1、学案7 电化学基础专题3 化学基本理论1.闭合回路、电子、离子运动。2.电极名称、电极反应式/总反应式的书写。3.原理的创新运用、新型电源、实现特殊反应。4.计算(电极质量变化、pH电子数相关)。高考 关键词 核心考点回扣 高考题型1 原电池和电解池的工作原理高考题型2 新型化学电源 电极反应高考题型3 电解规律的不寻常应用内容索引 高考题型4 金属的腐蚀与防护高考题型5 电化学的定量分析 核心考点回扣 1.按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。(1)判断装置的名称：A池为_，B池为_。(2)锌极为_极，Cu2在溶液中向_(填“Zn”或“Cu”)极运动。(3)电极反应式 正极_，负极_。原电
2、池电解池负CuCu22e=Cu Zn2e=Zn2(4)若溶液X为滴有酚酞的KCl溶液 石墨棒C1的电极反应式为_，石墨棒C2附近发生的实验现象为_，溶液中的K向_(填“C1”或“C2”)电极移动；当C2极析出224 mL 气体(标准状况时)，锌的质量变化_(填“增加”或“减少”)_g，此时B中的溶液的体积为200 mL，则pH为_。2Cl2e=Cl2产生无色气泡，溶液变红C2减少0.6513(5)若溶液X为CuSO4溶液(足量)B池中总反应的离子方程式为_；反应一段时间后，A池中Cu电极增重3.2 g，要使B池溶液恢复到起始状态，向溶液中加入适量的_，其质量为_g。2Cu22H2O=电解 2C
3、uO24HCuO(或CuCO3)4(或6.2)2.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_(填“化学”或“电化学”)腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，正极反应式为_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，正极反应式为_。电化学弱酸或中吸氧O22H2O4e=4OH较强的酸析氢2H2e=H23.正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化()(2)电解法精炼铜时，用纯铜作阳极()(3)钢铁在潮湿空气中比干燥空气中更容易生锈()(4)电解法精炼铜时，电解质溶液中各离子浓度基
4、本不变()(5)金属作原电池的负极时被保护()(6)生活、生产中钢铁被腐蚀的原理主要是负极发生反应：Fe3e=Fe3()(7)电解饱和食盐水时，电子的流向由负极外电路阴极食盐水溶液阳极正极()(8)在浓硝酸中插入用导线连接的铝板和铜板，铝板为负极()(9)电镀时只能用镀层金属作阳极()(10)工业上可用电解MgCl2、AlCl3溶液的方法制取Mg和Al()真题调研 高考题型1 原电池和电解池的工作原理1.(2015天津理综，4)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()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
5、池工作一段时间后，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 24解析 A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO )不变，错误；C项，在乙池中Cu22e=Cu，同时甲池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙池中，则有Cu2Zn2，由于M(Zn2)M(Cu2)，故乙池溶液的总质量增加，正确；24D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。答案 C 2.(2014
6、福建理综，11)某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为AgCle=AgCl B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D.当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 解析 根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl22e=2Cl，A项错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag随即与附近的Cl反应，B项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变
7、，C项错误；当电路中转移0.01 mol e时，负极生成0.01 mol Ag，由于AgCl=AgCl，所以消耗0.01 mol Cl，由于电荷守恒，同时有0.01 mol H通过阳离子变换膜转移至右侧溶液中，D项正确。答案 D 3.(2014海南，3)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A.阴极附近溶液呈红色B.阴极逸出气体 C.阳极附近溶液呈蓝色D.溶液的pH变小解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI2H2O2KOHH2I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会
8、变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。答案 D=电解核心透析 1.原电池工作原理示意图 2.电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图 3.解答电化学问题注意“三看”一看有无外接电源，有电源装置为电解池，无电源装置为原电池；二看电极，判断阴阳极和正负极；三看电解质溶液。对点模拟 1.下列有关电化学的示意图中正确的是()解析 锌比铜活泼，铜锌原电池中，锌为负极，铜为正极，故A错误；电解氢氧化钠溶液，阳极生成氧气，不能燃烧，在阴极上生成氢气，可燃烧，故B错误；精炼铜时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，否则不能达到精炼
