2018届二轮复习电化学课件（89张）（全国通用） 89页

专题七 电化学 1. 了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 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、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。 考纲要求 内容索引 考点一 原电池的全面突破 考点二 几种重要的化学电池 考点三 电解池及其应用 考点四 金属腐蚀与防护的 “ 两种比较 ” 、 “ 两种方法 ” 考点一 原电池的全面突破 核心精讲 1 1. 通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 2. 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 _______________ ________________ 反应类型 _________ _________ 电子流向 由 Zn 沿导线流向 Cu 盐桥中离子移向 盐桥含饱和 KCl 溶液， K ＋ 移向 ， Cl － 移向 _____ 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 ) Zn － 2e － == =Zn 2 ＋ Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu 氧化反应 还原反应 正极 负极 答案 说明　 (1) 无论是装置 Ⅰ 还是装置 Ⅱ ，电子均不能通过电解质溶液。 (2) 在装置 Ⅰ 中，由于不可避免会直接发生 Zn ＋ Cu 2 ＋ == =Cu ＋ Zn 2 ＋ 而使化学能转化为热能，所以装置 Ⅱ 的能量转化率高。 题组一　对比设计两类原电池 1.(1) 能量之间可相互转化：电解食盐水制备 Cl 2 是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料： ZnSO 4 (aq) 、 FeSO 4 (aq) 、 CuSO 4 (aq) 、铜片、铁片、锌片和导线。 1 2 3 题组集训 2 原电池甲 ① 完成原电池甲的装置示意图 ( 见 下 图 ) ，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 原电池甲 解析答案 1 2 3 解析　 根据题给条件和原电池的构成条件可得： a. 若用 Zn 、 Cu 、 CuSO 4 (aq) 、 ZnSO 4 (aq) 组成原电池， Zn 作负极， Cu 作正极， Zn 插入到 ZnSO 4 (aq) 中， Cu 插入到 CuSO 4 (aq) 中。 b. 若用 Fe 、 Cu 、 FeSO 4 (aq) 、 CuSO 4 (aq) 组成原电池， Fe 作负极， Cu 作正极， Fe 插入到 FeSO 4 (aq) 中， Cu 插入到 CuSO 4 (aq) 中。 c. 画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称 ( 或化学式 ) ，并形成闭合回路。 解析答案 1 2 3 答案　 ( 或其他合理答案 ) 1 2 3 ② 以铜片为电极之一， CuSO 4 (aq) 为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 ______________________________ _____ 。 解析　 由于金属活动性 Zn ＞ Fe ＞ Cu ，锌片或铁片作负极，由于 Zn 或 Fe 直接与 CuSO 4 溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。 原电池甲 电极逐渐溶解，表面有红色固体 析出 解析答案 1 2 3 ③ 甲、乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是 ___ ，其原因是 _________________________ _________________________________________________________ 。 原电池甲 甲 在甲装置中，负极不和 Cu 2 ＋ 接触，避免了 Cu 2 ＋ 直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 解析　 带有盐桥的原电池甲中负极没有和 CuSO 4 溶液 直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会 转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的 负极与 CuSO 4 溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。 解析答案 1 2 3 (2) 根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在 (1) 的材料中应选 _____ 作阳极。 解析　 由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极 ( 阴极 ) 时被保护，作负极 ( 阳极 ) 时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极 ( 阳极 ) 才能有效地保护铁不被腐蚀。 原电池甲 锌片 解析答案 方法归纳 1 2 3 方法归纳 原电池的设计思路 首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极 ( 使用惰性电极也可 ) ，电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。 1 2 3 解析 题组二　 “ 盐桥 ” 的作用与化学平衡的移动 2. 控制适合的条件，将反应 2Fe 3 ＋ ＋ 2I －  2Fe 2 ＋ ＋ I 2 设计成如 右 图所示的原电池。下列 判断不正确的是 ( 　　 ) A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B. 