考點(diǎn)一　原電池原理與化學(xué)電源

1.控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　)

A.反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3+被還原

C.電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

D.電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極

解析：選D。由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3+得電子變成Fe2+被還原，I-失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確;電流表讀數(shù)為零時(shí)，F(xiàn)e3+得電子速率等于Fe2+失電子速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確;在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2向左移動(dòng)，I2被還原為I-，乙中石墨為正極，D不正確。

某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag+Cl2===2AgCl。下列說法正確的是(　　)

A.正極反應(yīng)為AgCl+e-===Ag+Cl-

B.放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變

D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子

考點(diǎn)二　電解原理及其應(yīng)用

.某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是(　　)

A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能

B.該裝置工作時(shí)，H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移

C.每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原

D.a電極的反應(yīng)為3CO2+18H+-18e-===C3H8O+5H2O

解析：選B。結(jié)合裝置圖可知該裝置為電解裝置，模擬“人工樹葉”，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)錯(cuò)誤;b極連接電源的正極，為陽極，在電解池中H+向a極(陰極)區(qū)移動(dòng)，B項(xiàng)正確;右側(cè)H2O→O2發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價(jià)是-2，3CO2→C3H8O，轉(zhuǎn)移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 mol CO2，C項(xiàng)錯(cuò)誤;a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO2+18H++18e-===C3H8O+5H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如下圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：

(1)寫出陽極的電極反應(yīng)式____________________________。

(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因________________________________________________________。

(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是___________________________________________。

答案：(1)2H2O-4e-===O2↑+4H+

(2)陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2

(3)PO　H2PO或H3PO2被氧化

考點(diǎn)三　電解的計(jì)算

.在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SO)=2.0 mol·L-1，用石墨電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則原溶液中c(K+)為(　　)

A.2.0 mol·L-1 　 B.1.5 mol·L-1

C.1.0 mol·L-1 D.0.50 mol·L-1

解析：選A。由于兩極均可產(chǎn)生氣體，所以陽極是陰離子 OH-放電得到O2，陰極是Cu2+和H+放電得到Cu和H2，由得失電子守恒可知：2n(O2)=n(Cu2+)+n(H2)，而n(O2)=n(H2)=22.4 L/(22.4 L·mol-1)=1.0 mol，所以n(Cu2+)=n(O2)=1.0 mol，c(Cu2+)=1.0 mol·L-1，原溶液中存在電荷守恒：c(K+)+2c(Cu2+)=2c(SO)，所以c(K+)=2×2.0 mol·L-1-2×1.0 mol·L-1= 2.0 mol·L-1。

在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題：

(1)電源中X電極為直流電源的____________極。

(2)pH變化：A：____________，B：____________，C：____________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(3)通電5 min時(shí)，B中共收集224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為____________(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。

(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為____________(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。

答案：(1)負(fù)　(2)增大　減小　不變　(3)0.025 mol·L-1

(4)13

考點(diǎn)　金屬的腐蝕與防護(hù)

例4.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↑

解析：選D。由于活動(dòng)性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成的原電池中，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2+進(jìn)入溶液，溶解在海水中的O2在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時(shí)的速率快，A正確。d為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上O2得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-===4OH-，B正確。若d為鋅塊，由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，F(xiàn)e得到保護(hù)，鐵片不易被腐蝕，C正確。d為鋅塊，由于電解質(zhì)溶液為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-===4OH-，D錯(cuò)誤。

利用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說法不正確的是(　　)

A.a管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕

B.一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面

C.a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小

D.a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe-2e-===Fe2+

解析：選C。根據(jù)裝置圖判斷，左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，其電極反應(yīng)為

左邊　負(fù)極：Fe-2e-===Fe2+

正極：O2+4e-+2H2O===4OH-

右邊　負(fù)極：Fe-2e-===Fe2+

正極：2H++2e-===H2↑

a、b處的pH均增大，C錯(cuò)誤。

1.【2016年高考北京卷】用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍(lán);b處變紅，局部褪色;c處無明顯變化 兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;…… 下列對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是( )

A.a、d處：2H2O+2e-=H2↑+2OH-

B.b處：2Cl--2e-=Cl2↑

C.c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+

D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅

【答案】B

2.【2016年高考海南卷】某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解溶質(zhì)溶液。下列說法正確的是( )

