2018届二轮复习电化学课件（102张）（全国通用）(1) 102页

专题七 　 电化学 考点一　原电池的工作原理及其应用 考点三　有关电化学的串联装置及计算 考点二　电解池及其应用 原电池的工作原理及其应用 考点一 核心精讲 1 1. 图解原电池工作原理 2. 原电池装置图的升级考查 说明 　 (1) 无论是装置 ① 还是装置 ② ，电子均不能通过电解质溶液。 (2) 在装置 ① 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 ② 的能量转化率高。 (3) 盐桥的作用：原电池装置由装置 ① 到装置 ② 的变化是由盐桥连接两个 “ 半电池装置 ” ，其中盐桥的作用有三种： ① 隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定； ② 通过离子的定向移动，构成闭合回路； ③ 平衡电极区的电荷。 (4) 离子交换膜作用：由装置 ② 到装置 ③ 的变化是 “ 盐桥 ” 变成 “ 质子交换膜 ” 。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。 ( 一 ) 辨析 “ 介质 ” 书写电极反应式 1. 按要求书写不同 “ 介质 ” 下甲醇燃料电池的电极反应式。 (1) 酸性介质，如 H 2 SO 4 溶液： 负极： 。 正极： 。 1 2 3 4 题组集训 2 题组一　原电池电极反应式书写集训 CH 3 OH － 6e － ＋ H 2 O == =CO 2 ＋ 6H ＋ O 2 ＋ 6e － ＋ 6H ＋ == =3H 2 O 答案 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (2) 碱性介质，如 KOH 溶液： 负极 ： 。 正极： 。 (3) 熔融盐介质，如 K 2 CO 3 ： 负极： 。 正极： 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (4) 掺杂 Y 2 O 3 的 ZrO 3 固体作电解质，在高温下能传导 O 2 － ： 负极： 。 正极： 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ( 二 ) 明确 “ 充、放电 ” 书写电极反应式 2. 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 。 负极： 。 阳极： 。 Cd － 2e － ＋ 2OH － == =Cd(OH) 2 2Ni(OH) 2 ＋ 2OH － － 2e － == =2NiOOH ＋ 2H 2 O 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ( 三 ) 识别 “ 交换膜 ” 提取信息，书写电极反应式 3. 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。 负极： 。 正极： 。 2H 2 O － 4e － == =O 2 ＋ 4H ＋ 2CO 2 ＋ 4H ＋ ＋ 4e － == =2HCOOH 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 4. 金属 (M) －空气电池 ( 如图 ) 具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为 4M ＋ n O 2 ＋ 2 n H 2 O == =4M(OH) n 。 负极： 。 正极： 。 4M － 4 n e － == =4M n ＋ n O 2 ＋ 2 n H 2 O ＋ 4 n e － == =4 n OH － 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 5. 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼 (N 2 H 4 ) 为燃料的电池装置如图所示。 负极： 。 正极： 。 N 2 H 4 － 4e － ＋ 4OH － == =N 2 ＋ 4H 2 O O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O == =4OH － 方法归纳 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 方法归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 题组二　 “ 盐桥 ” 的作用与化学平衡的移动 6. 控制适合的条件，将反应 2Fe 3 ＋ ＋ 2I －  2Fe 2 ＋ ＋ I 2 设计成如下图所示的原电池。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 √ 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 7. 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 __________________________ 。 负 Fe 2 ＋ ＋ Ag ＋  Fe 3 ＋ ＋ Ag 失误防范 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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。 失误防范 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 题组三　化学电池集训 ( 一 ) 燃料电池 8. 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 － √ 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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，阳离子要向正极移动，故 A 错误； 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 错误； 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 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 9.(2015· 江苏， 10) 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 答案 解析 A. 反应 CH 4 ＋ H 2 O 3H 2 ＋ CO ，每 消耗 1 mol CH 4 转移 12 mol 电子 B. 电极 A 上 H 2 参与的电极反应为 H 2 ＋ 2OH － － 2e － ===2H 2 O C. 电池工作时， 向电极 B 移动 D. 电极 B 上发生的电极反应为 O 2 ＋ 2CO 2 ＋ 4e － === √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 10. 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 的工作原理如下图所示： 通入 a 气体的电极是电池的 ________( 填 “ 正极 ” 或 “ 负极 ” ) ，其电极反应为 _________________________________ 。 