反应开始时，甲中石墨电极上 Fe 3 ＋ 被还原 C. 电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D. 电流表读数为零后，在甲中溶入 FeCl 2 固体，乙中的石墨电极为负极 √ 1 2 3 解析　 由图示结合原电池原理分析可知， Fe 3 ＋ 得电子生成 Fe 2 ＋ 被还原， I － 失去电子生成 I 2 被氧化，所以 A 、 B 正确； 电流表读数为零时， Fe 3 ＋ 得电子速率等于 Fe 2 ＋ 失电子速率，反应达到平衡状态，所以 C 正确； D 项，在甲中溶入 FeCl 2 固体，平衡 2Fe 3 ＋ ＋ 2I －  2Fe 2 ＋ ＋ I 2 向左移动， I 2 被还原为 I － ，乙中石墨为正极，不正确。 1 2 3 答案 3. 某同学为探究 Ag ＋ 和 Fe 2 ＋ 的反应，按下图连接装置并加入药品 ( 盐桥中的物质不参与反应 ) ，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小 ―→ 回到零点 ―→ 逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为 ___( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ” ) 极。由实验得出 Ag ＋ 和 Fe 2 ＋ 反应的离子方程式是 _____________________ 。 失误防范 负 返回 1 2 3 失误防范 1. 把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。 2. 电子流向的分析方法 (1) 改变条件，平衡移动； (2) 平衡移动，电子转移； (3) 电子转移，判断区域； (4) 根据区域，判断流向； (5) 根据流向，判断电极。 返回 1 2 3 考点二 几种重要的化学电池 核心精讲 1 高考中常见的新型电池有 “ 氢镍电池 ” 、 “ 高铁电池 ” 、 “ 碱性锌锰电池 ” 、 “ 海洋电池 ” 、 “ 燃料电池 ” ( 如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、 CO 燃料电池 ) 、 “ 锂离子电池 ” 、 “ 锌银电池 ” 、 “ 纽扣电池 ” 、 “ Mg － AgCl 电池 ” 、 “ Mg － H 2 O 2 电池 ” 等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。 1. 判断电极 (1) “ 放电 ” 时正、负极的判断 ① 负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质； ② 正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。 (2) “ 充电 ” 时阴、阳极的判断 ① 阴极： “ 放电 ” 时的负极在 “ 充电 ” 时为阴极； ② 阳极： “ 放电 ” 时的正极在 “ 充电 ” 时为阳极。 2. 微粒流向 (1) 电子流向 ① 电解池：电源负极 → 阴极，阳极 → 电源正极； ② 原电池：负极 → 正极。 提示：无论是电解池还是原电池，电子均不能流经电解质溶液。 (2) 离子流向 ① 电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极； ② 原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 3. 书写电极反应式 (1) “ 放电 ” 时电极反应式的书写 ① 依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目； ② 根据守恒书写负极 ( 或正极 ) 反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。 (2) “ 充电 ” 时电极反应式的书写 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。 解析 题组集训 2 1 2 3 4 5 6 题组一　 “ 一池多变 ” 的燃料电池 1. 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为 CH 3 CH 2 OH － 4e － ＋ H 2 O===CH 3 COOH ＋ 4H ＋ 。下列有关说法正确的是 ( 　　 ) A. 检测时，电解质溶液中的 H ＋ 向负极移动 B. 若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气 C. 电池反应的化学方程式为 CH 3 CH 2 OH ＋ O 2 ===CH 3 COOH ＋ H 2 O D. 正极上发生的反应为 O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O===4OH － √ 解析　 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故 A 错； 因电解质溶液是酸性的，不可能存在 OH － ，故正极的反应式为 O 2 ＋ 4H ＋ ＋ 4e － ===2H 2 O ，转移 4 mol 电子时消耗 1 mol O 2 ，则转移 0.4 mol 电子时消耗 2.24 L O 2 ，故 B 、 D 错； 电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C 正确。 1 2 3 4 5 6 2. 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 ( 　　 ) 1 2 3 4 5 6 √ 解析 1 2 3 4 5 6 C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，而 B 极是正极，错误； 1 2 3 4 5 6 题组二　燃料电池中离子交换膜的应用 3.(1) 甲醇燃料电池 ( 简称 DMFC) 由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。 