二輪復習梳理糾錯預測學案專題八化學能與電能的轉(zhuǎn)化

專題專題八××化學能與電能的轉(zhuǎn)化命題趨勢命題趨勢電化學是氧化還原反應知識的應用和延伸，是歷年高考的熱點內(nèi)容?？疾榈闹饕R點：原電池和電解池的工作原理、電極反應式的書寫和判斷、電解產(chǎn)物的判斷、金屬的腐蝕和防護。對本部分知識的考查仍以選擇題為主，在非選擇題中電化學知識可能與工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、新科技、新能源知識相結(jié)合進行命題。Ⅰ．客觀題(1)以新型化學電源為載體，考查電極反應式的正誤判斷及電子、離子的移動方向等。(2)考查原電池在金屬腐蝕與防護方面的應用。Ⅱ．主觀題(1)考查電極反應式、電池反應式的書寫。(2)考查原電池、電解池原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。(3)考查電子轉(zhuǎn)移、兩極產(chǎn)物、pH等的相關計算?？键c清單考點清單一、原電池原理和化學電池1．構(gòu)建原電池模型，類比分析原電池工作原理構(gòu)建如圖Zn—Cu—H2SO4原電池模型，通過類比模型，結(jié)合氧化還原反應知識(如：化合價的變化、得失電子情況等)，能迅速判斷原電池的正、負極，弄清楚外電路中電子的移動情況和內(nèi)電路中離子的移動情況，準確書寫電極反應式和電池總反應式，掌握原電池的工作原理。2．化學電源中電極反應式書寫的思維模板(1)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物。(2)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。(3)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應式。注意：①H+在堿性環(huán)境中不存在；②O2?在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H+，生成H2O，在中性或堿性環(huán)境中結(jié)合H2O，生成OH?；③若已知總反應式時，可先寫出較易書寫的一極的電極反應式，然后在電子守恒的基礎上，總反應式減去較易寫出的一極的電極反應式，即得較難寫出的另一極的電極反應式。二、電解原理及應用1．構(gòu)建電解池模型，類比分析電解基本原理構(gòu)建如圖電解CuCl2溶液模型，通過類比模型，結(jié)合氧化還原反應知識(如：化合價的變化、得失電子情況等)，能迅速判斷電解池的陰、陽極，弄清楚外電路中電子的移動情況和內(nèi)電路中離子的移動情況，準確判斷離子的放電順序并書寫電極反應式和電解總反應式，掌握電解基本原理。2．“六點”突破電解應用題(1)分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極的反應為“陽氧陰還”。(2)剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。(3)注意放電順序。(4)書寫電極反應式，注意得失電子守恒。(5)正確判斷產(chǎn)物①陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2+，而不是Fe3+)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2?>I?>Br?>Cl?>OH?(水)>含氧酸根>F?。②陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+。(6)恢復原態(tài)措施電解后有關電解質(zhì)溶液恢復原態(tài)的問題應該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2+完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2+完全放電之后，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。三、電化學原理的綜合判斷1．金屬腐蝕原理及防護方法總結(jié)(1)常見的電化學腐蝕有兩類：①形成原電池時，金屬作負極，大多數(shù)是吸氧腐蝕；②形成電解池時，金屬作陽極。