2021年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)核心考點專項突破電化學(xué)及其應(yīng)用練習(xí)含解析20210208221-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1.原電池正、負極的判斷方法：
(1)由組成原電池的兩極材料判斷。
一般是活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。
(2)根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷。
電流由正極流向負極；電子由負極流向正極。
(3)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的流動方向判斷。
在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離子移向正極，陰離子移向負極。
(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。
原電池的負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。
(5)電極增重或減輕。
工作后，電極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在電極(正極)放電，電極活動性弱；反之，電極質(zhì)量減小，說明電極金屬溶解，電極為負極，活動性強。
(6)有氣泡冒出。
電極上有氣泡冒出，是因為發(fā)生了析出H2的電極反應(yīng)，說明電極為正極，活動性弱。
2．原電池電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫
(1)題目給定原電池的裝置圖，未給總反應(yīng)式：
①首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。
②結(jié)合介質(zhì)判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。
③寫出電極反應(yīng)式(注意兩極得失電子數(shù)相等)，將兩電極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式。
(2)題目中給出原電池的總反應(yīng)式：
①分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應(yīng)的還原產(chǎn)物，氧化劑發(fā)生的反應(yīng)即為正極反應(yīng)；找出還原劑及其對應(yīng)的氧化產(chǎn)物，還原劑參加的反應(yīng)即為負極反應(yīng)。
②當(dāng)氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時，還應(yīng)注意介質(zhì)的反應(yīng)。
③若有一電極反應(yīng)較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應(yīng)，然后再利用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)即得到另一電極反應(yīng)。
說明：在書寫電極反應(yīng)式時要注意哪些方面？
1．兩極得失電子數(shù)目相等；
2．電極反應(yīng)式常用“＝”不用“→”表示；
3．電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需加“↑”；而弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號表示；
4．寫電極反應(yīng)式時要保證電荷守恒、元素守恒，可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加H＋或OH－或H2O；
5．兩電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)的三個方程式，若已知其中兩個，可由方程式的加減得到第三個。
知識點二、原電池工作原理的應(yīng)用
1．依據(jù)原電池原理比較金屬活動性強弱
(1)電子由負極流向正極，由活潑金屬流向不活潑金屬，而電流方向是由正極流向負極，二者是相反的。
(2)在原電池中，活潑金屬作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)；不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。
(3)原電池的正極通常具備特定的現(xiàn)象：有氣體生成，或電極質(zhì)量增加或不變等；負極通常不斷溶解，質(zhì)量減少。
2．根據(jù)原電池原理，把各種氧化還原反應(yīng)設(shè)計成電池
從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個電極。
(1)電解質(zhì)溶液的選擇
電解質(zhì)是使負極放電的物質(zhì)。因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)?；蛘唠娊赓|(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如，在銅—鋅—硫酸構(gòu)成的原電池中，負極金屬鋅浸泡在含有Zn2＋的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2＋的溶液中。
(2)電極材料的選擇
電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負極一般是活潑的金屬材料。正極和負極之間只有產(chǎn)生電勢差，電子才能定向移動，所以正極和負極不用同一種材料。一般情況下，兩個電極的構(gòu)成分為4種情況：
①活潑性不同的兩種金屬。例如，鋅銅原電池中，鋅作電池的負極，銅作電池的正極。
②金屬和非金屬。例如，鋅錳干電池中，鋅片作電池的負極，石墨棒作電池的正極。
③金屬和化合物。例如，鉛蓄電池中，鉛板作電池的負極，二氧化鉛作電池的正極。
④惰性電極。例如，氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt。
知識點三、原電池正負極判斷的方法
1．由組成原電池的兩極材料判斷
較活潑的金屬為負極，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。
2．根據(jù)電流方向或電子流向判斷
外電路中，電流由正極流向負極，電子由負極流向正極。
3．根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷
在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極。
4．根據(jù)原電池中兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷
原電池中，負極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。若給出一個總方程式，則可根據(jù)化合價升降來判斷。
5．根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷
