解密09 电化学-备战2019年高考化学之高频考点解密（解析版）.doc

解密09 电化学 高考考点 考查内容 三年高考探源 考查频率 原电池工作原理及应用 1．理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 2018课标全国Ⅰ13； 2018课标全国Ⅱ12； 2018课标全国Ⅲ11； 2017课标全国Ⅰ11； 2017课标全国Ⅱ11； 2017课标全国Ⅲ11； 2016课标全国Ⅰ11； 2016课标全国Ⅱ11； 2016课标全国Ⅲ11； ★★★★★ 电解原理及应用 ★★★★★ 金属的腐蚀与防护方法 ★★★★★ 考点1 原电池工作原理及应用 一、原电池工作原理 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 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 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＋移向正极，Cl－移向负极 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) 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＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置Ⅱ的能量转化率高。 二、常见的化学电源 1．一次电池 普通锌锰电池 碱性锌锰电池 装置 电极 反应 负极：Zn−2e−Zn2+ 正极：2+2MnO2+2e−2NH3+Mn2O3+H2O 总反应： Zn+2MnO2+2Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O 负极：Zn+2OH−−2e−Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e−2MnOOH +2OH− 总反应： Zn + 2MnO2+2H2O2MnOOH+ Zn(OH)2 特点 优点：制作简单，价格便宜； 缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快 优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电 2．二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池 ① 放电时的电极反应 负极：Pb(s)+(aq)−2e−PbSO4(s)　(氧化反应) 正极：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e−PbSO4(s)+2H2O(l)　(还原反应) 总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) ② 充电时的电极反应 阴极：PbSO4(s)+2e−Pb(s)+(aq)　(还原反应)  阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)−2e−PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)　(氧化反应)  总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 3．燃料电池 是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。 （1）氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 装置 电池总反应 2H2+O22H2O 介 质 酸性 (H+) 负极：2H2−4e−4H+ 正极：O2+4H++4e−2H2O 中性 (Na2SO4) 负极：2H2−4e−4H+ 正极：O2+2H2O+4e−4OH− 碱性 (OH−) 负极：2H2+4OH−−4e−4H2O 正极：O2+2H2O+4e−4OH− （2）甲醇燃料电池 甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质： ①碱性电解质(KOH溶液为例) 总反应式：2CH3OH + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O 正极的电极反应式为：3O2 + 12e− + 6H2O===12OH− 负极的电极反应式为：CH3OH – 6e− +8OH− === CO32−+ 6H2O ②酸性电解质(H2SO4溶液为例) 总反应：2CH3OH +3O2 ===2CO2 + 4H2O 正极的电极反应式为：3O2+12e−+12H+ === 6H2O 负极的电极反应式为：2CH3OH −12e−+2H2O ===12H++ 2CO2 说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。 （3）甲烷燃料电池 甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2=== K2CO3+3H2O。 负极发生的反应：CH4− 8e− +8OH−===CO2 + 6H2O、CO2 + 2OH−===CO32− + H2O，所以： 负极的电极反应式为：CH4 +10OH− + 8e− === CO32− + 7H2O 正极发生的反应有：O2 + 4e− ===2O2−和O2− + H2O === 2OH−，所以： 正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e− === 4OH− 说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式。 （4）铝—空气—海水电池 我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。 电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。 负极的电极反应式为：4Al−12e−===4Al3+ 正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e−===12OH− 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。 三、依托新型电池考查的电化学原理 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－H2O2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。 调研1 Al−KMnO4电池具有高能量的特点，在生产生活中应用广泛，电极反应式为Al++ MnO2，装置如图所示。该电池工作时，以下说法正确的是 A．