高中 化学 选择性必修1 第四章 化学反应电能《章末综合提升》课件

章末综合提升

第四章化学反应与电能概念梳理建体系1分层突破提能力2教考衔接明考向3内容索引单元检测卷4概念梳理建体系返回分层突破提能力一、电化学知识的综合问题该类题目的考查内容通常有以下几个方面：电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH的变化以及电解质溶液的复原、根据得失电子守恒处理相关数据等。1.解答此类试题的关键(1)理解原电池、电解池的工作原理原电池的负极和正极分别发生氧化反应和还原反应；电子从负极流出沿外电路流向正极，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。电解池的阳极和阴极分别发生氧化反应和还原反应。电解质溶液中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。根据阳极为活性电极或惰性电极可写出相应的电极反应。(2)准确判断原电池和电解池串联电池中，若有燃料通入的电池为原电池，其中通入燃料的电极为负极；若两个均为惰性电极，且没有通入气体，则该装置为电解池。(3)灵活利用电子转移守恒处理数据在进行有关原电池和电解池的计算时，要写出相应的电极反应，根据转移电子数目相等，可完成相应计算。2.多池串联装置中电池类型的判断(1)直接判断：非常直观明显的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等为原电池，则其他装置为电解池。如下图所示，A为原电池，B为电解池。(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：原电池一般是两种活动性不同的金属电极或一个金属电极和一个石墨电极；而电解池一般是两个惰性电极，如两个铂电极或两个石墨电极，只根据电极材料一般不能判断出电池类型，往往还需要结合电解质溶液进行判断。原电池中的电极材料一般能和电解质溶液发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液反应。如下图所示，B为原电池，A为电解池。(3)根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型，如下图所示。若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。3.综合装置中的有关计算原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据是电子转移守恒，分析时要注意两点：(1)串联电路中各支路电流相等；(2)并联电路总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。如下图所示。图中甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2mol电子转移，则Zn极溶解6.5gZn，Cu极上析出2.24L(标准状况)H2，Pt极上析出0.1molCl2，C极上析出6.4gCu。甲池中H＋被还原成H2，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。如图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g。试回答下列问题：(1)电源中X极是______(填“正”或“负”)极。负铜电极增重，说明银在铜电极析出，则铜电极为阴极，X为负极。典例1(2)通电5min时，B中共收集到224mL(标准状况)气体，溶液体积为200mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝__________。0.025mol·L－1C中铜电极增重2.16g，即析出0.02molAg，线路中通过0.02mol电子；由4e－～O2可知，B中产生的O2只有0.005mol，即112mL；但B中共收集到224mL气体，说明还有112mL是H2，即全部Cu2＋在阴极放电后，H＋接着放电产生了112mLH2，则通过0.01mol电子时，Cu2＋已被电解完；由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，则c(CuSO4)＝＝0.025mol·L－1。(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后溶液中仍有Cl－，则电解后溶液的pH＝____(Kw＝1.0×10－14)。13由e－～OH－知，A中生成0.02molOH－，则c(OH－)＝0.1mol·L－1，pH＝13。二、解答电解问题的规律方法1.明确电极反应规律(1)阴极：得电子，发生还原反应①一般情况下，电极本身不参加反应；②一定是电解质溶液中的阳离子“争”得电子。(2)阳极：失电子，发生氧化反应①若为活性电极，则电极本身参加反应；②若为惰性电极，则电解质溶液中的阴离子失电子而被氧化。2.准确判断离子的放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本身性质，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。(1)阳离子放电顺序(从强到弱)Ag＋、Hg2＋、Fe3＋、Cu2＋、H＋(酸)、Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋、H＋(H2O)、Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋。(2)阴离子放电顺序(从强到弱)S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、最高价含氧酸根离子(如

