電化學(xué)解題策略
通過研究近幾年全國各地的高考試題，有關(guān)電化學(xué)試題仍是2012年高考一大亮點(diǎn)，這充分說明電化學(xué)在今后中的重要性。但這類試題往往又是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，錯(cuò)誤率較高。如何解答此類問題，現(xiàn)歸納如下：
【解題策略】
一. 電化學(xué)中四個(gè)極
正負(fù)極是根據(jù)物理學(xué)上的電極電勢高低而規(guī)定的，多用于原電池。正極電極電勢高，是流入電子（外電路）的電極；負(fù)極電極電勢低，是流出電子（外電路）的電極。
陰陽極是針對電解池或電鍍池命名的。陽極是指與電正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極；陰極是指與電負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)的電極。
二. 電化學(xué)中四個(gè)池
1. 原電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。除燃料電池外，一般由活潑金屬作負(fù)極。
2. 電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。
3. 電鍍池：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層新金屬的裝置。通常鍍層金屬接電正極，待鍍金屬的物接電負(fù)極，含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
4. 電解精煉池：應(yīng)用電解原理提純某些金屬的裝置，通常提純的金屬接電正極，該金屬的純凈固體接電負(fù)極，電解液含有待提純金屬的陽離子。
三. 原電池電極的四種判斷方法
1. 根據(jù)構(gòu)成原電池的電極材料判斷：活潑金屬作負(fù)極，較不活潑金屬或?qū)щ姷姆墙饘偌敖饘傺趸�物作正極。
2. 根據(jù)電子流向或電流流向判斷：電子流出或電流流入的電極為負(fù)極，反之為正極。
3. 根據(jù)電極反應(yīng)進(jìn)行判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。也可依據(jù)電極附近指示劑（石蕊、酚酞、淀粉試液等）的顯色情況判斷該電極是 或 等放電，從而確定正、負(fù)極。如用酚酞作指示劑，若電極附近溶液變紅色，說明該電極附近溶液顯堿性， 在該電極附近得電子被還原，該電極為正極。
4. 根據(jù)兩極現(xiàn)象判斷：通常溶解或質(zhì)量減少的一極為負(fù)極；質(zhì)量增加或有氣泡產(chǎn)生的一極為正極。
四. 電解的四種類型
1. 只有溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化：如用惰性電極電解 溶液、 溶液，其電解反應(yīng)式分別為：
2. 形式上看只有水發(fā)生化學(xué)變化：如惰性電極電解 溶液的電解反應(yīng)式均為：
3. 溶質(zhì)、水均發(fā)生化學(xué)變化：如惰性電極電解 溶液、 溶液，其電解反應(yīng)式分別為：

4. 形式上看溶質(zhì)和水均未發(fā)生化學(xué)變化：如鐵器上鍍銅，電極反應(yīng)式分別為：陽極銅棒： ，陰極鐵器： 。
五. 書寫電極反應(yīng)的四原則
1. 加減原則：根據(jù)得失電子守恒，總反應(yīng)式為兩個(gè)電極反應(yīng)式之和。若已知一個(gè)電極反應(yīng)式，可用總反應(yīng)式減去已知的反應(yīng)式，得另一電極反應(yīng)式。
2. 共存原則：因?yàn)槲镔|(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同，所以電極反應(yīng)式的書寫必須考慮介質(zhì)環(huán)境。堿性溶液中 不可能存在，也不可能有 參加反應(yīng)；當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)，不可能有 參加反應(yīng)。如甲烷燃料電池以O(shè)H為電解質(zhì)溶液時(shí)：負(fù)極反應(yīng)式： ；正極反應(yīng)式： 。
3. 得氧失氧原則：得氧時(shí)，在反應(yīng)物中加 （電解質(zhì)為酸性時(shí)）或 （電解質(zhì)溶液為堿性或中性時(shí)）；失氧時(shí)，在反應(yīng)物中加 （電解質(zhì)為堿性或中性時(shí)）或 （電解質(zhì)為酸性時(shí)）。如“鈕扣”電池以O(shè)H為電解質(zhì)溶液，其電池總反應(yīng)式為： ，負(fù)極 ，根據(jù)得氧原則，負(fù)極反應(yīng)式為： ；正極 ，根據(jù)失氧原則，正極反應(yīng)式為： 。
4. 中性吸氧反應(yīng)成堿原則：在中性電解質(zhì)溶液中，通過金屬吸氧所建立起的原電池反應(yīng)，其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。如銀鋅電池、鐵的吸氧腐蝕、以鋁、空氣、海水為材料組成的海水電池等。
【題型解讀】
題型一、電極名稱和電極材料的判斷
例1. 銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，鋅片是（ ）
A. 陰極B. 正極C. 陽極D. 負(fù)極
解析：電解池的兩極分別命名為陰、陽極，原電池的兩極分別命名為正、負(fù)極。題中裝置構(gòu)成的是原電池，鋅片失電子作原電池的負(fù)極。答案：D
題型二、電極方程式的書寫
例2. 下圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列判斷正確的是（ ）

