考點(diǎn)1　電解原理及其應(yīng)用
1.[2019山東德州高三聯(lián)考]高氯酸在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用,工業(yè)上以NaClO4為原料制備高氯酸的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 (　　)

A.裝置中,f極為光伏電池的正極
B.陰極的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑
C.d處得到較濃的NaOH 溶液,c處得到HClO4濃溶液
D.若轉(zhuǎn)移2 mol電子,理論上生成100.5 g HClO4
利用工業(yè)上電解制備高氯酸的原理,多角度考查電極名稱的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向、簡(jiǎn)單化
學(xué)計(jì)算等必備知識(shí),較好地體現(xiàn)了“基礎(chǔ)性”“綜合性”和“應(yīng)用性”等高考命題原則。
解題模型:鏈接考法3命題角度1
2.[2019四川名校第三次聯(lián)考]一種將燃料電池與電解池組合制備KMnO4的裝置如圖所示(電極甲、乙、丙、丁均為惰性電極)。該裝置工作時(shí),下列說(shuō)法不正確的是 (　　)

A.電極丁的反應(yīng)式為Mn-e-Mn
B.電極乙附近溶液的pH減小
C.KOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù):c%>a%>b%
D.導(dǎo)線中流過(guò)2 mol電子時(shí),理論上有2 mol K+移入陰極區(qū)
本題給出了燃料電池與電解池的組合裝置,裝置圖復(fù)雜,信息容量大,需要考生從復(fù)雜的信息中提取有效信息,考查了考生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。本題的難點(diǎn)是根據(jù)電解池的陰極反應(yīng)確定氣體X及不同位置KOH溶液濃度的大小。
解題模型:鏈接疑難4

3.[2019福建莆田聯(lián)考]如圖所示甲裝置是一種在微生物作用下將有機(jī)廢水中的尿素[CO(NH2)2]轉(zhuǎn)化為環(huán)境友好物質(zhì)并實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,且利用甲、乙兩裝置可實(shí)現(xiàn)在鐵上鍍銅。下列說(shuō)法不正確的是 (　　)

A.乙裝置中溶液的顏色不變
B.銅電極應(yīng)與Y相連接
C.M電極的反應(yīng)式:CO(NH2)2+H2O-6e-CO2↑+N2↑+6H+
D.當(dāng)N電極消耗0.25 mol氣體時(shí),銅電極質(zhì)量減少16 g
試題在選材上具有正確的價(jià)值取向,利用有機(jī)廢水發(fā)電的甲裝置(微生物燃料電池)解決“污水凈化”和“能源短缺”兩大問(wèn)題,體現(xiàn)“變廢為寶”的化學(xué)理念。鐵上鍍銅的乙裝置中銅只能作陽(yáng)極,考查考生思維的敏捷性。
解題模型: 鏈接考法1命題角度3

4.[2019湖北武漢第二次調(diào)考]電解原理在物質(zhì)制備、污水處理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
(1)以甲醇為主要原料,電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖1所示。

圖1
①電源負(fù)極為　　　(填“A”或“B”),寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式:　　　　　　　。?
②若參加反應(yīng)的O2為1.12 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況),制得的碳酸二甲酯的質(zhì)量為　　　kg。?
(2)高劑量的亞硝酸鹽有很大毒性,電化學(xué)降解N的原理如圖2所示。

圖2
①陰極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　。?
②若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了3 mol電子,則質(zhì)子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左-Δm右)為　　　　g。?
利用新型電解槽將有機(jī)與無(wú)機(jī)、定性與定量綜合起來(lái),設(shè)計(jì)了具有較好知識(shí)維度和難度梯度的試題,符合高考命題的新趨勢(shì)。
解題模型:鏈接考法2命題角度;考法4命題角度3

考點(diǎn)2　金屬的腐蝕與防護(hù)
5.[2019浙江適應(yīng)性考試]將 NaCl 溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕變暗,在液滴外沿出現(xiàn)棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是 (　　)

A.鐵銹環(huán)的主要成分是Fe2O3·xH2O,鐵片腐蝕過(guò)程發(fā)生的總反應(yīng)為4Fe+6H2O+3O24Fe(OH)3
B.液滴之下氧氣含量少, 鐵片作負(fù)極,發(fā)生的還原反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+
C.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-
D.鐵片腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域不是生銹最多的區(qū)域
本題“細(xì)致入微”地考查考生對(duì)鐵片電化學(xué)腐蝕的理解,體現(xiàn)試題設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性。
解題模型:鏈接考法5命題角度1

6.[2019四川成都第一次模擬]港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命120年,對(duì)橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯(cuò)誤的是 (　　)
A.防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng):2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
B.鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層,是為了隔絕空氣、水等,防止其與鋼構(gòu)件形成原電池
C.采用外加電流的陰極保護(hù)時(shí)需要外接鎂、鋅等作輔助陽(yáng)極
D.鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕
以聞名世界的港珠澳大橋?yàn)楸尘?考查鋼鐵的腐蝕及防護(hù)等基礎(chǔ)知識(shí),體現(xiàn)“綜合性”和“應(yīng)用性”的高考命題趨勢(shì)。
解題模型:鏈接考法5命題角度2

7.[2019江蘇,10,2分]將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后,置于如圖所示裝置中,進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)

該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是 (　　)
A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e-Fe3+
B.鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能
C.活性炭的存在會(huì)加速鐵的腐蝕
D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕
本題結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查電化學(xué)腐蝕,體現(xiàn)了“基礎(chǔ)性”和“綜合性”的高考命題趨勢(shì),解答本題需要明確鐵發(fā)生吸氧腐蝕的本質(zhì)和條件。
解題模型:鏈接考法5命題角度1

8.[2017全國(guó)卷Ⅰ, 11,6分]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,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)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(yáng)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
本題選取真實(shí)情境“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”,考查電化學(xué)腐蝕在生活中的具體應(yīng)用,考查考生的觀察、理解能力以及從新情境中提取信息的能力,對(duì)電化學(xué)原理的實(shí)踐應(yīng)用能力。
解題模型:鏈接考法5命題角度2

考點(diǎn)1　電解原理及其應(yīng)用




考法1 電解原理及其應(yīng)用
命題角度1　電解池中電極名稱的判斷
1 [北京高考]用石墨電極電解CuCl2溶液(如圖所示)。下列分析正確的是

A.a端是直流電源的負(fù)極
B.通電使CuCl2發(fā)生電離
C.陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng):Cu2++2e-Cu
D.通電一段時(shí)間后,在陰極附近觀察到黃綠色氣體
根據(jù)電解質(zhì)溶液中Cu2+(陽(yáng)離子)的移動(dòng)方向可判斷左邊的石墨電極為電解池的陰極,再由與電源負(fù)極相連的電極為電解池的陰極判斷a端是直流電源的負(fù)極,選項(xiàng)A正確。離子化合物的電離不需要通電,其電離條件是“溶于水”或“熔融”,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電解池中,還原劑在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)2Cl--2e-Cl2↑,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。通電一段時(shí)間后,陰極析出金屬銅,故在陰極附近可觀察到紅色固體;陽(yáng)極放出氯氣,故在陽(yáng)極附近可觀察到黃綠色氣體,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
A
1. [2017海南,10,4分]一種電化學(xué)制備NH3的裝置如圖所示,圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H+。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)

A.Pd電極b為陰極
B.陰極的反應(yīng)式為N2+6H++6e-2NH3
C.H+由陽(yáng)極向陰極遷移
D.陶瓷可以隔離N2和H2
命題角度2　電解產(chǎn)物的判斷
2 常溫下,將物質(zhì)的量濃度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等體積混合后,用石墨電極進(jìn)行電解,電解過(guò)程中,溶液的pH隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是

A.A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液的pH小于7,因?yàn)镃u2+水解使溶液顯酸性
B.整個(gè)電解過(guò)程中陽(yáng)極先產(chǎn)生Cl2,后產(chǎn)生O2
C.BC段對(duì)應(yīng)的電解過(guò)程的陽(yáng)極產(chǎn)物是Cl2
D.CD段對(duì)應(yīng)的電解過(guò)程電解的物質(zhì)是水

題給圖像分段
對(duì)應(yīng)的電解產(chǎn)物
AB段
陽(yáng)極產(chǎn)物為Cl2、陰極產(chǎn)物為Cu
BC段
陽(yáng)極產(chǎn)物為O2、陰極產(chǎn)物為Cu
CD段
陽(yáng)極產(chǎn)物為O2、陰極產(chǎn)物為H2
CuSO4水解,溶液顯酸性,A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液的pH小于7,A項(xiàng)說(shuō)法正確。根據(jù)陽(yáng)極放電順序,整個(gè)過(guò)程中陽(yáng)極上Cl-先放電,產(chǎn)生Cl2,H2O后放電,產(chǎn)生O2,B項(xiàng)說(shuō)法正確。陽(yáng)極先產(chǎn)生Cl2,后產(chǎn)生O2,BC段對(duì)應(yīng)的電解過(guò)程溶液pH減小,說(shuō)明陽(yáng)極電解H2O,陽(yáng)極產(chǎn)物是O2和H+,陰極產(chǎn)物為Cu,C項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。CD段對(duì)應(yīng)的電解過(guò)程,溶液pH下降速率減小,電解的是H2O,陽(yáng)極產(chǎn)物為O2、陰極產(chǎn)物為H2,D項(xiàng)說(shuō)法正確。
C
考法點(diǎn)睛·學(xué)習(xí)理解
該題的獨(dú)特之處是結(jié)合圖像考查電解理論。解答該題的關(guān)鍵是分析圖像中不同階段反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。分析圖像的基礎(chǔ)是弄清電解質(zhì)溶液中的離子組成,解答電解混合的電解質(zhì)溶液的試題時(shí),可以把混合的電解質(zhì)溶液看作一個(gè)整體,即只分析溶液中含有的離子,而不考慮該離子來(lái)自哪種電解質(zhì)。如該題中只需要考慮溶液中含有Na+、S、Cl-、Cu2+、OH-、H+,然后根據(jù)離子的放電順序分析電解產(chǎn)物。
命題角度3　“活潑陽(yáng)極”電解池電解產(chǎn)物的判斷(新角度)
3 [2017全國(guó)卷Ⅱ,11,6分]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(cuò)誤的是
A.待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)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(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng)
題給信息“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”的含義是鋁制品作活潑陽(yáng)極被氧化為Al2O3,選項(xiàng)A正確。電解池的陰極總是被保護(hù),所以可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極,選項(xiàng)B正確。電解池的陰極反應(yīng)是氧化劑得電子生成還原產(chǎn)物的反應(yīng),電解質(zhì)溶液為H2SO4-H2C2O4混合溶液,呈酸性,H+在陰極表面得電子被還原為H2,故陰極的電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。電解時(shí),電解池中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng),選項(xiàng)D正確。
C
考法歸納·遷移創(chuàng)新
“活潑陽(yáng)極”產(chǎn)物的判斷
用金屬活動(dòng)性順序表中Ag或Ag以前的金屬(如Cu、Fe、Al等)作電解池陽(yáng)極時(shí),這些金屬本身失電子被氧化,常稱為“活潑陽(yáng)極”,“活潑陽(yáng)極”失電子后得到的離子一般都會(huì)與電解質(zhì)溶液中的離子繼續(xù)發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)。電解精煉銅和電鍍是“活潑陽(yáng)極”電解池在工業(yè)上的具體應(yīng)用?？忌鲱}時(shí),首先要判斷陽(yáng)極是“活潑陽(yáng)極”還是“惰性陽(yáng)極”,如果是“活潑陽(yáng)極”,則陽(yáng)極自身被氧化;如果是“惰性陽(yáng)極”,根據(jù)離子放電順序判斷陽(yáng)極反應(yīng)。最終的氧化產(chǎn)物一般需要根據(jù)試題中的信息確定。
一般結(jié)論
試題信息
陽(yáng)極反應(yīng)(或具體反應(yīng)過(guò)程)
Fe作“活潑陽(yáng)極”時(shí),其氧化產(chǎn)物可能是Fe2+、Fe(OH)2或Fe
用鐵作電極電解含Cr2的酸性廢水
陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,生成的Fe2+會(huì)還原酸性廢水中的Cr2,離子方程式為Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,由于酸性廢水中H+不斷被消耗,溶液的pH增大,堿性增強(qiáng),Fe3+和Cr3+分別轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀
用鐵作電極電解稀NaOH溶液制備Fe(OH)2
陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2
用鐵作電極電解濃KOH溶液制備K2FeO4
陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O
Al作“活潑陽(yáng)極”時(shí),其氧化產(chǎn)物可能是Al2O3、Al(OH)3、Al、Al3+
增厚鋁制品氧化膜,鋁制品作電解池陽(yáng)極電解稀硫酸
陽(yáng)極反應(yīng)為2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+
用鋁作陽(yáng)極電解燒堿溶液
陽(yáng)極反應(yīng)為Al-3e-+4OH-Al+2H2O
Cu作“活潑陽(yáng)極”時(shí),其氧化產(chǎn)物可能是Cu2+或Cu2O
電鍍銅或電解精煉銅
陽(yáng)極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+
用銅電極電解NaCl的堿性水溶液制備Cu2O
陽(yáng)極總反應(yīng)為2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O
2. [2016天津,10(5),5分]化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來(lái)源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4。同時(shí)獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2↑,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色Fe,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過(guò)高,鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。

