2022屆新教材新高考化學二輪復習 專題五　電化學

專題五電化學第一編2022內(nèi)容索引010203考點一原電池新型化學電源考點二電解原理考點三金屬的腐蝕與防護04專項突破?素能提升【高考命題研究】

高頻考點兩年考向命題角度再思考1.原電池新型化學電源考向1.新型化學電源[2021廣東卷,9][2021河北卷,9][2021浙江卷,22][2020天津卷,11]考向2.離子交換膜電池[2020山東卷,13][2021浙江卷,22][2021湖南卷,10]考向3.燃料電池[2021山東卷,10][2020海南卷,11]考向1.以最新研究的二次電池為命題素材,考查原電池的原理?？枷?.以離子交換膜電池為載體,考查原電池原理和電解池原理?？枷?.燃料電池在污水處理、物質(zhì)轉(zhuǎn)化中得以廣泛應用,成為命題的熱點高頻考點兩年考向命題角度再思考2.電解原理考向1.電解原理[2020全國Ⅱ,12][2021廣東卷,16][2020浙江卷,22]考向2.電解原理的應用[2021山東卷,17節(jié)選][2020山東卷,13][2021全國甲,13][2020北京卷,15節(jié)選]考向1.結合信息,考查電解裝置的構造和原理,以及電極反應式的書寫和相關計算。考向2.以實際問題為命題素材,利用電解原理制備物質(zhì)或處理污染物3.金屬的腐蝕與防護考向.金屬的腐蝕與防護[2020江蘇卷,11]考向.通過金屬的腐蝕和防護,在真實情境中,考查電化學原理的靈活應用考點一原電池新型化學電源【要點歸納?再提升】

1.原電池工作原理(1)原電池工作原理圖解。(2)原電池裝置的遷移創(chuàng)新。

2.原電池正、負極的判斷

3.新型化學電源中電極反應式的書寫方法

【經(jīng)典對練?得高分】

考向1

新型化學電源真題示例1-1.(2021廣東卷)火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極,放電時(

)A.負極上發(fā)生還原反應

B.CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極 D.將電能轉(zhuǎn)化為化學能答案

B解析

電池的負極上發(fā)生氧化反應,A項錯誤;CO2在正極上得電子發(fā)生還原反應,B項正確;放電時陽離子移向正極,C項錯誤;原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,D項錯誤。1-2.(2021河北卷)K-O2電池結構如圖,a和b為兩個電極,其中之一為單質(zhì)鉀片。關于該電池,下列說法錯誤的是(

)A.隔膜允許K+通過,不允許O2通過B.放電時,電流由b電極沿導線流向a電極;充電時,b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時,生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量的比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電,消耗3.9g鉀時,鉛酸蓄電池消耗0.9g水答案

D解析

a電極的材料是鉀片,為原電池的負極,b電極為原電池的正極,則充電時a電極為陰極、b電極為陽極。O2在正極得電子后結合K+生成KO2,所以K+通過隔膜,A項正確。放電時,電子從負極通過外電路流向正極,而電流方向與電子流向相反,即電流由b電極流向a電極;充電時,b電極作陽極,B項正確。每生成1

mol

KO2需要消耗1

mol

O2,即生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比約為71

g∶32

g=2.22,C項正確。消耗3.9

g鉀時,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1

mol,依據(jù)鉛酸蓄電池反應式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,此時消耗0.1

mol水,即1.8

g水,D項錯誤。方法技巧有關可充電電池的解題思路:對點演練1-1.(2021山東濟南階段性檢測)堿性鋅鐵液流電池采用資源豐富的鐵和鋅作為電池正、負極電解液活性物質(zhì),具有電壓高、成本低的優(yōu)點。該電池的總反應為Zn+2[Fe(CN)6]3-+4OH-2[Fe(CN)6]4-+[Zn(OH)4]2-。下列敘述正確的是(

)A.充電時,M極的電極反應式為[Fe(CN)6]4-+e-===[Fe(CN)6]3-B.放電時,N極的電勢高于M極C.1mol[Fe(CN)6]3-中含有σ鍵為12molD.放電時,電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時,負極區(qū)電解質(zhì)溶液質(zhì)量增加65g答案

