(通用版)2022年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 選擇題命題區(qū)間4 電化學(xué)(含解析)
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1、(通用版)2022年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 選擇題命題區(qū)間4 電化學(xué)(含解析) 考向一 原電池 1.(2018·全國卷Ⅲ)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是( ) A.放電時,多孔碳材料電極為負(fù)極 B.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極 C.充電時,電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移 D.充電時,電池總反應(yīng)為Li2O2-x===2Li+O2 解析:選D 由題意知,放電時負(fù)極反應(yīng)為Li-e-===Li+,正極反應(yīng)為(2-x)O2+4Li++4e-===2Li2O2-x(x=0或1
2、),電池總反應(yīng)為O2+2Li===Li2O2-x。該電池放電時,金屬鋰為負(fù)極,多孔碳材料為正極,A項錯誤;該電池放電時,外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極,B項錯誤;該電池放電時,電解質(zhì)溶液中的Li+向多孔碳材料區(qū)遷移,充電時電解質(zhì)溶液中的Li+向鋰材料區(qū)遷移,C項錯誤;充電時電池總反應(yīng)為Li2O2-x===2Li+(1-)O2,D項正確。 2.(2017·全國卷Ⅲ)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是( ) A.電池工作時,正極可發(fā)生反應(yīng): 2Li2
3、S6+2Li++2e-===3Li2S4 B.電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負(fù)極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多 解析:選D 原電池工作時,正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng),即:Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2,其中可能有2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4,A項正確;該電池工作時,每轉(zhuǎn)移0.02 mol電子,負(fù)極有0.02 mol Li(質(zhì)量為0.14 g)被氧化為Li+,則負(fù)極質(zhì)量減少0.14 g,B項正確;石墨烯能導(dǎo)電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導(dǎo)電性,
4、C項正確;充電過程中,Li2S2的量逐漸減少,當(dāng)電池充滿電時,相當(dāng)于達(dá)到平衡狀態(tài),電池中Li2S2的量趨于不變,故不是電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多,D項錯誤。 3.(2016·全國卷Ⅱ)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是( ) A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-===Mg2+ B.正極反應(yīng)式為Ag++e-===Ag C.電池放電時Cl-由正極向負(fù)極遷移 D.負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑ 解析:選B Mg-AgCl電池的電極反應(yīng):負(fù)極Mg-2e-===Mg2+,正極2AgCl+2e-===2Ag+2Cl-,
5、A項正確,B項錯誤。在原電池的電解質(zhì)溶液中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,C項正確。Mg是活潑金屬,能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2,D項正確。 考向二 電解池 4.(2018·全國卷Ⅰ)最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為: ①EDTA-Fe2+-e-===EDTA-Fe3+ ②2EDTA-Fe3++H2S===2H++S+2EDTA-Fe2+ 該裝置工作時,下列敘述錯誤的是( ) A.陰極的電極反應(yīng):CO2+
6、2H++2e-===CO+H2O B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2S===CO+H2O+S C.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性 解析:選C 由題中信息可知,石墨烯電極發(fā)生氧化反應(yīng),為電解池的陽極,則ZnO@石墨烯電極為陰極。由題圖可知,電解時陰極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-===CO+H2O,A項正確;將陰、陽兩極反應(yīng)式合并可得總反應(yīng)式為CO2+H2S===CO+H2O+S,B項正確;陽極接電源正極,電勢高,陰極接電源負(fù)極,電勢低,故石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的高,C項錯誤;Fe3+、F
7、e2+只能存在于酸性溶液中,D項正確。 5.(2017·全國卷Ⅱ)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是( ) A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極 B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 C.陰極的電極反應(yīng)式為Al3++3e-===Al D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動 解析:選C 利用電解氧化法在鋁制品表面形成致密的Al2O3薄膜,即待加工鋁質(zhì)工件作陽極,A項正確;陰極與電源負(fù)極相連,對陰極電極材料沒有特殊要求,可選用不銹鋼網(wǎng)等,B項正確;電解質(zhì)溶液呈酸性,陰極上應(yīng)是H+放電,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H++2e-==
8、=H2↑,C項錯誤;在電解過程中,電解池中的陰離子向陽極移動,D項正確。 6.(2016·全國卷Ⅰ)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和SO可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。 下列敘述正確的是( ) A.通電后中間隔室的SO離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大 B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-===O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時,會有0.5 mol的O2生成