A. a為負(fù)極，b為正極B. a為陽極，b為陰極
C. 電解過程中，d電極的質(zhì)量增加D. 電解過程中，氯離子的濃度不變
解析：根據(jù)電流方向可判斷出a為正極，b為負(fù)極，c為陽極，d為陰極。用惰性電極電解CuCl2溶液時(shí)，兩個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)陽極（c電極）為： ，陰極（d電極）為： 。答案：C
題型三、廢舊電池的處理方法
例3. 隨著人們生活水平的不斷提高，廢舊電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是（ ）
A. 利用電池外殼的金屬材料
B. 防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水體造成污染
C. 不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品
D. 回收其中的石墨電極
解析：隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，環(huán)境污染和環(huán)保問題已越越受到人們的重視，廢舊電池中含有鉛、汞等多種重金屬離子，極易對環(huán)境造成污染。答案：B
題型四、利用得失電子守恒進(jìn)行計(jì)算
例4. 室溫下，在實(shí)驗(yàn)室中電解500mL某0.03mol/L的NaCl溶液，通電一段時(shí)間后溶液的pH從7增加到12時(shí)（設(shè)電解時(shí)溶液的體積變化忽略不計(jì)），則陰極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）和溶液中NaCl的濃度分別為（ ）
A. 112mL, 0.02mol/LB. 56mL, 0.02mol/L
C. 56mL, 0.04mol/LD. 112mL, 0.04mol/L
解析：室溫下，pH=12時(shí)， ，生成的 的物質(zhì)的量為
。由電極反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等，推導(dǎo)出電子與各物質(zhì)之間物質(zhì)的量的關(guān)系為： 。由生成的 的物質(zhì)的量可直接求得
參加反應(yīng)的NaCl的物質(zhì)的量為 。剩余NaCl的濃度為
，生成的H2為 。答案：B
題型五、電化學(xué)基礎(chǔ)知識應(yīng)用
1. 判斷金屬的活動性強(qiáng)弱
例5. X、Y、Z、代表四種金屬元素，金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí)，X溶解，Z極上有氫氣放出；若電解 和 共存的溶液時(shí)，Y先析出；又知 的氧化性強(qiáng)于 ，則這四種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋?）
A. X>Z>Y>B. X>Y>Z>C. >Z>X>YD. X>Z>>Y
解析：金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀H2SO4中，形成原電池，X溶解說明金屬活動性X>Z；電解 和 共存的溶液時(shí)，Y先析出，則金屬活動性Z>Y；離子的氧化性越強(qiáng)，其單質(zhì)的金屬活動性越弱，則金屬活動性Y>。答案：A
2. 金屬的腐蝕
例6. 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，常出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（ ）
A.
B.
C.
D.
解析：洗過的鐵鍋在空氣中放置，可發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為： ，正極發(fā)生的反應(yīng)為： ，總反應(yīng)式為： ，而 又易被O2氧化為紅褐色的 。答案：D

