2021届高考化学热点：电解池 金属的电化学腐蚀与防护 （解析版）

电解池金属的电化学腐蚀与防护

1.近年来LiFePO,材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一.回答下列问题：

(1)LiFePCh中Fe元素的化合价是.

(2)FeSO4-7H2O>(NH4)2HP04>Li0H以物质的量之比1：1：为原料在高温下制备LiFePO”

该反应还生成一种正盐，该正盐的化学式为，反应方程式

为.

(3)以FeP04>Li2cO3、单质碳为原料在高温下制备LiFeP04,该反应还生成一种气体

且有毒，则反应方程式为,该反应中氧化剂为.

(4)磷酸铁锂动力电池(简称LFP)是一种高效、长寿命的二次电池，其工作原理为

放电

C6Li+FeP04F=^C6Li(1-x)+(1-x)FeP04+xLiFeP04,电池在充电时，阳极中的Li卡通过

充电

聚合物隔膜向阴极迁移；在放电时，负极中的Li,通过隔膜向正极迁移.充电时的阴极

反应式，若用该电池电解精炼铜，阴极质量增重12.8g时，则电池中经

过聚合物隔膜的Li*数目为.

(5)某同学想，用于制备LiFePO’的原料磷酸铁(FePO。可以通过铁盐与磷酸反应得

至IJ,反应如下：Fb+H3P(h=FeP041+3IT.结合以下条件判断，该反应(填

“能”或“不能”)发生反应.

已知：①一个反应的平衡常数大于1.0义1。5,则可看做能够完全发生.

1

②常温下：磷酸三步电离合并后，H3P04F=3H++P(V-的电离常数Kal-3=2.1X10*2

③(产1.3X10*7.

【答案】(1)+2；

高温

(2)(NH4)2S04；FeS04-7H20+(NH4)2HP04+Li0H=S^=LiFeP04+(NH4)2S04+8H20；

(3)2FeP04+Li2C03+2C=^=^=2LiFeP04+3C0t;FeP04>Li2C03；

+

(4)C6Li(i.x)+xLi+xe-C6Li；0.4NA；

(5)能.

【解析】(1)根据化合价代数和为0,而此化合物中含有的是磷酸根，故铁元素的化

合价为+2价；

(2)在反应过程中元素守恒，故生成的正盐是(NHD2s0”根据元素守恒即可得到化

-o-^B

m

学方程式为；FeS04-7H20+(NH4)2HP04+Li0H--LiFeP04+(NH4)2S04+8H20；

(3)在该反应生成的一种有毒的气体只能是C0,根据元素守恒即可得到化学方程式

高温

为：2FeP04+Li2C03+2C2LiFeP04+3C0t,在此反应过程中，FePCh中的铁元素由

+3价降低到+2价，Li2c中的碳元素由+4降低到+2价，故氧化剂是FeP(h、Li2C03；

+

(4)充电时的阴极发生还原反应，电极反应式为：C6Li(1-x)+xLi+xe=C6Li,在用该

电池电解精炼铜时阴极是金属铜析出，当阴极质量增重12.8g时，铜离子得到的电子

为0.4mol,则电池中通过聚合物隔膜的Li卡数目为0.4NA；

2

(5)Fb+H3P04=FeP0N+3lT的平衡常数数为：K=~~~3------.......—,分子和

c(Fe，)・c(H?POd)

-22

分母同乘以磷酸根离子的浓度，所以K-2-1X1°—=1.6X1O5>1.0X105.

