al。 6．誤認為電解過程中如果只電解水，溶液的pH一定不變。其實不一定，如電解NaOH溶液，c(OH－)變大，pH增大；電解H2SO4溶液，c(H＋)變大，pH減小。 1．下列有關電化學的示意圖中正確的是(　　) 解析：選D。選項A，Zn應為原電池負極，Cu為原電池正極。選項B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質溶液應互換。選項C，粗銅應連接電源正極。選項D，電解飽和NaCl溶液，Cl－在陽極放電產生Cl2，H＋在陰極獲得電子而產生H2，正確。 2．

34、下列有關鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是(　　) A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護 B．鐵遇冷濃硝酸表現鈍化，可保護內部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應為Fe－3e－===Fe3＋ 解析：選B。鋼管與電源正極相連，則鋼管作陽極，發(fā)生氧化反應而被腐蝕，A項錯誤；鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，在表面生成一層致密的氧化膜保護內部不被腐蝕，B項正確；鋼管與銅管露天堆放在一起，形成原電池時鋼管作負極，發(fā)生氧化反應而被腐蝕，C項錯誤；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應為Fe－2e－===Fe2＋，D項錯誤。 3．(xx·浙江麗水二模)下圖是CO2電催

35、化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是(　　) A．該過程是電能轉化為化學能的過程 B．銅電極的電極反應式為CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O C．一段時間后，①池中n(KHCO3)不變 D．一段時間后，②池中溶液的pH一定減小 解析：選C。分析工作原理示意圖可知此裝置為電解池，銅電極通入CO2，還原為CH4，所以銅電極為陰極，發(fā)生還原反應：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，鉑電極為陽極，OH－放電，生成H＋，導致pH減小，同時鹽橋中的K＋向①池中移動，①池中溶有CO2，故n(KHCO3)增大，C項錯誤。 4．(xx·高考四川卷)用如圖所示裝置

36、除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是(　　) A．用石墨作陽極，鐵作陰極 B．陽極的電極反應式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O C．陰極的電極反應式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：選D。A.由題干信息可知Cl－在陽極放電生成ClO－，則陽極應為惰性電極，A項正確；B.Cl－在陽極放電生成ClO－，Cl的化合價升高，故在陽極發(fā)生氧化反應，又已知該溶液呈堿性，B項正

37、確；C.陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應，在堿性條件下，H2O提供陽離子(H＋)，C項正確；D.由于溶液是堿性條件，故除去CN－發(fā)生的反應為2CN－＋5ClO－ ＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D項錯誤。 5．(xx·高考福建卷)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是(　　) A．該裝置將化學能轉化為光能和電能 B．該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原 D．a電極的反應為3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H

38、2O 解析：選B。該裝置為電解裝置，模擬“人工樹葉”，故為電能轉化為化學能，A項錯誤；b極連接電源的正極，為陽極，H＋為陽離子，在電解池中向a極(陰極)區(qū)移動，B項正確；右側H2O→O2 發(fā)生的是氧化反應，每生成1 mol O2，轉移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價是－2,3CO2→C3H8O，轉移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C項錯誤；a電極發(fā)生的是還原反應：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D項錯誤。 6．(xx·高考天津卷)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是(　

39、　) A．銅電極上發(fā)生氧化反應 B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小 C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加 D．陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡 解析：選C。A.Cu作正極，電極上發(fā)生還原反應，錯誤；B.電池工作過程中，SO不參加電極反應，故甲池的c(SO)基本不變，錯誤；C.電池工作時，甲池反應為Zn－2e－===Zn2＋，乙池反應為Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋會通過陽離子交換膜進入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應式可知，乙池中每有64 g Cu析出，則進入乙池的Zn2＋為65 g，溶液總質量略有增加，正確；D.由題

40、干信息可知，陰離子不能通過陽離子交換膜，錯誤。 7．(xx·高考福建卷)某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說法正確的是(　　) A.正極反應為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B.放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變 D.當電路中轉移0.01 mol e－時，交換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子 解析：選D。根據電池總反應可以看出Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應，Ag在負極上發(fā)生氧化反應。正極反應為Cl2＋2e－===2Cl－，A項錯誤。因為電解

41、質溶液為鹽酸，所以負極上Ag失電子生成的Ag＋隨即與附近的Cl－反應，B項錯誤。用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應不發(fā)生改變，C項錯誤。當電路中轉移0.01 mol e－時，負極生成0.01 mol Ag＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗0.01 mol Cl－，由于電荷守恒，同時有0.01 mol H＋通過陽離子交換膜轉移至右側，D項正確。 8．利用下圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。 (1)若X為Zn，開關K置于M處，X電極為________極，電極反應式為________________________，鐵電極反應式為______________________，此種防護法

42、稱為________________。 (2)若X為碳棒，開關K置于N處，X為________極，電極反應為____________________________，此種防護法稱為______________________。 (3)若X為Cu，開關K置于N處，X電極反應式為____________________，鐵電極反應式為________________________________________________________________________。 解析：(1)X為Zn，開關K置于M處，構成Zn-Fe原電池，Zn作負極被氧化。(2)X為碳棒，開關K置于N處，構成

43、電解池，X作陽極，OH－放電。(3)X為銅，開關K置于N處，Cu作陽極，Cu失電子變成Cu2＋，被氧化。 答案：(1)負　2Zn－4e－===2Zn2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　犧牲陽極的陰極保護法 (2)陽　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　外接電流的陰極保護法 (3)Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑ 9．(xx·高考重慶卷)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術價值和歷史價值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進行修復和防護具有重要意義。 (1)原子序數為29的銅元素位于元素周期表中第________周期。 (2)某青銅器中Sn、Pb