題型6、電子守恒法的應(yīng)用。
例7、500 mL NO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3－)＝6．0 mol•L－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到22．4 L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是( )
A.原混合溶液中c(＋)為1 mol•L－1 B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子
C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0．5 mol D.電解后溶液中c(H＋)為2 mol•L－1
解析：兩極反應(yīng)為：陰極 Cu2＋+2e－=Cu 2H＋+2e－=H2↑ 陽極：4OH－-4e－=O2↑+2H2O,兩極都收集1mol氣體，由陽極得到轉(zhuǎn)移電子為4mol，又知生成1molH2轉(zhuǎn)移電子2mol，根據(jù)電子得失守恒，n（Cu2＋）=1mol.再通過離子所帶電荷的守恒,在500 mL NO3和Cu(N03)2的混合溶液中存在關(guān)系：2c(Cu2＋)+c(＋)=c(NO3-)，可以求出c(＋)=2 mol•L－1 .電解過程中消耗的n(OH－)=4mol,則溶液中留下4mol的H＋,c(H＋)=8mol•L－1 .
答案：B
例8、如下圖所示，若電解5min時(shí)銅電極質(zhì)量增加2.16g，試回答：

（1）電電極X名稱為_____________。
（2）pH變化：A___________, B__________, C__________。
（3）通電5min時(shí)，B中共收集224mL氣體（標(biāo)況），溶液體積為200mL。（設(shè)電解前后無體積變化）則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為__________。
（4）若A中Cl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH是___________（設(shè)前后體積無變化）。
解析：（1）因?yàn)镃u電極增重，說明溶液中的Ag+在此極析出，所以Cu極為陰極，Ag極為陽極，那么與Ag極相連的電Y極為正極，X極為負(fù)極。（2）電解Cl溶液時(shí)，陰極上2H++2e-=H2↑，溶液pH增大，電解CuSO4和2 SO4溶液時(shí)，陽極4OH- - 4e-=2H2O+O2↑，溶液pH減小。電解AgNO3溶液實(shí)質(zhì)是電鍍，溶液濃度不變，故pH不變。（3）C中銅電極增加2.16gAg，通過的電子為n(e-)= 0.02mol，因?yàn)榇��?lián)電池，每個(gè)電極通過的電子均為0.02mol，B中陽極4OH- - 4e-=2H2O+O2↑，放出O2為 =0.005mol，陰極放出H2為：0.01mol-0.005mol=0.005mol，根據(jù)H2的物質(zhì)的量推知H+得電子2×0.005mol，則Cu2+得電子為0.02mol -2×0.005mol， CuSO4 的濃度為： 。
（4）A中陰極2H++2e-=H2↑，H+減少n(H+)=0.02mol，
c(OH-) = ,pH=13。
答案：（1）負(fù)極（2）增大；減��；不變（3）0.025mol/L（4）13。
例9、（1）肼（N2H4）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa時(shí)，32.0gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)猓�放出熱�?24kJ（25℃時(shí)），N2H4完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。
（2）肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%~30%的OH溶液。
肼—空氣燃料電池放電時(shí)：
正極的電極反應(yīng)式是 。
負(fù)極的電極反應(yīng)式是 。
（3）下圖是一個(gè)電化學(xué)過程示意圖。

①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是 。
②假設(shè)使用肼—空氣燃料電池作為本過程中的電，銅片的質(zhì)量變化128g，則肼一空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣 L（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）
解析：（1）注意32克N2H4為1mol,注意△H應(yīng)與方程式的計(jì)量數(shù)相對應(yīng)，如N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol
（2）肼—空氣燃料電池，電解質(zhì)溶液是OH溶液。故電極反應(yīng)為：
（正極）O2+2H2O+4e－=4OH－ ，（負(fù)極）N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑
（3）①此圖為電解裝置，銅片為陽極，鋅片為陰極。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu2++2e－=Cu
② 銅片減少128g，即轉(zhuǎn)移電子4mol 根據(jù)O2+2H2O+4e－=4OH－計(jì)算得，需要氧氣1mol,轉(zhuǎn)化為空氣則需要112L。
答案：（1）N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol
（2）O2+2H2O+4e－=4OH－ ； N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑
（3）①Cu2++2e－=Cu ②112