原電池工作后，某一電極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在該電極上放電，該極為正極，活潑性較弱；反之，如果某一電極質(zhì)量減輕，則該電極溶解，為負極，活潑性較強。
6．根據(jù)電極上有氣泡產(chǎn)生判斷
原電池工作后，如果某一電極上有氣體產(chǎn)生，通常是因為該電極發(fā)生了析出H2的反應(yīng)，說明該電極為正極，活潑性較弱。
7．根據(jù)某電極(X)附近pH的變化判斷
析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后，均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大，因而原電池工作后，X極附近的pH增大了，說明X極為正極，金屬活動性較強。
知識點四、電池電極反應(yīng)式的書寫方法
書寫電極反應(yīng)式前，我們應(yīng)首先明確電池的正負極、電極材料和電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，對于二次電池還要注意放電或充電的方向。
(1)電極的判斷
對于普通電池，我們通常比較兩個電極的金屬活動性，通常金屬活動性強的電極為電池的負極，金屬活動性弱的電極或非金屬(通常為石墨)為電池的正極。
對于燃料電池，兩個電極的材料通常相同，所以從電極材料上很難判斷電池的正負極。判斷電池正負極的方法，通常是利用電池總反應(yīng)式，含化合價升高元素的反應(yīng)物為電池的負極反應(yīng)物，此電極為負極；含化合價降低元素的反應(yīng)物通常為電池的正極反應(yīng)物，此電極為電池的正極。
(2)電極反應(yīng)書寫步驟
例如，鉛蓄電池其總反應(yīng)式為：
PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
其電極反應(yīng)式的書寫步驟為：放電時，為原電池原理，總反應(yīng)式中已指明放電方向從左向右的過程，即可逆符號左邊為反應(yīng)物，右邊為生成物。
①由化合價的升降判斷負、正極的反應(yīng)物
負極：Pb 正極： PbO2
②主產(chǎn)物負極：PbSO4 正極：PbSO4
③由化合價升降確定電子得失的數(shù)目負極：－2e－正極：＋2e－
④電極反應(yīng)關(guān)系式負極：Pb－2e－?PbSO4 正極：PbO2＋2e－?PbSO4
⑤考慮電解質(zhì)溶液，再利用電荷守恒、質(zhì)量守恒調(diào)整反應(yīng)式
負極：Pb－2e－＋SO42-＝PbSO4
正極：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42-＝PbSO4＋2H2O
充電時，是總反應(yīng)式的逆向過程，氧化劑、還原劑都為PbSO4
分析反應(yīng)過程
陰極(發(fā)生還原反應(yīng)或與外電源負極相連)反應(yīng)過程：PbSO4
陽極(發(fā)生氧化反應(yīng)或與外電源正極相連)反應(yīng)過程：PbSO4
充電時電極反應(yīng)
陰極：PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42-
陽極：PbSO4＋2H2O－2e－＝PbO2＋4H＋＋SO42-
知識點五、電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律（惰性電極）
1.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液，分析電解反應(yīng)的一般方法和步驟
(1)分析電解質(zhì)溶液的組成，找出離子，并分為陰、陽兩組。
(2)分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式。
(3)合并兩個電極反應(yīng)式，得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。
2．反應(yīng)類型
(1)電解水型：含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)溶液的電解。如：
陰極：4H＋＋4e－＝2H2↑，
陽極：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，
總反應(yīng)：
(2)自身分解型：無氧酸(除HF外)、不活潑金屬的無氧酸鹽(除氟化物外，如HCl 、CuCl2等)溶液的電解。如：
陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu，
陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑，
(3)放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外，如NaCl、MgCl2等)溶液的電解。如：
陰極：2H＋＋2e－＝H2↑，
陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑，
(4)放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4、AgNO3等)溶液的電解。如：
陰極：2Cu2＋＋4e－＝2Cu，
陽極：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋，
知識點六、原電池、電解池和電鍍池的比較
高頻考點一原電池原理與化學(xué)電源
例1．(2019·課標全國Ⅰ，12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能
B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3
D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動
【解析】由題圖和題意知，電池總反應(yīng)是3H2＋N2===2NH3。該合成氨反應(yīng)在常溫下進行，并形成原電池產(chǎn)生電能，反應(yīng)不需要高溫、高壓和催化劑，A項正確；觀察題圖知，左邊電極發(fā)生氧化反應(yīng)MV＋－e－===MV2＋，為負極，不是陰極，B項錯誤；正極區(qū)N2在固氮酶作用下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，C項正確；電池工作時，H＋通過交換膜，由左側(cè)(負極區(qū))向右側(cè)(正極區(qū))遷移，D項正確。
【答案】B
【舉一反三】 (2019·天津理綜，6)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅碘溴液流電池，其工作原理示意圖如圖。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是( )
A.放電時，a電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B.放電時，溶液中離子的數(shù)目增大
C.充電時，b電極每增重0.65 g，溶液中有0.02 ml I－被氧化
D.充電時，a電極接外電源負極
