電化學(xué)解題策略
通過研究近幾年全國各地的高考試題，有關(guān)電化學(xué)試題仍是2012年高考一大亮點，這充分說明電化學(xué)在今后中的重要性。但這類試題往往又是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，錯誤率較高。如何解答此類問題，現(xiàn)歸納如下：
【解題策略】
一. 電化學(xué)中四個極
正負極是根據(jù)物理學(xué)上的電極電勢高低而規(guī)定的，多用于原電池。正極電極電勢高，是流入電子（外電路）的電極；負極電極電勢低，是流出電子（外電路）的電極。
陰陽極是針對電解池或電鍍池命名的。陽極是指與電正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極；陰極是指與電負極相連，發(fā)生還原反應(yīng)的電極。
二. 電化學(xué)中四個池
1. 原電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。除燃料電池外，一般由活潑金屬作負極。
2. 電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。
3. 電鍍池：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層新金屬的裝置。通常鍍層金屬接電正極，待鍍金屬的物接電負極，含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
4. 電解精煉池：應(yīng)用電解原理提純某些金屬的裝置，通常提純的金屬接電正極，該金屬的純凈固體接電負極，電解液含有待提純金屬的陽離子。
三. 原電池電極的四種判斷方法
1. 根據(jù)構(gòu)成原電池的電極材料判斷：活潑金屬作負極，較不活潑金屬或?qū)щ姷姆墙饘偌敖饘傺趸镒髡龢O。
2. 根據(jù)電子流向或電流流向判斷：電子流出或電流流入的電極為負極，反之為正極。
3. 根據(jù)電極反應(yīng)進行判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的為負極，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。也可依據(jù)電極附近指示劑（石蕊、酚酞、淀粉試液等）的顯色情況判斷該電極是 或 等放電，從而確定正、負極。如用酚酞作指示劑，若電極附近溶液變紅色，說明該電極附近溶液顯堿性， 在該電極附近得電子被還原，該電極為正極。
4. 根據(jù)兩極現(xiàn)象判斷：通常溶解或質(zhì)量減少的一極為負極；質(zhì)量增加或有氣泡產(chǎn)生的一極為正極。
四. 電解的四種類型
1. 只有溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化：如用惰性電極電解 溶液、 溶液，其電解反應(yīng)式分別為：
2. 形式上看只有水發(fā)生化學(xué)變化：如惰性電極電解 溶液的電解反應(yīng)式均為：
3. 溶質(zhì)、水均發(fā)生化學(xué)變化：如惰性電極電解 溶液、 溶液，其電解反應(yīng)式分別為：
4. 形式上看溶質(zhì)和水均未發(fā)生化學(xué)變化：如鐵器上鍍銅，電極反應(yīng)式分別為：陽極銅棒： ，陰極鐵器： 。
五. 書寫電極反應(yīng)的四原則
1. 加減原則：根據(jù)得失電子守恒，總反應(yīng)式為兩個電極反應(yīng)式之和。若已知一個電極反應(yīng)式，可用總反應(yīng)式減去已知的反應(yīng)式，得另一電極反應(yīng)式。
2. 共存原則：因為物質(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同，所以電極反應(yīng)式的書寫必須考慮介質(zhì)環(huán)境。堿性溶液中 不可能存在，也不可能有 參加反應(yīng)；當電解質(zhì)溶液呈酸性時，不可能有 參加反應(yīng)。如甲烷燃料電池以O(shè)H為電解質(zhì)溶液時：負極反應(yīng)式： ；正極反應(yīng)式： 。
3. 得氧失氧原則：得氧時，在反應(yīng)物中加 （電解質(zhì)為酸性時）或 （電解質(zhì)溶液為堿性或中性時）；失氧時，在反應(yīng)物中加 （電解質(zhì)為堿性或中性時）或 （電解質(zhì)為酸性時）。如“鈕扣”電池以O(shè)H為電解質(zhì)溶液，其電池總反應(yīng)式為： ，負極 ，根據(jù)得氧原則，負極反應(yīng)式為： ；正極 ，根據(jù)失氧原則，正極反應(yīng)式為： 。
