1、第9讲电化学基础最新考纲1了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。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及金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。考点一原电池的工作原理及新型化学电源重温真题1(2016课标全国，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()A负极反应式为Mg2e=Mg2B正极反应式为Age=AgC电池放电时Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析根据题意，Mg海水AgCl电池总反应式为Mg2AgCl=MgCl22Ag。A项，负极反应式为Mg2e=Mg2，正
2、确；B项，正极反应式为2AgCl2e=2Cl 2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正确。答案B2(2016课标全国，11)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=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2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)解析A项，充电时，电解质溶液中K向阴极移动，错误；
3、B项，充电时，总反应方程式为2Zn(OH)2ZnO24OH2H2O，所以电解质溶液中c(OH)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2将与OH结合生成Zn(OH)，正确；D项，O24e，故电路中通过2mol电子，消耗氧气0.5mol，在标准状况体积为11.2 L，错误。答案C3(2015课标全国，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
4、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，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。答案A4(1)2016江苏化学，20(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O转化为Cr3，其电极反应式为_。(2)2016天津理综，10(1)氢能是发展中的新能源，
5、它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(3)2015四川理综，11(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_(4)2015海南化学，15(4)下图所示原电池正极的反应式为_。答案(1)Cr2O14H6e=2Cr37H2O(2)污染小，可再生，来源广，资源丰富，燃烧热值高(任写其中2个)H22OH2e=2H2O(3)FeS24L
6、i4e=Fe2Li2S(或FeS24e=Fe2S2)(4)Age=Ag感悟高考1题型：选择题(新型电源)填空题(电极方程式书写)2考向：以新型化学电源为命题背景考查原电池的结构和工作原理的题型是高考的热点。通常考查的知识点是原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关计算，难度一般偏大。特别关注：燃料电池中介质对电极反应式书写的影响；新型高能充电电池四个电极反应关系及书写技巧。知识精华1构成原电池的前提条件：自发的氧化还原反应。2原电池中根据电性关系：电流方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同；电子移动方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同
7、。电子：由负极通过导线移向正极；电流：由正极到负极；电解质溶液(熔融电解质)：阴离子移向负极，阳离子移向正极。3工作原理(以锌铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极盐桥的作用(1)平衡电荷；(2)避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)说明(1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。(2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=CuZn2而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。4原电池中三个易误点(1)不要认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池
8、，如燃料电池的负极为惰性电极，就不和电解质溶液反应。(2)活泼金属不一定做负极如MgNaOH溶液Al构成的原电池，Al自发的与NaOH溶液发生氧化反应，作负极。(3)在书写电极反应式时，不要只关注得失电子，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。状元体会电极方程式的书写类似于一个完整的氧化还原型离子方程式的配平，先由信息分离出反应物和生成物，然后配平参与变价的离子或物质，再根据介质(H或OH)调节电荷守恒，最后用H2O调节原子守恒。题组精练题组1原电池工作原理的分析与判断1下图是某校实验小组设计的一套原电池装置，下列有关描述不正确的是()A此装置能将化学能转变为电能B石墨电极的反应式：O
9、22H2O4e=4OHC电子由Cu电极经导线流向石墨电极D电池总反应式：2CuO24HCl=2CuCl22H2O解析A项，此装置符合原电池反应的设计，化学能可转化为电能，不符合题意；B项，装置中铜失去电子被氧化，所以铜作负极，石墨作正极，酸性条件下不可能生成OH，电极反应应为O24H4e=2H2O，符合题意；C项，原电池中，电子由负极(铜)流向正极(石墨)，不符合题意；D项，该原电池总反应是铜在酸性溶液中被氧气氧化生成氯化铜，反应的化学方程式为2CuO24HCl=2CuCl22H2O，不符合题意。答案B2将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是()ACu电极上发生还原反应B电子沿ZnabC