9、铜的目的，故C错误；电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气，故D正确。答案 D 2.根据如图判断，下列说法正确的是()A.甲电极附近溶液pH会升高 B.甲极生成氢气，乙极生成氧气 C.当有0.1 mol电子转移时，乙电极产生1.12 L气体 D.图中b为阴离子交换膜、c为阳离子交换膜，利用该装置可以制硫酸和氢氧化钠 解析 甲为阳极，放氧生酸，电极附近H浓度增大；乙为阴极，产生H2；C项未指明标准状况，错。答案 D 3.下列叙述正确的是()A.K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大 B.K与N连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：2H2e=H2 C.K与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶
10、液的pH增大 D.K与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：4OH4e=2H2OO2 解析 A项，K与N连接时构成原电池，X为硫酸，发生析氢腐蚀，铁作负极，失去电子被氧化，石墨作正极，氢离子在正极表面得到电子，一段时间后溶液的pH增大；B项，K与N连接时构成原电池，X为氯化钠，铁发生吸氧腐蚀，石墨电极反应：2H2OO24e=4OH；C项，K与M连接时构成电解池，X为硫酸，石墨作阳极，铁作阴极，相当于电解水，一段时间后硫酸的浓度增大，溶液的pH减小；D项，K与M连接时构成电解池，X为氯化钠，石墨作阳极，电极反应为2Cl2e=Cl2。答案 A 高考题型2 新型化学电源 电极反应真题调研 1.(201
11、5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.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C6H12O66O2=6CO26H2O 解析 由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极区，在正极
12、被消耗，C项正确；总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。答案 A 2.(2015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 CH4H2O=催化剂3H2CO，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，CO23 向电极 B 移动D.电极 B 上发生的电极反应为 O22CO24e=2CO23解析 A 项，C4H4C2O，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
13、极反应为H22eCO23=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=2CO23，正确。答案 D 3.(2014新课标全国卷，12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C.放电时，a极锂的化合价发生变化 D.放电时，溶液中Li从b向a迁移 解析 图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，
14、故正确；B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是锰元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，故正确。答案 C 核心透析 原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写(2)复杂电池反应的电极反应式书写 复杂的电极反应式总反应式较简单一极的电极反应式 如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：CH42O22OH=CO23 3H2O总反应式2O24H2O8e=8OH正极反应式 CH410OH8e=7H2OCO23 负极反应式对点模拟 考向1 燃料电池1.将两个铂电极放置在KOH溶液
15、中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流。下列叙述正确的是()通入CH4的电极为正极 正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH 通入CH4的电极反应式为CH42O24e=CO22H2O 负极的电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O 放电时溶液中的阳离子向负极移动 放电时溶液中的阴离子向负极移动 A.B.C.D.23解析 根据题意知发生的反应为CH42O2=CO22H2O，反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO。CH4为还原剂，应为电源的负极，所以错误；正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH，故、正确，错误；放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动
16、，错误，正确。答案 B 232.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，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是()A.该燃料电池持续放电时，正极发生氧化反应，pH变大 B.a极的反应式：N2H44OH4e=N24H2O C.放电时，电流从a极经过负载流向b极 D.其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 解析 燃料电池通入燃料的一极为负极，电流由正极流向负极，正极发生还原反应，A、C错；负极反应物是N2H4，环境是碱性，产物是N2，故B正确；a极消耗OH而b极产生OH，因而必须通过OH运动来平衡
17、电荷，D错。答案 B 3.固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作原理如图所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物，O2可以在其中自由移动。下列有关说法合理的是()A.电极b为电池负极，电极反应式为O24e=2O2 B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过 C.若H2作为燃料气，接触面上发生的反应为H2OH2e=HH2O D.若C2H4作为燃料气，接触面上发生的反应为C2H46O212e=2CO22H2O 解析 负极应该发生氧化反应，b极应为电池正极，A错；电子在外电路中通过，O2通过固体氧化物定向移动，B错；燃料在接触面上与O2反应，失去电子，C错、D正确。答案 D 得分技巧原电池中氧气得电子的思
