高三化学二轮复习-专题七 电化学学案

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专题七 电化学
1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
考纲要求
内容索引
考点一 原电池的全面突破
考点二 几种重要的化学电池
考点三 电解池及其应用
考点四 金属腐蚀与防护的“两种比较”、“两种方法”
考点一 原电池的全面突破
1.通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。2.工作原理以锌铜原电池为例：
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应
还原反应
正极
负极
答案
说明　(1)无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ，电子均不能通过电解质溶液。(2)在装置Ⅰ中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置Ⅱ的能量转化率高。
题组一　对比设计两类原电池1.(1)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)、铜片、铁片、锌片和导线。
1
2
3
原电池甲
①完成原电池甲的装置示意图(见下图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
原电池甲
解析答案
1
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3
解析　根据题给条件和原电池的构成条件可得：a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。c.画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。
解析答案
1
2
3
答案　 (或其他合理答案)
1
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②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极___________________________________。解析　由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。
原电池甲
电极逐渐溶解，表面有红色固体
析出
解析答案
1
2
3
③甲、乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是___，其原因是__________________________________________________________________________________。
原电池甲
甲
在甲装置中，负极不和Cu2＋
接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能
解析　带有盐桥的原电池甲中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。
解析答案
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(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选_____作阳极。解析　由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。
原电池甲
锌片
解析答案
方法归纳
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3
方法归纳
原电池的设计思路首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。
1
2
3
解析
题组二　“盐桥”的作用与化学平衡的移动2.控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
√
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2
3
解析　由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子生成Fe2＋被还原，I－失去电子生成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，所以C正确；D项，在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，不正确。
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答案
3.某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小―→ 回到零点―→ 逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为___(填“正”或“负”)极。由实验得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是_____________________。
失误防范
负
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失误防范
1.把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。2.电子流向的分析方法(1)改变条件，平衡移动；(2)平衡移动，电子转移；(3)电子转移，判断区域；(4)根据区域，判断流向；(5)根据流向，判断电极。
返回
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考点二 几种重要的化学电池
高考中常见的新型电池有“氢镍电池”、“高铁电池”、“碱性锌锰电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“锌银电池”、“纽扣电池”、“Mg－AgCl电池”、“Mg－H2O2电池”等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。
1.判断电极(1)“放电”时正、负极的判断①负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质；②正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。(2)“充电”时阴、阳极的判断①阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；②阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。
2.微粒流向(1)电子流向①电解池：电源负极→阴极，阳极→电源正极；②原电池：负极→正极。提示：无论是电解池还是原电池，电子均不能流经电解质溶液。(2)离子流向①电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；②原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
3.书写电极反应式(1)“放电”时电极反应式的书写①依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目；②根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。(2)“充电”时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。
解析
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题组一　“一池多变”的燃料电池1.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD.正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
√
解析　解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错；电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。
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2.(2015·江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　)
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√
解析
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C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；
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题组二　燃料电池中离子交换膜的应用3.(1)甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如右图所示：通入a气体的电极是电池的______(填“正极”或“负极”) ，其电极反应为________________________________。
解析
答案
负极
CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
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解析　根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
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(2)如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极a、b表面发生电极反应。其中a极为___极，b电极反应式：__________________________。
解析
答案
负
CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH
类型“全”归纳
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解析　a极水发生反应生成氧气，氧元素化合价升高，失去电子，所以a为负极，b为正极，二氧化碳得到电子生成甲酸，电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH。
类型“全”归纳
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不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。(1)酸性介质，如H2SO4：CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
类型“全”归纳
类型“全”归纳
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(2)碱性介质，如KOH溶液：
类型“全”归纳
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类型“全”归纳
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解析
题组三　“久考不衰”的可逆电池(一)“传统”可逆电池的考查4.镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是(　　)A.放电时负极得电子，质量减轻B.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动C.充电时阴极附近溶液的pH减小D.充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
√
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解析　该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2；正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，所以正确选项为D。
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解析
(二)“新型”可逆电池的考查5.(2016·全国卷Ⅲ，11)锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH) 。下列说法正确的是(　　)A.充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动B.充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C.放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)D.放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
√
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解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；
D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L，错误。
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解析
6.(2016·四川理综，5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)A.放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移B.放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6C.充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x gD.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
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方法归纳
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解析　放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，转移1 mol e－时，石墨C6电极将增重 7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确。
方法归纳
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方法归纳
锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M：Fe等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋nC正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2
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考点三 电解池及其应用
1.“六点”突破电解池(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(3)注意放电顺序。(4)书写电极反应式，注意得失电子守恒。
(5)正确判断产物。①阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。②阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)
(6)恢复原态措施。电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
2.电解计算破题“3方法”原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
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题组一　电解池的“不寻常”应用类型一　电解原理在治理环境中的不寻常应用1.[2016·天津理综，10(5)]化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－ ＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色 ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液
浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。解析　根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH－被消耗且无补充，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。
阳极室
解析答案
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②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：_______________________________。解析　H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。
解析答案
防止Na2FeO4与
H2反应使产率降低
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③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：________________________________________________________________________________________________________________________。解析　根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。
解析答案
M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低]
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类型二　电解原理在“制备物质”中的不寻常应用(一)“单膜”电解池2.[2015·山东理综，29(1)]利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为______溶液(填化学式)，阳极电极反应式为____________________，电解过程中Li＋向___电极迁移(填“A”或“B”)。
答案
LiOH
2Cl－－2e－===Cl2↑
B
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解析　B极区生成H2 ，同时会生成LiOH ，则B极区电解液为LiOH 溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl 溶液中Cl－ 放电，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；在电解过程中Li＋(阳离子)向B电极(阴极区)迁移。
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(二)“双膜”电解池3.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
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解析
(1)图中a极要连接电源的____(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是_____。
负
硫酸
答案
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阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
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(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：__________________________________________________________________________________。
H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
答案
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4.(2016·全国卷Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
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解析
下列叙述正确的是(　　)A.通电后中间隔室的 离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
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解析　电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，错误。
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(三)“多膜”电解池5.[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
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解析答案
(1)写出阳极的电极反应式：________________________。解析　阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)分析产品室可得到H3PO2的原因：____________________________________________________________________________________。
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2
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解析答案
(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_____杂质。该杂质产生的原因是____________________。
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题组二　“守恒法”在电化学计算中的应用类型一　“多池”串联的判断与计算6.如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是(　　)
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解析
A.甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O=== ＋8H＋C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到 原浓度D.甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
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解析　甲池为原电池，作为电源，乙池、丙池为两个电解池。根据原电池的形成条件，通入CH3OH的一极为负极，通入O2的一极为正极，所以石墨、Pt(左)作阳极，Ag、Pt(右)作阴极；
C项，应加入CuO或CuCO3；D项，丙池中：MgCl2＋2H2O Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0.012 5 mol O2，转移0.05 mol电子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其质量为1.45 g。
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7.已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。
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(1)A是铅蓄电池的___极，铅蓄电池正极反应式为_____________________________________，放电过程中电解液的密度______(填“减小”“增大”或“不变”)。解析　根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。
解析答案
负
===PbSO4＋2H2O
减小
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(2)Ag电极的电极反应式是_________________，该电极的电极产物共____ g。(3)Cu电极的电极反应式是_________________，CuSO4溶液的浓度_____(填“减小”“增大”或“不变”)。
答案
2H＋＋2e－===H2↑
0.4
Cu－2e－===Cu2＋
不变
失误防范
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两种“串联”装置图比较
失误防范
图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图2中有外接电源，两烧杯均作电解池，且为串联电解，通过两池的电子数目相等。
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类型二　电化学的其他有关计算8.尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2 (g)ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1。(1)已知CO(g)、H2(g)的燃烧热依次为283.0 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式_________________________________________________________。
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
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答案
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解析　反应①CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1；
反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)可由①＋②＋3×③得到，ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1 ＋(－283.0 kJ·mol－1 )＋3×(－285.8 kJ·mol－1)＝－890.3 kJ·mol－1。
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解析
答案
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
13.4
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考点四 金属腐蚀与防护的“两种比较”、“两种方法”
1.两种比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
(2)腐蚀快慢的比较①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀；②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中；③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
2.两种保护方法(1)加防护层如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。(2)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
解析
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题组一　两种腐蚀的比较1.利用右图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是(　　)A.a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀B.一段时间后，a处液面高于b处液面C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
√
D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
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解析　根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为左边　负极：Fe－2e－===Fe2＋正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－右边　负极：Fe－2e－===Fe2＋正极：2H＋＋2e－===H2↑a、b处的pH均增大，C错误。
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2.结合图判断，下列叙述正确的是(　　)A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀
√
解析
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解析　根据原电池形成的条件，Ⅰ中Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe为正极，保护了Fe；Ⅱ中Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu为正极，保护了Cu，A项正确。Ⅰ中负极为锌，负极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B项错误。Ⅰ中发生吸氧腐蚀，正极为O2得电子生成OH－，Ⅱ中为酸化的NaCl溶液，发生析氢腐蚀，在正极上发生还原反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误。[Fe(CN)6]3－是稳定的配合物离子，与Fe2＋发生反应：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，故加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀是Fe2＋的性质，Ⅰ装置中不能生成Fe2＋，Ⅱ装置中负极铁失电子生成Fe2＋，故D错误。
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题组二　腐蚀类型与防护方法3.(2015·上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是(　　)A.d为石墨，铁片腐蚀加快B.d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－ ―→ 4OH－C.d为锌块，铁片不易被腐蚀D.d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－―→ H2↑
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解析　A项，由于活动性：Fe＞石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，铁的腐蚀比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→ 4OH－，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：Zn＞Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→ 4OH－，错误。
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4.利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于____处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_____________________。解析　铁被保护，可以作原电池的正极，或者电解池的阴极。
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牺牲阳极的阴极保护法
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