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1、专题十一 电化学高考化学高考化学 (北京市专用)考点一原电池工作原理及应用考点一原电池工作原理及应用A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组1.(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O2在正极放电的是()五年高考A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池答案答案B氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,A、C、D中均不存在O2放电,故选B。考查点考查点本题考查常见化学电源的工作原理。解题关键解题关键在燃料电池中,负极通入燃料,正极通入氧气或空气。2.(2012北京理综,12,6分)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备H
2、COOH的原理示意图,下列说法不正确的是()A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强D.催化剂b表面的反应是CO2+2H+2e-HCOOH答案答案C电池总反应式为2CO2+2H2O2HCOOH+O2。负极:2H2O-4e-O2+4H+,正极:2CO2+4H+4e-2HCOOH。A项,该过程中太阳能先转化为电能,再转化为化学能;C项,催化剂a附近生成H+,酸性增强,催化剂b附近消耗H+,酸性减弱,故C项错误。3.(2011北京理综,8,6分)结合下图判断,下列叙述正确的是()A.和中正极均被保护B.和中负极反应均
3、是Fe-2e-Fe2+C.和中正极反应均是O2+2H2O+4e-4OH-D.和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液,均有蓝色沉淀答案答案AA项,电子从负极流向正极,抑制正极金属失电子,所以正极均被保护。B项,中的负极反应为Zn-2e-Zn2+。C项,中的正极反应为2H+2e-H2。D项,中负极反应产生的Zn2+不会与K3Fe(CN)6溶液作用产生蓝色沉淀。4.(2016北京理综,26,13分)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复研究的热点之一。(1)Fe还原水体中N的反应原理如下图所示。作负极的物质是。正极的电极反应式是。(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定N的去除率和
4、pH,结果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5N的去除率接近100%50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH=4.5时,N的去除率低。其原因是。(3)实验发现:在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时,补充一定量的Fe2+可以明显提高N的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设:.Fe2+直接还原N;.Fe2+破坏FeO(OH)氧化层。做对比实验,结果如下图所示。可得到的结论是。同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高N去除率的原因:。(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定N的去除率和pH,结果如下:与(2)中
5、数据对比,解释(2)中初始pH不同时,N去除率和铁的最终物质形态不同的原因:。初始pHpH=2.5pH=4.5N的去除率约10%约3%1小时pH接近中性接近中性答案答案(1)FeN+8e-+10H+N+3H2O(2)FeO(OH)不导电,阻碍电子转移(3)本实验条件下,Fe2+不能直接还原N;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N去除率Fe2+2FeO(OH)Fe3O4+2H+,Fe2+将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4,利于电子转移(4)初始pH低时,产生的Fe2+充足;初始pH高时,产生的Fe2+不足解析解析(1)由图示可知,Fe失去电子作负极,N在正极发生反应转化为N:N+8e
6、-+10H+N+3H2O。(4)初始pH低时,产生的Fe2+充足,能有效防止FeO(OH)的生成。思路分析思路分析认真观察图像,准确判断正负极,结合原电池工作原理作答。知识拓展知识拓展原电池电极反应式书写的“三步骤”5.(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是()A.放电时,Cl向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-2C+CD.充电时,正极反应为:Na+
7、e-NaB B组组统一命题、省统一命题、省( (区、市区、市) )卷题组卷题组答案答案D本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4Na-4e-4Na+,正极反应为3CO2+4e-C+2C;Na+移向正极,C、Cl移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相反,B正确;充电时,阳极反应为2C+C-4e-3CO2,D错误。规律总结规律总结二次电池充、放电的电极判断二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充电时的阴极。6.(2018课标,11,6分)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。
8、下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-)O2答案答案D本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在阴极区得到电子生成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li
9、2O2-x2Li+(1-)O2,正确。7.(2017课标,11,6分)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S8材料,电池反应为:16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14gC.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Li2S2的量越多答案答案D根据图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,依次发生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的转化,A正确;电池工作时负极反应
10、式为Li-e-Li+,当转移0.02mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02mol,质量为0.14g,B正确;石墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li2S2的量越来越少,D错误。8.(2016课标,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述的是()A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+B.正极反应式为Ag+e-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2答案答案BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误。
11、9.(2016课标,11,6分)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+O2+4OH-+2H2O2Zn(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(OHD.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)答案答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e-Zn(OH,故C项正确;每消耗1
12、molO2,电路中通过4mol电子,故D项错误。思路分析思路分析根据原电池及电解池的工作原理分析判断。知识拓展知识拓展1.2.失电子3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。10.(2016四川理综,5,6分)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:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x1)。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LixC6-xe-xLi+C6C.充电时,若转移1mole-,石墨(C6)电极将增重7xgD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO
13、2+xLi+答案答案C由放电时电池总反应可知,放电时负极反应式为LixC6-xe-C6+xLi+,正极反应式为Li1-xCoO2+xe-+xLi+LiCoO2,在原电池内部阳离子由负极向正极迁移,A、B项均正确;充电时阴极反应式为C6+xLi+xe-LixC6,阳极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,转移xmole-,石墨电极增重7xg,若转移1mole-,石墨电极将增重7g,C项不正确,D项正确。11.(2015课标,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极反应中有CO2生成B.
14、微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O答案答案A根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式为-24e-+6H2O6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2+24e-+24H+12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O,正确。12.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和
15、水分子通过。下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c(S)减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡答案答案C题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+;Cu为正极,电极反应式为Cu2+2e-Cu,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池溶液中消耗的Cu2+与由甲池迁移过来的Zn2+的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。13.(2014广东理综,11,4分)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极为Al,其他均
16、为Cu,则()A.电流方向:电极A电极B.电极发生还原反应C.电极逐渐溶解D.电极的电极反应:Cu2+2e-Cu答案答案A由图示可分析出该图中为原电池的负极,为电解池的阴极,电子流向为A,电流由A,A正确。Al极发生氧化反应,B错误。电极发生的电极反应为Cu2+2e-Cu,电极上有Cu生成,C错误。电极的电极反应为Cu-2e-Cu2+,D错误。评析评析本题考查了原电池和电解池的知识,较简单。考生只要掌握基本的电化学知识即可解答。14.(2018天津理综,10节选)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能