【專題測試】
1．下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是
(　　)

【解析】　選項(xiàng)A，Zn應(yīng)為原電池負(fù)極，Cu為原電池正極。選項(xiàng)B，鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換。選項(xiàng)C，粗銅應(yīng)連接電正極。選項(xiàng)D，電解飽和NaCl溶液，Cl－在陽極放電產(chǎn)生Cl2，溶液中的H＋在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2，正確。
【答案】　D
2．下列敘述正確的是
(　　)
①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置�、谠�電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)　③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池的裝置均可實(shí)現(xiàn)�、芴及舨荒苡米髟�電池的正極�、莘磻�(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原電池的形式實(shí)現(xiàn)
A．①⑤　　　　　　　　　B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
【解析】�、谠�電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，③不能實(shí)現(xiàn)，④碳棒可以作原電池的正極。
【答案】　A
3．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：
Zn(s)＋2nO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋n2O3(s)
下列說法錯(cuò)誤的是
(　　)
A．電池工作時(shí)，鋅失去電子
B．電池正極的電極反應(yīng)式為2nO2(s)＋H2O(l)＋2e－===n2O3(s)＋2OH－(aq)
C．電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極
D．外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g
【解析】　由所給電池的總反應(yīng)式可知，電池工作時(shí)，每有1 mol Zn參加反應(yīng)，失去2 mol電子，則會有2 mol電子從負(fù)極Zn開始，流經(jīng)外電路而流向正極，并在正極發(fā)生反應(yīng)，2nO2(s)＋H2O(l)＋2e－===n2O3(s)＋2OH－(aq)，故外電路每通過0.2 mol電子，Zn的質(zhì)量就減輕6.5 g。
【答案】　C
4．科學(xué)家近年研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化成氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為
(　　)
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
【答案】　C
5．鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是
(　　)
A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋
B．正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置
D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕
【答案】　A
6．在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是
(　　)
①原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng)�、谠�電池正極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)�、墼�電池負(fù)極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng)�、茉�電池負(fù)極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】　原電池的負(fù)極和電解池的陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng)。原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)。
【答案】　B
7．用惰性電極分別電解足量的下列物質(zhì)的水溶液一段時(shí)間后，向剩余電解質(zhì)溶液中加入一定量的一種物質(zhì)(括號內(nèi))，溶液能恢復(fù)到與原溶液完全一樣的是
(　　)
A．CuCl2(CuO) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4〔Cu (OH)2〕
【解析】　首先分析各水溶液中存在哪些陰、陽離子，判斷陰、陽兩極參加反應(yīng)的離子是什么？溶液中減少的是什么？顯然A中電解的是CuCl2，B中被電解的是水，D中減少的是CuO，與添加的物質(zhì)不符被否定。
【答案】　C
8．氫鎳電池是近年開發(fā)出的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是：
12H2＋NiO(OH) Ni(OH)2
根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是
(　　)
A．電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大
B．電池放電時(shí)，鎳元素被氧化
C．電池充電時(shí)，氫元素被氧化
D．電池放電時(shí)，H2是負(fù)極
【解析】　放電時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行，氫被氧化為H＋，負(fù)極區(qū)pH減小，鎳元素被還原，而充電時(shí)，反應(yīng)向左進(jìn)行，氫元素被還原。
【答案】　D
9．若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，則下列關(guān)于該裝置的有關(guān)說法正確的是
(　　)
A．該裝置可能是原電池，也可能是電解池
B．該裝置只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為硝酸
C．該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽極
D．該裝置只能是原電池，電解質(zhì)溶液不可能是鹽酸
【解析】　不能是原電池，Cu＋H＋不能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
【答案】　C
10．用惰性電極電解2 L 1.0 mol•L－1CuSO4溶液，在電路中通過0.5 mol電子后，調(diào)換正負(fù)極繼續(xù)電解，電路中通過了1 mol電子，此時(shí)溶液中c(H＋)為(假設(shè)體積不變)
(　　)
A．1.5 mol•L－1 B．0.75 mol•L－1
C．0.5 mol•L－1 D．0.25 mol•L－1
【解析】　調(diào)換正負(fù)極前后電極反應(yīng)式的比較情況如下：
前陽：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑陰：2Cu2＋＋4e－===2Cu
后陽：2Cu－4e－===2Cu2＋(先)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(后)陰：2Cu2＋＋4e－===2Cu
由上反應(yīng)知：電路中轉(zhuǎn)移的1.5 mol電子中，只有1 mol由OH－放電產(chǎn)生，即消耗的n(OH－)＝1 mol，亦即溶液中積累的n(H＋)＝1 mol，故c(H＋)＝0.5 mol/L。
【答案】　C
11．把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條下通電一段時(shí)間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為
(　　)
A．1∶2∶3　　　　　　　B．3∶2∶1
C．6∶3∶1 D．6∶3∶2
【答案】　D
12．下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是
(　　)
A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極
B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極
C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極
D．在鍍上電鍍鋅，用鋅作陽極
【答案】　A
13．如下圖所示，通電后，A極上析出Ag，對該裝置的有關(guān)敘述正確的是(　　)