负极 CH 3 OH － 6e － ＋ H 2 O == =CO 2 ＋ 6H ＋ 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ( 二 ) 可逆电池 11.(2016· 全国卷 Ⅲ ， 11) 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=== 。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 － === D. 放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L( 标准状况 ) 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 12.(2016· 四川理综， 5) 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 ＋ 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 13.(2017· 全国卷 Ⅲ ， 11) 全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S 8 材料，电池反应为 16Li ＋ x S 8 == =8Li 2 S x (2 ≤ x ≤ 8) 。下列说法错误的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A. 电池工作时，正极可发生反应： 2Li 2 S 6 ＋ 2Li ＋ ＋ 2e － ===3Li 2 S 4 B. 电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 g C. 石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D. 电池充电时间越长，电池中 Li 2 S 2 的量越多 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析　 A 项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中 Li ＋ 移动方向可知，电极 a 为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生 S 8 → Li 2 S 8 → Li 2 S 6 → Li 2 S 4 → Li 2 S 2 的还原反应，正确； B 项，电池工作时负极电极方程式为 Li － e － == =Li ＋ ，当外电路中流过 0.02 mol 电子时，负极消耗的 Li 的物质的量为 0.02 mol ，其质量为 0.14 g ，正确； C 项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极 a 的导电能力，正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 14.(2016· 北京市海淀区高三上学期期末 )2015 年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充、放电的超常性能铝离子电池，内部用 和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如下图所示。下列说法不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A. 放电时，铝为负极、石墨为正极 B. 放电时，有机阳离子向铝电极方向移动 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析　 A 项，放电时是原电池，铝是活性电极，石墨为惰性电极，铝为负极、石墨为正极，正确； B 项，在原电池中，阳离子向正极移动，有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动，错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ( 三 ) 储 “ 氢 ” 电池 15. 镍氢电池的化学方程式为 NiO(OH) ＋ MH NiO ＋ M ＋ H 2 O(M 为储氢合金，电解质为 KOH) ，下列说法不正确的 是 A. 充电过程中，电池的负极上发生的反应为 H 2 O ＋ M ＋ e － ===MH ＋ OH － B. 储氢合金位于电池的负极 C. 放电时， OH － 向电池的负极移动 D. 充电过程中，化学能转化为电能储存在电池中 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析　 本题考查了电化学反应原理、电极反应式的书写等，意在考查学生的理解能力及应用能力。据镍氢电池反应原理和化学方程式可知，充电过程为电解池，电池的负极得到电子，发生的反应为 H 2 O ＋ M ＋ e － == =MH ＋ OH － ， A 项正确； 根据化学方程式可知，电池的负极有氢生成， M 为储氢合金，只能位于电池的负极， B 项正确； 放电时，阴离子向负极移动，故电解质中的 OH － 移向负极， C 项正确； 充电过程是电能转化为化学能的过程， D 项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16. 镍氢电池 (NiMH) 目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。 NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是： Ni(OH) 2 ＋ M===NiOOH ＋ MH 已知： 6NiOOH ＋ NH 3 ＋ H 2 O ＋ OH － ===6Ni(OH) 2 ＋ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 下列说法正确的是 A.NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为 NiOOH ＋ H 2 O ＋ e － === Ni(OH) 2 ＋ OH － B. 充电过程中 OH － 离子从阳极向阴极迁移 C. 充电过程中阴极的电极反应式： H 2 O ＋ M ＋ e － ===MH ＋ OH － ， H 2 O 中的 H 被 M 还原 D.NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析　 A 项，放电过程中， NiOOH 得电子，化合价降低，发生还原反应，正确； B 项，充电过程中发生电解池反应， OH － 从阴极向阳极迁移，错误； C 项，充电过程中，阴极 M 得到电子， M 被还原， H 2 O 中的 H 化合价没有发生变化，错误； D 项， NiMH 在 KOH 溶液、氨水中会发生氧化还原反应，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 电解池及其应用 考点二 核心精讲 1 1. 图解电解池工作原理 ( 阳极为惰性电极 ) 2. 正确判断电极产物 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 ) 3. 