(1)電解一段時(shí)間后,c(OH-)降低的區(qū)域在　　　　　　　　　(填“陰極室”或“陽(yáng)極室”)。?
(2)電解過(guò)程中,須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出,其原因?yàn)椤　　　　? 。?
(3)c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn),分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:　
　　　　 　　。?
命題角度4　惰性電極電解后溶液pH的變化
4 [2019遼寧沈陽(yáng)第一次質(zhì)檢]在一定條件下,用石墨電極電解0.5 mol·L-1 CuSO4溶液(含H2SO4),監(jiān)測(cè)到陽(yáng)極附近溶液pH隨著通電時(shí)間的延長(zhǎng)而變化,數(shù)據(jù)如表所示,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
通電前pH
通電后pH
瞬間
20 s
40 s
60 s
80 s
100 s
120 s
…
2.35
2.55
2.50
2.48
2.45
2.41
2.35
2.25
…
A.通電瞬間,陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)
B.電解過(guò)程中,陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O-4e-4H++O2↑
C.通電后pH下降過(guò)程中,陰極發(fā)生的主要電極反應(yīng)是 Cu2++2e-Cu
D.通電后pH下降過(guò)程中,H+向陰極移動(dòng)的速率大于其在陽(yáng)極生成的速率
電解時(shí),陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽(yáng)極移動(dòng),A項(xiàng)正確。因?yàn)樵谒嵝詶l件下電解,故電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,B項(xiàng)正確。通電后pH下降過(guò)程中,陰極上主要是Cu2+放電,其電極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,C項(xiàng)正確。通電后pH下降過(guò)程中,陽(yáng)極附近溶液中H+濃度增大,則H+向陰極移動(dòng)的速率小于其在陽(yáng)極生成的速率,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
D
考法點(diǎn)睛·學(xué)習(xí)理解
電解前后電解質(zhì)溶液的酸堿性變化可概括為“有氫無(wú)氧增堿性,有氧無(wú)氫增酸性;有氫有氧增原性,無(wú)氫無(wú)氧減原性”。即(1)電極區(qū)域: ①陰極H+放電產(chǎn)生H2,陰極區(qū)pH變大;②陽(yáng)極OH-放電產(chǎn)生O2,陽(yáng)極區(qū)pH變小。(2)電解質(zhì)溶液:①電解過(guò)程中,既產(chǎn)生H2,又產(chǎn)生O2,實(shí)質(zhì)是電解水,溶液濃度增大,因而原溶液呈酸性的pH變小,原溶液呈堿性的pH變大,原溶液呈中性的pH不變;②電解過(guò)程中,無(wú)H2和O2產(chǎn)生,pH幾乎不變;③電解過(guò)程中,只產(chǎn)生H2,溶液中OH-濃度增大,pH變大;④電解過(guò)程中,只產(chǎn)生O2,溶液中H+濃度增大,pH變小。
命題角度5　惰性電極電解實(shí)驗(yàn)探究(新角度)
5 [2016北京,12,6分]用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一
實(shí)驗(yàn)二
裝置


現(xiàn)象
a、d處試紙變藍(lán);b處變紅,局部褪色;c處無(wú)明顯變化
兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;……
下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是
A.a、d處:2H2O+2e-H2↑+2OH-
B.b處:2Cl--2e-Cl2↑
C.c處發(fā)生了反應(yīng):Fe-2e-Fe2+
D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理,實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅
由于有外接電源,所以實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二中的裝置均為電解池裝置。實(shí)驗(yàn)一中,鐵絲中的電流方向?yàn)閺膁到c,電子移動(dòng)方向?yàn)閺腸到d,所以實(shí)驗(yàn)一的裝置是比較復(fù)雜的電解池,其中a為陰極,c為陽(yáng)極,d為陰極,b為陽(yáng)極。a、d處發(fā)生反應(yīng)2H2O+2e-H2↑+2OH-,A項(xiàng)正確。若b處只發(fā)生反應(yīng)2Cl--2e-Cl2↑,不足以解釋b處“變紅”和“局部褪色”現(xiàn)象,B項(xiàng)錯(cuò)誤。c處鐵作陽(yáng)極,發(fā)生反應(yīng)Fe-2e-Fe2+,由于生成的Fe2+濃度較小,且pH試紙本身有顏色,故c處無(wú)明顯變化,C項(xiàng)正確。實(shí)驗(yàn)二中的裝置是一個(gè)更加復(fù)雜的電解池裝置,兩個(gè)銅珠的左端均為陽(yáng)極,右端均為陰極,初始時(shí)兩個(gè)銅珠的左端(陽(yáng)極)均發(fā)生反應(yīng)Cu-2e-Cu2+,右端(陰極)均發(fā)生反應(yīng)2H++2e-H2↑,一段時(shí)間后,Cu2+移動(dòng)到m處,m處附近Cu2+濃度增大,發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-Cu,m處能析出銅,D項(xiàng)正確。
B
考法點(diǎn)睛·學(xué)習(xí)理解
此題A選項(xiàng),a、d處電極反應(yīng)式相同,考查電解池的知識(shí)。電解池的陽(yáng)極可能發(fā)生金屬腐蝕,可能生成鹵素單質(zhì),也可能“放O2生酸”等。陰極可能有金屬析出或“放H2生堿”等?！癰處變紅”和“局部褪色”是發(fā)生了“放O2生酸”和生成鹵素單質(zhì)兩個(gè)反應(yīng)。D選項(xiàng)中左邊銅珠m處為陰極,另一個(gè)銅珠左端為陽(yáng)極,發(fā)生反應(yīng)Cu-2e-Cu2+,Cu2+移動(dòng)到m處,發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-Cu,能析出金屬銅。
3. [2019北京昌平區(qū)期末]某小組同學(xué)利用如圖1所示裝置對(duì)電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。
裝置
現(xiàn)象

圖1
電解一段時(shí)間后,陽(yáng)極石墨表面產(chǎn)生氣體,陰極石墨上附著紅色物質(zhì),燒杯壁變熱,溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色
(1)甲認(rèn)為電解過(guò)程中陽(yáng)極產(chǎn)生的　　 　　是溶液變綠的原因,寫出產(chǎn)生該物質(zhì)的電極反應(yīng)式:　　 　　　　　　。?
(2)乙查閱資料,CuCl2溶液中存在平衡:Cu2++4Cl-[CuCl4]2-(黃色)　ΔH>0。據(jù)此乙認(rèn)為:電解過(guò)程中,[CuCl4]2-(黃色)濃度增大,與CuCl2藍(lán)色溶液混合呈綠色。乙依據(jù)平衡移動(dòng)原理推測(cè)在電解過(guò)程中[CuCl4]2-濃度增大的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　 　。?
(3)丙改用如圖2所示裝置,在相同條件下電解CuCl2溶液,對(duì)溶液變色現(xiàn)象繼續(xù)探究。
裝置
現(xiàn)象

圖2
電解相同時(shí)間后,陽(yáng)極石墨表面產(chǎn)生氣泡,溶液仍為藍(lán)色;陰極石墨上附著紅色物質(zhì),溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色;U形管變熱,冷卻后陰極附近溶液仍為綠色
丙通過(guò)對(duì)現(xiàn)象分析證實(shí)了甲和乙的觀點(diǎn)均不是溶液變綠的主要原因。丙否定甲的依據(jù)是　　　　　　　　　　,否定乙的依據(jù)是　　　　　　　　　　　　　。?
(4)丙繼續(xù)查閱資料:
ⅰ.電解CuCl2溶液時(shí)可能產(chǎn)生[CuCl2]-,[CuCl2]-摻雜Cu2+后呈黃色;
ⅱ.稀釋含[CuCl2]-的溶液生成CuCl白色沉淀。
據(jù)此丙認(rèn)為:電解過(guò)程中,產(chǎn)生了[CuCl2]-,摻雜Cu2+后呈黃色,與CuCl2藍(lán)色溶液混合呈綠色。
丙進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
a.取電解后綠色溶液2 mL,加20 mL水稀釋,靜置5分鐘后溶液中產(chǎn)生白色沉淀。
b.另取少量氯化銅晶體和銅粉,向其中加2 mL濃鹽酸,加熱獲得含[CuCl2]-的黃色溶液。
c.冷卻后向上述溶液中……
d.取c中溶液2 mL,加20 mL水稀釋,靜置5分鐘后溶液中產(chǎn)生白色沉淀。
①a的目的是　　　　　　　　　　　　　。?
②寫出b中生成[CuCl2]-的離子方程式:　。?
③補(bǔ)充c中必要的操作及現(xiàn)象:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
丙據(jù)此得出結(jié)論:電解時(shí)陰極附近生成的[CuCl2]-是導(dǎo)致溶液變綠的原因。
考法2 電解池中電極反應(yīng)式的書寫
命題角度　新情境條件下電極反應(yīng)式的書寫(新角度)
6 (1)[2019全國(guó)卷Ⅱ,27(4),4分]環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為],后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如圖1所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機(jī)溶劑)。該電解池的陽(yáng)極為　　　　,總反應(yīng)為　　　　　　　。電解制備需要在無(wú)水條件下進(jìn)行,原因?yàn)椤　　　　　　　　?

圖1
(2)[2018全國(guó)卷Ⅰ,27(3),4分]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Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖2所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)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。?

圖2
(3)[2014山東,30(1),6分]離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機(jī)陽(yáng)離子、Al2C和AlC組成的離子液體作電解液時(shí),可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的　　　　極,已知電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng),陰極電極反應(yīng)式為　　　　 　　　　。若改用AlCl3水溶液作電解液,則陰極產(chǎn)物為　　　 　。?
(1)結(jié)合圖1電解原理可知,Fe電極發(fā)生氧化反應(yīng),為陽(yáng)極;在陰極上有H2生成,故電解時(shí)的總反應(yīng)為Fe+2 +H2↑或Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑。結(jié)合相關(guān)反應(yīng)可知,電解制備需要在無(wú)水條件下進(jìn)行,否則水會(huì)阻礙中間產(chǎn)物Na的生成;水會(huì)電解生成OH-,OH-會(huì)進(jìn)一步與Fe2+反應(yīng)生成Fe(OH)2,從而阻礙二茂鐵的生成。(2)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),2H2O-4e-4H++O2↑,陽(yáng)極室H+向a室遷移,a室中的Na2SO3轉(zhuǎn)化成NaHSO3。陰極發(fā)生還原反應(yīng),析出H2,OH-增多,Na+由a室向b室遷移,則b室中Na2SO3濃度增大。(3)電鍍時(shí),鋼制品為鍍件,應(yīng)作陰極,故應(yīng)與電源的負(fù)極相連接。根據(jù)題意,陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),應(yīng)生成金屬鋁,電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng),則Al2C、AlC參與電極反應(yīng),故陰極的電極反應(yīng)式為4Al2C+3e-Al+ 7AlC。電解AlCl3水溶液時(shí),陰極為H+得電子生成H2。
(1)Fe電極　Fe+2 +H2↑[或Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑]　水會(huì)阻礙中間物Na的生成;水會(huì)電解生成OH-,進(jìn)一步與Fe2+反應(yīng)生成Fe(OH)2　(2)2H2O-4e-4H++O2↑　a　(3)負(fù)　4Al2C+3e-Al+7AlC　H2
考法歸納·應(yīng)用實(shí)踐
做到“三看”,正確書寫電極反應(yīng)式
1.一看電極材料,若是金屬(Au、Pt除外)作陽(yáng)極,金屬本身發(fā)生氧化反應(yīng)。
2.二看介質(zhì)類型及介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。若電極反應(yīng)的產(chǎn)物與酸性或堿性介質(zhì)反應(yīng),則在書寫電極反應(yīng)式時(shí)需要將電解產(chǎn)物與酸或堿的反應(yīng)合并到電極反應(yīng)式中。
3.三看是否有特殊信息,如本題第(2)問(wèn)的離子液體是非水體系,且不產(chǎn)生其他離子,因而離子只能在Al2C和AlC之間轉(zhuǎn)化。
拓展延伸·遷移創(chuàng)新
本題第(2)問(wèn)可以從以下角度進(jìn)行設(shè)問(wèn):
①判斷兩個(gè)離子交換膜的屬性以及書寫a室反應(yīng)的離子方程式。
提示:“a室的NaHSO3濃度增加”表明陽(yáng)極生成的H+穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入a室,與S結(jié)合生成HS,離子方程式為H++SHS;“b室的Na2SO3濃度增加”說(shuō)明b室中發(fā)生還原反應(yīng),放出氫氣,2HS+2e-2S+H2↑。由于b室中S濃度增加,吸引a室中的Na+穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入b室,故兩個(gè)離子交換膜均為陽(yáng)離子交換膜。
②從定量角度進(jìn)行考查,如a室增加0.1 mol NaHSO3時(shí),兩極共生成氣體的質(zhì)量為0.9 g。
提示:a室增加0.1 mol NaHSO3表明有0.1 mol H+穿過(guò)離子交換膜,此時(shí)外電路中有0.1 mol e-通過(guò),該電解池相當(dāng)于電解水,每轉(zhuǎn)移4 mol e-時(shí),兩極共生成36 g氣體,故轉(zhuǎn)移0.1 mol e-時(shí),兩極共生成0.9 g氣體。
4. (1)[2015四川,4改編]用如圖1所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí),控制溶液pH為9~10,陽(yáng)極產(chǎn)生的
ClO-將CN-氧化為兩種無(wú)污染的氣體。 陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是　　　　　 　　　,陰極的電極反應(yīng)式是　　　　　　　　,除去CN-的反應(yīng)為　　　　　　　 　　。?