溶液中OH−向石墨极移动 B．Al电极附近溶液的pH保持不变 C．石墨极的电极反应式为+3e−+4H+MnO2+2H2O D．KMnO4中锰元素价态高，因此在同条件下放电容量比MnO2的大 【答案】D 【解析】电池工作时Al作负极，石墨作正极，溶液中阴离子向负极移动，A错。负极电极反应式为Al−3e−+4OH−+2H2O，工作时Al电极附近溶液pH减小，B错。题中电池是碱性介质，因此石墨极的电极反应式为+3e−+2H2OMnO2+4OH−，C错。 调研2 甲、乙两组同学利用如下两反应(K为25 ℃时的平衡常数)设计成原电池(装置如图)。 ①As+2I−+2H+As+I2+H2O K1=14.2 ②2Fe3++2I−2Fe2++I2 K2=1.1×108 左池溶液都相同(KI−I2溶液)，右池溶液不同：甲组为Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液，乙组为FeCl3和FeCl2的混合溶液。 当电流表指针指向零点后再改变右池的条件，改变的条件及电流表指针偏转情况记录如下： 操作 电流表指针偏转情况 甲组 若滴加浓盐酸 偏向左方 若滴加浓NaOH溶液 偏向右方 乙组 若滴加浓FeCl2溶液 不偏转 若滴加浓FeCl3溶液 偏向左方 则下列叙述错误的是 A．同温同浓度时，氧化性：Fe3+>As B．与反应②比较，反应①平衡常数小，可逆程度大 C．左池中滴加淀粉溶液变蓝色，再加入足量FeCl2固体，蓝色会褪去 D．甲组在右池加入浓NaOH溶液，此时石墨Ⅱ为负极，As被氧化 【答案】C 【解析】根据25 ℃时反应①、②的平衡常数可知，反应②进行程度大，说明氧化性：Fe3+>As，A项正确；与反应②比较，反应①平衡常数小，则反应①进行程度小，其可逆程度大，B项正确；左池中滴加淀粉溶液变蓝色，再加入足量FeCl2固体，对I2浓度无影响，蓝色不会褪去，C项错误；甲组在右池加入浓NaOH溶液，则右池中c(H+)减小，发生反应：As+2OH−−2e−As+H2O，故石墨Ⅱ为负极，As被氧化，D项正确。 调研3 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＋2H2OCd(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＋H2O 【答案】D 【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＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，所以正确选项为D。 考点2 电解原理及应用 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Fe2＋，而不是Fe3＋)；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S2－＞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＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞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CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3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。 3．用惰性电极电解电解质溶液的规律 电解类型 电解质类别 实例 电极反应特点 电解对象 电解质浓度 pH 溶液复原 电解水型 强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐 NaOH H+和OH−分别在阴极和阳极放电生成H2和O2 水 增大 增大 加水 H2SO4 减小 加水 Na2SO4 不变 加水 电解电解质型 无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐 HCl 电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电 电解质 减小 增大 加HCl CuCl2 加CuCl2 放H2生碱型 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阴极：H2O得电子放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电 电解质 和水 生成新电解质 增大 加HCl 放O2生酸型 不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4 阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O失电子放O2生成酸 电解质 和水 生成新电解质 减小 加CuO或 CuCO3 调研1 电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需要补充物质M。下列有关分析或说法正确的是 A．a应接直流电源的正极 B．阳极的电极反应式为NO+5e−+6H++H2O C．电路中通过5 mol电子时，理论上可处理22.4 L标准状况下的NO D．补充的物质M是NH3 【答案】D 【解析】a电极上NO→，化合价降低，得电子，因此a连接电源的负极，作阴极，故A错误；b 电极为阳极，反应式为NO+2H2O−3e−+4H+，故B错误；阴极反应式为NO+6H++5e−+H2O，总反应为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，转移5 mol电子，消耗NO的物质的量为 mol，NO的体积为 L，故C错误；根据总反应知，生成了硝酸，因此需要通入NH3，故D正确。 调研2 电镀废水中常含有剧毒的。该废水处理的一种方法是利用还原剂把还原成毒性较低的Cr3+，再加碱生成沉淀；另一种方法是向废水中加入适量的NaCl，用Fe作电极进行电解。下列说法错误的是 A．电解时，阳极反应式为Fe−2e−===Fe2+ B．电解过程中，阴极能产生氢气 C．电解过程中，被还原的离子方程式为+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O D．电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀 【答案】D 【解析】电解法处理含铬废水的原理：用Fe作电极进行电解，Fe被氧化生成Fe2+，Fe2+作还原剂把还原成毒性较低的Cr3+。电解过程中，H+在阴极放电生成H2，使阴极附近溶液中的c(H+)<c(OH−)，溶液显碱性，反应生成的阳离子Fe3+、Cr3+迁移到阴极附近后与OH−结合转化成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀而除去。 