对比掌握电解规律 ( 阳极为惰性电极 ) 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH 、 H 2 SO 4 或 Na 2 SO 4 水 电解电解质 HCl 或 CuCl 2 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl 气体 放氧生酸型 CuSO 4 或 AgNO 3 CuO 或 Ag 2 O 注意 　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。 1. 正误判断，下列说法正确的打 “√” ，错误的打 “×” (1) 电解质溶液导电发生化学变化 ( ) (2) 电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化 ( ) (3) 电解饱和食盐水，在阳极区得到 NaOH 溶液 ( ) (4) 工业上可用电解 MgCl 2 溶液、 AlCl 3 溶液的方法制备 Mg 和 Al( ) 题组集训 2 题组一　辨析电解原理易错点 √ × × × 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (5) 电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵金属的原料 ( ) (6) 用惰性电极电解 CuSO 4 溶液，若加入 0.1 mol Cu(OH) 2 固体可使电解质溶液复原，则整个电路中转移电子数为 0.4 mol( ) √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 题组二　电解池电极反应式书写集训 ( 一 ) 基本电极反应式的书写 2. 按要求书写电极反应式 (1) 用惰性电极电解 NaCl 溶液 阳极： 。 阴极： 。 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2) 用惰性电极电解 CuSO 4 溶液 阳极 ： 。 阴极： 。 (3) 铁作阳极，石墨作阴极电解 NaOH 溶液 阳极： 。 阴极： 。 4OH － － 4e － == =2H 2 O ＋ O 2 ↑ ( 或 2H 2 O － 4e － == =O 2 ↑ ＋ 4H ＋ ) Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu Fe － 2e － ＋ 2OH － == =Fe(OH) 2 2H 2 O ＋ 2e － == =H 2 ↑ ＋ 2OH － 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (4) 用惰性电极电解熔融 MgCl 2 阳极： 。 阴极： 。 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ Mg 2 ＋ ＋ 2e － == =Mg 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ( 二 ) 提取 “ 信息 ” 书写电极反应式 3. 按要求书写电极反应式 (1) 以铝材为阳极，在 H 2 SO 4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为 _______________________________ 。 (2) 用 Al 单质作阳极，石墨作阴极， NaHCO 3 溶液作电解液进行电解，生成难溶物 R ， R 受热分解生成化合物 Q ，写出阳极生成 R 的电极反应式： _____________________________________ 。 2Al － 6e － ＋ 3H 2 O == =Al 2 O 3 ＋ 6H ＋ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3) 离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、 和 组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为 阳极： 。 阴极： 。 (4) 用惰性电极电解 K 2 MnO 4 溶液能得到化合物 KMnO 4 ，则电极反应式为 阳极： 。 阴极： 。 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (5) 将一定浓度的磷酸二氢铵 (NH 4 H 2 PO 4 ) 、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为阴极，电解析出 LiFePO 4 沉淀，则阳极反应式为 _______________________________________ 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ( 三 ) 根据 “ 交换膜 ” 利用 “ 信息 ” 书写电极反应式 4. 按要求书写电极反应式 (1) 电解装置如图，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。 已知： 3I 2 ＋ 6OH － === ＋ 5I － ＋ 3H 2 O 阳极： 。 阴极： 。 2I － － 2e － == =I 2 2H 2 O ＋ 2e － == =H 2 ↑ ＋ 2OH － 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2) 可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的 SO 2 ，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用 ( 电极均为石墨电极 ) ，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下。 阳极： 。 阴极： 。 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ ( 或 2H 2 O ＋ 2e － == =H 2 ↑ ＋ 2OH － ) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 题组三　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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ① 电解一段时间后， c (OH － ) 降低的区域在 ________( 填 “ 阴极室 ” 或 “ 阳极室 ” ) 。 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。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ② 电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因： ____________ ____________________ 。 与 H 2 反应使产率降低 防止 Na 2 FeO 4 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。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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： _____________________________ _____________________________ _____________________________ ___________________ 。 