2019-2020年高考化學(xué)二輪 專題訓(xùn)練 專題十 電化學(xué)原理教案（學(xué)生版）.doc

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2019-2020年高考化學(xué)二輪 專題訓(xùn)練 專題十 電化學(xué)原理教案（學(xué)生版） 【命題規(guī)律】 電化學(xué)內(nèi)容是高考試卷中的?？?，對原電池和電解池的考查往往以選擇題的形式考查兩電極反應(yīng)式的書寫、兩電極附近溶液性質(zhì)的變化、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷等。在第Ⅱ卷中會(huì)以應(yīng)用性和綜合性進(jìn)行命題，如與生產(chǎn)生活(如金屬的腐蝕和防護(hù)等)相聯(lián)系，與無機(jī)推斷、實(shí)驗(yàn)及化學(xué)計(jì)算等學(xué)科內(nèi)知識綜合，尤其特別注意燃料電池和新型電池的正、負(fù)極材料分析和電極反應(yīng)式的書寫。題型新穎，但不偏不怪，只要注意基礎(chǔ)知識的落實(shí)，以及能力的訓(xùn)練便可以從容應(yīng)對。 【知識網(wǎng)絡(luò)】 【重點(diǎn)知識梳理】 一、 原電池電極的判斷以及電極方程式的書寫 1.原電池正、負(fù)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(fù)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(dòng)方向判斷。 電流由正極流向負(fù)極；電子由負(fù)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(dòng)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(fù)極。 (4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。 原電池的負(fù)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(dòng)性弱；反之，電極質(zhì)量減小，說明電極金屬溶解，電極為負(fù)極，活動(dòng)性強(qiáng)。 (6)有氣泡冒出。 電極上有氣泡冒出，是因?yàn)榘l(fā)生了析出H2的電極反應(yīng)，說明電極為正極，活動(dòng)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(fù)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(jià)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(fù)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(shí)，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(shí)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(shí)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(gè)方程式，若已知其中兩個(gè)，可由方程式的加減得到第三個(gè)。 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(dòng)性強(qiáng)弱 (1)電子由負(fù)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(fù)極，二者是相反的。 (2)在原電池中，活潑金屬作負(fù)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(fù)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(jì)成電池 從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計(jì)成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個(gè)電極。 (1)電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)。因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)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(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則左右兩個(gè)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(fù)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(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料。正極和負(fù)極之間只有產(chǎn)生電勢差，電子才能定向移動(dòng)，所以正極和負(fù)極不用同一種材料。一般情況下，兩個(gè)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(fù)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(fù)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(fù)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。 三、原電池正負(fù)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(fù)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(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。 3．根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)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(fù)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(fù)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(gè)總方程式，則可根據(jù)化合價(jià)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(fù)極，活潑性較強(qiáng)。 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?yàn)樵撾姌O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(dòng)性較強(qiáng)。 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(fù)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(gè)電極的金屬活動(dòng)性，通常金屬活動(dòng)性強(qiáng)的電極為電池的負(fù)極，金屬活動(dòng)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(gè)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(fù)極。