第四章-化學(xué)反應(yīng)與電能-總結(jié)提升(原卷版)

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能章節(jié)總結(jié)提升知識歸納知識歸納內(nèi)容1：原電池的工作原理一、原電池的工作原理1．原電池：利用氧化還原反應(yīng)原理將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．原電池的構(gòu)成條件3．原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)裝置現(xiàn)象鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電極名稱Zn電極—負(fù)極Cu電極—正極得失電子失電子得電子電子流向流出流入反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極反應(yīng)式Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu總反應(yīng)式Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu二、原電池工作原理的應(yīng)用1．加快氧化還原反應(yīng)的速率如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，能使產(chǎn)生H2的速率加快。2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱3．設(shè)計(jì)原電池（1）電極材料的選擇。負(fù)極一般是活潑的金屬材料。正極一般選用活潑性比負(fù)極差的金屬材料或石墨等惰性電極。（2）電解質(zhì)溶液的選擇。電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。若是兩個(gè)“半反應(yīng)”分別在兩只燒杯中進(jìn)行，則左、右兩只燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽離子。知識演練1．下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是()ABCD2．下列有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是()A．行人踩踏發(fā)電瓷磚(原理是利用行人踩踏地板產(chǎn)生的振動(dòng)來發(fā)電)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋可以裝有含瓊膠的KCl飽和溶液C．因?yàn)殍F的活潑性強(qiáng)于銅，所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負(fù)極、銅作正極D．理論上，任何能自發(fā)進(jìn)行的且能放出能量的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池3．關(guān)于下圖所示的原電池，下列說法正確的是()A．電子從鋅電極通過電流表流向銅電極B．鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C．鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)；銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)是2H＋＋2e－=H2↑D．取出鹽橋后，電流表仍會偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變4．分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()①②③④A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑5．(1)控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。甲乙請回答下列問題：①反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為____________________。甲中石墨電極上發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為_______________________________。②電流表讀數(shù)為0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)在甲中加入FeCl2固體，則乙中的石墨作________(填“正”或“負(fù)”)極，該電極的電極反應(yīng)式為_________________________________________。(2)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)式為__________。內(nèi)容2：化學(xué)電源一、化學(xué)電源1．概念化學(xué)電源是將化學(xué)能變成電能的裝置。2．分類3．判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)（1）比能量：即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位(W·h)/kg或(W·h)/L。（2）比功率：即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的多少，單位W/kg或W/L。（3）電池的可儲存時(shí)間的長短。二、一次電池1．一次電池隨著使用，一次電池中能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)被消耗，當(dāng)這些物質(zhì)消耗到一定程度時(shí)，電池就不能繼續(xù)使用了。一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動(dòng)，也叫做干電池。2．堿性鋅錳電池（1）構(gòu)造：堿性鋅錳電池的構(gòu)造示意圖（2）組成：正極：MnO2；負(fù)極：Zn；電解質(zhì)：KOH。（3）工作原理：負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。三、二次電池鉛蓄電池是常見的二次電池，其放電反應(yīng)和充電反應(yīng)表示如下：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)（1）負(fù)極是Pb，正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。（2）放電反應(yīng)原理①負(fù)極反應(yīng)式是Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－=PbSO4(s)；②正極反應(yīng)式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)；③放電過程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，電解質(zhì)溶液pH的變化是增大。（3）充電反應(yīng)原理①陰極(發(fā)生還原反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4(s)＋2e－=Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；②陽極(發(fā)生氧化反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－=PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；③充電時(shí)，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。