18、维模型 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应有所不同，抓住氧元素的化合价变化规律，得到电子后化合价降低，首先变成O2，O2能否存在要看电解质环境。下面总结了四种不同电解质环境中，氧气得电子后2价O的存在形式：考向2 其他新型化学电源4.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列有关说法正确的是()A.外电路的电流方向是由a极流向b极 B.电池正极反应式为MnO2eLi=LiMnO2 C.可用水代替电池中的混
19、合有机溶剂 D.每转移0.1 mol电子，理论上消耗Li的质量为3.5 g解析 Li是负极，MnO2是正极，且Li是活泼金属，能与水直接反应。答案 B 5.某同学在查阅资料时发现的一种电池结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时：AgCl(s)Ag(s)Cl(AgCl)Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面，接着Cl(AgCl)e Cl(aq)，若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法中不正确的是()光A.Ag电极是电池的正极 B.光照时，Pt电极发生的反应为Cue=Cu2 C.光照时，Cl向Ag电极移动 D.光照时，电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)Ag(s)Cu
20、2(aq)Cl(aq)解析 光照时AgCl得电子最终生成Ag和Cl，所以Ag电极是正极；Pt电极为负极发生失电子的反应，依据还原性强弱可知Cue=Cu2，两式相加可知D选项正确；由阴离子向负极移动可知C选项错误。=光答案 C 6.“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多 孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A.电池反应中有NaCl生成 B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C.正极反应为NiCl22e=Ni2Cl D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 解析 结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。A项，负极反应为Nae=N
21、a，正极反应为NiCl22e=Ni2Cl，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl22e=Ni2Cl；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na，Na通过钠离子导体在两电极间移动。答案 B 考向3 不同电解质环境中电极反应式书写7.如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。(1)若a为镁、b为CuCl2，则正极材料为_，负极上的电极反应式为_。解析 镁、铝均能与CuCl2溶液反应，但镁比铝活泼，故镁失去电子作负极。AlMg2e=Mg2(2)若a为镁、b为NaOH，则Mg极上发生_(填“氧化”或“还原”)反
22、应，负极上的电极反应式为_。解析 铝能与NaOH溶液反应而镁不能，铝作负极失去电子变成AlO，电极反应式为Al3e4OH=AlO 2H2O。22还原Al3e4OH=AlO2 2H2O(3)若a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为_，正极上的电极反应式为_。解析 常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故铜失去电子作负极，正极上是NO 得到电子生成NO2。3铝铜2HNO3 e=H2ONO2(4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑_。电解质的性质高考题型3 电解规律的不寻常应用真题调研 1.(2015福建理综，11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H
23、2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A.该装置将化学能转化为光能和电能 B.该装置工作时，H从b极区向a极区迁移 C.每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原 D.a 电极的反应为3CO218H18e=C3H8O5H2O解析 A项，该装置是电解池，在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误；B项，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H从阳极b极区向阴极a极区迁移，正确；C 项，该电解池的总反应式为 6CO28H2O=电解 2C3H8O9O2。根据总反应方程式可知，每生成 1 mol
24、 O2，有23 mol CO2被还原，其质量为883 g，错误；D项，a电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为3CO218H18e=C3H8O5H2O，错误。答案 B 2.(2015四川理综，4)用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A.用石墨作阳极，铁作阴极 B.阳极的电极反应式：Cl2OH2e=ClOH2O C.阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OH D.除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO2 5ClH2O 解析 Cl在阳极发生氧化反应生成ClO，水电离出的H在阴极发生还原反应生
25、成H2，又由于电解质溶液呈碱性，故A、B、C项正确；D项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现H，正确的离子方程式为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，错误。答案 D 3.2015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”)。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