10、u路径流动C片刻后甲池中c(SO)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色解析Cu电极为原电池的正极发生还原反应，A项正确；电子不通过电解质溶液，不可能由ab，B项错误；由于甲池中SO的物质的量不变，且溶液中增多了ZnCl2造成体积略增大，所以c(SO)减小，C项错误；b点为阳极，电极反应为4OH4e=O22H2O，使b点呈酸性，滤纸仍为无色，D项错误。答案A3(2014广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他电极均为Cu，则 ()A. 电流方向：电极电极B. 电极发生还原反应 C. 电极逐渐溶解 D. 电极的电极反应：Cu22e=Cu解析电极为Al，其他电极均为Cu，可判
11、断，是原电池的负极，是原电池的正极，是电解池的阳极，是电解池的阴极，A项，外电路电流方向是从正极流向负极，即电极电极，正确；B项，负极发生氧化反应，错误；C项，正极上的电极反应为Cu22e=Cu，电极有Cu析出逐渐加重，错误；D项，阳极的电极反应为Cu2e=Cu2，错误。答案A解题建模多池串联常见的多池串联分两类，一类是有外加电源的多个电解池的串联，一类是无外加电源的多池串联(如第3题)，其解题模板如下：外加电源型未加电源的多池串联自发的氧化还原反应(原电池)两极(原电池)两极(电解池)题组2高新电池4北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为CuPbO22H2SO4=CuSO4P
12、bSO42H2O。下列说法不正确的是()ACu为负极，发生氧化反应B电池工作时，电流从b经外电路流向aC该电池工作时，PbO2电极附近溶液的pH增大D调节电解质溶液的方法是补充CuSO4解析根据电池总反应知，铜为负极，发生氧化反应，A项正确；a为负极，b为正极，电流从b经外电路流向a，B项正确；该电池工作时，PbO2发生还原反应：PbO24HSO=PbSO42H2O，消耗了溶液中的H，溶液pH增大，C项正确；通过总反应可知H2SO4参加了反应，故应补充H2SO4，D项错误。答案D5(2016辽宁五校联考)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池之一，其基本组成及反应原理如图所示。下列说法不正确的是
13、()A该系统中只存在化学能和电能的相互转化B在移位反应器中，发生反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)(H0)，若温度越高，则v(CO)越大C改质器和移位反应器的作用是将CxHy转化为H2和CO2D该电池正极的电极反应为O24H4e=2H2O解析该系统中存在化学能和电能的相互转化，化学能与热能的相互转化等，A项错误；温度越高，v(CO)越大，B项正确；由图可知CxHy在改质器中转化为H2和CO，CO在移位反应器中转化为CO2，所以改质器和移位反应器的作用是将CxHy转化为H2和CO2，C项正确；燃料电池中，正极上O2得电子，和氢离子反应生成水，电极反应式为O24H4e=2H2O，D
14、项正确。答案A原创总结燃料电池负极反应式书写新方法：零价法1方法说明燃料电池中，燃料在负极发生失电子的氧化反应，即电池反应中燃料作还原剂。如果将还原剂中各元素记为“零价”，而氧化产物中各元素的化合价均已确定，就可以计算出单位燃料被氧化所失去的净电子数，从而书写出负极反应式。2具体步骤燃料电池中，由于知道燃料在负极发生失电子的氧化反应，假定1 mol燃料参与反应，先确定失去的净电子总数，再由电池所处的化学环境及电荷守恒、质量守恒，直接写出电池负极反应式。其书写规律因为燃料物质种类的不同而有细微差别。下面根据几种不同类型的燃料进一步加以说明。3应用实例(1)烃类燃料电池，如甲烷燃料电池(2)含氧有
15、机物燃料电池，如甲醇燃料电池(3)肼类燃料电池考点二电解原理及其应用重温真题1(2016课标全国，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SO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()A通电后中间隔室的SO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2H2O4e=O24H，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生成解析电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动
16、，即SO离子向正极区移动，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的O2生成，错误。答案B2(2016北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。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
17、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项，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，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H，CleH2O=HClOH，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2，Cu2在m的右面得电子析出铜，正确。答案B32
18、014全国新课标，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)：(1)写出阳极的电极反应式_。(2)分析产品室可得到H3PO2的原因_。(3)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(1)阳极发生氧化反应，由于OH的放电性大于SO，则在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=4HO2。(2)阳极室H2O放电产生H，H进入产品室，原料室中的H2PO