1.3X10々

2.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a：X、Y是

两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴

酚酷溶液，则

①电解池中X电极上的电极反应式为，在X电极附近观察到的现象是

②Y电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是

(2)如用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuS04溶液，则

①X电极的材料是，电极反应式为

3

②Y电极的材料是,电极反应式为（说明；杂质发生的电极反应不必

写出）。

【答案】（1）①2H++2e.===H2t放出气体，溶液变红

②2cl一一2e.===C12t把湿润的淀粉一碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色

（2）①纯铜Cu2++2e~~=Cu②粗铜Cu—2e-=—Cu2+

3.利用如图装置进行实验，甲乙两池均为的AgNOs溶液，A.B均为Ag电极.实

验开始先闭合及，断开”.一段时间后，断开Ki,闭合小，形成浓差电池，电流计指

针偏转（Ag+浓度越大氧化性越强）.下列说法不正确的是（）

©

(A)(B)

禹子交换服

（仅允许NO；离子通过）

A.合Ki,断开及后，A电极增重

B.闭合Ki,断开心后，乙池溶液浓度上升

C.断开Ki,闭合“后，N03-向B电极移动

D.断开Ki,闭合“后，A电极发生氧化反应

【答案】C

【解析】A.闭合治,断开心后，A为阴极，发生还原反应生成银，质量增大，正确;

4

B.闭合《，断开心后，阳极金属银被氧化，阴极析出银，N（V向阳极移动，乙池浓度

增大，甲池浓度减小，正确；

C.断开Ki,闭合“后，形成浓差电池，电流计指针偏转（Ag+浓度越大氧化性越强），

可知B为正极，A为负极，NCV向负极移动，错误；

D.断开治,闭合及后，A为负极，发生氧化反应，正确.

4.如图,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中,下列分析正确的是（）

溶液阳离子

交愉股

A.K1闭合，铁棒侧溶液会出现白色沉淀，而且沉淀最终变为红褐色

B.&或“闭合，石墨棒周围溶液pH均升高

C.C闭合,铁棒上发生的反应为2C「-2e=Cl2t

D.凡闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.002mol气体

【答案】D

【解析】A、若闭合Ki,该装置没有外接电源，所以构成了原电池，较活泼的金属铁作

负极，负极上铁失电子，Fe-2e=Fe2+,错误；

5

B、若闭合Ki,该装置没有外接电源，所以构成了原电池；不活泼的石墨棒作正极，正

极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应，电极反应式为2H20+02+4e=40H-,所

以石墨棒周围溶液pH逐渐升高；若闭合6该装置有外接电源，所以构成了电解池，

Fe与负极相连为阴极，碳棒与正极相连为阳极，反应为2CV-2e=Cl2t,石墨棒周

围溶液pH不变，错误；

C、及闭合，Fe与负极相连为阴极，反应为2H++2e-=Hzt,错误；

D、心闭合，Fe与负极相连为阴极，反应为2H++2e=H2t,碳棒与正极相连为阳极，反

应为2C1--2e=Cl2f,电路中通过0.002NA个电子时，阴极生成0.OOlmol氢气，阳极

生成0.OOlmol氯气，两极共产生0.002mol气体，正确.

5.下列实验装置中，实验时，先断开心,闭合两极均有气泡产生；一段时间后，

断开闭合区,发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是（）

K>a.-------------|b

[t,~典海电源一

n

含酹酸的饱和食盐水

A.断开心，闭合治时，总反应的离子方程式为：2H++2C1—1昼Cbt+H2t

B.断开“，闭合&时，电子沿“bfCu—电解质溶液一石墨一a”的路径流动

C.断开心，闭合络时，铜电极附近溶液变红

D.断开氏,闭合《时，铜电极上的电极反应为：CL+2e—=2C=

6

【答案】c

【解析】A.断开”,闭合K时，是电解池装置，两极均有气泡产生，说明是电解饱和

食盐水的反应，反应的离子方程式为2H20+2C-塞=C12t+H2t+20H，错误；B.断

开心，闭合及时，是电解池装置，导线是通过电子导电，溶液是通过离子的定向移动

导电，错误；C.断开“，闭合氏时，是电解池装置，两极均有气泡产生，石墨做阳极,

溶液中氯离子离子失电子发生氧化反应，铜做阴极，氢离子得到电子发生还原反应，

依据水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大酚配变红，正确；D.断开闭合“时，发

现电流表指针偏转，证明是原电池反应，形成氢氯燃料电池，石墨做原电池正极，Cl2

+2e-=2Cl-o

6.如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH30H+302+4K0H==2K2C03+6H20,下列说法