调研3 如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是 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CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋ C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体 【答案】D 【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CH3OH的一极为负极，通入O2的一极为正极，所以石墨、Pt(左)作阳极，Ag、Pt(右)作阴极；B项，负极反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；C项，应加入CuO或CuCO3；D项，丙池中：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0.012 5 mol O2，转移0.05 mol电子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其质量为1.45 g。 考点3 金属的腐蚀与防护方法 1．化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 2．金属腐蚀的两种比较 （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－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 其他 反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===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。 3．金属防护的两种保护方法 （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。 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解原理 原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀，阳极要定期予以更换 将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护 应用 保护一些钢铁设备，如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片 保护土壤、海水及水中的金属设备 实例 示意图 调研1 下列与金属腐蚀有关的说法中正确的是 A．图1中，插入海水中的Fe棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图2中，插入溶液中的Fe棒容易溶解，主要发生电化学腐蚀 C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要原因是高温下铁发生化学腐蚀 D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 【答案】C 【解析】水面附近的铁易发生化学腐蚀，则越靠近水面腐蚀越严重，A项错误；铁在阴极受到保护，不易腐蚀，B项错误；高温下铁被氧化，C项正确；镁块为原电池的负极，发生氧化反应，D项错误。 调研2 铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为：4Fe+3O2+xH2O===2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是 A．① B．② C．③ D．④ 【答案】C 【解析】此处铁生锈属于吸氧腐蚀。④处没有和电解质溶液接触，不能构成原电池，锈蚀速率较慢；①②③处已与电解质溶液接触，但①②处含O2较少，所以③处腐蚀最快。 调研3 我国古代青铜器制作工艺精湛，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀。研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl，CuCl在青铜器腐蚀过程中起到催化作用。可采用“局部封闭法”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。下图为青铜器在潮湿环境中发生腐蚀的原理示意图。下列说法错误的是 A．腐蚀过程中，c为负极 B．正极的电极反应式为：O2+4e−+2H2O4OH− C．腐蚀过程中CuCl降低了反应的活化能和反应的焓变 D．“局部封闭法”的反应原理为：Ag2O +2CuCl2AgCl+Cu2O 【答案】C 【解析】本题考查新情景下电化学腐蚀情况，意在考查考生对陌生信息的提取能力及对原电池和电化学腐蚀等知识的掌握程度。腐蚀过程中，青铜基体(c)作为原电池负极，多孔催化层(b)作为原电池正极，A项正确；由题图可知，正极O2参与反应生成了OH−，所以电极反应式为O2+4e−+2H2O4OH−，B项正确；由题意可知，CuCl在青铜器腐蚀过程中起催化作用，可以降低反应的活化能，加快化学反应速率，但不能改变反应的焓变，C项错误；由题意知，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，D项正确。 1．下列事实不能用电化学原理解释的是 A．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护钢管不受腐蚀 B．常温条件下，铝在空气中不易被腐蚀 C．镀层破坏后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更耐腐蚀 D．钢铁的腐蚀生成疏松氧化膜，不能保护内层金属 【答案】B 【解析】地下输油钢管与外加直流电源的负极相连，钢管作电解池的阴极，可以得到保护，故A不合题意；铝被氧化生成氧化铝，为化学反应，与电化学无关，故B符合题意；金属活动性：Zn>Fe>Sn，白铁较难腐蚀，能用电化学原理解释，故C不合题意。 2．熊猫金银纪念币，很多银纪念币材料为铜芯镀银，依据所掌握的电化学原理判断，下列说法正确的是 A．制作这种银纪念币时，纯银作阳极 B．银币制作过程中保持电流恒定，升高温度会加快电镀的速率 C．电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2+)保持不变 D．锌−铜−稀硫酸组成的原电池中，一段时间后，铜片附近溶液中c(S)增大 【答案】A 【解析】铜芯上镀银时，应用铜器作阴极、纯银作阳极，A正确；电镀的速率只与通过电子的速率有关，所以保持电流恒定，导线中通过电子的速率是不变的，电镀的速率不变，B错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的Zn、Fe杂质也失电子产生Zn2+、Fe2+，阴极上只析出铜，故溶液中c(Cu2+)减小，C错误；原电池中阴离子向负极移动，应该是锌片附近c(S)增大，D错误。 