9、 解析:選B A項正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e-===O2↑+4H+,由于生成H+,正極區(qū)溶液中陽離子增多,故中間隔室的SO向正極遷移,正極區(qū)溶液的pH減小。B項負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,陰離子增多,中間隔室的Na+向負(fù)極遷移,故負(fù)極區(qū)產(chǎn)生NaOH,正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4。C項由B項分析可知,負(fù)極區(qū)產(chǎn)生OH-,負(fù)極區(qū)溶液的pH升高。D項正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e-===O2↑+4H+,當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時,生成0.25 mol O2。 7.(2018·全國卷Ⅰ節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。制備N
10、a2S2O5可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為______________________________。電解后,________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。 解析:陽極上陰離子OH-放電,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===O2↑+4H+,電解過程中H+透過陽離子交換膜進(jìn)入a室,故a室中NaHSO3濃度增加。 答案:2H2O-4e-===4H++O2↑ a 考向三 金屬的腐蝕與防護(hù) 8.(2017·全國卷Ⅰ)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐
11、,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是( ) A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整 解析:選C 依題意,鋼管樁為陰極,電子流向陰極,陰極被保護(hù),鐵不容易失去電子,故鋼管樁表面腐蝕電流(指鐵失去電子形成的電流),接近于0,A項正確;陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子,電子經(jīng)外電路流向陰極,B項正確;高硅鑄鐵作陽極,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),陽極上主要是海水中的水被氧化生成氧氣,惰性輔助陽極不被損耗,C項錯誤;根據(jù)海
12、水對鋼管樁的腐蝕情況,增大或減小電流強(qiáng)度,D項正確。 電化學(xué)是高考每年必考內(nèi)容,主要題型是選擇題,有時也會在非選擇題中出現(xiàn)(如2018·全國卷ⅠT27、2018·全國卷ⅢT27、2015·全國卷ⅡT26、2014·全國卷ⅠT27),命制的角度有電極反應(yīng)式的正誤判斷與書寫,電池反應(yīng)式的書寫,正、負(fù)極的判斷,電池充、放電時離子移動方向的判斷,電極附近離子濃度變化的判斷,電解的應(yīng)用與計算,金屬的腐蝕與防護(hù)等。同時通過陌生化學(xué)電源的裝置圖,考查學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力,也體現(xiàn)了對“宏觀辨識與微觀探析”學(xué)科核心素養(yǎng)的考查?! ? 解題知能重點強(qiáng)化——提能力 1.兩大工
13、作原理 (1)原電池工作原理示意圖 ①無論是裝置Ⅰ還是裝置Ⅱ,電子均不能通過電解質(zhì)溶液。 ②在裝置Ⅰ中,由于不可避免會直接發(fā)生Zn+Cu2+===Cu+Zn2+而使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,所以裝置Ⅱ的能量轉(zhuǎn)化率高。 (2)電解池工作原理示意圖 ①與電源正極相連的為陽極;與電源負(fù)極相連的為陰極。 ②電解液中陽離子移向陰極;陰離子移向陽極。 2.電極的判斷方法 (1)原電池中正極和負(fù)極的5種判斷方法 (2)電解池中陰極和陽極的5種判斷方法 3.電解池的電極反應(yīng)及其放電順序 (1)陽離子在陰極上的放電順序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>
14、Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。 (2)陰離子在陽極上的放電順序:S2->I->Br->Cl->OH-。 4.電解的四大類型及規(guī)律 類型 電極反應(yīng)特點 實例 電解物質(zhì) 電解液濃度 pH 電解液復(fù)原方法 電解水型 陰極:4H++4e-===2H2↑陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑ NaOH H2O 增大 增大 加H2O H2SO4 減小 Na2SO4 不變 電解電解質(zhì)型 電解質(zhì)的陰、陽離子分別在兩極放電 HCl 電解質(zhì) 減小 增大 通入HCl氣體 CuCl2 — 加CuCl2 放H2生堿型 陰極:放H2生成
15、堿 陽極:電解質(zhì)陰離子放電 NaCl 電解質(zhì)和水 生成新電解質(zhì) 增大 通入HCl氣體 放O2生酸型 陰極:電解質(zhì)陽離子放電 陽極:放O2生成酸 CuSO4 減小 加CuO 5.金屬腐蝕與防護(hù)的方法 (1)金屬腐蝕快慢程度的判斷方法 (2)金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法 1.十五種新型電池的電極反應(yīng)式 鋅銀電池 總反應(yīng):Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2 正極 Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH- 負(fù)極 Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 鋅空氣電池 總反應(yīng):2Zn+O2+4OH-+2H2O===2Zn
16、(OH) 正極 O2+4e-+2H2O===4OH- 負(fù)極 Zn+4OH--2e-===Zn(OH) 鎳鐵 電池 總反應(yīng):NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 正極 NiO2+2e-+2H2O===Ni(OH)2+2OH- 負(fù)極 Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2 高鐵電池 總反應(yīng):3Zn+2FeO+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH- 正極 FeO+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- 負(fù)極 Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 鎳鎘電池 總反應(yīng):Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+
17、2Ni(OH)2 正極 NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- 負(fù)極 Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2 Mg-H2O2 電池 總反應(yīng):H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O 正極 H2O2+2H++2e-===2H2O 負(fù)極 Mg-2e-===Mg2+ Mg-AgCl 電池 總反應(yīng):Mg+2AgCl===2Ag+Mg2++2Cl- 正極 2AgCl+2e-===2Ag+2Cl- 負(fù)極 Mg-2e-===Mg2+ 鎂鈷電池 總反應(yīng):xMg+Mo3S4MgxMo3S4 正極 Mo3S4+2xe-=== Mo3S 負(fù)極