正确的是（）

A.甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置

+

B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH30H—6-+2H20===C0U+8H

C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（0H）2固体能使CuS04溶液恢复到原浓度

D.甲池中消耗280mL（标准状况下）。2,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体

【答案】D

7

【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CH30H的一极为负极，通入的一极为正极，所以石墨、Pt（左）作阳极，Ag、

-

Pt（右）作阴极；B项，负极反应：CH30H-6e-+80H^C0i-+6H20；C项，应加入CuO

或CuCO3；D项，丙池中：MgCl2+2H20电解，Mg（0H）21+C12t+H2t,消耗0.0125mol

02,转移0.05mol电子，生成0.025molMg（OH）2,其质量为1.45go

7.某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时，先断开“，闭合两极均有气泡产

生;一段时间后，断开Kn闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是（）

A.断开心，闭合&时，铜电极为阳极

B.断开心，闭合及时，石墨电极附近溶液变红

C.断开Ki,闭合（时，铜电极发生还原反应

D.断开闭合及时，石墨电极作正极

【答案】D

【解析】断开治，闭合及时，装置为电解池：因为两极均有气泡产生，说明铜电极为

阴极，其电极反应是：2H++2e一=员，铜电极附近溶液变红，总反应的离子方程式应为:

2d+2H20=i2=20H-+H21+C121,A、B均错误;断开闭合2时,则组成燃料电池，

8

+

铜为负极发生氧化反应：H2-2e=2H,石墨为正极：C12+2e-=2C「，此时电流计指针会偏

转，C错误，D正确。

8.如图装置，A,B中的电极为多孔的惰性电极；C,D为夹在湿的Na2s。4滤纸条上的钳

夹；电源有a,b两极。若A,B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断及,

闭合小、“通直流电，回答下列问题：

KMnO.液清

SN«;SO.tt%

KOH溶液，4

⑴判断电源的正、负极：a为极，b为极。

(2)在湿的Na2sO,溶液滤纸条中心的KMiA液滴，有什么现象

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑶写出电极反应式：

A极,

C极O

(4)若电解一段时间后，A,B中均有气体包围电极。此时切断心、K3,闭合KI,则电流

表的指针是否移动(填“是”或“否”),说明理由。

【答案】(1)负正

9

(2)紫色向D方向移动，两极有气体产生

-+-

(3)40H-4e-===2H20+02t4H+4e===2H2t

(4)是组成氢氧燃料电池

【解析】根据A、B中产生气体的体积判断，B中产生乩，A中产生。2,所以a为负极,

--

b为正极，MnOi向阳极移动，即向D移动，电极反应式为阳极：40H-4e^2H20+02

+

t,阴极：4H+4e-===2H21,所以两极均有气体产生，一段时间后，若断开“、K3,

关闭及,则形成氢氧燃料电池，所以电流表指针会发生偏转。

9.如图1所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚醐试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴

KMiA溶液，C、D为电解槽，其电极材料及电解质溶液见图.

(1)关闭Ki,打开K2,通电后，B的KMnCh紫红色液滴向c端移动，则电源b端为

极，通电开始时，滤纸d端的电极反应式是：；

(2)已知C装置中溶液为Cu(N03)2和X(N03)3,且均为0.ImoL打开及，关闭”,

通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图

2所示.则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是；D装置中溶液是H2S04,

则此装置电极C端的实验现象是：.