4. 中性吸氧反應(yīng)成堿原則：在中性電解質(zhì)溶液中，通過金屬吸氧所建立起的原電池反應(yīng)，其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。如銀鋅電池、鐵的吸氧腐蝕、以鋁、空氣、海水為材料組成的海水電池等。
【題型解讀】
題型一、電極名稱和電極材料的判斷
例1. 銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，鋅片是（ ）
A. 陰極B. 正極C. 陽極D. 負極
解析：電解池的兩極分別命名為陰、陽極，原電池的兩極分別命名為正、負極。題中裝置構(gòu)成的是原電池，鋅片失電子作原電池的負極。答案：D
題型二、電極方程式的書寫
例2. 下圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列判斷正確的是（ ）
A. a為負極，b為正極B. a為陽極，b為陰極
C. 電解過程中，d電極的質(zhì)量增加D. 電解過程中，氯離子的濃度不變
解析：根據(jù)電流方向可判斷出a為正極，b為負極，c為陽極，d為陰極。用惰性電極電解CuCl2溶液時，兩個電極上發(fā)生的反應(yīng)陽極（c電極）為： ，陰極（d電極）為： 。答案：C
題型三、廢舊電池的處理方法
例3. 隨著人們生活水平的不斷提高，廢舊電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是（ ）
A. 利用電池外殼的金屬材料
B. 防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水體造成污染
C. 不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品
D. 回收其中的石墨電極
解析：隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，環(huán)境污染和環(huán)保問題已越越受到人們的重視，廢舊電池中含有鉛、汞等多種重金屬離子，極易對環(huán)境造成污染。答案：B
題型四、利用得失電子守恒進行計算
例4. 室溫下，在實驗室中電解500mL某0.03mol/L的NaCl溶液，通電一段時間后溶液的pH從7增加到12時（設(shè)電解時溶液的體積變化忽略不計），則陰極產(chǎn)生氣體的體積（標準狀況）和溶液中NaCl的濃度分別為（ ）
A. 112mL, 0.02mol/LB. 56mL, 0.02mol/L
C. 56mL, 0.04mol/LD. 112mL, 0.04mol/L
解析：室溫下，pH=12時， ，生成的 的物質(zhì)的量為
。由電極反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等，推導(dǎo)出電子與各物質(zhì)之間物質(zhì)的量的關(guān)系為： 。由生成的 的物質(zhì)的量可直接求得
參加反應(yīng)的NaCl的物質(zhì)的量為 。剩余NaCl的濃度為
，生成的H2為 。答案：B
題型五、電化學(xué)基礎(chǔ)知識應(yīng)用
1. 判斷金屬的活動性強弱
例5. X、Y、Z、代表四種金屬元素，金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時，X溶解，Z極上有氫氣放出；若電解 和 共存的溶液時，Y先析出；又知 的氧化性強于 ，則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為（ ）
A. X>Z>Y>B. X>Y>Z>C. >Z>X>YD. X>Z>>Y
解析：金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀H2SO4中，形成原電池，X溶解說明金屬活動性X>Z；電解 和 共存的溶液時，Y先析出，則金屬活動性Z>Y；離子的氧化性越強，其單質(zhì)的金屬活動性越弱，則金屬活動性Y>。答案：A
2. 金屬的腐蝕
例6. 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，常出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（ ）
A.
B.
C.
D.
