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专题七 电化学及其应用（学生版）
1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3.理解金属发生电化学腐蚀的原因。了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。
4..知道电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电能转化为化学能的实际意义。
一、原电池工作原理
1.原电池中根据电性关系
电流方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同；电子移动方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同。
电子：
由负极通过导线移向正极；
电流：
由正极到负极；
电解质溶液(熔融电解质)：
阴离子移向负极，阳离子移向正极。
以铜锌原电池为例
2.原电池反应原理
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[来源:Z*xx*k.Com]
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)
3.两个装置的比较
装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。
二、原电池正、负极的判断方法：
(1)由组成原电池的两极材料判断。
一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的负极失电子发生氧化反应，其正极得电子发生还原反应。
(5)电极增重或减轻。
工作后，电极质量增加，说明溶液中的阳离子在电极(正极)放电，电极活动性弱；反之，电极质量减小，说明电极金属溶解，电极为负极，活动性强。
(6)有气泡冒出。
电极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明电极为正极，活动性弱。
三、原电池电极反应式和总反应式的书写
一般电极反应式的书写
—按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，
判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
—电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式应根据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。
—
复杂电极反应式的书写
＝－
如CH4酸性燃料电池中
CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式
CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式
在书写电极反应式时要注意哪些方面？
1．两极得失电子数目相等；
2．电极反应式常用“＝”不用“→”表示；
3．电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而弱电解质或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示；
4．写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋或OH－或H2O；
5．两电极反应、电池总反应的三个方程式，若已知其中两个，可由方程式的加减得到第三个。
四、特殊原电池
1.燃料电池电极反应式的书写
（1）找位置、写式子
负极反应式应符合“还原剂－ne－―→氧化产物”的形式；正极反应式符合“氧化剂＋ne－―→还原产物”的形式。燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在不同介质中放电后的具体存在形式不同。
①酸性介质：碳、氢元素分别转化为CO2、H＋；O2转化为H2O。
②碱性介质：碳、氢元素分别转化为CO、H2O；O2转化为OH－。
（2）查电荷，添离子
检查(1)中电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒，但要注意，在酸性溶液中不添加OH－，在碱性溶液中不添加H＋。若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。
（3）查原子，添物质
检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加H2O使原子守恒。
（4）对于较复杂的电极反应，可用总反应式减去较简单一极的电极反应式得到。
2．可充电电池原理分析
（1）充电时电极的连接
充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
（2）工作时的电极反应式
同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
五、不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写
例
电极反应式为
①酸性介质，如H2SO4：
CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O
②碱性介质，如KOH溶液：
CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－
负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－
③熔融盐介质，如K2CO3：
在电池工作时，CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO
④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2－
根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－
负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－===3O2－
六、可充电电池规律总结
（1）对可充电电池充电和放电两过程认识
放电是原电池反应，充电是电解池反应
（2）对可充电电池电极极性和材料的判断
判断电池放电时电极极性和材料，可先标出放电（原电池）总反应式电子转移的方向和数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极材料；得到电子的一极为正极，该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料，方法同前，失去电子的一极为阳极，该物质即为阳极材料；得到电子的一极为阴极，该物质即为阴极材料。
（3）对溶液中离子的移动方向判断：
放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；
充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
（4）可充电电池充电时与电源的连接：
可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。
（5）对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断：
可根据电极反应式进行分析，放电（原电池）的负极及充电（电解池）的阳极均失去电子，发生了氧化反应，其变价元素被氧化；
放电（原电池）的正极及充电（电解池）的阴极均得到电子，发生了还原反应，其变价元素被还原。
（6）可充电电池电极反应式的书写方法：
书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：
第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；
第二，写出一个比较容易书写的电极反应式（书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存）；
第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
七、“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。
科#网]
（3）注意放电顺序。[来源:学#
（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。
八、电解规律
用惰性电极电解电解质溶液的规律
（1）电解水型
电解质(水溶液)
电极方程式
电解物质
总化学
方程式
电解质
浓度
溶液pH
溶液
复原
含氧酸(如H2SO4)
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
2H2O=O2↑＋2H2↑
增大
减小
加H2O
强碱(如NaOH)
增大
加H2O
活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)
不变
加H2O
（2）电解电解质型
无氧酸(如HCl)，除HF外
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
酸
2HClH2↑＋Cl2↑
减小
增大
通入HCl气体
不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
盐
CuCl2Cu＋Cl2↑
加CuCl2
固体
（3）放H2生碱型
活泼金属的无氧酸盐
(如NaCl)
阳极：2Cl－－2e===Cl2↑－
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
水和盐
2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－
生成新电解质
增大
通入HCl气体
（4）放O2生酸型
不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
水和盐
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
生成新电解质
减小
加CuO或CuCO3
九、电解电极反应方程式的书写
电解方程式的书写步骤
以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。
第一步：明确溶液中存在哪些离子。
阳离子：Cu2＋、H＋；
阴离子：OH－、SO42￣。
第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。
阴极：Cu2＋>H＋；
阳极：OH－>SO42￣。
第三步：写电极反应式和总的电解方程式。
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu；
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。
根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
（2）做到“三看”，正确书写电极反应式
①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2＋)。
②二看介质，介质是否参与电极反应。
③三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
十、原电池、电解池和电镀池的比较
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转化成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理，在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
装置举例
形成条件
①活动性不同的两个电极(连接)；②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)；③形成闭合回路直流电源；
①两个电极接②两个电极插入电解质溶液；③形成闭合回路电源正极；
①镀层金属接
②电镀液必须含有镀层金属的离子
电极名称
负极：较活泼金属；
正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)
阳极：与电源正极相连的极；
阴极：与电源负极相连的极(由外加电源决定)
阳极：镀层金属；阴极：镀件(同电解池)
电极反应
负极：氧化反应，金属失电子；
正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子；
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：金属电极失电子；
阴极：电镀液中阳离子得电子
电子流向
负极正极
电源负极阴极
电源正极阳极
电源负极阴极电源正极阳极
反应原理举例
负极：Zn－2e－＝Zn2＋
正极：2H＋＋2e－＝H2↑
总反应：
Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑[来源:学。科。网Z。X。X。K]
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu
总反应：
Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
阳极：Zn－2e－＝Zn2＋
阴极：Zn2＋＋2e－＝Zn
溶液中
Zn2＋浓度不变
主要应用
金属的电化学腐蚀分析；
牺牲阳极的阴极保护法；
制造多种新的化学电源
电解食盐水(氯碱工业)；电冶金(冶炼Na、Mg、Al)；精炼铜
镀层金属为铬、锌、镍、银等，使被保护的金属抗腐蚀能力增强，增加美观和表面硬度
实质
使氧化还原反应中的电子通过导线定向转移，形成电流
使电流通过电解质溶液，而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程
联系
(1)同一原电池的正、负极发生的电极反应得、失电子数相等。
(2)同一电解池的阴极、阳极发生的电极反应中得、失电子数相等。
(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算
十一、金属的腐蚀
1．金属腐蚀的实质：
金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
2．金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
3．化学腐蚀实质：
金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。
4．电化学腐蚀实质：
不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化学腐蚀过程有电流产生。
5．腐蚀的常见类型
析氢腐蚀
在酸性条件下，正极发生2H++2e-=H2↑反应。
吸氧腐蚀
在极弱酸或中性条件下，正极发2H2O+O2+4e-=4OH-反应。
若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。
6．在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：
电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
十二、电解原理解题流程
十三、电解的应用
1、电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)
（1）氯碱工业的主要原料是食盐，由于粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，对生产设备造成损坏，影响产品的质量，故必须进行精制。
①化学方法
a．依次加入沉淀剂BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液，每次所加试剂都必须稍稍过量以便使相应离子完全沉淀。
b．过滤。
c．滤液中加盐酸：调节溶液pH值为4～6，CO32－＋2H＋=CO2↑＋H2O
②离子交换法：
对于上述处理后的溶液，需送入离子交换塔，进一步通过阳离子(Na＋)交换树脂除去残存的Ca2＋、Mg2＋，以达到技术要求。
（2）精制的饱和食盐水中存在着Na+、Cl-、H+、OH-四种离子，用石墨作电极，通电时H+ 和Cl-优先放电，
电极反应式为
阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，
阴极：2H＋＋2e－=H2↑
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2、电镀
（1）概念：
电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他 金属 或 合金 的过程。
（2）形成条件：
①电解时，镀层金属作阳极；
②镀件作 阴极；
③含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；
④用直流电源。
（3）特征：
①阳极本身放电被氧化 ；
②宏观上看无新物质生成；
③电解液的总量、浓度、pH均不变。
3、电冶炼
电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：电解熔融NaCl时，
电极反应式为：
阳极：2Cl－－2 e－=Cl2↑ ，
阴极：2Na＋＋2e－=2Na ，
总反应式为：2NaCl 2Na＋Cl2↑。
4、电解精炼
电解精炼粗铜时，阳极材料是——粗铜，阴极材料是——精铜，电解质溶液是CuSO4溶液(或 Cu(NO3)2溶液)。长时间电解后，电解质溶液必须补充。
一、原电池正、负极的判断方法：
二、电池充放电时电极的判断方法：
电池充电的实质就是放电时发生变化再复原的过程。如铅蓄电池：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
三、盐桥电池的两大特点
1.盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使原电池不断产生电流，避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)。
2.盐桥中有关电极的判断：同原电池电极的判断一致，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。对于活泼金属和不活泼金属，则活泼金属作负极，不活泼金属作正极；对于金属与非金属，则是金属作负极，非金属作正极；对于还原性不同的物质，则是还原性强的作负极，还原性弱的作正极。
四、电解原理的应用
1.阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO，影响烧碱质量。
2.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
3.电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
五、电化学腐蚀规律
1.对同一种金属来说，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。
2.活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。
3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。
4.电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
5.从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外加电流的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。
考点一 原电池与电解池原理及化学电源
典例1：.十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是（ ???）
A.?该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极??????????