17、有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e-66CO2+63C2+6O2反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式:。答案答案(3)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)催化剂2Al+6CO2Al2(C2O4)3解析解析(3)观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e-Al3+;正极反应式为6O2+6e-6、6CO2+63C2+6O2,由此可知反应过程中O2的作用是催化剂;电池总反应式为2Al+6CO2Al2(C2O4)3。15.(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-
18、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+nO2+2nH2O4M(OH)n已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)nC C组组教师专用题组教师专用题组D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳
19、离子交换膜答案答案CA项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O2扩散至电极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故Mn+不能通过,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e-Mg2+,为防止负极区沉积Mg(OH)2,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。评析评析本题设计新颖,以新型电池为背景,考查原电池的工作原理。16.(2015江苏单科,10,2分)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
20、是()A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH-2e-2H2OC.电池工作时,C向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-2C答案答案DA项,由化合价变化知,每消耗1molCH4转移6mol电子;B项,电极A为负极,H2参与的电极反应为H2-2e-+CH2O+CO2;C项,电池工作时,C向电极A移动;D项,电极B是正极,电极反应为O2+4e-+2CO22C。17.(2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为AgC
21、l+e-Ag+Cl-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子答案答案D原电池的正极反应为Cl2+2e-2Cl-,故A项错误;放电时,白色沉淀AgCl在左侧电极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01mole-时,原电池左侧发生的反应为Ag-e-+Cl-AgCl,减少了0.01mol的Cl-,根据溶液呈电中性可知,左侧溶液中的H+通过阳离子交换膜向右侧转移0.01mol,故D项正确。18.(2014课标,12,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂
22、离子电池体系。下列叙述的是()A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移答案答案C由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正极(a)迁移,A项、D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe-xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi+xe-LiMn2O4,a极Mn元素的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。19.(2014大纲全国,9,6分)下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关
23、说法不正确的是()A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.电池的电解液可为KOH溶液C.充电时负极反应为:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高答案答案C在金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)中,MH(M为零价,H为零价)在负极发生反应:MH+OH-e-M+H2O,NiOOH在正极发生反应:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,电解液可为KOH溶液,A、B正确;充电时,阴极反应式为M+H2O+e-MH+OH-,C错误;MH中氢密度越大,单位体积电池所储存电量越多,即电池能量密度越高,D正确。评析评析本题对充电
24、电池充、放电时的电极反应式的书写及电解液的选择等进行了考查。试题的起点高,落点低,难度中等,区分度很好。20.(2014天津理综,6,6分)已知:锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2锂硫电池的总反应为:2Li+SLi2S有关上述两种电池说法正确的是()A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案答案BA项,在原电池内部,阳离子应移向正极;B项,二次电池的充电过程为电解过程,阴极发生还原反应;C项,比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能,当二者质量相同
25、时,转移电子的物质的量不相等,即比能量不同;D项,锂离子电池与锂硫电池的正、负极连接错误,应将锂硫电池的锂电极连接锂离子电池的石墨电极。21.(2013课标,10,6分)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl答案答案B根据电化学原理可知,Al为负极,电极反应为2Al-6e-2A
26、l3+;银器为正极,电极反应为3Ag2S+6e-6Ag+3S2-;溶液中反应为2Al3+3S2-+6H2O2Al(OH)3+3H2S,三反应相加可知该过程的总反应为2Al+3Ag2S+6H2O2Al(OH)3+6Ag+3H2S,故B正确,C、D错误;银器表面黑色的Ag2S变成了Ag,质量必然减小,A错误。评析评析本题以表面变黑的银质器皿的处理为素材,考查原电池的工作原理、氧化还原反应及盐类水解等知识,能力考查层级为综合应用,试题有一定难度。22.(2013课标,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的
27、叙述的是()A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e-Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案答案B该原电池的负极反应为Na-e-Na+,正极反应为NiCl2+2e-Ni+2Cl-,电池总反应为2Na+NiCl22NaCl+Ni。B项错误。23.(2013安徽理综,10,6分)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如下图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是(
28、)A.正极反应式:Ca+2Cl-2e-CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7gPbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转答案答案D本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项,根据电池总反应可知正极反应式为PbSO4+2e-Pb+S;B项,放电过程中,Li+向正极移动;C项,因为每转移0.1mol电子,理论上生成0.05molPb,故质量为0.05mol207gmol-1=10.35g;D项,常温时,由于电解质LiCl-KCl无法电离,电解质中无自由移动的离子,不能形成闭合回路,所以不导电,无电流。24.(2016江苏单科,20,1
29、4分)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2转化为Cr3+,其电极反应式为。(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是。(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性N
30、aBH4溶液,溶液中B(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH,其离子方程式为。纳米铁粉与水中N反应的离子方程式为4Fe+N+10H+4Fe2+N+3H2O研究发现,若pH偏低将会导致N的去除率下降,其原因是。相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中N的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是。答案答案(1)Cr2+14H+6e-2Cr3+7H2O(2)活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3)2Fe2+B+4OH-2Fe+2H2+B(OH纳米铁粉与H+反应生成H2Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除N的反应(或形成的Fe-Cu
31、原电池增大纳米铁粉去除N的反应速率)解析解析(2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。铁炭混合物去除Cu2+和Pb2+发生的是原电池反应(Fe为负极,活性炭为正极),当铁的质量分数达到一定数值后,随着铁的质量分数增加,活性炭的质量分数减少,铁炭混合物中微电池的数目减少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。(3)pH偏低时,溶液中的H+可与纳米铁粉发生反应:Fe+2H+Fe2+H2,从而使N的去除率下降。、两种水样的不同之处是中含有一定量的Cu2+而中没有,因此去除N的速率产生差异的可能原因是Cu2+(或Fe与之反应生成的Cu)起到了催化作用,也可能是Fe与Cu2+反应生成Cu
32、进而形成Fe-Cu原电池,加快了反应速率。考点二电解原理及应用考点二电解原理及应用A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组1.(2016北京理综,12,6分)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A.a、d处:2H2O+2e-H2+2OH-B.b处:2Cl-2e-Cl2C.c处发生了反应:Fe-2e-Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜答案答案B根据实验一的实验现象可判断出c为阳极,d为阴极,a、d处的电极反应均为2H2O+2e-
33、H2+2OH-,c处的电极反应为Fe-2e-Fe2+,由于Fe2+的颜色较浅,短时间观察不到明显的现象。“b处变红”,说明有H+生成,则发生了电极反应2H2O-4e-4H+O2;“局部褪色”说明在该电极上Cl-放电生成了Cl2,电极反应为2Cl-2e-Cl2。实验二中每个铜珠的左侧为阳极,右侧为阴极,其中铜珠的左侧铜放电变成铜离子,铜离子移动到m处,在m处放电变成铜析出。思路分析思路分析d处试纸变蓝说明该处有OH-生成,则d处发生了得电子的还原反应,从而确定d为阴极;利用类比的方法确定m处为阴极,然后利用电解原理分析判断。2.(2013北京理综,9,6分)用石墨电极电解CuCl2溶液(见下图)
