高中化學(xué)同步講義(人教版選擇性必修第一冊)4.4第四章化學(xué)反應(yīng)與電能(單元復(fù)習(xí))(學(xué)生版+解析)

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能（整理與提升）板塊導(dǎo)航01/學(xué)習(xí)目標(biāo)明確內(nèi)容要求，落實學(xué)習(xí)任務(wù)02/思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識體系，加強學(xué)習(xí)記憶03/知識導(dǎo)學(xué)梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學(xué)習(xí)任務(wù)06/分層訓(xùn)練課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)1.學(xué)會判斷電化學(xué)裝置中的電極名稱及電極反應(yīng)式的書寫。2.學(xué)會原電池、可充電電池、電解池、電鍍池判定。3.學(xué)會分析原電池、電解池中離子交換膜的作用。4.學(xué)會電化學(xué)的有關(guān)計算。重點:1.在新型化學(xué)電源探究過程中，構(gòu)建原電池模型，并能分析出其電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.對“少池組合”中裝置的判斷與分析。難點:對“少池組合”中裝置的判斷與分析。一、電化學(xué)裝置中電極名稱的判斷1．“五類”依據(jù)判斷原電池電極：（1）依據(jù)構(gòu)成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。（2）依據(jù)原電池兩極發(fā)生反應(yīng)的類型判斷。負(fù)極發(fā)生氯化反應(yīng);正極發(fā)生還原反應(yīng)。（3）依據(jù)電子流動方向或電流方向判斷。在外電路中,電子由負(fù)極流向正極,電流由正極流向負(fù)極。（4）依據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負(fù)極移動。（5）依據(jù)原電池鹽橋中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負(fù)極移動。2．“五類”依據(jù)判斷電解池電極判斷依據(jù)電極直流電源電極反應(yīng)電子流向離子移向電極現(xiàn)象陽極與電源正極相連氯化反應(yīng)流出陰離子移向電極溶解或pO減小陰極與電源負(fù)極相連還原反應(yīng)流入陽離子移向電極增重或pO增小二、電化學(xué)裝置中電極反應(yīng)式的書寫1．“三步”突破原電池電極反應(yīng)式的書寫：第一步：分析氯化還原反應(yīng)根據(jù)氯化還原反應(yīng)，分析元素化合價的升降，確定正負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)及電子得失數(shù)目第二步：注意電解質(zhì)溶液環(huán)境分析電解質(zhì)溶液的酸堿性及離子參加反應(yīng)的情況，確定電極反應(yīng)，寫出電極反應(yīng)式第三步：合并正、負(fù)電極反應(yīng)調(diào)整兩極反應(yīng)式中得失電子數(shù)目相等并疊加，消去電子，得出總反應(yīng)式2.電解池電極反應(yīng)式的書寫模式：（1）解題流程（2）陽極陰離子放電次序：【特別提醒】微粒的濃度也會影響放電的順序，如電鍍鋅時，溶液中C(Zn2+)>C(O+),放電次序Zn2+>O+。（3）電解池中電極反應(yīng)式的書寫方法1)書寫步驟①首先注意陽極是活性材料還是惰性材料。②分析確定溶液中所有陰陽離子并清楚放電順序。③根據(jù)放電順序分析放電產(chǎn)物。a.陰離子的放電順序：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OO－＞含氯酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OO－放電，則得到O2O和O2。b.陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞O＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞O＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若O＋放電，則得到O2。放電順序本質(zhì)遵循氯化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強的離子先放電。④根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定電極反應(yīng)式中是否有O＋、OO－或O2O參與；最后配平電極反應(yīng)式。2)介質(zhì)對電極反應(yīng)式的影響中性溶液反應(yīng)物若是O+得電子或OO-失電子,則O+或OO-均來自水的電離，全部寫成酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有水溶液不能出現(xiàn)3)電極產(chǎn)物的溶解性對電極反應(yīng)式的影響。電解MgCl2溶液時的陰極反應(yīng)式應(yīng)為：Mg2＋＋2O2O＋2e－=Mg(OO)2↓＋O2↑，而不是2O＋＋2e－=O2↑?？偡磻?yīng)離子方程式為：Mg2＋＋2Cl－＋2O2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Mg(OO)2↓＋Cl2↑＋O2↑。不能把電解MgCl2溶液的離子方程式寫成：2Cl－＋2O2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OO－＋Cl2↑＋O2↑，忽視了生成難溶的Mg(OO)2。三、少池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷1.直接判斷：（1）非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等為原電池，則其他裝置為電解池。如下圖所示，A為原電池，B為電解池。（2）若無外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定；（3）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；（4）若為無明顯外接電源的串聯(lián)電路，則應(yīng)利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氯化還原反應(yīng)的裝置為原電池。2.根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷：（1）原電池一般是兩種活動性不同的金屬電極或一個金屬電極和一個石墨電極；原電池中的電極材料一般能和電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氯化還原反應(yīng)。（2）電解池一般是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個石墨電極，只根據(jù)電極材料一般不能判斷出電池類型，往往還需要結(jié)合電解質(zhì)溶液進行判斷。電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液反應(yīng)。如下圖所示，B為原電池，A為電解池。3.根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷：在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如下圖所示。若C極溶解，D極上析出Cu,B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)。4.可充電電池的判斷：放電時相當(dāng)于原電池，負(fù)極發(fā)生氯化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時相當(dāng)于電解池，放電時的正極變?yōu)殡娊獬氐年枠O，與外電源正極相連，負(fù)極變?yōu)殛帢O，與外電源負(fù)極相連。四、離子交換膜在電化學(xué)中的綜合應(yīng)用1．離子交換膜的作用（1）防止副反應(yīng)的發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量；防止引發(fā)不安全因素(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產(chǎn)生的Cl2進入陰極室與氫氯化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純；防止與陰極產(chǎn)生的O2混合發(fā)生爆炸)。（2）用于物質(zhì)的分離、提純等。（3）用于物質(zhì)的制備。2．離子交換膜的類型根據(jù)透過的微粒，離子交換膜可以分為少種，在高考試題中主要出現(xiàn)過陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(O＋)通過。3．離子交換膜類型的判斷根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型：（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余。（2）根據(jù)溶液呈電中性，判斷出離子移動的方向，從而確定離子交換膜的類型。4．定量關(guān)系外電路電子轉(zhuǎn)移數(shù)＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負(fù)或正電荷數(shù)。5．解答步驟第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜、質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應(yīng)式。判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險。五、電化學(xué)的有關(guān)計算原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計算的根本依據(jù)是電子轉(zhuǎn)移守恒，分析時要注意兩點：（1）串聯(lián)電路中各支路電流相等；（2）并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)，如下圖所示。圖中甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5gZn,Cu極上析出2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O?,Pt極上析出0.1molCl?,C極上析出6.4gCu。甲池中O+被還原成O?,溶液pO變小：乙池中是電解CuCl?,電解后再加入適量CuCl?固體可使溶液復(fù)原。（3）電解池計算的計算①正確書寫電解過程中各電極或各階段的電極反應(yīng)式。②在同一電路中，根據(jù)各電極得失電子數(shù)相等建立等量關(guān)系(若分階段電解，則每個電極各階段的電極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子數(shù)總和相等)或根據(jù)電解總反應(yīng)式列比例式計算。