44、的質量分別為119 g、20.7 g，則該青銅器中Sn和Pb原子的數目之比為________。 (3)研究發(fā)現，腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在CuCl。關于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是________。 A．降低了反應的活化能 B．增大了反應的速率 C．降低了反應的焓變 D．增大了反應的平衡常數 (4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應，該化學方程式為_______________________________________________________________

45、_________ ________________________。 (5)如圖所示為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過程中，負極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)； ②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為________________________________________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標準狀況)。 解析：(1)銅位

46、于元素周期表的第四周期。 (2)119 g Sn的物質的量為1 mol,20.7 g Pb的物質的量為0.1 mol，因此Sn和Pb原子的數目之比為10∶1。 (3)催化劑能降低反應的活化能和加快反應速率，但不改變反應的平衡常數和焓變，所以A、B正確。 (4)復分解反應為相互交換成分的反應，因此該反應的化學方程式為Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O。 (5)①負極發(fā)生失電子的反應，銅作負極失電子，因此負極為c。負極反應：Cu－2e－===Cu2＋，正極反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ②正極產物為OH－，負極產物為Cu2＋，兩者與Cl－反應生成Cu2(OH)3

47、Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 ③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化學腐蝕失電子的Cu單質的物質的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據電子守恒可得，消耗O2的物質的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為 0.448 L(標準狀況)。 答案：(1)四　(2)10∶1　(3)AB (4)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O (5)①c?、?Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓　③0.448 10．(1)火箭的第一、二級發(fā)動機中，所用

48、的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來制備。 ①用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，兩者反應生成氮氣和氣態(tài)水。 已知：N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1 N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1 寫出氣態(tài)肼和N2O4反應的熱化學方程式：________________________________________________________________________ ____________________________________________

49、____________________________。 ②已知四氧化二氮在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在，它很容易轉化為二氧化氮。試推斷出二氧化氮制取四氧化二氮的反應條件(或措施)：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池，其效率更高，可用于航空航天。如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料作惰

50、性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O2－離子(O2＋4e－===2O2－)。 ①c電極的名稱為________，d電極上的電極反應式為 ________________________________________________________________________。 ②如圖2所示為電解100 mL 0.5 mol·L－1CuSO4溶液，a電極上的電極反應式為____________________________________________________________________

51、____。 若a電極產生56 mL(標準狀況)氣體，則所得溶液的pH＝__________(不考慮溶液體積變化)，若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態(tài)，可加入__________(填序號)。 a．CuO　　　　　　　　b．Cu(OH)2 c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3 解析：(1)①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1　Ⅰ N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1?、? 根據蓋斯定律可知，所求反應的熱化學方程式可以由Ⅱ×2－Ⅰ得到：2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N

52、2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1。 ②四氧化二氮在高溫下很難穩(wěn)定存在，而NO2生成N2O4的反應為氣體體積減小的反應，故二氧化氮轉化為四氧化二氮的條件可以是高壓、低溫。 (2)①電流從正極流向負極，故c、d分別為正極、負極。燃料電池的負極為通入燃料的一極，故其電極反應式為CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O。 ②a為電解池的陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；b為陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu，當陽極產生56 mL氣體時，被電解的OH－的物質的量為×4＝0.01 mol，故溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，故溶液的pH

53、＝1。此時陰極析出0.05 mol Cu，Cu2＋恰好完全放電。為恢復電解質溶液的原狀，根據“出什么加什么”原理，只要相當于加入CuO即可，a項可以，b項 Cu(OH)2可以拆為CuO·H2O，c項 CuCO3拆為CuO·CO2，d項Cu2(OH)2CO3可拆為2CuO·H2O·CO2，其中c項也可選。 答案：(1)①2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1?、诟邏?、低溫(或加壓、降溫) (2)①正極　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac 11．(xx·高考

54、山東卷)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。 (1)利用如圖所示裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________溶液(填化學式)，陽極電極反應式為________________________________________________________________________， 電解過程中Li＋向________電極遷移(填“A”或“B”)。 (2)利用鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制備鈷氧化物的工藝流程如下： Co(OH)3溶解還原反應的離

55、子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 鐵渣中鐵元素的化合價為________。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41 g，CO2體積為1.344 L(標準狀況)，則鈷氧化物的化學式為________。 解析：(1)根據電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，B極區(qū)產生H2

56、，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－與Li＋結合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應為LiOH溶液，B電極為陰極，則A電極應為陽極。陽極區(qū)電解液應為LiCl溶液，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑。根據電流方向，電解過程中Li＋向B電極遷移。 (2)酸性條件下，Co(OH)3首先與H＋反應生成Co3＋，Co3＋具有氧化性，可將SO氧化為SO，根據電子守恒和質量守恒定律，配平可得：2Co(OH)3＋4H＋＋SO===SO＋2Co2＋＋5H2O。由于NaClO3和O2具有氧化性，鐵渣中鐵元素應為＋3價。在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，設鈷氧化物的分子式為CoxOy，則有 xCoC2O4＋O2CoxOy　＋　2xCO2 　　　　　　(59x＋16y) g　 2x mol 　　　　　 　　2.41 g?。?.06 mol 則有(59x＋16y)×0.06＝2.41×2x，得x∶y＝3∶4。 所以鈷氧化物的化學式為Co3O4。 答案：(1)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B　 (2)2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O[或Co(OH)3＋3H＋===Co3＋＋3H2O,2Co3＋＋SO＋H2O===2Co2＋＋SO＋2H＋]　＋3　Co3O4