10

+

【答案】⑴负；2H+2e=H2t；

(2)CU2+>H+>X3+；在C端开始时有无色无味气体产生，一段时间后有红色物质析出；

【解析】(1)据题意B的KMnCh紫红色液滴向c端移动，说明高镒酸根离子向c端移

动，可推出极c端为阳极，则与之相连的电源a端为正极，b端为负极，所以通电滤

+

纸d端为阴极，电极反应式为2H+2e-=H21；

(2)根据电解C的图象可知，通电后就有固体生成，当通过电子为0.2mol时，析出

固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜.如果是X"析出，电子数应该是0.3moL

则氧化能力为Cu2+>X*当电子超过0.2mol时，固体质量没变，说明这是阴极产生的

是氢气，即电解水，说明氧化能力H+>X*故氧化能力为CU2+>H+>X。

D装置中溶液是H2sO,，电极C端与b负极相连即为阴极，开始为氢离子得电子生成氢

气，后阳极的铜失电子生成铜离子进入阴极在阴极析出，所以看到的现象为在C端开

始时有无色无味气体产生，一段时间后有红色物质析出。

10.课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装

置如图连接，C,D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚配试液,

在F极附近显红色。

试回答下列问题：

(1)电源A极的名称是o

(2)甲装置中电解反应的总化学方程式：

11

(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是o

(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分

是(填化学式)。

(5)装置丁中的现象是o

A-B--

itftfinII

Cu缸布液饱和NaC扇液F«O»胶体

甲乙丙丁

【答案】(1)正极

(2)2CUS04+2H20^±2CU+02t+2H2S04

(3)1：1(4)银AgNO3(5)Y极附近红褐色变深

【解析】(1)这是一个串联电解装置，乙中F极出现红色，说明在F极放出乩，生成

NaOH,F为阴极，B为负极，A为正极。

(2)甲池电解C11SO4溶液：2C11SO4+2H2O整2Cu+02t+2H2sO4。

(3)乙池电解NaCl溶液：2NaCl+2H2通电2NaOH+CL(+H",K(C12)：KH2)=1：1。

(4)给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G为银，电镀液为AgNOs溶液。

12

(5)丁装置是胶体的电泳，Fe(0H)3胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜

色变深。

11.已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbS04+2H20,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0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2

go请回答下列问题。

H铅蓄电池

(DA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”)。

(2)Ag电极的电极反应式是,该电极的电极产物共

________go

(3)Cu电极的电极反应式是,CuS04溶液的浓度(填

“减小”、“增大”或“不变”)

(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示

幡硫酸

时间

a.各U形管中产生的气体的体积

13

b.各U形管中阳极质量的减少量

c.各U形管中阴极质量的增加量

+-

【答案】(1)负Pb02+4H+S0t+2e===PbS04+2H20减小

(2)2H++2e一===乩t0.4

(3)Cu—2e-=~Cu2+不变(4)b

【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-===Hzt,Fe作阳极，电极反应式为

Fe—2e一===Fe?+,左侧U形管中总反应式为Fe+2H+===Fe2++Hzt。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CuS04溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。

12.下列有关说法正确的是()

A.钢铁的腐蚀过程中，析氢腐蚀与吸氧腐蚀不可能同时发生

B.反应NH4cl(s)=NH3(g)+HC1(g)在室温下不能自发进行，则该反应的△HX)

C.由于L(BaSOD<KSP(BaCO3),因此BaS(h沉淀不可能转化为BaCOs沉淀

D.25c时,0.Imol-LCHsCOOH溶液加水稀释后,c(OH)/c(CBCOOH)增大

【答案】BD

【解析】A、钢铁腐蚀时若介质为酸性，则可能同时发生析氢腐蚀与吸氧腐蚀，错误；

B、该反应端变大于零，在室温下不能自发进行，则熔变一定大于零，正确；C、可

14

以用高浓度的碳酸盐溶液使溶液中领离子和碳酸根离子浓度积大于KSP(BaCO3),即可

使BaS(h沉淀转化为BaCOs沉淀,错误；D、加水稀释,平衡中醋酸分子浓度c(CH3COOH)

+

和c(H)均变小,水的离子积丑不变,故c(0H)增大,从而c(Off)/c(CH3COOH)

增大，正确.