19、穿过阴膜扩散至产品室，两者发生反应：HH2POH3PO2。(3)如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能被氧化为PO。答案(1)2H2O4e=O24H(2)阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(3)POH2PO或H3PO2被氧化4(1)2016浙江理综，28(5)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是_。(2)2016天津理综，10(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁
20、电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_。c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c( Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析(1)根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，CO2中C呈4价，CH3OH中C呈2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为CO26
21、H6e=CH3OHH2O。(2)根据题意，镍电极有气泡产生是H失电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH发生氧化反应，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。答案(1)阴CO26H6e=CH3OHH2O(2)阳极室 防止Na2F
22、eO4与H2反应使产率降低M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低 感悟高考1题型：选择题(电解原理和应用)填空题(电极方程式书写)2考向：主要考查角度有：根据电解现象判据电源正、负极，并进一步考查离子移向，电极反应及简单计算；根据电源正、负极考查电解相关基础知识；电解原理在工农业生产中应用。特别关注：电解原理在工农业生产中的应用；定量计算：利用各电极得失电子守恒，进行有关电极质量、溶液浓度以及pH变化与计算知识精华1电解池重点知识整合(1)准确判定阴阳极，确保思路正确根据所连接的外加电源
23、判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。根据电子流动方向判断，电子流动方向为电源负极流向阴极，阳极流向电源正极。根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。根据电解池两极产物判断，一般情况下：a阴极上的现象是：析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出；b阳极上的现象是：有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小(活性电极作阳极)。(2)准确判断放电顺序，锁定放电离子阳离子在阴极上的放电顺序：AgFe3Cu2H阴离子在阳极上的放电顺序：S2IBrClOH2电解池中的三个易误点(1)只有水被电解时，不要误认为溶液的pH不变化
24、或一定变化。若电解NaOH溶液pH增大、电解H2SO4溶液pH减小、电解Na2SO4溶液pH不变。(2)在电解食盐水的过程中，阴极区显碱性。不要错误认为阴极上产生的OH因带负电荷，移向阳极，使阳极显碱性。(3)电解MgCl2和AlCl3溶液时，虽然放电离子和电解NaCl溶液一样，但总的电解离子方程式不同。状元体会有关电化学计算是高考难点，也是学生失分较多的地方，在实际计算过程中，一是根据电解方程式或电极反应式列比例求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解(此法较为简便)。关键是电子守恒，特别要注意：电极和电极名称要区分清楚；电极产物要判断准确；找准各产物间量的关系。题组精练题组
25、1电解原理的分析1某小组为研究电化学原理，设计了甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述正确的是()A甲、丙中化学能转化为电能，乙中电能转化为化学能BC1、C2分别是阳极、阴极；锌片、铁片上都发生氧化反应CC1上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同D甲中溶液的pH逐渐增大，丙中溶液的pH逐渐减小解析A项，甲没有外接电源，是将化学能转化为电能的装置，为原电池；乙、丙有外接电源，是将电能转化为化学能的装置，为电解池，错误。B项，C1、C2分别连接电源的正、负极，分别是电解池的阳极、阴极；锌片作负极发生氧化反应，铁片作阴极发生还原反应，错误。C项，C1和C3都是阳极
26、，氯离子在阳极上失电子生成氯气，铜片上和铁片上都是氢离子得电子生成氢气，正确。D项，甲中正极和丙中阴极上都是氢离子得电子生成氢气，随着反应的进行，溶液的pH均增大，错误。答案C2(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”)。(2)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)生成目标产物的电极反应式
27、为_。答案(1)LiOH2Cl2e=Cl2B(2)ADC6H66H6e=C6H12练后建模电解原理解题流程题组2电解原理多维应用3(废水处理)(2016长春三模)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽，可使废水中NH在某一室富集，模拟装置如图所示。下列说法正确的是()A阳极室溶液由无色逐渐变成棕黄色B阴极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2C电解一段时间后阴极室溶液的pH升高D电解一段时间后，阴极室溶液C中的溶质一定是(NH4)3PO4解析阳极上Fe发生氧化反应，阳极室溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H发生还原反应，2H2e=H2，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H，电解一段时间后，阴