26、 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。答案 LiOH 2Cl2e=Cl2 B 4.2014新课标全国卷，27(4)H3PO2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)：写出阳极的电极反应式_。解析 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。2H2O4e=O24H分析产品室可得到H3PO2的原因_。解析 H2O 放电产生 H，H进入产品室，原料室的 H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H H2PO2H3PO2。阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的
27、H2PO 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2 2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_。解析 如果撤去阳膜，H2PO2 或 H3PO2 可能被氧化。PO34H2PO2 或 H3PO2 被氧化核心透析 1.电解池中电极反应式的书写步骤 2.“六点”突破电解应用题(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(3)注意放电顺序。
28、(4)书写电极反应式，注意得失电子守恒。(5)正确判断产物 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)含氧酸根F。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)Al3Mg2Na。(6)恢复原态措施 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CuC
29、O3复原，而Cu2完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。对点模拟 考向1 应用电解原理制备物质1.下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()A.阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2 B.阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2 C.通电后，O2、Cl均向阴极移动 D.石墨电极的质量不发生变化解析 电解质中的阴离子O2、Cl向阳极移动，由图示可知阳 极 生 成 O2、CO、CO2，所 以 电 极 反 应 为 2O2 4e=O2，O2与石墨
30、反应生成CO、CO2，A、C、D错误，只有B正确。答案 B 2.CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu24I=2CuII2而得到。如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在淀粉-KI溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是()A.若a极变红，则在Pt电极上：2I2e=I2，碘使淀粉变蓝 B.若b极变红，则在Pt电极上：4OH4e=2H2OO2，O2将I氧化为I2，碘使淀粉变蓝 C.若a极变红，则在Cu电极上：开始时Cu2e=Cu2，一段时间后2Cu24I=2CuII2，碘使淀粉变蓝 D.若b极变红，则在Cu极上：Cu2e=Cu2，Cu2显蓝色 解析 电解NaCl溶液(
31、滴入酚酞)时，阴极附近变红，若a极变红，则Cu电极为阳极，则Cu2e=Cu2，2Cu24I=2CuII2，碘使淀粉变蓝，A错误；若b极变红，Pt电极为阳极，发生2I2e=I2，碘使淀粉变蓝，C正确。答案 C 3.该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。(1)该电解槽的阳极反应为_。此时通过阴离子交换膜的离子数_(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。(2)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因 _。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应为_。解析 依据
32、电荷守恒，通过阳离子交换膜的K应是通过阴离子交换膜的SO的2倍。答案(1)2H2O4e=O24H 小于(2)H放电，促进水的电离，OH浓度增大(3)O22H2O4e=4OH 24考向2 材料处理4.以NiSO4溶液为电解质溶液进行粗镍(含Fe、Zn、Cu、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_(填字母)。(已知氧化性：Fe2Ni2Cu2)a.电解过程中，化学能转化为电能 b.粗镍作阳极，发生还原反应 c.利用阳极泥可回收Cu、Pt、Au等金属 d.粗镍精炼时通过的电量与阴极析出镍的质量成正比 cd5.将铝件与另一种材料作电极，以某种溶液作电解液进行电解，通电后在铝件与电解液的接触面上
33、逐渐形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量使Al(OH)3分解，从而在铝件表面形成一层较厚的氧化膜。某校课外兴趣小组根据上述原理，以铝件和铁棒为电极，一定浓度的NaHCO3溶液为电解液进行实验。(1)铝件表面形成Al(OH)3的电极反应式是_。(2)电解过程中，必须使电解液pH保持相对稳定(不能太大，也不能太小)的原因是_。(3)用NaHCO3溶液作电解液，会减缓阴极区溶液pH的增大，能说明这一原理的离子方程式为_。解析 因为铝要生成Al(OH)3，铝件应作阳极，铁棒作阴极，NaHCO3溶液为电解液。由于Al(OH)3、Al2O3具有两性，电解液的酸性或
34、碱性过强，都会使所形成的Al(OH)3或Al2O3薄膜溶解。碳酸氢钠能与碱反应：HCO OH=CO H2O，所以会减缓阴极区溶液pH的增大。323答案(1)Al3e3HCO3=Al(OH)33CO2(2)Al(OH)3、Al2O3具有两性，电解液的酸性或碱性过强，都会使所形成的Al2O3薄膜溶解(3)HCO3 OH=CO23 H2O考向3 废水处理6.某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如下。下列说法不正确的是()A.A 为电源正极B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O27 6Fe214H=2Cr36Fe37H2OC.阴极区附近溶液 pH
