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第8讲 电化学-2022高考化学二轮复习高分冲刺课件
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这是一份第8讲 电化学-2022高考化学二轮复习高分冲刺课件，共60页。PPT课件主要包含了高考点击，分层突破，碘酸钾，KCl，由a到b等内容，欢迎下载使用。
1．(2018·全国Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
考点一 原电池原理及应用
真 题 感 悟——悟真题、明方向
①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是( )A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性
[解析] A项，该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，正确；B项，根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，正确；C项，放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，正确；D项，电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，错误。故选D。
4．(2019·全国Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动[解析] 由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。
►知能补漏1．原电池的结构及工作原理(以Cu、Zn和稀硫酸构成的原电池为例)
核 心 突 破——补知能、学方法
2.原电池正、负极的判断(1)依据构成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应；正极发生还原反应。(3)依据电子流动方向或电流方向判断。电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。(4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
3．原电池电极反应式、总反应式的书写——运用“3步骤”
4．解答新型化学电源的步骤(1)判断电池类型―→确认电池原理―→核实电子离子移动方向。(2)确定电池两极―→判断电子、离子移动方向―→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池―→放电时为原电池―→失电子的为负极反应。(4)电极反应式―→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式―→另一电极反应式。
备 考 验 证——练典题、重应用
2．(新题预测)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
[解析] A．充电过程是电能转化成化学能的过程，故A错误；B．Li属于活泼金属，加入磷酸，Li会与磷酸反应，故B错误；C．根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电子不经过电解质，故C错误；D．负极反应式为Li－e－===Li＋，迁移n ml Li＋，说明通过电子的物质的量为n ml，即Li失去电子n ml，充电时，电池的负极接电源的负极，即阴极反应式为Li＋＋e－===Li，故D正确。
[解析] 电池放电时，负极反应式为Pb－2e－===Pb2＋，正极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，该电池放电时．两极质量均减少，A项错误，B项正确；充电时，溶液中Pb2＋向阴极移动，C项错误；充电时阳极反应式为Pb2＋＋2H2O－－2e－===PbO2＋4H＋，阳极周围溶液的pH减小，D项错误。
1．(2017·全国Ⅱ卷，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )A．待加工铝质工件为阳极B．可选用不锈钢网作为阴极C．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－＝AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
考点二 电解池原理及应用
[解析] 本题考查电解原理的应用。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。
2．(2019·天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌一碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是( )A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－B．放电时，溶液中离子的数目增大C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 ml I－被氧化D．充电时，a电极接外电源负极
[解析] 根据电池的工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 ml e－，a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 ml I－被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。
3．(2016·北京，12)用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜[解析] 该题结合实验考查电化学知识，意在考查考生对电解池的熟练程度和理解能力。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。
a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。
4．(2018·全国Ⅲ，27)KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)KIO3的化学名称是_________。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是_______。“滤液”中的溶质主要是_________。“调pH”中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________。
KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O或(HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)
(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式___________________________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_______，其迁移方向是___________。③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_________________________(写出一点)。
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
产生Cl2易污染环境等
►知能补漏1．“五类”依据判断电解池电极
2.电解池电极反应式的书写模式：
3．有关电化学计算的三大方法(1)根据电子守恒计算用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，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。
4．电解池中电极反应式的书写方法(1)书写步骤①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。③根据放电顺序分析放电产物。④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或H2O参与；最后配平电极反应式。(2)介质对电极反应式的影响①在电解池电极方程式中，如果是H＋或OH－放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。
5．常见膜化学：(1)膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜只允许阴离子通过，不允许阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。(2)阴、阳离子交换膜的判断①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。②根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。
1．目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳(阴)离子交换膜不允许阴(阳)离子通过。则下列叙述中错误的是( )A．NaOH、H2均在Ⅰ区产生B．图中a为阴离子交换膜C．使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应D．电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色
[解析] Ⅰ区是阴极室，H＋放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠；Ⅱ区Na＋通过a进入Ⅰ区，故a应该是阳离子交换膜；使用离子交换膜可以隔离NaOH和Cl2，阻止两者发生反应；Ⅲ区为阳极室，Cl－放电生成氯气，氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。
2．(2019·四川成都一模)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是( )A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋B．质子交换膜处H＋由右向左移动C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能D．开始放电时b电极附近pH不变
[解析] b极通入空气，因此b极为正极，a极为负极，负极上失去电子，电极反应式为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A项错误。根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即H＋由左向右移动，B项错误。此装置是原电池装置，是化学能转化成电能的装置，C项正确。b极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，pH变大，D项错误。
3．为了强化安全管理，某油库引进一台测空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极作正极，发生还原反应B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 ml电子