判斷電池正負(fù)極的方法，通常是利用電池總反應(yīng)式，含化合價(jià)升高元素的反應(yīng)物為電池的負(fù)極反應(yīng)物，此電極為負(fù)極；含化合價(jià)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(shí)，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(jià)的升降判斷負(fù)、正極的反應(yīng)物 負(fù)極：Pb　正極： PbO2 ②主產(chǎn)物　負(fù)極：PbSO4　正極：PbSO4 ③由化合價(jià)升降確定電子得失的數(shù)目　負(fù)極：－2e－　正極：＋2e－ ④電極反應(yīng)關(guān)系式　負(fù)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(fù)極：Pb－2e－＋SO42-＝PbSO4　 正極：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42-＝PbSO4＋2H2O 充電時(shí)，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(fù)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(shí)電極反應(yīng) 陰極：PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42- 陽極：PbSO4＋2H2O－2e－＝PbO2＋4H＋＋SO42- 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(gè)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(qiáng)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＋， 六 原電池、電解池和電鍍池的比較 原電池 電解池 電鍍池 定義 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué) 能的裝置 應(yīng)用電解原理，在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置 裝置舉例 形成條件 ①活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(連接)；②電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng))；③形成閉合回路直流電源； ①兩個(gè)電極接②兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液；③形成閉合回路電源正極； ①鍍層金屬接 ②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱 負(fù)極：較活潑金屬； 正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬) 陽極：與電源正極相連的極； 陰極：與電源負(fù)極相連的極(由外加電源決定) 陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件(同電解池) 電極反應(yīng) 負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子； 正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子 陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子； 陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子 陽極：金屬電極失電子； 陰極：電鍍液中陽離子得電子 電子流向 負(fù)極正極 電源負(fù)極陰極 電源正極陽極 電源負(fù)極陰極電源正極陽極 反應(yīng)原理舉例 負(fù)極：Zn－2e－＝Zn2＋ 正極：2H＋＋2e－＝H2↑ 總反應(yīng)： Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑ 陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu 總反應(yīng)： Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ 陽極：Zn－2e－＝Zn2＋ 陰極：Zn2＋＋2e－＝Zn 溶液中 Zn2＋濃度不變 主要應(yīng)用 金屬的電化學(xué)腐蝕分析； 犧牲陽極的陰極保護(hù)法； 制造多種新的化學(xué)電源 電解食鹽水(氯堿工業(yè))；電冶金(冶煉Na、Mg、Al)；精煉銅 鍍層金屬為鉻、鋅、鎳、銀等，使被保護(hù)的金屬抗腐蝕能力增強(qiáng)，增加美觀和表面硬度 實(shí)質(zhì) 使氧化還原反應(yīng)中的電子通過導(dǎo)線定向轉(zhuǎn)移，形成電流 使電流通過電解質(zhì)溶液，而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程 聯(lián)系 (1)同一原電池的正、負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。 (2)同一電解池的陰極、陽極發(fā)生的電極反應(yīng)中得、失電子數(shù)相等。 (3)串聯(lián)電路中的各個(gè)電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。上述三種情況下，在寫電極反 應(yīng)式時(shí)，得、失電子數(shù)要相等，在計(jì)算電解產(chǎn)物的量時(shí)，應(yīng)按得、失電子數(shù)相等計(jì)算 【考點(diǎn)突破】 考點(diǎn)一　原電池原理及應(yīng)用 例1控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 (　 　) A．反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負(fù)極 試回答： (1)乙池中若換為Fe電極和FeCl2溶液，則原電池是怎樣工作的？ (2)電流計(jì)讀數(shù)為零后，若在乙中溶入KI固體，則原電池反應(yīng)能繼續(xù)發(fā)生嗎？若向甲中加入固體Fe呢？ 解析　反應(yīng)開始后，乙中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為2I－－2e－===I2，為氧化反應(yīng)，A說法正確；甲中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，F(xiàn)e3＋被還原，B正確；電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，電極上得到和失去的電子數(shù)相等，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，C正確；電流計(jì)讀數(shù)為零(反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài))后，在甲中溶入FeCl2固體，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，I2被還原，乙中的石墨電極為正極，D錯(cuò)誤。 答案 D (1)原電池反應(yīng)變?yōu)?Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，乙中Fe作負(fù)極，甲中石墨作正極，電極反應(yīng)分別為Fe－2e－===Fe2＋、Fe3＋＋e－===Fe2＋。 (2)乙中加入I－后，導(dǎo)致平衡正向移動(dòng)，原電池按原方向繼續(xù)進(jìn)行；若向甲中加入固體Fe，會(huì)消耗Fe3＋，同時(shí)增大c(Fe2＋)，導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)，則乙中石墨電極作正極，電極反應(yīng)為I2＋2e－===2I－。 