C1-2.(2021河北名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)我國科學家發(fā)明了一種“可固氮”的鎂-氮二次電池,其裝置如圖所示,下列說法不正確的是(

)A.固氮時,電池的總反應為3Mg+N2===Mg3N2B.脫氮時,釕復合電極的電極反應式為Mg3N2-6e-===3Mg2++N2↑C.固氮時,外電路中電子由釕復合電極流向鎂電極D.當無水LiCl-MgCl2混合物受熱熔融后電池才能工作答案

C解析

固氮時該裝置為原電池裝置,鎂為活潑金屬,作負極,被氧化成Mg2+;釕復合電極為正極,氮氣在該電極上發(fā)生還原反應生成N3-,與熔融電解質(zhì)中鎂離子生成Mg3N2,所以總反應為3Mg+N2===Mg3N2,A項正確。脫氮時,-3價的氮元素被氧化,釕復合電極上應發(fā)生氧化反應,Mg3N2失電子發(fā)生氧化反應生成氮氣,電極反應為Mg3N2-6e-===3Mg2++N2↑,B項正確。固氮時,鎂電極為負極,外電路中電子由鎂電極流向釕復合電極,C項錯誤。無水LiCl-MgCl2混合物常溫下為固體,無自由移動離子,不能導電,受熱熔融后產(chǎn)生自由移動離子后,電池才能工作,D項正確。考向2

離子交換膜電池真題示例A.負極反應為CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+B.隔膜1為陽離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜C.當電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時,模擬海水理論上除鹽58.5gD.電池工作一段時間后,正、負極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶12-1.(2020山東卷)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟的能源裝置,利用微生物處理有機廢水獲得電能,同時可實現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水,采用惰性電極,用下圖裝置處理有機廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯誤的是(

)【解題思路】第一步,根據(jù)圖示判斷電化學裝置的類型。該裝置為原電池裝置。第二步,根據(jù)粒子變化判斷正、負極。CH3COO-轉(zhuǎn)化為CO2,C元素的化合價升高,CH3COO-失電子被氧化,因此a極為負極,b極為正極。第三步,根據(jù)電極反應原理確定各電極上發(fā)生的反應。依據(jù)電荷守恒可得負極反應為CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+;正極反應為2H++2e-===H2↑。第四步逐項分析判斷。答案

B失分剖析一是不能根據(jù)圖示中的相關信息判斷正、負極,從而無法書寫負極反應式而錯判A項;二是不能根據(jù)實驗目的判斷離子移動方向而錯判B項;三是不能根據(jù)電子守恒和電荷守恒進行計算而錯判C項;四是不能判斷正、負極產(chǎn)物以及不能利用電子守恒計算正、負極產(chǎn)物物質(zhì)的量的關系而錯判D項。2-2.(2020全國Ⅰ)科學家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時,溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是(

)【解題思路】第一步,根據(jù)圖示判斷電化學裝置的類型。該裝置為二次電池,既可充電又可放電。第二步,根據(jù)粒子變化,判斷正、負極和陰、陽極。放電時Zn失電子生成[Zn(OH)4]2-,Zn作負極;充電時,在陽極上水失電子生成氧氣,陰極上[Zn(OH)4]2-得電子生成Zn。第三步,根據(jù)電極反應原理確定各電極上發(fā)生的反應。負極電極反應為Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-;正極電極反應為CO2+2H++2e-===HCOOH,同時說明電解質(zhì)溶液1為堿性溶液,電解質(zhì)溶液2為酸性溶液。第四步,逐項分析判斷。

答案

D失分剖析一是沒有看清放電和充電時粒子變化的箭頭指示,錯將放電時粒子的變化當作充電時粒子的變化;二是認為充電時總反應方程式中反應物不可能是一種;三是易受“充電時正極區(qū)”的干擾,從而造成充電時陰、陽極與原電池正、負極的沖突。歸納總結

對點演練2-1.(雙選)(2021湖南岳陽質(zhì)量檢測)硫化氫-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保的有效結合。已知2H2S(g)+O2(g)===S2(s)+2H2O(l)