、

、)。注意：Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只在熔融状态下才能放电。3.联系分析电解问题的基本思路(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁先放电(注意活泼金属作阳极时阳极本身被氧化)。(3)写电极反应，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象，水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等。4.判断电解后溶液pH变化的方法根据原溶液的酸碱性和电极产物即可对电解后溶液pH的变化作出正确的判断，其方法如下：(1)若电极产物只有H2而无O2，则pH变大。(2)若电极产物只有O2而无H2，则pH变小。(3)若电极产物既有O2又有H2，原溶液呈酸性则pH变小，原溶液呈碱性则pH变大，原溶液呈中性则pH不变。5.电解池的常用计算方法(1)正确书写电解过程中各电极或各阶段的电极反应式。(2)在同一电路中，根据各电极得失电子数相等建立等量关系(若分阶段电解，则每个电极各阶段的电极反应式转移电子数总和相等)或根据电解总反应式列比例式计算。为了减少对环境的污染，煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。电解脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2＋转化为Mn3＋，Mn3＋再将煤中的含硫物质(主要成分是FeS2)氧化为Fe3＋和SO：FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋

＋16H＋。已知：两电极为完全相同的惰性电极。典例2回答下列问题：(1)M为电源的________(填“正极”或“负极”)。正极根据原理装置图可知，Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2＋－e－===Mn3＋，H＋在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，混合液中发生反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋

＋16H＋，据此分析解答问题。Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，故M为电源的正极。(2)电解池刚开始工作时，R上的电极反应式为______________________。2H＋＋2e－===H2↑根据原理装置图可知，Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2＋－e－===Mn3＋，H＋在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，混合液中发生反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋

＋16H＋，据此分析解答问题。电解池刚开始工作时，H＋在阴极得到电子，发生还原反应，R上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(3)电解池工作时，

往____(填“P”或“R”)极移动，一段时间后，混合液中

的物质的量______(填“变大”、“变小”或“不变”)。P变大根据原理装置图可知，Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2＋－e－===Mn3＋，H＋在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，混合液中发生反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋

＋16H＋，据此分析解答问题。电解池工作时，阴离子移向阳极，故

往P极移动；由总反应可知，反应生成了

，一段时间后，混合液中

的物质的量变大。(4)若电路中转移0.3mol电子，则此时消耗的FeS2的质量为______g(不考虑其他反应)，产生的气体的体积为______L(已换算成标准状况)。2.43.36

根据原理装置图可知，Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2＋－e－===Mn3＋，H＋在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，混合液中发生反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋

＋16H＋，据此分析解答问题。1molFeS2转移15mol电子，故转移0.3mol电子，则此时消耗的FeS2的物质的量为0.02mol，质量为0.02mol×120g/mol＝2.4g；生成1mol氢气转移2mol电子，故转移0.3mol电子，则氢气的物质的量为0.15mol，标况下的体积为0.15mol×22.4L/mol＝3.36L。(5)电解过程中，混合溶液中的pH将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。变小根据原理装置图可知，Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2＋－e－===Mn3＋，H＋在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，混合液中发生反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋

＋16H＋，据此分析解答问题。根据总反应可知，随着反应的进行，c(H＋)增大，pH变小。三、电解原理在物质制备中的应用1.电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。2.多室电解池的分析思路H3PO2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)：(1)写出阳极的电极反应式：____________________________________。(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典例3(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_____________________。

或H3PO2被氧化返回教考衔接明考向√1.(2023·全国新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是A.放电时V2O5为正极B.放电时Zn2＋由负极向正极迁移C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。由题中信息可知，放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B正确；电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C错误；充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D正确；故选C。√2.(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上B.Cl－从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极C.阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2OD.每转移1mol电子，阳极生成11.2L气体(标准状况)由题图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，故B错误；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C正确；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；故选C。3.(2023·全国乙卷)室温钠—硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠—硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：下列叙述错误的是A.充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移B.放电时外电路电子流动的方向是a→bC.放电时正极反应为2Na＋＋

＋2e－→Na2SxD.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能√由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；由题给硫电极发生的反应依次标号为①②③，由×①＋×②＋③可以得到放电时正极的反应式为2Na＋＋