[解析] 由图象知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项正确。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，B项正确。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项正确。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项不正确。
4．如图所示，某同学设计了一个甲醚燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答下列问题：(1)写出负极的电极反应式：_______________________________________。(2)铁电极为_______(填“阳极”或“阴极”)，石墨(C)电极的电极反应式为________________________。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)若在标准状况下，有2.24 L O2参加反应，则丙装置中阴极析出铜的质量为___________g。假设乙装置中NaCl溶液足够多，若在标准状况下，有224 mL O2参加反应，则乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将_______(填“增大”“减小”或“不变”)，且变化了________g。
2Cl－－2e－===Cl2↑
1．(2017·全国Ⅰ卷，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
考点三 金属的腐蚀与防护
[解析] 本题考查实际应用中的电化学腐蚀(外加电流的阴极保护法)。依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
2．(2018·北京，12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
下列说法不正确的是( )A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼[解析] D错：K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼。A对：实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋。B对：对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。C对：由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验。
3.(2019·江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
[解析] A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。故选C。
2．金属的腐蚀与防护(1)两种防护方法。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电化学防护法。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；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。(2)防腐措施效果比较。外加电流的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐条件的防护>未采取任何防护措施。
3．金属腐蚀快慢的比较
1．(2019湖南长沙一模)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )A．铜铁接触处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe－3e－===Fe3＋，继而形成铁锈B．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法C．金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程D．在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀
[解析] Cu、Fe和潮湿的空气构成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe作负极、Cu作正极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；Zn、Fe和海水构成原电池，Zn易失电子作负极而被腐蚀，Fe作正极被保护，所以轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；金属腐蚀的实质是金属失去电子发生氧化反应，所以属于被氧化的过程，故C错误；强酸性环境下，钢铁发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，所以酸性条件下钢铁不一定发生析氢腐蚀，故D错误。
2．(2019·河南省洛阳市高考化学二模)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。下列说法不正确的是( )
A．上述正极反应均为O2＋4e－＋2H2O===4OH－B．在不同溶液中，Cl－是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C．向实验④中加入少量(NH4)2SO4固体，吸氧腐蚀速率加快D．在300 min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液
3.(2019·上海市嘉定区高三一模)有关如图装置的说法中正确的是( )A．若两电极直接连接，a是食盐水，则发生析氢腐蚀B．若两电极直接连接，a是食盐水，则负极反应是：Fe－2e===Fe2＋C．若铁接电源负极，石墨接电源正极，a是食盐水，左侧电极上析出的气泡比右侧电极上的多D．若铁接电源负极，石墨接电源正极，a是氯化铜，铁上有气泡
1．(2018·全国Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
考点一 原电池原理及应用
真 题 感 悟——悟真题、明方向
①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是( )A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性
[解析] A项，该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，正确；B项，根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，正确；C项，放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，正确；D项，电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，错误。故选D。
4．(2019·全国Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动[解析] 由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。
►知能补漏1．原电池的结构及工作原理(以Cu、Zn和稀硫酸构成的原电池为例)
核 心 突 破——补知能、学方法
2.原电池正、负极的判断(1)依据构成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应；正极发生还原反应。(3)依据电子流动方向或电流方向判断。电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。(4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
3．原电池电极反应式、总反应式的书写——运用“3步骤”
4．解答新型化学电源的步骤(1)判断电池类型―→确认电池原理―→核实电子离子移动方向。(2)确定电池两极―→判断电子、离子移动方向―→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池―→放电时为原电池―→失电子的为负极反应。(4)电极反应式―→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式―→另一电极反应式。
备 考 验 证——练典题、重应用
2．(新题预测)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
[解析] A．充电过程是电能转化成化学能的过程，故A错误；B．Li属于活泼金属，加入磷酸，Li会与磷酸反应，故B错误；C．根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电子不经过电解质，故C错误；D．负极反应式为Li－e－===Li＋，迁移n ml Li＋，说明通过电子的物质的量为n ml，即Li失去电子n ml，充电时，电池的负极接电源的负极，即阴极反应式为Li＋＋e－===Li，故D正确。
[解析] 电池放电时，负极反应式为Pb－2e－===Pb2＋，正极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，该电池放电时．两极质量均减少，A项错误，B项正确；充电时，溶液中Pb2＋向阴极移动，C项错误；充电时阳极反应式为Pb2＋＋2H2O－－2e－===PbO2＋4H＋，阳极周围溶液的pH减小，D项错误。
1．(2017·全国Ⅱ卷，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )A．待加工铝质工件为阳极B．可选用不锈钢网作为阴极C．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－＝AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
考点二 电解池原理及应用
[解析] 本题考查电解原理的应用。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。
2．(2019·天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌一碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是( )A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－B．放电时，溶液中离子的数目增大C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 ml I－被氧化D．充电时，a电极接外电源负极
[解析] 根据电池的工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 ml e－，a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 ml I－被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。
3．(2016·北京，12)用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜[解析] 该题结合实验考查电化学知识，意在考查考生对电解池的熟练程度和理解能力。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。
a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。