(2)金屬防腐的電化學方法：①原電池原理——犧牲陽極的陰極保護法：與較活潑的金屬相連，較活潑的金屬作負極被腐蝕，被保護的金屬作正極。注意：此處是原電池，犧牲了負極保護了正極，但習慣上叫做犧牲陽極的陰極保護法。②電解池原理——外加電流的陰極保護法：被保護的金屬與電池負極相連，形成電解池，作陰極。2．可充電電池的反應規(guī)律(1)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。(2)放電時的負極反應和充電時的陰極反應、放電時的正極反應和充電時的陽極反應互為逆反應。將負(正)極反應式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應式。(3)可充電電池充電時原負極必然要發(fā)生還原反應(生成原來消耗的物質(zhì))，即作陰極，連接電源的負極；同理，原正極連接電源的正極，作陽極。簡記為負連負，正連正。3．“串聯(lián)”類電池的解題流程

精題集訓精題集訓（70分鐘）經(jīng)典訓練題經(jīng)典訓練題1．二甲醚(CH3OCH3)直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，用二甲醚燃料電池電解甲基肼(CH3—NH—NH2)制氫的裝置如圖所示，其中X、Y、M、N均為惰性電極。下列說法正確的是（）A．M極的電極反應式為CH3—NH—NH2+12OH?-10e?=COeq\o\al(2?,3)+N2↑+9H2OB．圖1中電解質(zhì)溶液的pH減小，圖2中電解質(zhì)溶液的pH增大C．圖2中的交換膜是陰離子交換膜，OH?透過交換膜向N極移動D．理論上，當生成6.72LH2時，消耗CH3OCH3的質(zhì)量為2.3g【答案】A【解析】裝置圖1分析可知，氫離子移向的電極為正極，X為負極，二甲醚失電子發(fā)生氧化反應，結(jié)合電極反應判斷電極附近pH變化，Y為正極，電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應為二甲醚失電子生成二氧化碳，結(jié)合原子守恒和電荷守恒寫出電極反應為：CH3OCH3+3H2O-12e?=2CO2+12H+；氧氣在正極發(fā)生還原反應，O2+4H++4e?=2H2O；圖2是電解池，N是陰極，H2O得電子發(fā)生還原反應：2H2O+2e?=2OH?+H2↑，M極是陽極，發(fā)生氧化反應：CH3—NH—NH2+12OH?-10e?=COeq\o\al(2?,3)+N2↑+9H2O。A．M極是陽極，發(fā)生氧化反應：CH3—NH—NH2+12OH?-10e?=COeq\o\al(2?,3)+N2↑+9H2O，故A正確；B．圖1中生成水，CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，電解質(zhì)溶液的pH增大，圖2中CH3—NH—NH2+H2O+2OH?=COeq\o\al(2?,3)+N2↑+5H2↑，電解質(zhì)溶液的pH減小，故B錯誤；C．圖2中的交換膜是陰離子交換膜，OH?透過交換膜向M極（陽極）移動，故C錯誤；D．題目中沒有說明生成的氫氣的狀態(tài)，無法進行計算；故D錯誤；故選A?！军c評】易錯點D，注意生成的氫氣的狀態(tài)。2．有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減??；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是（）A．a(chǎn)>b>c>dB．b>c>d>aC．d>a>b>cD．a(chǎn)>b>d>c【答案】C【解析】裝置1：發(fā)生電化學腐蝕，a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加，a極為負極，b極為正極，說明金屬的活動性順序a>b；裝置2：發(fā)生化學腐蝕，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，說明金屬的活動性順序b>c；裝置3：發(fā)生電化學腐蝕，d極溶解，則d是負極，c極有氣體產(chǎn)生，c是正極，所以金屬的活動性順序d>c；裝置4：發(fā)生電化學腐蝕，電流從a極流向d極，則a極為正極，d極為負極，因此金屬的活動性順序d>a；所以這四種金屬的活動性順序d>a>b>c，故合理選項是C。3．