28、极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH反应生成NH3H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3H2O，D项错误。答案C4(物质制备)(2016大连市二十四中等重点中学联考)已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO形式存在。现以AlH2O2燃料电池电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法正确的是()A燃料电池的总反应为：2Al3HO=2AlO2H2OB电解时，Al消耗2.7 g，则产生氮气的体积为1.12 LC电极b是负极，且反应后该电极区pH增大D电解过程中，电子的流
29、向：ad，cb解析AlH2O2燃料电池的总反应为：2Al3HO=2AlOOHH2O，A项错误；AlAlO、CO(NH2)2N2，根据各电极上转移电子数相等知，每消耗0.1 mol Al，转移0.3 mol电子，生成0.05 mol N2，在标准状况下氮气的体积为1.12 L，但B项未标明标准状况，B项错误；根据电解池中c极上发生氧化反应生成N2知，c极为阳极，故d极为阴极，所以a极是负极，b极为正极，正极的电极反应式为HOH2O2e=3OH，反应后b极区pH增大，C项错误；a极为负极，b极为正极，c极为阳极，d极为阴极，故电解过程中电子的流向为ad，cb，D项正确。答案D方法总结电解反应式书写
30、技巧题组3电化学计算5(长沙模拟)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)6.0 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)。假定电解后溶液体积仍为500 mL，则下列说法中正确的是()A原混合溶液中c(K)为2 molL1B上述电解过程中共转移6 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 molD电解后溶液中c(H)为2 molL1解析阳极上生成的气体为O2，阴极上开始时析出单质铜，后产生H2，因阴阳两极通过的电子数相等且生成的氢气和氧气均为1 mol，故反应中转移4 mol电子，放电的Cu2是1 mol，故B、C
31、错误。电解后溶液中c(H)4 molL1，D错误。依电荷守恒原理可得c(K)2c(Cu2)c(NO)6 molL1，c(K)6 molL122 molL12 molL1，A正确。答案A6.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()Ad电极质量一定减少6.4 gBc电极质量一定增加6.4 gCA池pH不变DA池溶液质量减少3.6 g答案B解题指导有关电化学计算的三大方法(1)根据电子守恒计算用于串联电路中电
32、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。(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)考点三金属的腐蚀与防护重温真题1(2015上海化学，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为：O22H2O4e4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上
33、电极反应为：2H2eH2解析A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为O22H2O4e4OH；正确；C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，当d为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O22H2O4e4OH，错误。答案D2(2014福建理综，24节选)铁及其化合物与生产、生活关系密切。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。(1)该电化学腐蚀称为_。(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。解析(1)海水接近于中性，则铁闸发生的是吸氧腐蚀。(2)表面海水中O
34、2浓度较大，腐蚀得较快，故B处产生的铁锈最多。答案(1)吸氧腐蚀(2)B感悟高考1题型：选择题(主)填空题2考向：有关金属的腐蚀与防护贴近日常生产生活，在近几年高考中有增加趋势，主要考查两种电化学腐蚀的区别及有关电极方程式书写；常见的两种电化学防腐方法及金属腐蚀快慢的比较，难度中等，由于近几年新课标对金属的腐蚀与防护基本没有考查，预测今后会有所涉及，应加以重视。特别关注：钢铁腐蚀时，铁失电子一般转化为Fe2；两种电化学防腐的原理。知识精华1金属腐蚀快慢的比较(1)一般来说(可用下列原则判断：)电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀；(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：强
35、电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中；(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。2金属电化学保护状元体会考题对这部分要求不高，在复习时应注意区分化学腐蚀(银器变黑)与电化学腐蚀(大多数腐蚀)的区别，以及析氢腐蚀(酸性介质)与吸氧腐蚀(弱酸性或中性介质)的区别，金属腐蚀以电化学腐蚀为主，电化学腐蚀中又以吸氧腐蚀为主。题组精练题组金属的腐蚀与防护1镀锌钢管具有广泛的用途，镀锌钢管有冷镀锌管和热镀锌管，冷镀即电镀，热镀是指熔融状态的锌与铁形成合金层。下列说法正确的是()A铁锌形成的合金层是纯净物，耐酸碱腐蚀B钢管镀