【解析】根據(jù)電池的工作原理示意圖，可知放電時a電極上I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A項正確；放電時正極區(qū)I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，負極區(qū)Zn轉(zhuǎn)化為Zn2＋，溶液中離子的數(shù)目增大，B項正確；充電時b電極發(fā)生反應(yīng)Zn2＋＋2e－===Zn，b電極增重0.65 g時，轉(zhuǎn)移0.02 ml e－，a電極發(fā)生反應(yīng)2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則有0.02 ml I－被氧化，C項正確；放電時a電極為正極，充電時，a電極為陽極，接外電源正極，D項錯誤。
【答案】D
【舉一反三】【2017新課標3卷】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)：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B．電池工作時，外電路中流過0.02ml電子，負極材料減重0.14g
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
【答案】D
【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(xué)腐蝕產(chǎn)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(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，因此通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整，D正確。
【方法技巧】電極反應(yīng)式的書寫方法
1．一般電極反應(yīng)式的書寫
2．復(fù)雜電池的電極反應(yīng)式書寫
復(fù)雜的電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－較簡單電極的電極反應(yīng)式。
如CH4堿性燃料電池負極反應(yīng)式的書寫：
CH4＋2O2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋3H2O ……總反應(yīng)式
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ ……正極反應(yīng)式
用總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式得負極反應(yīng)式
(CH4＋2O2＋2OH－)－(2O2＋4H2O＋8e－)===(COeq \\al(2－,3)＋3H2O)－(8OH－)
整理得：CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋COeq \\al(2－,3) ……負極反應(yīng)式
【變式探究】某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說法正確的是( )
A．正極反應(yīng)為AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B．放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變
D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 ml e－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 ml離子
【答案】D
【解析】在原電池中負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故由總反應(yīng)式可知，負極反應(yīng)為：2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl，正極反應(yīng)為：Cl2＋2e－===2Cl－，A項錯誤；由于電解質(zhì)溶液中含有大量Cl－，故放電時，Ag＋在交換膜左側(cè)即與Cl－反應(yīng)生成AgCl沉淀，B項錯誤；用NaCl溶液代替鹽酸，電池總反應(yīng)不變，C項錯誤；電路中轉(zhuǎn)移0.01 ml e－時，交換膜左側(cè)溶液有0.01 ml Cl－參與反應(yīng)生成AgCl沉淀，還有0.01 ml H＋通過陽離子交換膜進入右側(cè)溶液，故D項正確。
高頻考點二電解原理及其應(yīng)用
例2．(1)[2019·課標全國Ⅲ，28(4)]在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計了一種新的工藝方案，主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如圖所示：
負極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有___________________________________________
(寫反應(yīng)方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1 ml電子，需消耗氧氣________L(標準狀況)。
(2)[2019·北京理綜，27(2)]可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如圖。通過控制開關(guān)連接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2時，連接________。產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式是______________________________________。
②改變開關(guān)連接方式，可得O2。
③結(jié)合①和②中電極3的電極反應(yīng)式，說明電極3的作用：________________________________。
【解析】(1)負極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的二價鐵又被氧氣氧化成三價鐵，發(fā)生反應(yīng)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反應(yīng)可知電路中轉(zhuǎn)移4 ml電子消耗1 ml O2，則轉(zhuǎn)移1 ml電子消耗氧氣eq \f(1,4) ml，其在標準狀況下的體積為eq \f(1,4) ml×22.4 L·ml－1＝5.6 L。(2)①電解堿性電解液時，H2O電離出的H＋在陰極得到電子產(chǎn)生H2，根據(jù)題圖可知電極1與電池負極連接，為陰極，所以制H2時，連接K1，產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。③制備O2時堿性電解液中的OH－失去電子生成O2，連接K2，O2在電極2上產(chǎn)生。連接K1時，電極3為電解池的陽極，Ni(OH)2失去電子生成NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，連接K2時，電極3為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，使電極3得以循環(huán)使用。