＋2e－→Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；故选A。4.(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为xmol·h－1。下列说法错误的是A.b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.海水为电解池补水的速率为2xmol·h－1√由题图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，为保持OH－浓度不变，则阴极产生的OH－要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；动能高的水分子为水蒸气，根据题图中信息可知水蒸气可以穿过PTFE膜，以确保最终KOH溶液浓度不变，故C正确；由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为xmol·h－1，则补水的速率也应是xmol·h－1，故D错误；故选D。5.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是A.b端电势高于a端电势B.理论上转移2mole－生成4gH2C.电解后海水pH下降D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋√返回由题图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水。外电路中电流由电势高的一极流向电势低的一极，由分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则理论上转移2mole－生成2gH2，B错误；电解总反应为Cl－＋H2OClO－＋H2↑，电解后ClO－水解使溶液呈碱性，海水pH上升，C错误；由题图可知，阳极上的电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确；故选D。单元检测卷√1.《本草纲目》中载有一药物，名“铜青”。陈藏器曰：生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也。铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。反应原理为A.析氢腐蚀 B.吸氧腐蚀C.化学腐蚀 D.置换反应铜在空气中长时间放置，会与空气中氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3，发生反应为2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，所以反应原理为化学腐蚀。√2.如图所示的装置，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加，乙池中某电极上析出某金属。下列说法正确的是A.甲池中b电极上析出金属银，乙池中c电极上析出某金属B.甲池中a电极上析出金属银，乙池中d电极上析出某金属C.某盐溶液可能是CuSO4溶液D.某盐溶液可能是Mg(NO3)2溶液甲池中a为电解池阴极，乙池中c为电解池阴极，故甲池中电极质量增加的应该是a极，电极反应：Ag＋＋e－===Ag，乙池中析出某金属的电极为c极，故A、B均错误；某盐溶液可以是硫酸铜溶液，在c电极上析出铜，C正确；若为硝酸镁，则不会析出金属，D错误；故选C。√3.下列有关化学电池装置的叙述中，不正确的是ABCD铜表面产生气泡锌筒作负极，被氧化电池充电时，溶液酸性增强电流由a通过导线流向极b锌铜—稀硫酸原电池中铜为正极，H＋在铜片表面被还原，产生气泡，故A正确；Zn易失电子发生氧化反应而作负极，生成的锌离子进入电解质中，故B正确；放电时的电池反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，原电池反应中，不断消耗硫酸，溶液的酸性减弱，充电时与上述相反，故C正确；原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由a经外电路流向电极b，电流从b流向a，故D错误；故选D。√4.科学家开发了一种绿色环保“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A.吸附层a发生的电极反应：H2－2e－＋2OH－===2H2OB.离子交换膜只允许Na＋通过C.一段时间后右极室pH增大D.