解析：洗過的鐵鍋在空氣中放置，可發(fā)生吸氧腐蝕，負極發(fā)生的反應(yīng)為： ，正極發(fā)生的反應(yīng)為： ，總反應(yīng)式為： ，而 又易被O2氧化為紅褐色的 。答案：D
題型6、電子守恒法的應(yīng)用。
例7、500 mL NO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3－)＝6．0 mol•L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到22．4 L氣體（標準狀況），假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是( )
A.原混合溶液中c(＋)為1 mol•L－1 B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子
C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0．5 mol D.電解后溶液中c(H＋)為2 mol•L－1
解析：兩極反應(yīng)為：陰極 Cu2＋+2e－=Cu 2H＋+2e－=H2↑ 陽極：4OH－-4e－=O2↑+2H2O,兩極都收集1mol氣體，由陽極得到轉(zhuǎn)移電子為4mol，又知生成1molH2轉(zhuǎn)移電子2mol，根據(jù)電子得失守恒，n（Cu2＋）=1mol.再通過離子所帶電荷的守恒,在500 mL NO3和Cu(N03)2的混合溶液中存在關(guān)系：2c(Cu2＋)+c(＋)=c(NO3-)，可以求出c(＋)=2 mol•L－1 .電解過程中消耗的n(OH－)=4mol,則溶液中留下4mol的H＋,c(H＋)=8mol•L－1 .
答案：B
例8、如下圖所示，若電解5min時銅電極質(zhì)量增加2.16g，試回答：
（1）電電極X名稱為_____________。
（2）pH變化：A___________, B__________, C__________。
（3）通電5min時，B中共收集224mL氣體（標況），溶液體積為200mL。（設(shè)電解前后無體積變化）則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為__________。
（4）若A中Cl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH是___________（設(shè)前后體積無變化）。
解析：（1）因為Cu電極增重，說明溶液中的Ag+在此極析出，所以Cu極為陰極，Ag極為陽極，那么與Ag極相連的電Y極為正極，X極為負極。（2）電解Cl溶液時，陰極上2H++2e-=H2↑，溶液pH增大，電解CuSO4和2 SO4溶液時，陽極4OH- - 4e-=2H2O+O2↑，溶液pH減小。電解AgNO3溶液實質(zhì)是電鍍，溶液濃度不變，故pH不變。（3）C中銅電極增加2.16gAg，通過的電子為n(e-)= 0.02mol，因為串聯(lián)電池，每個電極通過的電子均為0.02mol，B中陽極4OH- - 4e-=2H2O+O2↑，放出O2為 =0.005mol，陰極放出H2為：0.01mol-0.005mol=0.005mol，根據(jù)H2的物質(zhì)的量推知H+得電子2×0.005mol，則Cu2+得電子為0.02mol -2×0.005mol， CuSO4 的濃度為： 。
（4）A中陰極2H++2e-=H2↑，H+減少n(H+)=0.02mol，
c(OH-) = ,pH=13。
答案：（1）負極（2）增大；減��；不變（3）0.025mol/L（4）13。
例9、（1）肼（N2H4）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa時，32.0gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量624kJ（25℃時），N2H4完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。
（2）肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%~30%的OH溶液。
肼—空氣燃料電池放電時：
正極的電極反應(yīng)式是 。
負極的電極反應(yīng)式是 。
（3）下圖是一個電化學(xué)過程示意圖。
①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是 。
②假設(shè)使用肼—空氣燃料電池作為本過程中的電，銅片的質(zhì)量變化128g，則肼一空氣燃料電池理論上消耗標標準狀況下的空氣 L（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）
解析：（1）注意32克N2H4為1mol,注意△H應(yīng)與方程式的計量數(shù)相對應(yīng)，如N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol
（2）肼—空氣燃料電池，電解質(zhì)溶液是OH溶液。故電極反應(yīng)為：
（正極）O2+2H2O+4e－=4OH－ ，（負極）N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑
（3）①此圖為電解裝置，銅片為陽極，鋅片為陰極。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu2++2e－=Cu
② 銅片減少128g，即轉(zhuǎn)移電子4mol 根據(jù)O2+2H2O+4e－=4OH－計算得，需要氧氣1mol,轉(zhuǎn)化為空氣則需要112L。
答案：（1）N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol
（2）O2+2H2O+4e－=4OH－ ； N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑
（3）①Cu2++2e－=Cu ②112
【專題測試】
1．下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是
( )
【解析】 選項A，Zn應(yīng)為原電池負極，Cu為原電池正極。選項B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換。選項C，粗銅應(yīng)連接電正極。選項D，電解飽和NaCl溶液，Cl－在陽極放電產(chǎn)生Cl2，溶液中的H＋在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2，正確。
