高考化學(xué)沖刺押題熱點(diǎn)系列 專題10 電化學(xué)解題策略

專題10電化學(xué)解題策略通過(guò)研究近幾年全國(guó)各地的高考試題，有關(guān)電化學(xué)試題仍是年高考一大亮點(diǎn)，這充分說(shuō)明電化學(xué)在今后教學(xué)中的重要性。但這類試題往往又是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，錯(cuò)誤率較高。如何解答此類問(wèn)題，現(xiàn)歸納如下：【解題策略】一.電化學(xué)中四個(gè)極正負(fù)極是根據(jù)物理學(xué)上的電極電勢(shì)高低而規(guī)定的，多用于原電池。正極電極電勢(shì)高，是流入電子（外電路）的電極；負(fù)極電極電勢(shì)低，是流出電子（外電路）的電極。陰陽(yáng)極是針對(duì)電解池或電鍍池來(lái)命名的。陽(yáng)極是指與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極；陰極是指與電源負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)的電極。二.電化學(xué)中四個(gè)池1.原電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。除燃料電池外，一般由活潑金屬作負(fù)極。2.電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。3.電鍍池：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層新金屬的裝置。通常鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬的物件接電源負(fù)極，含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。4.電解精煉池：應(yīng)用電解原理提純某些金屬的裝置，通常提純的金屬接電源正極，該金屬的純凈固體接電源負(fù)極，電解液含有待提純金屬的陽(yáng)離子。三.原電池電極的四種判斷方法1.根據(jù)構(gòu)成原電池的電極材料判斷：活潑金屬作負(fù)極，較不活潑金屬或?qū)щ姷姆墙饘偌敖饘傺趸镒髡龢O。2.根據(jù)電子流向或電流流向判斷：電子流出或電流流入的電極為負(fù)極，反之為正極。3.根據(jù)電極反應(yīng)進(jìn)行判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。也可依據(jù)電極附近指示劑（石蕊、酚酞、淀粉試液等）的顯色情況判斷該電極是或等放電，從而確定正、負(fù)極。如用酚酞作指示劑，若電極附近溶液變紅色，說(shuō)明該電極附近溶液顯堿性，在該電極附近得電子被還原，該電極為正極。4.根據(jù)兩極現(xiàn)象判斷：通常溶解或質(zhì)量減少的一極為負(fù)極；質(zhì)量增加或有氣泡產(chǎn)生的一極為正極。四.電解的四種類型1.只有溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化：如用惰性電極電解溶液、溶液，其電解反應(yīng)式分別為：2.形式上看只有水發(fā)生化學(xué)變化：如惰性電極電解溶液的電解反應(yīng)式均為：3.溶質(zhì)、水均發(fā)生化學(xué)變化：如惰性電極電解溶液、溶液，其電解反應(yīng)式分別為：4.形式上看溶質(zhì)和水均未發(fā)生化學(xué)變化：如鐵器上鍍銅，電極反應(yīng)式分別為：陽(yáng)極銅棒：，陰極鐵器：。五.書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)的四原則1.加減原則：根據(jù)得失電子守恒，總反應(yīng)式為兩個(gè)電極反應(yīng)式之和。若已知一個(gè)電極反應(yīng)式，可用總反應(yīng)式減去已知的反應(yīng)式，得另一電極反應(yīng)式。2.共存原則：因?yàn)槲镔|(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同，所以電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)必須考慮介質(zhì)環(huán)境。堿性溶液中不可能存在，也不可能有參加反應(yīng)；當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)，不可能有參加反應(yīng)。如甲烷燃料電池以KOH為電解質(zhì)溶液時(shí)：負(fù)極反應(yīng)式：；正極反應(yīng)式：。3.得氧失氧原則：得氧時(shí)，在反應(yīng)物中加（電解質(zhì)為酸性時(shí)）或（電解質(zhì)溶液為堿性或中性時(shí)）；失氧時(shí)，在反應(yīng)物中加（電解質(zhì)為堿性或中性時(shí)）或（電解質(zhì)為酸性時(shí)）。如“鈕扣”電池以KOH為電解質(zhì)溶液，其電池總反應(yīng)式為：，負(fù)極，根據(jù)得氧原則，負(fù)極反應(yīng)式為：；正極，根據(jù)失氧原則，正極反應(yīng)式為：。4.中性吸氧反應(yīng)成堿原則：在中性電解質(zhì)溶液中，通過(guò)金屬吸氧所建立起來(lái)的原電池反應(yīng)，其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。如銀鋅電池、鐵的吸氧腐蝕、以鋁、空氣、海水為材料組成的海水電池等?！绢}型解讀】題型一、電極名稱和電極材料的判斷 例1.銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，鋅片是（） A.陰極 B.正極 C.陽(yáng)極 D.負(fù)極 解析：電解池的兩極分別命名為陰、陽(yáng)極，原電池的兩極分別命名為正、負(fù)極。題中裝置構(gòu)成的是原電池，鋅片失電子作原電池的負(fù)極。答案：D題型二、電極方程式的書(shū)寫(xiě) 例2.下圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列判斷正確的是（） A.a為負(fù)極，b為正極 B.a為陽(yáng)極，b為陰極C.電解過(guò)程中，d電極的質(zhì)量增加 D.電解過(guò)程中，氯離子的濃度不變解析：根據(jù)電流方向可判斷出a為正極，b為負(fù)極，c為陽(yáng)極，d為陰極。用惰性電極電解CuCl2溶液時(shí)，兩個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)陽(yáng)極（c電極）為：，陰極（d電極）為：。答案：C題型三、廢舊電池的處理方法 例3.