四、燃料電池1．氫氧燃料電池用Pt作電極，不斷充入燃料(H2)和氧化劑(O2)，分別在兩極發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，電池總反應(yīng)式是2H2＋O2=2H2O。2．氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)介質(zhì)負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性2H2－4e－=4H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O中性2H2－4e－=4H＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－堿性2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－3.燃料電池的燃料除氫氣外，還有烴、肼、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體。若用導(dǎo)線相連的兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入甲醇(CH3OH)和氧氣，發(fā)生原電池反應(yīng)。在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的是CH3OH，其最終產(chǎn)物是H2O、COeq\o\al(2－,3)，負(fù)極反應(yīng)式是2CH3OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O；正極反應(yīng)式是3O2＋6H2O＋12e－=12OH－；總反應(yīng)式是2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。知識演練1．隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是()A．利用電池外殼的金屬材料B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染C．不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品D．回收其中石墨電極2．在堿性鋅錳干電池中，已知?dú)溲趸洖殡娊赓|(zhì)，發(fā)生的電池總反應(yīng)式為：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列關(guān)于該電池的電極反應(yīng)，正確的是()A．負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋B．負(fù)極反應(yīng)為Zn＋2H2O－2e－=Zn(OH)2＋2H＋C．正極反應(yīng)為2MnO2＋2H＋＋2e－=2MnOOHD．正極反應(yīng)為2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－3．科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池正極反應(yīng)為()A．O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．H2－2e－=2H＋C．O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．H2－2e－＋2OH－=2H2O4．如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)為電池的正極B．電池充電反應(yīng)為LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化D．放電時(shí)，溶液中Li＋從b向a遷移5．某新型可充電電池能長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓，該電池的總反應(yīng)為3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(=,\s\up11(放電),\s\do4(充電))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。(1)充電時(shí)Fe(OH)3發(fā)生________反應(yīng)。(2)放電時(shí)電子由________極流向________(填“正”或“負(fù)”)極。(3)放電時(shí)1molK2FeO4發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是________。內(nèi)容3：電解原理1．電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)探究（1）按如圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并填寫下表。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成閉合回路與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)析出金屬銅與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)產(chǎn)生了氯氣（2）實(shí)驗(yàn)原理分析：①氯化銅溶液中存在的離子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通電前這些離子在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)。②通電時(shí)在電場的作用下，溶液中的離子作定向運(yùn)動(dòng)，即Cl－、OH－趨向a極，Cu2＋、H＋趨向b極。③a極電極反應(yīng)式是2Cl－－2e－=Cl2↑，b極電極反應(yīng)式是Cu2＋＋2e－=Cu，總反應(yīng)式是CuCl2eq\o(=,\s\up10(電解))Cu＋Cl2↑。④結(jié)論：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。2．電解和電解池（1）電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。（2）電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。（3）電解池的電極名稱：陰極：與直流電源負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)；陽極：與直流電源正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)。（4）電解池的構(gòu)成條件：①具有直流電源；②兩個(gè)電極(陰極、陽極)；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。(5)電子和離子移動(dòng)方向：①電子：從電源負(fù)極流向電解池的陰極，從電解池的陽極流向電源的正極。②離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極?！军c(diǎn)撥】：(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實(shí)際上是電解過程，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，是化學(xué)變化。