【答案】 D
2．下列敘述正確的是
( )
①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置 ②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負極發(fā)生還原反應(yīng)�、鄄荒茏园l(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池的裝置均可實現(xiàn)�、芴及舨荒苡米髟姵氐恼龢O�、莘磻�(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原電池的形式實現(xiàn)
A．①⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
【解析】�、谠姵刎摌O發(fā)生氧化反應(yīng)，③不能實現(xiàn)，④碳棒可以作原電池的正極。
【答案】 A
3．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：
Zn(s)＋2nO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋n2O3(s)
下列說法錯誤的是
( )
A．電池工作時，鋅失去電子
B．電池正極的電極反應(yīng)式為2nO2(s)＋H2O(l)＋2e－===n2O3(s)＋2OH－(aq)
C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極
D．外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g
【解析】 由所給電池的總反應(yīng)式可知，電池工作時，每有1 mol Zn參加反應(yīng)，失去2 mol電子，則會有2 mol電子從負極Zn開始，流經(jīng)外電路而流向正極，并在正極發(fā)生反應(yīng)，2nO2(s)＋H2O(l)＋2e－===n2O3(s)＋2OH－(aq)，故外電路每通過0.2 mol電子，Zn的質(zhì)量就減輕6.5 g。
【答案】 C
4．科學(xué)家近年研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機酸轉(zhuǎn)化成氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應(yīng)為
( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
【答案】 C
5．鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是
( )
A．負極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋
B．正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置
D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕
【答案】 A
6．在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是
( )
①原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng)�、谠姵卣龢O和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng) ③原電池負極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng)�、茉姵刎摌O和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 原電池的負極和電解池的陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng)。原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)。
【答案】 B
7．用惰性電極分別電解足量的下列物質(zhì)的水溶液一段時間后，向剩余電解質(zhì)溶液中加入一定量的一種物質(zhì)(括號內(nèi))，溶液能恢復(fù)到與原溶液完全一樣的是
( )
A．CuCl2(CuO) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4〔Cu (OH)2〕
【解析】 首先分析各水溶液中存在哪些陰、陽離子，判斷陰、陽兩極參加反應(yīng)的離子是什么？溶液中減少的是什么？顯然A中電解的是CuCl2，B中被電解的是水，D中減少的是CuO，與添加的物質(zhì)不符被否定。
【答案】 C
8．氫鎳電池是近年開發(fā)出的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是：
12H2＋NiO(OH) Ni(OH)2
根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是
( )
A．電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大
B．電池放電時，鎳元素被氧化
C．電池充電時，氫元素被氧化
D．電池放電時，H2是負極
【解析】 放電時，反應(yīng)向右進行，氫被氧化為H＋，負極區(qū)pH減小，鎳元素被還原，而充電時，反應(yīng)向左進行，氫元素被還原。
【答案】 D
9．若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，則下列關(guān)于該裝置的有關(guān)說法正確的是
( )
A．該裝置可能是原電池，也可能是電解池
B．該裝置只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為硝酸
C．該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽極
D．該裝置只能是原電池，電解質(zhì)溶液不可能是鹽酸
【解析】 不能是原電池，Cu＋H＋不能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
【答案】 C
10．用惰性電極電解2 L 1.0 mol•L－1CuSO4溶液，在電路中通過0.5 mol電子后，調(diào)換正負極繼續(xù)電解，電路中通過了1 mol電子，此時溶液中c(H＋)為(假設(shè)體積不變)