B.Pt1电极附近发生的反应为：SO2＋2H2O－2e－＝H2SO4＋2H＋
C.?Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－??????????
D.?相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
【答案】D
【解析】A. 放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极，A不符合题意；B. Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，极反应为SO2＋2H2O－2e－＝SO2-4＋4H＋ ， 硫酸应当拆为离子形式，B不符合题意；C. 酸性条件下，氧气得电子生成水, C不符合题意；D. 相同条件下，放电过程中：负极发生氧化反应：2SO2＋4H2O－4e－＝2SO2-4＋8H＋ ， 正极发生还原反应：O2＋4e－＋4 H＋＝2H2O，根据转移电子数相等规律可知：放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D符合题意；故答案为：D
【分析】A、根据质子有负极向正极移动分析；B、电池负极，发生氧化反应；C、要注意电解质的酸碱性；D、根据转移电子数相等规律计算。
对点模拟1．一种光化学的结构如图所示，电池总反应为AgCl（s）+Cu+（aq）═Ag（s）+Cu2+（aq）+Cl﹣（aq），下列关于该电池在工作时的说法中正确的是（?? ）
A.?生成108g银，转移电子个数为1mol???????????????????B.?Cu+在负极发生氧化反应C.?Ag电极活泼，Ag失电子发生氧化反应???????????????D.?Cl﹣由负极迁移到正极
考点二 　电解原理及其应用
典例2：利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，如图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图．上述电池工作时，有关说法正确的是（?? ）
A.?铝罐将逐渐被腐蚀??????????????????????????????????????????????B.?碳粒和炭棒上发生的反应为：O2+4e﹣=2O2﹣C.?炭棒应与玩具电机的负极相连??????????????????????????D.?该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻
【答案】A
【解析】解：A、碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，铝失电子生成铝离子，所以铝罐逐渐被腐蚀，故A正确；B、碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，导电的非金属碳棒作正极，2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣ ， 故B错误；C、碳棒作原电池的正极，所以应与玩具电机的正极相连，故C错误．D、在原电池工作时，炭棒作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 由此可知炭棒和碳粒的质量不会改变，故D错误．故选A．
【分析】碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，导电的非金属碳棒作正极，负极上铝失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；原电池放电时，正极应与玩具电机的正极相连．
对点模拟2．（1）近几年，具有超常性能的铝离子电池成为研究热点，其可在一分钟内完成充放电。铝与石墨为电极，内部用AlCl4－和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是（?? ）
A.放电时，有机阳离子向石墨电极方向移动B.放电时，正极的电极反应式为：Cn[AlCl4]+e－=Cn+AlCl4－C.充电时，每生成1mol铝，同时消耗4molAl2Cl7－D.充电时铝电极接电源负极，该极有Cn[AlCl4]生成
（2）TiO2在光照射下可使水分解：2H2O 2H2↑+O2↑，该过程类似植物的光合作用．如图是光照射下TiO2分解水的装置示意图．下列叙述正确的是（?? ）
A.?该装置可以将光能转化为电能，同时也能将其转化为化学能B.?TiO2电极上发生的反应为：2H++2e﹣═H2↑C.?该装置工作时，电流由TiO2电极经R流向铂电极D.?该装置工作时，TiO2电极附近溶液的pH变大
考点三 电解的计算
典例3：锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视．目前已经研制成功了多种锂电池．某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO2═LiMnO2 ， 若该电池提供5C电荷量（其他损耗忽略不计），则消耗的正极材料的质量约为（式量Li：7，MnO2：87，电子电荷量取1.60×10﹣19 C）（?? ）
A.?3.5×10﹣3 g????????????????????B.?7×10﹣4 g????????????????????C.?4.52×10﹣3 g????????????????????D.?4.52×10﹣2 g
【答案】C
【解析】解：n（e﹣）= =5.2×10﹣5 mol，正极反应MnO2～e﹣ ， 则n（MnO2）=5.2×10﹣5 mol，m（MnO2）=5.2×10﹣5 mol×87g?mol﹣1=4.52×10﹣3g，故选C．
【分析】n（e﹣）= =5.2×10﹣5 mol，正极反应MnO2～e﹣ ， 根据二氧化锰和转移电子之间的关系式计算．
对点模拟3．一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不正确的是（?? ）

A.?电极A上H2参与的电极反应为：CO+H2+2CO32﹣﹣4e﹣=3CO2+H2OB.?理论上，A极每消耗1molH2 ， 则消耗 molCH4C.?电池工作时，CO32﹣向电极A移动D.?电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e﹣=2CO32﹣
考点四 金属的腐蚀与防护
典例4：研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题．下列有关判断中正确的是（?? ）
A.?用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀B.?②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀C.?③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D.?①②③中海水均是实现化学能与电能相互转化的电解质
【答案】C
【解析】解：A、是吸氧腐蚀，a极是氧气得电子生成氢氧根离子，而铁是负极发生氧化反应生成亚铁离子，铁被腐蚀，故A错误； B、金属作电解池的阴极被保护，而铁与电源正极相连是阳极发生氧化反应，故B错误；C、锌比铁活泼，所以锌失电子，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；D、海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误；故选C．
【分析】A、是吸氧腐蚀；B、金属作电解池的阴极被保护；C、锌比铁活泼，所以锌失电子；D、海水是混合物．
对点模拟4．1根据问题填空:
（1）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一 ①钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的正极反应式为________．②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料 R 可以采用________．A．铜B．锡C．锌D．石墨③如图乙方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极上．
（2）根据反应 Fe+Fe2（SO4）3═3FeSO4设计的双液原电池如图丙所示． ①电极Ⅰ的材料为金属铁，则烧杯 A 中的电解质溶液为________（填化学式）②电极Ⅱ发生的电极反应式为________．
（3）某同学组装了如图丁所示的电化学装置．电极Ⅰ为 Al，其他电极均为 Cu． ①电极Ⅰ为________极（填“正”“负”或“阴”“阳”），发生________反应（填“氧化”或“还 原”），电极反应式为________；电极Ⅲ为________极（填“正”“负”或“阴”“阳”）．②盐桥中盛有含 KNO3 溶液的琼脂，盐桥中的 K+向________极（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）移动．
对点模拟4．2.电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛．

（1）为了减缓海水对钢闸门A和C的腐蚀，图1中，材料B可以选择________（填字母序号）． a．锌板???????????? b．铜板??????????? c．碳棒图2中，钢闸门C作________极．若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应式为________，检测该电极反应产物的试剂是________．
（2）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3所示（质子交换膜只允许H+自由通过）．该电池的正极反应式为________．
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸（弱酸）的原理如图4所示（图中“HA”表示乳酸 分子，A﹣表示乳酸根离子）．①阳极的电极反应式为________．②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________．
一、单选题
1.【2018年高考新课标Ⅱ卷】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+4Na 2Na2CO3+C，下列说法错误的是（）
A.?放电时，ClO4-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-=2CO32-+C??????D.?充电时，正极反应为：Na+ + e- =Na
【2018年高考新课标Ⅲ卷】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）。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-x=2Li+（1- ）O2
3.【2018年高考新课标Ⅰ卷】硫酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一，采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是（?? ）
A.?合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用????????
B.?从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.?“沉淀”反应的金属离子为Fe3+????????????????????????