ΔH=-632kJ·mol-1,下列說法不正確的是(

)A.電極a上發(fā)生了氧化反應B.標準狀況下,每11.2LH2S參與反應,有1molH+經(jīng)固體電解質(zhì)膜進入正極區(qū)C.當電極a的質(zhì)量增加64g時,電池內(nèi)部釋放632kJ的熱能D.電極b上發(fā)生的電極反應為O2+2H2O+4e-===4OH-答案

CD解析

由2H2S(g)+O2(g)===S2(s)+2H2O(l)可知,O2在b極(正極)發(fā)生還原反應,由于是質(zhì)子固體電解質(zhì)膜,電極反應式為O2+4H++4e-===2H2O;H2S在a極(負極)發(fā)生氧化反應,電極反應式為2H2S-4e-===4H++S2,A項正確。由電極反應式2H2S-4e-===4H++S2可知,標準狀況下,每

11.2

L

H2S

即0.5

mol

H2S參與反應,有1

mol

H+經(jīng)固體電解質(zhì)膜進入正極區(qū),B項正確。原電池反應由化學能轉(zhuǎn)化為電能,電池內(nèi)部釋放的熱能小于632

kJ,C項錯誤。該電池是質(zhì)子固體作電解質(zhì),所以電極反應式為O2+4H++4e-===2H2O,D項錯誤。A.放電時,膠狀聚合物電解質(zhì)和固體電解質(zhì)的作用均為傳導離子,構成閉合回路B.若放電前兩個電極質(zhì)量相等,轉(zhuǎn)移0.1mol電子后兩個電極質(zhì)量相差0.7gC.充電時,與正極連接的電極反應為LiMO2-xe-===Li1-xMO2+xLi+D.為保護電池,GS-Si包覆石墨烯的電極反應不能進行至C6Li-e-===C6+Li+答案

B考向3

燃料電池真題示例3-1.(2021山東卷)以KOH溶液為離子導體,分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池,下列說法正確的是(

)A.放電過程中,K+均向負極移動B.放電過程中,KOH的物質(zhì)的量均減小C.消耗等質(zhì)量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D.消耗1molO2時,理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標準狀況下為11.2L【解題思路】

答案

C

3-2.(雙選)(2020海南卷)某燃料電池的主要構成要素如圖所示,下列說法正確的是(

)A.電池可用于乙醛的制備B.b電極為正極C.電池工作時,a電極附近pH降低D.a電極的反應式為O2+4e-+4H+===2H2O答案

AD解析

該電池將乙烯和水轉(zhuǎn)化為乙醛,可用于乙醛的制備,A項正確。該燃料電池中,通入氧氣的電極為電池的正極,即a電極是正極,B項錯誤。電池工作時,H+移向正極,a電極的反應式為O2+4e-+4H+===2H2O,a電極附近pH升高,C項錯誤,D項正確。對點演練3-1.(2020河南濮陽模擬)直接煤-空氣燃料電池原理如圖所示,下列說法錯誤的是(

)A.隨著反應的進行,氧化物電解質(zhì)的量不斷減少B.負極的電極反應式為C.電極X為負極,O2-向X極遷移D.直接煤-空氣燃料電池的能量效率比煤燃燒發(fā)電的能量效率高答案

A解析

氧化物電解質(zhì)的量不會減少,在電極Y上O2得到電子生成O2-,氧化物電解質(zhì)的量不斷在補充,A項錯誤。由原理圖分析可知,其負極反應式為C+2-4e-===3CO2↑,B項正確。原電池內(nèi)部的陰離子向負極移動,C項正確。直接煤-空氣燃料電池是把化學能直接轉(zhuǎn)化為電能,而煤燃燒發(fā)電是把化學能通過多個步驟再轉(zhuǎn)化為電能,其中能量損耗較大,D項正確。3-2.(2021山東濟南階段性檢測)某課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個由濾紙制成的折紙通道內(nèi),形成電池如圖,該電池可將碳酸飲料(pH=2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是(