( )
A．1.5 mol•L－1 B．0.75 mol•L－1
C．0.5 mol•L－1 D．0.25 mol•L－1
【解析】 調(diào)換正負極前后電極反應(yīng)式的比較情況如下：
前陽：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑陰：2Cu2＋＋4e－===2Cu
后陽：2Cu－4e－===2Cu2＋(先)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(后)陰：2Cu2＋＋4e－===2Cu
由上反應(yīng)知：電路中轉(zhuǎn)移的1.5 mol電子中，只有1 mol由OH－放電產(chǎn)生，即消耗的n(OH－)＝1 mol，亦即溶液中積累的n(H＋)＝1 mol，故c(H＋)＝0.5 mol/L。
【答案】 C
11．把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯(lián)，在一定條下通電一段時間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為
( )
A．1∶2∶3 B．3∶2∶1
C．6∶3∶1 D．6∶3∶2
【答案】 D
12．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是
( )
A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極
B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極
C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極
D．在鍍上電鍍鋅，用鋅作陽極
【答案】 A
13．如下圖所示，通電后，A極上析出Ag，對該裝置的有關(guān)敘述正確的是( )
A．P是電的正極
B．F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．通電后，甲、乙、丙三池中，除了E、F兩極外，其他電極均參加了反應(yīng)
D．通電后，甲池溶液的pH減小，而乙、丙兩池溶液的pH不變
【答案】 B
14．如下圖所示，X、Y分別是直流電的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色、無臭
氣體放出。符合這一情況的是 ( )
a極板b極板X電極Z溶液
A鋅石墨負極CuSO4
B石墨石墨負極NaOH
C銀鐵正極AgNO3
D銅石墨負極CuCl2
【答案】 A
15．天津是我國研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(LiCoO2)，充電時LiCoO2中Li被氧化，Li＋遷移并以原子形式嵌入電池負極材料碳(C6)中，以LiC6表示。電池反應(yīng)為LiCoO2＋C6 CoO2＋LiC6，下列說法正確的是
( )
A．充電時，電池的負極反應(yīng)為LiC6－e－===Li＋＋C6
B．放電時，電池的正極反應(yīng)為CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2
C．羧酸、醇等含活潑氫的有機物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)
D．鋰離子電池的比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)低
【解析】 A項，充電時，發(fā)生電解池反應(yīng)，電池負極即為電解池陰極，發(fā)生還原反應(yīng)Li＋＋C6＋e－===LiC6；B項，放電時發(fā)生原電池反應(yīng)電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；C項，含活潑氫的有機物作電解質(zhì)易得電子；D項，鋰相對原子質(zhì)量小，其密度最小，所以鋰離子電池的比能量高。
【答案】 B
16．將g條、Al條平行插入一定濃度的NaOH溶液中，如下圖所示用導(dǎo)線連接起。下列敘述符合事實的是( )
A．斷開2，閉合1時，Al電極反應(yīng)為：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O
B．斷開2，閉合1時，由于g比Al活潑，故g失去電子被氧化成g2＋
C．斷開1，閉合2時，電子由g向Al流動
D．斷開1，閉合2時，溶液中立即會有白色沉淀析出
【解析】 斷開2，閉合1時，Al、g、NaOH構(gòu)成原電池，Al能自發(fā)與NaOH溶液反應(yīng)而失去電子，為原電池的負極：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O，故選項A正確，B錯誤。斷開1，閉合2時，構(gòu)成電解NaOH溶液的電解池，Al接電的正極為電解池的陽極，被溶解：Al－3e－===Al3＋，生成的Al3＋馬上與溶液中過量的OH－反應(yīng)生成AlO－2，看不到白色沉淀析出。g接電的負極為電解池的陰極，溶液中的H＋在該極獲得電子而產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－===H2↑。電子流向為：g→NaOH溶液→Al，故選項C、D錯誤。
【答案】 A
17．(10分)如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實驗：
序號內(nèi)容實驗現(xiàn)象
1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月干燥的鐵絲表面依然光亮
2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時鐵絲表面依然光亮
3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月鐵絲表面已變得灰暗
4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面略顯灰暗
5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面已變得灰暗
6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面灰暗程度比實驗5嚴重
回答以下問題：
(1)上述實驗中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實驗序號)________；在電化學(xué)腐蝕中，負極反應(yīng)是__________________；正極反應(yīng)是______________________；