圖1
(2)[2014四川,11(4)(5),6分]①M(fèi)nO2可作超級(jí)電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
②MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式是　 。?
(3)[2014北京,26(4),4分]電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖2所示。為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充物質(zhì)A。A是　　　　,說(shuō)明理由:　 。?

圖2
(4)[2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,27(3),6分]PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得,反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　 　　;PbO2也可以通過(guò)石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　,陰極上觀察到的現(xiàn)象是　 　　　　　　　;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　 　,這樣做的主要缺點(diǎn)是　　　 　　　　　　　　　。 ?
考法3 多室膜電解裝置
近幾年高考涉及交換膜裝置的題較多,重點(diǎn)在避免副反應(yīng)發(fā)生、分離提純、提高電池效率、定量分析計(jì)算、反應(yīng)物再生、工業(yè)制備等方面進(jìn)行命題,且從單膜到多膜,從單室到多室,漸趨復(fù)雜。?？嫉挠小皟墒译娊獬亍?2015山東第29題,兩室電解池制備LiOH)、“三室電解池”(2016全國(guó)卷Ⅰ第11題,三室式電滲析法處理廢水)、“四室電解池”(2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ第27題,四室電滲析法制備H3PO2)。多室多膜電解槽是電解原理的創(chuàng)新應(yīng)用,能較好地考查“宏觀辨識(shí)與微觀探析”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng),所以多室多膜電解槽是高考命題的熱點(diǎn)。今后可能的命題方向:(1)將交換膜用于新型工業(yè)電解或電滲析裝置中。(2)非選擇題中將交換膜在原電池和電解池中同時(shí)使用,并比較作用的不同。
多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過(guò)性,即容許帶某種電荷的離子通過(guò)而限制帶相反電荷的離子通過(guò),將電解池分為兩室、三室等,以達(dá)到濃縮、凈化、提純以及電化學(xué)合成的目的。
1.兩室電解池
以惰性電極電解一定濃度的Na2CO3溶液為例,其原理如圖所示:

(1)電極名稱的判斷:根據(jù)“陰陽(yáng)相吸”判斷,Na+移向的乙電極是陰極;根據(jù)“陽(yáng)極放氧生酸”判斷,左側(cè)有氧氣生成的甲電極是陽(yáng)極。
(2)電極反應(yīng)式的書寫:右側(cè)陰極區(qū)電解液為稀氫氧化鈉溶液,根據(jù)“陰極放氫生堿”, 得4H2O+4e-2H2↑+4OH-,A為氫氣;左側(cè)陽(yáng)極區(qū)電解液為碳酸鈉溶液,根據(jù)“陽(yáng)極放氧生酸”,且H+會(huì)與C結(jié)合生成HC,得2H2O-4e-+4C4HC+O2↑。
拓展延伸
“陰陽(yáng)相吸”是很多化學(xué)反應(yīng)的微觀基礎(chǔ),其含義有①陰離子與陽(yáng)離子相互吸引并發(fā)生遷移;②陰極吸引電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子,陽(yáng)極吸引電解質(zhì)溶液中的陰離子,并使陽(yáng)離子、陰離子發(fā)生定向移動(dòng);③正極吸引自由電子,使電子經(jīng)過(guò)金屬導(dǎo)線由負(fù)極定向移動(dòng)到正極。
2.三室電解池
以三室式電滲析法處理含KNO3的廢水得到KOH和HNO3為例,其原理如圖所示:

(1)陰極反應(yīng)及ab膜的判斷:陰極的電極反應(yīng)式是4H2O+4e-2H2↑+4OH-(放氫生堿),生成的OH-吸引中間隔室的K+向陰極區(qū)遷移,得到KOH溶液,陰極區(qū)溶液的pH增大,ab膜為陽(yáng)離子交換膜。
(2)陽(yáng)極反應(yīng)及cd膜的判斷:陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是2H2O-4e-O2↑+4H+(放氧生酸),生成的H+吸引中間隔室的N向陽(yáng)極區(qū)遷移,得到HNO3溶液,陽(yáng)極區(qū)溶液的pH減小,cd膜為陰離子交換膜。
注意　雖然其實(shí)質(zhì)是電解水,但總反應(yīng)不能寫成2H2O2H2↑+O2↑,而應(yīng)該寫為4KNO3+6H2O2H2↑+4KOH+ O2↑+
4HNO3。
3.四室電解池
以四室電滲析法制備H3PO2(次磷酸)為例,其工作原理如圖所示:

電解稀硫酸的陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+(放氧生酸),產(chǎn)生的H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室,原料室中的H2P通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室,與H+結(jié)合生成弱電解質(zhì)H3PO2;電解NaOH稀溶液的陰極反應(yīng)為4H2O+4e-2H2↑+4OH-(放氫生堿),原料室中的Na+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室。
命題角度1　兩室膜電解裝置
7[2015山東,29節(jié)選,6分]利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,鈷氧化物可通過(guò)處理鈷渣獲得。
利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為　　　　溶液(填化學(xué)式),陽(yáng)極電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　,電解過(guò)程中Li+向　　電極遷移(填“A”或“B”)。?

產(chǎn)生H2的極為陰極,同時(shí)產(chǎn)生OH-,Li+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極,陰極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液。陽(yáng)極區(qū)電解液為L(zhǎng)iCl溶液,Cl-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Cl2。
LiOH　2Cl--2e-Cl2↑　B
命題角度2　三室電解池(熱點(diǎn)角度)
8 [2016全國(guó)卷Ⅰ,11,6分]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(chǎng)的作用下,兩膜中間的Na+和S可通過(guò)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S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(shí)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(guò)1 mol電子的電荷量時(shí),會(huì)有0.5 mol的O2生成
本題看似是廢水的處理問(wèn)題,實(shí)際上是電解原理的具體應(yīng)用。題中所謂的“正極”和“負(fù)極”,實(shí)質(zhì)上就是電解池的“陽(yáng)極”和“陰極”。在負(fù)極區(qū)和正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng),實(shí)質(zhì)上就是電解池的陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)。答題關(guān)鍵在于對(duì)電解基本原理的理解和掌握。
A項(xiàng)考查電解池中離子的遷移方向和溶液中正極區(qū)(陽(yáng)極)離子的放電情況。電解池中,陽(yáng)離子向陰極遷移,陰離子向陽(yáng)極遷移。因此,S向陽(yáng)極(正極區(qū))遷移,根據(jù)離子放電順序,溶液中水電離出的OH-在陽(yáng)極(正極區(qū))失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣。由于兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室,因此水電離出的H+保留在正極區(qū),最終導(dǎo)致該極區(qū)H+濃度增大,pH減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤。B項(xiàng)考查對(duì)電解池電極產(chǎn)物的分析。由于兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室,因此在陽(yáng)極(正極區(qū))H+濃度增大,同時(shí),中間隔室的S將遷移到正極區(qū),最終會(huì)生成H2SO4。在陰極(負(fù)極區(qū)),溶液中水電離出的H+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,水電離出的OH-保留在該極區(qū),最終導(dǎo)致該極區(qū)OH-濃度增大,同時(shí),中間隔室的Na+將遷移到負(fù)極區(qū),最終會(huì)生成NaOH,B項(xiàng)正確。C項(xiàng)考查電極反應(yīng)式的書寫和電解池中陰極離子的放電情況。在陰極(負(fù)極區(qū)),電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,C項(xiàng)錯(cuò)誤。D項(xiàng)考查電解池中電子轉(zhuǎn)移的有關(guān)計(jì)算。每生成1 mol O2要轉(zhuǎn)移4 mol電子,因此,當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子的電荷量時(shí),生成的O2應(yīng)為0.25 mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
B
拓展延伸·遷移創(chuàng)新
(1)如果廢水中只有Na2SO4,不考慮其他物質(zhì)的存在,只去掉ab膜,且通電時(shí)間足夠長(zhǎng),最終能否得到NaOH溶液和H2SO4溶液?如果只去掉cd膜呢?
提示:如果只去掉ab膜,兩個(gè)極區(qū)的電極反應(yīng)不會(huì)發(fā)生變化,廢水中的S依然會(huì)通過(guò)cd膜進(jìn)入正極(陽(yáng)極)區(qū)得到H2SO4溶液。當(dāng)通電時(shí)間足夠長(zhǎng),S全部進(jìn)入正極區(qū)時(shí),cd膜左側(cè)的溶液即為NaOH溶液。如果只去掉cd膜,則在負(fù)極(陰極)區(qū)可以得到NaOH溶液,ab膜右側(cè)最終得到H2SO4溶液。
(2)常溫下,如果Na2SO4的量足夠,當(dāng)電路中通過(guò)0.1 mol電子的電荷量時(shí),負(fù)極區(qū)和正極區(qū)溶液的pH分別為多少?(設(shè)兩個(gè)極區(qū)的溶液體積均為1 L)
提示:當(dāng)電路中通過(guò)0.1 mol電子的電荷量時(shí),根據(jù)負(fù)極(陰極)區(qū)反應(yīng)2H2O+2e-H2↑+2OH-可求得生成OH-的物質(zhì)的量為0.1 mol,所以溶液pH為13;根據(jù)正極(陽(yáng)極)區(qū)反應(yīng)2H2O-4e-O2↑+4H+可求得生成H+的物質(zhì)的量為0.1 mol,所以溶液pH為1。
(3)廢水處理完畢后,如果去掉ab膜和cd膜,將三部分溶液充分混合,再經(jīng)過(guò)什么處理,可將溶液恢復(fù)到原狀態(tài)?
提示:從兩個(gè)電極反應(yīng)不難看出,整個(gè)電解過(guò)程的實(shí)質(zhì)是電解水,因此去掉ab膜和cd膜后,正極區(qū)和負(fù)極區(qū)的溶液會(huì)發(fā)生中和反應(yīng),最終仍得到Na2SO4溶液。只需要補(bǔ)充電解過(guò)程中消耗掉的水,即可將溶液恢復(fù)至原狀態(tài)。
5. 廚房垃圾發(fā)酵液可通過(guò)電滲析法處理,同時(shí)得到乳酸,其原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子,A-表示乳酸根離子)。下列說(shuō)法正確的是 (　　)

A.通電后,陽(yáng)極附近pH增大
B.電子從負(fù)極經(jīng)電解質(zhì)溶液回到正極
C.通電后,A-通過(guò)陰離子交換膜從陰極室進(jìn)入濃縮室
D.當(dāng)電路中通過(guò)2 mol電子時(shí),會(huì)有1 mol O2生成
命題角度3　四室電解池在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用(新角度)
9 [2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ,27(3)(4),8分]次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品,具有較強(qiáng)還原性。回答下列問(wèn)題:
(1)H3PO2的工業(yè)制法是:將白磷(P4)與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成PH3氣體和Ba(H2PO2)2,后者再與H2SO4反應(yīng)。寫出白磷與Ba(OH)2溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　。?
(2)H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò)):

①寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式:　 。?
②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因:　 。?
③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜,從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有　　　　雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是　　　　。?
(1)根據(jù)題中信息和反應(yīng)前后元素化合價(jià)變化可寫出化學(xué)方程式,即2P4+3Ba(OH)2+6H2O2PH3↑+3Ba(H2PO2)2。(2)①陽(yáng)極為水電離出的OH-放電,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+。②陽(yáng)極室中的H+穿過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室,原料室中的H2P穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2。③在陽(yáng)極區(qū)H2P或H3PO2可能失電子發(fā)生氧化反應(yīng),即生成物中會(huì)混有P。
(1)2P4+3Ba(OH)2+6H2O3Ba(H2PO2)2+2PH3↑　(2)①2H2O-4e-O2↑+4H+　②陽(yáng)極室的H+穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的H2P穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2?、跴　H2P或H3PO2被氧化
6. [多膜室電解裝置][2019湖北武漢調(diào)研測(cè)試]電滲析法淡化海水裝置如圖所示,電解槽中陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列,將電解槽分隔成多個(gè)獨(dú)立的間隔室,海水充滿各個(gè)間隔室。通電后,一個(gè)間隔室的海水被淡化,而其相鄰間隔室的海水被濃縮,從而實(shí)現(xiàn)了淡水和濃縮海水的分離。下列說(shuō)法正確的是 (　　)

A.離子交換膜b為陽(yáng)離子交換膜
B.①③⑤⑦間隔室的排出液為淡水
C.通電時(shí),電極1附近溶液的pH比電極2附近溶液的pH變化明顯
D.淡化過(guò)程中,得到的濃縮海水沒(méi)有任何使用價(jià)值
考法4 與電化學(xué)有關(guān)的定量計(jì)算
命題角度1　根據(jù)電路中得失電子守恒計(jì)算
10 以石墨為電極電解200 mL CuSO4溶液,電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量[n(e-)]與產(chǎn)生氣體總體積[V(標(biāo)準(zhǔn)狀況)]的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A.電解前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為2 mol·L-1
B.忽略溶液體積變化,電解后所得溶液中c(H+)=2 mol·L-1
C.當(dāng)n(e-)=0.6 mol時(shí),V(H2)∶V(O2)=3∶2
D.向電解后的溶液中加入16 g CuO,則溶液可恢復(fù)到電解前的濃度
電解CuSO4溶液時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu,若陰極上由水電離的H+不放電,則圖中氣體體積與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線是直線,而題圖中是折線,說(shuō)明陰極上還發(fā)生反應(yīng):2H++2e-H2↑。當(dāng)轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí),Cu2+恰好完全反應(yīng),n(Cu2+)==0.2 mol,根據(jù)銅原子守恒得,c(CuSO4)=c(Cu2+)==1 mol·L-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí),生成n(H2SO4)=0.2 mol,隨后相當(dāng)于電解水,因?yàn)楹雎匀芤后w積變化,所以電解后所得溶液中c(H+)==2 mol·L-1,B項(xiàng)正確。當(dāng)n(e-)=0.6 mol時(shí),發(fā)生反應(yīng)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4和2H2O2H2↑+O2↑,n(H2)=0.1 mol,n(O2)=0.1 mol+0.05 mol=0.15 mol,所以V(H2)∶V(O2)=0.1 mol∶0.15 mol=2∶3,C項(xiàng)錯(cuò)誤。因電解時(shí)溶液中消耗Cu2+、H2O,所以只加入CuO不能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
B
命題角度2　結(jié)合電池或電解池的實(shí)際工作效率、能量密度和功率密度等進(jìn)行計(jì)算
為衡量電池的性能好壞,工業(yè)上有電池的理論工作效率、實(shí)際工作效率、能量密度和功率密度等概念。 命題人常通過(guò)提供表征電池性能的新概念,要求考生列式計(jì)算,其中,電池的電流效率、能量密度等已在高考中考查過(guò),但功率密度等未考查過(guò)。
11 (1)[新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ高考]二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn),其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kW·h·kg-1)。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為　　　　　　　　　,一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化,可以產(chǎn)生　　　　個(gè)電子的電量;該電池的理論輸出電壓為1.20 V,能量密度E=　　　　　　　　　　　　(列式計(jì)算。能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量,1 kW·h=3.6×106 J)。?
(2)[2014重慶,11(4),6分]一定條件下,如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽略其他有機(jī)物)。

①導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)椤　　　?用A、D表示)?
②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為　 。?
③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η=　　　　　　。(η=×100%,計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位)?
(1)本題考查電極反應(yīng)式的書寫和電能計(jì)算等知識(shí)。電解質(zhì)為酸性時(shí),二甲醚在燃料電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),生成CO2和H+,CH3OCH3中碳元素的化合價(jià)可看作-2,CO2中碳元素的化合價(jià)為+4,所以1 mol CH3OCH3失去12 mol 電子,負(fù)極反應(yīng)為CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+。假設(shè)燃料二甲醚的質(zhì)量為1 kg,則我們只要知道電池的輸出電能就能算出能量密度。1 kg二甲醚的物質(zhì)的量為,1 kg二甲醚失去電子的物質(zhì)的量為 ×12,那么1 kg二甲醚所產(chǎn)生的電荷量為×12×96 500 C·mol-1。根據(jù)電能公式W=UQ算出電能,再求出能量密度即可。(2)①仔細(xì)觀察裝置圖可以發(fā)現(xiàn):電解池左邊電極D上發(fā)生的反應(yīng)是“苯加氫還原”,則發(fā)生還原反應(yīng)的電極D是陰極,故導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)锳→D。②該電解池的目的是儲(chǔ)氫,故目標(biāo)產(chǎn)物為環(huán)己烷,其電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-C6H12。③陽(yáng)極生成的H+經(jīng)過(guò)高分子電解質(zhì)膜移動(dòng)至陰極,一部分H+與苯生成環(huán)己烷,還有一部分H+得電子生成H2(2H++2e-H2↑,陰極的副反應(yīng)),左邊(陰極區(qū))出來(lái)的混合氣體為未參與反應(yīng)的其他氣體、未反應(yīng)的苯(g)、生成的環(huán)己烷(g)和H2。設(shè)未反應(yīng)的苯蒸氣的物質(zhì)的量為x mol,生成的氫氣的物質(zhì)的量為y mol,陰極生成的氣態(tài)環(huán)己烷的物質(zhì)的量為(2.4-x) mol,得到電子6×(2.4-x) mol,陰極生成y mol H2得到電子2y mol,陽(yáng)極(E極)的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,生成2.8 mol O2失去電子的物質(zhì)的量為4×2.8 mol=11.2 mol,根據(jù)得失電子守恒有6×(2.4-x) mol+2y mol=11.2 mol;陰極出來(lái)的混合氣體中苯蒸氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為=0.1;聯(lián)立解得x=1.2,電流效率為×100%=64.3%。
(1)CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+　12　÷(3.6×106 J·kW-1·h-1)=8.39 kW·h·kg-1　(2)①A→D?、贑6H6+6H++6e-C6H12?、?4.3%
核心素養(yǎng)對(duì)接　
核心素養(yǎng)之“模型認(rèn)知”—— “電流效率”等概念模型
1.電流效率的計(jì)算
電流效率可以認(rèn)為是電解時(shí),在電極上實(shí)際析出或溶解的物質(zhì)的量與按理論計(jì)算出的析出或溶解的物質(zhì)的量的比值,通常用符號(hào)η表示。如圖所示裝置,燃料電池中負(fù)極消耗2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4,且能量完全轉(zhuǎn)化為電能,電解池中回收制得19.5 g單質(zhì)Zn,則該裝置的電流效率η=　　　　。(η=×100%)?

分析:燃料電池中n(CH4)=2.24 L÷22.4 L·mol-1=0.1 mol,由負(fù)極反應(yīng)CH4-8e-+10OH-C+7H2O知,消耗0.1 mol甲烷失去0.8 mol電子;電解池中n(Zn)=19.5 g÷65 g·mol-1=0.3 mol,由陰極反應(yīng)Zn2++2e-Zn知,生成0.3 mol Zn得到0.6 mol電子;故該裝置的電流效率η=×100%=75%。
2.法拉第常數(shù)的相關(guān)計(jì)算
跨學(xué)科命題是高考化學(xué)偶爾會(huì)采用的命題形式,如將電化學(xué)知識(shí)與物理學(xué)科知識(shí)中的法拉第常數(shù)結(jié)合進(jìn)行命題,有關(guān)計(jì)算公式為Q=It=nF。例如,維持電流為0.5 A,酸性鋅錳電池持續(xù)工作5 min,理論上消耗Zn　　　　g。(已知F=96 500 C·mol-1)?
分析:Q=It=0.5 A×5×60 s=150 C,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e-)==≈1.554×10-3 mol,m(Zn2+)=×65 g·mol-1
≈0.05 g。
命題角度3　根據(jù)膜兩側(cè)溶液質(zhì)量的變化進(jìn)行計(jì)算(新角度)
在離子交換膜電池或電解池中考查電化學(xué)的定量計(jì)算,要求考生具備較強(qiáng)的分析計(jì)算能力。
12 某甲醇燃料電池的工作原理如圖所示,質(zhì)子交換膜(只有質(zhì)子能夠通過(guò))左右兩側(cè)的溶液均為1 L 2 mol·L-1 H2SO4溶液。當(dāng)電池中有1 mol e-發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí),左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為　　　　g(假設(shè)反應(yīng)物耗盡,忽略氣體的溶解)。?

根據(jù)電極反應(yīng)式,結(jié)合得失電子守恒和差量法進(jìn)行計(jì)算。通入甲醇的一極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為
CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+　Δm
6 mol 44 g-32 g=12 g
1 mol 2 g
通入氧氣的一極為正極,電極反應(yīng)式為
O2+4e-+4H+2H2O　Δm
4 mol 32 g
1 mol 8 g
1 mol e-發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí),左側(cè)還有1 mol H+穿過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè),即左側(cè)減少1 g H+,右側(cè)增加1 g H+,故Δm左=3 g,Δm右=
9 g。兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為Δm右+Δm左=9 g+3 g=12 g。
12
考法點(diǎn)睛·學(xué)習(xí)理解
膜兩側(cè)溶液質(zhì)量變化的計(jì)算
計(jì)算原電池或電解池膜兩側(cè)溶液質(zhì)量變化時(shí),要注意氣體的排出或吸收、沉淀的析出或溶解,尤其不能忽略離子的轉(zhuǎn)移對(duì)溶液質(zhì)量的影響。
7. 利用在特定條件下用鉑電極(陽(yáng)極為鉑)電解飽和硫酸氫鉀溶液的方法制備K2S2O8(過(guò)二硫酸鉀)。電解液中主要含有K+、H+和HS,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為　　　　　　,X為　　　　(填“質(zhì)子”“陽(yáng)離子”或“陰離子”)交換膜,當(dāng)電路中有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),兩邊溶液的質(zhì)量之差為　　　　。?