DMFC 的工作原理如 右 图所示：通入 a 气体的电极是电池的 ______( 填 “ 正极 ” 或 “ 负极 ” ) ，其电极反应为 ________________________________ 。 解析 答案 负极 CH 3 OH － 6e － ＋ H 2 O == =CO 2 ↑ ＋ 6H ＋ 1 2 3 4 5 6 解析　 根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入 a 的电极为负极、通入 b 的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为 CH 3 OH － 6e － ＋ H 2 O == =CO 2 ↑ ＋ 6H ＋ ，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为 O 2 ＋ 4e － ＋ 4H ＋ == =2H 2 O 。 1 2 3 4 5 6 (2) 如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以 CO 2 和 H 2 O 为原料制备 HCOOH 和 O 2 的原理示意图。 电极 a 、 b 表面发生电极反应。其中 a 极为 ___ 极， b 电极反应式： __________________________ 。 解析 答案 负 CO 2 ＋ 2H ＋ ＋ 2e － == =HCOOH 类型“全”归纳 1 2 3 4 5 6 解析　 a 极水发生反应生成氧气，氧元素化合价升高，失去电子，所以 a 为负极， b 为正极，二氧化碳得到电子生成甲酸，电极反应： CO 2 ＋ 2H ＋ ＋ 2e － == =HCOOH 。 类型“全”归纳 1 2 3 4 5 6 不同 “ 介质 ” 下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以 CH 3 OH 、 O 2 燃料电池为例，分析电极反应式的书写。 (1) 酸性介质，如 H 2 SO 4 ： CH 3 OH 在负极上失去电子生成 CO 2 气体， O 2 在正极上得到电子，在 H ＋ 作用下生成 H 2 O 。电极反应式为 负极： CH 3 OH － 6e － ＋ H 2 O===CO 2 ↑ ＋ 6H ＋ 类型“全”归纳 类型“全”归纳 1 2 3 4 5 6 (2) 碱性介质，如 KOH 溶液： 类型“全”归纳 1 2 3 4 5 6 类型“全”归纳 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 解析 题组三　 “ 久考不衰 ” 的可逆电池 ( 一 ) “ 传统 ” 可逆电池的考查 4. 镍镉 (Ni － Cd) 可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH 溶液，其充、放电按下式进行： Cd ＋ 2NiOOH ＋ 2H 2 O Cd(OH) 2 ＋ 2Ni(OH) 2 。有关该电池的说法正确的是 ( 　　 ) A. 放电时负极得电子，质量减轻 B. 放电时电解质溶液中的 OH － 向正极移动 C. 充电时阴极附近溶液的 pH 减小 D. 充电时阳极反应： Ni(OH) 2 － e － ＋ OH － ===NiOOH ＋ H 2 O √ 1 2 3 4 5 6 解析　 该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极： Cd － 2e － ＋ 2OH － == =Cd(OH) 2 ；正极： 2NiOOH ＋ 2H 2 O ＋ 2e － == =2Ni(OH) 2 ＋ 2OH － ，所以正确选项为 D 。 1 2 3 4 5 6 解析 ( 二 ) “ 新型 ” 可逆电池的考查 5. 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 2Zn ＋ O 2 ＋ 4OH － ＋ 2H 2 O===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 Zn ＋ 4OH － － 2e － ===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 ) √ 1 2 3 4 5 6 解析　 A 项，充电时，电解质溶液中 K ＋ 向阴极移动，错误； D 项， O 2 ～ 4e － ，故电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 0.5 mol ，标准状况下体积为 11.2 L ，错误。 1 2 3 4 5 6 解析 6. 某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为 Li 1 － x CoO 2 ＋ Li x C 6 ===LiCoO 2 ＋ C 6 ( x ＜ 1) 。下列关于该电池的说法不正确的是 ( 　　 ) A. 放电时， Li ＋ 在电解质中由负极向正极迁移 B. 放电时，负极的电极反应式为 Li x C 6 － x e － === x Li ＋ ＋ C 6 C. 充电时，若转移 1 mol e － ，石墨 (C 6 ) 电极将增重 7 x g D. 充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO 2 － x e － ===Li 1 － x CoO 2 ＋ x Li ＋ √ 方法归纳 返回 1 2 3 4 5 6 解析　 放电时，负极反应为 Li x C 6 － x e － === x Li ＋ ＋ C 6 ，正极反应为 Li 1 － x CoO 2 ＋ x e － ＋ x Li ＋ ===LiCoO 2 ， A 、 B 正确； 充电时，阴极反应为 x Li ＋ ＋ C 6 ＋ x e － ===Li x C 6 ，转移 1 mol e － 时，石墨 C 6 电极将增重 7 g ， C 项错误； 充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应： LiCoO 2 － x e － ===Li 1 － x CoO 2 ＋ x Li ＋ ， D 项正确。 