學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精PAGEPAGE7學必求其心得，業必貴于專精專題二第7講電化學基礎建議時間：40分鐘1.如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面圖。下列說法正確的是()A．該電化學腐蝕為析氫腐蝕B．圖中生成鐵銹最多的是C區域C．A區域比B區域更易腐蝕D．鐵閘中的負極的電極反應：Fe－2e－=Fe2＋解析：鐵閘在海水中發生吸氧腐蝕,在酸性較強的條件下才發生析氫腐蝕,A錯誤；在B處，海水與氧氣接觸,與Fe最易形成原電池，發生的吸氧腐蝕的程度最大，生成鐵銹最多，B錯誤；在B處，海水與氧氣接觸,與Fe最易形成原電池，所以B區域比A區域更易腐蝕，C錯誤;Fe作負極失電子生成亞鐵離子,則負極的電極反應為Fe－2e－=Fe2＋,D正確.答案:D2．（2017·岳陽模擬)硼化釩（VB2）-空氣電池是目前儲電能力最高的電池，電池示意圖如圖所示,該電池工作時反應為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，下列說法正確的是()(導學號56470083)A．電極a為電池負極B．圖中選擇性透過膜只能讓陽離子選擇性透過C．電子由VB2極經KOH溶液流向a電極D．VB2極發生的電極反應為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O解析:硼化釩－空氣燃料電池中,VB2在負極失電子，氧氣在正極上得電子，所以a為正極,故A錯誤；氧氣在正極上得電子生成OH－，OH－通過選擇性透過膜向負極移動，故B錯誤；“電子不下水”,電子只在導線中移動，不能在溶液中移動，故C錯誤；負極上是VB2失電子發生氧化反應，則VB2極發生的電極反應為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，故D正確.答案：D3。一種處理污水的燃料電池模型如圖所示。該電池工作時，只需把污水注入反應池，細菌就可將污水中的有機物分解,在此過程中釋放出電子、質子和乙。下列敘述不正確的是(）A．B電極為正極B．氣體乙可能為CO2C．O2在A電極得電子D．電池工作時，B電極附近的pH逐漸減小解析：根據題意，該電池工作時，只需把污水注入反應池，細菌就可將污水中的有機物分解,在此過程中釋放出電子、質子和乙,則B電極為負極,A項錯誤；有機物是含碳元素的化合物，有機物失電子生成乙，則氣體乙可能為CO2，B項正確；根據上述分析，電極A為正極，在燃料電池中，氧氣在正極得到電子，即O2在A電解得電子,C項正確;根據題意,細菌將污水中的有機物分解，在此過程中釋放出電子、質子和乙，質子（H＋）濃度增大，則B電極附近的pH逐漸減小，D項正確。答案：A4．(2017·全國卷Ⅰ)支撐海港碼頭基礎的鋼管柱，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是（）A．通入保護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．通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整解析：本題使用的是外加電流的陰極保護法,鋼管柱與電源的負極相連，被保護.外加強大的電流可以抑制金屬電化學腐蝕產生的電流，從而保護鋼管柱,A正確；通電后,被保護的鋼管柱作陰極,高硅鑄鐵作陽極，因此電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁，B正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，所以高硅鑄鐵不損耗，C錯誤；通過外加電流抑制金屬電化學腐蝕產生的電流,因此通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整,D正確。答案：C5．全釩液流儲能電池利用不同價態離子對的氧化還原反應來實現化學能和電能的相互轉化，充電時，惰性電極M、N分別連接電源的正極和負極。電池工作原理如圖所示，下列說法不正確的是（）A．充電過程中，N電極附近酸性減弱B．充電過程中,N電極上V3＋被還原為V2＋C．放電過程中,H＋由N電極向M電極移動D．放電過程中,M電極反應為VOeq\o\al(＋,2）＋2H＋＋e－=VOeq\o\al(＋,2）＋H2O解析：充電過程中，N電極是陰極,氫離子移向陰極，故附近酸性增強，A項錯誤;充電過程中，N電極是陰極，發生反應:V3＋＋e－=V2＋,B項正確;放電過程中,N極是負極，H＋由N電極向M電極移動，C項正確;放電過程中，M電極為正極，反應為VOeq\o\al（＋，2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，D項正確。答案:A6．(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SOeq\o\al（2－，4）可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室.下列敘述正確的是()A．通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－,4）離子向正極遷移，正極區溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品C．負極反應為2H2O－4e－=O2＋4H＋，負極區溶液pH降低D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0。