)A.b極為負極B.每消耗0.01mol葡萄糖,外電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子C.可以在實驗室中用葡萄糖與濃硫酸加熱的方式制備葡萄糖內(nèi)酯D.葡萄糖與氫氣加成后的產(chǎn)物分子中手性碳原子數(shù)比葡萄糖分子中的少答案

B解析

由圖可知,電極a為負極,酸性條件下,葡萄糖在負極失去電子發(fā)生氧化反應生成葡萄糖內(nèi)酯,電極反應式為C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+;電極b為正極,二氧化錳在正極得到電子,發(fā)生還原反應,A項錯誤。每消耗0.01

mol葡萄糖,外電路中轉(zhuǎn)移0.02

mol電子,B項正確。葡萄糖分子中不含有羧基,不可能在濃硫酸加熱條件下發(fā)生酯化反應生成葡萄糖內(nèi)酯,C項錯誤。手性碳原子是指與四個各不相同原子或基團相連的碳原子,葡萄糖分子中含有如圖所示的4個手性碳原子:,葡萄糖與氫氣加成后的產(chǎn)物中也含有如圖所示的4個手性碳原子:,D項錯誤。3-3.(2021山東泰安四模)鋅-空氣燃料電池是一種低能耗電池,在生產(chǎn)生活中應用廣泛,其裝置示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.充電時,a與電源正極相連B.放電過程中,KOH溶液濃度不變C.充電時,N極的電極反應式為ZnO+2H++2e-===Zn+H2OD.放電時,M極每消耗16gO2,理論上N極質(zhì)量增加16g答案

C解析

鋅-空氣燃料電池中Zn為活潑金屬,放電時被氧化,所以N極為負極,M極為正極,氧氣在M極上被還原。放電時M極為正極,則充電時M極為陽極,a與電源正極相連,A項正確。放電過程中N極上的反應為Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O,M極上的反應為O2+2H2O+4e-===4OH-,總反應為2Zn+O2===2ZnO,所以KOH溶液濃度不變,B項正確。電解質(zhì)溶液為堿性溶液,充電時N極上的反應為H2O+ZnO+2e-===Zn+2OH-,C項錯誤。16

g

O2的物質(zhì)的量為0.5

mol,根據(jù)電極反應式可知轉(zhuǎn)移2

mol電子,有1

mol

Zn轉(zhuǎn)化為1

mol

ZnO,增加的質(zhì)量為1

mol

O的質(zhì)量,為16

g,D項正確。歸納總結1.燃料電池認知模型。

2.燃料電池中通入氧氣的一極的電極反應式的書寫。

判斷正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“×”)。(1)原電池工作時,正極表面一定有氣泡產(chǎn)生。(

)(2)Mg、Al形成的原電池,Mg一定作負極。(

)(3)銅-鐵原電池中,負極反應式為Fe-3e-===Fe3+。(

)(4)用稀硫酸與鋅粒制取H2時,加幾滴CuSO4溶液以增大反應速率。(

)(5)原電池工作時,溶液中的陽離子向負極移動,鹽橋中的陽離子向正極移動。(

)【易錯防范?不失分】

×××√×易錯警示(1)Mg、Al和氫氧化鈉溶液構成的原電池中,負極是Al。(2)原電池中,鐵放電生成的是Fe2+?？键c二電解原理【要點歸納?再提升】

1.電解池中陰、陽極的判斷

2.電解池中離子的放電順序

3.電化學計算的基本方法

【經(jīng)典對練?得高分】

考向1

電解原理真題示例1-1.(2020全國Ⅱ)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率,從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當通電時,Ag+注入無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍色。對于該變化過程,下列敘述錯誤的是(

)A.Ag為陽極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價升高D.總反應為WO3+xAg===AgxWO3【解題思路】第一步,根據(jù)圖示判斷電化學裝置的類型。該裝置為電解裝置。第二步,根據(jù)粒子變化,判斷陰、陽極。由通電產(chǎn)生Ag+可知,通電時Ag極失電子,作陽極;透明導電層作陰極。第三步,根據(jù)電極反應原理確定各電極上發(fā)生的反應。陽極反應為Ag-e-===Ag+;陰極反應為xAg++WO3+xe-===AgxWO3。第四步,逐項分析判斷。