34、。下列分析正确的是()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2+2e-CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体答案答案A电解过程中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,阴极与直流电源的负极相连,阳极与直流电源的正极相连,A项正确;电解质在溶液中的电离是因为水分子的作用,与通电无关,B项错误;电解过程中阳极上发生的反应为氧化反应,阳极反应为2Cl-2e-Cl2,在阳极附近可观察到黄绿色气体,C、D项错误。思路分析思路分析观察电解装置图中离子的移动方向,判断出电解池的阴极、阳极和直流电源的正极、负极,结合电解池的工作原理和电解规律分析判断。解题关键
35、解题关键在电解池中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。3.(2018课标,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S2H+S+2EDTA-Fe2+B B组组统一命题、省统一命题、省( (区、市区、市) )卷题组卷题组该装置工作时,下列叙述错误的是()A.阴极的电极反应:CO2+2H+2e-CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的电势比
36、ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性答案答案C本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应可知该极发生氧化反应,为阳极,则ZnO石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:CO2+2H+2e-CO+H2O,A正确;装置工作时涉及三个反应,Fe2+与Fe3+的转化循环进行,总反应为CO2与H2S之间的反应,根据得失电子守恒可知总反应为:CO2+H2SCO+H2O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO石墨烯与电源负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;Fe2+、Fe3+均在酸性环境中稳定存在,D正确。审题技巧审题技巧解题的关键
37、是电极名称的确定。如本题中CO2CO为还原反应阴极,Fe2+Fe3+为氧化反应阳极。4.(2017课标,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al3+3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案答案C本题考查电解原理的应用。O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴极材料应为金属或导电的非金属,可选用不锈钢网,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H+2e-H2,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳
38、极,D正确。知识拓展知识拓展关于电解原理的“不寻常”应用1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素CO(NH2)2制氢气。3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。5.(2016课标,11,6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4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S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。下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的S离子向正极迁移,正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2
39、SO4产品C.负极反应为2H2O-4e-O2+4H+,负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成答案答案BA项,通电后S向正极移动,正极区OH-放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负极反应为4H+4e-2H2,溶液pH增大;D项,当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25molO2生成。6.(2015福建理综,11,6分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移C.每生成1molO2,有44gCO
40、2被还原D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O答案答案B由模拟“人工树叶”电化学实验装置可知,该装置将光能和电能转化为化学能,故A错误;在电解池内部,阳离子向阴极迁移,故H+从b极区向a极区迁移,B正确;阴极上:3CO2C3H8O18e-,阳极上:2H2OO24e-,根据得失电子守恒可知,当阳极生成1molO2时,阴极被还原的CO2的质量为44g/mol=29.3g,故C错误;a电极的反应为3CO2+18H+18e-C3H8O+5H2O,故D错误。7.(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的
41、能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是()A.X是电源的负极B.阴极的电极反应式是:H2O+2e-H2+O2-CO2+2e-CO+O2-C.总反应可表示为:H2O+CO2H2+CO+O2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11答案答案DH2OH2、CO2CO均为还原过程,X应为电源负极,A项正确;阴极电极反应式为H2O+2e-H2+O2-和CO2+2e-CO+O2-,阳极电极反应式为2O2-4e-O2,总反应为H2O+CO2H2+CO+O2,B、C项正确;阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21,D项不正确。8.(2018课标,26节选)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一
42、种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相关金属离子c0(Mn+)=0.1molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题:(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为;沉积锌后的电解液可返回工序继续使用。答案答案(4)Zn2+2e-Zn溶浸解析解析(4)电解硫酸锌溶液时,阴极反应式为Zn2+2e-Zn,阳极反应式为2H2O-4e-O2+4H+,沉积锌后的电解液中主要含硫酸,可返回溶浸工序继续使用。9.(2
43、017天津理综,7,14分)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答和中的问题。.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)(1)反应所加试剂NaOH的电子式为,BC的反应条件为,CAl的制备方法称为。(2)该小组探究反应发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)。a.温度b.Cl-的浓度
44、c.溶液的酸度(3)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为。.含铬元素溶液的分离和利用(4)用惰性电极电解时,Cr能从浆液中分离出来的原因是,分离后含铬元素的粒子是;阴极室生成的物质为(写化学式)。答案答案(14分)(1)加热(或煅烧)电解法(2)ac(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6kJmol-1(4)在直流电源作用下,Cr通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液Cr和Cr2NaOH和H2解析解析(1)NaOH是离子化合物,其电子
45、式为Na+H-;固体混合物中含有Al(OH)3和MnO2,加入NaOH溶液,Al(OH)3转化为易溶于水的NaAlO2,MnO2不能溶于NaOH溶液,故固体D为MnO2,溶液A中含有NaAlO2,向溶液A中通入CO2后生成的沉淀B为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解生成Al2O3(固体C),工业上常用电解熔融的Al2O3制备金属铝。(2)固体D为MnO2。MnO2与浓盐酸混合,不加热无变化,加热有Cl2生成,说明该反应能否有效进行与温度有关;反应停止后,固体有剩余,滴加硫酸又产生Cl2,说明该反应能否有效进行与溶液的酸度有关。(3)通过分析可知反应生成的还原性气体为CO,易水解成TiO2x
46、H2O的液态化合物为TiCl4,故反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6kJmol-1。(4)依据离子交换膜的性质和电解池的工作原理知,在直流电源作用下,Cr通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液;在电解过程中,OH-在阳极室失去电子生成O2,溶液的酸性增强,通过阴离子交换膜移向阳极室的Cr有部分转化为Cr2,故分离后含铬元素的粒子是Cr和Cr2;H+在阴极室得到电子生成H2,溶液中的OH-浓度增大,混合物浆液中的Na+通过阳离子交换膜移向阴极室,故阴极室生成的物质为NaOH和H2。易错易混易错易混在电化学问题中,注意阳离子交
47、换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过。10.(2015山东理综,29,15分)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)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”)。(2)利用钴渣含Co(OH)3、Fe(OH)3等制备钴氧化物的工艺流程如下:Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为。铁渣中铁元素的化合价为。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2
48、体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为。答案答案(1)LiOH2Cl-2e-Cl2B(2)2Co(OH)3+S+4H+2Co2+S+5H2O或Co(OH)3+3H+Co3+3H2O,2Co3+S+H2O2Co2+S+2H+3Co3O4解析解析(1)B极区产生H2,则B极区发生还原反应,为阴极;A极电极反应式为2Cl-2e-Cl2,为阳极。A极区电解液为LiCl溶液,B极区电解液为LiOH溶液;Li+(阳离子)向阴极(B电极)移动。(2)向浸液中加入了具有氧化性的NaClO3和O2,所以铁渣中的铁元素为+3价。设钴氧化物的化学式为CoxOy,由xCoC2O4+O2CoxOy+2xC
49、O2(59x+16y)g2x22.4L2.41g1.344L则=,解得xy=34,则钴氧化物的化学式为Co3O4。评析评析本题考查了电解原理、化学计算、离子方程式的书写、氧化还原反应等,综合性强。11.(2014重庆理综,11,14分)氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术,是当前关注的热点之一。(1)氢气是清洁燃料,其燃烧产物为。(2)NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应得到NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为,反应消耗1molNaBH4时转移的电子数目为。(3)储氢还可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:(g)(g)+3H2(g)