“全氢电池”将酸碱反应的中和能转化为电能吸附层a吸收H2，作负极，发生的电极反应：H2－2e－＋2OH－===2H2O，吸附层b释放H2，作正极，发生的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；NaClO4的作用是某种离子定向移动而形成电流，若离子交换膜允许Na＋通过，那么为阳离子交换膜，则H＋也可通过阳膜，故B错误；右极室发生的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，pH增大，C正确；将正、负电极反应叠加可知，实际发生的是H＋＋OH－===H2O，全氢电池工作时，将酸碱反应的中和能转化为电能，D正确；故答案选B。√5.将图1所示装置中的盐桥(含琼脂—饱和KCl溶液)换成铜丝与石墨棒连接得到图2所示装置，发现电流计指针仍然有偏转。下列说法正确的是A.图1中，电路中转移电子0.2mol，则甲池NaCl溶液的质量增加大于5.6gB.图1中的石墨电极与图2中乙池石墨a电极的电极反应式不同C.两图所示装置的能量变化均是将化学能转化为电能D.图2中电子流向为Fe→电流计→石墨a→经电解质到达石墨b→铜丝→石墨c→Fe图1中铁棒质量减少5.6g，则甲池NaCl溶液中增加了5.6g亚铁离子，而盐桥中的氯离子向甲池中移动，所以甲池质量增加大于5.6g，A正确；图1为原电池，石墨上铜离子得电子生成Cu，图2中乙池为电解池，石墨a电极与负极Fe相连为阴极，阴极上铜离子得电子生成Cu，所以两个电极的反应式相同，B错误；图1为原电池，将化学能转化为电能，图2中甲池为原电池，乙池为电解池，则乙池中电能转化为化学能，C错误；电子只在导线中移动，不能进入溶液，则图2中电子流向为Fe→电流计→石墨a，石墨b→铜丝→石墨c，D错误；故选A。√6.中科院研制出一种陶瓷基混合导体透氧膜，它允许电子和O2－同时透过，可实现水连续分解制H2，工作时，CO、H2O分别在透氧膜的两侧反应，工作原理如图所示。下列说法错误的是A.CO在b侧反应B.当产生H233.6L时，CO消耗1.5molC.a侧的电极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－D.该装置实现了太阳能转化为化学能由题图知，CO在b侧失去电子被氧化，电子从b侧透过膜进入a侧，水得电子生成氢气，A正确；未指明是否处于标准状况，当产生H233.6L时，不能计算出消耗CO的物质的量，B错误；a侧，水得电子生成氢气，电极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－，C正确；光照下，水得电子生成H2和O2－，O2－经过透氧膜进入b侧，CO在b侧失去电子被氧化、在O2－参与下生成二氧化碳，则该装置实现了太阳能转化为化学能，D正确；故选B。√7.设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A.电解饱和食盐水时，若阴阳两极产生气体的总质量为73g，则转移电子数为NAB.14.0gFe发生吸氧腐蚀生成Fe2O3·xH2O，电极反应转移的电子数为0.5NAC.用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阳极应有32gCu转化为Cu2＋D.利用2ClO2＋2Cl－2ClO＋Cl2生成1molCl2时转移电子数为8NA电解饱和食盐水时电极总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，若阴阳两极产生气体分别是氢气与氯气，且物质的量之比为1∶1，若气体的总质量为73g，则说明反应生成的氢气与氯气的物质的量各自为1mol，根据关系式H2～2e－可知，转移的电子数为2NA，A错误；14.0gFe的物质的量为＝0.25mol，Fe发生吸氧腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，则电极反应转移的电子数为0.25mol×2NA＝0.5NA，Fe2O3·xH2O中＋3价Fe生成是Fe(OH)2被空气氧化所致，非电极反应，B正确；电解精炼铜时，阳极为粗铜，阳极发生的电极反应有：比铜活泼的杂质金属失电子发生氧化反应以及Cu失电子的氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋，当电路中通过的电子数为NA时，即电路中通过1mol电子，Cu失去的电子应小于1mol，阳极反应的Cu的物质的量小于0.5mol，则阳极反应的Cu的质量小于0.5mol×64g/mol＝32g，C错误；根据氧化还原反应的规律，ClO2→