(2)金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵陔妶鲎饔孟?，自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，是物理變化。知識演練1．如圖所示裝置中，屬于電解池的是()ABCD2．電解池中，陽極的電極材料一定()A．發(fā)生氧化反應(yīng) B．與電源正極相連C．是鉑電極 D．得電子3．用石墨作陽極、鐵棒作陰極電解熔融的氯化鈉，下列說法正確的是()A．石墨電極周圍有大量的鈉離子B．鐵棒質(zhì)量增加C．電子通過熔融電解質(zhì)流向鐵棒D．陰極發(fā)生氧化反應(yīng)4．某同學(xué)將電解池工作時(shí)電子、離子流動(dòng)方向及電極種類等信息表示在如圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是()選項(xiàng)ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d電極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽離子陽離子陰離子陰離子5．用石墨作電極，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)等離子中選出適當(dāng)離子組成電解質(zhì)，電解其溶液，寫出符合條件的一種電解質(zhì)的化學(xué)式：（1）當(dāng)陰極放出H2，陽極放出O2時(shí)，電解質(zhì)是________。（2）當(dāng)陰極析出金屬，陽極放出O2時(shí)，電解質(zhì)是________。（3）當(dāng)陰極放出H2，陽極放出Cl2時(shí)，電解質(zhì)是________。（4）通過電子的物質(zhì)的量與陰極析出的金屬的物質(zhì)的量、陽極放出的氣體的物質(zhì)的量之比為4∶2∶1時(shí)，電解質(zhì)是________。內(nèi)容4：電解原理的應(yīng)用一、電解飽和食鹽水1．概念：習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。2．原理：（1）通電前，氯化鈉溶液中含有的離子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。通電時(shí)，移向陽極的離子是Cl－、OH－，移向陰極的離子是Na＋、H＋。（2）陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑；因H＋放電，促進(jìn)了水的電離，使陰極區(qū)溶液顯堿性。（3）電解的總反應(yīng)式化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。3．氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程：（1）陽離子交換膜電解槽（2）陽離子交換膜的作用：只允許Na＋等陽離子通過，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液反應(yīng)而影響氫氧化鈉溶液的產(chǎn)量和質(zhì)量?！军c(diǎn)撥】氯堿工業(yè)規(guī)律的記憶口訣：氫氣燒堿出陰極，氯氣陽極相隔離。①因?yàn)殛枠O產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2會發(fā)生反應(yīng)，Cl2和NaOH會發(fā)生反應(yīng)，因此工業(yè)上常用特殊的電解槽電解飽和食鹽水，一般用陽離子交換膜將電解槽分隔成兩部分，以避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)。②陽極區(qū)Cl－放電生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水會使陽極區(qū)呈酸性。二、電鍍1．電鍍的概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。2．某電鍍銅實(shí)驗(yàn)裝置(電鍍池)如圖所示。請回答下列問題：（1）銅片為鍍層金屬，與直流電源的正極相連，作陽極；鐵件為待鍍金屬，與直流電源的負(fù)極相連，作陰極；硫酸銅溶液為電鍍液，含有鍍層金屬離子。（2）陽極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋；陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu。（3）可觀察到的現(xiàn)象是鐵件表面鍍一層紅色的銅，銅片不斷溶解。（4）硫酸銅溶液濃度的變化是不變。3．電鍍的特點(diǎn)是陽極參與電極反應(yīng)，電鍍過程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變?！军c(diǎn)撥】(1)電鍍規(guī)律記憶口訣：鍍層陽極待鍍陰，鍍層離子溶液跟。我與電解共原理，濃度不變要記真。(2)電鍍特點(diǎn)：“1多、1少、1不變”。“1多”是指陰極上有鍍層金屬沉積，“1少”是指陽極上有鍍層金屬溶解，“1不變”是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。三、電解精煉銅1．粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽極，用純銅作陰極，用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液。2．陽極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋、Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋等；陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu。3．電解精煉銅的原理：粗銅中比銅活潑的金屬鋅、鐵等，失去電子形成陽離子而溶解(殘留在溶液中)；比銅不活潑的金屬銀、金等，以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽的底部(形成陽極泥)；粗銅中的銅在純銅上析出。四、電冶金1．金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程，從它們的化合物中還原出來。如Mn＋＋ne－=M。2．電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉：陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極反應(yīng)式為2Na＋＋2e－=2Na；總反應(yīng)方程式為2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))2Na＋Cl2↑。知識演練1．工業(yè)上電解食鹽水的陰極區(qū)產(chǎn)物是()A．氯氣 B．氫氣和氯氣C．氫氣和氫氧化鈉 D．氯氣和氫氧化鈉2．關(guān)于鍍銅和電解精煉銅，下列說法中正確的是()A．都用粗銅作陽極、純銅作陰極B．電解液的成分都保持不變C．陽極反應(yīng)都只有Cu－2e－=Cu2＋D．陰極反應(yīng)都只有Cu2＋＋2e－=Cu3．(雙選)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，用鋅作陰極4．按下圖裝置實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可表示()①c(Ag＋)②c(AgNO3)③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量⑤溶液的pHA．①③ B．③④C．①②④ D．