隨著人們生活水平的不斷提高，廢舊電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程，其首要原因是（） A.利用電池外殼的金屬材料B.防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水體造成污染C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品D.回收其中的石墨電極解析：隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，環(huán)境污染和環(huán)保問(wèn)題已越來(lái)越受到人們的重視，廢舊電池中含有鉛、汞等多種重金屬離子，極易對(duì)環(huán)境造成污染。答案：B題型四、利用得失電子守恒進(jìn)行計(jì)算 例4.室溫下，在實(shí)驗(yàn)室中電解500mL某0.03mol/L的NaCl溶液，通電一段時(shí)間后溶液的pH從7增加到12時(shí)（設(shè)電解時(shí)溶液的體積變化忽略不計(jì)），則陰極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）和溶液中NaCl的濃度分別為（） A.112mL,0.02mol/L B.56mL,0.02mol/LC.56mL,0.04mol/L D.112mL,0.04mol/L解析：室溫下，pH=12時(shí)，，生成的的物質(zhì)的量為。由電極反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等，推導(dǎo)出電子與各物質(zhì)之間物質(zhì)的量的關(guān)系為：。由生成的的物質(zhì)的量可直接求得參加反應(yīng)的NaCl的物質(zhì)的量為。剩余NaCl的濃度為，生成的H2為。答案：B題型五、電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用1.判斷金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱 例5.X、Y、Z、M代表四種金屬元素，金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí)，X溶解，Z極上有氫氣放出；若電解和共存的溶液時(shí)，Y先析出；又知的氧化性強(qiáng)于，則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋ǎ?A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y 解析：金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀H2SO4中，形成原電池，X溶解說(shuō)明金屬活動(dòng)性X>Z；電解和共存的溶液時(shí)，Y先析出，則金屬活動(dòng)性Z>Y；離子的氧化性越強(qiáng)，其單質(zhì)的金屬活動(dòng)性越弱，則金屬活動(dòng)性Y>M。答案：A2.金屬的腐蝕 例6.家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，常出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（） A.B.C.D.解析：洗過(guò)的鐵鍋在空氣中放置，可發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：，正極發(fā)生的反應(yīng)為：，總反應(yīng)式為：，而又易被O2氧化為紅褐色的。答案：D題型6、電子守恒法的應(yīng)用。例7、500mLKNO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3－)＝6．0mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到22．4L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），假定電解后溶液體積仍為500mL，下列說(shuō)法正確的是()A.原混合溶液中c(K＋)為1mol·L－1B.上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移4mol電子C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0．5molD.電解后溶液中c(H＋)為2mol·L－1解析：兩極反應(yīng)為：陰極Cu2＋+2e－=Cu2H＋+2e－=H2↑陽(yáng)極：4OH－-4e－=O2↑+2H2O,兩極都收集1mol氣體，由陽(yáng)極得到轉(zhuǎn)移電子為4mol，又知生成1molH2轉(zhuǎn)移電子2mol，根據(jù)電子得失守恒，n（Cu2＋）=1mol.再通過(guò)離子所帶電荷的守恒,在500mLKNO3和Cu(N03)2的混合溶液中存在關(guān)系：2c(Cu2＋)+c(K＋)=c(NO3-)，可以求出c(K＋)=2mol·L－1.電解過(guò)程中消耗的n(OH－)=4mol,則溶液中留下4mol的H＋,c(H＋)=8mol·L－1答案：B例8、如下圖所示，若電解5min時(shí)銅電極質(zhì)量增加2.16g，試回答：（1）電源電極X名稱為_(kāi)____________。（2）pH變化：A___________,B__________,C__________。（3）通電5min時(shí)，B中共收集224mL氣體（標(biāo)況），溶液體積為200mL。（設(shè)電解前后無(wú)體積變化）則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_________。（4）若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH是___________（設(shè)前后體積無(wú)變化）。解析：（1）因?yàn)镃u電極增重，說(shuō)明溶液中的Ag+在此極析出，所以Cu極為陰極，Ag極為陽(yáng)極，那么與Ag極相連的電源Y極為正極，X極為負(fù)極。（2）電解KCl溶液時(shí)，陰極上2H++2e-=H2↑，溶液pH增大，電解CuSO4和K2SO4溶液時(shí)，陽(yáng)極4OH--4e-=2H2O+O2↑，溶液pH減小。電解AgNO3溶液實(shí)質(zhì)是電鍍，溶液濃度不變，故pH不變。（3）C中銅電極增加2.16gAg，通過(guò)的電子為n(e-)=0.02mol，因?yàn)榇?lián)電池，每個(gè)電極通過(guò)的電子均為0.02mol，B中陽(yáng)極4OH--4e-=2H2O+O2↑，放出O2為=0.005mol，陰極放出H2為：0.01mol-0.005mol=0.005mol，根據(jù)H2的物質(zhì)的量推知H+得電子2×0.005mol，則Cu2+得電子為0.02mol-2×0.005mol，CuSO4的濃度為：。