5mol的O2生成解析:A項，正極區發生的反應為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋,由于生成H＋，正極區溶液中陽離子增多，故中間隔室的SOeq\o\al(2－,4）向正極遷移，正極區溶液的pH減小；B項,負極區發生的反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰離子增多，中間隔室的Na＋向負極遷移，故負極區產生NaOH，正極區產生H2SO4；C項，由B項分析可知，負極區產生OH－,負極區溶液的pH升高；D項，正極區發生的反應為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，當電路中通過1mol電子的電量時，生成0。25molO2。答案：B7．（2017·鄒城模擬)如圖裝置電解一段時間，當某極析出0.32gCu時，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分別為（溶液足量，體積均為100mL且電解前后溶液體積變化忽略不計)（）（導學號56470084）A．13、7、1 B．12、7、2C．1、7、13 D．7、13、1解析：n(Cu）＝0。32g÷64g/mol＝0。005mol,由電極反應Cu2＋＋2e－=Cu可知轉移電子為0。01mol，電解時，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液電極方程式分別為2KCl＋2H2Oeq\o（=,\s\up13（通電））2KOH＋H2↑＋Cl2↑、2H2Oeq\o（=,\s\up13(通電))2H2↑＋O2↑；2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up13（通電)）2Cu＋O2↑＋2H2SO4.Ⅰ中生成0。01molOH－，c(OH－)＝0。01mol÷0.1L＝0。1mol/L，pH＝13；Ⅱ電解水，溶液仍然呈中性,溶液的pH＝7；Ⅲ中生成0.01molH＋，c(H＋)＝0。01mol÷0。1L＝0.1mol/L,pH＝1，故A正確。答案:A8．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。下圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強,性質穩定.(1）氫氧燃料電池的能量轉化形式主要是___________,在導線中電子流動方向為_____（用a、b和箭頭表示)。(2）負極反應式為______________________________________。(3）電極表面鍍鉑粉的原因為__________________________________________________________________________________.（4）氫氣的制備和存儲是氫氧燃料電池能否有效推廣的關鍵技術。有人提出利用光伏發電裝置電解尿素的堿性溶液來制備氫氣。光伏發電是當今世界利用太陽能最主要方式之一.圖1為光伏并網發電裝置，圖2為電解尿素[CO(NH2)2](C為＋4價）的堿性溶液制氫的裝置示意圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）。eq\a\vs4\al(圖1光伏并網，發電裝置)eq\a\vs4\al（圖2電解尿素的堿性溶液制,氫裝置）①圖1中N型半導體為________(填“正極”或“負極”）②該系統工作時，A極的電極反應式為____________________。③若A極產生7.00gN2，則此時B極產生________LH2(標準狀況下）。解析：（1）氫氧燃料電池屬于原電池，是將化學能轉化為電能的裝置,所以該燃料電池中能量轉化形式主要是化學能轉化為電能;燃料電池中，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，電子從負極沿導線流向正極,所以通入氫氣的電極是負極、通入氧氣的電極是正極,電子流動方向為a到b；(2）堿性氫氧燃料電池中，負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，電極反應式為H2－2e－＋2OH=2H2O；（3)反應物接觸面積越大,反應速率越大，電極表面鍍鉑粉能增大吸附氣體的能力，所以能增大反應速率；（4)①該電池反應時，氮元素化合價由－3價變為0價,H元素化合價由＋1價變為0價，則氮元素被氧化,氫元素被還原，所以生成氮氣的電極A是陽極，生成氫氣的電極B是陰極，則圖1中N型半導體為負極，P型半導體為正極；②A極為陽極，電極反應式為CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－，3）＋N2↑＋6H2O;③A極為陽極，電極反應式為CO（NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－，3）＋N2↑＋6H2O,若A極產生7.00g即0。25molN2，則轉移電子是1。5mol,此時B極產生氫氣，B電極反應為H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，轉移1.5mol電子,產生氫氣的體積：eq\f（1.5mol，2)×22.4L/mol＝16.8L。答案：（1)化學能轉化為電能a→b（2）H2－2e－＋2OH－=2H2O(或2H2－4e－＋4OH－=4H2O）（3）增大電極單位面積吸附H2和O2的分子數，加快電極反應速率（4)①負極②CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al（2－，3)＋N2↑＋6H2O③16.89．我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術價值和歷史價值,但出土的青銅器易受到環境腐蝕，所以對其進行修復和防護具有重要意義.