下列有關如圖所示的說法正確的是（）A．圖甲中開關置于N處時銅鋅合金腐蝕的速率增大B．圖乙中接通開關時，鋅腐蝕的速率增大，鋅上放出氣體的速率不變C．圖丙中接通K2時鐵棒不被腐蝕，屬于犧牲陽極保護法D．圖丙中接通K1時，石墨棒周圍溶液的pH增大【答案】D【解析】A．開關由M改置于N時，Zn為負極，合金為正極，則Cu-Zn合金的腐蝕速率減小，故A錯誤；B．接通開關時，形成原電池，鋅上放出的氣體速率加快，故B錯誤；C．K2閉合，F(xiàn)e與負極相連為陰極，鐵棒不會被腐蝕，屬于外接電源陰極保護法，故C錯誤；D．若閉合K1，該裝置沒有外接電源，所以構(gòu)成了原電池；不活潑的石墨棒作正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2O+O2+4e?=4OH?，所以石墨棒周圍溶液pH逐漸升高；故D正確；答案為D?！军c評】明確裝置圖的原理是解題關鍵，如圖丙，若閉合K1，該裝置沒有外接電源，所以構(gòu)成了原電池；組成原電池時，較活潑的金屬鐵作負極，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應；石墨棒作正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子發(fā)生還原反應；若閉合K2，該裝置有外接電源，所以構(gòu)成了電解池，F(xiàn)e與負極相連為陰極，碳棒與正極相連為陽極，據(jù)此判斷。4．鈷酸鋰電池是目前用量最大的鋰離子電池，用它作電源按下圖裝置進行電解。通電后，a電極上一直有氣泡產(chǎn)生；d電極附近先出現(xiàn)白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐漸轉(zhuǎn)變成橙黃色沉淀(CuOH)。下列有關敘述正確的是（）

A．已知鈷酸鋰電池放電時總反應為，則m處發(fā)生反應失電子B．當外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，理論上裝置Ⅰ中加入100ml2mol·L?1鹽酸可復原C．電極d為陰極，電解過程中發(fā)生反應D．隨著電解的進行，U形管Ⅱ中發(fā)生了如下轉(zhuǎn)化【答案】D【解析】A．中C為負價，根據(jù)電池總反應，作負極，則作正極，得電子，A項錯誤；B．鹽酸中的水會稀釋I中的溶液，故不可復原，B項錯誤；C．a(chǎn)電極一直有氣泡，且a的材料為銅，故a極為陰極，d為陽極，d極反應式為，C項錯誤；D．d電極先產(chǎn)生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐漸轉(zhuǎn)變成橙黃色沉淀(CuOH)，發(fā)生的反應是，D項正確；故選D。5．全釩氧化還原液流電池是一種新型綠色的二次電池。其工作原理如圖所示。下列敘述錯誤的是（）放電時，電流由X電極流向Y電極B．放電過程中，H+向X電極移動C．充電時，X電極反應式：VO2+﹣e?+H2O=VOeq\o\al(+,2)+2H+D．充電時，每轉(zhuǎn)移1mol電子，左池溶液中n(H+)的變化量為2mol【答案】D【解析】據(jù)圖可知放電時Y電極上V2+轉(zhuǎn)化為V3+被氧化，所以Y為負極，X為正極。A．放電時為原電池，外電路中電流由正極經(jīng)用電器流向負極，故A正確；B．放電時為原電池，原電池內(nèi)部陽離子流向正極，即H+向X電極移動，故B正確；C．放電時X電極上VOeq\o\al(+,2)被還原為VO2+，則充電時VO2+被氧化為VOeq\o\al(+,2)，電解質(zhì)溶液顯酸性，結(jié)合電子守恒可得電極反應式為VO2+﹣e?+H2O=VOeq\o\al(+,2)+2H+，故C正確；D．充電時左池即X電極為陽極，根據(jù)X的電極反應式可知轉(zhuǎn)移1mol電子時生成2molH+，同時為了平衡電荷，還有1molH+會遷移到右池，所以左池溶液中n(H+)的變化量為1mol，故D錯誤；故答案為D。高頻易錯題高頻易錯題1．如圖是Fe和Cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下，其中正確的是（）①Fe為正極，Cu為負極；②H+向鐵電極移動；③電子是由Fe經(jīng)外電路流向Cu；④內(nèi)電路電子由鐵電極流向銅電極；⑤若有1mol電子流過導線，則產(chǎn)生的H2為；⑥負極的電極反應式為A．