1、专题二 基本理论第7讲 电化学基础1(2016启东模拟)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。下列说法正确的是()A该电化腐蚀为析氢腐蚀B图中生成铁锈最多的是C区域CA区域比B区域更易腐蚀D铁闸中的负极的电极反应：Fe2e=Fe2解析：海水溶液为弱酸性，发生吸氧腐蚀，在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀，A错误；在B处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，发生的吸氧腐蚀的程度最大，生成铁锈最多，B错误；在B处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，所以B区域比A区域更易腐蚀，故C错误；Fe作负极失电子生成亚铁离子，则负极的电极反应为Fe2e=Fe2，故D正确。答案：D2(2016海
2、南卷)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()AZn为电池的正极B正极反应式为：2FeO10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时OH向负极迁移解析：A.根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，错误；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应为：2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH，错误；C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D.电池工作时阴离子OH向负极迁移，正确。答案：D3(2016厦门一模)锂空气电池是高能量密度的新型电池，结构如图所示。下列说法正确的是(
3、)A固体电解质只有Li可通过B电池反应为：4LiO22Li2OC充电时，水性电解液的pH将升高D放电时，若外电路有0.1 mol e 通过时，理论上将消耗1.12 LO2(标准状况)解析：根据题给装置判断金属锂为电池的负极，电极反应式为：Lie=Li，多孔石墨为电池的正极，电极反应式为：O22H2O4e = 4OH，电池反应为4LiO22H2O=4LiOH。A.根据装置分析固体电解质只有Li可通过，正确；B.电池反应为：4LiO22H2O=4LiOH ，错误；C.充电时，石墨电极与外加电源的正极相连，电极反应式为：4OH4e =O22H2O，水性电解液的pH将降低，错误；D.根据电极反应计算放
4、电时，若外电路有0.1 mol e 通过时，理论上将消耗0.56 L O2(标准状况)，错误。答案：A4工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是()AA电极接电源的正极BA极区溶液的碱性逐渐增强C本装置中使用的是阴离子交换膜DB极的电极反应式为：SO22e2H2O = SO4H解析：A.由HSO生成S2O，发生还原反应，A极应为负极，故A错误；B.阴极的电极反应式为：2HSO2H2e=S2O2H2O，碱性增强，故B正确；C.阳极的电极反应式为：SO22H2O2e=SO4H，阴极的电极反应式为：2HSO2H2e=S2O2H2O，离子交换膜应使H移动，应
5、为阳离子交换膜，故C错误；D.B极为阳极，发生SO22H2O2e=SO4H，故D错误；故选B。答案：B5(2016牡丹江模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()(导学号 58870031)A0.4 molB0.5 molC0.6 mol D0.8 mol解析：电解硫酸铜时，开始电解硫酸铜和水生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气和氧气，如果只按照第一阶段的电解，反应只需要加入氧化铜或碳酸铜就可以，但是现在加入的是碱式碳酸铜，
6、相当于多加入了0.1 mol水，这0.1 mol水应该是第二阶段的反应进行，该阶段转移了0.2 mol电子，第一阶段转移了0.4 mol电子，所以总共转移了0.6 mol电子，选C。答案：C【考纲再现】【错题记录】1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。3理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。1(2015天津卷)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()(导学号 58870130)A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小C电池工作一
7、段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为：Zn2e=Zn2，乙池反应为：Cu22e=Cu，甲池中Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。答案：C2下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A图1中，铁钉易被腐蚀B图2中，滴加少量K
8、3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极解析： A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为：Fe2e=Fe2，Fe2与Fe(CN)63反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，Mg块相当于原电池的负极。答案：C3科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池叙述错误的是()A电池工作时，是将太阳能转化为电能B铜电极为正极，电极反应式为：CO28