36、锌的目的是使铁与锌形成原电池，消耗锌而保护钢管免受腐蚀C钢管冷镀时，钢管作阴极，锌棒作阳极，锌盐溶液作电解质溶液D镀锌钢管破损后，负极反应式为Fe2e=Fe2解析A项，铁锌形成的合金层是混合物，合金比成分金属具有更多优良的性能，错误；B项，钢管镀锌的目的一是因锌在空气中具有很好的抗腐蚀性而保护钢管免受腐蚀，二是万一镀层被破坏，由于铁与锌形成原电池，腐蚀消耗的是锌而保护钢管免受腐蚀，错误；C项，钢管冷镀时，镀件钢管作阴极，镀层金属锌作阳极，含有Zn2的锌盐溶液作电解质溶液，正确；D项，镀锌钢管破损后，负极反应式为Zn2e=Zn2，错误。答案C2某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。(已
37、知Fe2遇K3Fe(CN)6溶液呈蓝色)。下列说法不合理的是()A区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀B区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滳加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀C区Zn电极的电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液未出现蓝色，Fe被保护D区Zn电极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀解析区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，Cu电极上不产生气泡，A项错误；区Cu为阴极，电极反应式为2H2O2e=H
38、22OH，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，B项正确；区Zn为负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe为正极，得到保护，C项正确；区Zn为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，Fe作阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，D项正确。答案A3在生产生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重，所以防止金属腐蚀已经成为科学研究和技术领域的重大问题。某化学兴趣小组的同学在实验室对金属腐蚀进行了探究。(1)分别在三个洁净干燥的试管中各加入一个洁
39、净无锈的铁钉，再向、号两个试管中分别加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，然后向号试管中加入少量植物油，将号试管塞上木塞。请判断：_号试管中的铁钉最容易生锈。由此可见，铁制品生锈需要的条件是_。(2)如图2所示，处于A、B、C三种不同环境中的铁片，被腐蚀的速率由大到小的顺序是_(用字母表示)。(3)据报道，全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7 000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的4%。钢铁在发生电化学腐蚀时，负极反应为_。请写出用稀硫酸除去铁锈的化学方程式：_。请根据不同的原理，提出防止钢铁腐蚀的两条合理措施：_、_。解析(1)铁生锈的条件：与氧气接触，有水参加。二者缺一不
40、可，具备该条件的只有。(2)铁处于A环境中作原电池的负极，腐蚀速度较快；处于B环境中作原电池的正极被保护，腐蚀速度很慢；处于C环境中发生吸氧腐蚀，腐蚀速度较慢。(3)发生电化学腐蚀时，负极上金属铁发生失电子的氧化反应。铁锈的主要成分是氧化铁，可以和酸反应生成盐和水。防止钢铁锈蚀的关键是使铁与氧气、水隔绝，可以进行表面防护处理(如涂油、刷漆、表面镀金属等)，还可以改变金属内部结构(如制成不锈钢)等。答案(1)有水和氧气(2)ACB(3)Fe2e=Fe2Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O改变金属内部结构(如制成不锈钢)刷漆(如涂油、表面镀金属)【示例】【审题指导】答案C镁及其化合物
41、一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为xMgMo3S4MgxMo3S4。下列说法错误的是()A.放电时Mg2向正极移动B.放电时正极的电极反应式为Mo3S42xe=Mo3SC.放电时Mo3S4发生氧化反应D.充电时阴极的电极反应为xMg22xe=xMg【解题指导】1分析建模2判断方法：速判电极方程式正误查“三对应”：一是位置对应，即氧化反应只能在电解池的阳极或原电池的负极发生，还原反应只能在电解池的阴极或原电池的正极发生；二是H、OH与介质酸碱性的对应，即酸性介质，电极产物中不应有OH；碱性介质，电极产物中不应有H；
42、三是电极名称与电化学装置类型是否对应，即原电池中是正极、负极，电解池中是阴极、阳极。查“三守恒”：即电极反应式是否满足质量守恒、电荷守恒和得失电子守恒。随堂过关1(2016温州返校联考)装置()为铁镍(FeNi)可充电电池：FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。下列说法正确的是()A闭合K时，X的电极反应式为：2H2e=H2B闭合K时，A电极反应式为：NiO22e2H=Ni(OH)2C给装置()充电时，B极参与反应的物质被氧化D给装置()充电时，OH通过阴离子交换膜移向A电极解析当闭合开关K时，Y附近溶液先变红，说明Y电极处H
43、2O得电子生成H2和OH，Y为阴极，则X为阳极，Cl在阳极上失去电子，电极反应式为：2Cl2e=Cl2，A项错误；A为正极，电极反应式为：NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，B项错误；给装置()充电时，B为阴极，B极参与反应的物质得电子，被还原，C项错误；给装置()充电时，A为阳极，OH通过阴离子交换膜移向A电极，D项正确。答案D2(2016四川理综，5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池的总反应为：Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x”“”“”或“”)。当反应()处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应()可能处于图中的_点(