③④B．③⑤C．③④⑤D．③④⑥【答案】A【解析】原電池中，F(xiàn)e作負極，發(fā)生電池反應Fe+2H+=Fe2++H2↑，電子由負極流向正極，陽離子向正極移動，以此來解答。①Fe為負極，Cu為正極，故①錯誤；②H+向正極移動，故②錯誤；③電子由Fe電極流向Cu電極，故③正確；④內(nèi)電路電流由鐵電極流向銅電極，故④正確；⑤由可知，有1mol電子流向?qū)Ь€，產(chǎn)生氫氣，不知是否在標況下，不能計算出體積，故⑤錯誤；⑥負極反應為，故⑥錯誤。故選A。2．一種新型污水處理裝置模擬細胞內(nèi)生物電的產(chǎn)生過程，可將酸性有機廢水的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，陽離子交換膜只允許陽離子通過，下列說法中正確的是（）A．電池工作時，溶液中的H+向N極移動B．電子流向：M→負載→N→電解質(zhì)溶液→MC．N極的電極反應：O2+2H2O+4e?=4OH?D．當N極消耗22.4LO2時，最多有4NA個H+通過陽離子交換膜【答案】A【解析】根據(jù)圖像可知，M極葡萄糖中C原子的化合價升高，失電子，作負極；M極附近產(chǎn)生二氧化碳氣體，則電解質(zhì)溶液顯酸性，N極氧氣得電子與氫離子反應生成水。A．電池工作時，電池內(nèi)電路中，陽離子向正極移動，則溶液中的H+向N極移動，A說法正確；B．電子在外電路中流向為M(負極)→負載→N極，內(nèi)電路傳遞離子，B說法錯誤；C．N極的電極反應：O2+4H++4e?=2H2O，C說法錯誤；D．當N極消耗標況下的22.4LO2時，轉(zhuǎn)移4mol電子，則有4NA個H+通過陽離子交換膜，D說法錯誤；答案為A。3．一種新型燃料電池，以鎳板為電極插入KOH溶液中，分別向兩極通乙烷和氧氣，有關此電池的推斷錯誤的是（）A．通氧氣的電極為正極，電極反應為7H2O+3.5O2+14e?=14OH?B．參加反應的O2與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2C．負極反應為C2H6+18OH?=2COeq\o\al(2?,3)+12H2O+14e?D．在電解質(zhì)溶液中COeq\o\al(2?,3)向正極移動【答案】D【解析】燃料電池中，燃料失電子發(fā)生氧化反應、氧化劑得電子發(fā)生還原反應，所以通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極。乙烷和氧氣電池中，乙烷充入負極，電解質(zhì)顯堿性，電極反應為：C2H6+18OH?-14e?=2COeq\o\al(2?,3)+12H2O，氧氣充入正極，電極反應式為：7H2O+3.5O2+14e?=14OH?，電池反應式為C2H6+4OH?+O2=2COeq\o\al(2?,3)+12H2O。A．由以上分析通入氧氣的電極作正極，電極反應為：7H2O+3.5O2+14e?=14OH?，故A正確；B．電池反應式為C2H6+4OH?+O2=2COeq\o\al(2?,3)+12H2O，則參加反應的氧氣與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2，故B正確；C．由以上分析可知乙烷通入負極發(fā)生反應，電極反應式為：C2H6+18OH?=2COeq\o\al(2?,3)+12H2O+14e?，故C正確；D．放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動、陰離子向負極移動，所以碳酸根離子向負極移動，故D錯誤；故選：D。4．在標準狀況下，用鉑電極電解CuSO4溶液，當陰極產(chǎn)生12.8g銅時，陽極放出的氣體是（）A．1.12LH2B．1.12LO2C．2.24LO2D．2.24LH2【答案】C【解析】用鉑電極電解硫酸銅溶液時，陰極反應式為：2Cu2++4e?=2Cu，陽極反應式為：4OH?-4e?=2H2O+O2，當陰極產(chǎn)生12.8g銅時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：12.8÷64g/mol×2=0.4mol，由電子守恒可得n（O2）=0.4mol÷4=0.1mol，體積為：0.1mol×22.4L/mol=22.4L，故答案選C。5．