资源简介

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工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。
2．了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
3．认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
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；
2015课标全国Ⅰ11；
2015课标全国Ⅱ26、28。
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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 控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2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Fe3＋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FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
【答案】D
调研2 [双选]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CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是
A．检测时，电解质溶液中的H＋向正极移动
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CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
【答案】AC
【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正确；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，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。
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
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 如图X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是
A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．烧杯中溶液的pH增大
D．烧杯中向Cu电极定向移动
【答案】A
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+)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
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 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－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀
【答案】A
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。
1．等质量的两份锌粉a、b分别加入到两份相同体积相同、物质的量浓度相同且过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图为产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是
【答案】A
2．氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2 + 4OH?－4e? = 4H2O，O2 + 2H2O + 4e— = 4OH? 据此作出判断，下列说法中正确的是
A．O2在正极发生氧化反应
B．燃料电池的能量转化率可达100%
C．工作一段时间后电解质溶液中OH?的物质的量浓度增大
D．产物为无污染的水，属于环境友好电池
【答案】D
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．用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如图。下列说法正确的是
A．放电时，负极发生还原反应
B．放电时，正极的电极反应为：NiO(OH)+H2O+e?=Ni(OH)2+OH?
C．放电时，OH?移向镍电极
D．充电时，将电池的镍电极与外电源的负极相连
【答案】B
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．锂电池因具有安全、环保和价格低廉等优点而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，则下列说法中不正确的是
A．放电时，负极的电极反应式为Li?e?Li+
B．充电过程中Li+从阳极向阴极迁移
C．充电过程中阳极的电极反应式为NaLixV3O8?xe?NaV3O8+xLi+，NaLixV3O8中钒的化合价发生了变化
D．该电池可以用硫酸钠溶液作电解质溶液
【答案】D
8．[双选]电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是
A．石墨电极上发生氧化反应
B．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇
C．根据图示，物质A为CO2
D．甲烷燃料电池中CO向空气一极移动
【答案】C
【解析】A项，甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，与负极相连的石墨电极是阴极，阴极得电子发生还原反应，A错误；B项，乙醇是非电解质，不能增强污水的导电能力，B错误；C项，根据图示，甲烷燃料电池中用熔融碳酸盐作电解质，所以正极反应为2CO2＋O2＋4e－===2CO，物质A为CO2，C正确；D项，在燃料电池中，阴离子移向负极，所以CO向甲烷一极移动，D错误；答案选C。
9．用电化学制备正十二烷的方法：向烧杯中加入50 mL 甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11 mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。已知电解总反应：2C6H13COONa＋2CH3OHC12H26＋2CO2↑＋H2↑＋2CH3ONa，下列说法不正确的是
A．图中电源的a极为直流电源的负极
B．加入金属钠可以将酸转化为钠盐，提高离子浓度，增强导电性
C．阳极电极反应：2C6H13COO－－2e－===C12H26＋2CO2↑
D．反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备
【答案】D
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(0A．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
11．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。
12．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
13．Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾( K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：
（1）该电池放电时正极的电极反应式为______________________________________；若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn________g(已知F＝96 500 C·mol－1)。
（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”，下同)池移动；若用阳离
子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动。
（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有
________________________________________________________________________。
Ⅱ.电解制取KIO3
电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生
反应的电极反应式为___________________________________；电解过程中阴极附近溶液
pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】Ⅰ.（1）FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－　0.2
（2）右　左
（3）使用时间长、工作电压稳定
Ⅱ.I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O (或2I－－2e－===I2)　变大

1．[2017新课标Ⅰ]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流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
【答案】C
2．[2017新课标Ⅱ]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：
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【解析】A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e?H2↑，故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。
【名师点睛】本题考查电解原理的应用，如本题得到致密的氧化铝，说明铝作阳极，因此电极方程式应是2Al?6e?＋3H2OAl2O3＋6H＋，这就要求学生不能照搬课本知识，注意题干信息的挖掘，本题难度不大。
3．[2017海南]一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式为：N2+6H++6e?2NH3
C．H+由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
【答案】A
【名师点睛】本题考查电解原理，首先判断阴阳两极，阴极连接电源的负极，阴极上得到电子化合价降低，发生还原反应，阳极连接电源的正极，阳极上失去电子化合价升高，发生氧化反应，然后判断电极材料，惰性电极还是活动性金属作电极，活动性金属作阳极，活动性金属先失电子，如果是惰性材料作阳极，则是还原性强的阴离子先失电子，氧化性强的离子在阴极上得电子；电极反应式的书写是高考的热点，一般需要根据装置图完成，需要看清反应环境。
4．[2017新课标Ⅲ]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+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e?=3Li2S4
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Li2S2的量越多
【答案】D
【解析】A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li2S6+2Li++2e?=3Li2S4，故A正确；B．原电池工作时，转移0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g，故B正确；C．石墨烯能导电，S8不能导电，利用掺有石墨烯的S8材料作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误。答案为D。
5．[2016·北京]用石墨电极完成下列电解实验。下列对实验现象的解释或推测不合理的是
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；……
A．a、d处：2H2O+2e?H2↑+2OH?
B．b处：2Cl??2e?Cl2↑
C．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】B
6．[2016·新课标Ⅲ]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?+2H2O2。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】C
【解析】本题的解题关键是电极反应式的书写，首先根据氧化还原反应与原电池的关系，正确判断出Zn为电池负极，O2在正极获得电子，正极反应为O2+4e?+2H2O4OH?，该电极反应极为重要，1 mol O2反应转移4 mol电子，常用于相关计算。A、充电时阳离子向阴极移动，故错误；B、放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，故错误；C、放电时，锌在负极失去电子，故正确；D、标准状况下22.4 L氧气的物质的量为1 mol，对应转移4 mol电子，故错误。
7．[2016·新课标II]Mg?AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是
A．负极反应式为Mg?2e?Mg2+
B．正极反应式为Ag++e?Ag
C．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】B
8．[2016·海南]某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42?+ 10H++6e?Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时向负极迁移
【答案】AD
【解析】A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B．KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2+6e?+8H2O2Fe(OH)3+10OH?，错误；C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D．电池工作时阴离子OH?向负极迁移，正确；故选AD。
9．[2016·上海]图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示
A．铜棒的质量 B．c(Zn2+)
C．c(H+) D．c(SO42?)
【答案】C
10．[2016·新课标Ⅰ]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H2SO4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1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
【答案】B
11．[2016·浙江]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+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)n
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离子交换膜
【答案】C
【解析】明确原电池内部离子的移动方向。A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极表面，正确；B项，根据“已知”信息：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，可知单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多，则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为、、，所以铝的比能量比Mg、Zn的高，正确；C项，M?空气电池放电过程中，正极为氧气得到电子生成OH?，错误；D项，为了避免正极生成的OH?移至负极，应选用阳离子交换膜，正确。

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