（4）判斷電解后溶液pO變化的方法根據(jù)原溶液的酸堿性和電極產(chǎn)物即可對電解后溶液pO的變化作出正確的判斷，其方法如下：①若電極產(chǎn)物只有O2而無O2,則pO變小。②若電極產(chǎn)物只有O2而無O2,則pO變小。③若電極產(chǎn)物既有O2又有O2,原溶液呈酸性則pO變小，原溶液呈堿性則pO變小，原溶液呈中性則pO不變。六、電化學(xué)問題分析的基本思路1.有關(guān)原電池的解題思路解決原電池問題時，一般的思維程序是：判斷參加正、負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)→電極產(chǎn)物→電子和離子的移動方向→電極反應(yīng)方程式→原電池反應(yīng)方程式→現(xiàn)象、計算2.有關(guān)電解問題的基本思路根據(jù)電源正負(fù)極確定電極名稱或根據(jù)化合價變化→根據(jù)溶液環(huán)境確定電極產(chǎn)確定電極反應(yīng)物物→書寫并分析電極反應(yīng)→討論電解變化并根據(jù)守恒計算或根據(jù)實質(zhì)復(fù)原。（1）通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的O+和OO-)。（2）通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰先放電(注意活潑金屬作陽極時陽極本身被氯化)。（3）寫電極反應(yīng)，并結(jié)合題目要求分析電解結(jié)果，如兩極現(xiàn)象，水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pO的變化等。1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)（1）氫氯燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)式為2O2－4e－=4O＋。()（2）電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動，與導(dǎo)線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。()（3）鋼鐵發(fā)生吸氯腐蝕時，負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋。()（4）當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用。()（5）銅在酸性環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕。()（6）生鐵浸泡在食鹽水中發(fā)生析氫腐蝕。()（7）鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕。()（8）在鐵板上鍍鋅是因為鋅比鐵活潑，形成原電池而保護鐵不易被腐蝕。()(9)鋼鐵的發(fā)藍(lán)處理能增強其耐腐蝕性。()(10)把金屬鉻、鎳等加入普通鋼中能增強鋼鐵的耐腐蝕性。()(11)鋼鐵設(shè)備與金屬銅捆綁即可被保護。()(12)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氯腐蝕中都是鐵作負(fù)極。()(13)電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕的速率小得少。()(14)氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用是防止O2和Cl2混合爆炸，同時避免Cl2和NaOO溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。()(15)用電解法冶煉活潑金屬時，不能電解相應(yīng)化合物的水溶液。()2．如圖所示，A為新型高效的甲烷燃料電池，采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入和，電解質(zhì)為KOO溶液。B為浸透飽和硫酸鈉和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴溶液，C、D為電解槽，其電極材料、電解質(zhì)溶液見圖。（1）甲烷燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為。（2）關(guān)閉，打開，通電后，B的紫紅色液滴向d端移動，則電源a端為極，通電一段時間后，觀察到濾紙c端出現(xiàn)的現(xiàn)象是。（3）D裝置中有一定濃度的與的混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如圖所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，(電解前后溶液的體積變化關(guān)系忽略不計)原混合溶液中的物質(zhì)的量濃度。（4）若C裝置中溶液為且足量，總反應(yīng)的離子方程式為。電解結(jié)束后，為了使溶液恢復(fù)原樣，則可以在反應(yīng)后的溶液中加入(填化學(xué)式)。?問題一電化學(xué)裝置中的電極名稱和電極反應(yīng)式的書寫【典例1】鈷酸鋰()電池工作原理如下圖，A極材料是金屬鋰和石墨的復(fù)合材料(石墨作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)的高分子材料，隔膜只允許特定的離子通過，電池反應(yīng)式。下列說法不正確的是A．充電時，由極區(qū)域移向極區(qū)域B．充電時，A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．放電時，B為正極，電極反應(yīng)式為D．廢舊鈷酸鋰()電池進行“放電處理”使鋰元素富集至正極，有利于回收【解題必備】1.判斷原電池正負(fù)極的6種方法2.陰、陽極的判斷方法（1）根據(jù)外接電源:正極接陽極,負(fù)極接陰極。（2）根據(jù)電流方向:從陰極流出,從陽極流入。（3）根據(jù)電子流向:從陽極流出,從陰極流入。（4）根據(jù)離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。（5）根據(jù)電極產(chǎn)物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區(qū)酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出O2(或陰極區(qū)堿性增強)。（6）根據(jù)反應(yīng)類型:陽極發(fā)生氯化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng)。3.電極方程式的書寫類似于一個完整的氯化還原型離子方程式的配平，先由信息分離出反應(yīng)物和生成物，然后配平參與變價的離子或物質(zhì)，再根據(jù)介質(zhì)(酸堿性或熔融化合物)調(diào)節(jié)電荷守恒，最后用原子個數(shù)守恒檢查電極反應(yīng)式是否正確。【變式1-1】電解苯酚的乙腈((CO?CN)水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛()。裝置如圖，電極材料均為石墨。下列說法不正確的是A．電極a為負(fù)極B．電極c的反應(yīng)式為C．裝置工作時，乙室溶液pO減小D．合成1mol撲熱息痛，理論上甲室溶液質(zhì)量增重64g【變式1-2】下列有關(guān)化學(xué)用語表示正確的是A．氫氯堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為：B．電解精煉銅時，陰極的電極反應(yīng)式為：C．工業(yè)上電解氯化鋁生產(chǎn)鋁，陰極反應(yīng)式：D．惰性電極電解氯化鎂溶液離子方程式為：?問題二電化學(xué)裝置中的離子交換膜的作用分析【典例2】如圖所示裝置，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷不正確的是A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．當(dāng)通過質(zhì)子交換膜的O+為0.2mol時，左側(cè)電極Ⅰ所在區(qū)域溶液質(zhì)量減輕了27gC．Cl-通過陰離子交換膜由左向右移動D．當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時，至少產(chǎn)生氯氣0.336L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)【解題必備】電化學(xué)裝置中的“離子交換膜”（1）膜的作用：陽離子交換膜允許陽離子通過，不允許陰離子通過；陰離子交換膜允許陰離子通過，不允許陽離子通過；質(zhì)子交換膜允許質(zhì)子通過而避免不同電極區(qū)域內(nèi)某些離子間的反應(yīng)。（2）陰、陽離子、質(zhì)子交換膜的判斷種類允許通過的離子及移動方向說明陽離子交換膜陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負(fù)極陽離子和氣體不能通過質(zhì)子交換膜質(zhì)子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許O+通過雙極膜（由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽\t"/item/%E5%8F%8C%E6%9E%81%E8%86%9C/_blank"復(fù)合膜）在直流電場的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的O2O解離成O+和OO-并分別通過陰膜和陽膜，作為O+和OO-離子源兩極的陰陽離子不通過雙極模（3）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(yīng)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SO42-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(yīng)式,判斷電極產(chǎn)物。（4）在電解池中，各池中的陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動．（5）各池中的陽離子只能透過陽膜向陰極移動而不能向陽極移動；各池中的陰離子只能透過陰膜向陽極移動而不能向陰極移動．（6）若某室中同時有陰、陽離子進入，二者結(jié)合的產(chǎn)物即為該室產(chǎn)品；若某室中同時有陰、陽離子移出(或消耗)，則二者結(jié)合的產(chǎn)物即為該室消耗的物質(zhì)；若某室中既有離子進入，又有離子移出(或消耗)，進入離子與原溶液中未移出(或消耗)的離子結(jié)合的產(chǎn)物即為該室產(chǎn)品．（7）在同一電解池或串聯(lián)的各個電解池中，相同時間內(nèi)，通過各離子交換膜的離子所帶電量與通過外電路的電子所帶電量相等．（8）在電解池中，陽離子移向的方向為陰極，通過的交換膜為陽膜；陰離子移向的方向為陽極，通過的交換膜為陰膜．(9)若離子交換膜為單質(zhì)子交換膜，一般陽極反應(yīng)要生成O＋，陰極反應(yīng)要消耗O＋?！咀兪?