將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在圖所示的情境中，下列有關說法正確的有（）個①陰極的電極反應式為Fe-2e?=Fe2+②金屬M的活動性比Fe的活動性弱③鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護④鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快A．0B．1C．2D．3【答案】B【解析】圖示保護金屬的方法為犧牲陽極的陰極保護法，利用了原電池原理，此處陽極、陰極實際是原電池負極、正極，根據(jù)原電池原理，金屬M的活潑性要比鐵強，才能保護鋼鐵設施，②說法錯誤；此時Fe被保護，不發(fā)生反應，①說法錯誤；由于負極（圖示陽極M）失去的電子流入正極（圖示陰極），故此時鋼鐵設施表面積累大量電子，從而被保護，③說法正確；由于海水中含有大量的電解質(zhì)，故其導電能力比河水強，所以鋼鐵在海水中腐蝕速率更快，④說法錯誤；綜上所述，只有③說法正確，故答案選B。精準預測題精準預測題1．下列我國科技創(chuàng)新的產(chǎn)品設備在工作時，能量轉(zhuǎn)化過程與氧化還原反應有關的是（）①長征三號運載火箭用偏二甲肼為燃料②嫦娥四號月球探測器上的太陽能電池板③和諧號動車以350km/h飛馳④華為新款手機使用的鋰電池A．③④B．①④C．②③D．①②【答案】B【解析】①偏二甲肼的燃燒屬于氧化還原反應；②太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，為物理過程，未涉及氧化還原反應；③和諧號動車將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，此過程中未涉及氧化還原反應；④鋰電池在充放電過程中，有電子轉(zhuǎn)移，所發(fā)生的反應為氧化還原反應；故B符合。2．用飽和氯化鈉溶液潤濕的濾紙分別做甲、乙兩個實驗，下列判斷錯誤的是（）A．甲是原電池，乙是電解池B．d電極上的電極反應是：Fe-2e?→Fe2+C．甲中鐵棒比乙中鐵棒更易腐蝕D．b電極上的電極反應是：O2+2H2O+4e?→4OH?【答案】B【解析】A．據(jù)原電池和電解池的構(gòu)成條件可知，甲是原電池，乙是電解池，A正確；B．乙中d為陰極，陰極上電極反應式為：2H++2e?=H2↑，B錯誤；C．甲中鐵為原電池的負極，發(fā)生反應Fe-2e?→Fe2+，乙中Fe為電解池陰極，發(fā)生反應2H++2e?=H2↑，F(xiàn)e被保護，C正確；D．甲中鐵發(fā)生吸氧腐蝕，b為正極，正極上電極反應式為2H2O+O2+4e?=4OH?，D正確，答案選D。3．有一種鋰離子電池，在室溫條件下可進行循環(huán)充放電，實現(xiàn)對磁性的可逆調(diào)控。一極為納米Fe2O3，另一極為金屬鋰和石墨的復合材料，電解質(zhì)只傳導鋰離子。電池總反應為：Fe2O3+6Li2Fe+3Li2O，關于此電池，下列說法不正確的是（）A．放電時，此電池逐漸靠近磁鐵B．放電時，正極反應為Fe2O3+6Li++6e?=2Fe+3Li2OC．放電時，正極質(zhì)量減小，負極質(zhì)量增加D．充電時，陰極反應為Li++e?=Li【答案】C【解析】A．放電時，鋰為負極，氧化鐵在正極反應，所以反應生成鐵，此電池逐漸靠近磁鐵，故正確；B．放電時，正極為氧化鐵變成鐵，電極反應為Fe2O3+6Li++6e?=2Fe+3Li2O，故正確；C．放電時，正極反應為Fe2O3+6Li++6e?=2Fe+3Li2O，正極質(zhì)量增加，負極鋰失去電子生成鋰離子，質(zhì)量減少，故錯誤；D．充電時，陰極鋰離子得到電子，電極反應為Li++e?=Li，故正確。故選C。【點評】掌握原電池和電解池的工作原理，注意電解質(zhì)的存在形式對電極反應的書寫的影響，本題中電解質(zhì)只能傳到鋰離子，所以電極反應中出現(xiàn)的離子只能為鋰離子。4．利用LiOH可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，如圖，兩極區(qū)電解質(zhì)溶液分別為LiOH和LiCl溶液。下列說法錯誤的是（）A．B極區(qū)電解質(zhì)溶液為LiOH溶液B．陽極電極反應式為2Cl?-2e?=Cl2↑C．電極A連接電源的正極D．電解過程中主要是H+通過陽離子交換膜向B電極遷移【答案】D【解析】A．