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 生成，使 Na 2 FeO 4 产率降低 ] 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。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 6. [ 2015· 山东理综， 29(1) ] 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 解析 LiOH 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 9 10 11 12 ( 二 ) “ 双膜 ” 电解池 7. 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) 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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2) 放电的电极反应式为 ________________________________ 。 (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 9 10 11 12 8.(2016· 全国卷 Ⅰ ， 11) 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 9 10 11 12 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 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 项正确； 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， D 项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ( 三 ) “ 多膜 ” 电解池 9.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 9 10 11 12 (1) 写出阳极的电极反应式： _________________________ 。 2H 2 O － 4e － == =O 2 ↑ ＋ 4H ＋ 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 ＋ 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2) 分析产品室可得到 H 3 PO 2 的原因： ______________________________ ___________________________________________________________ 。 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 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (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 ______________________ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 题组四　原电池、电解池原理在金属腐蚀及防护中的应用 ( 一 ) 两种腐蚀的比较 10. 利用下图装置进行实验，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 ＋ 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 5 6 7 8 9 10 11 12 11. 结合图判断，下列叙述正确的是 答案 解析 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 ＋ ， D 项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ( 二 ) 腐蚀类型与防护方法 12.(2017· 全国卷 Ⅰ ， 11) 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 答案 解析 A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C. 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 √ 方法归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 　 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁 ( 阳极 ) 流向正极，从负极流向钢管桩 ( 阴极 ) ， A 、 B 正确； C 项，题给信息高硅铸铁为 “ 惰性辅助阳极 ” 不损耗，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. 金属腐蚀快慢的三个规律 (1) 金属腐蚀类型的差异 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀。 (2) 电解质溶液的影响 ① 对同一金属来说，腐蚀的快慢 ( 浓度相同 ) ：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 ② 对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。 方法归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3) 活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 2. 两种腐蚀与三种保护 (1) 两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀 ( 关键在于电解液的 pH) 。 (2) 三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 有关电化学的串联装置及计算 考点三 核心精讲 1 1. 无外接直流电源的串联装置 (1) 甲装置为 池，其中 Zn 为 极，电极反应式为 。 (2) 乙装置为 池，其中 Fe 为 极，电极反应式为 。 原电 电解 负 阴 Zn － 2e － == =Zn 2 ＋ 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 2. 有外接直流电源的串联装置 (1) 甲装置为 池，其中 Cu 为 极，电极反应式为 。 (2) 乙装置为 池，其中 Cu 为 极，电极反应式为 。 电解 电镀 阴 阳 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ 题组集训 2 题组一　原电池、电解池的判断 1. 根据装置图回答问题： (1)A 为 ________ ， B 为 ________ 。 ( 填原电池或电解池 ) 原电池 电解池 答案 1 2 3 4 5 (2) 写出下列电极反应式： 通 O 2 一极： _______________________ ； b 极： __________________ 。 O 2 ＋ 4e － ＋ 4H ＋ == =2H 2 O 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 答案 1 2 3 4 5 2. 如图所示，若 C 极溶解， D 极上析出 Cu ， B 极附近溶液变红， A 极上放出黄绿色气体，回答下列问题。 乙是 __________( 填原电池或电解池 ) ； B 的电极反应式： ______________ ______ 。 原电池 2H ＋ ＋ 2e － == = H 2 ↑ 答案 1 2 3 4 5 题组二　 “ 多池 ” 串联的判断与计算 3. 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 答案 解析 1 2 3 4 5 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===CO ＋ 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 2- 3 √ 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知，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 。 == = = = 电解 1 2 3 4 5 4. 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。 答案 解析 (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 ” ) 。 负 ＋ 2H 2 O 减小 1 2 3 4 5 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。 1 2 3 4 5 (2)Ag 电极的电极反应式是 ___________________ ，该电极的电极产物共 _____ g 。 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 0.4 (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 ” ) 。 Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ 不变 答案 方法归纳 1 2 3 4 5 电解计算破题 “ 3 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。 方法归纳 1 2 3 4 5 (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 ) 1 2 3 4 5 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 题组三　电化学学科交叉计算 5.(1) [(2015· 全国卷 Ⅱ ， 26(1)(2))] 酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、 MnO 2 、 ZnCl 2 和 NH 4 Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH 。 ① 该电池的正极反应式为 _________________________ 。 电池反应的离子方程式为 _____________________________________ ____________________________________________________________ 。 MnO 2 ＋ H ＋ ＋ e － == =MnOOH 2MnO 2 ＋ Zn ＋ 2H ＋ == =2MnOOH ＋ Zn 2 ＋ ② 维持电流强度为 0.5 A ，电池工作 5 分钟，理论上消耗锌 _____g 。 ( 已知 F ＝ 96 500 C·mol － 1 ) 0.05 答案 1 2 3 4 5 (2) 二甲醚 (CH 3 OCH 3 ) 是无色气体，可作为一种新型能源。二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池 (5.93 kW·h·kg － 1 ) 。 1 2 3 4 5 若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为 _________________ _______________________ ，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生 ____ 个电子的电量；该电池的理论输出电压为 1.20 V ，能量密度 E ＝ _______________________________________________________________ ______________ ＋ 3H 2 O == =2CO 2 ＋ 12H ＋ CH 3 OCH 3 － 12e － 12 ÷ [3.6 × 10 6 J·(kW·h) － 1 ] ≈ 8.39 kW·h·kg － 1 3.6 × 10 6 J) 。 答案 1 2 3 4 5 (3) 新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子 (O 2 － ) 在其间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应。 ① 该电池的负极反应式为 _________________________________ 。 ② 如果用该电池作为电解装置，当有 16 g 甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为 __________________________________________________ C(1 个电子的电量为 1.6 × 10 － 19 C) 。 CH 3 OH － 6e － ＋ 3O 2 － == =CO 2 ＋ 2H 2 O 0.5 mol × 6 × 1.6 × 10 － 19 C × 6. 02 × 10 23 mol － 1 ( 或 2.890 × 10 5 ) 答案 1 2 3 4 5 (4) 以 CH 4 (g) 为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀 H 2 SO 4 作电解质溶液，其负极电极反应式为 ______________________________ ，已知该电池的能量转换效率为 86.4% ，甲烷的燃烧热为－ 890.3 kJ·mol － 1 ，则该电池的比能量为 ________kW·h·kg － 1 ( 结果保留 1 位小数，比能量＝ ， 1 kW·h ＝ 3. 6 × 10 6 J) 。 CH 4 － 8e － ＋ 2H 2 O == =CO 2 ＋ 8H ＋ 13.4 解析 方法技巧 答案 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 学科交叉的主要计算公式 化学与物理结合的计算，主要涉及两个公式： (1) Q ＝ It ＝ n (e － ) F ， F 计算时一般取值 96 500 C·mol － 1 。 (2) W ＝ UIt 。 方法技巧 1 2 3 4 5