D.?上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
4.【2018年高考新课标Ⅰ卷】最近我国科学家设计了一种，CO?+H?S协同转化装置，实现对天然气中CO?和H?S的高效去除。示意图如右所示，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：

①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H?S=2H++S+2EDTA+Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是（?? ）
A.?阴极的电极反应：CO?+2H++2e-=CO+H?OB.?协同转化总反应：CO?+H?S=CO+H?O+SC.?石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.?若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+
5.【2017年高考新课标Ⅲ卷】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﹣=3Li2S4B.?电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC.?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，电池中的Li2S2量越多
6.【2017年高考新课标Ⅱ卷】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﹣═Al????????????????D.?硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
7.【2017年高考新课标Ⅰ卷】支撑海港码头基础的钢管柱，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
8.【2016年高考上海卷】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﹣）
9.【2016年高考江苏卷】下列说法正确的是（ ?）
A.?氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子B.?0.1mol?L﹣1Na2CO3溶液加热后，溶液的pH减小C.?常温常压下，22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个D.?室温下，稀释0.1mol?L﹣1CH3COOH溶液，溶液的导电能力增强
10.【2016年高考新课标Ⅱ卷】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﹣=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+2H2O=Mg（OH）2+H2↑
【2016年高考新课标Ⅰ卷】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SO42﹣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SO42﹣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1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
12.【2016年高考新课标Ⅲ卷】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﹣+2H2O═2Zn（OH）42﹣ ． 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（OH）42﹣D.?放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
13.【2016年高考北京卷】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﹣═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
14.【2016年高考浙江卷】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+2nH2O=4M（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：4M++nO2+2nH2O+4ne﹣=4M（OH）nD.?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
15.【2016年高考四川卷】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+LixC6═LiCoO2+C6（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LixC6﹣xe﹣═xLi++C6C.?充电时，若转移1mol e﹣ ， 石墨（C6）电极将增重7x gD.?充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2﹣xe﹣═Li1﹣xCoO2+xLi+
16.【2015年高考上海卷】研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是（??? ）
A.?d为石墨，铁片腐蚀加快?????????????????????B.?d为石墨，石墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e → 4OH–C.?d为锌块，铁片不易被腐蚀?????????????????D.?d为锌块，铁片上电极反应为：2H+ + 2e → H2↑
二、实验探究题
17.【2015年高考上海卷】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：已知：??? H2SO3??????????? Ki1=1.54×10-2??????? Ki2=1.02×10-7???????????? HClO???????????? Ki1=2.95×10-8???????????? H2CO3?????????? Ki1=4.3×10-7????????? Ki2=5.6×10-11
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。???????????
（2）离子交换膜的作用为：________?? 、________??? 。
（3）精制饱和食盐水从图中________?位置补充，氢氧化钠溶液从图中________?位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）

三、综合题
18.【2018年高考江苏卷】NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
（1）用稀硝酸吸收NOx ， 得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：________。
19.【2018年高考天津卷】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：
（1）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用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?=6O2?6CO2+6O2?=3C2O42?反应过程中O2的作用是________。该电池的总反应式：________。
20.【2018年高考新课标Ⅲ卷】KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
（1）KClO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有________（写出一点）。
21.【2017年高考北京卷】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+ ， 发现和探究过程如下．向硝酸酸化的0.05mol?L﹣1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色．
（1）检验产物①取少量黑色固体，洗涤后，________（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag．②取上层清液，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________．
（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+ ， 乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+ ， 乙依据的原理是________（用离子方程式表示）．针对两种观点继续实验：①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测．同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀；较3min时量小；溶液红色较3min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀；较30min时量小；溶液红色较3 0min时变浅
（资料：Ag+与SCN﹣生成白色沉淀AgSCN）②对Fe3+产生的原因作出如下假设：假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；假设b：空气中存在O2 ， 由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；假设c：酸性溶液中NO3﹣具有氧化性，可产生Fe3+；假设d：根据________现象，判断溶液中存在Ag+ ， 可产生Fe3+ ． ③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因．实验Ⅱ可证实假设d成立．实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色．实验Ⅱ：装置如图．其中甲溶液是________，操作现象是________．
（3）根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中Fe3+浓度变化的原因：________．
22.【2016年高考北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3﹣）已成为环境修复研究的热点之一．
（1）Fe还原水体中NO3﹣的反应原理如图1所示．①作负极的物质是________．②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NO3﹣的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3﹣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，NO3﹣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NO3﹣的去除率．对Fe2+的作用提出两种假设：Ⅰ．Fe2+直接还原NO3﹣；Ⅱ．Fe2+破坏FeO（OH）氧化层．①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是________? ． ②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NO3﹣去除率的原因：________．


专题七 电化学及其应用（教师版）
1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3.理解金属发生电化学腐蚀的原因。了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。
4..知道电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电能转化为化学能的实际意义。
一、原电池工作原理
1.原电池中根据电性关系
电流方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同；电子移动方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同。
电子：
由负极通过导线移向正极；
电流：
由正极到负极；
电解质溶液(熔融电解质)：
阴离子移向负极，阳离子移向正极。
以铜锌原电池为例
2.原电池反应原理
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[来源:Z*xx*k.Com]
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)
3.两个装置的比较
装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。
二、原电池正、负极的判断方法：
(1)由组成原电池的两极材料判断。
一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的负极失电子发生氧化反应，其正极得电子发生还原反应。
(5)电极增重或减轻。
工作后，电极质量增加，说明溶液中的阳离子在电极(正极)放电，电极活动性弱；反之，电极质量减小，说明电极金属溶解，电极为负极，活动性强。
(6)有气泡冒出。
电极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明电极为正极，活动性弱。
三、原电池电极反应式和总反应式的书写
一般电极反应式的书写
—按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，
判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
—电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式应根据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。
—
复杂电极反应式的书写
＝－
如CH4酸性燃料电池中
CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式
CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式
在书写电极反应式时要注意哪些方面？
1．两极得失电子数目相等；
2．电极反应式常用“＝”不用“→”表示；
3．电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而弱电解质或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示；
4．写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋或OH－或H2O；