①②⑤5．某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池(如圖所示)，目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。甲乙丙根據(jù)要求回答相關(guān)問題：(1)通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負(fù)極”)，該電極反應(yīng)式為____________________________________。(2)石墨電極為________(填“陽極”或“陰極”)，反應(yīng)一段時(shí)間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)的溶液先變紅。(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。精銅電極上的電極反應(yīng)式為______________________________。內(nèi)容5：金屬的腐蝕與防護(hù)一、金屬的腐蝕1．金屬腐蝕（1）概念：金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。（2）由于與金屬接觸的氣體或液體物質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同，一般金屬腐蝕可分為兩類：①化學(xué)腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接反應(yīng)而引起的腐蝕。溫度對化學(xué)腐蝕的影響很大。②電化學(xué)腐蝕：當(dāng)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。2．鋼鐵的電化學(xué)腐蝕由于條件不同，鋼鐵腐蝕可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種類型。析氫腐蝕吸氧腐蝕示意圖鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖水膜環(huán)境在酸性環(huán)境中水膜酸性很弱或呈中性負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋2Fe－4e－=2Fe2＋正極反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑O2＋4e－＋2H2O=4OH－總反應(yīng)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍【點(diǎn)撥】(1)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍，速率也大得多危害更大。(2)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實(shí)際情況中以吸氧腐蝕為主。(3)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極都是鐵，失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。3．實(shí)驗(yàn)探究[實(shí)驗(yàn)4－3]（1）實(shí)驗(yàn)1：將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖所示的具支試管中。幾分鐘后，觀察導(dǎo)管中水柱的變化?，F(xiàn)象及原因：實(shí)驗(yàn)1中導(dǎo)管中的水柱上升，鐵釘生銹。說明該過程鐵釘被腐蝕。鐵釘發(fā)生的是吸氧腐蝕。（2）實(shí)驗(yàn)2:取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。然后，向其中一支試管中滴加1～2滴硫酸銅溶液，再觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象及原因：開始時(shí)試管中均有無色氣體產(chǎn)生，滴加硫酸銅溶液后產(chǎn)生氣體的速率明顯加快。原因是鋅置換出銅后構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負(fù)極，腐蝕速率加快。二、金屬的防護(hù)1．改變金屬材料的組成：在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產(chǎn)品。2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層：在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開。（1）在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。（2）用電鍍的方法，在鋼鐵制品表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。（3）工業(yè)上常利用一些溶液的氧化作用，在機(jī)器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。（4）利用陽極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的氧化膜而鈍化。（5）采用離子注入、表面滲鍍等方式在金屬表面可以形成穩(wěn)定的鈍化膜。3．電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極法①應(yīng)用原電池原理，讓被保護(hù)金屬做正極，一種活潑性較強(qiáng)的金屬做負(fù)極，用導(dǎo)線相連。犧牲陽極法示意圖②[實(shí)驗(yàn)4－4]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1已知Fe2＋與[Fe(CN)6]3－反應(yīng)生成帶有特征藍(lán)色的鐵氰化亞鐵沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=Fe3[Fe(CN)6]2↓。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作按如圖所示連接好裝置；往Fe電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)e電極上有氣泡產(chǎn)生，但往Fe電極附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液不顯特征藍(lán)色有關(guān)反應(yīng)Zn電極：Zn－2e－=Zn2＋Fe電極：2H＋＋2e－=H2↑實(shí)驗(yàn)結(jié)論Zn、Fe和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成原電池，鐵被保護(hù)未被腐蝕實(shí)驗(yàn)2將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個(gè)培養(yǎng)皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。取兩個(gè)2～3cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個(gè)培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個(gè)培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(a)(b)犧牲陽極法實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：a中溶液變紅色，b中鐵釘附近出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，銅絲附近溶液變紅色。