9、e8H=CH42H2OC电池内部H透过质子交换膜从左向右移动D为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量盐酸解析：A.该电池工作时，将太阳能转化为电能，A正确；B. 铜电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：CO28e8H=CH42H2O，B正确；C. H在Cu电极处参与反应，因此电池内部H透过质子交换膜从左向右移动，C正确；D.为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量的酸，由于盐酸易挥发，生成的甲烷中会混有HCl气体，因此应该加入少量的硫酸，D错误。答案：D4(2016全国卷)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
10、=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2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)解析：A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动；B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2O，c(OH)逐渐增大；C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为：Zn4OH2e=Zn(OH)；D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况
11、)。答案：C5(2016重庆模拟)铅、二氧化铅、氟硼酸(HBF4)电池是一种低温性能优良的电池，常用于军事和国防工业，其总反应方程式为：PbPbO24HBF42Pb(BF4)22H2O已知：HBF4、Pb(BF4)2均是易溶于水的强电解质。下列说法中不正确的是()(导学号 58870131)A充电时，阳极附近溶液的pH增大B充电时，阴极的电极反应式为：Pb22e=PbC放电时，转移1 mol电子时负极减少的质量为103.5 gD放电时，正极的电极反应式为：PbO22e4H=Pb22H2O解析：在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，原电池的总反应为：PbPbO24HBF42Pb(BF4)2
12、2H2O，故放电时负极反应为：Pb2e=Pb2；正极反应：PbO22e4H=Pb22H2O，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴极反应：Pb22e=Pb，阳极反应：Pb22H2O2e=PbO24H，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。充电时，阳极反应：Pb22H2O2e=PbO24H，产生大量的H，故阳极附近溶液的酸性增强，pH减小，A错误；充电时的阴极反应即是将放电时的负极反应倒过来，故阴极反应为Pb22e=Pb，B正确；放电时，此装置为原电池，负极反应为Pb2e=Pb2，负极的质量减小，转移1 mol电子时负极减少的质量为1/2 mol207 g/mol103.5 g，C正确；放电时，正
13、极上发生还原反应，电极反应式为：PbO22e4H=Pb22H2O，D正确。答案：A6(2016北京卷)用石墨电极完成下列电解实验。项目实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；下列对实验现象的解释或推测不合理的是()Aa、d处：2H2O2e=H22OHBb处：2Cl2e=Cl2Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜解析：A.a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，故正确；B.b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电，故错
14、误；C.c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，故正确；D.实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极)，m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极(n的背面)，故相当于电镀，即m上有铜析出，正确。答案：B7(2016华师大模拟)把物质的量均为0.1 mol的AlCl3、CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是()(导学号 58870132)A阳极得到的气体中有O2且为0.35 molB铝元素仅以Al(OH)3的形式存
15、在C阴极质量增加3.2 gD电路中共转移0.9 mol电子解析：用惰性电极电解，阴极：Cu22e=Cu，2H2e=H2；阳极：2Cl2e=Cl2，4OH4e=2H2OO2；根据各离子的放电顺序可知，该电解过程可分为以下几个阶段：(1)阶段一：电解0.1 mol CuCl2，转移0.2 mol e，阴极增重质量为铜的质量，为6.4 g；阳极产生0.1 mol Cl2；故C项错误；(2)阶段二：电解0.2 mol HCl，转移0.2 mol e，阳极又产生0.1 mol Cl2，阴极产生0.1 mol H2；(3)阶段三：电解0.1 mol HCl，转移0.1 mol e，此阶段H来源于水，Cl完
16、全电解，阳极又产生0.05 mol Cl2，阴极又产生0.05 mol H2；此时由于溶液pH增大，部分Al3以Al(OH)3的形式沉淀，故B项错误；综上分析可知，当转移0.5 mol e时，阳极共产生0.25 mol Cl2，阴极产生0.15 mol H2，如果使两极最终所得气体的体积相等，还需要继续电解水。假设还需电解x mol H2O，则阳极产生0.5x mol O2，阴极产生x mol H2。此时阳极气体为0.25 mol0.5x mol，阴极气体为0.15 molx mol，由二者相等得x0.2，由此可得再电解0.2 mol H2O，还需转移电子0.4 mol，所以该过程中共转移0.