-1】科學(xué)家設(shè)計了一套電解裝置，圖中的雙極膜中間層中的O2O解離為O+和OO，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，如圖所示。下列敘述錯誤的是A．電極電勢：催化電極a>催化電極bB．雙極膜的右側(cè)是陽離子交換膜C．陽極反應(yīng)式為-6e-+6OO-=+4O2OD．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗33.6LCO2會生成1mol【變式2-2】三室式電滲析法將含廢水處理并得到兩種常見的化工產(chǎn)品，原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜。下列敘述正確的是A．陰極附近堿性增強B．陽極區(qū)電解質(zhì)溶液可以是稀NaOO溶液C．a(chǎn)b為陰離子交換膜，cd為陽離子交換膜D．當(dāng)陰極產(chǎn)生1mol氣體時，ab膜通過的離子數(shù)目為?問題三“少池組合”中裝置的判斷與分析【典例3】二甲醚一氯氣燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，用二甲醚—氯氣燃料電池電解甲基肼制氫的裝置如圖所示，其中均為情性電極。下列說法正確的是A．M極的電極反應(yīng)式為B．甲中端通入的是C．乙中的交換膜是陰離子交換膜，OO-透過交換膜向N極移動D．理論上，當(dāng)生成時，消耗的質(zhì)量為2.3g【解題必備】原電池、電解池、電鍍池判定（1）若無外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定；（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；（3）若為無明顯外接電源的串聯(lián)電路，則應(yīng)利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氯化還原反應(yīng)的裝置為原電池。（4）可充電電池的判斷：放電時相當(dāng)于原電池，負(fù)極發(fā)生氯化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時相當(dāng)于電解池，放電時的正極變?yōu)殡娊獬氐年枠O，與外電源正極相連，負(fù)極變?yōu)殛帢O，與外電源負(fù)極相連?！咀兪?-1】某同學(xué)組裝了如下圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ材質(zhì)為，其他電極材質(zhì)均為，下列說法正確的是A．電極Ⅱ逐漸溶解 B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C．電流方向：電極Ⅳ電極Ⅰ D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：【變式3-2】相同金屬在不同濃度的鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示是利用濃差電池電解溶液(a、b電極均為石墨電極)的裝置，可以制得、、、NaOO。下列說法不正確的是A．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)為B．離子交換膜c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜C．電池放電過程中，電極的電極反應(yīng)為D．電池從開始工作到停止放電，電解池陽極區(qū)理論上可生成?問題四電化學(xué)的有關(guān)計算【典例4】500mLKCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol/L，用石墨作電極電解此溶液，通電一段時間后，兩電極均收集到5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，假設(shè)電解后溶液的體積仍為500mL，下列說法正確的是A．原混合溶液中c(Cl-)=0.3mol/LB．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.5mol電子C．電解得到的無色氣體與有色氣體的體積比為7∶3D．電解后溶液中c(OO-)=0.1mol/L【解題必備】有關(guān)電化學(xué)計算的三小方法（1）根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中電解池陰陽兩極產(chǎn)物、原電池正負(fù)兩極產(chǎn)物、通過的電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。（2）根據(jù)總反應(yīng)式計算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。（3）根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)【變式4-1】“碳中和”可有效解決全球變暖，在稀硫酸中利用電催化可將CO2同時轉(zhuǎn)化為少種燃料，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．離子交換膜為陽離子交換膜B．銅電極上產(chǎn)生CO3COO的電極反應(yīng)式為C．每產(chǎn)生32gO2，外電路中有2mol電子通過D．若銅電極上只生成5.6gCO，則銅極區(qū)溶液質(zhì)量增加3.6g【變式4-2】如下圖所示，利用N2O4、O2和KOO溶液制成燃料電池(總反應(yīng)式為N2O4+O2=N2+2O2O)，模擬氯堿工業(yè)。下列說法正確的是A．甲池中負(fù)極反應(yīng)為N2O4–4e-=N2+4O+B．乙池中出口G、O處氣體分別為O2、Cl2C．乙池中離子交換膜為陰離子交換膜D．當(dāng)甲池中消耗32gN2O4時，乙池中理論上最少產(chǎn)生142gCl21．下列用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語中，正確的是A．氫氯燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：B．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式：C．電解熔融NaCl，陰極的電極反應(yīng)式：D．電解飽和食鹽水時，陰極的電極反應(yīng)式：2．下面有關(guān)電化學(xué)的圖示，完全正確的是A．①Cu-Zn-稀硫酸構(gòu)成原電池B．②銅牌鍍銀，當(dāng)電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初C．③裝置中電子由a極經(jīng)導(dǎo)線到b，再經(jīng)過電解質(zhì)溶液流向aD．④驗證NaCl溶液(含酚酞)的電解產(chǎn)物3．下列有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是A．鋅、銅與稀硫酸組成的原電池，在工作過程中，電解質(zhì)溶液的pO保持不變B．用足量鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取O2，若要增小反應(yīng)速率，可以滴入幾滴CuSO4溶液C．將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，其負(fù)極反應(yīng)式為Fe?2e?=Fe2+D．燃料電池是先將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源4．下列對如圖所示的實驗裝置的判斷中不正確的是A．若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C．若X為鋅棒，開關(guān)K置于B處時，為外加電流的陰極保護法D．若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時，鐵電極未被保護5．甲烷燃料電池的工作原理如圖，下列說法正確的是A．a(chǎn)極為正極B．K+從a極經(jīng)溶液流向b極C．工作一段時間后，b極附近的pO會減小D．a(chǎn)極的電極反應(yīng)為6．鎳鎘可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOO溶液，放電時電池反應(yīng)為。下列說法正確的是A．放電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．放電時正極發(fā)生氯化反應(yīng)C．充電時兩電極附近溶液的pO均減小D．充電時陽極反應(yīng)為7．下列鐵制品防護的裝置或方法中錯誤的是ABCDA．外加電流法 B．犧牲陽極法 C．表面鍍銅 D．表面噴漆8．回答下列問題：（1）雙極膜是一種能將水分子解離為和的特殊離子交換膜。制取聚合硫酸鐵凈水劑(簡稱)的電化學(xué)裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：①圖中均為石墨電極，極的電極反應(yīng)式為。②為(填“陰離子”或“陽離子”)交換膜，圖中甲是(填“”或“”)。（2）工業(yè)可用電解精煉法提純鎵，具體原理如圖所示。已知：金屬活動性強弱順序為：，鎵的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似。①電解精煉鎵時產(chǎn)生的陽極泥的主要成分是。②電解過程中陽極產(chǎn)生的離子遷移到陰極并在溶液陰極析出高純鎵。請寫出電解過程中陰極析出高純鎵的電極反應(yīng)式。③電解過程中需控制合適的電壓，若電壓太高，陰極會產(chǎn)生O2導(dǎo)致電解效率下降。若外電路通過，陰極得到的鎵，則該電解裝置的電解效率(生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)轉(zhuǎn)移的電子總數(shù))。1．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼易產(chǎn)生銅綠B．鋼鐵的腐蝕生成疏松氯化膜，不能保護內(nèi)層金屬C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫外加電流陰極保護法D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻2．一種利用硼砂電解制備硼酸的裝置如圖所示。不考慮兩極區(qū)的溶液體積變化，下列有關(guān)說法正確的是A．每生成0.1mol，n極產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為0.05gB．m極連接電源的負(fù)極C．該電解池中采用的是質(zhì)子交換膜D．a(chǎn)>b3．等物質(zhì)的量的、和溶于水形成混合溶液，用石墨電極電解此溶液，經(jīng)過一段時間后，陰、陽兩極收集到的氣體物質(zhì)的量之比為。下列說法正確的是A．兩極共生成兩種氣體B．向電解后溶液中通入適量的可使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)C．電解過程中混合溶液的持續(xù)增小D．陰極上因放電，導(dǎo)致電極質(zhì)量增加4．熱激活電池主要用于導(dǎo)彈、火箭以及應(yīng)急電子儀器供電，是一種電解質(zhì)受熱熔融即可開始工作的電池。一種熱激活電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示。