A．P是電的正極
B．F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．通電后，甲、乙、丙三池中，除了E、F兩極外，其他電極均參加了反應(yīng)
D．通電后，甲池溶液的pH減小，而乙、丙兩池溶液的pH不變
【答案】　B
14．如下圖所示，X、Y分別是直流電的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色、無臭
氣體放出。符合這一情況的是 (　　)

a極板b極板X電極Z溶液

A鋅石墨負(fù)極CuSO4
B石墨石墨負(fù)極NaOH
C銀鐵正極AgNO3
D銅石墨負(fù)極CuCl2

【答案】　A
15．天津是我國研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(LiCoO2)，充電時(shí)LiCoO2中Li被氧化，Li＋遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳(C6)中，以LiC6表示。電池反應(yīng)為LiCoO2＋C6 CoO2＋LiC6，下列說法正確的是
(　　)
A．充電時(shí)，電池的負(fù)極反應(yīng)為LiC6－e－===Li＋＋C6
B．放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)為CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2
C．羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)
D．鋰離子電池的比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)低
【解析】　A項(xiàng)，充電時(shí)，發(fā)生電解池反應(yīng)，電池負(fù)極即為電解池陰極，發(fā)生還原反應(yīng)Li＋＋C6＋e－===LiC6；B項(xiàng)，放電時(shí)發(fā)生原電池反應(yīng)電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；C項(xiàng)，含活潑氫的有機(jī)物作電解質(zhì)易得電子；D項(xiàng)，鋰相對原子質(zhì)量小，其密度最小，所以鋰離子電池的比能量高。
【答案】　B
16．將g條、Al條平行插入一定濃度的NaOH溶液中，如下圖所示用導(dǎo)線連接起。下列敘述符合事實(shí)的是(　　)

A．?dāng)嚅_2，閉合1時(shí)，Al電極反應(yīng)為：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O
B．?dāng)嚅_2，閉合1時(shí)，由于g比Al活潑，故g失去電子被氧化成g2＋
C．?dāng)嚅_1，閉合2時(shí)，電子由g向Al流動
D．?dāng)嚅_1，閉合2時(shí)，溶液中立即會有白色沉淀析出
【解析】　斷開2，閉合1時(shí)，Al、g、NaOH構(gòu)成原電池，Al能自發(fā)與NaOH溶液反應(yīng)而失去電子，為原電池的負(fù)極：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤。斷開1，閉合2時(shí)，構(gòu)成電解NaOH溶液的電解池，Al接電的正極為電解池的陽極，被溶解：Al－3e－===Al3＋，生成的Al3＋馬上與溶液中過量的OH－反應(yīng)生成AlO－2，看不到白色沉淀析出。g接電的負(fù)極為電解池的陰極，溶液中的H＋在該極獲得電子而產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－===H2↑。電子流向?yàn)椋篻→NaOH溶液→Al，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。
【答案】　A