方法归纳 1 2 3 4 5 6 方法归纳 锂离子电池充放电分析 常见的锂离子电极材料 正极材料： LiMO 2 (M ： Co 、 Ni 、 Mn 等 ) LiM 2 O 4 (M ： Co 、 Ni 、 Mn 等 ) LiMPO 4 (M ： Fe 等 ) 负极材料：石墨 ( 能吸附锂原子 ) 负极反应： Li x C n － x e － === x Li ＋ ＋ n C 正极反应： Li 1 － x MO 2 ＋ x Li ＋ ＋ x e － ===LiMO 2 返回 1 2 3 4 5 6 考点三 电解池及其应用 核心精讲 1 1. “ 六点 ” 突破电解池 (1) 分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为 “ 阳氧阴还 ” 。 (2) 剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 (3) 注意放电顺序。 (4) 书写电极反应式，注意得失电子守恒。 (5) 正确判断产物。 ① 阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解 ( 注意：铁作阳极溶解生成 Fe 2 ＋ ，而不是 Fe 3 ＋ ) ；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为 S 2 － ＞ I － ＞ Br － ＞ Cl － ＞ OH － ( 水 ) 。 ② 阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断： Ag ＋ ＞ Hg 2 ＋ ＞ Fe 3 ＋ ＞ Cu 2 ＋ ＞ H ＋ ＞ Pb 2 ＋ ＞ Fe 2 ＋ ＞ Zn 2 ＋ ＞ H ＋ ( 水 ) (6) 恢复原态措施。 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解 CuSO 4 溶液， Cu 2 ＋ 完全放电之前，可加入 CuO 或 CuCO 3 复原，而 Cu 2 ＋ 完全放电之后，应加入 Cu(OH) 2 或 Cu 2 (OH) 2 CO 3 复原。 2. 电解计算破题 “ 3 方法 ” 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液 pH 的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法： (1) 根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，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 根据得失电子守恒定律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 ) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 题组集训 2 题组一　电解池的 “ 不寻常 ” 应用 类型一　电解原理在治理环境中的不寻常应用 1. 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 Na 2 FeO 4 ，同时获得氢气： Fe ＋ 2H 2 O ＋ 2OH － ＋ 3H 2 ↑ ，工作原理如图 1 所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色 ，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： Na 2 FeO 4 只在强碱性条件下稳定，易被 H 2 还原。 ① 电解一段时间后， c (OH － ) 降低的区域在 ________( 填 “ 阴极室 ” 或 “ 阳极室 ” ) 。 解析　 根据题意，镍电极有气泡产生是 H ＋ 得电子生成 H 2 ，发生还原反应，则铁电极上 OH － 被消耗且无补充，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。 阳极室 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 ② 电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因： ______________ _________________ 。 解析　 H 2 具有还原性，根据题意： Na 2 FeO 4 只在强碱性条件下稳定，易被 H 2 还原。因此，电解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，防止 Na 2 FeO 4 与 H 2 反应使产率降低。 解析答案 防止 Na 2 FeO 4 与 H 2 反应使产率降低 1 2 3 4 5 6 7 8 ③ c (Na 2 FeO 4 ) 随初始 c (NaOH) 的变化如图 2 ， 任选 M 、 N 两点中的一点，分析 c (Na 2 FeO 4 ) 低于最高值的原因： ____________________ ______________________________________ ______________________________________ ________________________ 。 解析　 根据题意 Na 2 FeO 4 只在强碱性条件下稳定，在 M 点： c (OH － ) 低， Na 2 FeO 4 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 Na 2 FeO 4 产率降低。 解析答案 M 点： c (OH － ) 低， Na 2 FeO 4 稳定性差，且反应慢 [ 或 N 点： c (OH － ) 过高，铁电极上有 Fe(OH) 3 ( 或 Fe 2 O 3 ) 生成，使 Na 2 FeO 4 产率降低 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 类型二　电解原理在 “ 制备物质 ” 中的不寻常应用 ( 一 ) “ 单膜 ” 电解池 2. 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 ” ) 。 