(導學號56470085）(1)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發生復分解反應，該化學方程式為_________________________________________________________________________________________________。(2）下圖為青銅器在潮濕環境中發生的電化學腐蝕的示意圖。①腐蝕過程中，負極是_____(填“a"“b”或“c”）；②環境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔銅銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為_______________；③若生成4。29gCu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為______L(標準狀況).解析：(1）復分解反應為相互交換成分的反應，因此該反應的化學方程式為Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O.（2）①負極發生失電子的反應，銅作負極失電子，因此負極為c。負極反應：Cu－2e－=Cu2＋，正極反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－;②正極產物為OH－,負極產物為Cu2＋，兩者與Cl－反應生成Cu2（OH）3Cl,其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2（OH）3Cl↓；③4。29gCu2（OH）3Cl的物質的量為0。02mol，由Cu元素守恒知，發生電化學腐蝕失電子的Cu單質的物質的量為0.04mol,失去電子0.08mol，根據電子守恒可得,消耗O2的物質的量為0。02mol，所以理論上消耗氧氣的體積為0.448L(標準狀況）.答案:（1）Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O（2)①c②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓③0.44810．如圖，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業的原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中的X為陽離子交換膜。請按要求回答相關問題:(1）甲烷燃料電池的負極反應為__________________________。(2)石墨(C)極的電極反應為______________________________。（3）若在標準狀況下,有2.24L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的體積為________L；丙裝置中陰極析出銅的質量為________g。(4)某同學利用甲烷燃料電池設計電解法制取漂白液或Fe（OH)2的實驗裝置(如圖）。若用于制漂白液,a為電池的______極，電解質溶液最好用______________________。若用于制Fe（OH）2,使用硫酸鈉溶液作電解質溶液，陽極選用________作電極。解析：(1）甲烷燃料電池負極上發生氧化反應，即甲烷在負極上被氧化.在KOH溶液中甲烷被氧化后生成碳酸鉀，負極反應為CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－，3)＋7H2O。(2）原電池的負極與電解池的陰極相接，鐵極為陰極，則C極為陽極，在C極上發生氧化反應，電極反應為2Cl－－2e－=Cl2↑。(3）n(O2)＝eq\f(2。24L，22.4L·mol－1）＝0.1mol，甲池中正極反應為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，由電子守恒知，經過甲、乙、丙裝置的電子的物質的量為0.4mol。乙池中的鐵電極與甲池的負極相連,鐵電極為陰極,發生還原反應，電極反應為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，n（H2）＝eq\f（0。4mol,2）＝0。2mol，V(H2）＝0.2mol×22。4L·mol－1＝4。48L.丙池中精銅為陰極，發生還原反應，電極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu)＝eq\f（0。4mol，2）＝0.2mol，m（Cu)＝0。2mol×64g·mol－1＝12.8g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鹽，制備原理是2Cl－＋2H2Oeq\o（=,\s\up13（通電)）2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O，氣體與液體反應，最好采用逆向接觸，即氣體在下端產生，堿溶液在上端生成，使其充分反應，所以該裝置的下端為陽極，上端為陰極,陰極與電源負極相連，故a極為負極。生活中常見且廉價的氯化物是氯化鈉，故電解質溶液最好用飽和氯化鈉溶液。若制備氫氧化亞鐵，用硫酸鈉溶液作電解質溶液，選用鐵作陽極。答案：(1）CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3）＋7H2O（2）2Cl－－2e－=Cl2↑（3）4.4812.8(4)負飽和氯化鈉溶液(或飽和食鹽水）鐵11．(2017·淮南模擬）已知鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o（，\s\up13（放電）,\s\do5（充電））2PbSO4＋2H2O，現用如圖裝置進行電解（電解液足量），測得當鉛蓄電池中轉移0。4mol電子時鐵電極的質量減少11。2g。請回答下列問題.(導學號56470086）（1）A是鉛蓄