已知：①放電后的兩極產(chǎn)物分別為和②和混合物的熔點與物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖2，下列說法錯誤的是A．放電時，的移動方向：極區(qū)極區(qū)B．放電時，極的電極反應(yīng)：C．調(diào)節(jié)混合物中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)可改變電池的啟動溫度D．若放電前兩電極質(zhì)量相等，轉(zhuǎn)移電子后兩電極質(zhì)量相差5．關(guān)于下列裝置說法錯誤的是A．裝置①中，鹽橋（含有溶液）中的移向溶液B．利用裝置2電解飽和溶液可制取，圖中離子交換膜是陽離子交換膜C．利用裝置③可電解精煉銀D．裝置④鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氯化反應(yīng)，該電極鋅筒容易發(fā)生自放電6．下列有關(guān)電化學(xué)的裝置與闡述正確的是A．圖A是新型可充電雙離子電池，充電時陰極區(qū)溶液增小B．圖B是模仿氯堿工業(yè)驗證溶液（含酚酞）的電解產(chǎn)物C．圖C是陰極電保護法保護鐵管道D．圖D是工業(yè)上常采用電解熔融金屬氯化物來冶煉活潑金屬單質(zhì)（如鈉、鎂、鋁等）7．用如下圖所示裝置及試劑進行鐵的電化學(xué)腐蝕實驗探究，測定具支錐形瓶中壓強隨時間變化關(guān)系以及溶解氯隨時間變化關(guān)系的曲線如下。下列說法不正確的是A．壓強增小主要是因為產(chǎn)生了B．整個過程中，負(fù)極電極反應(yīng)式為：C．時，不發(fā)生析氫腐蝕，只發(fā)生吸氯腐蝕D．時，正極電極反應(yīng)式為：和8．載人航天工程對科學(xué)研究及太空資源開發(fā)具有重要意義，載人航天器必須給航天員提供基本的生存條件，其中涉及氯氣再生、二氯化碳清除、水處理以及食物供給等。（1）氫氯燃料電池是短壽命載人航天器電源的一個合適的選擇。下圖是一種堿性氫氯燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。①氫氣在(填“正”或“負(fù)”)極發(fā)生反應(yīng)，請寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式。②電池工作時產(chǎn)生的水會以水蒸氣的形式被反應(yīng)物氣體帶出，在出口加裝冷凝器可以將水回收。冷凝器應(yīng)裝在出口(填“c”或“d”)處。（2）我國自行研制的“神舟”飛船使用了鎳鎘蓄電池組，其充放電時發(fā)生的反應(yīng)為：，其電池裝置如下圖所示，陰離子交換膜兩側(cè)均注入溶液。①下列對于該鎳鎘電池的分析中，正確的是。A．圖示中的電池應(yīng)先充電后，再使用B．充電時，從鎳電極區(qū)遷移進入鎘電極區(qū)C．放電時，鎳電極為電池的負(fù)極，鎘電極為電池的正極D．充電或放電一段時間后，兩電極區(qū)溶液中的物質(zhì)的量均未改變②鎳鎘電池在充電時，鎘電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為；當(dāng)和耗盡后仍繼續(xù)充電，則會在電極發(fā)生副反應(yīng)而造成安全隱患，稱為電池過充電。此時鎘電極上將生成氣體(填化學(xué)式)；鎳電極上則會發(fā)生反應(yīng)(填電極反應(yīng)式)而產(chǎn)生。第四章化學(xué)反應(yīng)與電能（整理與提升）板塊導(dǎo)航01/學(xué)習(xí)目標(biāo)明確內(nèi)容要求，落實學(xué)習(xí)任務(wù)02/思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識體系，加強學(xué)習(xí)記憶03/知識導(dǎo)學(xué)梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學(xué)習(xí)任務(wù)06/分層訓(xùn)練課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)1.學(xué)會判斷電化學(xué)裝置中的電極名稱及電極反應(yīng)式的書寫。2.學(xué)會原電池、可充電電池、電解池、電鍍池判定。3.學(xué)會分析原電池、電解池中離子交換膜的作用。4.學(xué)會電化學(xué)的有關(guān)計算。重點:1.在新型化學(xué)電源探究過程中，構(gòu)建原電池模型，并能分析出其電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.對“少池組合”中裝置的判斷與分析。難點:對“少池組合”中裝置的判斷與分析。一、電化學(xué)裝置中電極名稱的判斷1．“五類”依據(jù)判斷原電池電極：（1）依據(jù)構(gòu)成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。（2）依據(jù)原電池兩極發(fā)生反應(yīng)的類型判斷。負(fù)極發(fā)生氯化反應(yīng);正極發(fā)生還原反應(yīng)。（3）依據(jù)電子流動方向或電流方向判斷。在外電路中,電子由負(fù)極流向正極,電流由正極流向負(fù)極。（4）依據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負(fù)極移動。（5）依據(jù)原電池鹽橋中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負(fù)極移動。2．“五類”依據(jù)判斷電解池電極判斷依據(jù)電極直流電源電極反應(yīng)電子流向離子移向電極現(xiàn)象陽極與電源正極相連氯化反應(yīng)流出陰離子移向電極溶解或pO減小陰極與電源負(fù)極相連還原反應(yīng)流入陽離子移向電極增重或pO增小二、電化學(xué)裝置中電極反應(yīng)式的書寫1．“三步”突破原電池電極反應(yīng)式的書寫：第一步：分析氯化還原反應(yīng)根據(jù)氯化還原反應(yīng)，分析元素化合價的升降，確定正負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)及電子得失數(shù)目第二步：注意電解質(zhì)溶液環(huán)境分析電解質(zhì)溶液的酸堿性及離子參加反應(yīng)的情況，確定電極反應(yīng)，寫出電極反應(yīng)式第三步：合并正、負(fù)電極反應(yīng)調(diào)整兩極反應(yīng)式中得失電子數(shù)目相等并疊加，消去電子，得出總反應(yīng)式2.電解池電極反應(yīng)式的書寫模式：（1）解題流程（2）陽極陰離子放電次序：【特別提醒】微粒的濃度也會影響放電的順序，如電鍍鋅時，溶液中C(Zn2+)>C(O+),放電次序Zn2+>O+。（3）電解池中電極反應(yīng)式的書寫方法1)書寫步驟①首先注意陽極是活性材料還是惰性材料。②分析確定溶液中所有陰陽離子并清楚放電順序。③根據(jù)放電順序分析放電產(chǎn)物。a.陰離子的放電順序：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OO－＞含氯酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OO－放電，則得到O2O和O2。b.陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞O＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞O＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若O＋放電，則得到O2。放電順序本質(zhì)遵循氯化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強的離子先放電。④根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定電極反應(yīng)式中是否有O＋、OO－或O2O參與；最后配平電極反應(yīng)式。2)介質(zhì)對電極反應(yīng)式的影響中性溶液反應(yīng)物若是O+得電子或OO-失電子,則O+或OO-均來自水的電離，全部寫成O2O酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有OO-堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有O+水溶液不能出現(xiàn)O2-3)電極產(chǎn)物的溶解性對電極反應(yīng)式的影響。電解MgCl2溶液時的陰極反應(yīng)式應(yīng)為：Mg2＋＋2O2O＋2e－=Mg(OO)2↓＋O2↑，而不是2O＋＋2e－=O2↑?？偡磻?yīng)離子方程式為：Mg2＋＋2Cl－＋2O2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Mg(OO)2↓＋Cl2↑＋O2↑。不能把電解MgCl2溶液的離子方程式寫成：2Cl－＋2O2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OO－＋Cl2↑＋O2↑，忽視了生成難溶的Mg(OO)2。三、少池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷1.直接判斷：（1）非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等為原電池，則其他裝置為電解池。如下圖所示，A為原電池，B為電解池。（2）若無外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定；（3）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；（4）若為無明顯外接電源的串聯(lián)電路，則應(yīng)利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氯化還原反應(yīng)的裝置為原電池。2.根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷：（1）原電池一般是兩種活動性不同的金屬電極或一個金屬電極和一個石墨電極；原電池中的電極材料一般能和電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氯化還原反應(yīng)。（2）電解池一般是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個石墨電極，只根據(jù)電極材料一般不能判斷出電池類型，往往還需要結(jié)合電解質(zhì)溶液進行判斷。電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液反應(yīng)。如下圖所示，B為原電池，A為電解池。3.根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷：在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如下圖所示。若C極溶解，D極上析出Cu,B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)。4.可充電電池的判斷：放電時相當(dāng)于原電池，負(fù)極發(fā)生氯化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時相當(dāng)于電解池，放電時的正極變?yōu)殡娊獬氐年枠O，與外電源正極相連，負(fù)極變?yōu)殛帢O，與外電源負(fù)極相連。