50、。在某温度下,向恒容密闭容器中加入环己烷,其起始浓度为amolL-1,平衡时苯的浓度为bmolL-1,该反应的平衡常数K=。(4)一定条件下,下图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。导线中电子移动方向为。(用A、D表示)生成目标产物的电极反应式为。该储氢装置的电流效率=。(=100%,计算结果保留小数点后1位)答案答案(1)H2O(2)NaBH4+2H2ONaBO2+4H24NA或2.4081024(3)mol3L-3(4)ADC6H6+6H+6e-C6H1264.3%解析解析(1)H2的燃烧产物是H2O。(2)由NaBO2和NaBH4中B化合价相同知,NaBH4中H化合价升高
51、,H2O中H化合价降低,所以反应为NaBH4+2H2ONaBO2+4H2,1molNaBH4反应,则有4mol化合价升高,所以转移电子数为4NA。(3)由化学反应知,平衡时苯的浓度为bmolL-1,则环己烷浓度为(a-b)molL-1,H2的浓度为3bmolL-1,所以平衡常数K=mol3L-3=mol3L-3。(4)由图知在多孔惰性电极D表面生成,C的化合价降低,所以电子移动方向为AD。目标产物是C6H12,所以电极反应为C6H6+6H+6e-C6H12。由题意知,电极E产生O2的物质的量为2.8mol,n(e-)转移=n(O2)4=2.8mol4=11.2mol,而C6H6没有完全转化,所
52、以电极D上有H2生成。设生成H2xmol,C6H6转化ymol,则有:,解得:y=1.2,x=2。所以=100%64.3%。评析评析本题以电化学为载体,考查的知识点有:氧化还原反应、化学平衡、电化学的应用、化学计算等。综合性强,难度大。学生在学习过程中要熟练掌握电化学的分析方法。12.(2014上海单科,12,3分)如下图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是()A.K1闭合,铁棒上发生的反应为2H+2e-H2B.K1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高C.K2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法D.K2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生
53、0.001mol气体C C组组教师专用题组教师专用题组答案答案BK1闭合构成原电池,铁棒是负极,铁棒上发生的反应为Fe-2e-Fe2+;石墨棒是正极,溶液中的氧气得到电子转化为OH-,石墨棒周围溶液pH逐渐升高。K2闭合构成电解池,铁棒与电源的负极相连,作阴极,不会被腐蚀,属于外加电流的阴极保护法;电解饱和NaCl溶液的总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.002mol气体。13.(2014浙江理综,11,6分)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
54、反应方程式是:Ni(OH)2+MNiOOH+MH已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N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+H2O+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:H2O+M+e-MH+OH-,H2O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答案A镍氢电池放电时负极电极反应式为MH-e-+OH-M+H2O,正极电极反应式为NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-,故A项正确;充电时,阴离子移向阳极,故B项错误;H2O分子中有一
55、个转变为MH中的,但并不是被M还原的,故C项错误;从题干所给的反应方程式中可以看出,KOH溶液、氨水会将NiOOH转化为Ni(OH)2,使电池失去放电能力,故D项错误。14.(2013天津理综,6,6分)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2电解过程中,以下判断正确的是()电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正极:PbO2+4H+2e-P
56、b2+2H2O阳极:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+D答案答案D原电池内部H+向正极迁移(即向PbO2电极迁移),A项错误。当有3molPb被消耗时,转移6mole-,则生成1molAl2O3,B项错误。电池正极反应式为PbO2+2e-+4H+SPbSO4+2H2O,C项错误。原电池中PbPbSO4,质量增大;电解池中Pb作阴极,发生反应2H+2e-H2,故质量不变,D项正确。评析评析本题以应用电解法在铝表面产生氧化膜为载体,考查原电池内部离子移动方向与电解池中离子移动方向的区别,以及电极反应式的书写等知识。试题体现了化学理论服务于实际的理念,体现了学以致用的教育思想。15.(201
57、3大纲全国,9,6分)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是()A.阳极反应为Fe-2e-Fe2+B.电解过程中溶液pH不会变化C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成D.电路中每转移12mol电子,最多有1molCr2被还原答案答案B电解过程中,阳极发生氧化反应,A项正确;从题干信息中所给离子方程式可看出H+被消耗,pH会升高,B项错误;pH升高,c(OH-)增大,Fe3+3OH-Fe(OH)3,C项正确;还原1molCr2需要6molFe2+,
58、由Fe-2e-Fe2+得电路中转移的电子为26mol=12mol,D项正确。16.(2013海南单科,12,4分)下图所示的电解池和中,a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是()答案答案D“电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大”即要求阴极不产生气体而是析出金属,故A、B、C可以排除;再根据“增重b”“”或“=”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。(5)化工生产的副产氢也是氢气
59、的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色Fe,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:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。图1图2图1图2电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:。答案答案(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任
60、写其中2个)H2+2OH-2e-2H2O(2)(3)ac(4)光能转化为化学能(5)阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低解析解析(1)碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合OH-生成H2O。(2)两反应的S均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。H2(g)+A(l)B(l)H10O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)H20运用盖斯定律,+可得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)的H=H1+H2v逆,即v(吸氢)v(放氢),d
61、项不正确。(5)由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O,阴极的电极反应式为6H2O+6e-3H2+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。阴极产生H2,若不及时排出,则会还原Na2FeO4,使产率降低。由题中信息可知Na2FeO4在强碱性条件下稳定,故c(OH-)较低时Na2FeO4稳定性差;c(OH-)过高时,铁电极上会产生Fe(OH)3或Fe2O3,导致Na2FeO4产率降低。19.(2013重庆理综,11,14分)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1)催化反硝化法中,H2能将N还原为N2。25
62、时,反应进行10min,溶液的pH由7变为12。N2的结构式为。上述反应离子方程式为,其平均反应速率v(N)为molL-1min-1。还原过程中可生成中间产物N,写出3种促进N水解的方法。(2)电化学降解N的原理如下图所示。电源正极为(填“A”或“B”),阴极反应式为。若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)为g。答案答案(1)2N+5H2N2+2OH-+4H2O0.001加酸,升高温度,加水(2)A2N+6H2O+10e-N2+12OH-14.4解析解析(1)H2在水溶液中将N还原为N2的同时,溶液pH升高,说明有OH-生成,结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守
63、恒可写出反应的离子方程式;10min内OH-浓度的变化量为c(OH-)=10-2molL-1-10-7molL-110-2molL-1,由离子方程式可知N浓度变化量也为10-2molL-1,所以用N表示的该反应速率为v(N)=0.001molL-1min-1。N的水解为吸热反应,生成HNO2和OH-,故加酸、升温、加水稀释均可促进水解。(2)由题图可知在电解过程中N转化成N2,发生还原反应,故B为电源负极,则A为电源正极,N在阴极得电子生成N2,由电荷守恒可知反应必然会同时生成OH-;电解池中阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,转移2mol电子时生成0.5molO2和2molH+,2mo
64、lH+通过质子交换膜转移到右侧,故左侧溶液质量改变量为0.5mol32gmol-1+2mol1gmol-1=18g;当转移2mol电子时阴极可生成molN2,同时从左侧转移过来2molH+,故右侧溶液质量变化量为mol28gmol-1-2mol1gmol-1=3.6g,两侧溶液质量变化差为18g-3.6g=14.4g。评析评析本题综合考查了电化学、化学反应速率、离子方程式的书写、盐类水解等相关知识。第(2)小题如果不能正确理解质子交换膜的作用,就无法弄清左、右两侧溶液质量的变化,造成对试题无法准确作答而失分。考点三金属的腐蚀与防护考点三金属的腐蚀与防护A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷
65、题组1.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A.对比,可以判定Zn保护了FeB.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用的方法D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼答案答案D在中,若将Zn换成Cu,此时Fe作负极,其周围必然会出现Fe2+,Fe2+遇K3Fe(CN)6会出现蓝色沉淀,与原来的实验现象相同,也就是说,在中无论与Fe连接的金属活动性如何,实验现象都是一样的,所以用的方法无法判断Fe与Cu的活泼性强弱
66、。规律方法规律方法做对比实验时,一定要弄清哪些实验条件是相同的,哪些是变化的。2.(2013北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块答案答案A外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与其他物质接触发生反应,B、C选项不符合题意;钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。知识拓展知识拓展金属防护的常用方法及其特点1.电化学防护法(1