【名師點(diǎn)撥】有關(guān)原電池問題的解題思路 解決原電池問題時(shí)，一般的思維程序是：根據(jù)電極材料的活潑性判斷出正、負(fù)極―→電極反應(yīng)的類型(氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)) 變式探究1 銅鋅原電池(如下圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是 (　　) A．正極反應(yīng)為：Zn－2e－===Zn2＋ B．電池反應(yīng)為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外電路中，電子從正極流向負(fù)極 D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液 解析　銅鋅原電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Zn－2e－===Zn2＋，正極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===Cu，電池總反應(yīng)為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極由外電路流向正極，由于左池陽離子增多、右池陽離子減少，為平衡電荷，則鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液，而Cl－則移向ZnSO4溶液，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：B 考點(diǎn)二 電解原理及其應(yīng)用 例2Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的一制取Cu2O的電解池示意圖如下，電解總反應(yīng)為：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列說法正確的是(　 　) A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B．銅電極發(fā)生還原反應(yīng) C．銅電極接直流電源的負(fù)極 D．當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1 mol Cu2O生成 解析　由總反應(yīng)知失電子的為Cu，得電子的是H2O中的氫元素。因此Cu極為電解池的陽極，接電源的正極，石墨為陰極，接電源的負(fù)極。當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，應(yīng)有0.05 mol Cu2O生成。 答案：A 【規(guī)律總結(jié)】 1.電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽極產(chǎn)物的判斷 ①如果是活潑電極(金屬活動(dòng)性順序表Ag以前)，則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子； ②如果是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則要看溶液中陰離子的失電子能力，此時(shí)根據(jù)陰離子放電順序加以判斷，常見陰離子放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。 (2)陰極產(chǎn)物的判斷 直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷，陽離子放電順序與金屬活動(dòng)性順序相反，其中Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋。 2．電解池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)式的書寫方法 第一步：先檢查陽極電極材料和確定溶液中的離子種類；第二步：由放電順序確定放電產(chǎn)物和電極反應(yīng)；第三步：將電極反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。 變式探究2下圖為相互串聯(lián)的甲乙兩個(gè)電解池，請回答： (1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，A極是___，材料是____，電極反應(yīng)為___________________；B極是_________，材料是__________，主要電極反應(yīng)為___________，電解質(zhì)溶液為_____________。 答案　(1)陰極　精銅　Cu2＋＋2e－===Cu　陽極　粗銅　Cu－2e－===Cu2＋　CuSO4溶液 (2)Fe　(3)4.48 L　(4)1 mol/L　14 考點(diǎn)三　金屬的腐蝕與防護(hù) 例3 如圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是 (　　) A．生鐵塊中的碳是原電池的正極 B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋? C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 解析　a、b試管中均發(fā)生鐵的電化學(xué)腐蝕，在食鹽水中的Fe發(fā)生吸氧腐蝕，正極為碳：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，負(fù)極為鐵：2Fe－4e－===2Fe2＋，由于吸收O2，a管中氣壓降低；b管中的電解質(zhì)溶液是酸性較強(qiáng)的NH4Cl溶液，故發(fā)生析氫腐蝕，正極：2H＋＋2e－===H2↑，負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋，由于放出氫氣，b管中氣壓增大，故U型管中的紅墨水應(yīng)是左高右低，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：B 【名師點(diǎn)撥】 1.金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬腐蝕的本質(zhì)就是金屬失電子被氧化。金屬腐蝕有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類型。若金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起腐蝕，則是化學(xué)腐蝕，此類腐蝕無電流產(chǎn)生；若合金或不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，其中活潑金屬作負(fù)極失去電子被腐蝕，稱為電化學(xué)腐蝕，此類腐蝕伴隨電流產(chǎn)生，且腐蝕速率比化學(xué)腐蝕快。電化學(xué)腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕，水膜酸性較強(qiáng)時(shí)發(fā)生析氫腐蝕，水膜酸性很弱或非酸性時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕。 2．判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕(電解原理的防護(hù)>原電池原理的防護(hù))。 (2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢： 強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。 變式探究3下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是 (　　) ①純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗　②當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對鐵制品起保 護(hù)作用?