5．两电极反应、电池总反应的三个方程式，若已知其中两个，可由方程式的加减得到第三个。
四、特殊原电池
1.燃料电池电极反应式的书写
（1）找位置、写式子
负极反应式应符合“还原剂－ne－―→氧化产物”的形式；正极反应式符合“氧化剂＋ne－―→还原产物”的形式。燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在不同介质中放电后的具体存在形式不同。
①酸性介质：碳、氢元素分别转化为CO2、H＋；O2转化为H2O。
②碱性介质：碳、氢元素分别转化为CO、H2O；O2转化为OH－。
（2）查电荷，添离子
检查(1)中电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒，但要注意，在酸性溶液中不添加OH－，在碱性溶液中不添加H＋。若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。
（3）查原子，添物质
检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加H2O使原子守恒。
（4）对于较复杂的电极反应，可用总反应式减去较简单一极的电极反应式得到。
2．可充电电池原理分析
（1）充电时电极的连接
充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
（2）工作时的电极反应式
同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
五、不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写
例
电极反应式为
①酸性介质，如H2SO4：
CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O
②碱性介质，如KOH溶液：
CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－
负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－
③熔融盐介质，如K2CO3：
在电池工作时，CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO
④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2－
根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－
负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－===3O2－
六、可充电电池规律总结
（1）对可充电电池充电和放电两过程认识
放电是原电池反应，充电是电解池反应
（2）对可充电电池电极极性和材料的判断
判断电池放电时电极极性和材料，可先标出放电（原电池）总反应式电子转移的方向和数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极材料；得到电子的一极为正极，该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料，方法同前，失去电子的一极为阳极，该物质即为阳极材料；得到电子的一极为阴极，该物质即为阴极材料。
（3）对溶液中离子的移动方向判断：
放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；
充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
（4）可充电电池充电时与电源的连接：
可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。
（5）对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断：
可根据电极反应式进行分析，放电（原电池）的负极及充电（电解池）的阳极均失去电子，发生了氧化反应，其变价元素被氧化；
放电（原电池）的正极及充电（电解池）的阴极均得到电子，发生了还原反应，其变价元素被还原。
（6）可充电电池电极反应式的书写方法：
书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：
第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；
第二，写出一个比较容易书写的电极反应式（书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存）；
第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
七、“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。
科#网]
（3）注意放电顺序。[来源:学#
（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。
八、电解规律
用惰性电极电解电解质溶液的规律
（1）电解水型
电解质(水溶液)
电极方程式
电解物质
总化学
方程式
电解质
浓度
溶液pH
溶液
复原
含氧酸(如H2SO4)
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
2H2O=O2↑＋2H2↑
增大
减小
加H2O
强碱(如NaOH)
增大
加H2O
活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)
不变
加H2O
（2）电解电解质型
无氧酸(如HCl)，除HF外
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
酸
2HClH2↑＋Cl2↑
减小
增大
通入HCl气体
不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
盐
CuCl2Cu＋Cl2↑
加CuCl2
固体
（3）放H2生碱型
活泼金属的无氧酸盐
(如NaCl)
阳极：2Cl－－2e===Cl2↑－
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
水和盐
2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－
生成新电解质
增大
通入HCl气体
（4）放O2生酸型
不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
水和盐
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
生成新电解质
减小
加CuO或CuCO3
九、电解电极反应方程式的书写
电解方程式的书写步骤
以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。
第一步：明确溶液中存在哪些离子。
阳离子：Cu2＋、H＋；
阴离子：OH－、SO42￣。
第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。
阴极：Cu2＋>H＋；
阳极：OH－>SO42￣。
第三步：写电极反应式和总的电解方程式。
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu；
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。
根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
（2）做到“三看”，正确书写电极反应式
①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2＋)。
②二看介质，介质是否参与电极反应。
③三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
十、原电池、电解池和电镀池的比较
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转化成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理，在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
装置举例
形成条件
①活动性不同的两个电极(连接)；②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)；③形成闭合回路直流电源；
①两个电极接②两个电极插入电解质溶液；③形成闭合回路电源正极；
①镀层金属接
②电镀液必须含有镀层金属的离子
电极名称
负极：较活泼金属；
正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)
阳极：与电源正极相连的极；
阴极：与电源负极相连的极(由外加电源决定)
阳极：镀层金属；阴极：镀件(同电解池)
电极反应
负极：氧化反应，金属失电子；
正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子；
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：金属电极失电子；
阴极：电镀液中阳离子得电子
电子流向
负极正极
电源负极阴极
电源正极阳极
电源负极阴极电源正极阳极
反应原理举例
负极：Zn－2e－＝Zn2＋
正极：2H＋＋2e－＝H2↑
总反应：
Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑[来源:学。科。网Z。X。X。K]
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu
总反应：
Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
阳极：Zn－2e－＝Zn2＋
阴极：Zn2＋＋2e－＝Zn
溶液中
Zn2＋浓度不变
主要应用
金属的电化学腐蚀分析；
牺牲阳极的阴极保护法；
制造多种新的化学电源
电解食盐水(氯碱工业)；电冶金(冶炼Na、Mg、Al)；精炼铜
镀层金属为铬、锌、镍、银等，使被保护的金属抗腐蚀能力增强，增加美观和表面硬度
实质
使氧化还原反应中的电子通过导线定向转移，形成电流
使电流通过电解质溶液，而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程
联系
(1)同一原电池的正、负极发生的电极反应得、失电子数相等。
(2)同一电解池的阴极、阳极发生的电极反应中得、失电子数相等。
(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算
十一、金属的腐蚀
1．金属腐蚀的实质：
金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
2．金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
3．化学腐蚀实质：
金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。
4．电化学腐蚀实质：
不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化学腐蚀过程有电流产生。
5．腐蚀的常见类型
析氢腐蚀
在酸性条件下，正极发生2H++2e-=H2↑反应。
吸氧腐蚀
在极弱酸或中性条件下，正极发2H2O+O2+4e-=4OH-反应。
若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。
6．在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：
电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
十二、电解原理解题流程
十三、电解的应用
1、电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)
（1）氯碱工业的主要原料是食盐，由于粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，对生产设备造成损坏，影响产品的质量，故必须进行精制。
①化学方法
a．依次加入沉淀剂BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液，每次所加试剂都必须稍稍过量以便使相应离子完全沉淀。
b．过滤。
c．滤液中加盐酸：调节溶液pH值为4～6，CO32－＋2H＋=CO2↑＋H2O
②离子交换法：
对于上述处理后的溶液，需送入离子交换塔，进一步通过阳离子(Na＋)交换树脂除去残存的Ca2＋、Mg2＋，以达到技术要求。
（2）精制的饱和食盐水中存在着Na+、Cl-、H+、OH-四种离子，用石墨作电极，通电时H+ 和Cl-优先放电，
电极反应式为
阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，
阴极：2H＋＋2e－=H2↑
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2、电镀
（1）概念：
电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他 金属 或 合金 的过程。
（2）形成条件：
①电解时，镀层金属作阳极；
②镀件作 阴极；
③含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；
④用直流电源。
（3）特征：
①阳极本身放电被氧化 ；
②宏观上看无新物质生成；
③电解液的总量、浓度、pH均不变。
3、电冶炼
电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：电解熔融NaCl时，
电极反应式为：
阳极：2Cl－－2 e－=Cl2↑ ，
阴极：2Na＋＋2e－=2Na ，
总反应式为：2NaCl 2Na＋Cl2↑。
4、电解精炼
电解精炼粗铜时，阳极材料是——粗铜，阴极材料是——精铜，电解质溶液是CuSO4溶液(或 Cu(NO3)2溶液)。长时间电解后，电解质溶液必须补充。
一、原电池正、负极的判断方法：
二、电池充放电时电极的判断方法：
电池充电的实质就是放电时发生变化再复原的过程。如铅蓄电池：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
三、盐桥电池的两大特点
1.盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使原电池不断产生电流，避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)。
2.盐桥中有关电极的判断：同原电池电极的判断一致，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。对于活泼金属和不活泼金属，则活泼金属作负极，不活泼金属作正极；对于金属与非金属，则是金属作负极，非金属作正极；对于还原性不同的物质，则是还原性强的作负极，还原性弱的作正极。
四、电解原理的应用
1.阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO，影响烧碱质量。