B極區(qū)生成H2，同時生成LiOH，則B極區(qū)電解液為LiOH溶液，A項正確；B．電極A為陽極，陽極區(qū)電解液為LiCl溶液，根據(jù)放電順序，陽極上Cl?失去電子，陽極電極反應式為：2Cl?-2e?=Cl2↑，B項正確；C．電極A為陽極，所以電解A連接電源的正極，C項正確；D．在電解池中陽離子向陰極移動，所以電解過程中主要是Li+向B電極遷移，D項錯誤；答案選D。5．鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，下列說法錯誤的是（）A．電池工作時，鋅失去電子B．用該電池電解水時，電子通過外電路流向電解池陽極C．電池正極電極反應式為：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e?=2MnOOH(s)+2OH?(aq)D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g【答案】B【解析】A．根據(jù)總反應式，鋅的化合價從0價升高到+2價，失去電子，選項A正確；B．用該電池電解水時，電子從負極通過外電路流向電解池陰極，選項B錯誤；C．根據(jù)總反應式，錳的化合價從+4價降低到+3價，在正極發(fā)生的反應是MnO2得到電子生成MnOOH，溶液是堿性的，用OH?配平電荷守恒，選項C正確；D．負極是鋅失去電子生成Zn(OH)2，根據(jù)電極反應Zn-2e?+2OH?=Zn(OH)2，外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小0.2mol65g/mol=6.5g，選項D正確。答案選B。6．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領域有廣泛用途，用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列說法合理的是（）A．鎳電極上的電極反應為2H2O+2e?=H2↑+2OH?B．鐵是陽極，電極反應為Fe-2e?+OH?=Fe(OH)2C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH?自右向左移動D．電解時陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高，最終溶液pH不變【答案】A【解析】A．用鎳（Ni）、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉（Na2FeO4），鐵失電子生成高鐵酸鈉，則鐵作陽極，鎳作陰極，溶液中水電離的氫離子在陰極放電生成氫氣，則電極反應式為2H2O+2e?=H2↑+2OH?，A項正確；B．根據(jù)上述分析，鐵是陽極，電極反應為Fe+8OH?-6e?=FeOeq\o\al(2?,4)+4H2O，B項錯誤；C．電解池中，陰離子移向陽極，若隔膜為陰離子交換膜，則OH?自左向右移動，C項錯誤；D．電解時陽極區(qū)的電極反應為Fe+8OH?-6e?=FeOeq\o\al(2?,4)+4H2O，pH降低；陰極區(qū)電極反應為2H2O+2e?=H2↑+2OH?，pH升高，電池的總反應為Fe+2H2O+2OH?=FeOeq\o\al(2?,4)+3H2↑，最終溶液pH降低，D項錯誤；答案選A。7．研究金屬橋墩腐蝕及防護是跨海建橋的重要課題。下列有關判斷中正確的是（）A．用裝置①模擬研究時未見a上有氣泡，說明鐵沒有被腐蝕B．②中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕C．③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩D．①②③中海水均是實現(xiàn)化學能轉(zhuǎn)化為電能的電解質(zhì)【答案】C【解析】A．裝置①是吸氧腐蝕，a極是正極，氧氣得電子生成氫氧根離子，即O2+4e?+2H2O=4OH?，鐵是負極，發(fā)生氧化反應生成亞鐵離子，即Fe-2e?=Fe2+，鐵被腐蝕，故A錯誤；B．金屬作電解池的陰極被保護，而鋼鐵橋墩與電源正極相連是陽極，失電子發(fā)生氧化反應，即Fe-2e?=Fe2+，鋼鐵橋墩被腐蝕，故B錯誤；C．鋅比鐵活潑，作負極，鋅失電子，即Zn-2e?=Zn2+，所以③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩，故C正確；D．