13.列有关说法正确的是()

A.马口铁(镀锡铁)镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈

B.2CaC03(s)+2S02(g)+02(g)=2CaS04(s)+2C02(g)在高温下能自发进行，则

该反应的△!!>()

1

C恒温恒容密闭容器中进行的反应N(g)+3H2(g)=2NH3(g)；AH=akJ«mor,

平衡时向容器中再充入弗和乩，反应速率加快，a值不变

D.氢硫酸(弱酸)中加入少量CuS04溶液(H2S+CUSO4=CUSI+H2S04),H2s的电离程度

和溶液的pH均增大

【答案】AC

【解析】A、镀锡铁制品镀层破损在潮湿的空气中形成原电池，铁做负极被腐蚀，所以

铁制品比受损前更容易生锈，正确；B、2CaC03(s)+2S02(g)+02(g)=2CaS04(s)

+2C02(g)在高温下能自发进行，△H-T4SV0,反应△5<(),说明该反应的△HVO,

错误；C、因为增大反应物浓度，反应速率加快，焙变仅与系数成正比与平衡状态无

关，所以反应苗(g)+3乩(g)=2NH3(g);△H=akJ*mor1,平衡时向容器中再充

入岫和乩，反应速率加快，a值不变，正确；D、由反应H2S+CUSO4T11SJ+H2s得

15

出，H2s的电离程度增大，溶液的pH减小，错误.

14.对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。

(1)以下为铝材表面处理的一种方法：

…脱脂碱洗水洗除灰电解厂耐蚀但材

工H部)废也斛液

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是

(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列

试剂中的O

a.NH3b.CO2c.NaOHd.HNO3

②以铝材为阳极，在H2sO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为

o取少量废电解液，加入NaHCOs溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原

因是

(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是

⑶

16

二二二二揖木二二二二

u--------

利用右图装置，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。

-+

【答案】(l)(D2Al+20H-+2H20===2A10r+3H21b(2)2Al+3H20-6e===Al203+6H

HC03与Al"发生水解相互促进反应，产生Al(0H)3沉淀(2)补充溶液中消耗的Cu2+,

保持溶液中Ci?+浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法

【解析】(1)①题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝与碱反应才符合条件，故

碱洗过程中发生反应的离子方程式为A12O3+20H-+H20^-2A10£>2A1+2OH"+

4H2O=2A1OI+3H2to碱洗后溶液中含有大量A10L故最好通入CO2气体使A1OE转化

为A1(OH)3沉淀以回收铝。②活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产

-+

物为Al203,由此可得阳极反应式为2A1+3H2O-6e^^Al203+6Ho加入NaHCOs溶液后，

Al"与HCO3发生相互促进的水解反应，离子方程式可表示为A13++3HCO；===A1(OH)3

I+3C02to(2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cd+浓度不断减小，

导致铁表面不能镀上均匀的铜。(3)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此

时开关K应置于N处。若X为Zn,K置于M处，其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。

15.某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。I.利用如图装置探究金属的防护

措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。

17

酸化3保NaCI

溶液

(1)写出负极的电极反应式O

(2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：

假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe2+

假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe"

假设3：o

(3)为了探究假设1、2,他采取如下操作：

①取0.01mol・LTFeCL溶液2mL于试管中，加入过量铁粉；

②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe(CN)J溶液，生成蓝色沉淀；

③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)61溶液，未见蓝色沉淀生成；

④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变血红；

据②、③、④现象得出的结论是___________________________________________

(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施

________________________________O

n.利用如图装置作电解50mL0.5mol­厂】的CuCL溶液实验。

18

氨化铜溶液

实验记录：

A.阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：

CL氧化性大于ion；

B.电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。

(1)分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：

①;

②O

(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是(写化学式)，试分析生成该物质的

原因O

【答案】I.(l)Zn-2e-===Zn2+

(2)铁参与反应，被氧化生成Fe2+和Fe3+

(3)正极附近溶液不含Fe2+和Fe3+

(4)在钢铁表面刷一层油漆(其他合理答案均可)