，2Cl－→Cl2，氯气只作氧化产物，

只作还原产物，生成1molCl2时转移电子物质的量为1mol×2×[0－(－1)]＝2mol，D错误；故选B。√8.我国科研工作者设计了一种多功能的质子陶瓷燃料电池膜反应器(如图所示)，在单一的膜反应器中实现了乙烯—电能的联产和温室气体N2O的降解。下列说法正确的是A.电极a为正极，发生氧化反应B.H＋由电极a移向电极bC.电极b发生的电极反应为N2O＋H2O＋2e－===2OH－＋N2D.每生成11.2LC2H4，降解的N2O的物质的量为0.5mol电极a发生的电极反应为C2H6－2e－===C2H4＋2H＋，失去电子，电极a为负极，发生氧化反应，并生成H＋，H＋由电极a移向电极b，故A错误、B正确；根据信息“多功能的质子陶瓷燃料电池膜”确定电极b发生的电极反应为N2O＋2H＋＋2e－===H2O＋N2，C错误；未指明标准状况，由气体体积无法计算转移电子数，D错误；故选B。√9.如图所示实验装置，下列说法不正确的是A.装置为铁的吸氧腐蚀实验B.一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀产生C.向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变红D.若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀食盐水显中性，装置为铁的吸氧腐蚀实验，A正确；一段时间后，有亚铁离子产生，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀产生，B正确；石墨棒是正极，氧气得到电子转化为氢氧根离子，滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变蓝，C错误；若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀，D正确，答案选C。√10.天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CoP和Ni2P纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮合物()的装置如图所示(R代表烃下列说法正确的是A.若用铅酸蓄电池作为电源，CoP极连接铅酸蓄电池的正极B.Ni2P电极反应式为RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2OC.合成1mol偶氮化合物，需转移4mol电子D.离子交换膜是阳离子交换膜该装置为电解池，Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN，发生氧化反应，Ni2P为阳极，电极反应为RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O，消耗OH－，CoP电极上硝基苯变为偶氮化合物，发生的是还原反应，为电解池的阴极，电极反应2＋8e－＋4H2O===＋8OH－，据此分析判断。铅酸蓄电池属于二次电池，其电极材料分别是Pb和PbO2，工作时负极材料是Pb，Pb失电子生成硫酸铅，PbO2为正极，该装置为电解池，CoP电极上硝基苯变为偶氮化合物，发生的是还原反应，为电解池的阴极，CoP极连接铅酸蓄电池的负极，故A错误；Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN，发生氧化反应，Ni2P为阳极，电极反应为RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O，故B正确；CoP电极上硝基苯变为偶氮化合物，电极反应：2＋8e－＋4H2O===＋8OH－，合成1mol偶氮化合物，要转移8mole－，故C错误；由Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN，Ni2P电极反应式：RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O可知，阳极上的反应会消耗OH－，为保持电中性，左端OH－通过阴离子交换膜移向右端，所以该离子交换膜是阴离子交换膜，故D错误；故选B。11.包覆纳米硅复合材料(GS-Si)的可充电石墨烯电池工作原理如图所示。放电时，GS-Si包覆石墨烯电极上的物质变化为C6Li→C6Li1－x；多元含锂过渡金属氧化物电极上的物质变化为Li1－xMO2→LiMO2，下列说法错误的是A.放电时，胶状聚合物电解质和固体电解质的作用均为传导离子，构成闭合回路B.若放电前两个电极质量相等，转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.7gC.充电时，与正极连接的电极反应式为LiMO2－xe－===Lil－xMO2＋xLi＋D.为保护电池，GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至C6Li－e－===C6＋Li＋√放电时，电池内电路由胶状聚合物电解质、隔膜、固体电解质构成，放电时，胶状聚合物电解质和固体电解质的作用均为传导Li＋，构成闭合回路，A正确；由电极反应可知，放电时，转移0.1mol电子后，负极材料减少0.1molLi＋，正极材料增加0.1molLi＋，因此转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.1mol×2×7g/mol＝1.4g，B错误；放电时，正极反应式为xLi＋＋xe－＋Li1－xMO2===LiMO2，则充电时，与正极连接的电极反应式为LiMO2－xe－===Lil－xMO2＋xLi＋，C正确；若GS-Si包覆石墨烯的电极反应进行至C6Li－e－===C6＋Li＋，石墨烯电极会被氧化，损伤电极，因此为保护电池，GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至C6Li－e－===C6＋Li＋，D正确；故选B。12.下列说法中不正确的是A.甲图中钢铁发生吸氧腐蚀B.乙图中钢铁发生析氢腐蚀C.丙图中将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好D.丁图中钢闸门作为阴极而受到保护√A.由题图可知，正极上氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，则题图给钢铁腐蚀为吸氧腐蚀，故A正确；B.由题图可知，正极上氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，则题图给钢铁腐蚀为析氢腐蚀，故B正确；C.由题图可知，题图给钢闸门保护方法为牺牲阳极法，若将锌换成比铁活泼性弱的铜，钢闸门中的铁作原电池的负极，钢闸门的腐蚀速率会加快，故C错误；D.由题图可知，题图给钢闸门保护方法为外加电流法，钢闸门与直流电源的负极相连作电解池的阴极被保护，故D正确；故选C。13.纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯、五价砷的原理如图所示，下列说法正确的是A.该处理过程中将电能转化为化学能B.该处理过程中纳米零价铁中的Fe为正极C.每生成11.2L乙烷，转移电子0.4molD.酸性废水中的五价砷除去过程中As和S都被Fe2＋还原了√根据题中原理图分析，处理过程中，Fe由0价转化为Fe2＋，失去电子，发生氧化反应，做原电池负极，在酸性条件下，C2HCl3被还原为乙烷，则电极反应式为C2HCl3＋5H＋＋8e－===C2H6＋3Cl－，亚铁离子在酸性条件下和

、

发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2＋＋

＋

＋14H＋===FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O；此据此解答。由上述分析可知，该处理过程是利用原电池原理，即将化学能转化为电能，故A错误；由上述分析可知，Fe由0价转化为Fe2＋，失去电子，发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，做原电池负极，故B错误；由于缺少标准状况这个条件，气体摩尔体积Vm不能使用22.4L/mol这个数值来计算乙烷的物质的量，故C错误；由上述分析可知，亚铁离子在酸性条件下和