【答案】(1)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 5.6
(2)①K1 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ③制H2時，電極3發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制O2時，上述電極反應(yīng)逆向進行，使電極3得以循環(huán)使用
【舉一反三】 (2018·課標全國Ⅰ，13)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。示意圖如圖所示，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＋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】陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A項正確；結(jié)合陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B項正確；石墨烯作陽極，其電勢高于ZnO@石墨烯的，C項錯誤；Fe3＋、Fe2＋在堿性或中性介質(zhì)中會生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在于酸性較強的介質(zhì)中，D項正確。
【答案】C
【舉一反三】（2018年全國卷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。示意圖如圖所示，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+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
【答案】C
【解析】該裝置屬于電解池，CO2在ZnO@石墨烯電極上轉(zhuǎn)化為CO，發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，為陰極，石墨烯電極為陽極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，據(jù)此解答。CO2在ZnO@石墨烯電極上轉(zhuǎn)化為CO，發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，為陰極，電極反應(yīng)式為CO2+H＋+2e－＝CO+H2O，A正確；根據(jù)石墨烯電極上發(fā)生的電極反應(yīng)可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此總反應(yīng)式為CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正確；石墨烯電極為陽極，與電源的正極相連，因此石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯電極上的高，C錯誤；由于鐵離子、亞鐵離子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正確。
【方法技巧】
1．正確判斷電解產(chǎn)物
(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。
(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)。
2．恢復(fù)原態(tài)措施
電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原態(tài)的問題應(yīng)該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復(fù)原，而Cu2＋完全放電之后，應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復(fù)原。
3．突破電解定量計算的3種方法
電解的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算等，無論哪種計算都可采用下列3種方法：
方法一：根據(jù)總反應(yīng)式
先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算。
方法二：根據(jù)電子守恒
用于串聯(lián)電路的陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
方法三：根據(jù)關(guān)系式
根據(jù)得失電子守恒建立已知量與未知量之間的關(guān)系，得出計算所需的關(guān)系式。
例如由關(guān)系式法通過4 ml e－為基準可構(gòu)建電極產(chǎn)物之間的如下關(guān)系式：
【變式探究】【2017新課標2卷】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：
D．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動
【答案】C
【解析】根據(jù)原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，A正確；不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，B正確；陰極應(yīng)為陽離子得電子，根據(jù)離子放電順序應(yīng)是H＋放電，即2H＋＋2e?=H2↑，C錯誤；根據(jù)電解原理，電解時，陰離子移向陽極，D正確。
高頻考點三電解的計算
例3．在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SOeq \\al(2－,4))＝2.0 ml·L－1，用石墨電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時間后，兩極均收集到22.4 L(標準狀況)氣體，則原溶液中c(K＋)為( )
A．2.0 ml·L－1 B．1.5 ml·L－1
C．1.0 ml·L－1 D．0.50 ml·L－1
【答案】A
【解析】由于兩極均可產(chǎn)生氣體，所以陽極是陰離子
OH－放電得到O2，陰極是Cu2＋和H＋放電得到Cu和H2，由得失電子守恒可知：2n(O2)＝n(Cu2＋)＋n(H2)，而n(O2)＝n(H2)＝22.4 L/(22.4 L·ml－1)＝1.0 ml，所以n(Cu2＋)＝n(O2)＝1.0 ml，c(Cu2＋)＝1.0 ml·L－1，原溶液中存在電荷守恒：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝2c(SOeq \\al(2－,4))，所以c(K＋)＝2×2.0 ml·L－1－2×1.0 ml·L－1＝
2.0 ml·L－1。
【舉一反三】某科研小組模擬“人工樹葉”電化學(xué)裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為糖類(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化劑型電極。已知裝置的電流效率等于生成產(chǎn)品所需的電子數(shù)與電路通過總電子數(shù)之比。下列說法不正確的是( )
A．該裝置中Y電極發(fā)生氧化反應(yīng)