考點(diǎn)2　金屬的腐蝕與防護(hù)




考法5 金屬的腐蝕與防護(hù)
命題角度1　金屬腐蝕的快慢
13 如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中的腐蝕由快到慢的順序?yàn)?br /> ①　　?、凇　　、?br /> ④　　?、荨　　、?br /> A.②①③④⑤⑥　　　　　B.⑤④③①②⑥ C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
先判斷裝置形成的是原電池還是電解池,再分析金屬活動(dòng)性的差別。
①中Fe為負(fù)極,C為正極,屬于鋼鐵的吸氧腐蝕,腐蝕較慢。②③④形成的均為原電池裝置。③中Fe為正極,被保護(hù),②④中Fe為負(fù)極,均被腐蝕。但相對(duì)來(lái)說(shuō)Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別較Fe和Sn的大,故Fe-Cu原電池中Fe的腐蝕較快。⑤中Fe接電源正極作陽(yáng)極,Cu接電源負(fù)極作陰極,加快了Fe的腐蝕。⑥中Fe接電源負(fù)極作陰極,Cu接電源正極作陽(yáng)極,防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知:鐵在其中的腐蝕由快到慢的順序?yàn)棰?④>②>①>③>⑥。
C
考法點(diǎn)睛·學(xué)習(xí)理解
外加電流的陰極保護(hù)法的保護(hù)效果大于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的保護(hù)效果,如本題中,⑥中的保護(hù)效果強(qiáng)于③中的保護(hù)效果。
命題角度2　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法
14 [2018北京,12,6分]驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過(guò)酸化的3% NaCl溶液)。
①
②
③



在Fe表面生成藍(lán)色沉淀
試管內(nèi)無(wú)明顯變化
試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀
下列說(shuō)法不正確的是
A.對(duì)比②③,可以判定Zn保護(hù)了Fe
B.對(duì)比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化
C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法
D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑
②中Zn作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2+,Fe作正極被保護(hù),所以向取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液,試管內(nèi)無(wú)明顯變化;但③中沒(méi)有Zn保護(hù)Fe,Fe在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕,Fe作負(fù)極被氧化生成Fe2+,所以向取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液,生成藍(lán)色沉淀,對(duì)比②③可知Zn保護(hù)了Fe,A項(xiàng)正確。①與②的區(qū)別在于前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中,而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液,①中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀,說(shuō)明有Fe2+生成。對(duì)比分析可知,可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2+,B項(xiàng)正確。通過(guò)上述分析可知,驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法,C項(xiàng)正確。若將Zn換成Cu,鐵氰化鉀仍會(huì)將Fe氧化為Fe2+,同樣會(huì)生成藍(lán)色沉淀,所以無(wú)法判斷Fe2+是不是負(fù)極產(chǎn)物,即無(wú)法判斷Fe與Cu的活潑性,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
D
教材鏈接
1.本題是對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì),源于人教版《化學(xué)》(選修4)第87頁(yè)“科學(xué)探究”(用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法),啟示考生2021年高考化學(xué)備考中要關(guān)注對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的挖掘與創(chuàng)新設(shè)計(jì),關(guān)注對(duì)教材中科學(xué)探究?jī)?nèi)容的整合與創(chuàng)新。
2.高考著力考查創(chuàng)新思維、批判思維能力。教材中實(shí)驗(yàn)涉及“往Fe電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液,觀察燒杯內(nèi)溶液顏色有無(wú)變化”,本題以此為切入點(diǎn)設(shè)計(jì)一組對(duì)照實(shí)驗(yàn),更加嚴(yán)謹(jǐn),正確的操作如本題中的②,將Fe與K3[Fe(CN)6]溶液隔離開,方能確定Fe真的受到了保護(hù)。啟示考生在復(fù)習(xí)中“不唯書”,大膽創(chuàng)新。
核心素養(yǎng)對(duì)接　
核心素養(yǎng)之“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”
本題體現(xiàn)了對(duì)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查,要求考生具有證據(jù)意識(shí),能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)(鐵氰化鉀具有氧化性,Fe具有還原性)及變化(Fe與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng))提出可能的假設(shè),通過(guò)分析推理加以證實(shí)或證偽(設(shè)計(jì)①②③對(duì)照實(shí)驗(yàn));也體現(xiàn)了對(duì)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查,啟示考生學(xué)會(huì)研究實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)能力。
命題角度3　將電化學(xué)腐蝕的影響因素與實(shí)驗(yàn)探究結(jié)合創(chuàng)設(shè)新情境(新角度)
15 某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時(shí)測(cè)量容器中的壓強(qiáng)變化。

(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格):
編號(hào)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 碳粉/g
鐵粉/g
醋酸體積分?jǐn)?shù)/%
①
為以下實(shí)驗(yàn)作參照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸濃度的影響
0.5

36.0
③

0.2
2.0
90.0
(2)編號(hào)①實(shí)驗(yàn)測(cè)得容器中壓強(qiáng)隨時(shí)間變化如圖2。t2時(shí),容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng),其原因是鐵發(fā)生了　　　腐蝕,請(qǐng)?jiān)趫D3中用箭頭標(biāo)出發(fā)生該腐蝕時(shí)電子流動(dòng)方向;此時(shí),碳粉表面發(fā)生了　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),其電極反應(yīng)式是　　　　　　　　　　　　。?

(3)該小組對(duì)圖2中0~t1時(shí)壓強(qiáng)變大的原因提出了如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二:
假設(shè)一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體;
假設(shè)二:　　　　　　　　　;?
……
(4)為驗(yàn)證假設(shè)一,某同學(xué)設(shè)計(jì)了檢驗(yàn)收集的氣體中是否含有H2的方案。請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)一,寫出實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過(guò)程):



(1)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①,實(shí)驗(yàn)②中碳粉的質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)①相同,醋酸的濃度與實(shí)驗(yàn)①不同,所以鐵粉的質(zhì)量應(yīng)與實(shí)驗(yàn)①相同,即2.0 g;實(shí)驗(yàn)③中碳粉質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)①不同,鐵粉質(zhì)量和醋酸濃度均與實(shí)驗(yàn)①相同,顯然實(shí)驗(yàn)③目的是探究碳粉含量的影響。(2)t2時(shí),容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng),說(shuō)明容器中氣體減少,所以鐵發(fā)生的是吸氧腐蝕。在鐵吸氧腐蝕過(guò)程中,鐵為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),形成Fe2+,碳為正極,發(fā)生還原反應(yīng):4H++O2+4e-2H2O。(3)0~t1時(shí)壓強(qiáng)增大,應(yīng)從兩方面考慮,一是生成氣體,二是溫度升高,則由假設(shè)一內(nèi)容可得假設(shè)二應(yīng)是:此反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高。
(1)
編號(hào)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 碳粉/g
鐵粉/g
醋酸/%
②


2.0

③
碳粉含量的影響



(2)吸氧　　還原　4H++O2+4e-2H2O　(3)反應(yīng)放熱,溫度升高
(4)
實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過(guò)程):
①藥品用量和操作同編號(hào)①實(shí)驗(yàn)(多孔橡皮塞增加進(jìn)、出導(dǎo)管);
②通入氬氣排凈瓶?jī)?nèi)空氣;
③滴入醋酸溶液,同時(shí)測(cè)量瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變化(也可測(cè)溫度變化、檢驗(yàn)Fe2+等)。
如果瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大,假設(shè)一成立。否則假設(shè)一不立。
(本題屬于開放性試題,合理答案均給分)
考法點(diǎn)睛·學(xué)習(xí)理解
本題側(cè)重考查考生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及化學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究的能力。本題第(1)問(wèn)考查實(shí)驗(yàn)條件的控制,要求考生根據(jù)控制單一變量的思想討論外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。第(2)問(wèn)考查原電池原理(討論外電路電子的流動(dòng)方向和電極反應(yīng)式的書寫)和電化學(xué)腐蝕原理(腐蝕原理的類別與反應(yīng))。通過(guò)坐標(biāo)圖給出的容器內(nèi)開始時(shí)與t2時(shí)的壓強(qiáng)比較,說(shuō)明鐵粉最終發(fā)生了吸氧腐蝕。第(3)問(wèn)考查實(shí)驗(yàn)探究中很重要的一步,即提出假設(shè),可從影響體積的因素聯(lián)想到壓強(qiáng)變大可能與溫度有關(guān)。第(4)問(wèn)考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)氣體中是否含有H2——首先保證實(shí)驗(yàn)條件與編號(hào)①實(shí)驗(yàn)的條件相同;然后排凈容器內(nèi)的空氣,防止發(fā)生吸氧腐蝕;最后通過(guò)明顯的宏觀現(xiàn)象(測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)、溫度,或檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)后溶液中產(chǎn)生的Fe2+)來(lái)進(jìn)行判斷。
8. [2015重慶,11改編]我國(guó)古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值,但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn),青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 (　　)

A.腐蝕過(guò)程中,青銅基體作正極
B.CuCl在腐蝕過(guò)程中降低了反應(yīng)的焓變
C.若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上消耗氧氣的體積為448 mL
D.將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位,可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕,Ag2O與催化層發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)
核心素養(yǎng)對(duì)接　
本題將電化學(xué)腐蝕與防護(hù)的原理與青銅器的研究相結(jié)合,不僅是對(duì)理論知識(shí)的考查,更突出了化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用意義,題中還考查了催化劑改變反應(yīng)過(guò)程的實(shí)質(zhì),將電化學(xué)、熱化學(xué)有機(jī)結(jié)合,具有一定的綜合性。
命題角度4　電化學(xué)防腐在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用(新角度)
電化學(xué)腐蝕在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中有積極的意義,可產(chǎn)生可利用的電能,將電化學(xué)腐蝕與電解池及化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合且考查電化學(xué)腐蝕在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中有用的一面,可能成為未來(lái)命題的方向之一。
16 [2019湖南長(zhǎng)郡中學(xué)第五次調(diào)研考試]城市地下潮濕的土壤中常埋有縱橫交錯(cuò)的管道和輸電線,當(dāng)有電流泄漏并與金屬管道形成回路時(shí),就會(huì)引起金屬管道的腐蝕。原理如圖所示,但若電壓等條件適宜,鋼鐵管道也可能減緩腐蝕,此現(xiàn)象被稱為“陽(yáng)極保護(hù)”。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是

A.該裝置能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.管道右端腐蝕比左端快,右端電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+
C.如果沒(méi)有外加電源,潮濕的土壤中的鋼鐵管道比較容易發(fā)生吸氧腐蝕
D.鋼鐵“陽(yáng)極保護(hù)”的實(shí)質(zhì)是在陽(yáng)極金屬表面形成一層耐腐蝕的鈍化膜
該裝置相當(dāng)于電解池,能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,A正確。左端為陽(yáng)極,腐蝕得更快,B錯(cuò)誤。如果沒(méi)有外加電源,潮濕的土壤(接近中性)中的鋼鐵管道發(fā)生原電池反應(yīng),所以發(fā)生的是吸氧腐蝕,C正確。根據(jù)題意,此種腐蝕較慢,所以“陽(yáng)極保護(hù)”實(shí)際上是在金屬表面形成了一層致密的保護(hù)膜,D正確。
B

沖刺雙一流


疑難4 “多池相聯(lián)”的兩大模型
1.多池相聯(lián)的解題流程

2.“多池相聯(lián)”的判斷方法
(1)外接電源與電解池的串聯(lián)
有外接電源的各電池均為電解池,若電解池陽(yáng)極材料的組成元素與電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子對(duì)應(yīng)的元素相同,則該電解池為電鍍池。如:

則甲為電鍍池,乙、丙均為電解池。
(2)原電池與電解池的“串聯(lián)”
多個(gè)電池“串聯(lián)”在一起,但沒(méi)有外接電源,則其中兩個(gè)電極活動(dòng)性差異最大的一個(gè)裝置為原電池,其余均為電解池。
　　
甲 乙
甲中無(wú)外接電源,二者必有一個(gè)裝置是原電池,為電解裝置提供電能,其中兩個(gè)電極活動(dòng)性差異較大者為原電池,則甲中左裝置為原電池,右裝置為電解池。乙中有外接電源,左、右裝置均為電解池,且電解時(shí)通過(guò)兩裝置的電荷量相等。
17 某同學(xué)按如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A、B為兩種常見(jiàn)金屬,它們的硫酸鹽可溶于水,當(dāng)K閉合時(shí),Y極上產(chǎn)生黃綠色氣體。下列分析正確的是

A.溶液中c(A2+)減小
B.B極的電極反應(yīng):B-2e- B2+
C.Y極上有Cl2產(chǎn)生,發(fā)生還原反應(yīng)
D.反應(yīng)初期,X極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀
根據(jù)Y極有黃綠色氣體生成可知,Y極電極反應(yīng)為2Cl--2e- Cl2↑,即Y極為電解池的陽(yáng)極,B極為原電池的正極,A極為原電池的負(fù)極。A極的電極反應(yīng)式為A-2e-A2+,溶液中c(A2+)增大,A錯(cuò)誤。B極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),B錯(cuò)誤。Y極上有Cl2產(chǎn)生,發(fā)生的是氧化反應(yīng),C錯(cuò)誤。右邊U形管中最初的反應(yīng)為電解AlCl3溶液,由水電離出的H+在X極上放電,c(H+)減小,c(OH-)增大,且Al3+移向X極,反應(yīng)初期,Al3+過(guò)量,因此會(huì)產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀,D正確。
D
核心素養(yǎng)對(duì)接　
核心素養(yǎng)之“模型認(rèn)知”——原電池與電解池綜合串聯(lián)裝置結(jié)構(gòu)模型
　　以利用膜技術(shù)原理和電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5為例,裝置如圖所示。