--+

II.(l)@2r+Cl2===I2+2Cl(2)5Cl2+I2+6H20===10Cl+2I0r+12H

(2)CU(OH)2电解较长时间后，Cu2+浓度下降，H+开始放电，溶液pH增大，C/+转化

19

为Cu(OH)2沉淀

【解析】I.该装置形成铁、锌原电池，其负极反应为Zn—2e-===Zn2+,若正极铁参与

3+

反应，则生成Fe?+或F*或Fe?+、FeO

⑶根据实验现象推断，正极附近无Fe"、Fe2+,说明正极Fe不参与反应。

⑷保护钢铁的电化学保护法之一就是牺牲阳极的阴极保护法，也可以覆盖一层保护

层，如刷油漆，防止铁被腐蚀。

II.反应原理为

(1)阳极：2C-一2e一===CL3然后CL+2-===l2+2C「，5Cl2+I2+6H20===10Cr+

2I0I+12H+o

(2)阴极：Cu2++2e一===Cu,当C/+放电完毕后，2H++2e一===乩3致使该电极附近呈

2+

碱性，CU+20H-===CU(0H)2Io

16.一种可充电锂一空气电池如图所示。当电池放电时，与Li+在多孔碳材料电极处

生成Li202:(x=0或1)。下列说法正确的是()

小水电解的向聚物隔眼

A.放电时，多孔碳材料电极为负极

B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

20

C.充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移

■y

D.充电时，电池总反应为Li2（）2一x===2Li+

【答案】D

【解析】由题意知，放电时负极反应为Li—e一===Li+,正极反应为（2—x）02+4Li++

■y

4e===2Li202-^^x=0或1）,电池总反应为（1—5）02+2Li===Li2（）2-x。充电时的电池总

反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为廿2。2一x===2Li+（1—

柒O2,D项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电

池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；该电池放电时，电

解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li+向锂材料区迁移，C

项错误。

17.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CO?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：

@EDTA-Fe2+-e==EDTA-Fe*®2EDTA-Fe3++H2s===2『+S+2EDTA-Fe2+

该装置工作时，下列叙述错误的是（）

21

+

A.阴极的电极反应：C02+2H+2e-=C0+H20

B.协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+S

C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe"/Fe?+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性

【答案】C

【解析】由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨

烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的

电势比2110@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为C0z+2H++

2e-===CO+H2O,A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2+H2s===C0+

H2O+S,B项正确；Fe3\Fe?+只能存在于酸性溶液中，D项正确。

18.用石墨电极完成下列电解实验。

实聆一

装置

发化的溶液泡沏的试纸

a、d处试纸变蓝：b处变两个石果电报附近有

现象红•局部褪色：c处无明显气泡产生;n处有气泡

变化产生……

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（）

-

A.a、d处：2H20+2e-===H2t+20H

B.b处:2Cl~-2e~===C12t

22

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

【答案】B

【解析】A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生

成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的

-+

氯离子放电生成氯气同时与乩0反应生成HC10和H+,Cl--2e+H20===HC10+H,错

误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电

解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n（右面）有气泡生成，为阴极

产生氢气，n的另一面（左面）为阳极产生C/+,C/+在m的右面得电子析出铜，正确。

19.如图：甲为直流电源，乙为用含有酚酸的饱和食盐水浸透的滤纸，丙为电镀槽.断

开KB,发现乙上c点附近显红色；闭合K,可实现铁上镀锌，电路中通过0.0021个

电子.以下判断不正确的是（）

abFc~~d

--OO———••-

甲乙

~TTlJ；

e..f

•••

―——~~

丙

A.a为正极

B.d上发生还原反应C.e为锌板

D.f的质量增加0.056g

23

【答案】B

【解析】甲为直流电源，乙为用含有酚酸的饱和食盐水浸透的滤纸，丙为电镀槽.断

开KB,发现乙上c点附近显红色，则c极为电解池阴极，d为阳极，c电极上氢离子

放电生成氢气，d电极上氯离子放电生成氯气，则a是直流电源正极，b是直流电源负

极；

为实现铁上镀锌，接通K后，使c、d两点短路，e是电解池阳极，f是阴极，电镀时,

镀层作阳极，镀件作阴极，

A.通过以上分析知，a是直流电源正极，正确；

B.d为阳极，该电极上发生氧化反应，错误；

C.为实现铁上镀锌，锌作阳极，铁作阴极，所以e电极为锌板，正确；

D.f极是阴极，阴极上得电子发生还原反应，Fe2++2e-=Fe,电路中通过0.002M个即

0002mol电子,生成铁是O.OOhnoL质量是0.056g,正确.