35、 降低D.若不考虑气体的溶解，当收集到 H2 13.44 L(标准状况)时，有 0.1 mol Cr2O27 被还原解析 根据图示，A作阳极，B作阴极，电极反应式为 阳极：Fe2e=Fe2 阴极：2H2e=H2 然后，Cr2O27 6Fe214H=2Cr36Fe37H2O由于在阴极区 c(H)减小，pH 增大。根据 6H26Fe2Cr2O27 得，当有 13.44 L(标准状况)H2 放出时，应有 0.1 mol Cr2O27 被还原。答案 C 7.催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1)催化硝化法中，用H2将NO还原为N2，一段时间后，溶液的 碱 性 明 显 增 强。则 该
36、 反 应 离 子 方 程 式 为_。2NO3 5H2=催化剂N22OH4H2O(2)电化学降解 NO3 的原理如上图所示，电源正极为_(填“a”或“b”)；若总反应为 4NO3 4H=电解 5O22N22H2O，则阴极反应式为_。a6H2O2NO3 12H10e=N28.甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2氧化成Co3，然后以Co3作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：(1)写出阳极的电极反应式_。(2)写出除去甲醇的离子方程式_。Co2e=Co36Co3CH3OHH2O=6Co2CO26H1.(2013北京理综，
37、7)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护栏表面涂漆 C.汽车底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接镁块 高考题型4 金属的腐蚀与防护真题调研 解析 A项，水中钢闸门连接电源的负极，即作为电化学保护装置的阴极，使其不发生失电子反应而被保护，正确；B项和C项都属于外加防护层的防腐方法，B、C两项不符合题意，错误；D项，属于牺牲阳极的阴极保护法，错误。答案 A 2.2014福建理综，24(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为_。解析 金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。图中A、B、C、D四个区域，
38、生成铁锈最多的是_(填字母)。解析 发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。吸氧腐蚀B3.2015重庆理综，11(5)如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”或“b”或“c”)；解析 “青铜器的腐蚀”，如图铜为负极被腐蚀生成Cu2，正极氧气发生吸氧腐蚀生成OH。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_；解析 正极反应产物为OH，负极反应产物为Cu2与Cl作用生成Cu2(OH)3Cl。2Cu2 3OHCl=Cu2(OH)3Cl 若 生 成 4.29 g Cu2
39、(OH)3Cl，则 理 论 上 耗 氧 体 积 为_L(标准状况)。解析 nCu2(OH)3Cl4.29 g214.5 gmol10.02 mol，所以有0.04 mol Cu 被 氧 化，根 据 电 子 得 失 守 恒 n(O2)0.04 mol2e4e0.02 mol，标准状况下 V(O2)0.02 mol 22.4 Lmol10.448 L。答案 0.448 抓住金属腐蚀的本质，依据金属活动性顺序进行判断。(1)常见的电化学腐蚀有两类：形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀；形成电解池时，金属作阳极。核心透析(2)金属防腐的电化学方法：原电池原理牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相
40、连，较活泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金属作正极。注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法。电解池原理外加电流的阴极保护法：被保护的金属与原电池负极相连，形成电解池，作阴极。1.下列有关钢铁腐蚀和防护的说法不正确的是()A.自行车的钢圈上镀一层铬，防止生锈 B.外加直流电源保护钢闸门时，钢闸门与电源的负极相连 C.钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：2H2OO24e=4OH D.钢铁发生析氢腐蚀的负极反应：Fe3e=Fe3 对点模拟 解析 A项中铬的作用为隔绝空气中的水和氧气，防止生锈；B项是外接电源的阴极保护法；C项吸氧腐蚀的正极反应为2H2OO24e=4OH，D项
41、铁的析氢腐蚀负极反应式为Fe2e=Fe2。答案 D 2.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()A.a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 C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2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=H2 a处、b处的pH均增大，C错误。答案 C 3.下列与金属腐蚀有关的说法中正确的是(
42、)A.图1中，铁钉易被腐蚀 B.图2中，滴加少量KSCN溶液，生成红色沉淀 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 图1为干燥环境，不易腐蚀；图2中，Fe2e=Fe2，Fe2与SCN不能生成红色沉淀，即使是Fe3与SCN生成的也不是红色沉淀；D项为牺牲阳极的阴极保护法，镁为负极。答案 C 4.利用右图所示的装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_(填“M”或“N”)处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解析 铁被保护，可以作原电池的正极