答案 LiOH 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ B 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 B 极区生成 H 2 ，同时会生成 LiOH ，则 B 极区电解液为 LiOH 溶液； 电极 A 为阳极，在阳极区 LiCl 溶液中 Cl － 放电，电极反应式为 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ ； 在电解过程中 Li ＋ ( 阳离子 ) 向 B 电极 ( 阴极区 ) 迁移。 1 2 3 4 5 6 7 8 ( 二 ) “ 双膜 ” 电解池 3. 用 NaOH 溶液吸收烟气中的 SO 2 ，将所得的 Na 2 SO 3 溶液进行电解，可循环再生 NaOH ，同时得到 H 2 SO 4 ，其原理如下图所示 ( 电极材料为石墨 ) 。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 (1) 图中 a 极要连接电源的 ____( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ” ) 极， C 口流出的物质是 _____ 。 负 硫酸 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 阴极： 2H 2 O ＋ 2e － == =H 2 ↑ ＋ 2OH － 所以从 C 口流出的是 H 2 SO 4 ，在阴极区，由于 H ＋ 放电，破坏水的电离平衡， c (H ＋ ) 减小， c (OH － ) 增大，生成 NaOH ，碱性增强，从 B 口流出的是浓度较大的 NaOH 溶液。 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因： __________________________________________________________________________________ 。 H 2 O  H ＋ ＋ OH － ，在阴极 H ＋ 放电生成 H 2 ， c (H ＋ ) 减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 4. 三室式电渗析法处理含 Na 2 SO 4 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 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 下列叙述正确的是 ( 　　 ) A. 通电后中间隔室的 离子向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B. 该法在处理含 Na 2 SO 4 废水时可以得到 NaOH 和 H 2 SO 4 产品 C. 负极反应为 2H 2 O － 4e － ===O 2 ＋ 4H ＋ ，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 O 2 生成 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 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 H 2 SO 4 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 O 2 生成，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 ( 三 ) “ 多膜 ” 电解池 5.H 3 PO 2 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 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (1) 写出阳极的电极反应式： ________________________ 。 解析　 阳极发生氧化反应，在反应中 OH － 失去电子，电极反应式为 2H 2 O － 4e － == =O 2 ↑ ＋ 4H ＋ 。 (2) 分析产品室可得到 H 3 PO 2 的原因： _______________________________ _____________________________________________________ 。 2H 2 O － 4e － == =O 2 ↑ ＋ 4H ＋ 阳极室的 H ＋ 穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成 H 3 PO 2 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (3) 早期采用 “ 三室电渗析法 ” 制备 H 3 PO 2 ：将 “ 四室电渗析法 ” 中阳极室的稀硫酸用 H 3 PO 2 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 ____________________ 。 1 2 3 4 5 6 7 8 题组二　 “ 守恒法 ” 在电化学计算中的应用 类型一　 “ 多池 ” 串联的判断与计算 6. 如下图所示，其中甲池的总反应式为 2CH 3 OH ＋ 3O 2 ＋ 4KOH===2K 2 CO 3 ＋ 6H 2 O 。下列说法正确的是 ( 　　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 A. 甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置 B. 甲池通入 CH 3 OH 的电极反应式为 CH 3 OH － 6e － ＋ 2H 2 O=== ＋ 8H ＋ C. 反应一段时间后，向乙池中加入一定量 Cu(OH) 2 固体能使 CuSO 4 溶液恢复到 原浓度 D. 甲池中消耗 280 mL( 标准状况下 )O 2 ，此时丙池中理论上最多产生 1.45 g 固体 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 甲池为原电池，作为电源，乙池、丙池为两个电解池。