67、)牺牲阳极的阴极保护法:在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属(如Zn),使被保护的金属作原电池的正极;(2)外加电流的阴极保护法:将被保护的钢铁设备连接直流电源的负极。2.其他方法(1)改变金属内部结构,如把金属制成防腐的合金(如不锈钢);(2)加涂防护层,如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等。3.(2017课标,11,6分)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()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
68、流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整B B组组统一命题、省统一命题、省( (区、市区、市) )卷题组卷题组答案答案C本题考查外加电流的阴极保护法。通电后,电子被强制流向被保护的钢管桩,使钢管桩表面腐蚀电流接近于零,A、B两项均正确;高硅铸铁为惰性电极,不会损耗,C项错误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。4.(2014天津理综,1,6分)化学与生产、生活息息相关,下列叙述错误的是()A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染C.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素D.含重金属离子的电镀废液不能随意
69、排放答案答案BA项,铁表面镀锌,当发生电化学腐蚀时,Fe作正极被保护。B项,聚乙烯塑料非常稳定,不易降解,而聚乳酸塑料是易降解的塑料,故应用聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料来减少白色污染,故B项错误。D项,重金属离子对土壤、水都会产生污染,所以含重金属离子的电镀废液不能随意排放。5.(2017江苏单科,12,4分)下列说法正确的是()A.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H0B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀C.常温下,KspMg(OH)2=5.610-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)5.610-4molL-1D.常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2L
70、H2,反应中转移的电子数为6.021023C C组组教师专用题组教师专用题组答案答案BCN2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H0,S0,气体分子数减少的反应:SFe,Fe为正极,不易被腐蚀;D项,d为锌块,发生吸氧腐蚀,铁片上的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-。7.(2015重庆理综,11,14分)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第周期。(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g,则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为。(3)研究发现,腐
71、蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是。A.降低了反应的活化能B.增大了反应的速率C.降低了反应的焓变D.增大了反应的平衡常数(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应,该化学方程式为。(5)如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中,负极是(填图中字母“a”或“b”或“c”);环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为;若生成4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上
72、耗氧体积为L(标准状况)。答案答案(14分)(1)四(2)101(3)A、B(4)Ag2O+2CuCl2AgCl+Cu2O(5)c2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl0.448解析解析(2)Sn和Pb原子的数目之比为=101。(3)催化剂可以降低反应的活化能,增大反应速率,但不能改变反应物与生成物的总能量,即对反应的H无影响;反应的平衡常数只随温度的变化而变化。(4)复分解反应中各元素化合价均不变。(5)铜作负极失电子,产物是Cu2+;4.29gCu2(OH)3Cl中含有0.04molCu2+,Cu-2e-Cu2+,则转移0.08mol电子,需耗氧0.02mol,标准状况下为0.44
73、8L。评析评析本题以青铜器修复为载体考查元素周期表、催化剂的作用、方程式的书写、金属的防腐等基础知识,难度不大。8.(2014安徽理综,28,14分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格):编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0(2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了腐蚀,请
74、在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是。(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二:假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;假设二:;(4)为验证假设一,某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一,写出实验步骤和结论。实验步骤和结论(不要求写具体操作过程):答案答案(1)(2)吸氧还原2H2O+O2+4e-4OH-(或4H+O2+4e-2H2O)(3)反应放热,温度升高(4)实验步骤和结论(不要求写具体操作过程):药品用量和操作同编号实验(多孔橡皮塞增加进、出编号实
75、验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%2.0碳粉含量的影响导管);通入氩气排净瓶内空气;滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化,检验Fe2+等)。如果瓶内压强增大,假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题,合理答案均给分)解解析(1)由表格数据知:组实验作参照,组实验探究醋酸浓度的影响,所以铁粉质量不变;组实验中醋酸浓度和铁粉质量未变,碳粉质量减少,所以实验目的是探究碳粉含量的影响。(2)由图2知,t2时瓶内压强明显小于起始压强,说明铁发生了吸氧腐蚀;Fe和碳构成了原电池的两极,电子由负极Fe流向正极碳,碳粉表面发生了还原反应,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-或4H+O
76、2+4e-2H2O。(3)由图2知,0t1时瓶内压强增大,假设二可以为Fe与醋酸反应放热使气体受热膨胀。考点一原电池工作原理及应用考点一原电池工作原理及应用1.(2018北京海淀二模,10)一种以石墨和过渡金属氧化物作电极材料、以固态有机高聚物作电解质溶剂的锂离子电池的工作原理如图1所示,图2是合成有机高聚物的单体的结构简式。下列说法中正确的是()图1A A组组2016201820162018年高考模拟年高考模拟基础题组基础题组三年模拟图2A.放电时,外电路电子由过渡金属氧化物电极流向石墨电极B.充电时,石墨电极作阳极,过渡金属氧化物作阴极C.图2所示的两种单体可通过缩聚反应生成有机高聚物溶剂
77、D.有机高聚物溶剂分子中含醚键和酯基答案答案DA项,放电时,由图中Li+移动方向知,过渡金属氧化物电极作正极,石墨电极作负极,故外电路电子由石墨电极流向过渡金属氧化物电极;B项,充电时,由图中Li+移动方向知,过渡金属氧化物电极作阳极,石墨电极作阴极;C项,图2所示的两种单体分子中都含有碳碳双键,可通过加聚反应生成有机高聚物溶剂;D项,图2所示的两种单体分子发生加聚反应时,酯基和醚键不发生变化,故生成的有机高聚物溶剂分子中含醚键和酯基。2.(2018北京海淀一模,12)研究小组进行如下表所示的原电池实验:下列关于该实验的叙述中,正确的是()A.两装置的盐桥中,阳离子均向右侧移动B.实验中,左侧
78、的铜被腐蚀C.实验中,左侧电极的电极反应式为2H+2e-H2D.实验和实验中,均有O2得电子的反应发生实验编号实验装置实验现象连接装置5分钟后,灵敏电流计指针向左偏转,两侧铜片表面均无明显现象左侧铁片表面持续产生气泡,连接装置5分钟后,灵敏电流计指针向右偏转,右侧铁片表面无明显现象答案答案DA项,实验和实验中灵敏电流计指针偏转方向不同,说明电流方向不同,则阳离子迁移方向相反,中向左迁移,中向右迁移;B项,由图可知实验中左侧Cu电极得电子,故左侧的Cu不被腐蚀;C项,由实验中灵敏电流计指针偏转方向判断,外电路中电子从左侧电极向右侧电极迁移,故左侧电极处失电子,不应得电子;D项,由实验的现象可知,
79、中左侧电极处和中右侧电极处均得电子,均发生O2得电子的反应。3.(2018北京海淀期末,3)下图所示为锌铜原电池。下列叙述中正确的是()A.盐桥的作用是传导离子B.外电路电子由铜片流向锌片C.锌片上的电极反应式为Zn2+2e-ZnD.外电路中有0.2mol电子通过时,铜片表面增重约3.2g答案答案A锌铜原电池中,锌为负极,铜为正极,在外电路中,电子由锌片流向铜片,故B错误;锌为负极,锌片上的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,故C错误;铜片上的电极反应式为Cu2+2e-Cu,当外电路中有0.2mol电子通过时,铜片上生成0.1mol的铜,增加的质量为0.1mol64g/mol=6.4g,故D错误
80、。4.(2018北京朝阳期中,12)一种锂铜可充电电池,工作原理如图所示。在该电池中,非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。下列说法中不正确的是()A.陶瓷片允许Li+通过,不允许水分子通过B.放电时,N为电池的正极C.充电时,阴极反应为Li+e-LiD.充电时,接线柱A应与外接电源的正极相连答案答案DA项,由于金属锂能与水反应,故陶瓷片不允许水分子通过;B项,观察图中离子的移动方向,结合原电池原理知,放电时N为正极,M为负极;C项,充电时,N为阳极,M为阴极,阴极发生的反应为Li+e-Li;D项,充电时,M为阴极,故接线柱A应与外接电源的负极相连。5.(20
81、17北京东城二模,10)科学家研制出了一种新型的锂空气电池,其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正确的是()A.回收水性电解液可制取锂B.可将有机电解液改为水溶液C.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-D.电池总反应方程式为4Li+O2+2H2O4LiOH答案答案BA项,由图可以看出Li+移向水性电解液,所以回收该电解液可制得金属锂;B项,金属锂会和水发生反应,所以不能将有机电解液改为水溶液;C项,氧气在正极上得到电子生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-;D项,该电池的总反应方程式为4Li+O2+2H2O4LiOH。6.(2016北京西城二模,9)已知某种微生
82、物燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法中正确的是()A.外电路电子从B极移向A极B.溶液中H+由B极区移向A极区C.电池工作一段时间后B极区溶液的pH减小D.A极的电极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O2CO2+8H+答案答案D依据燃料电池工作原理图判断出A极为负极,B极为正极。A项,原电池中电子由负极移向正极,即外电路电子从A极移向B极;B项,原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极,则溶液中H+由A极区移向B极区;C项,电池工作一段时间后B极区溶液的pH不会减小;D项,A极为负极,CH3COOH失去电子发生氧化反应,电极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O2CO2+8H