18、 xMg-2xe-===xMg2+ 鈉硫 電池 總反應(yīng):2Na+xS===Na2Sx 正極 負(fù)極 2Na-2e-===2Na+ 鈉硫蓄 電池 總反應(yīng):2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr 正極 NaBr3+2e-+2Na+===3NaBr 負(fù)極 2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+ 鈉離子 電池 總反應(yīng):Na1-mCoO2+NamCnNaCoO2+Cn 正極 Na1-mCoO2+me-+mNa+=== NaCoO2 負(fù)極 NamCn-me-===mNa++Cn 全釩液 流電池 總反應(yīng):VO+2H++V2+ V3++VO2+
19、+H2O 正極 VO+2H++e-===VO2++H2O 負(fù)極 V2+-e-===V3+ 鋰釩氧化物電池 總反應(yīng):xLi+LiV3O8===Li1+xV3O8 正極 xLi++LiV3O8+xe-===Li1+xV3O8 負(fù)極 xLi-xe-=== xLi+ 鋰-銅 電池 總反應(yīng):2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH- 正極 Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH- 負(fù)極 Li-e-===Li+ 鋰離子 電池 總反應(yīng):Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x<1) 正極 Li1-xCoO2+xe-+xLi+===
20、LiCoO2 負(fù)極 LixC6-xe-===xLi++C6 [歸納點撥] 新型化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書寫三步驟 2.燃料電池的電極反應(yīng)式 (以CH3OH為例電極反應(yīng)式) 電池類型 導(dǎo)電介質(zhì) 反應(yīng)式 酸性燃料電池 H+ 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正極 O2+4e-+4H+===2H2O 負(fù)極 CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+ 堿性燃料電池 OH- 總反應(yīng):2CH3OH+3O2+4OH-===2CO+6H2O 正極 O2+4e-+2H2O===4OH- 負(fù)極 CH3OH-6e-+8OH-=== CO
21、+6H2O 熔融碳酸鹽燃料電池 CO 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正極 負(fù)極 CH3OH-6e-+3CO===4CO2↑+2H2O 固態(tài)氧化物燃料電池 O2- 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正極 O2+4e-===2O2- 負(fù)極 CH3OH-6e-+3O2-=== CO2↑+2H2O 質(zhì)子交換膜燃料電池 H+ 總反應(yīng):2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正極 O2+4e-+4H+===2H2O 負(fù)極 CH3OH-6e-+H2O=== CO2↑+6H+ [歸納點撥] 燃料電池中
22、氧氣得電子的思維模型 根據(jù)燃料電池的特點,一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2,O2得到電子后化合價降低,首先變成O2-,O2-能否存在要看電解質(zhì)環(huán)境。由于電解質(zhì)溶液(酸堿鹽)的不同,其電極反應(yīng)也有所不同,下表為四種不同電解質(zhì)環(huán)境中,氧氣得電子后為O2-的存在形式: 電解質(zhì)環(huán)境 從電極反應(yīng)式判O2-的存在形式 酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下 O2+4H++4e-===2H2O 堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下 O2+2H2O+4e-===4OH- 固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)環(huán)境下 O2+4e-===2O2- 熔融碳酸鹽(如:熔融K2CO3)環(huán)境下 O2+2CO2+4e-===2CO
23、 高考題點全面演練——查缺漏 命題點一 新型化學(xué)電源 1.世界某著名學(xué)術(shù)刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵-空氣電池,其結(jié)構(gòu)如圖所示。 下列有關(guān)該電池放電時的說法正確的是( ) A.a(chǎn)極發(fā)生氧化反應(yīng) B.正極的電極反應(yīng)式為FeOx+2xe-===Fe+xO2- C.若有22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣參與反應(yīng),則電路中有4 mol電子轉(zhuǎn)移 D.鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)+Fe===FeOx+xH2 解析:選D a極通入空氣,O2在該電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),A錯誤;O2在正極發(fā)生反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e-===2O2-,B錯誤;由B項分析可知,電路中有4 m
24、ol電子轉(zhuǎn)移時正極上消耗1 mol O2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4 L,則通入空氣的體積約為22.4 L×5=112 L,C錯誤;由題圖可知,鐵表面H2O(g)參與反應(yīng)生成H2,則發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)+Fe===FeOx+xH2,D正確。 2.某新型電池,以NaBH4(B的化合價為+3價) 和H2O2作原料,該電池可用作深水勘探等無空氣環(huán)境電源,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是( ) A.每消耗3 mol H2O2,轉(zhuǎn)移的電子為6 mol B.電池工作時Na+從b極區(qū)移向a極區(qū) C.b極上的電極反應(yīng)式:H2O2+2e-===2OH- D.a(chǎn)極上的電極反應(yīng)式:BH
25、+8OH--8e-===BO+6H2O 解析:選B 由原電池工作原理示意圖可知反應(yīng)中BH被氧化為H2O,應(yīng)為原電池的負(fù)極反應(yīng),電極a反應(yīng)式為BH+8OH--8e-===BO+6H2O,正極H2O2得電子被還原生成OH-,每消耗3 mol H2O2,轉(zhuǎn)移的電子為6 mol,選項A、D正確;該裝置是原電池,原電池放電時,陽離子向正極移動,所以Na+從a極區(qū)移向b極區(qū),選項B錯誤;電極b反應(yīng)式為H2O2+2e-===2OH-,選項C正確。 命題點二 可逆電池 3.(2018·全國卷Ⅱ)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液,鈉和負(fù)載碳納