4．(2018·全国Ⅲ，27)KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)KIO3的化学名称是_________。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是_______。“滤液”中的溶质主要是_________。“调pH”中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________。
KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O或(HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)
(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式___________________________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_______，其迁移方向是___________。③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_________________________(写出一点)。
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
产生Cl2易污染环境等
►知能补漏1．“五类”依据判断电解池电极
2.电解池电极反应式的书写模式：
3．有关电化学计算的三大方法(1)根据电子守恒计算用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，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。
4．电解池中电极反应式的书写方法(1)书写步骤①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。③根据放电顺序分析放电产物。④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或H2O参与；最后配平电极反应式。(2)介质对电极反应式的影响①在电解池电极方程式中，如果是H＋或OH－放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。
5．常见膜化学：(1)膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜只允许阴离子通过，不允许阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。(2)阴、阳离子交换膜的判断①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。②根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。
1．目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳(阴)离子交换膜不允许阴(阳)离子通过。则下列叙述中错误的是( )A．NaOH、H2均在Ⅰ区产生B．图中a为阴离子交换膜C．使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应D．电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色
[解析] Ⅰ区是阴极室，H＋放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠；Ⅱ区Na＋通过a进入Ⅰ区，故a应该是阳离子交换膜；使用离子交换膜可以隔离NaOH和Cl2，阻止两者发生反应；Ⅲ区为阳极室，Cl－放电生成氯气，氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。
2．(2019·四川成都一模)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是( )A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋B．质子交换膜处H＋由右向左移动C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能D．开始放电时b电极附近pH不变
[解析] b极通入空气，因此b极为正极，a极为负极，负极上失去电子，电极反应式为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A项错误。根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即H＋由左向右移动，B项错误。此装置是原电池装置，是化学能转化成电能的装置，C项正确。b极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，pH变大，D项错误。
3．为了强化安全管理，某油库引进一台测空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极作正极，发生还原反应B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 ml电子
[解析] 由图象知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项正确。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，B项正确。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项正确。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项不正确。
4．如图所示，某同学设计了一个甲醚燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答下列问题：(1)写出负极的电极反应式：_______________________________________。(2)铁电极为_______(填“阳极”或“阴极”)，石墨(C)电极的电极反应式为________________________。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)若在标准状况下，有2.24 L O2参加反应，则丙装置中阴极析出铜的质量为___________g。假设乙装置中NaCl溶液足够多，若在标准状况下，有224 mL O2参加反应，则乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将_______(填“增大”“减小”或“不变”)，且变化了________g。
2Cl－－2e－===Cl2↑
1．(2017·全国Ⅰ卷，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
考点三 金属的腐蚀与防护
[解析] 本题考查实际应用中的电化学腐蚀(外加电流的阴极保护法)。依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
2．(2018·北京，12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
下列说法不正确的是( )A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼[解析] D错：K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼。A对：实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋。B对：对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。C对：由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验。
3.(2019·江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
[解析] A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。故选C。
2．金属的腐蚀与防护(1)两种防护方法。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电化学防护法。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；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。(2)防腐措施效果比较。外加电流的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐条件的防护>未采取任何防护措施。
3．金属腐蚀快慢的比较
1．(2019湖南长沙一模)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )A．铜铁接触处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe－3e－===Fe3＋，继而形成铁锈B．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法C．金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程D．在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀
[解析] Cu、Fe和潮湿的空气构成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe作负极、Cu作正极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；Zn、Fe和海水构成原电池，Zn易失电子作负极而被腐蚀，Fe作正极被保护，所以轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；金属腐蚀的实质是金属失去电子发生氧化反应，所以属于被氧化的过程，故C错误；强酸性环境下，钢铁发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，所以酸性条件下钢铁不一定发生析氢腐蚀，故D错误。
2．(2019·河南省洛阳市高考化学二模)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。下列说法不正确的是( )
A．上述正极反应均为O2＋4e－＋2H2O===4OH－B．在不同溶液中，Cl－是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C．向实验④中加入少量(NH4)2SO4固体，吸氧腐蚀速率加快D．在300 min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液
3.(2019·上海市嘉定区高三一模)有关如图装置的说法中正确的是( )A．若两电极直接连接，a是食盐水，则发生析氢腐蚀B．若两电极直接连接，a是食盐水，则负极反应是：Fe－2e===Fe2＋C．若铁接电源负极，石墨接电源正极，a是食盐水，左侧电极上析出的气泡比右侧电极上的多D．若铁接电源负极，石墨接电源正极，a是氯化铜，铁上有气泡
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