83、+。7.(2018北京朝阳期末,10)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2浓度与去除率的关系。下列说法中不正确的是()图1图2A.M为电源负极,有机物被氧化B.电池工作时,N极附近溶液pH增大C.处理1molCr2时有6molH+从交换膜左侧向右侧迁移D.Cr2浓度较大时,可能会造成还原菌失活答案答案C由图1可知,该电池中有机物在微生物作用下发生氧化反应生成二氧化碳,则M电极为负极,A正确;电池工作时,N极消耗的H+比从M极移动过来的H+多,氢离子浓度减小,故N极附近溶液pH增大,B正确;1molCr2反应得到6mol电子,同时氧
84、气也会得到电子,故从交换膜左侧向右侧迁移的H+的物质的量大于6mol,C不正确;Cr2有强氧化性和毒性,在其浓度较大时,可能会造成还原菌失活而使其去除率为0,D正确。8.(2018北京海淀期末,19)实验小组探究铝片作电极材料时的原电池反应,设计下表中装置进行实验并记录。【实验1】装置实验现象左侧装置电流计指针向右偏转,灯泡亮;右侧装置电流计指针向右偏转,镁条、铝条表面产生无色气泡(1)实验1中,电解质溶液为盐酸,镁条作原电池的极。【实验2】将实验1中的电解质溶液换为NaOH溶液进行实验2。(2)该小组同学认为,此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,据此推测应
85、该出现的实验现象为。实验2实际获得的现象如下:装置实验现象.电流计指针迅速向右偏转,镁条表面无气泡,铝条表面有气泡.电流计指针逐渐向零刻度恢复,经零刻度后继续向左偏转。镁条表面开始时无明显现象,一段时间后有少量气泡逸出,铝条表面持续有气泡逸出(3)中铝条表面放电的物质是溶解在溶液中的O2,则该电极反应式为。(4)中“电流计指针逐渐向零刻度恢复”的原因是。【实验3和实验4】为了排除镁条的干扰,同学们重新设计装置并进行实验3和实验4,获得的实验现象如下:编号装置实验现象实验3电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出,铜片表面没有明显现象;约10分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝条表面气泡略有减少实验
86、4电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出,铜片表面没有明显现象;约3分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝条表面气泡略有减少(5)根据实验3和实验4可获得的正确推论是(填字母序号)。A.上述两装置中,开始时铜片表面得电子的物质是O2B.铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关C.铜片表面产生的气泡为H2D.由“铝条表面气泡略有减少”能推测H+在铜片表面得电子(6)由实验1实验4可推知,铝片作电极材料时的原电池反应与等因素有关。答案答案(1)负(2)电流计指针向左偏转,镁条表面产生无色气泡(3)O2+2H2O+4e-4OH-(4)Mg放电后生成Mg(OH)2附着在镁条表面,使Mg的放电
87、反应难以发生,导致指针归零或随着反应的进行,铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少,使O2放电的反应难以发生,导致指针归零(5)ABC(6)另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的氧气的浓度解析解析(1)由实验1中左侧装置的现象可知,电流计指针偏向的电极为正极,所以右侧装置中,铝条为正极,镁条为负极。(2)根据原电池的总反应可知,铝条作负极,电流计指针向左偏转;H2O电离出的H+在镁条表面得到电子,放出氢气,所以镁条表面有气泡产生。(3)电解质溶液呈碱性,所以氧气放电的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。(4)Mg放电后生成的Mg(OH)2附着在镁条表面,使Mg的放电反应难以发生,导
88、致指针归零;或随着反应的进行,铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少,使O2放电的反应难以发生,导致指针归零。(5)A项,实验3、4中电流计指针向左偏转,说明铝条为负极,铜片为正极,开始时氧气在铜片表面得到电子;B项,对比实验3、4可知,两实验中的变量为溶液中溶解的氧气的浓度,导致的结果为铜片表面开始产生气泡的时间长短不同;C项,铜片为正极,且一段时间后,铜片表面有气泡产生,此时得电子的是水电离出的H+,释放的气体为H2;D项,由“铝条表面气泡略有减少”的现象不能推测出铜片表面放电的是H+的结论。(6)由实验1、2可知,原电池反应与溶液酸碱性有关;由实验2、3可知,原电池反应与另一电极的电极材料有关
89、;由实验3、4可知,原电池反应与溶液中溶解的氧气的浓度有关。9.(2018北京昌平期末,18)碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池,其构造如图1所示。放电时总反应为Zn+2H2O+2MnO2Zn(OH)2+2MnOOH,从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如图2所示:图1碱性锌锰电池构造图2回答下列问题:(1)碱性锌锰电池中,锌粉、MnO2、KOH的作用分别是(每空只选1个)、。a.正极反应物b.正极材料c.负极反应物d.负极材料e.电子导体f.离子导体(2)“还原焙烧”过程中,无需外加还原剂即可在焙烧过程中将MnOOH、MnO2还原为MnO,起还原作用的物质是。(3)“净化”是在
90、浸出液中先加入H2O2,再加入碱调节溶液pH到4.5左右,再过滤出沉淀。请完整说明这样操作的目的:。Zn(OH)2Fe(OH)3Mn(OH)2开始沉淀的pH5.51.98.0沉淀完全的pH8.03.210.0(4)“电解”时,阳极的电极反应式为。本工艺中应循环利用的物质是(填化学式)。(5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤,滤液的主要成分是ZnCl2和MnCl2。“粉料”中的MnOOH与盐酸反应的化学方程式为。(6)某碱性锌锰电池维持电流0.5A(相当于每秒通过510-6mol电子),连续工作80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6g,则电池失效时仍有%的金属锌未参加反应。答案答
91、案(1)caf(2)C、Zn(3)加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,调节pH到4.5左右是使Fe3+完全沉淀而Mn2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中(4)Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+H2SO4(5)2MnOOH+6HClCl2+2MnCl2+4H2O(6)87解析解析(1)碱性锌锰电池中,锌粉为负极反应物,负极材料为铁皮外壳;铜钉为正极材料,正极反应物为二氧化锰;氢氧化钾为电解质,作用是传递离子。(2)电池中的碳粉和锌粉都是“还原焙烧”过程中的还原剂。(3)加入过氧化氢的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,再加入碱调节溶液的pH至4.5左右,将Fe3+转化为氢氧化铁沉
92、淀除去,这样可避免沉淀溶液中的锌离子和锰离子。(4)电解的溶液为硫酸锰和硫酸锌等的混合溶液,电解得到单质锌和二氧化锰,所以阳极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。电解可得到硫酸,浸出过程消耗硫酸,所以硫酸可以循环使用。(5)“粉料”中的MnOOH与盐酸反应得到MnCl2,Mn的化合价降低,则Cl的化合价升高,因此生成物中有氯气,根据得失电子守恒和原子守恒得到:2MnOOH+6HClCl2+2MnCl2+4H2O。(6)每秒通过510-6mol电子,连续工作80分钟,则通过电子的物质的量为510-68060mol=0.024mol。所以参加反应的单质锌为0.012mol,质量为0
93、.78g,所以剩余的锌为6g-0.78g=5.22g,100%=87%。10.(2017北京朝阳二模,27)Li-CuO二次电池的比能量高、工作温度宽,性能优异,广泛应用于军事和空间领域。(1)Li-CuO电池中,金属锂作极。(2)比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量,用来衡量电池的优劣。比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小:。(3)通过如下过程制备CuO。CuCuSO4溶液Cu2(OH)2CO3沉淀CuO过程,H2O2的作用是。过程产生Cu2(OH)2CO3的离子方程式是。过程,将CuSO4溶液加到Na2CO3溶液中,研究不同物质的量之比与产品纯度的关系(用铜元素的百分含量来表
94、征产品的纯度),结果如下:已知:Cu2(OH)2CO3中铜元素的百分含量为57.7%。二者比值为10.8时,产品中可能含有的杂质是,产生该杂质的原因是。过程反应的化学方程式是。(4)Li-CuO二次电池以含Li+的有机溶液为电解质溶液,其工作原理示意图如下。放电时,正极的电极反应式是。答案答案(1)负(2)LiAlNa(3)氧化剂2Cu2+2C+H2OCu2(OH)2CO3+CO2Cu(OH)2或4Cu(OH)2CuCO3等当Na2CO3用量减少时,c(C)变小,C水解程度变大,c(OH-)/c(C)增加,c(OH-)对产物的影响增大Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2O(4)CuO+
95、2e-+2Li+Cu+Li2O解析解析(1)在Li-CuO电池中,金属锂发生失电子的氧化反应,因此锂作负极;(2)1gLi失1/7mole-,1gNa失1/23mole-,1gAl失1/9mole-,所以比能量大小为LiAlNa;(3)过程中Cu转化为CuSO4,Cu元素化合价升高被氧化,因此H2O2的作用是氧化剂;过程为CuSO4溶液与Na2CO3溶液反应生成Cu2(OH)2CO3沉淀,因为Cu2(OH)2CO3可溶于酸溶液,因此不会有H+生成,所以反应的离子方程式为2Cu2+2C+H2OCu2(OH)2CO3+CO2;Cu2(OH)2CO3可以看成Cu(OH)2CuCO3。当Na2CO3用
96、量减少时,c(C)减小,但水解程度增大,增大,因此会生成含有较多Cu(OH)2成分的杂质。假设杂质的组成为xCu(OH)2CuCO3,则100%61.8%,解得x3.7,所以杂质可能为4Cu(OH)2CuCO3、Cu(OH)2等;Cu2(OH)2CO3可以看成Cu(OH)2CuCO3,其受热分解的产物为CuO、CO2和H2O,故化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2O;(4)根据图像可知,Li作负极,CuO作正极,正极反应式为CuO+2e-+2Li+Cu+Li2O。考点二电解原理及应用考点二电解原理及应用1.(2018北京怀柔零模,11)垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH
97、3表示)和氯化物,把垃圾渗滤液加入如图所示的电解池(电极为惰性材料)中进行净化。该净化过程分两步:第一步电解产生氧化剂,第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2。关于该过程,下列说法正确的是()A.A电极上发生还原反应B.B电极为电子的流出极C.产生的氧化剂为O2D.第二步的反应为3Cl2+2NH3N2+6HCl答案答案DA项,根据图示知,A电极是电解池的阳极,该电极上发生失电子的氧化反应;B项,B电极为阴极,阴极为电子的流入极;C项,阳极反应为2Cl-2e-Cl2,产生的氧化剂为Cl2;D项,第二步的反应为3Cl2+2NH3N2+6HCl。2.(2018北京海淀期末,11)电解Na2CO3溶液制取N
98、aHCO3溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中不正确的是()A.阴极产生的物质A是H2B.溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移C.阳极OH-放电,H+浓度增大,C转化为HCD.物质B是NaCl,其作用是增强溶液导电性答案答案D在阴极上由水电离出的氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H+2e-H2,故A正确;钠离子是阳离子,在电解池中由阳极室通过阳离子交换膜向阴极室迁移,故B正确;阳极OH-放电,H+浓度增大,H+和C发生反应C+H+HC,使C转化为HC,故C正确;据图可知,在阴极室生成的是NaOH,若物质B为NaCl,则会引入杂质Cl-,故D错误。3.(2018北京朝阳期末,14)高铁酸