26、米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯誤的是( ) A.放電時,ClO向負(fù)極移動 B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2 C.放電時,正極反應(yīng)為3CO2+4e-===2CO+C D.充電時,正極反應(yīng)為Na++e-===Na 解析:選D 根據(jù)電池的總反應(yīng)知,放電時負(fù)極反應(yīng):4Na-4e-===4Na+;正極反應(yīng):3CO2+4e-===2CO+C。充電時,陰(負(fù))極:4Na++4e-===4Na;陽(正)極:2CO+C-4e-===3CO2↑。放電時,ClO向負(fù)極移動。根據(jù)充電和放電時的電極反應(yīng)式知,充電時釋放CO2,放電時吸收
27、CO2。 4.(2018·益陽模擬)鋅—鈰液流電池體系作為氧化還原液流電池中的新生一代,有著諸多的優(yōu)勢,如開路電位高、污染小等。鋅—鈰液流電池放電時的工作原理如圖所示,其中,b電極為惰性材料,不參與電極反應(yīng)。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.放電時,電池的總反應(yīng)式為2Ce4++Zn===Zn2++2Ce3+ B.充電時,a極發(fā)生氧化反應(yīng),b極發(fā)生還原反應(yīng) C.充電時,當(dāng)電路中通過0.1 mol電子時,b極增加14 g D.選擇性離子膜為陰離子交換膜,能阻止陽離子通過 解析:選A 鋅—鈰液流電池工作時,放電時鋅是負(fù)極,負(fù)極發(fā)生電極反應(yīng)為Zn-2e-===Zn2+,正極上發(fā)生得電子
28、的還原反應(yīng):Ce4++e-===Ce3+,電池的總反應(yīng)式為2Ce4++Zn===Zn2++2Ce3+,故A正確;充電時a是陰極,發(fā)生得電子的還原反應(yīng),b極是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),故B錯誤;充電時,b極是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),Ce3+-e-===Ce4+,電極質(zhì)量不變,故C錯誤;根據(jù)兩個電極反應(yīng)情況,交換膜應(yīng)該選擇陽離子交換膜,故D錯誤。 [題后悟道] 有關(guān)可逆電池的解題思路 命題點三 帶離子交換膜的電化學(xué)裝置 5.用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NH,模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是( ) A.陽極室溶液由無色變成棕黃色 B.電解一段時間后,陰極室溶液中的溶
29、質(zhì)一定是(NH4)3PO4 C.電解一段時間后,陰極室溶液中的pH升高 D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時,陰極有0.25 mol的O2生成 解析:選C A項,F(xiàn)e為陽極,陽極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+,所以溶液變淺綠色,錯誤;B項,電解時,溶液中NH向陰極室移動,H+放電生成H2,所以陰極室中溶質(zhì)為(NH4)3PO4或NH4H2PO4、(NH4)2HPO4,錯誤;C項,電解時,陰極上H+放電生成H2,溶液中c(OH-)增大,溶液中pH升高,正確;D項, 陰極生成H2,錯誤。 6.納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納
30、米級Cu2O的裝置如圖所示,發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是( ) A.鈦電極發(fā)生氧化反應(yīng) B.陽極附近溶液的pH逐漸增大 C.離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜 D.陽極反應(yīng)為2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O 解析:選D 鈦電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤;銅作陽極,陽極上銅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)為2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,OH-由陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)參與反應(yīng),離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜,C項錯誤、D項正確;由陰極區(qū)遷移過來的OH-在陽極全部參與反應(yīng),陽極附近溶液的pH不變,B項錯誤。 [題后悟道] 命題點
31、四 電解原理在環(huán)保、新材料制備中的應(yīng)用 7.ClO2是一種安全穩(wěn)定的消毒劑。工業(yè)上利用惰性電極電解氯化銨和鹽酸制備ClO2的原理如圖所示,下列有關(guān)說法錯誤的是( ) A.b電極接直流電源的負(fù)極 B.a(chǎn)電極上的電極反應(yīng)式為NH-6e-+3Cl-===NCl3+4H+ C.若有2 g H2生成,通過陰離子交換膜的Cl-的物質(zhì)的量為1 mol D.ClO2發(fā)生器中反應(yīng)的離子方程式為6ClO+NCl3+3H2O===6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH- 解析:選C 由題圖知b電極上產(chǎn)生氫氣,發(fā)生還原反應(yīng),故b電極是陰極,與直流電源負(fù)極相連,A項正確;由題圖知a電極上有NCl3生
32、成,故參與放電的離子有NH與Cl-,B項正確;當(dāng)有2 g H2生成時,電路中有2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,通過陰離子交換膜的Cl-的物質(zhì)的量為2 mol,C項錯誤;由題圖中信息知,生成物有ClO2、NH3、NaCl、NaOH,故反應(yīng)物有NCl3、ClO,再結(jié)合電荷守恒等分析知D項正確。 8.(2018·唐山質(zhì)檢)環(huán)境監(jiān)察局常用“定電位”NOx傳感器來監(jiān)測化工廠的氮氧化物氣體是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是( ) A.“對電極”是負(fù)極 B.“工作電極”上發(fā)生的電極反應(yīng)為NO2+2e-+2H+===NO+H2O C.傳感器工作時H+由“工作電極”移向“對電極”
33、D.“對電極”的材料可能為活潑金屬鋅 解析:選C 題圖“工作電極”上通入NO2放出NO,說明NO2被還原,則“工作電極”為原電池的正極,“對電極”為原電池的負(fù)極,A項正確;在酸性條件下,“工作電極”上發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式為NO2+2e-+2H+===NO+H2O,B項正確;原電池工作時陽離子向正極移動,即傳感器工作時H+由“對電極”移向“工作電極”,C項錯誤;“對電極”是負(fù)極,則“對電極”的材料可能為活潑金屬鋅,D項正確。 命題點五 新環(huán)境下金屬的腐蝕與防護(hù) 9.深埋在潮濕土壤中的鐵管道,在硫酸鹽還原菌作用下,能被硫酸根腐蝕,其電化學(xué)腐蝕原理如圖所示,下列與此原理有關(guān)說法錯誤的是