答案

C

1-2.(2021廣東卷)鈷(Co)的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是(

)A.工作時,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo,Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC.移除兩交換膜后,石墨電極上發(fā)生的反應不變D.電解總反應:2Co2++2H2O

2Co+O2↑+4H+答案

D方法技巧電極反應方程式的書寫策略:對點演練1-1.(2021廣東廣州一模)我國科學家合成了一種新型的Fe-SnO2催化劑,用該催化劑修飾電極,可實現(xiàn)在室溫條件下電催化氮氣制備銨鹽和硝酸鹽。下列說法錯誤的是(

)A.電解過程中H+由b極區(qū)向a極區(qū)遷移B.陰極反應式為N2+6e-+8H+===2C.電解一段時間,陽極區(qū)的pH減小D.電解一段時間,陰極、陽極消耗N2的物質(zhì)的量之比為3∶5答案

D1-2.(雙選)(2021山東淄博三模)利用間接成對電化學合成間氨基苯甲酸的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)答案

CD考向2

電解原理的應用真題示例2-1.(2021山東卷改編)礦物中相關元素可溶性組分物質(zhì)的量濃度c與pH的關系如圖所示?！窘忸}思路】

答案

陽Na+2-2.(2021全國甲)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可采用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是(

)A.KBr在上述電化學合成過程中只起電解質(zhì)的作用C.制得2mol乙醛酸,理論上外電路遷移了1mol電子D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移答案

D對點演練2-1.(2021山東濟南十一校聯(lián)考)SiH4廣泛用于微電子、光電子行業(yè),用粗硅作原料,熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖,下列敘述正確的是(

)A.通入H2的一極為電解池的陽極,電極反應式為H2-2e-===2H+B.電解過程中,Li+由粗硅一極向通入H2的一極遷移C.為增強導電性,使用粗硅D.粗硅上反應:Si+4H++4e-===SiH4↑答案

B解析

熔融鹽LiH中,含有Li+和H-,所以H2應轉(zhuǎn)化為H-,從而得出通入H2的電極為陰極,粗硅為陽極。通入氫氣的電極為電解池的陰極,電極反應式為H2+2e-===2H-,A項錯誤。電解過程中,通入氫氣的一極為陰極,Li+由粗硅一極向通入H2的一極遷移,B項正確。粗硅為電解池的陽極,使用粗硅的主要目的不是增強導電性,是為了降低生產(chǎn)成本,C項錯誤。粗硅上反應為Si+4H--4e-===SiH4↑,D項錯誤。2-2.(2021山東菏澤一模)納米Fe2O3在常壓電化學法合成氨過程中起催化作用。該電解裝置如圖所示。已知熔融NaOH-KOH為電解液,Fe2O3在發(fā)生反應時生成中間體Fe。下列說法正確的是(

)A.惰性電極Ⅱ是電解池的陰極,惰性電極Ⅱ上發(fā)生還原反應B.產(chǎn)生2.24LO2時,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4NA(設NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值)C.惰性電極Ⅰ的電極反應為Fe2O3+3H2O-6e-===2Fe+6OH-D.生成氨的反應為2Fe+N2+3H2O===Fe2O3+2NH3答案

D解析

惰性電極上產(chǎn)生氧氣,氧元素化合價升高,發(fā)生氧化反應,故惰性電極Ⅱ為電解池的陽極,A項錯誤。產(chǎn)生2.24

L

O2,未標注狀態(tài),故不能計算出轉(zhuǎn)移的電子數(shù),B項錯誤。根據(jù)圖示可知,惰性電極Ⅰ為陰極,電極反應為Fe2O3+3H2O+6e-===2Fe+6OH-,C項錯誤。結合圖示及陰極的電極反應式可知,生成氨的反應為2Fe+N2+3H2O===Fe2O3+2NH3,D項正確。方法技巧電解池中電極反應式書寫時的思維流程:【易錯防范?不失分】

判斷正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“×”)。(1)電解質(zhì)溶液導電發(fā)生化學變化。(