B．X電極的電極反應(yīng)式為6CO2＋24e－＋24H＋===C6H12O6＋6H2O
C．理論上，每生成22.4 L O2必有4 ml H＋由Y極區(qū)向X極區(qū)遷移
D．當(dāng)電路中通過3 ml電子時生成18 g C6H12O6，則該裝置的電流效率為80%
【答案】C
【解析】A項，根據(jù)裝置圖知，Y電極與電源的正極相連，Y電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；B項，X電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)X電極上的反應(yīng)物及產(chǎn)物可寫出陰極的電極反應(yīng)式，正確；C項，22.4 L O2沒有指明是在標準狀況下，錯誤；D項，n(C6H12O6)＝eq \f(18 g,180 g·ml－1)＝0.1 ml，生成0.1 ml葡萄糖消耗 2.4 ml 電子，故該裝置的電流效率為eq \f(2.4 ml,3 ml)×100%＝80%，正確。
【變式探究】在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時，銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題：
(1)電源中X電極為直流電源的____________極。
(2)pH變化：A：____________，B：____________，C：____________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)通電5 min時，B中共收集224 mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為____________(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。
(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為____________(假設(shè)電解前后溶液體積無變化)。
【解析】(1)三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時，Ag＋在陰極發(fā)生還原反應(yīng)變?yōu)锳g，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負極。(2)電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；電解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH減?。浑娊釧gNO3溶液，銀為陽極，不斷溶解，Ag＋濃度基本不變，pH不變。(3)通電5 min時，C中析出0.02 ml Ag，電路中通過0.02 ml電子。B中共收集0.01 ml氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04 ml電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒。因此，B中電解分為兩個階段，先電解CuSO4溶液，生成O2，后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設(shè)電解CuSO4溶液時生成O2的物質(zhì)的量為x，電解H2O時生成O2的物質(zhì)的量為y，則4x＋4y＝0.02 ml(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x＋3y＝0.01 ml(氣體體積之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.002 5 ml，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 ml＝0.005 ml，c(CuSO4)＝eq \f(0.005 ml,0.2 L)＝0.025 ml·L－1。(4)通電5 min時，A中放出0.01 ml H2，溶液中生成0.02 ml KOH，c(OH－)＝0.02 ml÷0.2 L＝0.1 ml·L－1，pH＝13。
【答案】(1)負 (2)增大減小不變 (3)0.025 ml·L－1 (4)13
高頻考點四可充電電池
例4.（2018年全國卷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溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網(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，ClO4－向負極移動
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? ＝2CO32－+C
D. 充電時，正極反應(yīng)為：Na++e?＝Na
【答案】D
【解析】原電池中負極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，正極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，充電可以看作是放電的逆反應(yīng)，據(jù)此解答。放電時是原電池，陰離子ClO4－向負極移動，A正確；電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充電時釋放CO2，放電時吸收CO2，B正確；
放電時是原電池，正極是二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳，反應(yīng)為：3CO2+4e?＝2CO32－+C，C正確；充電時是電解，正極與電源的正極相連，作陽極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，反應(yīng)為2CO32－+C－4e?＝3CO2，D錯誤。
【變式探究】（2018年全國卷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+（1－）O2
【答案】D
【解析】放電時，O2與Li+在多孔碳電極處反應(yīng)，說明電池內(nèi)，Li+向多孔碳電極移動，因為陽離子移向正極，所以多孔碳電極為正極，A錯誤。因為多孔碳電極為正極，外電路電子應(yīng)該由鋰電極流向多孔碳電極（由負極流向正極），B錯誤。充電和放電時電池中離子的移動方向應(yīng)該相反，放電時，Li+向多孔碳電極移動，充電時向鋰電極移動，C錯誤。根據(jù)圖示和上述分析，電池的正極反應(yīng)應(yīng)該是O2與Li+得電子轉(zhuǎn)化為Li2O2-X，電池的負極反應(yīng)應(yīng)該是單質(zhì)Li失電子轉(zhuǎn)化為Li+，所以總反應(yīng)為：2Li + (1－)O2 ＝ Li2O2-X，充電的反應(yīng)與放電的反應(yīng)相反，所以為Li2O2-X ＝ 2Li + (1－)O2， D正確。
【特別提醒】可充電電池的答題4步驟
【舉一反三】某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應(yīng)為：Li1-xCO2+LixC6=LiCO2+ C6(x

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