2.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
3.电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
五、电化学腐蚀规律
1.对同一种金属来说，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。
2.活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。
3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。
4.电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
5.从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外加电流的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。
考点一 原电池与电解池原理及化学电源
典例1：.十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是（ ???）
A.?该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极??????????
B.Pt1电极附近发生的反应为：SO2＋2H2O－2e－＝H2SO4＋2H＋
C.?Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－??????????
D.?相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
【答案】D
【解析】A. 放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极，A不符合题意；B. Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，极反应为SO2＋2H2O－2e－＝SO2-4＋4H＋ ， 硫酸应当拆为离子形式，B不符合题意；C. 酸性条件下，氧气得电子生成水, C不符合题意；D. 相同条件下，放电过程中：负极发生氧化反应：2SO2＋4H2O－4e－＝2SO2-4＋8H＋ ， 正极发生还原反应：O2＋4e－＋4 H＋＝2H2O，根据转移电子数相等规律可知：放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D符合题意；故答案为：D
【分析】A、根据质子有负极向正极移动分析；B、电池负极，发生氧化反应；C、要注意电解质的酸碱性；D、根据转移电子数相等规律计算。
对点模拟1．一种光化学的结构如图所示，电池总反应为AgCl（s）+Cu+（aq）═Ag（s）+Cu2+（aq）+Cl﹣（aq），下列关于该电池在工作时的说法中正确的是（?? ）
A.?生成108g银，转移电子个数为1mol???????????????????B.?Cu+在负极发生氧化反应C.?Ag电极活泼，Ag失电子发生氧化反应???????????????D.?Cl﹣由负极迁移到正极
【答案】B
【解析】解：A．正极上的反应为AgCl（s）+e﹣═Ag（s）+Cl﹣（aq），生成108g即1mol银，转移电子的物质的量为1mol，电子个数为NA ， 故A错误；B．铂作负极，负极上Cu+失电子生成Cu2+ ， 则Cu+在负极发生氧化反应，故B正确；C．AgCl中的银离子，在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极，Ag电极不发生反应，故C错误；D．原电池中阴离子向负极移动，即Cl﹣由正极迁移到负极，故D错误；故选B．
【分析】该装置中AgCl中的银离子，在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极，铂作负极，负极上Cu+失电子生成Cu2+ ， 电流从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阴离子向负极移动，结合方式中银与电子的关系计算分析．
考点二 　电解原理及其应用
典例2：利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，如图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图．上述电池工作时，有关说法正确的是（?? ）
A.?铝罐将逐渐被腐蚀??????????????????????????????????????????????B.?碳粒和炭棒上发生的反应为：O2+4e﹣=2O2﹣C.?炭棒应与玩具电机的负极相连??????????????????????????D.?该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻
【答案】A
【解析】解：A、碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，铝失电子生成铝离子，所以铝罐逐渐被腐蚀，故A正确；B、碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，导电的非金属碳棒作正极，2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣ ， 故B错误；C、碳棒作原电池的正极，所以应与玩具电机的正极相连，故C错误．D、在原电池工作时，炭棒作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 由此可知炭棒和碳粒的质量不会改变，故D错误．故选A．
【分析】碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，导电的非金属碳棒作正极，负极上铝失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；原电池放电时，正极应与玩具电机的正极相连．
对点模拟2．（1）近几年，具有超常性能的铝离子电池成为研究热点，其可在一分钟内完成充放电。铝与石墨为电极，内部用AlCl4－和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是（?? ）
A.放电时，有机阳离子向石墨电极方向移动B.放电时，正极的电极反应式为：Cn[AlCl4]+e－=Cn+AlCl4－C.充电时，每生成1mol铝，同时消耗4molAl2Cl7－D.充电时铝电极接电源负极，该极有Cn[AlCl4]生成
【答案】D
【解析】解：A、铝是活泼的金属，放电时做负极，石墨做正极。原电池中阳离子向正极移动，所以有机阳离子向石墨电极方向移动，A不符合题意；B、放电时正极发生得到电子的还原反应，根据装置图可知正极的电极反应式为：Cn[AlCl4]+e－＝Cn+AlCl4－ ， B不符合题意；C、充电时铝电极作阴极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为4Al2Cl7-+3e-＝Al+7AlCl4－ ， 因此充电时，每生成1mol铝，同时消耗4molAl2Cl7－ ， C不符合题意；D、放电时，铝是活泼的金属铝是负极，因此充电时铝电极接电源负极，电极反应式为4Al2Cl7-+3e-＝Al+7AlCl4－ ， 因此该极有AlCl4－生成，石墨电极有Cn[AlCl4]生成，D符合题意；故答案为：D。
【分析】接负极为阴极发生还原反应，此时生成的是AlCl4－ ， 不能结合石墨。
（2）TiO2在光照射下可使水分解：2H2O 2H2↑+O2↑，该过程类似植物的光合作用．如图是光照射下TiO2分解水的装置示意图．下列叙述正确的是（?? ）
A.?该装置可以将光能转化为电能，同时也能将其转化为化学能B.?TiO2电极上发生的反应为：2H++2e﹣═H2↑C.?该装置工作时，电流由TiO2电极经R流向铂电极D.?该装置工作时，TiO2电极附近溶液的pH变大
【答案】A
【解析】解：A、在光照下TiO2分解水，同时提供电能，所以该装置可以将光能转化为电能，同时电能转化为化学能，故A正确； B．铂电极为阴极，电极反应式为2H++2e﹣═H2↑，故B错误；C．该装置工作时，Pt作阴极、二氧化钛作阳极，阳极上失电子、阴极上得电子，所以电流由铂电极经R流向TiO2电极，故C错误；D．二氧化钛电极为阳极，电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，TiO2电极附近溶液的pH变小，故D错误；故选A．
【分析】该装置中是将光能转化为电能，然后通过电解将电能转化为化学能，根据图片知，铂电极为阴极，电极反应式为2H++2e﹣═H2↑，二氧化钛电极为阳极，电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，据此分析解答．
考点三 电解的计算
典例3：锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视．目前已经研制成功了多种锂电池．某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO2═LiMnO2 ， 若该电池提供5C电荷量（其他损耗忽略不计），则消耗的正极材料的质量约为（式量Li：7，MnO2：87，电子电荷量取1.60×10﹣19 C）（?? ）
A.?3.5×10﹣3 g????????????????????B.?7×10﹣4 g????????????????????C.?4.52×10﹣3 g????????????????????D.?4.52×10﹣2 g
【答案】C
【解析】解：n（e﹣）= =5.2×10﹣5 mol，正极反应MnO2～e﹣ ， 则n（MnO2）=5.2×10﹣5 mol，m（MnO2）=5.2×10﹣5 mol×87g?mol﹣1=4.52×10﹣3g，故选C．
【分析】n（e﹣）= =5.2×10﹣5 mol，正极反应MnO2～e﹣ ， 根据二氧化锰和转移电子之间的关系式计算．
对点模拟3．一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不正确的是（?? ）

A.?电极A上H2参与的电极反应为：CO+H2+2CO32﹣﹣4e﹣=3CO2+H2OB.?理论上，A极每消耗1molH2 ， 则消耗 molCH4C.?电池工作时，CO32﹣向电极A移动D.?电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e﹣=2CO32﹣
【答案】B
【解析】解：A．原电池工作时，CO和H2失电子在负极反应，A为负极，负极上CO和H2失电子发生了氧化反应，电极A反应为：H2+CO+2CO32﹣﹣4e﹣=H2O+3CO2 ， 故A正确； B．负极上CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，电极A反应为：H2+CO+2CO32﹣﹣4e﹣=H2O+3CO2 ， B为正极，正极为氧气得电子生成CO32﹣ ， 反应为O2+2CO2+4e﹣=2CO32﹣ ， 根据反应CH4+H2O=3H2+CO，理论上，A极每消耗1molH2 ， 转移4mol电子，则消耗 molCH4 ， 故B错误；C．电池工作时，CO32﹣向负极即向着电极A移动，故C正确；D．B为正极，正极为氧气得电子生成CO32﹣ ， 反应为O2+2CO2+4e﹣=2CO32﹣ ， 故D正确．故选B．
【分析】原电池工作时，CO和H2失电子在负极反应，则A为负极，CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，正极B上为氧气得电子生成CO32﹣ ， 根据电子守恒结合反应方程式解答该题．
考点四 金属的腐蚀与防护
典例4：研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题．下列有关判断中正确的是（?? ）
A.?用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀B.?②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀C.?③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D.?①②③中海水均是实现化学能与电能相互转化的电解质
【答案】C
【解析】解：A、是吸氧腐蚀，a极是氧气得电子生成氢氧根离子，而铁是负极发生氧化反应生成亚铁离子，铁被腐蚀，故A错误； B、金属作电解池的阴极被保护，而铁与电源正极相连是阳极发生氧化反应，故B错误；C、锌比铁活泼，所以锌失电子，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；D、海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误；故选C．
【分析】A、是吸氧腐蚀；B、金属作电解池的阴极被保护；C、锌比铁活泼，所以锌失电子；D、海水是混合物．
对点模拟4．1根据问题填空:
（1）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一 ①钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的正极反应式为________．②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料 R 可以采用________．A．铜B．锡C．锌D．石墨③如图乙方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极上．
（2）根据反应 Fe+Fe2（SO4）3═3FeSO4设计的双液原电池如图丙所示． ①电极Ⅰ的材料为金属铁，则烧杯 A 中的电解质溶液为________（填化学式）②电极Ⅱ发生的电极反应式为________．
（3）某同学组装了如图丁所示的电化学装置．电极Ⅰ为 Al，其他电极均为 Cu． ①电极Ⅰ为________极（填“正”“负”或“阴”“阳”），发生________反应（填“氧化”或“还 原”），电极反应式为________；电极Ⅲ为________极（填“正”“负”或“阴”“阳”）．②盐桥中盛有含 KNO3 溶液的琼脂，盐桥中的 K+向________极（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）移动．
【答案】（1）O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；C；负（2）FeSO4；Fe3++e﹣=Fe2+（3）负；氧化；Al﹣3e﹣=Al3+；阳；II
【解析】解：（1）①钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe=Fe2++2e﹣ ， 碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣ ， 故答案为：2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣； ②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，故答案为：C；③电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，故答案为：负；（2）①电解Ⅰ的材料为金属铁，则烧杯A中的电解质溶液为含有亚铁离子的可溶性的盐溶液，可以是硫酸亚铁，故答案为：FeSO4；②B烧杯是硫酸铁溶液，溶液中铁离子在电极Ⅱ上得电子，变成亚铁离子，所以Ⅱ发生的电极反应式为：Fe3++e﹣=Fe2+ ， 故答案为：Fe3++e﹣=Fe2+；（3）①电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，Al易失电子作负极，所以Ⅰ是负极，负极上发生氧化反应，其电极反应为：Al﹣3e﹣=Al3+；I与IV相连，则Ⅳ是阴极，II为正极，Ⅲ是阳极；故答案为：负；氧化；Al﹣3e﹣=Al3+；阳；②原电池中阳离子向正极移动，则盐桥中的K+向II极移动；故答案为：II．