3．含乙酸钠和氯苯()的废水可以利用微生物电池除去，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．该装置能将化学能转化为电能 B．B极上发生氧化反应 C．每有1 mol CH3COO－被氧化，质子交换膜中通过8 mol电子 D．A极电极反应式为：+2e－+H＋=Cl－+ 【答案】C 【解析】A．该装置是原电池，能将化学能转化为电能，A正确；B．原电池中阳离子向正极移动，所以B极是负极，发生氧化反应，B正确；C．电子只能通过导线传递，不能通过质子交换膜，C错误；D．A极是正极，电极反应式为：+2e－+H＋=Cl－+，D正确，答案选C。 4．下列说法中，不正确的是 A B C D 钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀 钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀 将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 钢闸门作为阴极而受到保护 【答案】C 【解析】A项，当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，故A正确；B项，当钢铁表面的水膜显酸性时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生的是析氢腐蚀，故B正确；C项，在原电池中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜作正极被保护，钢闸门作负极被腐蚀，起不到对钢闸门的保护作用，故C错误；D项，在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要将钢闸门作电解池的阴极，故D正确。故选C。 5．水系锂电池具有安全、环保和价格低廉等优点，成为当前电池研究领域的热点。以钒酸钠(NaV3O8)为正极材料的电极反应式为NaV3O8+xLi++xe−NaLixV3O8，则下列说法不正确的是 A．充电过程中阳极上NaLixV3O8中钒的化合价发生变化 B．该电池在充电过程中Li+从阳极向阴极迁移 C．该电池的总反应为NaV3O8+xLiNaLixV3O8 D．当电池中有1.5 mol电子发生转移时，负极材料减少4.5 g 【答案】D 【解析】本题考查电化学原理、电极反应式的书写等。放电过程中正极发生的反应与充电过程中阳极发生的反应互为逆反应，根据正极的电极反应式可知，充电过程中阳极上NaLixV3O8中钒的化合价发生变化，A项正确。充电过程中阳离子(Li+)从阳极向阴极迁移，B项正确。根据电池示意图和正极的电极反应式可知，该电池的总反应为NaV3O8+xLiNaLixV3O8，C项正确。当电池中有1.5 mol电子发生转移时，负极消耗1.5 mol Li，减少的Li的质量为10.5 g，D项错误。 6．镁电池放电时电压高而平稳，成为人们研制的绿色电池。一种镁电池的反应式为 xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列说法中正确的是 A．充电时MgxMo3S4只发生还原反应 B．放电时Mo3S4只发生氧化反应 C．充电时阳极反应式为Mo3S－2xe－===Mo3S4 D．放电时负极反应式为xMg＋2xe－===xMg2＋ 【答案】C 【解析】A项，充电时MgxMo3S4既发生氧化反应又发生还原反应，A错误；B项，放电时，镁发生氧化反应，Mo3S4只发生还原反应，B错误；C项，充电时阳极反应式为 Mo3S－2xe－===Mo3S4，C正确；D项，放电时负极反应式为xMg－2xe－===xMg2＋，D错误，答案选C。 7．直接氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。未加入氨硼烷之前，两极室质量相等，电池反应为NH3·BH3+3H2O2NH4BO2+4H2O。已知两极室中电解质足量，下列说法正确的是 A．正极的电极反应式为2H++2e−H2↑ B．电池工作时，H+通过质子交换膜向负极移动 C．电池工作时，正、负极分别放出H2和NH3 D．工作一段时间后，若左右两极室质量差为1.9 g，则电路中转移0.6 mol电子 【答案】D 【解析】本题考查新型原电池，意在考查考生对电化学原理的理解和运用能力。根据电池反应可知，正、负极的电极反应式分别为3H2O2+6H++6e−6H2O、NH3·BH3+2H2O−6e− NH4BO2+6H+，两极均没有气体生成，A、C错误。原电池工作时，阳离子移向正极，B错误。假定有6 mol电子转移，则左极室质量增加31 g−6 g=25 g，右极室质量增加6 g，两极室质量之差为19 g，故左右两极室质量差为1.9 g时，电路中转移0.6 mol电子，D正确。 8．一种新型的混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。其电路工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．甲放电时为正极，充电时为阳极 B．电池充电时，OH−由甲侧向乙侧移动 C．放电时负极的电极反应式为MHn−ne−M+nH+ D．汽车下坡时发生图中实线所示的过程 【答案】B 【解析】本题考查电化学知识。由题图可知，放电时，乙上NiOOH转化为Ni(OH)2，发生还原反应，则乙为正极，故甲放电时为负极，充电时为阴极，A项错误；充电时是电解池，OH−向阳极移动，即由甲侧向乙侧移动，B项正确；放电时负极的电极反应式为MHn+nOH−−ne−M+nH2O，C项错误；汽车下坡时，电池处于充电状态，发生图中虚线所示的过程，D项错误。 9．用常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。 下列说法错误的是 A．0~t1时，原电池的负极是Al片 B．0~t1时，正极的电极反应式是N+2H++e− NO2↑+H2O C．t1后，原电池的正、负极发生互变 D．t1后，正极上每得到0.3 mol电子，则负极质量减少2.7 g 【答案】D 【解析】本题考查原电池原理，铝、铜与硝酸的反应等知识，意在考查考生对原电池原理的理解，以及运用相关知识进行分析、推理和判断问题的能力。0~t1时，铝为原电池的负极，铜为正极，到t1时，铝在浓硝酸中钝化后不再反应，此时铜又成了原电池的负极。选项A，0~t1时，原电池的负极是Al片，正确；选项B，0~t1时，硝酸根离子在正极得电子生成红棕色气体NO2，正确；选项C，t1后，铝发生钝化，铜作负极，所以，电池的正、负极发生互变，正确；选项D，t1后，铜是负极，每有0.3 mol电子发生转移，就有0.15 mol铜失去电子，负极质量减少9.6 g，错误。 10．