43、或电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。N牺牲阳极的阴极保护法1.(2013天津理综，6)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)电解池：2Al3H2OAl2O33H2 电解过程中，以下判断正确的是()高考题型5 电化学的定量分析真题调研=电解 电池 电解池 A H移向Pb电极 H移向Pb电极 B 每消耗3 mol Pb 生成2 mol Al2O3
44、 C 正极：PbO24H2e=Pb22H2O 阳极：2Al3H2O6e=Al2O36H D 解析 依据原电池和电解池的原理分析、解决问题。原电池中，Pb 为负极：Pb2eSO24=PbSO4，PbO2 为正极：PbO22eSO24 4H=PbSO42H2O，所以 H向PbO2 极移动。电解池中，Pb 作阴极：2H2e=H2，Al 为阳极：3H2O2Al6e=Al2O36H，所以 H向Pb 电极移动，A 错；每消耗3 mol Pb时转移6 mol e，每生成2 mol Al2O3时，转移12 mol e，B错；根据A项分析，可知电池的正极反应式书写错误，C错；原电池中随时间增长，Pb变为PbSO
45、4，质量增加，电解池中Pb极产生H2，Pb电极质量不变，D正确。答案 D 2.2014重庆理综，11(4)一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。导线中电子移动方向为_。(用A、D表示)解析 由图可知，苯转化为环己烷的过程是加氢过程，发生还原反应，故为阴极反应，所以A为电源的负极，B为电源的正极。电子从负极流向阴极，即AD。AD生成目标产物的电极反应式为_。解析 该装置的目标是从苯到环己烷实现储氢，电极反应式为C6H66H6e=C6H12。C6H66H6e=C6H12该储氢装置的电流效率_。(生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数100%，计算结果保留小数点后1位
46、)解析 阳极反应式为2H2O4e=O24H，生成2.8 mol氧气，失去11.2 mol电子。电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为11.2 mol。阴极除生成环己烷外，还生成H2：2H2e=H2，由题意可知，2n(H2)6n(C6H12)11.2 mol，10 moln(H2)10%10 mol24%n(C6H12)；解得n(H2)2 mol，n(C6H12)1.2 mol，故生成1.2 mol C6H12时转移电子1.2 mol67.2 mol，电流效率100%64.3%。7.2 mol11.2 mol64.3%原电池和电解池的定量计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计
47、算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算，以及与转移电子关系的定量计算等。常见计算方法有：(1)根据电子守恒计算 用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。核心透析(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，灵活运用该关系式便能快速解答常见的电化学计
48、算问题。1.如图所示，A池用石墨电极电解pH13氢氧化钠溶液(100 mL)，B池c电极为纯铜，d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag)，溶液是足量CuSO4溶液，通电一段时间后停止，A池a极产生的气体在标准状况下为2.24 L，则下列说法正确的是()对点模拟 A.d电极质量一定减少6.4 g B.c电极质量一定增加6.4 g C.A池pH不变 D.A池溶液质量减少3.6 g 解析 根据A池中两管的现象可知，a管生成的气体是H2，b管生成的气体是O2，A池实质是电解水，溶液pH增大；n(H2)0.1 mol，则电解 H2O 的量为 0.1 mol，则转移电子0.2 mol，电解水的质量为1.8 g，
49、C、D均错；B池中，c电极反应式为Cu22e=Cu，根据H22eCu，生成Cu的质量为6.4 g；d电极中Fe和Cu都放电溶解，失去相同电子时，Fe减小的质量小于Cu减小的质量，Ag形成阳极泥，故电极质量减少不一定是6.4 g。答案 B 2.用惰性电极电解200 mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图所示，电解过程中的实验数据如图所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。下列说法正确的是()A.电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生 B.a电极上发生的反应为2H2e=H2和4OH4e=2H2OO2 C.从P点到Q点时收集到的混
50、合气体的平均摩尔质量为12 gmol1 D.OP段表示H2和O2混合气体的体积变化，PQ段表示O2的体积变化 解析 结合图可知，通过00.2 mol电子时是电解硫酸铜溶液，然后才是电解硫酸溶液，a电极(阴极)先发生反应：Cu22e=Cu，后发生反应：2H2e=H2，故B错误；从P点到Q点时收集到H2和O2的混合气体，由电解水反应可知通过0.2 mol电子时生成0.1 mol H2、0.05 mol O2，则混合气体的平均摩尔质量为12 gmol1，故C正确；由上述分析可知，OP段表示O2的体积变化，PQ段表示H2和O2混合气体的体积变化，故D错误。0.1 mol2 gmol10.05 mol3
51、2 gmol10.1 mol0.05 mol答案 C3.要使上述第2题的溶液恢复到电解前的状态，回答下列问题：(1)若向溶液中加入0.8 g CuO即可恢复到电解前的状态，则电解后溶液的pH为_。解析 加入 CuO 0.8 g，说明电解生成 Cu 0.01 mol，转移电子 0.02 mol，c(H)0.02 mol0.2 L 0.1 molL1，所以 pH1。1(2)若加入0.1 mol Cu(OH)2，即可恢复到电解前的状态，电解过程中转移的电子数为_(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。解析 加入0.1 mol Cu(OH)2后可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅有硫酸铜被电解，还有水被电解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，则转移的电子为0.4 mol。0.4NA