（4）A中陰極2H++2e-=H2↑，H+減少n(H+)=0.02mol，c(OH-)=,pH=13。答案：（1）負(fù)極（2）增大；減小；不變（3）0.025mol/L（4）13。例9、（1）肼（N2H4）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa時(shí)，32.0gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)?，放出熱?24kJ（25℃時(shí)），N2H4完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是（2）肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%~30%的KOH溶液。肼—空氣燃料電池放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是。負(fù)極的電極反應(yīng)式是。（3）下圖是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程示意圖。①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是。②假設(shè)使用肼—空氣燃料電池作為本過(guò)程中的電源，銅片的質(zhì)量變化128g，則肼一空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣L（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）解析：（1）注意32克N2H4為1mol,注意△H應(yīng)與方程式的計(jì)量數(shù)相對(duì)應(yīng)，如N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol（2）肼—空氣燃料電池，電解質(zhì)溶液是KOH溶液。故電極反應(yīng)為：（正極）O2+2H2O+4e－=4OH－，（負(fù)極）N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑（3）①此圖為電解裝置，銅片為陽(yáng)極，鋅片為陰極。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu2++2e－=Cu②銅片減少128g，即轉(zhuǎn)移電子4mol根據(jù)O2+2H2O+4e－=4OH－計(jì)算得，需要氧氣1mol,轉(zhuǎn)化為空氣則需要112L。答案：（1）N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol（2）O2+2H2O+4e－=4OH－；N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑（3）①Cu2++2e－=Cu②112【專題測(cè)試】1．下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是()【解析】選項(xiàng)A，Zn應(yīng)為原電池負(fù)極，Cu為原電池正極。選項(xiàng)B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換。選項(xiàng)C，粗銅應(yīng)連接電源正極。選項(xiàng)D，電解飽和NaCl溶液，Cl－在陽(yáng)極放電產(chǎn)生Cl2，溶液中的H＋在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2，正確。【答案】D2．下列敘述正確的是()①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)原電池的裝置均可實(shí)現(xiàn)④碳棒不能用來(lái)作原電池的正極⑤反應(yīng)Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋，能以原電池的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)A．①⑤B．①④⑤C．②③④ D．②⑤【解析】②原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，③不能實(shí)現(xiàn)，④碳棒可以作原電池的正極?！敬鸢浮緼3．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電池工作時(shí)，鋅失去電子B．電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極D．外電路中每通過(guò)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g【解析】由所給電池的總反應(yīng)式可知，電池工作時(shí)，每有1molZn參加反應(yīng)，失去2mol電子，則會(huì)有2mol電子從負(fù)極Zn開(kāi)始，流經(jīng)外電路而流向正極，并在正極發(fā)生反應(yīng)，2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，故外電路每通過(guò)0.2mol電子，Zn的質(zhì)量就減輕6.5g?！敬鸢浮緾4．科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化成氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為()A．H2＋2OH－－2e－=2H2OB．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．H2－2e－=2H＋D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－【答案】C5．鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2。以下說(shuō)法正確的是()A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe－2e－=Fe2＋B．正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O＋O2＋2e－=4OH－C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕【答案】A6．