　　　　　　　 甲　　　　　　　　　　　　乙
主要能量轉(zhuǎn)化方式:a極通入常見(jiàn)還原劑SO2、b極通入O2,甲類似于燃料電池,主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;乙是惰性電極電解池,主要是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
　　電極類型的判斷:燃料電池中通入O2的電極(b極)為正極,還原劑SO2在a極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),a極是負(fù)極;與電源負(fù)極相連的電解池的d極是陰極,與電源正極相連的電解池的c極是陽(yáng)極。
電極反應(yīng)式的書寫:利用“公式法”可以寫出原電池的電極反應(yīng),SO2-2e-+2H2OS+4H+(負(fù)極),O2+4e-+4H+2H2O(正極);在電解池陰極(d極)的表面上HNO3溶液中的H+得到電子被還原為氫氣,2H++2e-H2↑,要注意電解池中隔膜左側(cè)是無(wú)水環(huán)境,不電離,則左側(cè)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為N2O4-2e-+2HNO32N2O5+2H+。
隔膜:均為陽(yáng)離子交換膜,工作時(shí)兩池中隔膜左側(cè)生成的H+均穿過(guò)隔膜定向移動(dòng)到右側(cè)。
9. 已知H2O2是一種弱酸,在強(qiáng)堿性溶液中主要以H的形式存在。目前研究比較熱門的Al-H2O2電池,其電池總反應(yīng)為2Al+3H2Al+OH-+H2O?，F(xiàn)以Al-H2O2電池電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制備氫氣(右裝置中隔膜僅阻止氣體通過(guò),b、c、d均為惰性電極)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)

A.左裝置中Na+移向電極b
B.電極c的電極反應(yīng)式:CO(NH2)2-6e-+6OH-CO2↑+N2↑+5H2O
C.電解時(shí),電子流動(dòng)路徑:Al電極→導(dǎo)線→電極d,電極c→導(dǎo)線→電極b
D.通電2 min后,Al電極的質(zhì)量減輕2.7 g,則產(chǎn)生H2的體積為3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)



參考答案
講義部分
1.C　根據(jù)題圖判斷,電解池中陽(yáng)離子(Na+)向陰極移動(dòng),即右側(cè)為陰極區(qū),f極為光伏電池的負(fù)極,A錯(cuò)誤。陽(yáng)極“放氧生酸”,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,得到高氯酸的濃溶液,陰極“放氫生堿”,電極反應(yīng)式為4H2O+4e- 4OH-+2H2↑,得到濃的NaOH溶液,B錯(cuò)誤、C正確。由陽(yáng)極反應(yīng)式知,轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí),生成2 mol HClO4,理論上生成HClO4的質(zhì)量為201 g,D錯(cuò)誤。
2.C　電極甲通入O2,故左側(cè)為燃料電池,右側(cè)為電解池。通入O2的電極甲為電池正極,故電極丁為陽(yáng)極,Mn放電生成Mn,A項(xiàng)正確;電極乙為電池負(fù)極,燃料H2放電,與OH-結(jié)合生成水,故電極乙附近溶液pH減小,B項(xiàng)正確;電極丙生成H2,水的電離程度增大,故該電極除有H2生成外,還有 KOH 生成,因此b%>a%,電極甲的反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,結(jié)合題圖可知c%>b%,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由電荷守恒可知D項(xiàng)正確。
3.D　甲裝置中N電極上O2得到電子被還原成H2O,N電極為正極,M電極為負(fù)極;利用甲裝置作電源實(shí)現(xiàn)乙裝置中鐵上鍍銅,則鐵電極與甲裝置的負(fù)極X連接作電鍍池的陰極,銅電極與甲裝置的正極Y連接作電鍍池的陽(yáng)極。乙裝置中Cu2+在Fe電極上獲得電子變?yōu)镃u單質(zhì),陽(yáng)極Cu失去電子變?yōu)镃u2+進(jìn)入溶液中,所以乙裝置中溶液的顏色不變,A正確。乙裝置中鐵上鍍銅,則鐵為陰極應(yīng)與負(fù)極X相連,銅為陽(yáng)極應(yīng)與正極Y相連,B正確。CO(NH2)2在M電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CO(NH2)2+H2O-6e-CO2↑+N2↑+6H+,C正確。N電極的反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O,當(dāng)N電極消耗0.25 mol氧氣時(shí),則轉(zhuǎn)移n(e-)=0.25 mol×4=1 mol,Cu電極上的電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,所以Cu電極減少的質(zhì)量m(Cu)= mol×64 g/mol=32 g,D錯(cuò)誤。
4.(1)①B　2CH3OH+CO-2e-(CH3O)2CO+2H+?、?　(2)①2N+6e-+8H+N2↑+4H2O?、?6
【解析】　(1)①由題圖1知,右側(cè)O2得電子被還原,則右側(cè)為陰極室,B為電源負(fù)極,A為電源正極,或根據(jù)H+移向陰極可判斷右側(cè)為陰極室。左側(cè)(陽(yáng)極室)CO中的C由+2價(jià)升高為+4價(jià)(),則陽(yáng)極反應(yīng)式為2CH3OH+CO-2e-(CH3O)2CO+2H+。②陰極反應(yīng)式為4H++O2+4e-2H2O,總反應(yīng)式為4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O,則m[(CH3O)2CO]=2n(O2)×M[(CH3O)2CO]=2××90 g·mol-1=9 000 g=9 kg。(2)①由題圖2知,右側(cè)氮元素的化合價(jià)由+3降低到0,發(fā)生還原反應(yīng),據(jù)此判斷右側(cè)為陰極區(qū),則陰極反應(yīng)式為2N+6e-+8H+N2↑+4H2O。
②2N+6e-+8H+N2↑+4H2O　Δm
6 mol 28 g
3 mol 14 g
轉(zhuǎn)移3 mol電子時(shí),有3 mol H+由左側(cè)穿過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè),Δm右=14 g-3 g=11 g。
左側(cè)(陽(yáng)極區(qū))放氧生酸: 2H2O-4e-O2↑+4H+　Δm
4 mol 32 g
3 mol 24 g
轉(zhuǎn)移3 mol電子時(shí),有3 mol H+由左側(cè)穿過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè),Δm左=24 g+3 g=27 g。Δm左-Δm右=27 g-11 g=16 g。
5.B　NaCl溶液覆蓋的鐵片主要發(fā)生吸氧腐蝕,正極區(qū)O2在液滴外沿得到電子被還原:2H2O+O2+4e-4OH-;鐵片作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+;兩極生成的Fe2+和OH-相互吸引,發(fā)生遷移接觸后生成Fe(OH)2,繼而發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3和2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O(鐵銹)+(3-x)H2O,則鐵銹環(huán)的主要成分是Fe2O3·xH2O;鐵片腐蝕過(guò)程的總反應(yīng)為4Fe+6H2O+3O24Fe(OH)3;鐵片腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域不是生銹最多的區(qū)域,而是液滴覆蓋的圓周中心區(qū)。
6.C　鐵為活潑的金屬,在潮濕的空氣中容易發(fā)生吸氧腐蝕,主要反應(yīng)有2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2等,故A正確。鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層,可以隔絕空氣、水等,防止其與鋼構(gòu)件形成原電池而發(fā)生電化學(xué)腐蝕,故B正確。外接鎂、鋅等作輔助陽(yáng)極屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,采用外加電流的陰極保護(hù)時(shí)需外接電源,故C錯(cuò)誤。不銹鋼具有較強(qiáng)的抗腐蝕性,采用不銹鋼材料作為鋼構(gòu)件可以防止或減緩電化學(xué)腐蝕,故D正確。
7.C　本題考查金屬的電化學(xué)腐蝕。A項(xiàng),鐵和炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后構(gòu)成原電池,鐵作負(fù)極,鐵失去電子生成Fe2+,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,錯(cuò)誤。B項(xiàng),鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化為電能外,還可轉(zhuǎn)化為熱能等,錯(cuò)誤。C項(xiàng),構(gòu)成原電池后,鐵腐蝕變快,正確。D項(xiàng),用水代替NaCl溶液,Fe和炭也可以構(gòu)成原電池,Fe失去電子,空氣中的O2得到電子,鐵發(fā)生吸氧腐蝕,錯(cuò)誤。
8.C　本題的認(rèn)知沖突是考生熟知的“鐵是電解池的活潑陽(yáng)極”和題給“高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極”。平時(shí)做題時(shí)鐵常作電解池的活潑陽(yáng)極,鐵失去電子被氧化而損耗,本題明確告知實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極,就是其中的鐵不失去電子不被損耗,只是傳遞電流,故C不正確?！案g電流”是指斷開外加直流電源后,鋼管樁發(fā)生電化學(xué)腐蝕過(guò)程中形成的電流,通入的保護(hù)電流相當(dāng)于給電池充電,此時(shí)腐蝕電流接近于零,A正確。若斷開外加直流電源,鋼管樁發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)電子流出,通電后電子則被“強(qiáng)制”從高硅鑄鐵流向直流電源正極,再由直流電源負(fù)極流向鋼管樁,B正確。通入的保護(hù)電流要根據(jù)海水中電解質(zhì)的濃度、pH、溫度等環(huán)境條件變化而進(jìn)行調(diào)整,從而有效地保護(hù)鋼管樁,D正確。