17．(10分)如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：

序號內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個(gè)月干燥的鐵絲表面依然光亮
2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí)鐵絲表面依然光亮
3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月鐵絲表面已變得灰暗
4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面略顯灰暗
5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面已變得灰暗
6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重
回答以下問題：
(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號)________；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是__________________；正極反應(yīng)是______________________；
(2)由該實(shí)驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是___________________________
______________________________________________________________________；
(3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是________________________(答兩種方法)。
【解析】　由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(鐵絲表面變灰暗)得出發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的實(shí)驗(yàn)為3、4、5、6，負(fù)極Fe失電子變成Fe2＋被腐蝕，正極均為O2放電。從能否構(gòu)成原電池的條等方面回答問題(2)。從改變物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，從覆蓋保護(hù)層、原電池原理等方面進(jìn)行思考回答問題(3)。
【答案】　(1)3、4、5、6
Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋)
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)存在
(3)電鍍、發(fā)藍(lán)等表面覆蓋保護(hù)層，犧牲陽極的陰極保護(hù)法等
18．(10分)二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料。工業(yè)上以軟錳礦為原料，利用硫酸亞鐵制備高純二氧化錳的流程如下：

某軟錳礦的主要成分為nO2，還含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分陽離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見下表，回答下列問題：
沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2n(OH)2Cu(OH)2
pH5.23.29.710.46.7
沉淀物Zn(OH)2CuSZnSnSFeS
pH8.0≥0.42≥2.5≥7≥7
(1)硫酸亞鐵在酸性條下將nO2還原為nSO4，酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。
(2)濾渣A的主要成分為__________________。
(3)加入nS的目的是除去________________雜質(zhì)。
(4)堿性鋅錳干電池中，nO2參與的電極反應(yīng)方程式為___________________________
________________________________________________________________________。
(5)從廢舊堿性鋅錳干電池中可以回收利用的物質(zhì)有________________________(寫出兩種)。
【解析】　(2)軟錳礦酸浸后，濾液中主要含有n2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋和H＋，當(dāng)加氨水調(diào)pH至5.4時(shí)，根據(jù)題目所給表格，此pH下，只有Al3＋、Fe3＋可沉淀完全。
(3)在pH＝5.4時(shí)，Cu2＋、Zn2＋可以硫化物的形式沉淀完全，而nS在此情況下不可溶解形成n2＋和S2－，因此加入nS是為了除去Cu2＋和Zn2＋。
【答案】　(1)nO2＋2FeSO4＋2H2SO4===nSO4＋
Fe2(SO4)3＋2H2O　(2)Fe(OH)3、Al(OH)3　(3)Cu2＋、Zn2＋
(4)nO2＋H2O＋e－===nOOH＋OH－(或2nO2＋H2O＋2e－===n2O3＋2OH－)　(5)鋅、二氧化錳
19．(13分)物質(zhì)X是中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì)，X既能與稀硫酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。
(1)若X為氧化物，X的化學(xué)式是________________。
(2)若X為單質(zhì)，X用于焊接鋼軌反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________
________________________________________________________________________。
(3)若X與稀硫酸反應(yīng)生成無色無味的氣體A，與濃氫氧化鈉溶液加熱反應(yīng)生成氣體B。等物質(zhì)的量的A和B在水溶液中反應(yīng)又生成X。
X與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________；
X與足量稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式是________________________________
________________________________________________________________________。
①在宇航器中，可以不斷的將座艙內(nèi)的空氣通過盛有金屬過氧化物(以過氧化鈉為例)的容器，以除去A。反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________。
②科學(xué)家設(shè)計(jì)出新的航天飛船內(nèi)的空氣更新系統(tǒng)。其中一步是A和氫氣在200～250 ℃時(shí)，鎳催化劑作用下，生成甲烷和另一物質(zhì)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________。
③熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如下圖所示：
C(Ⅰ)的電極名稱是________(填正極或負(fù)極)。該燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是______________________。

熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖
【答案】　(1)Al2O3　(2)2Al＋Fe2O3=====高溫2Fe＋Al2O3
(3)HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑
NH＋4＋HCO－3＋2OH－===NH3•H2O＋CO2－3＋H2O
①2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2
②CO2＋4H2=====Ni200～250 ℃CH4＋2H2O
③負(fù)極　2H2＋O2===2H2O
20．(11分)新型鋰離子電池在新能的開發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動汽車的動力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下：
方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800 ℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時(shí)生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出。
方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥，在800 ℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。
在鋰離子電池中，需要一種有機(jī)聚合物作為正負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機(jī)聚合物的單體之一(用表示)的結(jié)構(gòu)簡式如下：

請回答下列問題：
(1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。其原因是________________________________________________________________________。
(2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有________、________、________(填化學(xué)式)生成。
(3)在方法二中，陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為__________________________
________________________________________________________________________。
(4)寫出與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________
________________________________________________________________________。
(5)已知該鋰離子電池在充電過程中，陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________。
【解析】　(1)因制備該電池電極材料的原料為乙酸亞鐵，產(chǎn)品為磷酸亞鐵鋰，為防止亞鐵化合物被氧化，故兩種制備方法的過程必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。
(2)方法一中除生成磷酸亞鐵鋰和乙酸外，由碳酸鋰可生成CO2氣體，由磷酸二氫銨可生成NH3和水蒸氣，故除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有CO2、H2O和NH3生成。
(3)分析方法二所給條，抓住幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：①鐵作陽極；②磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液為電解液；③析出磷酸亞鐵鋰沉淀，所以陽極的電極反應(yīng)式為：Fe＋H2PO－4＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋。
(4)分析的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中既含甲基丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)，又含碳酸二酯的結(jié)構(gòu)(見下圖)：

由此可分析寫出與足量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(5)該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)為充電時(shí)陽極電極反應(yīng)的逆過程，即由磷酸鐵生成磷酸亞鐵鋰，故放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。
【答案】　(1)為了防止亞鐵化合物被氧化
(2)CO2　H2O　NH3
(3)Fe＋H2PO－4＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋
(4)

HOCH2CH2OH＋Na2CO3＋CH3OH
(5)FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4
21．(8分)常溫下電解200 mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中Ⅰ、Ⅱ所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，根據(jù)圖中信息進(jìn)行下列計(jì)算：

(1)原混合溶液中NaCl和CuSO4的物質(zhì)的量濃度。
(2)t2時(shí)所得溶液的pH。
(3)電解至t3時(shí)，消耗水的質(zhì)量。
【解析】　(1)陽極首先逸出的是氯氣：n(NaCl)＝2n(Cl2)＝0.02 mol，則c(NaCl)＝0.1 mol/L。
陽極得到336 mL氣體中，含0.01 mol Cl2和0.005 mol O2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：0.01 mol×2＋0.005 mol×4＝0.04 mol。
此過程中陰極剛好全部析出銅：
n(CuSO4)＝n(Cu)＝0.04 mol2＝0.02 mol，
則c(CuSO4)＝0.02 mol0.2 L＝0.1 mol/L。
(2)t2時(shí)溶液中c(Na＋)＝0.1 mol/L，c(SO2－4)＝0.1 mol/L。
根據(jù)電荷守恒有：c(H＋)＝2×0.1 mol/L－0.1 mol/L＝0.1 mol/L，即溶液的pH＝1。
【答案】　(1)c(NaCl)＝0.1 mol/L、c(CuSO4)＝0.1 mol/L
(2)pH＝1　(3)0.72 g

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