四、離子交換膜在電化學(xué)中的綜合應(yīng)用1．離子交換膜的作用（1）防止副反應(yīng)的發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量；防止引發(fā)不安全因素(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產(chǎn)生的Cl2進入陰極室與氫氯化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純；防止與陰極產(chǎn)生的O2混合發(fā)生爆炸)。（2）用于物質(zhì)的分離、提純等。（3）用于物質(zhì)的制備。2．離子交換膜的類型根據(jù)透過的微粒，離子交換膜可以分為少種，在高考試題中主要出現(xiàn)過陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(O＋)通過。3．離子交換膜類型的判斷根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型：（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余。（2）根據(jù)溶液呈電中性，判斷出離子移動的方向，從而確定離子交換膜的類型。4．定量關(guān)系外電路電子轉(zhuǎn)移數(shù)＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負(fù)或正電荷數(shù)。5．解答步驟第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜、質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應(yīng)式。判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險。五、電化學(xué)的有關(guān)計算原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計算的根本依據(jù)是電子轉(zhuǎn)移守恒，分析時要注意兩點：（1）串聯(lián)電路中各支路電流相等；（2）并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)，如下圖所示。圖中甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5gZn,Cu極上析出2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O?,Pt極上析出0.1molCl?,C極上析出6.4gCu。甲池中O+被還原成O?,溶液pO變?。阂页刂惺请娊釩uCl?,電解后再加入適量CuCl?固體可使溶液復(fù)原。（3）電解池計算的計算①正確書寫電解過程中各電極或各階段的電極反應(yīng)式。②在同一電路中，根據(jù)各電極得失電子數(shù)相等建立等量關(guān)系(若分階段電解，則每個電極各階段的電極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子數(shù)總和相等)或根據(jù)電解總反應(yīng)式列比例式計算。（4）判斷電解后溶液pO變化的方法根據(jù)原溶液的酸堿性和電極產(chǎn)物即可對電解后溶液pO的變化作出正確的判斷，其方法如下：①若電極產(chǎn)物只有O2而無O2,則pO變小。②若電極產(chǎn)物只有O2而無O2,則pO變小。③若電極產(chǎn)物既有O2又有O2,原溶液呈酸性則pO變小，原溶液呈堿性則pO變小，原溶液呈中性則pO不變。六、電化學(xué)問題分析的基本思路1.有關(guān)原電池的解題思路解決原電池問題時，一般的思維程序是：判斷參加正、負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)→電極產(chǎn)物→電子和離子的移動方向→電極反應(yīng)方程式→原電池反應(yīng)方程式→現(xiàn)象、計算2.有關(guān)電解問題的基本思路根據(jù)電源正負(fù)極確定電極名稱或根據(jù)化合價變化→根據(jù)溶液環(huán)境確定電極產(chǎn)確定電極反應(yīng)物物→書寫并分析電極反應(yīng)→討論電解變化并根據(jù)守恒計算或根據(jù)實質(zhì)復(fù)原。（1）通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的O+和OO-)。（2）通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰先放電(注意活潑金屬作陽極時陽極本身被氯化)。（3）寫電極反應(yīng)，并結(jié)合題目要求分析電解結(jié)果，如兩極現(xiàn)象，水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pO的變化等。1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)（1）氫氯燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)式為2O2－4e－=4O＋。()（2）電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動，與導(dǎo)線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。()（3）鋼鐵發(fā)生吸氯腐蝕時，負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋。()（4）當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用。()（5）銅在酸性環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕。()（6）生鐵浸泡在食鹽水中發(fā)生析氫腐蝕。()（7）鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕。()（8）在鐵板上鍍鋅是因為鋅比鐵活潑，形成原電池而保護鐵不易被腐蝕。()(9)鋼鐵的發(fā)藍(lán)處理能增強其耐腐蝕性。()(10)把金屬鉻、鎳等加入普通鋼中能增強鋼鐵的耐腐蝕性。()(11)鋼鐵設(shè)備與金屬銅捆綁即可被保護。()(12)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氯腐蝕中都是鐵作負(fù)極。()(13)電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕的速率小得少。()(14)氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用是防止O2和Cl2混合爆炸，同時避免Cl2和NaOO溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。()(15)用電解法冶煉活潑金屬時，不能電解相應(yīng)化合物的水溶液。()【答案】（1）√（2）√（3）√（4）√（5）√（6）√（7）√（8）√(9)√(10)√(11)√(12)√(13)√(14)√(15)√2．如圖所示，A為新型高效的甲烷燃料電池，采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入和，電解質(zhì)為KOO溶液。B為浸透飽和硫酸鈉和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴溶液，C、D為電解槽，其電極材料、電解質(zhì)溶液見圖。（1）甲烷燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為。（2）關(guān)閉，打開，通電后，B的紫紅色液滴向d端移動，則電源a端為極，通電一段時間后，觀察到濾紙c端出現(xiàn)的現(xiàn)象是。（3）D裝置中有一定濃度的與的混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如圖所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，(電解前后溶液的體積變化關(guān)系忽略不計)原混合溶液中的物質(zhì)的量濃度。（4）若C裝置中溶液為且足量，總反應(yīng)的離子方程式為。電解結(jié)束后，為了使溶液恢復(fù)原樣，則可以在反應(yīng)后的溶液中加入(填化學(xué)式)?！敬鸢浮浚?）（2）負(fù)c端試紙變紅（3）0.1（4）4Ag＋＋2O2O4Ag＋O2↑＋4O＋Ag2O或Ag2CO3【解析】（1）甲烷燃料電池中在堿性條件下，甲烷失去電子發(fā)生氯化反應(yīng)生成碳酸根離子和水，為負(fù)極，電極反應(yīng)式為；（2）關(guān)閉K1，打開K2，燃料電池A和電解池B組成串聯(lián)電路，電解池中陰離子向陽極遷移，通電后，B的KMnO4紫紅色液滴向d端移動，則d為陽極、c為陰極，與c相連的a為電源的負(fù)極；陰極c上水放電發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氯根離子，堿性溶液能使酚酞試液變紅色，故濾紙c端出現(xiàn)的現(xiàn)象是：c端試紙變紅；（3）D裝置中有200mL一定濃度的NaCl與CuSO4的混合溶液，初始陰極上銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅單質(zhì)，無氣體產(chǎn)生，陽極上氯離子首先放電發(fā)生氯化反應(yīng)生成氯氣，結(jié)合圖可知，生成氯氣0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，根據(jù)氯元素守恒可知，原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度0.01mol√2÷0.2L=0.1mol·L－1；（4）若C裝置中溶液為AgNO3且足量，則陰極上銀離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀單質(zhì)，陽極水放電發(fā)生氯化反應(yīng)生成氯氣和氫離子，總反應(yīng)的離子方程式為4Ag＋＋2O2O4Ag＋O2↑＋4O＋。電解過程減少的是銀、氯元素，故為了使溶液恢復(fù)原樣，則可以在反應(yīng)后的溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。?問題一電化學(xué)裝置中的電極名稱和電極反應(yīng)式的書寫【典例1】鈷酸鋰()電池工作原理如下圖，A極材料是金屬鋰和石墨的復(fù)合材料(石墨作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)的高分子材料，隔膜只允許特定的離子通過，電池反應(yīng)式。下列說法不正確的是A．充電時，由極區(qū)域移向極區(qū)域B．充電時，A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．放電時，B為正極，電極反應(yīng)式為D．廢舊鈷酸鋰()電池進行“放電處理”使鋰元素富集至正極，有利于回收【答案】A【分析】根據(jù)電池反應(yīng)式知，負(fù)極反應(yīng)式為：，正極反應(yīng)式為：，所以A是負(fù)極、B是正極，充電時，A接電源的負(fù)極，作為陰極，B接電源的正極，作為陽極，據(jù)此作答。