1.A　用N2和H2合成氨時(shí),N2發(fā)生還原反應(yīng),H2發(fā)生氧化反應(yīng),所以通入N2的一極(Pd電極a)是陰極,通入H2的一極(Pd電極b)是陽(yáng)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤。陰極上N2得電子,并與通過(guò)陶瓷傳輸過(guò)來(lái)的H+結(jié)合生成NH3,B項(xiàng)正確。電解池中,陽(yáng)離子由陽(yáng)極向陰極遷移,C項(xiàng)正確。由題圖可知,陶瓷可以隔離N2和H2,D項(xiàng)正確。
2.(1)陽(yáng)極室(1分)　(2)防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低(2分)　(3)M點(diǎn):c(OH-)低,Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢[或N點(diǎn):c(OH-)過(guò)高,鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4產(chǎn)率降低](2分)
【解析】　(1)電解時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O,陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,電解過(guò)程中,陽(yáng)極室消耗OH-,c(OH-)降低。(2)根據(jù)題意知,Na2FeO4易被H2還原,由于陰極產(chǎn)生的氣體為H2,若不及時(shí)排出,會(huì)將Na2FeO4還原,使其產(chǎn)率降低。(3)根據(jù)題意知,若堿性較弱,則Na2FeO4穩(wěn)定性差,且反應(yīng)慢;若堿性較強(qiáng),則鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生Fe(OH)3或Fe2O3[Fe(OH)3的分解產(chǎn)物],所以M點(diǎn)和N點(diǎn)的c(Na2FeO4)均低于最高值。
3.(1)Cl2　2Cl--2e-Cl2↑　(2)電解過(guò)程放熱導(dǎo)致溫度升高,Cu2++4Cl-[CuCl4]2-為吸熱反應(yīng),平衡正向移動(dòng)　(3)陽(yáng)極附近溶液仍為藍(lán)色　U形管冷卻后陰極附近溶液仍為綠色　(4)①證明在上述實(shí)驗(yàn)條件下,電解后的綠色溶液中存在[CuCl2]-?、贑u2++4Cl-+Cu2[CuCl2]-　③加入CuCl2藍(lán)色溶液,直至溶液顏色與電解后綠色溶液基本相同
【解析】　(1)氯氣呈黃綠色,故溶液變綠可能是Cl-放電生成Cl2引起的,即2Cl--2e-Cl2↑,Cl2溶于水使溶液變綠。(2)燒杯壁變熱,說(shuō)明電解過(guò)程放熱,而Cu2++4Cl-[CuCl4]2-為吸熱反應(yīng),溫度升高,使該平衡正向移動(dòng),導(dǎo)致[CuCl4]2-濃度增大。(3)若按照甲的推測(cè),陽(yáng)極生成氯氣,則陽(yáng)極附近溶液應(yīng)為綠色,而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻是陽(yáng)極附近溶液為藍(lán)色,故甲的觀點(diǎn)錯(cuò)誤。若按照乙的推測(cè),電解冷卻后,平衡逆向移動(dòng),陰極應(yīng)恢復(fù)藍(lán)色,而U形管冷卻后陰極附近溶液仍為綠色,故乙的觀點(diǎn)錯(cuò)誤。(4)①通過(guò)a實(shí)驗(yàn),證明在上述實(shí)驗(yàn)條件下,電解后的綠色溶液中確實(shí)存在[CuCl2]-。②由題給的反應(yīng)物和生成物可知,該反應(yīng)的離子方程式為Cu2++4Cl-+Cu2[CuCl2]-。③冷卻后,應(yīng)向所得的溶液中加入藍(lán)色CuCl2溶液,直至溶液顏色與電解后綠色溶液基本相同,由此可證明丙的觀點(diǎn)正確。
4.(1)Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O　2H2O+2e-H2↑+2OH- 　2CN-+ 5ClO-+H2O5Cl-+2CO2↑+N2↑+2OH-　(2)①M(fèi)n2++2H2O-2e-MnO2+4H+(3分)　②MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-(3分)　(3)NH3(2分)　根據(jù)反應(yīng)8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多(2分)　(4)PbO+ClO-PbO2+Cl-(1分)　Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+(2分)　石墨上包上銅鍍層(1分)　Pb2++2e-Pb↓(1分)　不能有效利用Pb2+(1分)
【解析】　(1) 由題目信息提示,溶液中的離子為CN-和Cl-,而陽(yáng)極產(chǎn)生ClO-,故其反應(yīng)物一定是Cl-,即Cl-在陽(yáng)極被氧化為ClO-,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O;陰極為水得電子生成氫氣的反應(yīng),陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-。根據(jù)題目信息提示,除去CN-的反應(yīng)為2CN-+ 5ClO-+H2O5Cl-+2CO2↑+N2↑+2OH-。 (2)①電解后,Mn2+被氧化為MnO2,說(shuō)明Mn2+是還原劑,MnO2是氧化產(chǎn)物,即陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。②正極MnO2發(fā)生還原反應(yīng),生成的還原產(chǎn)物為MnO(OH),正極的電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-。(3)由圖2知,陰極的NO被還原為N,陽(yáng)極的NO被氧化為N,陽(yáng)極反應(yīng)式為NO-3e-+2H2ON+4H+,陰極反應(yīng)式為NO+5e-+6H+N+H2O。由得失電子守恒可得總反應(yīng)為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,補(bǔ)充適量NH3可以使電解產(chǎn)生的HNO3轉(zhuǎn)化為NH4NO3。(4)由題意知,PbO作還原劑,NaClO作氧化劑,反應(yīng)的離子方程式為PbO+ClO-PbO2+Cl-;根據(jù)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)知,陽(yáng)極反應(yīng)式為Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+,陰極發(fā)生還原反應(yīng),Cu2+放電生成Cu,現(xiàn)象為石墨上包上銅鍍層。若電解液中不加入Cu(NO3)2,則溶液中的Pb2+放電:Pb2++2e-Pb↓。這樣Pb2+就不能很好地轉(zhuǎn)化為PbO2,導(dǎo)致Pb2+的利用率降低。
5.C　由圖示判斷左側(cè)為陽(yáng)極,右側(cè)為陰極,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,氫離子濃度增大,pH減小,A錯(cuò)誤。電子不能進(jìn)入電解質(zhì)溶液,B錯(cuò)誤。氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入濃縮室,A-通過(guò)陰離子交換膜由陰極室進(jìn)入濃縮室,C正確。由電極反應(yīng)式2H2O-4e-O2↑+4H+可知,當(dāng)電路中通過(guò)2 mol電子時(shí),會(huì)有0.5 mol O2生成,D錯(cuò)誤。
6.B　由題圖知,電極2產(chǎn)生H2,其是由水電離出的H+發(fā)生還原反應(yīng)得到的,則電極2為陰極,電極1為陽(yáng)極。電極1附近Cl-放電生成Cl2,故①室中的Cl-移向陽(yáng)極,離子交換膜b為陰離子交換膜,A項(xiàng)錯(cuò)誤。①室中的Na+向陰極移動(dòng),進(jìn)入②室,①室海水被淡化,③⑤⑦室原理與①室相同,B項(xiàng)正確。電極2處H2O電離出的H+放電產(chǎn)生H2,并生成OH-,溶液的pH明顯增大,電極1處產(chǎn)生的Cl2少量溶解在水中,使溶液的pH略有下降,故電極2附近溶液的pH比電極1附近溶液的pH變化明顯,C項(xiàng)錯(cuò)誤。濃縮海水可以用于提取氯化鈉等,有使用價(jià)值, D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.2HS-2e-S2+2H+　質(zhì)子　0.2 g
【解析】　電解飽和硫酸氫鉀溶液制備過(guò)二硫酸鉀,陽(yáng)極反應(yīng)式為2HS-2e-S2+2H+;陰極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑。當(dāng)電路中有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),陽(yáng)極區(qū)向陰極區(qū)轉(zhuǎn)移0.2 mol H+,同時(shí)陰極區(qū)消耗0.2 mol H+產(chǎn)生氫氣,陰極區(qū)溶液質(zhì)量不變,陽(yáng)極區(qū)溶液質(zhì)量減少0.2 g。
8.D　根據(jù)題圖知,O2得電子生成OH-,Cu失電子生成Cu2+,Cu發(fā)生吸氧腐蝕,則青銅基體作負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤。催化劑只能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,不能改變反應(yīng)的焓變,B項(xiàng)錯(cuò)誤。沒(méi)有指明反應(yīng)條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況,C項(xiàng)錯(cuò)誤。Ag2O與催化劑CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),化學(xué)方程式為Ag2O+2CuCl2AgCl+Cu2O,D項(xiàng)正確。
9.B　Al-H2O2電池工作時(shí),Al失電子發(fā)生氧化反應(yīng),為原電池負(fù)極,則b電極為正極,故Na+移向b電極,A正確。電極c為電解池的陽(yáng)極,CO(NH2)2在陽(yáng)極被氧化為N2,并生成C和H2O,電極反應(yīng)式為CO(NH2)2-6e-+8OH-C+N2↑+6H2O,B錯(cuò)誤。電子從原電池負(fù)極→電解池陰極,從電解池陽(yáng)極→原電極正極,C正確。每消耗2.7 g Al,則轉(zhuǎn)移0.3 mol e-,故產(chǎn)生0.15 mol H2,即3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),D正確。

1.A　由題圖中Si4+流向可知液態(tài)鋁為陰極,連接電源負(fù)極,液態(tài)Cu-Si合金為陽(yáng)極,電子由液態(tài)Cu-Si合金流出,流入液態(tài)鋁電極,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖可知,陽(yáng)極上Si失電子轉(zhuǎn)化為Si4+,陰極上Si4+得電子轉(zhuǎn)化為Si,C項(xiàng)錯(cuò)誤;使用三層液熔鹽可以有效增大電解反應(yīng)的面積,使單質(zhì)硅在液態(tài)鋁電極上高效沉積,而不是方便電子通過(guò),電子不通過(guò)電解質(zhì),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.AC　在與a連接的電極上SO2失去電子,被氧化成S,與a連接的電極為陽(yáng)極,則a為直流電源的正極,A項(xiàng)正確;a為正極,b為負(fù)極,所以陰極獲得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2HS+2H++2e-S2+2H2O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在陽(yáng)極SO2失去電子被氧化成S,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-S+4H+,C項(xiàng)正確;陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò),電解時(shí),陽(yáng)離子移向陰極,所以H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由陽(yáng)極室到陰極室,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.D　該裝置為電解池,則工作時(shí),電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,A項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)題圖可知,陽(yáng)極生成的CuCl2與C2H4發(fā)生了氧化還原反應(yīng),C2H4中C元素化合價(jià)可看作-2,ClCH2CH2Cl中C元素化合價(jià)可看作-1,則CuCl2能將C2H4氧化為1,2-二氯乙烷,B項(xiàng)錯(cuò)誤。該電解池中,陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為CuCl-e-+Cl-CuCl2,陽(yáng)極區(qū)需要Cl-參與,則X為陰離子交換膜,而陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-,有陰離子生成,為保持溶液電中性,需要電解質(zhì)溶液中的鈉離子遷移過(guò)來(lái),則Y為陽(yáng)離子交換膜,C項(xiàng)錯(cuò)誤。該裝置中陽(yáng)極首先發(fā)生反應(yīng)CuCl-e-+Cl-CuCl2,生成的CuCl2再繼續(xù)與C2H4反應(yīng)生成1,2-二氯乙烷和CuCl,而陰極水中的氫離子放電生成氫氣,其總反應(yīng)方程式為CH2CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,D項(xiàng)正確。
4.C　 由已知電池反應(yīng)可知C電極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為SO2Cl2+2e-2Cl-+SO2↑,A項(xiàng)正確;由題干信息可知鎳應(yīng)作電解池的陽(yáng)極,與外接電源的正極相連,不銹鋼作電解池的陰極,與外接電源的負(fù)極相連,故電池的e極連接電解池的h極,B項(xiàng)正確;Ⅱ室為產(chǎn)品室,故陽(yáng)極上Ni失去電子生成的Ni2+通過(guò)膜a進(jìn)入產(chǎn)品室,Ⅲ室中的H2P通過(guò)膜b進(jìn)入產(chǎn)品室,與Ni2+形成Ni(H2PO2)2,故膜a為陽(yáng)離子交換膜,膜b為陰離子交換膜,膜c應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜,以防Ⅳ室的OH-通過(guò)膜c進(jìn)入Ⅲ室與NaH2PO2反應(yīng)消耗原料,同時(shí)Na+通過(guò)膜c進(jìn)入Ⅳ室可制備濃氫氧化鈉溶液,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖像分析可知,D項(xiàng)正確。
【圖像分析】　結(jié)合題圖、已知反應(yīng)和題目信息“制備Ni(H2PO2)2”可進(jìn)行如下分析:

5.D　甲池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,屬于堿性燃料電池,總反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,A項(xiàng)錯(cuò)誤;乙池Ag電極上Cu2+放電,Ag不溶解,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)乙池中總反應(yīng)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+知,要使乙池恢復(fù)原狀,可加入一定量CuO,C項(xiàng)錯(cuò)誤;甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2時(shí)轉(zhuǎn)移電子 0.05 mol,根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等知,乙池中理論上生成 0.025 mol Cu,所以析出固體的質(zhì)量=0.025 mol×64 g·mol-1=1.6 g,D項(xiàng)正確。
【圖像分析】

6.C　由題圖可知,在Ni電極表面SS和CC均為還原反應(yīng),即Ni電極作陰極,SnO2電極表面O2-O2,為氧化反應(yīng),即SnO2電極作陽(yáng)極,選項(xiàng)A、B正確;由題圖中電解質(zhì)的轉(zhuǎn)換關(guān)系可知,發(fā)生的離子反應(yīng)有2SO2+O2+2O2-2S、CO2+O2-C等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;該轉(zhuǎn)換過(guò)程中,S和C在陰極被還原,同時(shí)電解質(zhì)中又不斷生成S和C,所以實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)中熔融碳酸鹽和硫酸鹽的自補(bǔ)充循環(huán),選項(xiàng)D正確。
7.B　a極SO2失電子生成S,發(fā)生氧化反應(yīng),與電源正極相連,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)電解的總反應(yīng):5SO2+2NO+8H2O(NH4)2SO4+4H2SO4可知,A為H2SO4,則每處理1 mol NO可以生成2 mol H2SO4,B項(xiàng)正確;根據(jù)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式SO2-2e-+2H2OS+4H+可知,通電后,陽(yáng)極附近溶液的pH減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;理論上將SO2與NO以體積比為5∶2通入裝置可徹底轉(zhuǎn)化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.C　A極上H2O2轉(zhuǎn)化為OH-,發(fā)生還原反應(yīng):H2O2+2e-2OH-,則A極為正極,根據(jù)圖甲所示,Na+能透過(guò)離子交換膜進(jìn)入A極區(qū)生成NaOH,則離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜,A項(xiàng)正確、B項(xiàng)正確;B極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng):B+8OH--8e-B+6H2O,每有1 mol NaBH4參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8NA,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)LED發(fā)光二極管中電荷移動(dòng)情況知,導(dǎo)線a應(yīng)與負(fù)極相連,導(dǎo)線b應(yīng)與正極相連,故圖乙中的導(dǎo)線a應(yīng)與圖甲中的B極相連,D項(xiàng)正確。
9.B　由題圖可知,H2O生成H2,H的化合價(jià)降低,得電子,故正極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,A項(xiàng)錯(cuò)誤。反應(yīng)生成的OH-、S2-與Fe2+可生成Fe(OH)2、FeS,B項(xiàng)正確。根據(jù)題中所給信息可知,S與H2反應(yīng)生成S2-,根據(jù)元素守恒可知,生成物中還有H2O,故反應(yīng)式為4H2+SS2-+4H2O,C項(xiàng)錯(cuò)誤。鋼管表面鍍鋅,鋅會(huì)與鐵形成原電池,鋅比鐵活潑,鐵作正極,可減緩鋼管的腐蝕;鋼管表面鍍銅,銅會(huì)與鐵形成原電池,鐵比銅活潑,鐵作負(fù)極,從而加速鋼管的腐蝕,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
10.A　橋墩的腐蝕主要是吸氧腐蝕,A項(xiàng)錯(cuò)誤;河水中電解質(zhì)含量少,海水中含有大量的氯化鈉,所以鋼鐵橋墩在海水中比在河水中更易腐蝕,B項(xiàng)正確;外加電流的陰極保護(hù)法常用惰性電極作為輔助陽(yáng)極,C項(xiàng)正確;由題圖2分析知,D項(xiàng)正確。
【圖像分析】　