、酆］喭鈿みB接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法　④可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 A．①② B．②③ C．①③ D．①④ 解析　純銀器表面在空氣中易生成硫化物失去光澤；當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時(shí)，由于鐵比錫活潑，形成原電池時(shí)，鐵作原電池的負(fù)極，加快鐵的腐蝕；鋅比鐵活潑，當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后，鋅失電子而海輪外殼被保護(hù)；要采用電解原理保護(hù)金屬，應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連，即作電解池的陰極。綜合上述分析，可知①、③正確。 答案：C 【高考失分警示】 1．只有氧化還原反應(yīng)才有電子的得失，只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才可能被設(shè)計(jì)成原電池如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu，非自發(fā)氧化還原反應(yīng)可能被設(shè)計(jì)成電解池如Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑。 2．無論什么樣的電極材料、電解質(zhì)溶液(或熔融狀態(tài)的電解質(zhì))構(gòu)成原電池，只要是原電池就永遠(yuǎn)遵守電極的規(guī)定：電子流出的電極是負(fù)極，電子流入的電極是正極。 3.在化學(xué)反應(yīng)中，失去電子的反應(yīng)(電子流出的反應(yīng))是氧化反應(yīng)，得到電子的反應(yīng)(電子流入的反應(yīng))是還原反應(yīng)，所以在原電池中，負(fù)極永遠(yuǎn)發(fā)生氧化反應(yīng)，正極永遠(yuǎn)發(fā)生還原反應(yīng)。 4.在電解池中分析陽極上的電極反應(yīng)，應(yīng)首先看陽極材料，因?yàn)榛顫婋姌O作陽極會(huì)先放電。 5.在原電池中兩種金屬電極的活動(dòng)性是相對的，即相對活潑的金屬作負(fù)極，而相對不活潑的金屬作正極，在不同的電解質(zhì)溶液中，它們活動(dòng)性的相對強(qiáng)弱可能會(huì)改變。如Mg和Al，在以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的原電池中，Mg比Al金屬性強(qiáng)，所以Mg作負(fù)極，Al作正極；將電解質(zhì)溶液換為NaOH溶液，由于Mg不能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，而Al易與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，所以在NaOH溶液中Al比Mg活潑，Al作負(fù)極，而Mg作正極。由此可見，在判斷原電池的正負(fù)極時(shí)，不僅要比較兩種金屬的金屬活動(dòng)性，還要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。 【高考真題精解精析】 【xx高考試題】 1．（上海）用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案正確的是 A．用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片 B．用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片 C．用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物 D．用帶火星的木條檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物 解析：用電解法提取氯化銅廢液中的銅時(shí)，銅必需作陰極，陽極是銅或惰性電極，陰極的反應(yīng)式為：Cu2++2e－＝Cu。 答案：B 2.（浙江）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) 已被腐蝕而變暗，在液滴外沿棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是 A．液滴中的Cl―由a區(qū)向b區(qū)遷移 B．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－4OH－ C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH―形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹 D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu－2e－Cu2＋ 【答案】B 【解析】本題考察電化學(xué)內(nèi)容中金屬吸氧腐蝕的原理的分析。液滴邊緣O2多，在C粒上發(fā)生正極反應(yīng)O2＋2H2O＋4e－4OH－。液滴下的Fe發(fā)生負(fù)極反應(yīng)，F(xiàn)e－2e－Fe2＋，為腐蝕區(qū)(a)。A．錯(cuò)誤。Cl－由b區(qū)向a區(qū)遷移。B．正確。C．錯(cuò)誤。液滴下的Fe因發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。D．錯(cuò)誤。Cu更穩(wěn)定，作正極，反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－4OH－。 3.（大綱版）用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后，欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的． A. CuSO4 B.H2O C. CuO D. CuS045H2O 【解析】從電解反應(yīng)入手,2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,消耗了CuSO4+H2O,復(fù)原則要生成它們，復(fù)原的反應(yīng)是CuO+H2SO4=CuSO4+H2O,故選C 【答案】C 4.（山東）以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是 A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程 B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系 C.電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率 D.鍍鋅層破損后對鐵制品失去保護(hù)作用 【答案】C 【解析】A選項(xiàng)直接用導(dǎo)線連起來構(gòu)成圖（1）所示裝置，是個(gè)原電池，是鋅的吸氧腐蝕，而不是鋅置換出鐵或鐵置換出鋅，當(dāng)接上電源時(shí)無論鋅或鐵做陽極，都不可能與原來的吸氧腐蝕構(gòu)成可逆電池，更不是原來的充電過程，故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)電解的電量與電流強(qiáng)度和時(shí)間有關(guān)：Q=It,只要保持恒定電流，則據(jù)法拉第電解定律可知，通過的電量與析出的鋅成正比，因而B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電解（電鍍）時(shí)通常是陰、陽離子分別同時(shí)在陽極和陰極放電，放電的速率與電流強(qiáng)度成正比，溫度對離子的放電幾乎無影響（若不是離子就另當(dāng)別論了），故C正確；D選項(xiàng)中鍍鋅鐵我們也稱之為白口鐵，鍍層破損后，構(gòu)成原電池，鋅做活潑做負(fù)極被腐蝕，鐵受保護(hù)（與輪船底的犧牲陽極的陰極保護(hù)法一樣），如果鍍錫鐵（馬口鐵）破損，則由于鐵比錫活潑，則鐵被腐蝕，故D選項(xiàng)表述錯(cuò)誤。 