34、( ) A.正極反應(yīng):SO+5H2O+8e-===HS-+9OH- B.輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕 C.這種情況下,F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3·xH2O D.管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕 解析:選C 原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),由題圖可知發(fā)生的電極反應(yīng)為SO+5H2O+8e-===HS-+9OH-,故A正確;硫酸鹽還原菌是蛋白質(zhì),在高溫下易變性,失去催化能力,則輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕,故B正確;由題意可知,深埋在土壤中,即在缺氧環(huán)境中,F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物不能為Fe2O3·xH2O,故C錯誤;管道上刷富鋅油漆,形成Zn-Fe原電池,F(xiàn)e變?yōu)檎龢O,可以延緩管道的
35、腐蝕,故D正確。 10.研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是( ) A.d為石墨,鐵片腐蝕加快 B.d為石墨,石墨上電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH- C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕 D.d為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑ 解析:選D A項,由于活動性:Fe>石墨,所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池,F(xiàn)e為負(fù)極,失去電子被氧化變?yōu)镕e2+進(jìn)入溶液,溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原,鐵的腐蝕比沒有形成原電池時的速率快,正確;B項,d為石墨,由于是弱堿性電解質(zhì),所以發(fā)生的是吸氧腐蝕,石墨上氧氣得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為O2
36、+2H2O+4e-===4OH-,正確;C項,若d為鋅塊,則由于金屬活動性:Zn>Fe,Zn為原電池的負(fù)極,F(xiàn)e為正極,首先被腐蝕的是Zn,鐵得到保護(hù),鐵片不易被腐蝕,正確;D項,d為鋅塊,由于電解質(zhì)為弱堿性環(huán)境,發(fā)生的是吸氧腐蝕,鐵片上電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-,錯誤。 命題點六 電化學(xué)相關(guān)計算及電極反應(yīng)式的書寫 11.(1)粗銅電解精煉的廢電解液中常含有Zn2+、Pb2+,向廢電解液中加入Na2S溶液,當(dāng)有PbS和ZnS沉淀時,=________。[已知:Ksp(PbS)=3.4×10-28,Ksp(ZnS) =1.6×10-24] (2)利用電化學(xué)還原CO2制
37、取ZnC2O4的示意圖如圖所示,電解液不參與反應(yīng)。則Pb電極的電極反應(yīng)為________________________,當(dāng)通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L CO2時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為________。 解析:(1)c(Zn2+)/c(Pb2+)=[c(Zn2+)·c(S2-)]/[c(Pb2+)·c(S2-)]=Ksp(ZnS)/Ksp(PbS)≈4.7×103。(2)電解法制備ZnC2O4,CO2在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為C2O,電極反應(yīng)式為2CO2+2e-===C2O。根據(jù)2CO2+2e-===C2O,可知通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L CO2時,轉(zhuǎn)移0.5 mol電子。 答案:(1)4.7×
38、103 (2)2CO2+2e-===C2O 0.5NA或3.01×1023 12.氨氣—氮氧化物燃料電池可用于處理氮氧化物,防止空氣污染,其裝置如圖所示。通入氨氣的電極為________(填“正極”或“負(fù)極”)。負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________ ________________________________________________________________________。 解析:由題圖可知,NH3在左側(cè)電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2,氮氧化物在右側(cè)電極被還原生成N2,故NH3通入負(fù)極,電極反應(yīng)式為2NH3-6e-===N2+6H+。 答案:負(fù)極 2NH3-6e-
39、===N2+6H+ [題后悟道] 陌生電極反應(yīng)式的書寫 [說明] 高考題中往往是非水溶液或具有離子交換膜,應(yīng)根據(jù)圖示信息確定電極反應(yīng)方程式中需添加的“粒子”形式。 卷——基礎(chǔ)保分練 1.“自煮火鍋”發(fā)熱包的成分為碳酸鈉、硅藻土、鐵粉、鋁粉、活性炭、焦炭粉、NaCl、生石灰,向發(fā)熱包中加入冷水,可用來蒸煮食物。下列說法錯誤的是( ) A.活性炭作正極,正極上發(fā)生還原反應(yīng) B.負(fù)極反應(yīng)為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O C.
40、Na+由活性炭區(qū)向鋁粉表面區(qū)遷移 D.硅藻土結(jié)構(gòu)疏松,使各物質(zhì)分散并均勻混合,充分接觸 解析:選C 向發(fā)熱包中加入冷水,形成原電池。反應(yīng)CaO+H2O===Ca(OH)2放熱使水迅速升溫沸騰,反應(yīng)Na2CO3+Ca(OH)2===2NaOH+CaCO3↓使得溶液呈堿性,則溶液中發(fā)生反應(yīng)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑,該反應(yīng)為原電池的總反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O,正極反應(yīng)為2H2O+2e-===2OH-+H2↑。選項A,活性炭作正極,正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),正確;選項B,負(fù)極反應(yīng)為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O,正確;選項
41、C,Na+向正極移動,錯誤;選項D,硅藻土結(jié)構(gòu)疏松,孔隙大,能使各物質(zhì)分散并均勻混合,充分接觸,正確。 2.如圖所示裝置中,有如下實驗現(xiàn)象:開始時插在小試管中的導(dǎo)管內(nèi)的液面下降,一段時間后導(dǎo)管內(nèi)的液面回升,略高于試管中的液面。以下有關(guān)解釋不合理的是( ) A.生鐵片中所含的碳能增強(qiáng)鐵的抗腐蝕性 B.雨水酸性較強(qiáng),生鐵片開始發(fā)生析氫腐蝕 C.導(dǎo)管內(nèi)液面回升時,正極反應(yīng)式: O2+2H2O+4e-===4OH- D.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,U形管中雨水的酸性逐漸減弱 解析:選A 鐵的純度越高,其抗腐蝕性能越強(qiáng),純鐵比生鐵耐腐蝕,是因為生鐵片中的碳降低了鐵的抗腐蝕性,A錯誤;雨水的pH=4,