【分析】（1）①铁为活泼金属，易发生电化学腐蚀，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；②原电池的负极金属易被腐蚀，根据原电池的工作原理来回答；③在电解池的阴极上的金属被保护，根据电解池的工作原理来回答；（2）①电解Ⅰ的材料为金属铁，则烧杯A中的电解质溶液为含有亚铁离子的可溶性的盐溶液；②B烧杯是硫酸铁溶液，溶液中铁离子在电极Ⅱ上得电子，变成亚铁离子；（3）电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，Al易失电子作负极，所以Ⅰ是负极、Ⅳ是阴极，Ⅲ是阳极、Ⅱ是正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，原电池中阳离子向正极移动，据此分析解答．
对点模拟4．2.电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛．

（1）为了减缓海水对钢闸门A和C的腐蚀，图1中，材料B可以选择________（填字母序号）． a．锌板???????????? b．铜板??????????? c．碳棒图2中，钢闸门C作________极．若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应式为________，检测该电极反应产物的试剂是________．
（2）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3所示（质子交换膜只允许H+自由通过）．该电池的正极反应式为________．
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸（弱酸）的原理如图4所示（图中“HA”表示乳酸 分子，A﹣表示乳酸根离子）．①阳极的电极反应式为________．②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________．
【答案】（1）a；阴；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气（2）O2+4e﹣+4H+═2H2O（3）4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑；阳极OH﹣放电，c（H+）增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A﹣通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H++A﹣═HA，乳酸浓度增大
【解析】解：（1）形成原电池时，Fe作正极被保护，则要选择活泼性比Fe强的金属作负极，所以选锌；Fe作阴极被保护，则钢闸门C做阴极；电解氯化钠溶液时阳极上氯离子失电子生成氯气，其电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸，即用湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气；故答案为：a；阴；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气；（2）根据图知，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H+反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O﹣24e﹣=6CO2+24H+ ， 正极的电极反应式为O2+4e﹣+4H+═2H2O，故答案为：O2+4e﹣+4H+═2H2O；（3）①阳极上是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，故答案为：4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑； ②在电解池的阳极上是OH﹣放电，所以c（H+）增大，并且H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即A﹣通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，这样：H++A﹣═HA，乳酸浓度增大，故答案为：阳极OH﹣放电，c（H+）增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A﹣通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H++A﹣═HA，乳酸浓度增大．
【分析】（1）形成原电池时，Fe作正极被保护；活泼性比Fe强的金属作负极，被腐蚀；Fe作阴极被保护；阳极上氯离子失电子生成氯气，检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸；（2）根据图知，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H+反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O﹣24e﹣=6CO2+24H+ ， 正极的电极反应式为O2+4e﹣+4H+═2H2O；（3）①电解池中阳极上氢氧根离子失电子生成氧气；②根据电解池中离子移动方向来回答判断．
一、单选题
1.【2018年高考新课标Ⅱ卷】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+4Na 2Na2CO3+C，下列说法错误的是（）
A.?放电时，ClO4-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-=2CO32-+C??????D.?充电时，正极反应为：Na+ + e- =Na
【答案】D
【解析】A.根据方程式3CO2+4Na 2Na2CO3+C可得出二氧化碳作氧化剂、金属钠作还原剂，金属钠作负极而镍电极做正极，电子从负极流向正极（外电路）、电解质溶液中阴离子从正极流向负极，A不符合题意B.根据电池方程式3CO2+4Na 2Na2CO3+C可知，放电时吸收二氧化碳，则充电时释放二氧化碳，B不符合题意C.放电时二氧化碳得到电子转化成碳酸根和碳，即3CO2+4e-=2CO32-+C，C不符合题意D.充电时为电解池，与原电池规律相反，且与正极相连的为阳极、与负极相连的为阴极，阴极钠离子失电子转变成金属钠，故D项应阴极反应方程式，D符合题意故答案为:D
【分析】该题重点考察原电池的组成、正负极的判断、电子和电荷的移动、原电池与电解池的区别与联系，本题考察到的知识点有①正负极判断：失电子为负极、得电子为正极；②负电荷的移动：外电路从负极到正极、电解质溶液中正极到负极；③正负极方程式的书写；④电解池与原电池规律相反，原电池负极失电子而电解池阳极失电子；
【2018年高考新课标Ⅲ卷】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）。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-x=2Li+（1- ）O2
【答案】D
【解析】A.放电时，多孔碳材料为正极，锂电极为负极，A不符合题意；B.放电时，外电路中电子由负极（锂电极）经导线流向正极（多孔碳材料电极），B项不符合题意；C.充电时，阳离子（Li+）移向阴极（锂电极），C项不符合题意；D. 充电过程和放电过程相反，该总反应书写符合题意，故答案为：D。
【分析】本题考查原电池原理及其运用。
3.【2018年高考新课标Ⅰ卷】硫酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一，采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是（?? ）
A.?合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用????????
B.?从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.?“沉淀”反应的金属离子为Fe3+????????????????????????
D.?上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【答案】D
【解析】A、电池中的金属可以回收利用，电池丢弃，会造成土壤、水污染,A项不符合题意。B、由流程图知道，分别得到了偏铝酸钠溶液、氢氧化铁沉淀、碳酸锂沉淀,B项不符合题意。C、沉淀反应是向含有Li、P、Fe等滤液中加入碱液，能够形成沉淀的只有铁，之前加入了硝酸，因此溶液中是Fe3+,C不符合题意。D、碳酸锂不溶于水，硫酸锂能溶于水,D项符合题意。故答案为：D【分析】本题考查化学与生活、化学与生产、资源的回收利用。
4.【2018年高考新课标Ⅰ卷】最近我国科学家设计了一种，CO?+H?S协同转化装置，实现对天然气中CO?和H?S的高效去除。示意图如右所示，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：

①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H?S=2H++S+2EDTA+Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是（?? ）
A.?阴极的电极反应：CO?+2H++2e-=CO+H?OB.?协同转化总反应：CO?+H?S=CO+H?O+SC.?石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.?若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+ ， 溶液需为酸性
【答案】C
【解析】A.在ZnO@石墨烯上CO2转变为CO，发生还原反应，因此该电极是阴极，阴极电极反应式为：CO2 + 2H+ + 2e- = CO + H2O，A不符合题意。B. 由图可知总反应市CO2+H2S=CO+H2O+S，B不符合题意。C. 石墨烯是阳极，电势高于阴极，因此C符合题意。D. 三价铁离子和亚铁离子再碱性环境中会形成沉淀，因此溶液需为酸性，因此D不符合题意。故答案为:C
【分析】本题考查电解原理
5.【2017年高考新课标Ⅲ卷】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﹣=3Li2S4B.?电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC.?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，电池中的Li2S2量越多
【答案】D
【解析】解：A．据分析可知正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4 ， 故A正确；B．负极反应为：Li﹣e﹣=Li+ ， 当外电路流过0.02mol电子时，消耗的锂为0.02mol，负极减重的质量为0.02mol×7g/mol=0.14g，故B正确；C．硫作为不导电的物质，导电性非常差，而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料，则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性，故C正确；D．充电时a为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的Li2S2量就会越少，故D错误；故选D．
【分析】由电池反应16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应为：Li﹣e﹣=Li+ ， Li+移向正极，所以a是正极，发生还原反应：S8+2e﹣=S82﹣ ， S82﹣+2Li+=Li2S8 ， 3Li2S8+2Li++2e﹣=4Li2S6 ， 2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4 ， Li2S4+2Li++2e﹣=2Li2S2 ， 根据电极反应式结合电子转移进行计算．
6.【2017年高考新课标Ⅱ卷】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﹣═Al????????????????D.?硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【解析】解：A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，故A正确；B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子，故可选用不锈钢网作为阴极，故B正确；C、阴极是阳离子氢离子发生得电子的还原反应，故电极反应方程式为2H++2e﹣=H2↑，故C错误；D、在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，故硫酸根离子在电解过程中向阳极移动，故D正确，故选C．
【分析】A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，对应的电极反应为2Al﹣6e﹣+3H2O=Al2O3+6H+；B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子；C、阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应；D、在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极．
7.【2017年高考新课标Ⅰ卷】支撑海港码头基础的钢管柱，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
【解析】A．被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱腐蚀的发生，故A正确；B．通电后，惰性高硅铸铁作阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，故B正确；C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，故C错误；D．在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故D正确；故选C．