20.以铝酸钾为原料，电化学法制备重铝酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确

的是（）

不铁例情住电极

JlKOHiSfg-aK2CQ福港

阳离子初一.

-

A.在阴极式，发生的电极反应为：2H20+2e—20H-+H2f

B.在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H+浓度增大，使平衡2

24

+

CtO*-+2H-CqO；+H2o向右移动

C.该制备过程总反应的化学方程式为：4K2Cr04+4H20通或2K2Cr207+4K0H+2H2t+02

t

D.测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比(为/%)为4则此时铭酸

钾的转化率为1—g

【答案】D

【解析】电极均为惰性电极，在阴极发生还原反应，水得电子变成氢气，电极反应为:

2H20+2e=20H+H2t,A正确。阳极室发生氧化反应，水失去电子放电，电极反应为：

+

2H20-4e=4H+02t,阳极区氢离子浓度增大，平衡右移，B正确。阳极电极反应为：

2+2-

4H20+4e=40H+2H21,4CrO4-+4H=2Cr207+2H20,故总制备方程式为4KzCiU+dlLO皿

2K2Cr207+4K0H+2H2t+02f,C正确。设加入反应容器内的"CrO’为1mol,反应过程中

有利。1陵出转化为K2C0O4,则阳极区剩余4血为对应的〃(K)=2(1-

x)moLz?(Cr)=(l-A)mol,生成的IGCnCh为对应的A(K)=MIOLz?(Cr)=AmoL

根据:K与Cr的物质的量之比为d,2;二［F，解得后2-d,转化率为笄X100%=2

-d,D错误。

21.碳及其化合物有广泛应用.

(1)工业冶炼铝，以石墨为阳极.阳极反应式为,可能发生副反应

有.

(2)一氧化碳和空气在酸性介质中构成燃料电池，负极反应式为.如果理论输出电压

25

为1.50V,能量密度E=.

(3)向75mL41noi・I/iK0H溶液中缓慢通入4480mLCO2气体(标准状况)恰好完全被

吸收.①写出该反应的离子方程式：.

②该吸收溶液中离子浓度大小排序为.

③常温下，amol・LTKHC03溶液的pH=8,HCO3-的水解常数约等于.(用

含a式表示).

(4)已知:①2H2(g)+02(g)=2H20(1)△Hi=-571.6kJ・mo「i

1

②2co(g)+02(g)=2C02(g)AH2=-566.OkJ.mol

③CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)△H3=-90.8kJ・mori

计算甲醇蒸气的燃烧热△!!=.

(5)某温度下，发生可逆反应：CO(g)+H20(g)=C02(g)+H2(g)AH=-41.OkJ-

mol1

①向某容器中充入1.OmolU和1.Omol(g),在一定条件下发生上述反应.混合气体

中C0的物质的量与时间关系如下列所示:

05min10mm15min20min25mm

I(800T?)1.00.800.700.650.500.50

II(80PD1.00.70.600.500.500.50

相对实验I,实验H可能改变的条件可能是，该温度下，平衡常数=

②若开始向绝热容器中投入一定量二氧化碳、氢气在一定条件下发生上述可逆反应.

26

下列图象正确且说明可逆反应达到平衡状态的是.（填序号）

高温古*日

2

【答案】(1)20--4e-=02f,C+02—~C02(或2C+02=^=2C0)；

+1

(2)®C0-2e-+H20=C02+2H；(2)2.87kW.h-kg；

2-

(3)@2C02+30H=C03+HCO3-+H20；

+2+

②c(K)>c(HCO3)>c(C03)>c(OH)>c(H)；

10-12

a-106

(4)-763.SkJ-moK1；

（5）①增大压强（或缩小体积）、加催化剂；1;②A.