42、呈較強(qiáng)的酸性,生鐵片在該雨水中先發(fā)生析氫腐蝕,正極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑,由于生成H2,氣體壓強(qiáng)增大,開始時插在小試管中的導(dǎo)管內(nèi)的液面下降,B正確;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,雨水的酸性逐漸減弱,最后發(fā)生了吸氧腐蝕,正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,導(dǎo)管內(nèi)液面回升,C正確;開始階段正極上不斷消耗H+,則U形管中雨水的酸性逐漸減弱,D正確。 3.“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置,其工作原理如圖。下列說法正確的是( ) A.該裝置是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 B.利用該技術(shù)可捕捉大氣中的CO2 C.每得到1 mol草酸鋁,電路中轉(zhuǎn)移3 mol電子 D.正極的電極反應(yīng)為C2O-
43、2e-===2CO2 解析:選B A項,“碳呼吸電池”為新型原電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,錯誤;B項,“碳呼吸電池”能消耗CO2,所以利用該技術(shù)可捕捉大氣中的CO2,正確;C項,根據(jù)工作原理圖,金屬鋁是負(fù)極,失電子生成草酸鋁,所以每得到1 mol草酸鋁,電路中轉(zhuǎn)移3×2 mol=6 mol電子,錯誤;D項,根據(jù)工作原理圖,CO2作為正極反應(yīng)物,得電子生成C2O,電極反應(yīng)式為2CO2+2e-===C2O,錯誤。 4.Li/FePO4電池是高溫性能好、對環(huán)境友好的二次新型電池,總反應(yīng)為LiCx+FePO4===LiFePO4+xC。其工作原理如圖所示。下列說法正確的是( ) A.FePO
44、4/LiFePO4是原電池的負(fù)極材料 B.充電時,Li+離開LiFePO4電極在陰極得到電子 C.放電時,負(fù)極反應(yīng)為Li-e-===Li+ D.電池在低溫時能如高溫時一樣保持很好的工作性能 解析:選B 根據(jù)總反應(yīng)方程式和原理圖可知放電過程中鐵元素化合價降低,F(xiàn)ePO4/LiFePO4是原電池的正極材料,A項錯誤;充電時LiFePO4作陽極,Li+離開LiFePO4電極在陰極得到電子,B項正確;放電時負(fù)極的電極反應(yīng)式為LiCx-e-===Li++xC,C項錯誤;Li/FePO4電池是高溫性能好、對環(huán)境友好的二次新型電池,溫度不同,離子在電池內(nèi)部的移動速率不同,工作性能不同,D項錯誤。
45、5.如圖所示,其中甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O。下列說法正確的是( ) A.甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 B.甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+2H2O===CO+8H+ C.反應(yīng)一段時間后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度 D.甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體 解析:選D A項,甲池為原電池,作為電源,乙池、丙池為兩個電解池;B項,負(fù)極反應(yīng)式:CH3OH-6e-+8OH-===CO+6H2O;C項
46、,應(yīng)加入CuO或CuCO3;D項,丙池中:MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑,甲池中消耗280 mL O2,即0.012 5 mol,轉(zhuǎn)移0.05 mol電子,丙池中生成0.025 mol Mg(OH)2,其質(zhì)量為1.45 g。 6.我國某大型客車廠已成功研發(fā)高能車載電池,即蓄電4個小時,客車可持續(xù)運行8個小時左右。該電池組成可表示為Li-Al/FeS,其中正極的電極反應(yīng)式為2Li++FeS+2e-===Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中,正確的是( ) A.Li-Al在電池中作為負(fù)極材料,該材料中Li的化合價為+1價 B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al-3e-===A
47、l3+ C.該電池的總反應(yīng)為2Li+FeS===Li2S+Fe D.充電時,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 Li2S+Fe-2e-===2Li++FeS 解析:選C 根據(jù)電池組成為Li-Al/FeS,正極反應(yīng)式為2Li++FeS+2e-===Li2S+Fe,可以得出FeS為正極,Li-Al為負(fù)極。Li-Al中Li為0價,A錯誤;負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li-e-===Li+,B錯誤;該電池的總反應(yīng)為2Li+FeS===Li2S+Fe,C正確;充電時陰極得到電子,故陰極的反應(yīng)式為Li++e-===Li,D錯誤。 7.(2018·深圳中學(xué)模擬)垃圾假單胞菌株能夠在分解有機(jī)物的同時分泌物質(zhì)產(chǎn)生電能,其原
48、理如圖所示。下列說法正確的是( ) A.電流由左側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向右側(cè)電極 B.放電過程中,正極附近pH 變小 C.若1 mol O2 參與電極反應(yīng),有4 mol H+穿過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右室 D.負(fù)極電極反應(yīng)為H2PCA+2e-===PCA+2H+ 解析:選C 右側(cè)氧氣得電子產(chǎn)生水,作為正極,故電流由右側(cè)正極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)負(fù)極,選項A錯誤;放電過程中,正極氧氣得電子與氫離子結(jié)合產(chǎn)生水, 氫離子濃度減小,pH 變大,選項B錯誤;若1 mol O2 參與電極反應(yīng),有4 mol H+穿過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右室,生成2 mol水,選項C正確;原電池負(fù)極失電子,選項D錯誤。 8.(2
49、018·佛山質(zhì)檢) 鋰空氣充電電池有望成為電動汽車的實用儲能設(shè)備。工作原理示意圖如圖,下列敘述正確的是( ) A.該電池工作時Li+向負(fù)極移動 B.Li2SO4溶液可作該電池電解質(zhì)溶液 C.電池充電時間越長,電池中Li2O 含量越多 D.電池工作時,正極可發(fā)生: 2Li++O2+2e-===Li2O2 解析:選D 原電池中,陽離子應(yīng)該向正極移動,選項A錯誤;單質(zhì)鋰會與水反應(yīng)生成氫氧化鋰和氫氣,所以電解質(zhì)溶液不能使用任何水溶液,選項B錯誤;電池充電的時候應(yīng)該將放電的反應(yīng)倒過來,將正極反應(yīng)逆向進(jìn)行,正極上的Li2O應(yīng)該逐漸減少,所以電池充電時間越長,Li2O 含量越少,選項C錯誤;
50、題目給出正極反應(yīng)為xLi++O2+xe-===LixO2,所以當(dāng)x=2的時候反應(yīng)為2Li++O2+2e-===Li2O2,選項D正確。 9.(2018·鄭州質(zhì)檢)如圖是一種正投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。放電前,被膜隔開的電解質(zhì)為Na2S2和NaBr3,放電后分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。下列敘述正確的是( ) A.放電時,負(fù)極反應(yīng)為3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+ B.充電時,陽極反應(yīng)為2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+ C.放電時,Na+經(jīng)過鈉離子交換膜,由b池移向a池 D.用該電池電解飽和食鹽水,產(chǎn)生2.24 L H2時,b池生成17.40 g Na2S