44、填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过_或_的方式释放氢气。(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为_。已知温度为T时：CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165 kJ mol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41 kJ mol1解析(1)根据H原子守恒得zx2zy，则z。由题中所给数据可知吸氢速率v240 mL2 g4 min30 mLg1min1。由图像可知，T1T2，且T2时氢气的压强大，说明升高温度平衡向生成氢气的方向移动，逆反应为吸热反应，所以正反应为放热反应，故H1 (T2)。处于图中a点时
45、，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，H2 浓度增大，平衡正向移动，一段时间后再次达到平衡，此时H/M增大，故可能处于图中的c点。由氢化反应方程式及图像可知，这是一个放热的气体体积减小的反应，根据平衡移动原理，要使平衡向左移动释放H2 ，可改变的条件是：升温或减压。(3)CO、H2合成CH4的反应为CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H，将已知的两个热化学方程式依次编号为、，即得所求的反应，根据盖斯定律有：H41 kJ mol1(165 kJ mol1)206 kJ mol1。答案(1)30c加热减压(3)CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H206 kJ mol1
46、微题型二电化学、速率与平衡综合此类试题考查的知识点是平衡与电化学知识的综合。电化学可以是原电池，也可以是电解池，命题时注重在新情境下考查电化学工作原理。【过关训练2】甲醇是最简单的饱和醇，也是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中。.在容积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO和2 mol H2合成甲醇，发生的反应为CO(g)2H2(g) CH3OH(g)。在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图甲所示。图甲(1)图中T1_T2(填“”、“”或“”)。(2)该反应的H_0(填“”、“”或“”)；T1温度下反应达
47、到平衡后，仅升高温度，平衡向_(填“正”或“逆”)反应方向移动。(3)温度为T2时，从反应开始时平衡，生成甲醇的平均反应速率为v(CH3OH)_。(4)温度为T2时，测得平衡时容器内的压强与起始压强之比为23，则CO的平衡转化率为_，T2温度下，该反应的平衡常数为_。.甲醇可作燃料电池的原料，某甲醇燃料电池的工作原理如图乙所示。图乙(1)该电池工作时，b口通入的物质为_(填化学式，下同)，a口输出的物质为_。(2)该电池正极的电极反应式为_。解析.(1)因为温度为T2时反应先达到平衡状态，则T2T1。(2)温度升高平衡时生成甲醇的物质的量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应
48、。(3)根据反应速率的定义，v(CH3OH)nB/2tB molL1min1。(4)设参加反应的CO为a mol，根据同温同压下气体的压强之比等于物质的量之比，列三段式计算。则，解得：a0.5。则CO的平衡转化率为50%。根据K，将数值代入得K4。.(1)根据原电池工作过程中，溶液中的阳离子向正极移动可判断右侧电极是正极，左侧电极是负极。负极通入甲醇，故b口通入的是甲醇，甲醇发生失电子的氧化反应转化为CO2，故a口输出的物质为CO2。(2)正极O2得电子和H结合生成水，电极反应式为O24H4e=2H2O。答案.(1)(2)逆(3)nB/2tB molL1min1(4)50%4.(1)CH3OH
49、CO2(2)O24H4e=2H2O微题型三电解质溶液、速率与平衡综合此类试题考查的是速率、平衡与电解质溶液知识的综合应用，对电解质的考查主要集中在溶度积常数、电离常数、盐类水解等知识点上。【过关训练3】将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)，得到如下两组数据：实验编号温度/ 起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minCOH2OH2CO1650421.62.462900210.41.63(1)实验1从开始到达到化学平衡时，以v(CO2)表示的反应速率为_。(精确到0.01)(2)该反应为_(填“吸
50、”或“放”)热反应，实验2中达平衡时CO的转化率为_。(3)CO2与NaOH溶液反应可得到Na2CO3或NaHCO3。NaHCO3俗称小苏打，解释其水溶液呈弱碱性的原因，用离子方程式表示：_，该溶液中离子浓度由大到小的顺序为_。已知25 时，Na2CO3溶液的水解常数为Kb5105 mol/L，则当溶液中c(HCO)c(CO)12时，试求溶液的pH_。0.1 mol/L Na2CO3溶液中c(OH)c(H)_。用含c(HCO)、c(H2CO3)的关系式表示解析(1)由题中条件可求出CO的反应速率，v(CO)0.13 molL1min1，根据速率之比等于化学计量数之比知v(CO2)0.13 mo
51、lL1min1。(2)分析题给数据可知，温度高时CO的转化率反而减小，所以该反应为放热反应，实验2中达平衡时CO的转化率为(21.6)2100%20%。(3)NaHCO3为强碱弱酸盐，HCO水解显弱碱性：HCOH2OH2CO3OH，NaHCO3溶液中离子浓度大小顺序为c(Na)c(HCO)c(OH)c(H)c(CO)。Kb5105 mol/L，又c(HCO)c(CO)12，得c(OH)104 mol/L，故pH10。电荷守恒式：c(Na)c(H)c(HCO)c(OH)2c(CO)，物料守恒式：c(Na)2c(HCO)2c(CO)2c(H2CO3)，由以上两个等式整理得c(OH)c(H)c(HC