海水是混合物，不是化合物，既不是電解質(zhì)，也不是非電解質(zhì)，故D錯誤；答案為C。8．用惰性電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，經(jīng)過一段時間后，兩極均得到標準狀況下11.2L的氣體，則原混合液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為（）A．1.0mol·L?1B．0.8mol·L?1C．0.5mol·L?1D．1.5mol·L?1【答案】A【解析】用惰性電極電解含CuSO4和KNO3混合溶液，在兩極均生成標準狀況下的氣體11.2L，氣體的物質(zhì)的量為n==0.5mol，溶液中陽離子放電順序Cu2+>H+，陽極電極反應為溶液中陰離子氫氧根離子失電子生成氧氣：4OH??4e?=2H2O+O2↑，生成0.5molO2，需電子為4×0.5mol=2mol；陰極電極反應為：Cu2++2e?=Cu、2H++2e?=H2↑，生成0.5molH2，需0.5mol×2=1mol電子，依據(jù)電子守恒，銅離子得到電子1mol，反應的銅離子物質(zhì)的量0.5mol，所以Cu2+的物質(zhì)的量濃度，則原混合液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為1.0mol·L?1，答案選A。9．為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學家近期利用三維多孔海綿狀Zn（3D?Zn）可以高效沉積ZnO的特點，設計了采用強堿性電解質(zhì)的3D?Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是（）A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B．放電過程中OH?通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)C．充電時陰極反應為ZnO(s)+H2O(l)+2e?=Zn(s)+2OH?(aq)D．放電時正極反應為NiOOH(s)+H2O(l)+e?=Ni(OH)2(s)+OH?(aq)【答案】B【解析】A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，吸附能力強，所沉積的ZnO分散度高，選項A正確；B．原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，則放電過程中OH?通過隔膜從正極區(qū)移向負極區(qū)，選項B錯誤；C．充電時相當于是電解池，陰極發(fā)生得電子的還原反應，根據(jù)總反應式可知陰極是ZnO得電子轉(zhuǎn)化為Zn，電極反應式為ZnO(s)+H2O(l)+2e?=Zn(s)+2OH?(aq)，選項C正確；D．放電時相當于原電池，正極發(fā)生得電子的還原反應，根據(jù)總反應式可知正極反應式為NiOOH(s)+H2O(l)+e?=Ni(OH)2(s)+OH?(aq)，選項D正確。答案選B。10．某工廠用飽和NaCl溶液為原料制備高氯酸，其工藝流程如圖所示：已知：NaClO4與鹽酸相互反應，并精餾可制得HClO4下列說法不正確的是（）A．電解Ⅰ的裝置中要用到陽離子交換膜，陽極上有黃綠色氣體生成B．“60℃歧化”的反應為：3Cl2+3COeq\o\al(2?,3)=5Cl?+ClOeq\o\al(?,3)+3CO2C．電解Ⅱ中陰極反應式為：ClOeq\o\al(?,3)+2OH?-2e?=ClOeq\o\al(?,4)+H2OD．循環(huán)利用物質(zhì)A的成分是NaCl【答案】C【解析】A．電解氯化鈉溶液陽極產(chǎn)生氯氣，陰極氫離子減少，需要用到陽離子交換膜平衡電荷，A項正確；B．電解I中只剩余氯氣，60℃歧化的反應為3Cl2+3COeq\o\al(2?,3)=5Cl?+ClOeq\o\al(?,3)+3CO2，B項正確；C．電解過程中，陰極得電子，C項錯誤；D．NaClO4與鹽酸相互反應并精餾可制得HClO4，另一產(chǎn)物為NaCl，循環(huán)利用的物質(zhì)為NaCl，D項正確；故選C。11．某反應中反應物與生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。