11.(1)正(1分)　FePO4+e-+Li+LiFePO4(2分)　(2) 0.168(2分)
【解析】　(1)放電時(shí),該裝置是原電池,鐵元素由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià),得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以該電極是正極,電極反應(yīng)式為FePO4+e-+Li+LiFePO4。(2)電解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液,電路中轉(zhuǎn)移了0.02 mol e-,陽(yáng)極:2Cl--2e-Cl2↑, 4OH--4e-2H2O+O2↑,根據(jù)電子守恒計(jì)算陽(yáng)極上生成的氯氣為0.005 mol,氧氣為0.002 5 mol,所以陽(yáng)極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=(0.005 mol+0.002 5 mol)×22.4 L/mol=0.168 L。
12.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=-128.8 kJ·mol-1(3分)　0.8 mol(1分)　(2)①CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O?、贐(1分)　1.12(1分)　(3) Co2+-e-Co3+　6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+
【解析】　根據(jù)蓋斯定律由①×+②-③×得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=-128.8 kJ·mol-1;若反應(yīng)生成6.4 g甲醇,甲醇的物質(zhì)的量是6.4 g÷32 g·mol-1=0.2 mol,反應(yīng)中碳元素從+2價(jià)降低到-2價(jià),則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 0.8 mol。
(2)①用Pt作電極材料,用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液,由于原電池中負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),因此甲醇在負(fù)極失電子生成C,負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。②利用該燃料電池提供電源,與題圖1右邊燒杯相連,在鐵件表面鍍銅,則鐵件作電解池的陰極,陰極與電源負(fù)極連接,題圖中與甲醇相連的B電極是陰極;當(dāng)鐵件的質(zhì)量增重6.4 g(0.1 mol)銅時(shí),根據(jù)Cu2++2e-Cu可知轉(zhuǎn)移電子0.2 mol,燃料電池中消耗氧氣的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,依據(jù)電子守恒計(jì)算消耗的氧氣的物質(zhì)的量為0.05 mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積=0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L。
(3)通電后,Co2+轉(zhuǎn)化為Co3+,電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Co2+-e-Co3+;Co3+作氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2和H+,自身被還原為Co2+,反應(yīng)的離子方程式為6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+。

1.AB　甲烷燃料電池中,通入甲烷的電極是負(fù)極,與負(fù)極相連的石墨電極是陰極,陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)正確;根據(jù)題圖可知,甲烷燃料電池中用熔融碳酸鹽作電解質(zhì),故正極反應(yīng)為2CO2+O2+4e-2C,A為CO2,B項(xiàng)正確;乙醇是非電解質(zhì),不能增強(qiáng)污水的導(dǎo)電能力,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在燃料電池中,陰離子移向負(fù)極,所以C向甲烷一極移動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.D　由題圖可知a電極發(fā)生的轉(zhuǎn)化關(guān)系是O2H2O2,為得電子的還原反應(yīng),所以a電極為陰極,電極反應(yīng)式為O2+2e-+2H2OH2O2+2OH-,b電極為陽(yáng)極,外接電源的正極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-2Fe2+,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;·OH不帶電,在溶液中自由移動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由題給信息知電解過(guò)程中生成的Fe2+和H2O2會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成Fe3+、·OH與OH-,所以電解液中可能出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀,選項(xiàng)D正確。
3.A　與Y相連的電極上的轉(zhuǎn)化關(guān)系為NN2,發(fā)生還原反應(yīng),該電極為陰極,陰極的電極反應(yīng)式為2N+10e-+12H+N2↑+6H2O,選項(xiàng)A正確;若該裝置在高溫下進(jìn)行,微生物易被滅活,則凈化效果將變差,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若有1 mol N被還原為N2,則轉(zhuǎn)移5 mol 電子,會(huì)有5 mol H+通過(guò)質(zhì)子交換膜遷移至陰極區(qū),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;1 mol葡萄糖被完全氧化時(shí),碳元素的化合價(jià)可看作由0升高至+4,理論上轉(zhuǎn)移24 mol e-,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
4.D　由題圖可知,甲室電極與電源正極相連,為陽(yáng)極室,Cl-放電能力大于OH-,所以陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,A項(xiàng)正確;戊室電極與電源負(fù)極相連,為陰極室,開始電解時(shí),陰極上水得電子生成氫氣,同時(shí)生成OH-,生成的OH-和HC反應(yīng)生成C,生成的C與Ca2+反應(yīng)生成CaCO3,OH-和Mg2+反應(yīng)生成Mg(OH)2,CaCO3和Mg(OH)2是水垢的主要成分,B項(xiàng)正確; 陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò),陰膜只允許陰離子通過(guò),電解時(shí)丙室中陰離子移向乙室,陽(yáng)離子移向丁室,所以丙室中物質(zhì)主要是水,則淡水的出口為b,C項(xiàng)正確;根據(jù)B項(xiàng)分析,戊室收集到的是H2,當(dāng)戊室收集到22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),則電路中轉(zhuǎn)移2 mol電子,通過(guò)甲室陽(yáng)膜的離子為陽(yáng)離子,既有+1價(jià)的離子,又有+2價(jià)的離子,所以物質(zhì)的量不是2 mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.A　由題意結(jié)合題圖可知,膜1為陽(yáng)離子交換膜,膜2為陰離子交換膜,左室中H+向c室遷移,右室中Cl-向c室遷移,電極a為陽(yáng)極,電極b為陰極,A項(xiàng)正確;如果用稀鹽酸代替稀硫酸,Cl-會(huì)在陽(yáng)極反應(yīng),電極a上電解產(chǎn)物發(fā)生變化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電極b的電極反應(yīng)式為Ni2++2e-Ni,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電極a的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,隨著反應(yīng)進(jìn)行,消耗H2O,生成H+,電極a附近溶液pH降低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.B　由題意知,鐵釘在弱酸性、中性條件下發(fā)生吸氧腐蝕,則正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,A項(xiàng)正確。實(shí)驗(yàn)①②的溶液呈酸性,實(shí)驗(yàn)③④的溶液呈中性,根據(jù)題圖可知,300 min內(nèi)鐵釘?shù)钠骄醺g速率:酸性溶液>中性溶液,D項(xiàng)正確。向?qū)嶒?yàn)④中加入少量(NH4)2SO4固體,浸泡液由中性溶液變成弱酸性溶液,溶液pH下降,則吸氧腐蝕速率加快,C項(xiàng)正確。結(jié)合所用浸泡液及氧氣體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖像可知,相同時(shí)間內(nèi),實(shí)驗(yàn)①②、③④的平均吸氧腐蝕速率均相差不大,實(shí)驗(yàn)①③、②④的平均吸氧腐蝕速率相差較大,則Cl-不是影響吸氧腐蝕速率的主要因素,影響吸氧腐蝕速率的主要因素是pH,B項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.C　金屬M(fèi)可以是鋅等比鐵活潑的金屬,在原電池中作負(fù)極,被腐蝕,但不能是錫,否則鐵作負(fù)極,腐蝕速率更快,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該方法利用了原電池原理,化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?B項(xiàng)錯(cuò)誤;輸油管的保護(hù)原理是金屬M(fèi)作負(fù)極,失電子,電子沿導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到輸油管,輸油管附近的H+或O2得電子,發(fā)生還原反應(yīng),C項(xiàng)正確;不能確定潮濕土壤為酸性還是中性,故正極可能發(fā)生吸氧腐蝕,也可能發(fā)生析氫腐蝕,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.D　M室中石墨電極為陽(yáng)極,電解時(shí)陽(yáng)極上水失電子生成O2和H+,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,M室pH減小;N室中石墨電極為陰極,電解時(shí)陰極上水得電子生成H2和OH-,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,N室pH增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤。原料室中的[B(OH)4]-通過(guò)b膜進(jìn)入產(chǎn)品室、Na+通過(guò)c膜進(jìn)入N室,M室中氫離子通入a膜進(jìn)入產(chǎn)品室,則a膜、c膜為陽(yáng)離子交換膜,b膜為陰離子交換膜,B項(xiàng)錯(cuò)誤。產(chǎn)品室中發(fā)生的反應(yīng)為[B(OH)4]-+H+H3BO3+H2O,理論上每生成1 mol H3BO3,M室生成1 mol H+,轉(zhuǎn)移電子1 mol,N室生成0.5 mol H2,M室生成0.25 mol O2,兩極室共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下16.8 L氣體,C項(xiàng)錯(cuò)誤。6.2 g H3BO3的物質(zhì)的量為=0.1 mol,則消耗的電荷量為0.1 mol×1×96 500 C·mol-1=9 650 C,而電極上通過(guò)的總電荷量為3A×60×60 s=10 800 C,故η=×100%≈89%,D項(xiàng)正確。
9.(1)溫度過(guò)高,促進(jìn)CN-水解,生成有毒的HCN,污染環(huán)境(2分)　(2)稀硫酸和鐵屑(2分)　(3)CaCl2(2分)　(4)2K2CO3+6HCN+FeK4[Fe(CN)6]+2CO2↑+H2↑+2H2O(2分)　(5)過(guò)濾(1分)　洗滌(1分)　(6)[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-(2分)　(7)鐵被鐵氰化鉀氧化生成了Fe2+(2分)
【解析】　(1)溫度過(guò)高,會(huì)促進(jìn)CN-水解,生成有毒的HCN,污染環(huán)境,故需控制溫度低于80 ℃。(2)為防止硫酸亞鐵氧化變質(zhì),應(yīng)加入鐵粉,為防止其水解,應(yīng)加入稀硫酸。(3)分析流程圖可知,獲得的常用干燥劑是CaCl2。(4)根據(jù)題給條件知“反應(yīng)Ⅲ”的反應(yīng)物為HCN、K2CO3、Fe,生成物為K4[Fe(CN)6]、CO2、H2,結(jié)合原子守恒和得失電子守恒可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為6HCN+2K2CO3+FeK4[Fe(CN)6]+2CO2↑+H2↑+2H2O。(5)從溶液中得到溶質(zhì)一般需經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥操作。(6)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),Fe元素由+2價(jià)變?yōu)?3價(jià),電極反應(yīng)式為[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-。(7)由操作(i)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,在該原電池中Zn被腐蝕,鐵被保護(hù),電解液中無(wú)Fe2+,在U形管鐵極附近滴加鐵氰化鉀溶液后產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀,則說(shuō)明有二價(jià)鐵生成,即鐵被鐵氰化鉀氧化生成了Fe2+。
10.(1)①不銹鋼(1分)?、陉?yáng)極反應(yīng)為2H2O-4e-4H++O2↑,使2Cr+2H+Cr2+H2O平衡右移(2分)?、?.067(2分)　(2)①負(fù)(1分)?、?~2(1分)　2HS-2e-S2+2H+(2分)?、壑亟Y(jié)晶(1分)　(3)①2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O(2分)　②336(2分)
【解析】　(1)①不銹鋼中的鐵不參與反應(yīng),故不銹鋼電極為陰極,接電池負(fù)極。②在電解過(guò)程中陽(yáng)極生成H+,使2Cr+2H+Cr2+H2O平衡向生成Cr2的方向移動(dòng)。③設(shè)電解一段時(shí)間后,電解池右側(cè)裝置溶液中K2CrO4和K2Cr2O7分別為x mol和y mol,則(2x+2y)∶(x+2y)=4∶3,解得x=y,因19.4 g K2CrO4的物質(zhì)的量為19.4 g÷194 g·mol-1=0.1 mol,故電解一段時(shí)間后生成的K2Cr2O7為 mol。由陽(yáng)極區(qū)反應(yīng)2H2O-4e-O2↑+4H+,2Cr+2H+Cr2+H2O可知,生成 mol K2Cr2O7,轉(zhuǎn)移約0.067 mol電子。(2)①根據(jù)題中信息知,電解NaHSO4溶液制備K2S2O8,則Fe電極應(yīng)為陰極,即Fe電極應(yīng)與電源的負(fù)極相連。②根據(jù)題圖3及題意可知陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2HS-2e-S2+2H+,陽(yáng)極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH在0~2之間。③可用重結(jié)晶法對(duì)K2S2O8粗產(chǎn)品進(jìn)行提純。(3)①根據(jù)題圖4中電子的流動(dòng)方向可知,a極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),結(jié)合題給總反應(yīng)可知,a極上氨氣在堿性條件下發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)?電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。②電解0.6 L飽和食鹽水,電解反應(yīng)為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,一段時(shí)間后,測(cè)得飽和食鹽水pH變?yōu)?3,則溶液中n(OH-)=0.6 L×0.1 mol·L-1=0.06 mol,轉(zhuǎn)移電子為0.06 mol,同一串聯(lián)電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同,根據(jù)b極電極反應(yīng)2NO2+4H2O+8e- N2+8OH-可知,理論上b極消耗的NO2的體積為 L=0.336 L=336 mL。

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