51、4 解析:選C 根據(jù)放電后Na2S2轉(zhuǎn)化為Na2S4,S元素化合價升高,知Na2S2被氧化,故負(fù)極反應(yīng)為2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+,A項錯誤;充電時陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),NaBr轉(zhuǎn)化為NaBr3,電極反應(yīng)為3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+,B項錯誤;放電時,陽離子向正極移動,故Na+經(jīng)過鈉離子交換膜,由b池移向a池,C項正確;放電時b池為負(fù)極區(qū)域,發(fā)生氧化反應(yīng):2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+,用該電池電解飽和食鹽水,產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L H2時轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,生成0.1 mol Na2S4,其質(zhì)量為17.40 g,D項錯誤。 10
52、.近年來AIST報告正在研制一種“高容量、低成本”鋰銅空氣燃料電池,該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力,其中放電總反應(yīng)方程式為2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,如圖所示。下列說法不正確的是( ) A.放電時,Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動 B.放電時,負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH- C.通空氣時,銅被腐蝕,表面產(chǎn)生Cu2O D.整個反應(yīng)過程中,銅相當(dāng)于催化劑 解析:選B 由題中裝置圖和放電時總反應(yīng)可知,放電時Li為負(fù)極,Cu為正極,陽離子向正極移動,A項正確;放電時,負(fù)極Li失電子轉(zhuǎn)化成Li+,B項錯誤;結(jié)合題中裝
53、置圖可知,通入空氣銅被腐蝕,生成Cu2O,C項正確;銅被腐蝕生成Cu2O,放電時Cu2O又被還原成Cu,所以整個反應(yīng)過程中Cu相當(dāng)于催化劑,D項正確。 11.如圖是MCFC燃料電池,它是以水煤氣(CO、H2)為燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3共熔混合物為電解質(zhì)。下列說法正確的是( ) A.B極的電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-===4OH- B.電池放電時,電池中CO的物質(zhì)的量逐漸減少 C.放電時,CO向負(fù)極移動 D.電路中的電子經(jīng)正極、負(fù)極、共熔混合物再回到正極,形成閉合回路 解析:選C 由題圖可知,O2和CO2通入B電極發(fā)生還原反應(yīng),則B極為正極,電極反應(yīng)式為O
54、2+2CO2+4e-===2CO,A錯誤;電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2+CO-2e-===CO2+H2O、CO+CO-2e-===2CO2,據(jù)得失電子守恒及兩極反應(yīng)式可知,該電池的總反應(yīng)式為2H2+O2===2H2O和2CO+O2===2CO2,故放電時電池中CO的物質(zhì)的量不變,B錯誤;放電時,熔融電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動,即CO向負(fù)極移動,C正確;電路中的電子從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極,但不能經(jīng)過共熔混合物,D錯誤。 12.用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫,將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生,這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示,則下列有關(guān)說法中不正
55、確的是( ) A.X為直流電源的負(fù)極,Y為直流電源的正極 B.陽極區(qū)pH增大 C.圖中的b>a D.該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 解析:選B A項,由題圖可知Pt(Ⅰ)極上H+→H2,發(fā)生還原反應(yīng),故Pt(Ⅰ)為陰極,X為直流電源的負(fù)極,Y為直流電源的正極,正確;B項,Pt(Ⅱ)為陽極,在陽極,SO、HSO被氧化為H2SO4,SO+H2O-2e-===2H++SO,HSO+H2O-2e-===3H++SO,溶液的酸性增強(qiáng),pH減小,錯誤;C項,由以上分析可知,陽極有H2SO4生成,故b>a,正確;D項,陽極產(chǎn)物為H2SO4,陰極產(chǎn)物為H2,正確。 13.將不可再生的天
56、然氣、石油、煤等化石燃料轉(zhuǎn)化利用、提高利用率已成為當(dāng)務(wù)之急。 (1)甲醇、二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的新型燃料,二者均可利用CO和H2反應(yīng)合成。 ①某燃料電池以二甲醚為原料,熔融碳酸鹽為電解質(zhì),其負(fù)極反應(yīng)為CH3OCH3+6CO-12e-===8CO2+3H2O。寫出該燃料電池的正極反應(yīng)式:_________________ ________________________________________________________________________。 ②廢水中含甲醇對水質(zhì)會造成污染,Co3+可將甲醇氧化為CO2。某同學(xué)以Pt作電極電解酸性含甲醇廢水與Co
57、SO4混合液來模擬工業(yè)除污原理,其陽極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________。 (2)某企業(yè)采用如圖所示原理處理化石燃料開采、加工過程中產(chǎn)生的H2S廢氣。 ①電解池中電極A、B均為惰性電極,其中電極A為電解池的________極;電極B所得到的物質(zhì)X的分子式為________。 ②反應(yīng)池中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為_______________________________________ _______________________________________
58、_________________________________。 解析:(1)①燃料電池中,正極上氧化劑O2得電子和CO2發(fā)生反應(yīng)生成CO,電極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-===2CO。②通電后,Co2+被氧化成Co3+,電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Co2+-e-===Co3+。(2)①A極生成Fe3+,B極生成氣體,可知電極A為陽極,電極B為陰極,B極生成氣體為H2。②反應(yīng)池中Fe3+和H2S反應(yīng)生成S,則Fe3+被還原,離子方程式為H2S+2Fe3+===2Fe2++S↓+2H+。 答案:(1)①O2+2CO2+4e-===2CO ②Co2+-e-===Co3+