在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是()①原電池正極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)②原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)③原電池負(fù)極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)④原電池負(fù)極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)A．①② B．②③C．③④ D．①④【解析】原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)。原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)。【答案】B7．用惰性電極分別電解足量的下列物質(zhì)的水溶液一段時(shí)間后，向剩余電解質(zhì)溶液中加入一定量的一種物質(zhì)(括號(hào)內(nèi))，溶液能恢復(fù)到與原來(lái)溶液完全一樣的是()A．CuCl2(CuO) B．NaOH(NaOH)C．NaCl(HCl) D．CuSO4〔Cu(OH)2〕【解析】首先分析各水溶液中存在哪些陰、陽(yáng)離子，判斷陰、陽(yáng)兩極參加反應(yīng)的離子是什么？溶液中減少的是什么？顯然A中電解的是CuCl2，B中被電解的是水，D中減少的是CuO，與添加的物質(zhì)不符被否定?！敬鸢浮緾8．氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是：eq\f(1,2)H2＋NiO(OH)Ni(OH)2根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是()A．電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大B．電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C．電池充電時(shí)，氫元素被氧化D．電池放電時(shí)，H2是負(fù)極【解析】放電時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行，氫被氧化為H＋，負(fù)極區(qū)pH減小，鎳元素被還原，而充電時(shí)，反應(yīng)向左進(jìn)行，氫元素被還原。【答案】D9．若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是：Cu＋2H＋=Cu2＋＋H2↑，則下列關(guān)于該裝置的有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．該裝置可能是原電池，也可能是電解池B．該裝置只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為硝酸C．該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽(yáng)極D．該裝置只能是原電池，電解質(zhì)溶液不可能是鹽酸【解析】不能是原電池，Cu＋H＋不能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)?！敬鸢浮緾10．用惰性電極電解2L1.0mol·L－1CuSO4溶液，在電路中通過(guò)0.5mol電子后，調(diào)換正負(fù)極繼續(xù)電解，電路中通過(guò)了1mol電子，此時(shí)溶液中c(H＋)為(假設(shè)體積不變)()A．1.5mol·L－1 B．0.75mol·L－1C．0.5mol·L－1 D．0.25mol·L－1【解析】調(diào)換正負(fù)極前后電極反應(yīng)式的比較情況如下：前eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽(yáng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑,陰：2Cu2＋＋4e－=2Cu))后eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽(yáng)：\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Cu－4e－=2Cu2＋(先),4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(后))),陰：2Cu2＋＋4e－=2Cu))由上反應(yīng)知：電路中轉(zhuǎn)移的1.5mol電子中，只有1mol由OH－放電產(chǎn)生，即消耗的n(OH－)＝1mol，亦即溶液中積累的n(H＋)＝1mol，故c(H＋)＝0.5mol/L?！敬鸢浮緾11．把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時(shí)間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為()A．1∶2∶3B．3∶2∶1C．6∶3∶1 D．6∶3∶2【答案】D12．下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是()A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽(yáng)極B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽(yáng)極【答案】A13．如下圖所示，通電后，A極上析出Ag，對(duì)該裝置的有關(guān)敘述正確的是 ()A．P是電源的正極B．F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．通電后，甲、乙、丙三池中，除了E、F兩極外，其他電極均參加了反應(yīng)D．通電后，甲池溶液的pH減小，而乙、丙兩池溶液的pH不變【答案】B14．如下圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色、無(wú)臭氣體放出。符合這一情況的是 ()a極板b極板X電極Z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2【答案】A15．天津是我國(guó)研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(LiCoO2)，充電時(shí)LiCoO2中Li被氧化，Li＋遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳(C6)中，以LiC6表示。