)(2)電解精煉銅和電鍍銅,電解液的濃度均會發(fā)生很大的變化。(

)(3)電解飽和食鹽水,在陽極區(qū)得到NaOH溶液。(

)(4)工業(yè)上可用電解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制備Mg和Al。(

)(5)電解精煉銅時,陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。(

)√×××√易錯警示(1)電解質(zhì)溶液導電是通過離子的定向移動,然后在電極上發(fā)生氧化反應(或還原反應)的過程。(2)較為活潑的金屬在溶液中不能放電,電解法制取金屬,通常是電解熔融的鹽(制取Al是電解熔融的Al2O3)?？键c三金屬的腐蝕與防護【要點歸納?再提升】

1.金屬的電化學腐蝕(以鐵的電化學腐蝕為例)本質(zhì)是金屬原子失去電子2.金屬電化學保護的兩種方法

原電池原理

犧牲陽極法——K置于M,形成原電池,X為比鐵更活潑的金屬(活潑的金屬保護不活潑的金屬:輪船上鑲嵌鋅塊保護船體)

電解原理

外加電流法——K置于N,形成電解池,鐵作電解池的陰極【經(jīng)典對練?得高分】

考向

金屬的腐蝕與防護真題示例1.(2020江蘇卷)將金屬M連接在鋼鐵設施表面,可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中,下列有關說法正確的是(

)A.陰極的電極反應式為Fe-2e-===Fe2+B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱C.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快答案

C解析

題中所示裝置是犧牲陽極法,陽極材料M比Fe活潑,M失電子,發(fā)生氧化反應,電子通過導線流向鋼鐵設施(被保護的一極),陰極的電極反應式(一般)為O2+2H2O+4e-===4OH-,A、B兩項錯誤,C項正確;海水比河水中電解質(zhì)的濃度大,鋼鐵更易腐蝕,D項錯誤。2.(2019江蘇卷)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后,置于如圖所示裝置中,進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是(

)A.鐵被氧化的電極反應式為Fe-3e-===Fe3+B.鐵腐蝕過程中化學能全部轉(zhuǎn)化為電能C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕答案

C解析

Fe失電子生成Fe2+,A項錯誤。在鐵的腐蝕過程中,化學能會轉(zhuǎn)化為電能和熱能,B項錯誤?；钚蕴颗cFe、NaCl溶液構成原電池,可加快鐵的腐蝕速率,C項正確。以水代替NaCl溶液,水雖是一種弱電解質(zhì),但也能使鐵發(fā)生吸氧腐蝕,只是速率會變慢,D項錯誤。對點演練(2021廣東佛山南海區(qū)測試)下列有關金屬腐蝕和防護的說法中正確的是(

)A.金屬發(fā)生的化學腐蝕比電化學腐蝕要普遍得多B.因為合金在潮濕的空氣中易形成原電池,所以合金耐腐蝕性都比較差C.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時,負極反應是Fe-3e-===Fe3+D.在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極法答案

D解析

金屬發(fā)生的電化學腐蝕比化學腐蝕要普遍得多,A項錯誤。有些合金的耐腐蝕性較強,如不銹鋼耐腐蝕,B項錯誤。鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時,負極反應是Fe-2e-===Fe2+,C項錯誤。鋅的活潑性比鐵強,鋅、鐵構成的原電池,鋅為負極;在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極法,D項正確?！疽族e防范?不失分】

判斷正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“×”)。(1)銅在酸性較強的溶液中可發(fā)生析氫腐蝕。(

)(2)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹的腐蝕原理一樣。(

)(3)外加電流法是將被保護金屬接在直流電源的正極。(

)(4)白口鐵(鍍鋅)破損,仍然對鐵具有保護作用。(

)×××√易錯警示(1)銅與酸反應不能放出H2,故銅發(fā)生的電化學腐蝕只能是吸氧腐蝕。(2)銀器變黑發(fā)生的是化學腐蝕,產(chǎn)生黑色的Ag2S。(3)白口鐵是鍍鋅鐵,馬口鐵是鍍錫鐵,金屬性Zn>Fe>Sn。專項突破?素能提升五、電化學中的離子交換膜【熱點專攻】電化學的有關知識是每年高考必考內(nèi)容,題型有選擇題和非選擇題。命題的角度有電極反應式的正誤判斷與書寫,電池反應式的書寫,正、負極的判斷,電池充、放電時離子移動方向的判斷,電極附近離子濃度的變化,電解的應用與計算,金屬的腐蝕與防護等。離子交換膜在電化學工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛,離子交換膜的作用、性質(zhì)已成為高考命題的新動向。1.判斷離子交換膜的類型,判斷離子的遷移方向,書寫電極反應式,判斷電極產(chǎn)物如三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示,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