99、钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末,是一种高效绿色强氧化剂,碱性条件下稳定,可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极,以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液,控制一定电压电解制备高铁酸钠,电解装置和现象如下:c(NaOH)阴极现象阳极现象1molL-1产生无色气体产生无色气体,10min内溶液颜色无明显变化10molL-1产生大量无色气体产生大量无色气体,3min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深15molL-1产生大量无色气体产生大量无色气体,1min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深下列说法中不正确的是()A.a为铁钉,b为石墨B.阴极主要发生反应:2H2O+2e-H2+2OH
100、-C.高浓度的NaOH溶液,有利于发生Fe-6e-+8OH-Fe+4H2OD.制备Na2FeO4时,若用饱和NaCl溶液,可有效避免阳极产生气体答案答案DA项,制备高铁酸钠需要铁在阳极放电,发生氧化反应,即a为铁钉,b为石墨;B项,电解池的阴极上阳离子放电,水电离的H+放电能力强于Na+,故阴极的电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-;C项,观察实验现象,碱性越强,越易生成Fe,故高浓度的NaOH溶液,有利于发生Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O;D项,若选用饱和NaCl溶液,因Cl-放电能力强于OH-,在阳极更容易产生气体。4.(2017北京朝阳一模,10)在一定条件下,用石墨电极电解0
101、.5mol/LCuSO4溶液(含H2SO4),监测到阳极附近pH随时间变化关系如下图。下列说法中不正确的是()A.ab段,通电瞬间,阳离子向阴极移动B.电解过程中,阳极发生的电极反应是2H2O-4e-4H+O2C.bc段,H+向阴极的移动速率大于其在阳极的生成速率D.bc段,pH下降过程中,阴极发生的主要电极反应是Cu2+2e-Cu答案答案CA项,通电后形成电解池,在电解质溶液中阳离子移向阴极;B项,阳极上H2O失去电子发生氧化反应,电极反应为2H2O-4e-4H+O2;C项,bc段溶液的pH减小,则c(H+)增大,所以氢离子的生成速率大于移动速率;D项,Cu2+的得电子能力强于H+,所以bc
102、段阴极主要发生反应Cu2+2e-Cu。5.(2016北京朝阳期末,11)某兴趣小组为了分析电解硝酸溶液时放电的离子,设计了如图装置进行实验(石墨电极)。电解过程中,X极产生了红棕色气体,则下列说法中不合理的是()A.a极为负极,b极为正极B.电解时,Y极附近溶液pH降低C.相同条件下,阴、阳两极产生的气体体积比是21D.X极的电极反应式是:2H+N+e-NO2+H2O答案答案C电解过程中,X极产生了红棕色气体,则X极的电极反应式为2H+N+e-NO2+H2O,则X为电解池的阴极,Y为电解池的阳极。A项,a极为负极,b极为正极;B项,电解时,Y为电解池的阳极,电极反应式为4OH-4e-O2+2H
103、2O,Y极附近溶液pH降低;C项,由电极反应式知,相同条件下,阴、阳两极产生的气体体积比是41。6.(2018北京海淀期末,17)电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染,其中所含的Cr()是主要污染物,可采用多种方法处理将其除去。查阅资料可知:在酸性环境下,Cr()通常以Cr2的形式存在,Cr2+H2O2Cr+2H+。Cr2的氧化能力强于Cr。常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:阳离子Fe3+Fe2+Cr3+开始沉淀的pH1.97.04.3沉淀完全的pH3.29.05.6.腐蚀电池法(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭,利用原电池原理还原Cr()。下列关于焦炭的说法中正确
104、的是(填字母序号)。a.作原电池的正极b.在反应中作还原剂c.表面可能有气泡产生.电解还原法向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体,以Fe为电极电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如下图所示。(2)A极连接电源的极,A极上的电极反应式是。(3)电解开始时,B极上主要发生的电极反应为2H+2e-H2,此外还有少量Cr2在B极上直接放电,该反应的电极反应式为。(4)电解过程中,溶液的pH不同时,通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如下图所示。由图知,电解还原法应采取的最佳pH范围为。a.24b.46c.610解释曲线和曲线去除率
105、低的原因:。答案答案(1)ac(2)正Fe-2e-Fe2+(3)Cr2+6e-+14H+2Cr3+7H2O(4)b曲线的pH较小,此时Cr()被还原生成的Cr3+难以生成Cr(OH)3沉淀,仍以Cr3+存在于溶液中,导致去除率较低;曲线的pH较大,铬元素主要以Cr存在,其氧化能力弱于Cr2,Cr()难以被还原继而生成沉淀,导致去除率较低解析解析(1)铁屑、焦炭、酸性含铬废水形成原电池,铁作负极,焦炭作正极;负极上Fe失电子生成Fe2+,Fe2+具有还原性,可以将Cr()还原;正极上H+得到电子生成氢气,使焦炭表面有气泡产生。(2)B极生成氢气,因此是阴极,所以A为阳极,连接电源正极,电极反应式
106、为Fe-2e-Fe2+。(3)B极是阴极,Cr2得到电子发生还原反应的电极反应式为Cr2+6e-+14H+2Cr3+7H2O。(4)由图知,pH=4和pH=6时Cr元素去除率较高,因此电解还原法应采取的最佳pH范围为46。7.(2017北京西城一模,27)以黄铜矿(主要成分为二硫化亚铁铜CuFeS2)为原料,用Fe2(SO4)3溶液作浸取剂提取铜,总反应的离子方程式是CuFeS2+4Fe3+Cu2+5Fe2+2S。(1)该反应中,Fe3+体现性。(2)上述总反应的原理如下图所示。负极的电极反应式是。(3)一定温度下,控制浸取剂pH=1,取三份相同质量的黄铜矿粉末分别进行如下实验:实验操作2小时
107、后Cu2+浸出率/%加入足量0.10molL-1Fe2(SO4)3溶液78.2加入足量0.10molL-1Fe2(SO4)3溶液,通入空气90.8加入足量0.10molL-1Fe2(SO4)3溶液,再加入少量0.0005molL-1Ag2SO4溶液98.0对比实验、,通入空气,Cu2+浸出率提高的原因是。由实验推测,在浸取Cu2+过程中Ag+作催化剂,催化原理是:.CuFeS2+4Ag+Fe2+Cu2+2Ag2S.Ag2S+2Fe3+2Ag+2Fe2+S为证明该催化原理,进行如下实验:a.取少量黄铜矿粉末,加入少量0.0005molL-1Ag2SO4溶液,充分混合后静置。取上层清液,加入稀盐酸
108、,观察到溶液中,证明发生反应。b.取少量Ag2S粉末,加入溶液,充分混合后静置。取上层清液,加入稀盐酸,有白色沉淀,证明发生反应。(4)用实验的浸取液电解提取铜的原理如图所示:电解初期,阴极没有铜析出。用电极反应式解释原因:。将阴极室的流出液送入阳极室,可使浸取剂再生,再生的原理是。答案答案(1)氧化(2)CuFeS2-4e-Fe2+2S+Cu2+(3)通入O2后,发生反应4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,c(Fe2+)降低,c(Fe3+)升高,总反应的平衡正向移动a.无明显现象b.pH=1的0.10molL-1Fe2(SO4)3(4)Fe3+e-Fe2+Fe2+在阳极失电子生成Fe3
109、+:Fe2+-e-Fe3+,S通过阴离子交换膜进入阳极室,Fe2(SO4)3溶液再生解析解析(1)在反应CuFeS2+4Fe3+Cu2+5Fe2+2S中,Fe3+转化为Fe2+,铁元素化合价降低,Fe3+作氧化剂,表现氧化性;(2)观察图像知,CuFeS2在负极失去电子,被氧化,负极的电极反应式是CuFeS2-4e-Fe2+2S+Cu2+;(3)对比实验、,通入空气后,发生反应4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,c(Fe2+)降低,c(Fe3+)升高,总反应的平衡正向移动,故Cu2+浸出率提高;a.若发生反应,则上层清液中无Ag+,加入稀盐酸,溶液中无明显现象;b.若要发生反应,则需加入
110、Fe3+,根据实验可知,应加入pH=1的0.10molL-1Fe2(SO4)3溶液。取上层清液,加入稀盐酸,有白色沉淀,说明上层清液中含有Ag+,可证明发生了反应;(4)由于Fe3+的得电子能力强于Cu2+,因此电解初期溶液中的Fe3+在阴极得到电子生成Fe2+;阴极室的流出液中含有Fe2+,将流出液送入阳极室后,Fe2+在阳极失电子生成Fe3+:Fe2+-e-Fe3+,S通过阴离子交换膜进入阳极室,Fe2(SO4)3溶液再生。考点三金属的腐蚀与防护考点三金属的腐蚀与防护1.(2018北京东城一模,12)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。下列说法不正确的是()A.上述正极反应均为O2
111、+4e-+2H2O4OH-B.在不同溶液中,Cl-是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C.向实验中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快D.在300min内,铁钉在酸性溶液中的平均吸氧腐蚀速率大于中性溶液中的平均吸氧腐蚀速率实验装置实验编号浸泡液pH氧气浓度随时间的变化1.0mol/LNH4Cl50.5mol/L(NH4)2SO451.0mol/LNaCl70.5mol/LNa2SO47答案答案BA项,4个实验中均发生吸氧腐蚀,正极电极反应式均为O2+4e-+2H2O4OH-;B项,通过对比实验与实验或实验与实验可知,Cl-对吸氧腐蚀速率的影响不大;C项,根据图像可知,N对吸氧腐蚀速率的影响
112、很大,向实验中加入少量(NH4)2SO4固体后,吸氧腐蚀速率加快;D项,根据图像可知,在300min内,铁钉在酸性溶液中的平均吸氧腐蚀速率大于中性溶液中的平均吸氧腐蚀速率。2.(2018北京朝阳期末,4)全世界每年因生锈损失的钢铁,约占世界年产量的四分之一。一种钢铁锈蚀原理示意图如下,下列说法中不正确的是()铁锈蚀中的电化学过程A.缺氧区:Fe-2e-Fe2+B.富氧区:O2+2H2O+4e-4OH-C.Fe失去的电子通过电解质溶液传递给O2D.隔绝氧气或电解质溶液均可有效防止铁生锈答案答案CC项,电子不能通过电解质溶液传递。3.(2017北京西城一模,10)生铁在pH=2和pH=4的盐酸中发
113、生腐蚀。在密闭容器中,用压强传感器记录该过程的压强变化,如下图所示。下列说法中不正确的是()A.两容器中负极反应均为Fe-2e-Fe2+B.曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化C.曲线b记录的容器中正极反应是O2+4e-+2H2O4OH-D.在弱酸性溶液中,生铁能发生吸氧腐蚀答案答案CA项,生铁发生腐蚀时,无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,负极反应均为Fe-2e-Fe2+;B项,观察图像知,曲线a随着时间增加,压强增大,说明有气体生成,即发生了析氢腐蚀,所以曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化;C项,曲线b的压强随时间增加而减小,说明发生了吸氧腐蚀,由于pH=4的盐酸呈酸性,所以正极反应是O
114、2+4e-+4H+2H2O;D项,根据曲线b的变化趋势可知生铁在弱酸性溶液中能发生吸氧腐蚀。4.(2016北京海淀适应性练习,6)下列铁制品(铁钉或钢铁管道)易被腐蚀的是()ABCD答案答案DA项,为外加电流的阴极保护法,铁为阴极,被保护;B项,为牺牲阳极的阴极保护法,钢铁输水管为正极,被保护;C项,锌比铁活泼,形成原电池时,铁为正极,被保护;D项,铁的金属活动性比铜强,构成原电池时,铁为负极,易被腐蚀。5.(2017北京海淀二模,28)某小组同学利用下图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了电化学腐蚀。实验中的现象是。用化学用语解释实验