電池反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2＋C6CoO2＋LiC6，下列說(shuō)法正確的是()A．充電時(shí)，電池的負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)iC6－e－=Li＋＋C6B．放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)為CoO2＋Li＋＋e－=LiCoO2C．羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)D．鋰離子電池的比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)低【解析】A項(xiàng)，充電時(shí)，發(fā)生電解池反應(yīng)，電池負(fù)極即為電解池陰極，發(fā)生還原反應(yīng)Li＋＋C6＋e－=LiC6；B項(xiàng)，放電時(shí)發(fā)生原電池反應(yīng)電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；C項(xiàng)，含活潑氫的有機(jī)物作電解質(zhì)易得電子；D項(xiàng)，鋰相對(duì)原子質(zhì)量小，其密度最小，所以鋰離子電池的比能量高?！敬鸢浮緽16．將Mg條、Al條平行插入一定濃度的NaOH溶液中，如下圖所示用導(dǎo)線連接起來(lái)。下列敘述符合事實(shí)的是 ()A．?dāng)嚅_(kāi)K2，閉合K1時(shí)，Al電極反應(yīng)為：Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OB．?dāng)嚅_(kāi)K2，閉合K1時(shí)，由于Mg比Al活潑，故Mg失去電子被氧化成Mg2＋C．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2時(shí)，電子由Mg向Al流動(dòng)D．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2時(shí)，溶液中立即會(huì)有白色沉淀析出【解析】斷開(kāi)K2，閉合K1時(shí)，Al、Mg、NaOH構(gòu)成原電池，Al能自發(fā)與NaOH溶液反應(yīng)而失去電子，為原電池的負(fù)極：Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤。斷開(kāi)K1，閉合K2時(shí)，構(gòu)成電解NaOH溶液的電解池，Al接電源的正極為電解池的陽(yáng)極，被溶解：Al－3e－=Al3＋，生成的Al3＋馬上與溶液中過(guò)量的OH－反應(yīng)生成AlOeq\o\al(－,2)，看不到白色沉淀析出。Mg接電源的負(fù)極為電解池的陰極，溶液中的H＋在該極獲得電子而產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－=H2↑。電子流向?yàn)椋篗g→NaOH溶液→Al，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼17．(10分)如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：序號(hào)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個(gè)月干燥的鐵絲表面依然光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí)鐵絲表面依然光亮3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面已變得灰暗6將浸過(guò)氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重回答以下問(wèn)題：(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))________；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是__________________；正極反應(yīng)是______________________；(2)由該實(shí)驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是_________________________________________________________________________________________________；(3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是________________________(答兩種方法)?！窘馕觥坑蓪?shí)驗(yàn)現(xiàn)象(鐵絲表面變灰暗)得出發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的實(shí)驗(yàn)為3、4、5、6，負(fù)極Fe失電子變成Fe2＋被腐蝕，正極均為O2放電。從能否構(gòu)成原電池的條件等方面來(lái)回答問(wèn)題(2)。從改變物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，從覆蓋保護(hù)層、原電池原理等方面進(jìn)行思考來(lái)回答問(wèn)題(3)?！敬鸢浮?1)3、4、5、6Fe－2e－=Fe2＋(或2Fe－4e－=2Fe2＋)2H2O＋O2＋4e－=4OH－(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)存在(3)電鍍、發(fā)藍(lán)等表面覆蓋保護(hù)層，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法等18．(10分)二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料。工業(yè)上以軟錳礦為原料，利用硫酸亞鐵制備高純二氧化錳的流程如下：某軟錳礦的主要成分為MnO2，還含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分陽(yáng)離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表，回答下列問(wèn)題：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Cu(OH)2pH5.23.29.710.46.7沉淀物Zn(OH)2CuSZnSMnSFeSpH8.0≥0.42≥2.5≥7≥7(1)硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4，酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。