5.（全國新課標(biāo)）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有關(guān)該電池的說法不正確的是 A. 電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe B. 電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2 C. 電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低 D. 電池充電時(shí)，陽極反應(yīng)為2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O 解析：由放電時(shí)的反應(yīng)可以得出鐵做還原劑失去電子，Ni2O3做氧化劑得到電子，因此選項(xiàng)AB均正確；充電可以看作是放電的逆過程，即陰極為原來的負(fù)極，所以電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Fe+2OH--2e-= Fe(OH)2，所以電池充電過程時(shí)陰極反應(yīng)為Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-，因此電池充電過程中，陰極附近溶液的pH會(huì)升高，C不正確；同理分析選項(xiàng)D正確。 答案：C 6.（江蘇）下列說法正確的是 A.一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(1)＝Mg(1)＋ Cl2(g)的 △H＞0 △S＞0 B.水解反應(yīng)NH4＋＋H2ONH3H2O＋H＋達(dá)到平衡后，升高溫度平衡逆向移動(dòng) C.鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽極均發(fā)生還原反應(yīng) D.對于反應(yīng)2H2O2＝2H2O＋O2↑, 加入MnO2或升高溫度都能加快O2的生成速率 【答案】AD 【解析】本題是化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)、電化學(xué)等的簡單綜合題，著力考查學(xué)生對熵變、焓變，水解反應(yīng)、原電池電解池、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素等方面的能力。 A.分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，熵變、焓變都大于零，內(nèi)容來源于選修四化學(xué)方向的判斷。 B.水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度越高越水解，有利于向水解方向移動(dòng)。 C.鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。 D.升高溫度和加入正催化劑一般都能加快反應(yīng)速率。 7、（廣東）某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖2裝置。下列敘述不正確的是 A、a和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出 B、a和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋+2e-= Cu C、無論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D、a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向銅電極移動(dòng) 答案：D 解析：此題考查了電化學(xué)知識。分析圖2所示的裝置，由于金屬鐵的活潑性強(qiáng)于銅，當(dāng)a、b不連接時(shí)，金屬鐵置換溶液中的銅，鐵片上析出銅，A對；ab用導(dǎo)線連接時(shí)，形成原電池，鐵片為負(fù)極，銅片為正極，銅片上發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋+2e-= Cu，B對；根據(jù)上述兩選項(xiàng)分析，溶液中的銅離子析出，鐵片溶解生成亞鐵離子，故溶液顏色從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，C對；a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向鐵電極移動(dòng)，D錯(cuò)。 8.（安徽）研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水” 電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是： A.正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－=AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子 C.Na＋不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng) D. AgCl是還原產(chǎn)物 解析：由電池總反應(yīng)可知銀失去電子被氧化得氧化產(chǎn)物，即銀做負(fù)極，產(chǎn)物AgCl是氧化產(chǎn)物，A、D都不正確；在原電池中陽離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以陽離子向電池的正極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價(jià)是+18/5價(jià)，所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為（4－18/5）5＝2mol，因此選項(xiàng)B正確。 答案：B 9.（北京）結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是 A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護(hù) B. Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe－2e－＝Fe2＋ C. Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ D. Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍(lán)色沉淀 解析：鋅比鐵活潑，裝置Ⅰ中鋅作負(fù)極，方程式為Zn－2e－=Zn2＋。鐵作正極，但溶液顯中性，所以發(fā)生鋅的吸氧腐蝕，正極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；鐵比銅活潑，裝置Ⅱ中鐵作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－＝Fe2＋。銅作正極，但溶液顯酸性，所以正極是溶液中的氫離子得電子，方程式為2H++2e－=H2↑。因?yàn)檠b置Ⅰ中沒有Fe2＋生成，所以裝置Ⅰ中加入少量K3Fe(CN)6溶液時(shí)，沒有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生。綜上所敘，只有選項(xiàng)A是正確的。 答案：A 10.（福建）研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是 A.水既是氧化劑又是溶劑 B.放電時(shí)正極上有氫氣生成 C.放電時(shí)OH-向正極移動(dòng) D.