115、中的现象:。(2)查阅资料:K3Fe(CN)6具有氧化性。据此有同学认为仅通过中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是。装置分别进行的实验现象.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞溶液.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加K3Fe(CN)6溶液铁片表面产生蓝色沉淀进行下列实验,在实验几分钟后的记录如下:a.以上实验表明:在条件下,K3Fe(CN)6溶液可以与铁片发生反应。b.为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是。(3)有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究K3Fe(CN)6的氧化性对实验结果的
116、影响,又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是(填字母序号)。实验滴管试管现象0.5molL-1K3Fe(CN)6溶液.蒸馏水无明显变化.1.0molL-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀.0.5molL-1Na2SO4溶液无明显变化实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3Fe(CN)6溶液(已除O2)产生蓝色沉淀B酸洗后的铁片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(未除O2)产生蓝色沉淀C铁片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀D铁片、K3Fe(CN)6和盐酸混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析,利用实验中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀
117、的实验方案是。答案答案(1)碳棒附近溶液变红O2+4e-+2H2O4OH-(2)K3Fe(CN)6可能氧化Fe生成Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2+的检验a.Cl-存在b.破坏了铁片表面的氧化膜(3)AC(4)连好装置一段时间后,取铁片(负极)附近溶液于试管中,滴加K3Fe(CN)6溶液,若出现蓝色沉淀,则说明负极附近溶液中产生了Fe2+,即发生了电化学腐蚀解析解析(1)在NaCl溶液中,铁片发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,OH-浓度增大,因此滴加酚酞后碳棒附近溶液变红;(2)中现象表明生成了Fe2+,但Fe2+可能是K3Fe(CN)6直接氧化铁片生成的;
118、a.由、现象可知,在存在Cl-时,K3Fe(CN)6溶液可与铁片发生反应;b.铁片酸洗后进行实验可产生Fe2+,所以Cl-的作用是破坏了铁片表面的氧化物薄膜;(3)Fe2+可能是K3Fe(CN)6或O2氧化Fe的产物,因此要证明K3Fe(CN)6的氧化性对实验结果确实存在影响,需要排除O2的干扰,A、C正确,B错误;D中Fe和盐酸反应可生成Fe2+,因此不能证实影响确实存在。1.(2018北京石景山一模,12)探究电场作用下阴、阳离子的迁移。a、b、c、d均为石墨电极,电极间距4cm。将pH试纸用不同浓度Na2SO4溶液充分润湿,进行如下实验:实验现象:B B组组201620182016201
119、8年高考模拟年高考模拟综合题组综合题组时间时间:15:15分钟分值分钟分值:35:35分分一、选择题(每题5分,共20分)时间试纸试纸1mina极附近试纸变红,b极附近试纸变蓝c极附近试纸变红,d极附近10min红色区和蓝色区不断向中间扩展,相遇时红色区约2.7cm,蓝色区约1.3cm两极颜色范围扩大不明显,试纸大部分仍为黄色下列说法不正确的是()A.d极附近试纸变蓝B.a极附近试纸变红的原因是:2H2O+2e-H2+2OH-C.对比试纸和试纸的现象,说明电解质溶液浓度影响H+和OH-的迁移D.试纸的现象说明,此环境中H+的迁移速率比OH-快答案答案BA项,d极为阴极,H+在阴极发生还原反应生
120、成氢气,d极附近OH-浓度增大,pH试纸变蓝;B项,a极为阳极,OH-在阳极发生氧化反应生成氧气,即4OH-4e-2H2O+O2,a极附近H+浓度增大,pH试纸变红;C项,10min以后,试纸和试纸的现象不同,说明电解质溶液浓度对H+和OH-的迁移有影响;D项,试纸红色区约2.7cm,蓝色区约1.3cm,说明H+的迁移速率比OH-快。思路分析思路分析用惰性电极电解硫酸钠溶液,阴极反应式为2H+2e-H2,H+浓度减小,OH-浓度增大,碱性增强;阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,OH-浓度减小,H+浓度增大,酸性增强。阴极周围OH-增加和阳极周围H+增加并不是溶液中的OH-或H+在电场作
121、用下移动所致,因溶液中没有大量的OH-或H+。2.(2018北京石景山期末,10)科学工作者研发了一种SUNCAT的系统,借助锂循环可持续合成氨,其原理如下图所示。下列说法中不正确的是()A.过程得到的Li3N中N元素为-3价B.过程生成W的反应:Li3N+3H2O3LiOH+NH3C.过程中能量转化的形式:化学能转变为电能D.过程涉及反应:4OH-4e-O2+2H2O答案答案CA项,过程得到的Li3N中Li元素为+1价,则N元素为-3价;B项,根据原理图可知,过程中Li3N和水反应生成氨气和W,W分解可生成Li、O2和H2O,则W为LiOH,反应方程式为Li3N+3H2O3LiOH+NH3;
122、C项,过程中氢氧化锂转变为锂、氧气和水,应该是电解过程,能量转化的形式为电能转变为化学能;D项,过程的阳极反应式为4OH-4e-O2+2H2O。审题技巧审题技巧本题考查氧化还原反应及电解原理,注意观察已知图像中的箭头指向,找到物质间的转化关系。易错警示易错警示本题易错选D,氢氧化锂转化为锂、氧气和水的反应不能自发进行,必须在电解条件下实现。3.(2018北京丰台期末,10)锂空气电池由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望,其原理模型如图所示。下列说法中不正确的是()A.可以用LiOH溶液作电解质溶液B.锂既是负极材料又是负极反应物C.正极反应式为2Li+O2+2e-Li2O2D.正极采用
123、多孔碳材料是为了更好地吸附空气答案答案A锂和水反应生成氢氧化锂和氢气,所以不能采用水性电解液,故A错误;该电池负极上锂失电子发生氧化反应,所以锂既是负极材料又是负极反应物,故B正确;正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为2Li+O2+2e-Li2O2,故C正确;多孔碳材料表面积大,正极采用多孔碳材料是为了更好地吸附空气,故D正确。解题关键解题关键根据离子的移动方向确定正、负极,明确各电极上发生的电极反应是解题的关键。易错警示易错警示锂是活泼金属,能与水反应;Li2O2是固体,写离子方程式时不能拆成离子。4.(2017北京海淀期末,10)某同学进行下列实验:下列说法中不合理的是()A.生铁片
124、发生吸氧腐蚀B.中心区:Fe-2e-Fe2+C.边缘处:O2+2H2O+4e-4OH-D.交界处:4Fe2+O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+操作现象取一块打磨过的生铁片,在其表面滴1滴含酚酞和K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后,生铁片上出现如下图所示“斑痕”。其边缘处为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈答案答案D生铁片边缘处为红色,说明生成了OH-,即O2+4e-+2H2O4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,A、C项正确;中心区域为蓝色,说明生成了Fe2+,即Fe-2e-Fe2+,B项正确;在两色环交界处出现铁锈是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁,氢氧化铁失水生成
125、铁锈,D项错误。审题技巧审题技巧认真分析实验现象,注意实验中颜色的变化及变化的区域,结合所学知识进行分析。思路分析思路分析生铁在中性条件下发生吸氧腐蚀,正极吸收氧气产生OH-,酚酞遇碱变红色;负极产生Fe2+,Fe2+遇到K3Fe(CN)6产生蓝色沉淀。5.(2016北京东城二模,27)(15分)某小组同学用如下装置电解食盐水,并对电解产物进行探究。资料显示:实验装置电解质溶液实验现象a极附近b极附近5mol/LNaCl溶液开始时,产生白色浑浊并逐渐增多,当沉入U形管底部时部分沉淀变为橙黄色;随后a极附近沉淀自下而上也变为橙黄色产生无色气泡二、非选择题(共15分)氯化亚铜(CuCl)为白色粉末
126、,微溶于水;氢氧化亚铜(CuOH)为黄色不溶于水的固体,易脱水分解为红色的Cu2O;Cu+在水溶液中不稳定,酸性条件下易歧化为Cu2+和Cu;氢氧化铜可以溶于浓NaOH溶液得到蓝色溶液。(1)经检验,b极产生的气体是H2,b极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”);铜丝a应与电源的(填“正”或“负”)极相连。(2)同学们分析a极附近生成的白色浑浊是CuCl,则该极的电极反应式是。(3)橙黄色沉淀中含有Cu2O,则CuCl转化为Cu2O的原因是(用方程式表示);结合离子在溶液中的运动规律,解释“a极附近沉淀自下而上”变为橙黄色的原因:。(4)同学们通过实验进一步证实沉淀中含有:将橙黄色沉
127、淀滤出洗涤后,滴加0.2mol/LH2SO4溶液至过量,应观察到的现象是。(5)同学们根据上述实验提出猜想:电解时,Cu作阳极先被氧化为。为此,他们用Cu电极电解5mol/LNaOH溶液,实验时观察到阳极产生大量无色气泡,附近溶液变蓝,未见预期的黄色沉淀。根据现象能否得出“该猜想不成立”的结论,并说明理由:。答案答案(1)增大正(2)Cu-e-+Cl-CuCl(3)CuCl+OH-CuOH+Cl-、2CuOHCu2O+H2O通电时,在阴极产生的OH-向阳极定向移动(4)沉淀溶解,溶液变蓝,且有少量红色固体产生(5)不能,阳极产生的大量O2可能将CuOH氧化解析解析(1)b极产生的气体是H2,说
128、明水电离产生的H+放电,故b极附近溶液的pH增大;结合a极附近现象和已知资料知,a极附近生成Cu+,故铜丝a作阳极,应与电源的正极相连。(2)铜失去电子生成Cu+,溶液中的Cl-与Cu+结合产生CuCl沉淀,电极反应式是Cu-e-+Cl-CuCl。(3)CuCl在碱性条件下转化为CuOH,CuOH脱水分解产生红色的Cu2O,故CuCl转化为Cu2O的方程式是CuCl+OH-CuOH+Cl-、2CuOHCu2O+H2O;通电时,在阴极产生的OH-向阳极定向移动,a极附近白色沉淀CuCl逐渐转化为黄色的CuOH,CuOH脱水生成红色的Cu2O,故a极附近沉淀自下而上变为橙黄色。(4)Cu+在水溶液
129、中不稳定,酸性条件下易歧化为Cu2+和Cu,若橙黄色沉淀中含有,则加酸后沉淀溶解,溶液变蓝,且有少量红色固体产生。(5)阳极产生的大量无色气泡为氧气,O2可将CuOH氧化,故不能得出猜想不成立的结论。知识拓展知识拓展分析电解过程的思维程序(1)判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。(2)分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。(3)排出阴、阳两极的放电顺序。阴极:阳离子放电顺序为Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。阳极:活性电极S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子。(4)判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。易错警示易错警示阴极不管是什么材料,电极本身都不放电,一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。电解水溶液时,K+Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