(2)濾渣A的主要成分為_(kāi)_________________。(3)加入MnS的目的是除去________________雜質(zhì)。(4)堿性鋅錳干電池中，MnO2參與的電極反應(yīng)方程式為_(kāi)__________________________________________________________________________________________________。(5)從廢舊堿性鋅錳干電池中可以回收利用的物質(zhì)有________________________(寫(xiě)出兩種)?！窘馕觥?2)軟錳礦酸浸后，濾液中主要含有Mn2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋和H＋，當(dāng)加氨水調(diào)pH至5.4時(shí)，根據(jù)題目所給表格，此pH下，只有Al3＋、Fe3＋可沉淀完全。(3)在pH＝5.4時(shí)，Cu2＋、Zn2＋可以硫化物的形式沉淀完全，而MnS在此情況下不可溶解形成Mn2＋和S2－，因此加入MnS是為了除去Cu2＋和Zn2＋。【答案】(1)MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4=MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Cu2＋、Zn2＋(4)MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－(或2MnO2＋H2O＋2e－=Mn2O3＋2OH－)(5)鋅、二氧化錳19．(13分)物質(zhì)X是中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)物質(zhì)，X既能與稀硫酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。(1)若X為氧化物，X的化學(xué)式是________________。(2)若X為單質(zhì)，X用于焊接鋼軌反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________________________________________________________________。(3)若X與稀硫酸反應(yīng)生成無(wú)色無(wú)味的氣體A，與濃氫氧化鈉溶液加熱反應(yīng)生成氣體B。等物質(zhì)的量的A和B在水溶液中反應(yīng)又生成X。X與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________；X與足量稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________。①在宇航器中，可以不斷的將座艙內(nèi)的空氣通過(guò)盛有金屬過(guò)氧化物(以過(guò)氧化鈉為例)的容器，以除去A。反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________。②科學(xué)家設(shè)計(jì)出新的航天飛船內(nèi)的空氣更新系統(tǒng)。其中一步是A和氫氣在200～250℃時(shí)，鎳催化劑作用下，生成甲烷和另一物質(zhì)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________。③熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如下圖所示：C(Ⅰ)的電極名稱是________(填正極或負(fù)極)。該燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是______________________。熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖【答案】(1)Al2O3(2)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3(3)HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑NHeq\o\al(＋,4)＋HCOeq\o\al(－,3)＋2OH－=NH3·H2O＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O①2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2②CO2＋4H2eq\o(=,\s\up7(Ni),\s\do5(200～250℃))CH4＋2H2O③負(fù)極2H2＋O2=2H2O20．(11分)新型鋰離子電池在新能源的開(kāi)發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下：方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時(shí)生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出。方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽(yáng)極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。在鋰離子電池中，需要一種有機(jī)聚合物作為正負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機(jī)聚合物的單體之一(用M表示)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過(guò)程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。其原因是________________________________________________________________________。(2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有________、________、________(填化學(xué)式)生成。(3)在方法二中，陽(yáng)極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________。(4)寫(xiě)出M與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式