（2）外加電流法外加電流法把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質(zhì)溶液里，外接直流電源。外加電流法示意圖知識演練1．下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是()A．金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程B．電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負(fù)極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹D．金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同，但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生2．下列敘述錯(cuò)誤的是()A．原電池工作時(shí)的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)B．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極C．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，表面水膜的pH增大D．電解精煉銅時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量與陰極析出銅的質(zhì)量一樣多3．研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．d為石墨，鐵片腐蝕加快B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑4．如圖為模擬鐵生銹的實(shí)驗(yàn)。鐵粉中均勻混有少量炭粉，撒入內(nèi)壁已分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的甲、乙兩個(gè)具支試管中，打開止水夾片刻后，下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法合理的是()甲乙A．甲裝置導(dǎo)管口有氣泡，乙裝置導(dǎo)管內(nèi)出現(xiàn)一段液柱B．甲裝置中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是析氫腐蝕C．乙裝置中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕D．乙裝置導(dǎo)管口有氣泡冒出5．如圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察：（1）鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”)。（2）若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈__________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式分別為負(fù)極：______________；正極：__________________。（3）若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈__________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式分別為負(fù)極___________；正極：_______________。章節(jié)檢測章節(jié)檢測章末綜合測評(四)(時(shí)間：90分鐘，滿分：100分)一、選擇題：(本題共10小題，每題2分，共20分，每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．下列關(guān)于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的四種裝置的說法正確的是()A．電池Ⅰ中鋅是正極B．電池Ⅱ是一次性電池C．電池Ⅲ工作時(shí)，氫氣發(fā)生還原反應(yīng)D．電池Ⅳ工作時(shí)，電子由鋅通過導(dǎo)線流向碳棒2．在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)是()A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＞0B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(l)＋8H2O(l)ΔH＞0C．CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH＜0D．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＜03．下列敘述正確的是()A．電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過程實(shí)際上就是電解的過程B．氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．粗銅精煉時(shí)，電解質(zhì)溶液中銅離子濃度保持不變D．鐵與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，加入過量硫酸銅溶液，可使反應(yīng)速率加快4．鋰-空氣電池是一種新型的二次電池，由于具有較高的比能量而成為未來電動(dòng)汽車的希望。其放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．該電池放電時(shí)，鋰電極發(fā)生了還原反應(yīng)B．放電時(shí)，Li＋向鋰電極遷移C．電池中的電解液可以是有機(jī)電解液或稀鹽酸等D．充電時(shí)，電池陽極的反應(yīng)式為Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑5．科學(xué)家最新研究表明，一種糖生物電池可以完全將糖中的化學(xué)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，它使用酶代替貴金屬催化劑，利用空氣氧化糖類產(chǎn)生電流。下列有關(guān)判斷正確的是()A．該電池不宜在高溫下工作B．放電過程中，電池內(nèi)陽離子向負(fù)極遷移C．若該電池為酸性介質(zhì)，則正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．若該電池為堿性介質(zhì)，且以葡萄糖為原料，則電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O6．“鹽水動(dòng)力”玩具車的電池以鎂片、活性炭為電極，向極板上滴加食鹽水后電池便可工作，電池反應(yīng)式為2Mg＋O2＋2H2O=2Mg(OH)2。下列關(guān)于該電池的說法錯(cuò)誤的是()A．鎂片作為負(fù)極B．食鹽水作為電解質(zhì)溶液C．電池工作時(shí)鎂片逐漸被消耗D．電池工作時(shí)實(shí)現(xiàn)了電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化7．