【解析】（1）电解铝，阳极发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2（r-4e-=。2t,

高温-o-^S

mr511nzi

生成的氧气在高温下氧化石墨电极，发生的反应有C+02-C02（或2C+02i

2C0)；

+

（2）①在酸性介质中CO氧化生成C02,负极反应式为CO-2e-+H2O=CO2+2H；

②IKgCO输出的电能：w=UIt=Uq=l.50X邛詈X2X6.02X1023X1.602X10-19J

28

27

=1.033X1()7j

所以E=L033X1°J?.87kWh；

3.6X106

44QT

(3)①n(KOH)=0.075LX41noi・1/JO.3moLn(C0);三*「0.2moL因为二

222.4L/mol

者恰好反应，则反应的离子方程式为2co2+301=C(V-+HC(V+H20；

②因为碳酸根水解程度大于碳酸氢根，并且水解后都成碱性，所以离子浓度大小排序

++

为c(K)>c(HCO3)>C(CO?)>c(OH)>c(H)；

③因为amol・I/iKHC03溶液的pH=8,所以pH=10-6mol/L,HCO3+H2O^=s：H2C03+0H-

c(OH)=c(H2cO3)=10-6mol/L,水解程度小，消耗HC(V可忽省不计，所以K=

_

c(H2C03)c(OH)I。72

c(HCOR-)a-10~6,

w

*1

(4)①2H2(g)+02(g)=2乩0(1)AHi=-STl.GkJ-mor

1

②2co(g)+02(g)=2C02(g)AH2=-566.OkJ-mol

1

③CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)AH3=-90.SkJ-moV

13

根据盖斯定律知，①+②x£-③得：CH3OH(g)+/)2(g)=C02(g)+2H20(1)

△H=-571.ekj-mol1-566.OkJ.mol^X^+gO.SkJ-mol-^-763.SkJ.mol-1；

(5)①从数据看，I和II达到相同状态，说明平衡没有移动，若该可逆反应是等气

28

体分子数反应，且反应物和产物都是气态，增大压强，平衡不移动，能缩短达到平衡

的时间；加入催化剂也能加快反应速率，缩短达到平衡时间；

等气体分子数反应，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，达到平衡时，各物质的

C(CO2)C(H2)oRmnlX0Rmnl

物质的量都等于0.5mol,所以「

K=—c(CQO)c3(H2京。)噂0.浮5mo;lX0.5moi

②A、开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，反应吸热，开始温度下降，当温

度不变时达到平衡状态，正确；

B、开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，氢气体积分数由最大逐渐减小，错

误.

C、反应热只与化学计量数有关，与反应限度无关，所以熔变一直不变，错误.

D、因为总质量不变，总物质的量也不变，所以混合气体平均相对分子质量=口始

终不变，错误.

22.下列有关电化学原理的说法正确的是()

2

A.电解法冶炼铝时，阳极反应为:20--4e=02f

B.用电解法精练铜，阳极反应为：Cu2++2e=CuC.钢铁在中性条件下被腐蚀，正极反

-

应为：2H20+2e=H2t+20H

D.铝-空气燃料电池以KOH为电解液时，负极反应为：Al-3e-=Al3+

【答案】A

29

【解析】A.电解法冶炼铝时，阳极为氧离子失电子生成氧气，则阳极反应为：202--

4e'=02t,正确；

B.电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，阳极为Cu失电子生成铜离子，阳极

反应为：Cu-2e=Cu2+,错误；

C.钢铁在中性条件下被腐蚀，正极上氧气得电子，则正极反应为：02+2H20+4e=40H-,

错误；

D.铝-空气燃料电池以KOH为电解液时，负极上铝失电子生成偏铝酸根离子，则负极

反应为：A1+40H--3e'-A102'+2H20,错误.

23.如图所示，甲池的总反应式为N2H4+02=弗+2上0.下列说法正确的是（）

-+

A.甲池中负极上的电极反应式为N2H4-4e=N2+4H

-