(2)由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是___________________________
______________________________________________________________________；
(3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是________________________(答兩種方法)。
【解析】 由實驗現(xiàn)象(鐵絲表面變灰暗)得出發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的實驗為3、4、5、6，負極Fe失電子變成Fe2＋被腐蝕，正極均為O2放電。從能否構(gòu)成原電池的條等方面回答問題(2)。從改變物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，從覆蓋保護層、原電池原理等方面進行思考回答問題(3)。
【答案】 (1)3、4、5、6
Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋)
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)存在
(3)電鍍、發(fā)藍等表面覆蓋保護層，犧牲陽極的陰極保護法等
18．(10分)二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料。工業(yè)上以軟錳礦為原料，利用硫酸亞鐵制備高純二氧化錳的流程如下：
某軟錳礦的主要成分為nO2，還含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分陽離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時溶液的pH見下表，回答下列問題：
沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2n(OH)2Cu(OH)2
pH5.23.29.710.46.7
沉淀物Zn(OH)2CuSZnSnSFeS
pH8.0≥0.42≥2.5≥7≥7
(1)硫酸亞鐵在酸性條下將nO2還原為nSO4，酸浸時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。
(2)濾渣A的主要成分為__________________。
(3)加入nS的目的是除去________________雜質(zhì)。
(4)堿性鋅錳干電池中，nO2參與的電極反應(yīng)方程式為___________________________
________________________________________________________________________。
(5)從廢舊堿性鋅錳干電池中可以回收利用的物質(zhì)有________________________(寫出兩種)。
【解析】 (2)軟錳礦酸浸后，濾液中主要含有n2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋和H＋，當加氨水調(diào)pH至5.4時，根據(jù)題目所給表格，此pH下，只有Al3＋、Fe3＋可沉淀完全。
(3)在pH＝5.4時，Cu2＋、Zn2＋可以硫化物的形式沉淀完全，而nS在此情況下不可溶解形成n2＋和S2－，因此加入nS是為了除去Cu2＋和Zn2＋。
【答案】 (1)nO2＋2FeSO4＋2H2SO4===nSO4＋
Fe2(SO4)3＋2H2O (2)Fe(OH)3、Al(OH)3 (3)Cu2＋、Zn2＋
(4)nO2＋H2O＋e－===nOOH＋OH－(或2nO2＋H2O＋2e－===n2O3＋2OH－) (5)鋅、二氧化錳
19．(13分)物質(zhì)X是中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì)，X既能與稀硫酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。
(1)若X為氧化物，X的化學(xué)式是________________。
(2)若X為單質(zhì)，X用于焊接鋼軌反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________
________________________________________________________________________。
(3)若X與稀硫酸反應(yīng)生成無色無味的氣體A，與濃氫氧化鈉溶液加熱反應(yīng)生成氣體B。等物質(zhì)的量的A和B在水溶液中反應(yīng)又生成X。
X與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________；
X與足量稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式是________________________________
________________________________________________________________________。
①在宇航器中，可以不斷的將座艙內(nèi)的空氣通過盛有金屬過氧化物(以過氧化鈉為例)的容器，以除去A。反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________。
②科學(xué)家設(shè)計出新的航天飛船內(nèi)的空氣更新系統(tǒng)。其中一步是A和氫氣在200～250 ℃時，鎳催化劑作用下，生成甲烷和另一物質(zhì)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________。
③熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如下圖所示：
C(Ⅰ)的電極名稱是________(填正極或負極)。該燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是______________________。
熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖
【答案】 (1)Al2O3 (2)2Al＋Fe2O3=====高溫2Fe＋Al2O3