17、9 mol e，D项正确；阳极共产生0.25 mol Cl2，0.1 mol O2，A项错误。答案：D8(2016陕西师大附中模拟) 25 时，用两个质量相同的铜棒作电极，电解500 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液，电解过程中，电解液的pH变化如表所示(假定溶液温度保持不变)。电解2 h后，取出电极，对电极进行干燥，并称量，测得两电极的质量差为9.6 g。已知，25 时0.1 mol/L CuSO4溶液的pH为4.17。(导学号 58870133)时间/h0.511.52pH1.32.43.03.0(1)实验刚开始阶段电解池阴极所发生反应的电极反应式为_。(2)电解进行到1.5 h后
18、，电解质溶液的pH不再发生变化的原因是_；用离子反应方程式表示0.1 mol/L CuSO4溶液的pH为4.17的原因_。(3)电解进行的2 h中，转移电子的总物质的量_0.15 mol(填“”)。(4)若欲使所得电解质溶液复原到500 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液，应对溶液进行怎样处理？_。解析：根据题意及表中数据可知，电解刚开始阶段，阳极反应式是：Cu2e=Cu2，阴极反应式为：2H2e=H2；随着电解的继续，溶液中Cu2的浓度增大，此时阳极反应不变，而H已被电解完，阴极反应则变成Cu22e=Cu；若电解过程中只有电镀铜的过程，阳极溶解的铜与阴极生成的铜质量相同，溶液的组成保持
19、不变，则阳极铜的减少为9.6/2 g4.8 g，转移电子的物质的量为0.15 mol，而实际上先有H2产生，后有电镀铜的过程，故实际转移电子的物质的量大于0.15 mol；要使溶液复原则需要通入H2S，H2SCuSO4=CuSH2SO4。答案：(1)2H2e=H2(2)电解持续进行，H电解完后，电解过程发生转变，阳极反应式为：Cu2e=Cu2，阴极反应式为：Cu22e=Cu，电解质溶液的组成、浓度不再发生变化，溶液的pH也不再发生变化 Cu22H2O Cu(OH)22H(3)(4)向溶液中通入约0.05 mol H2S9(2015重庆卷，改编)我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值
20、，但出土的青铜器因受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。(导学号 58870134)(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为_。(2)下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”“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)。解析：(1)复分解反应为相互交换成分的反应，因此该反应的化
21、学方程式为：Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(2)负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu2e=Cu2，正极反应：O22H2O4e=4OH。正极反应产物为OH，负极反应产物为Cu2，两者与Cl反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为：2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl。4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。答案：(1
22、)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(2)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.44810(2016吉林模拟)化学电池的研究一直是化学工作者研究的热点之一。(导学号 58870135).美国科学家S鲁宾成功开发锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞为电极材料，氢氧化钾溶液为电解液的原电池，有效地解决电池使用寿命短，易发生漏液等问题。电池总反应为：ZnHgO=ZnOHg。(1)该电池的正极反应式为_。(2)含汞电池生产企业的污水中会含有一定量的2价的汞离子，通常采用处理成本较低的硫化物沉淀法，即向污水中投入一定量的硫化钠，反应的离子方程式为_。(3)该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于
23、污水中，通常采用投入一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因_。.锂离子电池由于轻便、能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池。其中的重要材料磷酸亚铁锂(LiFePO4)通常按照下列流程进行生产：请回答下列问题：(4)生产过程中“混合搅拌”的目的是_。气体X的化学式为_。(5)请写出一定条件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化学方程式_，当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为_。(6)生成LiFePO4的过程可能产生一种杂质对电池有致命的影响，则该杂质可能为_。解析：.(1)正极发生还原反应，HgO获得电子生成Hg，碱性条件下还生成氢氧根离子，该电池的正极反应式为：HgOH2O2e
24、=Hg2OH；(2)硫离子与汞离子反应生成HgS沉淀，反应离子方程式为：Hg2S2=HgS；(3)铝离子水解得到的氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降。.(4)生产过程中“混合搅拌”的目的是：使反应物充分混合，提高反应速率，铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气，即X为NH3；(5)流程图中LiH2PO4与Fe2O3、C反应生成LiFePO4，Fe元素被还原，C元素被氧化生成CO，还有水生成，反应方程式为：2LiH2PO4Fe2O3C=2LiFePO4CO2H2O，当生成1 mol磷酸亚铁锂时，转移的电子为1 mol，即转移电子数目为6.021023；(6)碳可能将氧化铁中F
25、e元素还原为Fe单质，对电池有致命的影响。答案：.(1)HgOH2O2e=Hg2OH；(2)Hg2S2=HgS；(3)铝离子水解得到的氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS的沉降；.(4)使反应物充分混合，提高反应速率NH3(5)2LiH2PO4Fe2O3C=2LiFePO4CO2H2O6.021023(6)Fe11(2016聊城模拟)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
26、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”)(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示_。a各U形管中产生的气体的体积b各U形管中阳极质量的减少量c各U形管中阴极质量的增加量解析：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。答案：(1)负PbO24HSO2e=PbSO42H2O减小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不变(4)b