我国科研人员以Zn和尖晶石百锰酸锂(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式：xZn +Zn1−xMn2O4ZnMn2O4(0<x<1)。下列说法正确的是 A．ZnMn2O4是负极材料 B．充电时，Zn2+向ZnMn2O4电极迁移 C．充电时，阳极反应：ZnMn2O4−xZn2+−2xe−===Zn1−xMn2O4 D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化 【答案】C 【解析】A．原电子放电是Zn失电子发生氧化反应，为负极材料，故A错误；B． 充电时其原理为电解原理，充电时原来的负极连接电源的负极变为Zn极，Zn2+向阴极即Zn电极迁移，故B错误；C． 充电时，阳极ZnMn2O4发生氧化生成Zn1−x Mn2O4，其电极反应为ZnMn2O4−xZn2+−2xe−===Zn1−xMn2O4，故C正确；D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价降低，Mn元素的化合价升高，故D错误；答案为C。 11．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+。下列说法正确的是 A．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3++e−Cr2+ B．电池充电时，Cl−从a极穿过选择性透过膜移向b极 C．电池放电时，a极的电极反应式为Fe3++3e−Fe D．电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3+浓度降低0.1 mol·L−1 【答案】A 【解析】由图可知，正极(FeCl3/FeCl2+盐酸)、负极(CrCl3/CrCl2)，“负氧正还原”，负极反应式为Cr2+−e−Cr3+，正极反应式为Fe3++e−Fe2+。充电时，b极为阴极，发生还原反应：Cr3++e−Cr2+，A正确；充电时，为电解池，a极(阳极)反应式为Fe2+−e−Fe3+，Cl−由b极移向a极，B、C错误；没有溶液的体积，无法计算浓度变化，D错误。 12．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。 请回答下列问题： （1）甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为____________。 （2）乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_________________________________________。 （3）当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况)，丙池中________极析出________g铜。 （4）若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)，若将丙中溶液复原，需加入________。 【答案】（1）原电池　CH3OH−6e−+8OH−===+6H2O （2）阳极　4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 （3）280　D　1.6 （4）减小　增大　HCl 【解析】（1）甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH−6e−+8OH−===+6H2O。 （2）乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。 （3）根据各电极上转移的电子相同，则n(Ag)=4n(O2)=2n(Cu),故V(O2)= =0.28 L=280 mL ,m(Cu)==1.6 g。 （4）若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，溶液pH增大，而甲中总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O，溶液pH减小。 13．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。 甲　　　乙 （1）如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_________________________________。设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过___________mol电子。 （2）其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为_______________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因___________________，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式______________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果+3价铁被氧化为，试写出该反应的离子方程式______________________。 （3）如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示，一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是_____________，电极反应式为________________； 甲　　　乙 乙装置中石墨（1）为________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，乙装置中与铜线相连石墨电极上发生的反应式为___________________，产物常用________检验，反应的离子方程式为______________。 【答案】（1）Fe+Cu2+Fe2++Cu　0.2 （2）2H++2e−H2↑　酸性　+H2ONH3·H2O+H+　2Fe2++Cl22Fe3++2Cl− 2Fe3++3Cl2+8H2O2+6Cl−+16H+ （3）溶液变红　O2+2H2O+4e−4OH−　阴　2Cl−−2e−Cl2↑　湿润淀粉碘化钾试纸 Cl2+2I−2Cl−+I2 【解析】（1）设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28 g·mol−1·x，正极增重32 g·mol−1·x，28x+32x=12，x=0.2 mol。 （2）NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H+得电子，负极上Fe失电子生成Fe2+。Cl2将Fe2+氧化为Fe3+，Cl2过量时，发生的