59、 (2)①陽 H2 ②H2S+2Fe3+===2Fe2++S↓+2H+ 14.三室式電滲析法在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用 (1)處理煙氣中SO2可以采用堿吸-電解法,流程如下,模擬過程Ⅱ的裝置如圖1所示。 ①若用鋅錳堿性電池作為電源,________(填“e”或“f”)極與鋅極相連。f極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 ②膜1為________(填“陰離子”或“陽離子”)交換膜,N為________(填離子符號)。 ③電路中通過4 mol電子時可收集__
60、______L氣體P(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 (2)次磷酸是一種重要還原劑和精細(xì)化工產(chǎn)品。以次磷酸鈉為原料,通過電滲析法可制備次磷酸,裝置如圖2所示。 ①銅極為________;鉑極電極反應(yīng)式為__________________________________。 ②H2PO向________(填“左側(cè)”或“右側(cè)”)遷移。在銅極區(qū)獲得的產(chǎn)品為________ (填化學(xué)式)。 ③銅極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________,該方法制備的 H3PO2產(chǎn)品中含少量H3PO4雜質(zhì),
61、原因是________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)由題意知,左側(cè)稀氫氧化鈉溶液轉(zhuǎn)化成濃氫氧化鈉溶液,說明生成了氫氧化鈉,右側(cè)稀硫酸變成濃硫酸,則說明生成了硫酸,將SO氧化成SO,由此推知,左側(cè)電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,右側(cè)電極反應(yīng)式為SO+H2O-2e-===SO+2H+。①e極為陰極,與鋅錳堿性電池的鋅極(負(fù)極)相連,f極為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng):SO+H2O-2e-===SO+2H+。②亞硫酸鈉中
62、鈉離子向左側(cè)遷移,膜1為陽離子交換膜;SO向右側(cè)遷移,膜2為陰離子交換膜,N為SO。③P為H2,又2H++2e-===H2↑,電路中通過4 mol電子,則n(H2)==2 mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(H2)=44.8 L。(2)①由題圖可知,銅與電源負(fù)極相連,故銅為陰極,發(fā)生還原反應(yīng):2H++2e-===H2↑;鉑為陽極,電極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑。②鉑極區(qū)氫離子濃度增大,H2PO向鉑極區(qū)遷移,鈉離子向銅極區(qū)遷移,銅極區(qū)產(chǎn)品為氫氧化鈉,鉑極區(qū)產(chǎn)品為次磷酸。③鉑極區(qū)有氧氣生成,次磷酸具有還原性,易被O2氧化,H3PO2+O2===H3PO4。 答案:(1)①e SO+H2O-
63、2e-===SO+2H+ ②陽離子 SO?、?4.8 (2)①陰極 4OH--4e-===2H2O+O2↑ ②右側(cè) NaOH?、?H++2e-===H2↑ 鉑極生成的O2氧化H3PO2生成H3PO4 卷——重點增分練 1.(2018·黃石調(diào)研)紙電池是一種有廣泛應(yīng)用的“軟電池”,堿性紙電池采用薄層紙片作為載體和傳導(dǎo)體,紙的兩面分別附著鋅和二氧化錳。下列有關(guān)該紙電池的說法不合理的是( ) A.Zn為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng) B.電池工作時,電子由MnO2流向Zn C.正極反應(yīng):MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH- D.電池總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O===Zn
64、(OH)2+2MnO(OH) 解析:選B 紙電池采用薄層紙片作為載體和傳導(dǎo)體,紙的兩面分別附著鋅和二氧化錳,Zn是活潑金屬,作該電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;電池工作時,電子由負(fù)極流向正極,即電子由Zn流向MnO2,B錯誤;類似于鋅錳干電池,MnO2在正極上得電子被還原生成MnO(OH),則正極的電極反應(yīng)為MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-,C正確;負(fù)極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,結(jié)合正、負(fù)極反應(yīng)式及得失電子守恒可知,該電池的總反應(yīng)為Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH),D正確。 2.用鈉金屬片和碳納米管作為電極
65、材料,以高氯酸鈉—四甘醇二甲醚為電解液,可制得“可充室溫鈉—二氧化碳電池”,電池總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C,生成的固體Na2CO3沉積在碳納米管上,下列關(guān)于該電池的敘述正確的是( ) A.放電時的正極反應(yīng)為CO2+4e-===C+2O2- B.充電時碳納米管接直流電源的負(fù)極 C.放電時每消耗3 mol CO2,轉(zhuǎn)移4 mol電子 D.充電時陰極反應(yīng)為 C+2Na2CO3-4e-===4Na++3CO2↑ 解析:選C 該電池放電時,正極上CO2得電子,結(jié)合Na+生成C和Na2CO3,A選項不正確;充電時,碳納米管應(yīng)接直流電源的正極,作陽極,B選項不正確;放電時每消耗
66、3 mol CO2,可生成1 mol C,轉(zhuǎn)移4 mol電子,C選項正確;充電時陰極反應(yīng)式為Na++e-===Na,D選項不正確。 3.(2018·青島質(zhì)檢)中國企業(yè)華為宣布:利用鋰離子能在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發(fā)出石墨烯電池,電池反應(yīng)式為LixC6+Li1-xCoO2C6+ LiCoO2,其工作原理如圖。下列關(guān)于該電池的說法正確的是( ) A.該電池若用隔膜可選用質(zhì)子交換膜 B.放電時,LiCoO2極發(fā)生的電極反應(yīng)為 LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+ C.石墨烯電池的優(yōu)點是提高電池的儲鋰容量進(jìn)而提高能量密度 D.對廢舊的該電池進(jìn)行“放電處理”讓Li+嵌入石墨烯中而有利于回收 解析:選C 應(yīng)選用只允許Li+通過的隔膜,不選用質(zhì)子交換膜,故A錯誤;根據(jù)電池反應(yīng),放電時,LiCoO2極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2,故B錯誤;石墨烯電池的優(yōu)點是提高電池的儲鋰容量進(jìn)而提高能量密度,故C正確;根據(jù)工作原理,“放電處理”是將Li+嵌入LiCoO2中,故D錯誤。 4.(2018·
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