A.Zn為電池的負(fù)極

B.正極反應(yīng)式為2FeO42−+ 10H++6e−=Fe2O3+5H2O

C.該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變

D.電池工作時(shí)向負(fù)極遷移

【答案】AD

【解析】根據(jù)化合價(jià)升降判斷，Zn化合價(jià)只能上升，故為負(fù)極材料，K2FeO4為正極材料，正確;KOH

溶液為電解質(zhì)溶液，則正極為2FeO42 +6e−+8H2O =2Fe(OH)3+10OH−，錯(cuò)誤;該電池放電過程中電

解質(zhì)溶液濃度減小，錯(cuò)誤;電池工作時(shí)陰離子OH向負(fù)極遷移，正確。

32016年高考上海卷】圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實(shí)驗(yàn)時(shí)流入正極的電子的物質(zhì)的量，y軸表示( )

A.銅棒的質(zhì)量 B.c(Zn2+)

C.c(H+) D.c(SO42-)

【答案】C

4.【2016年高考四川卷】某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時(shí)電池的總反應(yīng)為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是( )

A.放電時(shí)，Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移

B.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe-= xLi++ C6

C.充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole-，石墨C6電極將增重7xg

D.充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+

【答案】C

【解析】 放電時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，A正確;放電時(shí)，負(fù)極失去電子，B正確;充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mol電子，則石墨電極上溶解1/xmol C6，電極質(zhì)量減少，C錯(cuò)誤;充電時(shí)陽極失去電子，為原電池的正極的逆反應(yīng)，D正確。

5.【2016年高考新課標(biāo)Ⅰ卷】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，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(jìn)入中間隔室。

下列敘述正確的是( )

A.通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大

B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品

C.負(fù)極反應(yīng)為2 H2O–4e–=O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低

D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會有0.5mol的O2生成

【答案】B

6.【2016年高考新課標(biāo)Ⅱ卷】Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是( )

A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+

B.正極反應(yīng)式為Ag++e-=Ag

C.電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)極遷移

D.負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑

【答案】B

【解析】根據(jù)題意，電池總反應(yīng)式為：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，正極反應(yīng)為：2AgCl+2e-= 2Cl-+ 2Ag，負(fù)極反應(yīng)為：Mg-2e=Mg2+，A正確，B錯(cuò)誤;對原電池來說，陰離子由正極移向負(fù)極，C正確;由于

鎂是活潑金屬，則負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，D正確。

72016年高考新課標(biāo)Ⅲ卷】鋅–空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)。下列說法正確的是( )

A.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動(dòng)

B.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中逐漸減小

C.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)

D.放電時(shí)，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

【答案】C

8.【2016年高考浙江卷】金屬(M)–空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是( )

A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面

B.比較Mg、Al、Zn三種金屬–空氣電池，Al–空氣電池的理論比能量最高

C.M–空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n

D.在M–空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜

【答案】C

【解析】多孔電極可以增加氧氣與電極的接觸，使氧氣充分反應(yīng)，A正確;24克鎂失去2摩爾電子，27克鋁失去3摩爾電子，65克鋅失去2摩爾電子，所以鋁-空氣電池的理論比能量最高，B正確;根據(jù)題給放電的總反應(yīng)4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n，氧氣在正極得電子，由于有陰離子交換膜，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e–=4OH−，C錯(cuò)誤;負(fù)極是金屬失去電子生成金屬陽離子，因?yàn)殒V離子或鋁離子或鋅離子都可以

和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，說明應(yīng)采用中性電解質(zhì)或陽離子交換膜，防止正極產(chǎn)生的氫氧根到

負(fù)極區(qū)反應(yīng)，D正確。

9.【2016年高考浙江卷】(15分)催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平衡反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

CO2(g)+3 H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I

CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2 II

某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2，經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒;Cat.2:Cu/ZnO納米片;甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醛的百分比

已知：①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1

②H2O(l) H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1

請回答(不考慮溫度對ΔH的影響)：

(5)研究證實(shí)，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在 極，該電極反應(yīng)式是 。

【答案】

(5)陰 CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O