52、O)2c(H2CO3)。答案(1)0.13 molL1min1(2)放20%(3)HCOH2OH2CO3OHc(Na)c(HCO)c(OH)c(H)c(CO)10c(HCO)2c(H2CO3)微题型四原理多方位综合应用此类试题通常是在一定的情境下，综合考查氧化还原反应、盖斯定律、电化学、速率平衡以及电解质溶液等知识，各知识点之间相对比较独立，将图像(或图表)与平衡知识结合在一起进行考查是其特点，全国卷习惯于此命题形式。【过关训练4】(2016课标全国，27)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN
53、)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ，低于460 时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460 时
54、，丙烯腈产率降低的可能原因是_(双选，填标号)。A催化剂活性降低 B平衡常数变大C副反应增多 D反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为_，理由是_，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为_。解析(1) 因为生成的产物丙烯腈和丙烯醛的两个反应均为放热量大的反应，所以它们均可自发进行且热力学趋势大；该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率；由生成丙烯腈的反应条件可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂。(2) 因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行
55、，主要向正反应方向进行，尚未达到平衡状态，460以前是建立平衡的过程，故低于460时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460时，丙烯腈产率降低，A项，催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确；B项，平衡常数的大小不影响产率，错误；C项，根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降，正确；D项，反应活化能的大小不影响平衡，错误。(3)根据图像知，当n(氨)/n(丙烯)约为1.0时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g) 3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯按11.51的体积比加入反应达到最佳状
56、态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为17.51。答案(1) 两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC (3)1.0该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低17.51【过关训练5】(2016课标全国，27)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：(1)NaClO2的化学名称为_。(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度323 K，NaClO2溶液浓度为5103 molL1。反应一段时间后溶液中
57、离子浓度的分析结果如下表。离子SOSONONOClc/(molL1)8.351046.871061.51041.21053.4103写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式_。增加压强，NO的转化率_(填“提高”、“不变”或“降低”)。随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐_(填“增大”、“不变”或“减小”)。由实验结果可知，脱硫反应速率_脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_。(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均_(填
58、“增大”、“不变”或“减小”)。反应ClO2SO=2SOCl的平衡常数K表达式为_。(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_。已知下列反应：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3则反应SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。解析(1)NaClO2的化学名称为亚氯酸钠。(2)亚氯酸钠具有氧化性，可将NO
59、气体氧化为NO，则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为4NO3ClO4OH=4NO3Cl2H2O。该反应是一个气体体积减小的反应，增大压强，有利于反应向消耗NO的方向进行，所以增大压强，NO的转化率提高。脱硝反应消耗OH，故随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐减小。根据题中表格数据发现，反应一段时间后溶液中SO的离子浓度最大，说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。(3)由图分析可知，温度升高，SO2或NO平衡分压的负对数均减小，说明升高温度，平衡逆向移动，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。根据反应ClO2SO=2SOCl可写出其平衡常数表达式为K。(4)相对于NaClO，Ca(ClO)2能形成CaSO4沉淀，有利于平衡向脱硫方向移动，提高了SO2的转化率。将题中的3个反应依次标记为、，根据盖斯定律，即得所求的反应，HH1H2H3。答案(1)亚氯酸钠(2)4NO3ClO4OH=4NO3Cl2H2O提高减小大于NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高)(3)减小K(4)形成硫酸钙沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高H1H2H3