(3)HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑
NH＋4＋HCO－3＋2OH－===NH3•H2O＋CO2－3＋H2O
①2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2
②CO2＋4H2=====Ni200～250 ℃CH4＋2H2O
③負極 2H2＋O2===2H2O
20．(11分)新型鋰離子電池在新能的開發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動汽車的動力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下：
方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800 ℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出。
方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥，在800 ℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。
在鋰離子電池中，需要一種有機聚合物作為正負極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機聚合物的單體之一(用表示)的結(jié)構(gòu)簡式如下：
請回答下列問題：
(1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進行。其原因是________________________________________________________________________。
(2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有________、________、________(填化學(xué)式)生成。
(3)在方法二中，陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為__________________________
________________________________________________________________________。
(4)寫出與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________
________________________________________________________________________。
(5)已知該鋰離子電池在充電過程中，陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________。
【解析】 (1)因制備該電池電極材料的原料為乙酸亞鐵，產(chǎn)品為磷酸亞鐵鋰，為防止亞鐵化合物被氧化，故兩種制備方法的過程必須在惰性氣體氛圍中進行。
(2)方法一中除生成磷酸亞鐵鋰和乙酸外，由碳酸鋰可生成CO2氣體，由磷酸二氫銨可生成NH3和水蒸氣，故除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有CO2、H2O和NH3生成。
(3)分析方法二所給條，抓住幾個關(guān)鍵點：①鐵作陽極；②磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液為電解液；③析出磷酸亞鐵鋰沉淀，所以陽極的電極反應(yīng)式為：Fe＋H2PO－4＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋。
(4)分析的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中既含甲基丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)，又含碳酸二酯的結(jié)構(gòu)(見下圖)：
由此可分析寫出與足量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(5)該電池放電時正極的電極反應(yīng)為充電時陽極電極反應(yīng)的逆過程，即由磷酸鐵生成磷酸亞鐵鋰，故放電時正極的電極反應(yīng)式為：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。
【答案】 (1)為了防止亞鐵化合物被氧化
(2)CO2 H2O NH3
(3)Fe＋H2PO－4＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋
(4)
HOCH2CH2OH＋Na2CO3＋CH3OH
(5)FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4
21．(8分)常溫下電解200 mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如圖中Ⅰ、Ⅱ所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積)，根據(jù)圖中信息進行下列計算：
(1)原混合溶液中NaCl和CuSO4的物質(zhì)的量濃度。
(2)t2時所得溶液的pH。
(3)電解至t3時，消耗水的質(zhì)量。
【解析】 (1)陽極首先逸出的是氯氣：n(NaCl)＝2n(Cl2)＝0.02 mol，則c(NaCl)＝0.1 mol/L。
陽極得到336 mL氣體中，含0.01 mol Cl2和0.005 mol O2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：0.01 mol×2＋0.005 mol×4＝0.04 mol。
此過程中陰極剛好全部析出銅：
n(CuSO4)＝n(Cu)＝0.04 mol2＝0.02 mol，
則c(CuSO4)＝0.02 mol0.2 L＝0.1 mol/L。
(2)t2時溶液中c(Na＋)＝0.1 mol/L，c(SO2－4)＝0.1 mol/L。
根據(jù)電荷守恒有：c(H＋)＝2×0.1 mol/L－0.1 mol/L＝0.1 mol/L，即溶液的pH＝1。
【答案】 (1)c(NaCl)＝0.1 mol/L、c(CuSO4)＝0.1 mol/L
(2)pH＝1 (3)0.72 g
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