如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間，下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是()A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水柱兩邊的液面為左低右高C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe－2e－=Fe2＋D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕8．鋼鐵的銹蝕過程中，下列五種變化可能發(fā)生的是()①Fe由＋2價(jià)轉(zhuǎn)化為＋3價(jià)②O2被還原③H＋被還原④有Fe2O3·xH2O生成⑤雜質(zhì)碳被氧化除去A．①② B．③④C．①②③④ D．①②③④⑤9．下列關(guān)于如圖裝置說法正確的是()A．裝置中電子移動(dòng)的途徑是：負(fù)極→Fe→M溶液→石墨→正極B．若M為NaCl溶液，通電一段時(shí)間后，溶液中可能有NaClOC．若M為FeCl2溶液，可以實(shí)現(xiàn)石墨上鍍鐵D．若M是海水，該裝置是通過“犧牲陽極的陰極保護(hù)法”使鐵不被腐蝕10．2019年3月22日央視報(bào)道，包括龍泉中學(xué)校友在內(nèi)的日本名古屋大學(xué)新津葵一團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種隱形眼鏡式血糖監(jiān)測器。這款血糖監(jiān)測器還安裝有葡萄糖發(fā)電裝置，能利用淚液中所含的糖分自行發(fā)電并蓄電，無需任何外部供電。葡萄糖微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．電池消耗1mol氧氣則轉(zhuǎn)移4mole－，可產(chǎn)生22.4LCO2氣體二、選擇題：(本題共5小題，每題4分，共20分，每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對得4分，選對但不全的得1分，有選錯(cuò)的得0分)11．將一張濾紙剪成四等份，用銅片、鋅片、發(fā)光二極管、導(dǎo)線在玻璃片上連接成如圖所示的裝置，在四張濾紙上滴入稀H2SO4直至全部潤濕。下列敘述正確的是()A．鋅片上有氣泡，銅片溶解B．鋅片發(fā)生氧化反應(yīng)C．電子都是從銅片經(jīng)外電路流向鋅片D．該裝置至少有兩種形式的能量轉(zhuǎn)換12．我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，ClOeq\o\al(－,4)向負(fù)極移動(dòng)B．充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2C．放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充電時(shí)，陽極反應(yīng)為：Na＋＋e－=Na13．近期，柔性屏手機(jī)開始嶄露頭角。某柔性屏手機(jī)的柔性電池以碳納米管做電極材料，以ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物為固態(tài)電解質(zhì)，其電池總反應(yīng)為：MnO2＋eq\f(1,2)Zn＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(x,6)))H2O＋eq\f(1,6)ZnSO4MnO(OH)＋eq\f(1,6)ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O，其電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2是有機(jī)高聚物的結(jié)構(gòu)片段。下列說法中，正確的是()圖1圖2A．充電時(shí)，含有鋅膜的碳納米管纖維一端連接電源正極B．放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)為：MnO2＋e－＋H＋=MnO(OH)C．充電時(shí)，Zn2＋移向Zn膜D．有機(jī)高聚物中的氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，鍵能大于共價(jià)鍵，能使高聚物更穩(wěn)定14．用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的裝置如圖(a、b為石墨電極)所示，下列說法正確的是()A．電池工作時(shí)，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．電解時(shí)，電子流動(dòng)路徑：負(fù)極→外電路→陰極→溶液→陽極→正極C．試管中NaOH溶液可以用飽和食鹽水替代D．忽略能量損耗，當(dāng)電池中消耗2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2時(shí)，b極會產(chǎn)生0.1mol氣體15．鐵鉻氧化還原液流電池是一種低成本的儲能電池，電池結(jié)構(gòu)如圖所示，工作原理為Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。下列說法一定正確的是()A．電池充電時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為Cr3＋＋e－=Cr2＋B．電池放電時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為Fe2＋－e－=Fe3＋C．電池放電時(shí)，Cl－從b極穿過選擇性透過膜移向a極D．電池放電時(shí)，電路中每通過0.1mol電子，F(xiàn)e3＋的物質(zhì)的量減少0.1mol三、非選擇題：(本題共5小題，共60分)16．(12分)知識的梳理和感悟是有效學(xué)習(xí)的方法之一。某學(xué)習(xí)小組將有關(guān)“電解飽和食鹽水”的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理，形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。圖1圖2(1)圖1中，電解一段時(shí)間后，氣球b中的氣體是______________________(填化學(xué)式)，U形管________(填“左”或“右”)邊的溶液變紅。(2)利用圖2制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器，電解可制備“84”消毒液的有效成分，則c為電源的________極；該發(fā)生器中反應(yīng)的總離子方程式為________________________________。(3)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。下圖是目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。①陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：_________________________________。②當(dāng)陰極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mL氣體時(shí)，通過陽離子交換膜離子的物質(zhì)的量為________________。17．(10分)對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：脫脂堿洗槽液水洗除灰電解H2SO4溶液耐蝕鋁材廢電解液。①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，原因是_______________________(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的________(選填字母)。a．NH3b．CO2c．NaOHb．HNO3(2)鍍銅可防止