總反應(yīng)為： 【答案】C 【解析】根據(jù)題給信息鋰水電池的反應(yīng)方程式為：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，D正確；在反應(yīng)中氫元素化合價(jià)降低，因此H2O做氧化劑，同時(shí)又起到溶劑的作用，A正確；放電時(shí)正極反應(yīng)為：2H2O+2e－=2OH－+H2↑,B正確；正極周圍聚集大量OH－，因此溶液中的陽離子Li+向正極移動(dòng)；負(fù)極周圍聚集大量Li+，因此溶液中的陰離子OH－向負(fù)極移動(dòng)，C錯(cuò)誤。 11.（江蘇）(12分) Ag2O2是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，可通過下列方法制備：在KOH加入適量AgNO3 溶液,生成Ag2O沉淀，保持反應(yīng)溫度為80，邊攪拌邊將一定量K2S2O8溶液緩慢加到上述混合物中，反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、真空干燥得到固體樣品。反應(yīng)方程式為2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8 Ag2O2↓＋2KNO3＋K2SO4＋2H2O 回答下列問題： （1）上述制備過程中，檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是 。 (2)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時(shí)正極的Ag2O2 轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為 K2Zn(OH)4，寫出該電池反應(yīng)方程式： 。 (3)準(zhǔn)確稱取上述制備的樣品（設(shè)Ag2O2僅含和Ag2O）2.558g，在一定的條件下完全分解為Ag 和O2 ，得到224.0mLO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。計(jì)算樣品中Ag2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位）。 【答案】 (1)取少許最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴Ba(NO3)2溶液，若不出現(xiàn)白色渾濁，表示已洗滌完全（取少許最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴酚酞溶液，若溶液不顯紅色，表示已洗滌完全） (2)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O＝2K2Zn(OH)4＋2Ag (3)n(O2)＝224mL/22.4LmL－11000mL L－1＝1.00010－2 mol 設(shè)樣品中Ag2O2的物質(zhì)的量為x, Ag2O的物質(zhì)的量量為y 248gmol－1 x ＋ 232 gmol－1 y ＝2.588 g x＋1/2 y ＝1.00010－2 mol x＝9.50010－3 mol y＝1.00010－3 mol w(Ag2O2)＝ ＝0.91 【解析】本題以銀鋅堿性電池正極活性物質(zhì)Ag2O2制備、制備過程檢驗(yàn)洗洗滌是否完全的實(shí)驗(yàn)方法、電池反應(yīng)、以及成分分析與相關(guān)計(jì)算為背景，試圖引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)與社會(huì)生活，考查學(xué)生用化學(xué)的思維方式來解決一些現(xiàn)實(shí)生活中的一些具體問題的能力。 12.（江蘇）(14分)氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 已知： CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) △H＝206.2kJmol－1 CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g) △H＝247.4 kJmol－1 2H2S(g)＝2H2(g)＋S2(g) △H＝169.8 kJmol－1 (1)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為 。 (2)H2S熱分解制氫時(shí)，常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣，使部分H2S燃燒，其目的是 。燃燒生成的SO2與H2S進(jìn)一步反應(yīng)，生成物在常溫下均非氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。 (3)H2O的熱分解也可得到H2，高溫下水分解體系中主要?dú)怏w的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖11所示。圖中A、B表示的物質(zhì)依次是 。 (4)電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖12（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）。電解時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為 。 (5)Mg2Cu是一種儲氫合金。350℃時(shí)，Mg2Cu與H2反應(yīng)，生成MgCu2和僅含一種金屬元素的氫化物（其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077）。Mg2Cu與H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 【答案】 (1)CH4(g)＋2H2O(g) ＝CO2(g) ＋4H2(g) △H＝165.0 kJmol－1 (2)為H2S熱分解反應(yīng)提供熱量 2H2S＋SO2 ＝2H2O＋3S (或4H2S＋2SO2＝4H2O＋3S2) (3)H、O（或氫原子、氧原子） (4)CO(NH2)2＋8OH－－6e－＝CO32－＋N2↑＋6H2O (5)2Mg2Cu＋3H2 MgCu2＋3MgH2 【解析】本題以新能源為背景涉及元素化合物性質(zhì)、熱化學(xué)方程式和電極反應(yīng)方程式的書寫、讀圖讀表的綜合題，是以化學(xué)知識具體運(yùn)用的典型試題。 13、（廣東）（15分）由熔鹽電解法獲得粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于剛才鍍鋁，工藝流程如下： （注：NaCl熔點(diǎn)為801℃；AlCl3在181℃升華） （1）精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì)，相關(guān)的化學(xué)方程式為① 和② （2）將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有 ；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在 （3）在用廢堿液處理A的過程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 （4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為 極，熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在，鋁電極的主要電極反應(yīng)式為 （5）鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是 解析：此題綜合考查元素化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、離子方程式和電化學(xué)知識。