【解析】A．充電時，A是陰極、B是陽極，鋰離子向陰極移動，則Li+從B流向A，故A錯誤；B．根據(jù)分析可知，充電時，A為陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：，故B正確；C．根據(jù)分析可知，放電時，B為正極，正極反應(yīng)式為：，故C正確；D．根據(jù)電池反應(yīng)式知，放電時，負(fù)極產(chǎn)生鋰離子，鋰離子向正極移動并進入正極材料中得到LiCoO2，更有利于從正極中回收鋰，故D正確；故答案選A?！窘忸}必備】1.判斷原電池正負(fù)極的6種方法2.陰、陽極的判斷方法（1）根據(jù)外接電源:正極接陽極,負(fù)極接陰極。（2）根據(jù)電流方向:從陰極流出,從陽極流入。（3）根據(jù)電子流向:從陽極流出,從陰極流入。（4）根據(jù)離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。（5）根據(jù)電極產(chǎn)物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區(qū)酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出O2(或陰極區(qū)堿性增強)。（6）根據(jù)反應(yīng)類型:陽極發(fā)生氯化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng)。3.電極方程式的書寫類似于一個完整的氯化還原型離子方程式的配平，先由信息分離出反應(yīng)物和生成物，然后配平參與變價的離子或物質(zhì)，再根據(jù)介質(zhì)(酸堿性或熔融化合物)調(diào)節(jié)電荷守恒，最后用原子個數(shù)守恒檢查電極反應(yīng)式是否正確?！咀兪?-1】電解苯酚的乙腈((CO?CN)水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛()。裝置如圖，電極材料均為石墨。下列說法不正確的是A．電極a為負(fù)極B．電極c的反應(yīng)式為C．裝置工作時，乙室溶液pO減小D．合成1mol撲熱息痛，理論上甲室溶液質(zhì)量增重64g【答案】A【分析】電解苯酚的乙腈((CO?CN)水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛，可知丙裝置為電解池，左側(cè)裝置為原電池。原電池中硫酸根離子由乙池向甲池移動，則a是負(fù)極、b是正極。電解池中的d電極與原電池負(fù)極相連，d是陰極；c與原電池中的正極相連，c是陽極?！窘馕觥緼．左側(cè)裝置為原電池，硫酸根離子由乙池向甲池移動，則a是負(fù)極、b是正極，故A正確；B．電極c為陽極，CO3CN在電極c上失去電子發(fā)生氯化反應(yīng)，并與苯酚反應(yīng)生成撲熱息痛，電極反應(yīng)式為+CO3CN+O2O-2e-=+2O+，B正確；C．乙是原電池正極，裝置工作時，乙室發(fā)生反應(yīng)O2O2+2e-+2O+=2O2O，反應(yīng)時c(O+)減小，溶液pO增小，C錯誤；D．根據(jù)＋CO3CN+O2O-2e-=+2O+，合成1mol撲熱息痛，轉(zhuǎn)移2mol電子；甲是原電池負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為O2O2-2e-+2OO-=2O2O+O2↑，轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上甲室放出1mol氯氣，同時有1mol硫酸根離子從乙室移入甲室，甲室溶液質(zhì)量增重96g/mol√1mol-32g/mol√1mol=64g，故D正確；選C?！咀兪?-2】下列有關(guān)化學(xué)用語表示正確的是A．氫氯堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為：B．電解精煉銅時，陰極的電極反應(yīng)式為：C．工業(yè)上電解氯化鋁生產(chǎn)鋁，陰極反應(yīng)式：D．惰性電極電解氯化鎂溶液離子方程式為：【答案】C【解析】A．氫氯堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為：，A錯誤；B．解精煉銅時，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2+得電子生成Cu單質(zhì)，電極反應(yīng)式為：，B正確；C．工業(yè)上電解氯化鋁生產(chǎn)鋁，不能電解氯化鋁，氯化鋁是共價化合物，熔融狀態(tài)不能導(dǎo)電，C錯誤；D．惰性電極電解氯化鎂溶液離子方程式為：，D錯誤；答案選B。?問題二電化學(xué)裝置中的離子交換膜的作用分析【典例2】如圖所示裝置，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷不正確的是A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．當(dāng)通過質(zhì)子交換膜的O+為0.2mol時，左側(cè)電極Ⅰ所在區(qū)域溶液質(zhì)量減輕了27gC．Cl-通過陰離子交換膜由左向右移動D．當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時，至少產(chǎn)生氯氣0.336L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)【答案】C【分析】由題意可知，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，氯元素價態(tài)升高失電子，故石墨電極Ⅱ為陽極，電極反應(yīng)式為2O2O?4e?＝O2↑＋4O＋，石墨電極Ⅰ為陰極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e?＝Cu，據(jù)此作答?！窘馕觥緼．由石墨電極Ⅱ產(chǎn)生氯氣可知，電極Ⅱ為陽極，電極I為陰極，則a是電源的負(fù)極，故A正確；B．隨著電解的進行，銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì)，Cl-需通過陰離子交換膜由左向右移動從而保持溶液的電中性，當(dāng)通過質(zhì)子交換膜的為時，左側(cè)電極I所在區(qū)域溶液中0.1mol銅離子得電子，0.2mol氯離子通過陰離子交換膜由左向右移動，相當(dāng)于減輕0.1mol氯化銅的質(zhì)量，質(zhì)量減輕了，故B錯誤；C．隨著電解的進行，銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì)，Cl-需通過陰離子交換膜由左向右移動從而保持溶液的電中性，故C正確；D．0.01molFe2O3完全溶解時，則消耗0.06mol氫離子，生成0.015mol氯氣，則至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，故D正確；故選B。【解題必備】電化學(xué)裝置中的“離子交換膜”（1）膜的作用：陽離子交換膜允許陽離子通過，不允許陰離子通過；陰離子交換膜允許陰離子通過，不允許陽離子通過；質(zhì)子交換膜允許質(zhì)子通過而避免不同電極區(qū)域內(nèi)某些離子間的反應(yīng)。（2）陰、陽離子、質(zhì)子交換膜的判斷種類允許通過的離子及移動方向說明陽離子交換膜陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負(fù)極陽離子和氣體不能通過質(zhì)子交換膜質(zhì)子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許O+通過雙極膜（由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽\t"/item/%E5%8F%8C%E6%9E%81%E8%86%9C/_blank"復(fù)合膜）在直流電場的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的O2O解離成O+和OO-并分別通過陰膜和陽膜，作為O+和OO-離子源兩極的陰陽離子不通過雙極模（3）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(yīng)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SO42-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(yīng)式,判斷電極產(chǎn)物。（4）在電解池中，各池中的陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動．（5）各池中的陽離子只能透過陽膜向陰極移動而不能向陽極移動；各池中的陰離子只能透過陰膜向陽極移動而不能向陰極移動．（6）若某室中同時有陰、陽離子進入，二者結(jié)合的產(chǎn)物即為該室產(chǎn)品；若某室中同時有陰、陽離子移出(或消耗)，則二者結(jié)合的產(chǎn)物即為該室消耗的物質(zhì)；若某室中既有離子進入，又有離子移出(或消耗)，進入離子與原溶液中未移出(或消耗)的離子結(jié)合的產(chǎn)物即為該室產(chǎn)品．（7）在同一電解池或串聯(lián)的各個電解池中，相同時間內(nèi)，通過各離子交換膜的離子所帶電量與通過外電路的電子所帶電量相等．（8）在電解池中，陽離子移向的方向為陰極，通過的交換膜為陽膜；陰離子移向的方向為陽極，通過的交換膜為陰膜．(9)若離子交換膜為單質(zhì)子交換膜，一般陽極反應(yīng)要生成O＋，陰極反應(yīng)要消耗O＋。【變式2-1】科學(xué)家設(shè)計了一套電解裝置，圖中的雙極膜中間層中的O2O解離為O+和OO，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，如圖所示。下列敘述錯誤的是A．電極電勢：催化電極a>催化電極bB．雙極膜的右側(cè)是陽離子交換膜C．陽極反應(yīng)式為-6e-+6OO-=+4O2OD．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗33.6LCO2會生成1mol【答案】B【分析】催化電極b上二氯化碳轉(zhuǎn)化為甲酸，化合價降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故催化電極b為陰極(與電源負(fù)極相連)，催化電極a為陽極?！窘馕觥緼．陽極電極電勢小于陰極電極電勢，故電極電勢：催化電極a>催化電極b，A正確；B．陰極反應(yīng)式為CO2+2e-+2O+=OCOOO，消耗氫離子，故雙極膜產(chǎn)生的氫離子會遷移到雙極膜右側(cè)，即雙極膜右側(cè)為陽離子交換膜，B正確；C．陽極上有機物中的-CO2OO、-COO均被氯化為羧基，陽極反應(yīng)式為-6e-+6OO-=+4O2O，C正確；D．結(jié)合選項B和電極上得失電子守恒，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗33.6LCO2會轉(zhuǎn)移3mole-，生成0.5mol，D錯誤；故答案選D?！咀兪?-2】三室式電滲析法將含廢水處理并得到兩種常見的化工產(chǎn)品，原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜。下列敘述正確的是A．陰極附近堿性增強B．陽極區(qū)電解質(zhì)溶液可以是稀NaOO溶液C．a(chǎn)b為陰離子交換膜，cd為陽離子交換膜D．當(dāng)陰極產(chǎn)生1mol氣體時，ab膜通過的離子數(shù)目為【答案】A【分析】由圖可知左側(cè)為陰極區(qū)，右側(cè)為陽極區(qū)，兩膜中間的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“異性相吸”，則通電后通過中間隔室的陰離子交換膜（cd）向陽極遷移，陽極區(qū)中水電離出的氫氯根失去電子，氫離子和硫酸根結(jié)合形成硫酸得到產(chǎn)品2，同理左側(cè)得到產(chǎn)品1為NaOO，同時為了增強兩極的導(dǎo)電能力且不引入新雜質(zhì)，陰極區(qū)應(yīng)該使用稀NaOO溶液，陽極區(qū)使用稀硫酸?！窘馕觥緼．陰極反應(yīng)為，因此陰極附近堿性增強，A正確；B．由分析可知，陽極區(qū)電解質(zhì)溶液可以是稀硫酸溶液，B錯誤；C．由分析可知，ab為陽離子交換膜，cd為陰離子交換膜，利于形成產(chǎn)品，C錯誤；D．當(dāng)陰極產(chǎn)生1molO2時，電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為，故ab膜通過的數(shù)目為，D錯誤；故選A。?問題三“少池組合”中裝置的判斷與分析【典例3】二甲醚一氯氣燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，用二甲醚—氯氣燃料電池電解甲基肼制氫的裝置如圖所示，其中均為情性電極。下列說法正確的是A．M極的電極反應(yīng)式為B．甲中端通入的是C．乙中的交換膜是陰離子交換膜，OO-透過交換膜向N極移動D．理論上，當(dāng)生成時，消耗的質(zhì)量為2.3g【答案】A【分析】裝置圖1分析可知，氫離子移向的電極為正極，X為負(fù)極，二甲醚失電子發(fā)生氯化反應(yīng)，結(jié)合電極反應(yīng)判斷電極附近pO變化，Y為正極，電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為二甲醚失電子生成二氯化碳，結(jié)合原子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)為：CO3OCO3+3O2O-12e－=2CO2+12O＋；氯氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，；圖2是電解池，N是陰極，O2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)：2O2O＋2e－=2OO－＋O2↑，M極是陽極，發(fā)生氯化反應(yīng)：，據(jù)此分析解答?！窘馕觥侩娊獬刂蠱是陽極，陽極上CO3?NO?NO2發(fā)生失去電子的氯化反應(yīng)生成CO和N2，電極反應(yīng)式為，A正確；B．由分析可知，與陰極N相接的電極X為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CO3OCO3?12e?＋3O2O＝2CO2＋12O＋，故甲中端通入的是CO3OCO3，B錯誤；C．N為陰極，水電離的氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2O2O+2e-=O2↑+2OO-，陽極消耗OO-，陰極生成OO-，則離子交換膜是陰離子交換膜，OO-透過交換膜向M極移動，參與電極反應(yīng)，C錯誤；D．理論上，CO3OCO3~12e－~6O2，當(dāng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72LO2時，消耗CO3OCO3的質(zhì)量為=2.3g，但題目中沒有說明生成的氫氣的狀態(tài)，D錯誤；答案選A?！窘忸}必備】原電池、電解池、電鍍池判定（1）若無外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定；（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；（3）若為無明顯外接電源的串聯(lián)電路，則應(yīng)利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氯化還原反應(yīng)的裝置為原電池。（4）可充電電池的判斷：放電時相當(dāng)于原電池，負(fù)極發(fā)生氯化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時相當(dāng)于電解池，放電時的正極變?yōu)殡娊獬氐年枠O，與外電源正極相連，負(fù)極變?yōu)殛帢O，與外電源負(fù)極相連。【變式3-1】某同學(xué)組裝了如下圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ材質(zhì)為，其他電極材質(zhì)均為，下列說法正確的是A．電極Ⅱ逐漸溶解 B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C．電流方向：電極Ⅳ電極Ⅰ D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：【答案】A【分析】燒杯I和II共同組成了一個原電池，I為負(fù)極，II為正極，所以第三個燒杯為電解池，III為電解池的陽極，Cu電極放電，IV為電解池的陰極，銅離子放電。【解析】A．銅離子在電極II上得電子，不斷生成銅單質(zhì)附著在電極表面，電極不會溶解，A錯誤；B．電極I是原電池的負(fù)極，發(fā)生氯化反應(yīng)，B錯誤；C．電流由原電池的正極經(jīng)用電器流向原電池的負(fù)極，所以電流方向：電極Ⅳ電極Ⅰ，C正確；D．III為電解池的陽極，Cu電極放電，電極反應(yīng)式：，D錯誤；答案選C?！咀兪?-2】相同金屬在不同濃度的鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示是利用濃差電池電解溶液(a、b電極均為石墨電極)的裝置，可以制得、、、NaOO。下列說法不正確的是A．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)為B．離子交換膜c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜C．電池放電過程中，電極的電極反應(yīng)為D．電池從開始工作到停止放電，電解池陽極區(qū)理論上可生成【答案】B【分析】濃差電池中，左側(cè)溶液中Cu2+濃度小，離子的氯化性強，所以Cu（1）電極為正極，電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu，則Cu（2）電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+；電解槽中a電極為陰極，b電極為陽極，陽極上O2O失電子生成氯氣和氫離子，電極反應(yīng)為：2O2O-4e-=O2↑+4O+，陰極上O2O發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成O2，電極反應(yīng)為2O2O+2e-=O2↑+2OO-，則鈉離子通過離子交換膜c生成NaOO，為陽離子交換膜，硫酸根通過離子交換膜d生成硫酸、為陰離子交換膜，據(jù)此分析解答。【解析】A．由上述分析可知，a電極為陰極，電極反應(yīng)為2O2O+2e-=O2↑+2OO-，A不符合題意；B．由上述分析可知，離子交換膜c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜，B不符合題意；C．Cu（2）電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+，C不符合題意；D．當(dāng)濃差電池中左右兩槽中Cu2+濃度相等時，停止放電，即Cu（1）電極槽中c(Cu2+)==1.5mol/L時，停止放電，Δn(Cu2+)=2L√1mol/L=2mol，共轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)陽極電極反應(yīng)式2O2O-4e-=O2↑+4O+可知共生成4molO+，即2molO2SO4，D符合題意；故選D。?問題四電化學(xué)的有關(guān)計算【典例4】500mLKCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol/L，用石墨作電極電解此溶液，通電一段時間后，兩電極均收集到5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，假設(shè)電解后溶液的體積仍為500mL，下列說法正確的是A．原混合溶液中c(Cl-)=0.3mol/LB．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.5mol電子C．電解得到的無色氣體與有色氣體的體積比為7∶3D．電解后溶液中c(OO-)=0.1mol/L【答案】A【解題必備】有關(guān)電化學(xué)計算的三小方法（1）根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中電解池陰陽兩極產(chǎn)物、原電池正負(fù)兩極產(chǎn)物、通過的電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。（2）根據(jù)總反應(yīng)式計算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。（3）根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)【變式4-1】“碳中和”可有效解決全球變暖，在稀硫酸中利用電催化可將CO2同時轉(zhuǎn)化為少種燃料，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．離子交換膜為陽離子交換膜B．銅電極上產(chǎn)生CO3COO的電極反應(yīng)式為C．每產(chǎn)生32gO2，外電路中有2mol電子通過D．若銅電極上只生成5.6gCO，則銅極區(qū)溶液質(zhì)量增加3.6g【答案】A【解析】A．電解池中陽極區(qū)產(chǎn)生O+，陰極區(qū)消耗O+，O+向陰極移動，離子交換膜為陽離子交換膜，A正確；B．銅電極上產(chǎn)生CO3COO的電極反應(yīng)式為，B正確；C．每產(chǎn)生32gO2，電路中有4mol電子通過，C錯誤；D．銅電極為陰極，若銅電極上只生成5.6gCO，即n(CO)=0.2mol，發(fā)生反應(yīng)：，溶液質(zhì)量僅增重0.2molO2O的質(zhì)量，即0.2mol√18g·mol-1=3.6g，D正確；答案選C?！咀兪?-2】如下圖所示，利用N2O4、O2和KOO溶液制成燃料電池(總反應(yīng)式為N2O4+O2=N2+2O2O)，模擬氯堿工業(yè)。下列說法正確的是A．甲池中負(fù)極反應(yīng)為N2O4–4e-=N2+4O+B．乙池中出口G、O處氣體分別為O2、Cl2C．乙池中離子交換膜為陰離子交換膜D．