根据原电池的形成条件，通入 CH 3 OH 的一极为负极，通入 O 2 的一极为正极，所以石墨、 Pt( 左 ) 作阳极， Ag 、 Pt( 右 ) 作阴极； C 项，应加入 CuO 或 CuCO 3 ； D 项，丙池中： MgCl 2 ＋ 2H 2 O Mg(OH) 2 ↓ ＋ Cl 2 ↑ ＋ H 2 ↑ ，消耗 0.012 5 mol O 2 ，转移 0.05 mol 电子，生成 0.025 mol Mg(OH) 2 ，其质量为 1.45 g 。 1 2 3 4 5 6 7 8 7. 已知铅蓄电池的工作原理为 Pb ＋ PbO 2 ＋ 2H 2 SO 4 2PbSO 4 ＋ 2H 2 O ，现用如图装置进行电解 ( 电解液足量 ) ，测得当铅蓄电池中转移 0.4 mol 电子时铁电极的质量减少 11.2 g 。请回答下列问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 (1)A 是铅蓄电池的 ___ 极，铅蓄电池正极反应式为 _____________________ ________________ ，放电过程中电解液的密度 ______( 填 “ 减小 ”“ 增大 ” 或 “ 不变 ” ) 。 解析　 根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断 A 是电源的负极， B 是电 源的正极，电解时 Ag 极作阴极，电极反应式为 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ ， Fe 作阳极， 电极反应式为 Fe － 2e － == =Fe 2 ＋ ，左侧 U 形管中总反应式为 Fe ＋ 2H ＋ == =Fe 2 ＋ ＋ H 2 ↑ 。右侧 U 形管相当于电镀装置， Zn 电极作阴极，电极反应式为 Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu ，铜电极作阳极，电极反应式为 Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ ，电镀过程中 CuSO 4 溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。 解析答案 负 ===PbSO 4 ＋ 2H 2 O 减小 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)Ag 电极的电极反应式是 _________________ ，该电极的电极产物共 ____ g 。 (3)Cu 电极的电极反应式是 _________________ ， CuSO 4 溶液的浓度 _____( 填 “ 减小 ”“ 增大 ” 或 “ 不变 ” ) 。 答案 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 0.4 Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ 不变 失误防范 1 2 3 4 5 6 7 8 两种 “ 串联 ” 装置图比较 失误防范 图 1 中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置 ( 相当于发电装置 ) ，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图 1 中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图 2 中有外接电源，两烧杯均作电解池，且为串联电解，通过两池的电子数目相等。 1 2 3 4 5 6 7 8 类型二　电化学的其他有关计算 8. 尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应 CH 4 (g) ＋ H 2 O(l)===CO(g) ＋ 3H 2 (g) Δ H ＝＋ 250.1 kJ·mol － 1 。 (1) 已知 CO(g) 、 H 2 (g) 的燃烧热依次为 283.0 kJ·mol － 1 、 285.8 kJ·mol － 1 ，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式 ____________________________ _____________________ 。 CH 4 (g) ＋ 2O 2 (g) == =CO 2 (g) ＋ 2H 2 O(l) 　 Δ H ＝－ 890.3 kJ·mol － 1 解析 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 反应 ① CH 4 (g) ＋ H 2 O(l) == =CO(g) ＋ 3H 2 (g) Δ H ＝＋ 250.1 kJ·mol － 1 ； 反应 CH 4 (g) ＋ 2O 2 (g)===CO 2 (g) ＋ 2H 2 O(l) 可由 ① ＋ ② ＋ 3 ×③ 得到， Δ H ＝＋ 250.1 kJ·mol － 1 ＋ ( － 283.0 kJ·mol － 1 ) ＋ 3 × ( － 285.8 kJ·mol － 1 ) ＝－ 890.3 kJ·mol － 1 。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 答案 CH 4 － 8e － ＋ 2H 2 O == =CO 2 ＋ 8H ＋ 13.4 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 考点四 金属腐蚀与防护的 “ 两种比较 ” 、 “ 两种方法 ” 核心精讲 1 1. 两种比较 (1) 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正极反应 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － 负极反应 Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ 其他反应   Fe 2 ＋ ＋ 2OH － ===Fe(OH) 2 ↓ 4Fe(OH) 2 ＋ O 2 ＋ 2H 2 O===4Fe(OH) 3 Fe(OH) 3 失去部分水转化为铁锈 (2) 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. 