【分析】外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，被保护金属与电源的负极相连作为阴极，电子从电源负极流出，给被保护的金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，让被保护金属结构电位低于周围环境，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，阳极若是惰性电极，则是电解质溶液中的离子在阳极失电子，据此解答．
8.【2016年高考上海卷】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
【解析】铜锌原电池中，Zn是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+ ， Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为 2H++2e﹣=H2↑，A．Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，Cu棒的质量不变，故A错误；B．由于Zn是负极，不断发生反应Zn﹣2e﹣=Zn2+ ， 所以溶液中c（Zn2+）增大，故B错误；C．由于反应不断消耗H+ ， 所以溶液的c（H+）逐渐降低，故C正确；D．SO42﹣不参加反应，其浓度不变，故D错误；故选：C．
【分析】铜锌原电池中，Zn是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+ ， Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为2H++2e﹣=H2↑，据此解答．考查原电池基本原理和溶液中离子浓度变化，解答的关键是掌握活泼金属锌为负极，铜为正极，锌和硫酸之间发生氧化还原反应，题目比较简单．
9.【2016年高考江苏卷】下列说法正确的是（ ?）
A.?氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子B.?0.1mol?L﹣1Na2CO3溶液加热后，溶液的pH减小C.?常温常压下，22.4LCl2中含有的分子数为6.02×1023个D.?室温下，稀释0.1mol?L﹣1CH3COOH溶液，溶液的导电能力增强
【答案】A
【解析】A、氢氧燃料电池中，H2在负极上失去电子被氧化，故A正确；B、Na2CO3溶液加热，促进碳酸根离子的水解，使得氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大，故B错误；C、常温常压，不是标准状况，22.4LCl2中，不能用公式计算气体的物质的量，故C错误；D、电解质的导电能力与溶液中自由移动阴阳离子的浓度有关，稀释0.1mol?L﹣1CH3COOH溶液，使得离子浓度减小，导电能力减弱，故D错误．故选A．
【分析】A、氢氧燃料电池中，H2在负极上失去电子；B、加热促进碳酸根离子的水解，使得氢氧根离子浓度增大；C、不是标准状况，不能用公式计算气体的物质的量；D、电解质的导电能力与溶液中自由移动阴阳离子的浓度有关．本题考查了原电池基本原理、盐类水解的影响因素、NA的计算和导电能力强弱的判断等知识，综合性强，但是较为基础，掌握基本原理是解题的关键，难度不大．
10.【2016年高考新课标Ⅱ卷】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﹣=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+2H2O=Mg（OH）2+H2↑
【答案】B
【解析】解：A．活泼金属镁作负极，失电子发生氧化反应，反应式为：Mg﹣2e﹣=Mg2+ ， 故A正确；B．AgCl是难溶物，其电极反应式为：2AgCl+2e﹣═2C1﹣+2Ag，故B错误；C．原电池放电时，阴离子向负极移动，则Cl﹣在正极产生由正极向负极迁移，故C正确；D．镁是活泼金属与水反应，即Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑，故D正确；故选：B．
【分析】Mg﹣AgCl电池中，活泼金属Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，金属Mg作负极，正极反应为：2AgCl+2e﹣═2C1﹣+2Ag，负极反应式为：Mg﹣2e﹣=Mg2+ ， 据此分析．本题考查原电池的工作原理，要注意常见物质的性质，如镁的还原性以及银离子的氧化性是解题的关键，题目难度中等．
【2016年高考新课标Ⅰ卷】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SO42﹣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SO42﹣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1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
【答案】B
【解析】A、阴离子向负极移动，故A错误；B、直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42﹣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，通电时，氢氧根离子在阳极区放电生成水和氧气，使得氢离子浓度增大，与硫酸根离子结合成硫酸；氢离子在阴极得电子生成氢气，使得氢氧根离子浓度增大，与钠离子结合成氢氧化钠，故可以得到NaOH和H2SO4产品，故B正确；C、阴极反应为2H2O﹣4e﹣=O2+4H+ ， 负极区溶液pH升高，故C错误；D、当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，故D错误．故选B．
【分析】本题考查了原电池与电解原理的应用，明确电解池中的阴阳极以及阴阳极上离子的放电顺序是解题的关键，注意题干信息的分析与应用，题目难度不大．
12.【2016年高考新课标Ⅲ卷】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﹣+2H2O═2Zn（OH）42﹣ ． 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（OH）42﹣D.?放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
【答案】C
【解析】A．充电时阳离子向负极移动，故A错误；B．充电时，电池反应为2Zn（OH）42﹣═Zn+4OH﹣﹣2e﹣ ， 电解质溶液中c（OH﹣）逐渐增大，故B错误；C．放电时，负极反应式为Zn+4OH﹣﹣2e﹣═Zn（OH）42﹣ ， 故C正确；D．放电时，每消耗标况下22.4L氧气，转移电子4mol，电路中通过2mol电子，消耗氧气11.2L（标准状况），故D错误．故选C．
【分析】根据2Zn+O2+4OH﹣+2H2O═2Zn（OH）42﹣可知，O2中元素的化合价降低，被还原，应为原电池正极，Zn元素化合价升高，被氧化，应为原电池负极，电极反应式为Zn+4OH﹣﹣2e﹣═Zn（OH）42﹣ ， 充电时阳离子向负极移动，以此解答该题．本题考查原电池与电解池的基础知识，正确判断正负极、阴阳极，注意电极反应式的书写及电子转移的计算，正确判断化合价的变化为解答该题的关键，题目难度中等．
13.【2016年高考北京卷】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﹣═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
【解析】解：A．d处试纸变蓝，为阴极，生成OH- ， 电极方程式为2H2O+2e-═H2↑+2OH- ， 故A正确；B．b处变红，局部褪色，是因为Cl2+H2O=HCl+HClO，HCl的酸性使溶液变红，HClO的漂白性使局部褪色，故B错误；C．c处为阳极，发生了反应：Fe-2e-═Fe2+ ， 故C正确；D．实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池，一个球两面为不同的两极，左边铜珠的左侧为阳极，发生的电极反应为Cu-2e-=Cu2+ ， 右侧（即位置m处）为阴极，发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu，同样右边铜珠的左侧为阳极，右侧（即位置n处）为阴极，因此m处能析出铜的说法正确，故D正确．故选B．
【分析】实验一a、d处试纸变蓝，说明生成OH- ， 为电解池的阴极，b处变红，局部褪色，为电解池的阳极，生成氯气，c处无明显变化，铁丝左侧为阳极，右侧为阴极，实验二两个石墨电极附近有气泡产生，左侧生成氢气，右侧生成氧气，两个铜珠的左侧为阳极，右侧为阴极，n处有气泡产生，为阴极，以此解答该题。
14.【2016年高考浙江卷】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+2nH2O=4M（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：4M++nO2+2nH2O+4ne﹣=4M（OH）nD.?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】解：A．反应物接触面积越大，反应速率越快，所以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，从而提高反应速率，故A正确；B．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，则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? mol、 ×3= mol、 ×2= mol，所以Al﹣空气电池的理论比能量最高，故B正确；C．正极上氧气得电子和水反应生成OH﹣ ， 因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 故C错误；D．负极上Mg失电子生成Mg2+ ， 为防止负极区沉积Mg（OH）2 ， 则阴极区溶液不能含有大量OH﹣ ， 所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确；故选C．【分析】本题考查原电池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力，解本题关键是明确各个电极上发生的反应、离子交换膜作用、反应速率影响因素、氧化还原反应计算，易错选项是C．
15.【2016年高考四川卷】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+LixC6═LiCoO2+C6（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LixC6﹣xe﹣═xLi++C6C.?充电时，若转移1mol e﹣ ， 石墨（C6）电极将增重7x gD.?充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2﹣xe﹣═Li1﹣xCoO2+xLi+
【答案】C
【解析】放电时的反应为Li1﹣xCoO2+LixC6═LiCoO2+C6 ， Co元素的化合价降低，Co得到电子，则Li1﹣xCoO2为正极，LixC6为负极，Li元素的化合价升高变成Li+ ， 结合原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，充电是放电的逆过程，A．放电时，负极LixC6失去电子得到Li+ ， 在原电池中，阳离子移向正极，则Li+在电解质中由负极向正极迁移，故A正确；B．放电时，负极LixC6失去电子产生Li+ ， 电极反应式为LixC6﹣xe﹣═xLi++C6 ， 故B正确；C．充电时，石墨（C6）电极变成LixC6 ， 电极反应式为：xLi++C6+xe﹣═LixC6 ， 则石墨（C6）电极增重的质量就是锂离子的质量，根据关系式：xLi+～～～xe﹣1mol????? 1mol可知若转移1mole﹣ ， 就增重1molLi+ ， 即7g，故C错误；D．正极上Co元素化合价降低，放电时，电池的正极反应为：Li1﹣xCoO2+xLi++xe﹣═LiCoO2 ， 充电是放电的逆反应，故D正确；故选：C．
【分析】放电时的反应为Li1﹣xCoO2+LixC6═LiCoO2+C6 ， Co元素的化合价降低，Co得到电子，则Li1﹣xCoO2为正极，LixC6为负极，Li元素的化合价升高变成Li+ ， 结合原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，充电是放电的逆过程，据此解答．本题主要考查二次电池的充电放电原理，明确电池反应中元素化合价的变化及原电池的工作原理即可，注意结合氧化还原反应，在写电极反应式时注意装置中有自由移动的Li+ ， C选项考查学生的仔细程度，难度适中．
16.【2015年高考上海卷】研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是（??? ）
A.?d为石墨，铁片腐蚀加快?????????????????????B.?d为石墨，石墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e → 4OH–C.?d为锌块，铁片不易被腐蚀?????????????????D.?d为锌块，铁片上电极反应为：2H+ + 2e → H2↑
【答案】D
【解析】由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电 子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应 为：O2 + 2H2O + 4e → 4OH– ， 正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D. d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e → 4OH– ， 错误。
【分析】电化学理论是化学学习的重要理论，特别是在科技迅速发展，人均能耗不断增加，能源日趋紧张的今天，了解电化学理论，实现能量的转化，减少对环境的污染和保护，都是非常必要的。电化学知识包括原电池和电解池，首先要确定装置是原电池还是电解池。确定方法是观察图示是否有电源，若有就是电解池，否则就是原电池。电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式、总反应方程式，并根据电性作用原理:同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向。原电池工作时，活动性强的电极为负极，发生氧化反应，活动性弱的电极为正极，正极上发生还原反应。要掌握电化学反应原理，结合电极及电解质溶液的酸碱性正确书写电极反应式，利用好图示及题干提供的信息，是本题解决的关键。
二、实验探究题
17.【2015年高考上海卷】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：已知：??? H2SO3??????????? Ki1=1.54×10-2??????? Ki2=1.02×10-7???????????? HClO???????????? Ki1=2.95×10-8???????????? H2CO3?????????? Ki1=4.3×10-7????????? Ki2=5.6×10-11
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。???????????