(1)將上述反應設計成的原電池如圖甲所示，請回答下列問題：①圖中X溶液是___________。②石墨電極上發(fā)生的電極反應式為__________。③原電池工作時，鹽橋中的___________(填“K+”或“Cl?”)不斷進入X溶液中。(2)將上述反應設計成的電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽離子的物質(zhì)的量與電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的變化關系如圖丙，請回答下列問題：①M是________極；②圖丙中的②線是________的變化。③當電子轉(zhuǎn)移為2mol時，向乙燒杯中加入______L5mol?L?1NaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全。(3)鐵的重要化合物高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑，具有很多優(yōu)點。①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe+2NaOH+2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Na2FeO4+3H2↑，則電解時陽極的電極反應式是___________。②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉，該反應的離子方程式為___________?！敬鸢浮浚?）FeCl3Fe3++e?=Fe2+K+負Fe2+2.8Fe+8OH?-6e?=FeOeq\o\al(2?,4)+4H2O2Fe(OH)3+3ClO?+4OH?=2FeOeq\o\al(2?,4)+3Cl?+5H2O【解析】(1)①根據(jù)圖中信息，甲為原電池，銅為負極，石墨為正極，三種溶液FeCl2、FeCl3、CuCl2，只有銅和FeCl3反應，因此X溶液是FeCl3溶液；故答案為：FeCl3。②石墨是正極，其鐵離子得到電子變?yōu)閬嗚F離子，因此電極上發(fā)生的電極反應式為Fe3++e－=Fe2+；故答案為：Fe3++e－=Fe2+。③原電池工作時，根據(jù)離子“同性相吸”移動方向，因此鹽橋中的K+不斷向正極移動即進入FeCl3溶液中；故答案為：K+。(2)①上述反應設計成的電解池，則銅失去電子變?yōu)殂~離子，鐵離子反應生成亞鐵離子，因此M是負極，N為正極；故答案為：負。②在電解過程中有銅離子生成，則銅離子的物質(zhì)的量從零逐漸增大，因此③為Cu2+，圖①表示的金屬離子的物質(zhì)的量減少，則為Fe3+，因此圖丙中的②線是Fe2+的變化；故答案為：Fe2+。③當電子轉(zhuǎn)移為2mol時，溶液中有1molCu2+，3molFe2+，2molFe3+，要將沉淀完全，則需要的n(NaOH)=1mol×2+3mol×2+2mol×3=14mol，向乙燒杯中加入5mol?L?1NaOH溶液的體積；故答案為：2.8。(3)①高鐵酸鈉電解原理是Fe+2NaOH+2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Na2FeO4+3H2↑，則電解時陽極的電極反應式是Fe+8OH?-6e?=FeOeq\o\al(2?,4)+4H2O；故答案為：Fe+8OH?-6e?=FeOeq\o\al(2?,4)+4H2O。②強堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，其反應的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO?+4OH?=2FeOeq\o\al(2?,4)+3Cl?+5H2O；故答案為：2Fe(OH)3+3ClO?+4OH?=2FeOeq\o\al(2?,4)+3Cl?+5H2O。12．對工業(yè)廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施之一。（1）硫酸廠的酸性廢水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量極高，為控制砷的排放，某工廠采用化學沉淀法處理含砷廢水。請回答以下問題：①已知砷是氮的同族元素，