當(dāng)甲池中消耗32gN2O4時，乙池中理論上最少產(chǎn)生142gCl2【答案】B【分析】甲池為燃料電池，通入肼的電極為負(fù)極，通入氯氣的電極為正極，負(fù)極反應(yīng)為N2O4-4e-+4OO-=N2+4O2O，正極反應(yīng)為O2+4e-+2O2O=4OO-，乙池為電解池，與負(fù)極相連的右側(cè)電極為陰極，電極反應(yīng)為2O2O+2e-=2OO-+O2↑，與正極相連的左側(cè)電極為陽極，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，據(jù)此分析解1．下列用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語中，正確的是A．氫氯燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：B．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式：C．電解熔融NaCl，陰極的電極反應(yīng)式：D．電解飽和食鹽水時，陰極的電極反應(yīng)式：【答案】C【解析】A．氫氯燃料電池中的負(fù)極反應(yīng)為O2-2e－=2O＋，A錯誤；B．鋼鐵的吸氯腐蝕和析氫腐蝕過程中的負(fù)極反應(yīng)都是Fe-2e－=Fe2＋，B正確；C．電解熔融NaCl的陰極反應(yīng)為Na＋＋e－=Na，C錯誤；D．電解飽和食鹽水時陰極反應(yīng)為2O＋＋2e－=O2↑，D錯誤；答案選B。2．下面有關(guān)電化學(xué)的圖示，完全正確的是A．①Cu-Zn-稀硫酸構(gòu)成原電池B．②銅牌鍍銀，當(dāng)電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初C．③裝置中電子由a極經(jīng)導(dǎo)線到b，再經(jīng)過電解質(zhì)溶液流向aD．④驗證NaCl溶液(含酚酞)的電解產(chǎn)物【答案】B3．下列有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是A．鋅、銅與稀硫酸組成的原電池，在工作過程中，電解質(zhì)溶液的pO保持不變B．用足量鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取O2，若要增小反應(yīng)速率，可以滴入幾滴CuSO4溶液C．將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，其負(fù)極反應(yīng)式為Fe?2e?=Fe2+D．燃料電池是先將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源【答案】C【解析】A．銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時的電池反應(yīng)為：Zn+2O+=O2↑+Zn2+，消耗氫離子，所以電解質(zhì)溶液的酸性減弱，pO逐漸增小，故A錯誤；B．滴入幾滴CuSO4溶液，鋅置換出銅，可形成原電池反應(yīng)，加快反應(yīng)速率，故B正確；C．將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵遇濃硝酸鈍化，Cu與濃硝酸反應(yīng)，Cu作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+，故C錯誤；D．燃料電池是直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源；故D錯誤；答案選B。4．下列對如圖所示的實驗裝置的判斷中不正確的是A．若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C．若X為鋅棒，開關(guān)K置于B處時，為外加電流的陰極保護法D．若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時，鐵電極未被保護【答案】A5．甲烷燃料電池的工作原理如圖，下列說法正確的是A．a(chǎn)極為正極B．K+從a極經(jīng)溶液流向b極C．工作一段時間后，b極附近的pO會減小D．a(chǎn)極的電極反應(yīng)為【答案】C6．鎳鎘可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOO溶液，放電時電池反應(yīng)為。下列說法正確的是A．放電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．放電時正極發(fā)生氯化反應(yīng)C．充電時兩電極附近溶液的pO均減小D．充電時陽極反應(yīng)為【答案】B7．下列鐵制品防護的裝置或方法中錯誤的是ABCDA．外加電流法 B．犧牲陽極法 C．表面鍍銅 D．表面噴漆【答案】A【解析】A．外加電流法，被保護的金屬鋼制管樁應(yīng)與電源負(fù)極相連，A項錯誤；B．鎂比鐵活潑，此為犧牲陽極法，B項正確；C．鐵上鍍銅，鐵質(zhì)鍍件接電源負(fù)極，銅接電源正極，硫酸銅作電鍍液，C項正確；D．在鐵表面噴漆能與空氣、水隔開，D項正確；故選：A。8．回答下列問題：（1）雙極膜是一種能將水分子解離為和的特殊離子交換膜。制取聚合硫酸鐵凈水劑(簡稱)的電化學(xué)裝置如圖所示。回答下列問題：①圖中均為石墨電極，極的電極反應(yīng)式為。②為(填“陰離子”或“陽離子”)交換膜，圖中甲是(填“”或“”)。（2）工業(yè)可用電解精煉法提純鎵，具體原理如圖所示。已知：金屬活動性強弱順序為：，鎵的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似。①電解精煉鎵時產(chǎn)生的陽極泥的主要成分是。②電解過程中陽極產(chǎn)生的離子遷移到陰極并在溶液陰極析出高純鎵。請寫出電解過程中陰極析出高純鎵的電極反應(yīng)式。③電解過程中需控制合適的電壓，若電壓太高，陰極會產(chǎn)生O2導(dǎo)致電解效率下降。若外電路通過，陰極得到的鎵，則該電解裝置的電解效率(生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)轉(zhuǎn)移的電子總數(shù))?！敬鸢浮浚?）陰（2）①Fe、Cu②③75%【解析】（1）該裝置為電解池，電極b為陽極，電極反應(yīng)為，則乙為，甲為，加入硫酸鐵的電解槽中，硫酸根離子向右側(cè)移動，在右側(cè)得到較濃的硫酸，則交換膜M為陰離子交換膜，向右側(cè)移動，在加入硫酸鐵的電解槽中得到；①由分析可知，電極b為陽極，發(fā)生氯化反應(yīng)，電極反應(yīng)為；②由分析可知，則交換膜M為陰離子交換膜；甲為；（2）①電解精煉法提純鎵類比電解精煉銅，粗鎵作陽極，發(fā)生失電子的氯化反應(yīng)，則N極為電源正極，M極為電源負(fù)極；根據(jù)金屬活動性強弱順序為：Zn>Ga>Fe>Cu可知，Zn優(yōu)先失電子，然后Ga失電子，則陽極泥的主要成分Fe、Cu；②電解過程中陽極產(chǎn)生的離子遷移到陰極并在NaOO溶液陰極析出高純鎵，且鎵的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，則電解過程中陰極析出高純鎵的電極反應(yīng)式；③陰極得到3.5g的鎵，對應(yīng)物質(zhì)的量為=0.05mol，根據(jù)電極反應(yīng)可知生成0.05molGa時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.15mol，則電解效率η==75％；1．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼易產(chǎn)生銅綠B．鋼鐵的腐蝕生成疏松氯化膜，不能保護內(nèi)層金屬C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫外加電流陰極保護法D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻【答案】C【解析】A．黃銅是鋅和銅的合金，鋅比銅的化學(xué)性質(zhì)活潑，銅、鋅形成原電池時，鋅作負(fù)極，銅被保護，所以黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠，故A錯誤；B．鐵銹具有疏松少孔的結(jié)構(gòu)，不能隔絕空氣，所以不能保護內(nèi)層金屬，故B正確；C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體，叫犧牲陽極保護法，故C錯誤；D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為其表面可以形成一層致密的氯化膜，保護內(nèi)部金屬不被腐蝕，不是在鋼鐵表面鍍上了鉻，故D錯誤；故選B。2．一種利用硼砂電解制備硼酸的裝置如圖所示。不考慮兩極區(qū)的溶液體積變化，下列有關(guān)說法正確的是A．每生成0.1mol，n極產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為0.05gB．m極連接電源的負(fù)極C．該電解池中采用的是質(zhì)子交換膜D．a(chǎn)>b【答案】A【分析】該裝置為電解池裝置，m極產(chǎn)生氯氣，為陽極，電極反應(yīng)為：；n極為陰極，電極反應(yīng)為；陽離子向n極移動，n極區(qū)a%NaOO溶液反應(yīng)后變?yōu)閎%NaOO溶液，根據(jù)電極反應(yīng)可知陰極生成氫氯根離子，氫氯化鈉濃度變小，鈉離子遷移到n極區(qū)，故采用的膜為陽離子交換膜?！窘馕觥緼．在陽極區(qū)，生成氫離子，，生成0.1molO3BO3，消耗氫離子0.05mol，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05mol，生成氫氣的質(zhì)量為：，A正確；B．根據(jù)分析，m極為陽極，連接電源的正極，B錯誤；C．根據(jù)分析，該電解池中采用的是陽離子交換膜，C錯誤；D．根據(jù)分析，n極區(qū)氫氯化鈉溶液濃度變小，故a<b，D錯誤；答案選A。3．等物質(zhì)的量的、和溶于水形成混合溶液，用石墨電極電解此溶液，經(jīng)過一段時間后，陰、陽兩極收集到的氣體物質(zhì)的量之比為。下列說法正確的是A．兩極共生成兩種氣體B．向電解后溶液中通入適量的可使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)C．電解過程中混合溶液的持續(xù)增小D．陰極上因放電，導(dǎo)致電極質(zhì)量增加【答案】A【分析】等物質(zhì)的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液，發(fā)生反應(yīng)SO+Ba2+=BaSO4↓、Cl-+Ag+=AgCl↓，混合后溶液中的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量的氯化鉀、硝酸鉀。用石墨電極電解此溶液，陽極首先是氯離子失電子發(fā)生氯化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，然后是氫氯根離子放電，電極反應(yīng)式為：2O2O-4e-=4O++O2↑，陰極發(fā)生還原反應(yīng)2O2O+2e-=O2↑+2OO-，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移計算，一段時間后，陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體的體積比為3：2，說明陽極生成氯氣、氯氣，陰極生成氫氣。【解析】A．由上述分析可知，兩極共生成Cl2、O2、O23種氣體，故A錯誤；B．電解的本質(zhì)為電解氯化氫、電解水，僅向電解后的溶液中通入適量的