（2）离子交换膜的作用为：________?? 、________??? 。
（3）精制饱和食盐水从图中________?位置补充，氢氧化钠溶液从图中________?位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）

【答案】（1）2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－（2）能得到纯度更高的氢氧化钠溶液；；阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生反应。（3）a；d
【解析】1. 电解饱和食盐水时，溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出，使附近的水溶液显碱性，溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子，发生氧化反应。产生Cl2。反应的离子方程式是2Cl－＋2H2O==（通电）Cl2↑＋H2↑＋2OH－。2图中的离子交换膜只允许阳离子通，是阳离子交换膜，可以允许阳离子通过，不能使阴离子通过，这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室，与氯气发生反应，阻止Cl-进入阴极室，使在阴极区产生的NaOH纯度更高。同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。3.随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。
【分析】氧化还原反应、电解原理、弱电解质的电离平衡理论、盐的水解、离子浓度大小比较是中学化学中的重要知识和理论，要掌握其反应原理、规律、方法、比较依据，再结合实际情况，进行正确的判断，得到相应的答案。
三、综合题
18.【2018年高考江苏卷】NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
（1）用稀硝酸吸收NOx ， 得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：________。
【答案】（1）HNO2?2e?+H2O=3H++NO3?
【解析】解：（1）根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，阳极反应为HNO2失去电子生成HNO3 ， 1molHNO2反应失去2mol电子，结合原子守恒和溶液呈酸性，电解时阳极电极反应式为HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。
【分析】（1）电极反应实质是氧化还原中的氧化反应或还原反应。
19.【2018年高考天津卷】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：
（1）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用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?=6O2?6CO2+6O2?=3C2O42?反应过程中O2的作用是________。该电池的总反应式：________。
【答案】（1）Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）；催化剂；2Al+6CO2=Al2(C2O4)3
【解析】解：（1）（3）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+ ， 方程式为：Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。
【分析】原电池的构成条件：两个电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应，化合价升高（或失去电子）的作负极、化合价降低（或得到电子）的作正极；⑤催化剂：本身不参加化学反应，只起到加快化学反应速率的作用
20.【2018年高考新课标Ⅲ卷】KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
（1）KClO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有________（写出一点）。
【答案】（1）2H2O+2e－ = H2↑+2OH－；K+；由a到b；污染环境，原料不能充分利用（任写一个）
【解析】电解法制KIO3 ， 阴极是水电离产生的氢离子放电，电极反应式为2H2O+2e－ = H2↑+2OH－ ， 阳极反应为I2－10e－+12OH－ = 2IO3－+6H2O，阳极区阴离子减少，因此阳离子K+通过阳离子交换膜由阳极区移向阴极区。KClO3氧化法产生氯气，污染环境，步骤多，原料不能充分利用。
【分析】陌生方程式的书写、电解原理、生产技术的评价
21.【2017年高考北京卷】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+ ， 发现和探究过程如下．向硝酸酸化的0.05mol?L﹣1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色．
（1）检验产物①取少量黑色固体，洗涤后，________（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag．②取上层清液，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________．
（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+ ， 乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+ ， 乙依据的原理是________（用离子方程式表示）．针对两种观点继续实验：①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测．同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀；较3min时量小；溶液红色较3min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀；较30min时量小；溶液红色较3 0min时变浅
（资料：Ag+与SCN﹣生成白色沉淀AgSCN）②对Fe3+产生的原因作出如下假设：假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；假设b：空气中存在O2 ， 由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；假设c：酸性溶液中NO3﹣具有氧化性，可产生Fe3+；假设d：根据________现象，判断溶液中存在Ag+ ， 可产生Fe3+ ． ③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因．实验Ⅱ可证实假设d成立．实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色．实验Ⅱ：装置如图．其中甲溶液是________，操作现象是________．
（3）根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中Fe3+浓度变化的原因：________．
【答案】（1）加入足量加入足量稀盐酸（或稀硫酸）酸化，固体未完全溶解；Fe2+（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+；4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O；白色沉淀；NaNO3；FeCl2/FeCl3；按图连接好装置，电流表指针发生偏转（3）i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反应生成Fe3+ ， 使Fe3+增加，红色变深，ii→iii 空气中氧气氧化SCN﹣ ， 红色变浅
【解析】解：（1）①黑色固体中含有过量铁，如果同时含有银，则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而银不能溶解，故答案为：加入足量加入足量稀盐酸（或稀硫酸）酸化，固体未完全溶解；②K3[Fe（CN）3]是检验Fe2+的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+ ， 故答案为：Fe2+；（2）过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+ ， 即Fe+2Fe3+=3Fe2+ ， 故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O，白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag+ ， Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+ ， 故答案为：4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O；白色沉淀；③证明假设abc错误，就是排除Ag+时实验比较，相当于没有Ag+存在的空白实验，考虑其他条件不要变化，可以选用NaNO3 ， 原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现，所以甲池应当注入FeCl2、FeCl3混合溶液，按图连接好装置，如电流表指针发生偏转，可说明d正确，故答案为：NaNO3；FeCl2/FeCl3；按图连接好装置，电流表指针发生偏转；（3）i→iii中Fe3+变化的原因：i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反应生成Fe3+的使Fe3+浓度增加，ii→iii 溶液红色较3 0min时变浅，说明空气中氧气氧化SCN﹣ ， 使平衡向生成Fe3+的方向移动，Fe（SCN）3浓度减小，则溶液的颜色变浅，故答案为：i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反应生成Fe3+的使Fe3+增加，红色变深，ii→iii 空气中氧气氧化SCN﹣ ， 红色变浅．
【分析】（1）银和盐酸、稀硫酸等不反应，可用K3[Fe（CN）3]检验亚铁离子，生成蓝色沉淀；（2）过量的铁与硝酸反应生成亚铁离子，亚铁离子可被空气中氧气氧化，银离子如氧化亚铁离子，则发生Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ ， 如反应能发生，可设计成原电池，负极加入FeCl2/FeCl3 ， 正极为硝酸银，可根据电流计是否发生偏转判断；（3）取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，可证明溶液中有Fe3+ ， 生成白色沉淀为AgSCN，随着放置时间的增加，溶液红色变浅，可能为空气中氧气氧化SCN﹣ ， 以此解答该题．
22.【2016年高考北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3﹣）已成为环境修复研究的热点之一．
（1）Fe还原水体中NO3﹣的反应原理如图1所示．①作负极的物质是________．②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NO3﹣的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3﹣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，NO3﹣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NO3﹣的去除率．对Fe2+的作用提出两种假设：Ⅰ．Fe2+直接还原NO3﹣；Ⅱ．Fe2+破坏FeO（OH）氧化层．①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是________? ． ②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NO3﹣去除率的原因：________．

【答案】（1）铁；NO3﹣+8e﹣+7H2O=NH4++10OH﹣（2）pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH），FeO（OH）不导电，所以NO3﹣的去除率低（3）Ⅱ；Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+ ， 加入Fe2+之所以可以提高硝酸根离子的转化率主要因为减少了FeO（OH）的生成，增强了导电性，另外生成了H+ ， H+浓度增大，pH减小，使NO3﹣的转化率增大
【解析】解：（1）①Fe还原水体中NO3﹣ ， 则Fe作还原剂，失去电子，作负极，故答案为：铁；②NO3﹣在正极得电子发生还原反应产生NH4+ ， 根据电荷守恒写出离子方程式：NO3﹣+8e﹣+7H2O=NH4++10OH﹣ ， 故答案为：NO3﹣+8e﹣+7H2O=NH4++10OH﹣；（2）pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH），FeO（OH）不导电，所以NO3﹣的去除率低，故答案为：pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH），FeO（OH）不导电，所以NO3﹣的去除率低；（3）①从右图可以看出只加入铁粉和只加入Fe2+ ， NO3﹣的去除率都不及同时加入铁和亚铁离子时NO3﹣的去除率高，说明不是应用了亚铁离子的还原性提高硝酸根的去除率，而是由于Fe2+破坏FeO（OH）氧化层，故答案为：Ⅱ；②同位素示踪法证实了Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe3O4 ， 离子方程式为：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+ ， 加入Fe2+之所以可以提高硝酸根离子的转化率主要因为减少了FeO（OH）的生成，增强了导电性，另外生成了H+ ， H+浓度增大，pH减小，使NO3﹣的转化率增大，故答案为：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+ ， 加入Fe2+之所以可以提高硝酸根离子的转化率主要因为减少了FeO（OH）的生成，增强了导电性，另外生成了H+ ， H+浓度增大，pH减小，使NO3﹣的转化率增大；
【分析】（1）①Fe还原水体中NO3﹣ ， 则Fe作还原剂，失去电子，作负极；②NO3﹣在正极得电子发生还原反应产生NH4+；（2）pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH），FeO（OH）不导电，所以NO3﹣的去除率低；（3）①从右图可以看出只加入铁粉和只加入Fe2+ ， NO3﹣的去除率都不及同时加入铁和亚铁离子时NO3﹣的去除率高，说明不是应用了亚铁离子的还原性提高硝酸根的去除率；②同位素示踪法证实了Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe3O4 ， 离子方程式为：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+ ， 既减少了FeO（OH）的生成，增强了导电性，又生成了H+ ， H+浓度增大，pH减小，使NO3﹣的转化率增大；考查化学反应原理，涉及到的知识有电化学、氧化还原反应等，题中的Fe与NO3﹣的反应跟溶液酸碱性有关，抓住这一点是解题的关键，第Ⅱ问的解答有一定的难度，特别是阐述上的准确性．

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