两种保护方法 (1) 加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。 (2) 电化学防护 ① 牺牲阳极的阴极保护法 —— 原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属； ② 外加电流的阴极保护法 —— 电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。 解析 1 2 题组集训 2 题组一　两种腐蚀的比较 1. 利用 右 图装置进行实验，开始时， a 、 b 两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A.a 处发生吸氧腐蚀， b 处发生析氢腐蚀 B. 一段时间后， a 处液面高于 b 处液面 C.a 处溶液的 pH 增大， b 处溶液的 pH 减小 √ D.a 、 b 两处具有相同的电极反应式： Fe － 2e － == =Fe 2 ＋ 3 4 解析　 根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为 左边　负极： Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ 正极： O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O===4OH － 右边　负极： Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ 正极： 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ a 、 b 处的 pH 均增大， C 错误。 1 2 3 4 2. 结合图判断，下列叙述正确的是 ( 　　 ) A. Ⅰ 和 Ⅱ 中正极均被保护 B. Ⅰ 和 Ⅱ 中负极反应均 是 Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ C. Ⅰ 和 Ⅱ 中正极反应均是 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － D. Ⅰ 和 Ⅱ 中分别加入少量 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液均有蓝色沉淀 √ 解析 1 2 3 4 解析　 根据原电池形成的条件， Ⅰ 中 Zn 比 Fe 活泼， Zn 作负极， Fe 为正极，保护了 Fe ； Ⅱ 中 Fe 比 Cu 活泼， Fe 作负极， Cu 为正极，保护了 Cu ， A 项正确。 Ⅰ 中负极为锌，负极发生氧化反应，电极反应为 Zn － 2e － == =Zn 2 ＋ ， B 项错误。 Ⅰ 中发生吸氧腐蚀，正极为 O 2 得电子生成 OH － ， Ⅱ 中为酸化的 NaCl 溶液，发生析氢腐蚀，在正极上发生还原反应，电极反应为 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ ， C 项错误。 [Fe(CN) 6 ] 3 － 是稳定的配合物离子，与 Fe 2 ＋ 发生反应： 3Fe 2 ＋ ＋ 2 [Fe(CN) 6 ] 3 － ===Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ↓ ，故加入少量 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液，有蓝色沉淀是 Fe 2 ＋ 的性质， Ⅰ 装置中不能生成 Fe 2 ＋ ， Ⅱ 装置中负极铁失电子生成 Fe 2 ＋ ，故 D 错误。 1 2 3 4 解析 题组二　腐蚀类型与防护方法 3. 研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是 ( 　　 ) A.d 为石墨，铁片腐蚀加快 B.d 为石墨，石墨上电极反应为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ―→ 4OH － C.d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D.d 为锌块，铁片上电极反应为 2H ＋ ＋ 2e － ―→ H 2 ↑ √ 1 2 3 4 解析　 A 项，由于活动性： Fe ＞石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池， Fe 为负极，失去电子被氧化变为 Fe 2 ＋ 进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，铁的腐蚀比没有形成原电池时的速率快，正确； B 项， d 为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ―→ 4OH － ，正确； C 项，若 d 为锌块，则由于金属活动性： Zn ＞ Fe ， Zn 为原电池的负极， Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn ，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确； D 项， d 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，铁片上电极反应为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ―→ 4OH － ，错误。 1 2 3 4 解析答案 返回 4. 利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。 若 X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于 ____ 处。 若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为 _____________________ 。 解析　 铁被保护，可以作原电池的正极，或者电解池的阴极。 N 牺牲阳极的阴极保护法 1 2 3 4 本课结束