、

发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2＋＋

＋

＋14H＋===FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O，此反应中As元素、S元素均得到电子，发生还原反应，Fe2＋失电子发生氧化反应，即酸性废水中的五价砷除去过程中As和S都被Fe2＋还原了，故D正确；答案为D。14.近年来国家大力扶持新能源项目建设。图1是太阳能电池工作示意图，可与图2石墨烯锂电池联合使用。已知石墨烯锂电池的反应式为LixC6＋Li1－xMO2

C6＋LiMO2(M＝Mn、Co、Ni)，下列说法错误的是A.给石墨烯锂电池充电时，Y接太阳能电池的P电极B.石墨烯锂电池具有能量密度高的优点C.石墨烯锂电池放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6D.石墨烯锂电池充电时，每转移2mol电子，图2阳极质量减少7g√由图1可知，太阳能电池中带正电粒子向P电极移动，故P电极为正极，N电极为负极；图2中，根据价态变化，放电时Li1－xMO2→LiMO2，M元素的化合价降低，LixC6→C6＋Li＋，Li元素化合价升高，可知，石墨烯锂电池放电时，X为负极，Y为正极，石墨烯锂电池充电时，X为阴极，Y为阳极，据此作答。给石墨烯锂电池充电时，Y为阳极接太阳能电池的P电极正极，A项正确；锂的密度小，可知石墨烯锂电池具有能量密度高的优点，B项正确；石墨烯锂电池放电时，LixC6→C6＋Li＋，Li元素化合价升高，则负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，C项正确；Y为阳极，电极方程式为LiMO2－xe－===Li1－xMO2＋xLi＋，每转移xmol电子，图2阳极质量减少7xg，则每转移2mol电子，图2阳极质量减少14g，D项错误；答案选D。15.(12分)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是____(填化学式)，U形管______(填“左”或“右”)边的溶液变红。H2

右图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。要制取“84”消毒液，应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境，为了使反应更充分，则下面电极生成氯气，上面电极附近有NaOH生成，上面电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的______极；该发生器中反应的总离子方程式为______________________________。负Cl－＋H2OClO－＋H2↑(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。①阳极产生ClO2的电极反应式：_________________________________。②当阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为____________。Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋

0.01mol①依据题干信息，阳极Cl－被氧化为ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式。②内外电路中转移的电荷数是相等的，电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个正电荷通过阳离子交换膜。阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以n(Na＋)＝n(e－)＝2n(H2)＝0.01mol。16.(12分)电解原理在化学工业中有广泛应用。(1)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)a极的电极反应式为___________________________。2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，该装置为电解池，Na＋向a极移动，说明a极为阴极，发生的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；(2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。①写出电解时NO2发生反应的电极反应式：______________________________。NO2－e－＋H2O===＋2H+由题图知，电解时，左室中电极上水放电生成H2，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极通入的是含氮氧化物，生成的是硝酸，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===＋2H＋；②若有标准状况下2.24LNO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为______mol。0.1有标准状况下2.24LNO2被吸收，二氧化氮的物质的量为0.1mol，结合电极反应式，转移电子0.1mol，则通过阳离子交换膜的H＋为0.1mol；(3)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。①a是直流电源的_____极。负由图可知硫元素的化合价由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，作电解池的阴极，与直流电源的负极相接；②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阳极的电极反应为______________________________。2H2O＋SO2－2e－===4H＋＋

已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，电解液为酸性，阳极的电极反应为2H2O＋SO2－2e－===4H＋＋

；③用离子方程式表示吸收NO的原理：______________________________。2NO＋

＋2H2O===N2＋

结合图示信息，吸收NO的离子方程式：2NO＋

＋2H2O===N2＋

。17.(16分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述________(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为_______________________________________。

2Cl－＋2H2O2OH－＋②③Cl2↑＋H2↑①装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；②装置为原电池，锌为负极被腐蚀，铁作正极被保护；③装置为电解池，铁作阴极被保护。装置③中铁被保护，实际是电解饱和食盐水，生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。燃料电池中燃料作负极，反应失去电子，在酸性条件下生成二氧化碳和水，电极反应为CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋。(2)用甲烷或其他有机物、氧气为原料可设计成原电池，以CnH2nOn、O2为原料，硫酸溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为_______________________________________。CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋(3)图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料电池。图2电池负极区的电极反应为_____________________________________；若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现____色，c位置的电极反应式为_________________________，若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是____(填“A”或“B”)