（1）石英砂的主要成分是二氧化硅，鋁和氧化鐵、石英砂反應(yīng)的方程式分別為：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，4Al+3SiO22Al2O3+3Si；（2）粗鋁中含一定量的金屬鈉和氫氣，向坩堝中的粗鋁熔體通入Cl2時(shí)，氯氣和氫氣反應(yīng)生成的氯化氫為氣體，鋁和氯氣反應(yīng)生成的氯化鋁（AlCl3在181℃升華為氣體）其存在于氣泡中；固態(tài)雜質(zhì)中含鈉和氯氣反應(yīng)生成的氯化鈉；（3）尾氣的主要成分包括Cl2和HCl，其中氣體A用廢堿液吸收的離子方程式為：2OH—＋Cl2=Cl—＋ClO—＋H2O、H++OH-=H2O；（4）鍍鋁電解池中，鍍層金屬作陽極，故金屬鋁為陽極，其得失電子時(shí)造成AlCl4― 和Al2Cl7―相互轉(zhuǎn)化，方程式可表示為：Al—3e—+7AlCl4―=4Al2Cl7―；（5）鍍鋁的鋼材表面有致密的氧化鋁薄膜，該薄膜隔絕鋼材與空氣中的O2、CO2和H2O等接觸，阻止電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕發(fā)生。 答案：（1）2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，4Al+3SiO22Al2O3+3Si；（2）HCl、AlCl3，NaCl；（3）2OH—＋Cl2=Cl—＋ClO—＋H2O，H++OH-=H2O；（4）陽，Al—3e—+7AlCl4―=4Al2Cl7―；（5）致密的氧化鋁薄膜隔絕鋼材與空氣中的O2、CO2和H2O等接觸，使電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕不能發(fā)生。 14.（北京）（14分） 氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示： （1）溶液A的溶質(zhì)是 ； （2）電解飽和食鹽水的離子方程式是 ； （3）電解時(shí)用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用 ； （4）電解所用的鹽水需精制。去除有影響的Ca2＋、Mg2＋、NH4＋、SO42－[c(SO42－)＞c(Ca2＋)]。 精致流程如下（淡鹽水和溶液A來電解池）： ①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是 。 ②過程Ⅰ中將NH4+轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是 ③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，過程Ⅱ中除去的離子有 ④經(jīng)過程Ⅲ處理，要求鹽水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg /L,若鹽水b中NaClO的含量是7.45 mg /L ，則處理10m3 鹽水b ，至多添加10% Na2SO3溶液 kg（溶液體積變化忽略不計(jì)）。 解析：（1）電解時(shí)在電極的作用下，溶液中的陽離子向陰極作定向運(yùn)動(dòng)，陰離子向陽極作定向運(yùn)動(dòng)，所以電解飽和食鹽水時(shí)Na＋和H＋向陰極運(yùn)動(dòng)并放電，但H＋比Na＋易得電子，所以H＋首先放電，方程式為2H＋＋2e－=H2↑。由于H＋是水電離出的，所以隨著H＋的不斷放電，就破壞了陰極周圍水的電離平衡，OH－的濃度就逐漸增大，因此溶液A的溶質(zhì)是NaOH。由于Cl－比OH－易失電子，所以在陽極上CI－首先放電，方程式為2Cl－－2e－=Cl2↑。因此電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 （2）見解析（1） （3）由于陽極上生成氯氣，而氯氣可溶于水，并發(fā)生下列反應(yīng)Cl2＋H2OHCl＋HClO，根據(jù)平衡移動(dòng)原理可知增大鹽酸的濃度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的溢出。 （4）由于溶液中含有Mg2＋，所以用溶液A（即NaOH）調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí)，會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，即鹽泥a中還含有Mg(OH)2；淡鹽水中含有氯氣，氯氣具有強(qiáng)氧化性，可將NH4+氧化為N2，而氯氣被還原成Cl－，方程式為2NH4＋＋3Cl2＋8OH－=8H2O＋6Cl－＋N2↑；沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)，一般說來，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小，所以加入BaCO3后，溶液中的SO42－就結(jié)合Ba2+生成更難溶的BaSO4沉淀，同時(shí)溶液中還存在Ca2+而CaCO3也屬于難溶性物質(zhì)，因此還會(huì)生成CaCO3沉淀；NaClO具有強(qiáng)氧化性，可將Na2SO3氧化成Na2SO4，方程式為Na2SO3+NaClO＝Na2SO4+NaCl。10m3 鹽水b中含NaClO的物質(zhì)的量為，由方程式可知消耗Na2SO3的質(zhì)量為1mol126g/mol＝126g。若設(shè)需要10% Na2SO3溶液的質(zhì)量為X，則有，解得x＝1760g，即至多添加10% Na2SO3溶液1.76kg。 答案：（1）NaOH （2）2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ （3）氯氣與水反應(yīng)：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大HCl的濃度可使平衡逆向移動(dòng)，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的溢出。 （4）①M(fèi)g(OH)2 ②2NH4＋＋3Cl2＋8OH－=8H2O＋6Cl－＋N2↑ ③SO42－、Ca2＋ ④1.76 15.（四川）(14分) 開發(fā)氫能是實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。硫鐵礦(FeS2)燃燒產(chǎn)生的SO2通過下列碘循環(huán)工藝過程既能制H2SO4，又能制H2。 請回答下列問題： (1)已知1 g FeS2完全燃燒放出7.1 kJ熱量，F(xiàn)eS2燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________。 (2)該循環(huán)工藝過程的總反應(yīng)方程式為_____________。 (3)用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H2的目的是____________。 (4)用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH)表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池。電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為： NiO(OH)+MHNi(OH)2+M ①電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________。 ②充電完成時(shí)，Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個(gè)電極產(chǎn)生O2，O2擴(kuò)散到另一個(gè)電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為______________ 【解析】(1)反應(yīng)方程式：4FeS2＋11O2=2Fe2O3＋8SO2，標(biāo)出各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；在反應(yīng)中4 mol FeS2的質(zhì)量為m(FeS2)=4 mol120 gmol－1=480 g，放熱Q=480 g7.1 kJ/g=3408 kJ，對應(yīng)的熱化學(xué)方程式為： 4FeS2(s)＋11O2(g)=2Fe2O3(s)＋8SO2(g) DH=－3408 kJmol－1。 (2)在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)：SO2＋I(xiàn)2＋2H2O=2HI＋H2SO4，在膜反應(yīng)器中的反應(yīng)為：2HII2＋H2，將兩個(gè)方程式相加得：SO2＋2H2O=H2SO4＋H2。 (3)在膜分離器中發(fā)生反應(yīng)：2HII2＋H2，將H2分離出來有利于平衡向右移動(dòng)，利于I2和H2的生成。 (4)①負(fù)極反應(yīng)物MH失去電子，生成的H＋在堿性條件下生成H2O，電解反應(yīng)式為：MH－e－＋OH－=H2O＋M。 ②O2與MH發(fā)生反應(yīng)，生成H2O和M，電極反應(yīng)式為：4MH＋O2＋4e－=2H2O＋4M。 .【答案】(1)4FeS2(s)＋11O2(g)=2Fe2O3(s)＋8SO2(g) DH=－3408 kJmol－1 (2)SO2＋2H2O=H2SO4＋H2 (3)促使平衡向右移動(dòng)，有利于碘和氫氣的生成 (4)①M(fèi)H－e－＋OH－=H2O＋M ②4MH＋O2＋4e－=2H2O＋4M 16.（四川）(15分)甲、乙、丙、丁、戊為原子序數(shù)依次增大的短周期元素。甲、丙處于同一主族，丙、丁、戊處于同一周期，戊原子的最外層電子數(shù)是甲、乙、丙原子最外層電子數(shù)之和。甲、乙組成的成見氣體X能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)；戊的單質(zhì)與X反應(yīng)能生成乙的單質(zhì)，同時(shí)生成兩種溶于水均呈酸性的化合物Y和Z，0.1 mol/L的Y溶液pH＞1；丁的單質(zhì)既能與丙元素最高價(jià)氧化物的水化物的溶液反應(yīng)生成鹽L也能與Z的水溶液反應(yīng)生成鹽；丙、戊可組成化合物M。 請回答下列問題： ⑴戊離子的結(jié)構(gòu)示意圖為_______。 ⑵寫出乙的單質(zhì)的電子式：_______。 ⑶戊的單質(zhì)與X反應(yīng)生成的Y和Z的物質(zhì)的量之比為2:4，反應(yīng)中被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________。 ⑷寫出少量Z的稀溶液滴入過量L的稀溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_________。 ⑸按右圖電解M的飽和溶液，寫出該電解池中發(fā)生反應(yīng)的總反應(yīng)方程式：_______。將充分電解后所得溶液逐滴加入到酚酞試液中，觀察到得現(xiàn)象是__________。 【解析】甲、乙組成的常見氣體X能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，則X是NH3，甲是H，乙是N。甲、丙處于同一主族，并且丙的原子序數(shù)大于N，則丙是Na。根據(jù)戊原子的最外層電子數(shù)是甲、乙、丙原子的最外層電子數(shù)之和，則戊原子最外層電子數(shù)=1＋1＋5=7，則戊是Cl。戊的單質(zhì)是Cl2，與NH3反應(yīng)生成乙的單質(zhì)N2和NH4Cl、HCl；并且0.1 molL－1的Y溶液的pH＞1，則Y是NH4Cl，Z是HCl。 丁的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與HCl水溶液反應(yīng)，則丁是Na，生成的鹽L是NaAlO2。丙、戊組成的化合物M為NaCl。 (1)Cl－的結(jié)構(gòu)示意圖為：。(2)乙單質(zhì)N2的電子式為： (3)NH3與Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH3＋3Cl2=N2＋2NH4Cl＋4HCl，在反應(yīng)中氨氣做還原劑，氯氣做氧化劑，被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)之比為：2:3。 (4)將少量的鹽酸滴入過量NaAlO2溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：AlO2－ ＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓。 (5)按右圖電解飽和氯化鈉溶液，反應(yīng)的方程式為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。電解后得到NaOH溶液，滴入酚酞溶液中，觀察到溶液變紅。 【答案】(1) (2) (3)2:3 ⑷AlO2－ ＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓ (5)2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 酚酞溶液溶液變紅 17.（天津）（14分）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—，它們會(huì)對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的傷害，必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有兩種。 方法1：還原沉淀法 該法的工藝流程為 其中第①步存在平衡：2CrO42—（黃色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O （1）若平衡體系的pH=2，則溶液顯 色. （2）能說明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是 。 a．Cr2O72—和CrO42—的濃度相同 b．2v (Cr2O72—) =v (CrO42—) c．溶液的顏色不變 （3）第②步中，還原1mol Cr2O72—離子，需要________mol的FeSO47H2O。 （4）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH—(aq) 常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝c(Cr3+)c3(OH—)＝10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至 。 方法2：電解法 該法用Fe做電極電解含Cr2O72—的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。 （5）用Fe做電極的原因?yàn)? 。 （6）在陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應(yīng)解釋） 。 溶液中同時(shí)生成的沉淀還有 。 解析：（1）pH=2說明溶液顯酸性，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，Cr2O72—的濃度會(huì)增大，所以溶液顯橙色； （2）在一定條件下的可逆反應(yīng)里，當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度不再改變時(shí)，該可逆反應(yīng)就到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，因此選項(xiàng)a不正確；在任何情況下Cr2O72—和CrO42—的反應(yīng)速率之比總是滿足1：2，因此選項(xiàng)b也不正確；溶液顏色不再改變，這說明Cr2O72—和CrO42—的濃度不再發(fā)生改變，因此可以說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，c正確。 （3）Cr2O72—中Cr的化合價(jià)是+6價(jià)，所以1mol Cr2O72—被還原轉(zhuǎn)移2（6－3）＝6mol電子；Fe2+被氧化生成Fe3+，轉(zhuǎn)移1個(gè)電子，因此根據(jù)得失電子守恒可知需要FeSO47H2O的物質(zhì)的量為6mol； （4）由溶度積常數(shù)的表達(dá)式Ksp＝c(C