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。根據(jù)電解池原理可判斷陰、陽離子的移動方向,從而確定離子交換膜的類型,然后可書寫電極反應式,判斷電極產(chǎn)物。2.防范失分點(1)看清圖示,是否說明了離子交換膜的類型,是否標注了電源的正、負極,是否標注了電子流向、電荷流向等,明確陰、陽離子的移動方向。(2)根據(jù)原電池和電解池中陰、陽離子的移動方向,結合題目中給出的制備、電解物質(zhì)等信息,找出物質(zhì)生成或消耗的電極區(qū)域,確定移動的陰、陽離子,從而推知離子交換膜的類型?！绢}型突破】(2019全國Ⅰ)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應H2+2MV2+===2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應生成NH3D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動【解題思路】第一步:根據(jù)圖示判斷電化學裝置的類型。該裝置為化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,所以為原電池。第二步:根據(jù)物質(zhì)變化,判斷得失電子情況,確定電極名稱。根據(jù)題給示意圖,左室電極上MV+失電子發(fā)生氧化反應生成MV2+,所以左室為負極區(qū),右室為正極區(qū)。第三步:根據(jù)電極反應原理確定各電極上發(fā)生的反應。負極失電子,電極反應式為MV+-e-===MV2+;正極得電子,電極反應式為MV2++e-===MV+。答案

B失分剖析一是易受“陰極區(qū)”的干擾,造成電極名稱與原電池正、負極的沖突;二是易忽視每個區(qū)域發(fā)生兩個反應,電極反應和在酶作用下的反應;三是易根據(jù)異性相吸的原理而錯誤地認為帶正電荷的質(zhì)子向負極移動。應考訓練1.(雙選)(2021山東聊城一模)處理煙氣中的SO2,可以采用堿吸-電解法,其流程如圖1,模擬過程Ⅱ如圖2,下列推斷正確的是(

)圖1圖2A.膜1為陽離子交換膜,膜2為陰離子交換膜B.SO2是含有極性鍵的極性分子C.a極的電極反應式為2H2O-4e-===4H++O2↑D.若收集22.4L的P(標準狀況下),則有2molN離子移向右室答案

AB2.(2021山東泰安二模)Ca-LiFePO4可充電電池的工作原理示意圖如下,其中鋰離子交換膜只允許Li+通過,電池反應為xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+xCa2++2LiFePO4。下列說法正確的是(

)A.LiPF6/LiAsF6電解質(zhì)與Li2SO4溶液可互換B.充電時,當轉(zhuǎn)移0.1mol電子時,左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減小1.3gC.充電時,陰極反應為Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4D.放電時,Li1-xFePO4/LiFePO4電極發(fā)生Li+脫嵌,充電時發(fā)生Li+嵌入答案

B解析

據(jù)原電池反應可知,放電時Ca轉(zhuǎn)化為Ca2+,發(fā)生氧化反應,所以鈣電極為負極,充電時鈣電極為陰極,則放電時Li1-xFePO4/LiFePO4電極為正極,充電時Li1-xFePO4/LiFePO4電極為陽極。Ca是活潑金屬,易與水發(fā)生劇烈反應,所以LiPF6/LiAsF6電解質(zhì)為非水電解質(zhì),而Li2SO4溶液中有水,不可互換,A項錯誤。充電時每轉(zhuǎn)移0.1

mol電子,左室中就有0.05

mol

Ca2+轉(zhuǎn)化為Ca,同時有0.1

mol

Li+遷移到左室,所以左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減小0.05

mol×40

g·mol-1-0.1

mol×7

g·mol-1=1.3

g,B項正確。充電時,鈣電極為陰極,電極反應為Ca2++2e-