第四章电化学基础答案.docx

第四章 电化学基础
第一节 原电池
一、 基础梳理
1. 答案　D
解析　A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。
2. 答案　BD
解析　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；D正确。
3. 答案：D
解析：由反应(1)可得氧化性：B2＋>A2＋，由反应(2)可知D为非常活泼的金属，故其阳离子的氧化性很弱；由反应(3)可知氧化性：E2＋>B2＋，综合分析，氧化性强弱顺序为：E2＋>B2＋>A2＋>D2＋。
4. 答案：A
解析：题图所示原电池中，Zn为负极发生氧化反应，Cu为正极发生还原反应，故A项正确，C项错；原电池工作时，ZnSO4溶液中的Zn2＋浓度增大，所以盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中迁移，B项错；铜电极上发生的电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu，D项错。
5. 答案：A
解析：②原电池负极发生氧化反应；③不能实现；④碳棒可以作原电池的正极。
6. 答案：D
解析：A中滴加CuSO4溶液：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，置换出的Cu附着在Zn上构成原电池，加快产生H2的速率。A中的Zn有少量的与CuSO4反应，则与稀硫酸反应的Zn小比B中小，产生的H2体积比B中小。
7. 答案：B
解析：A选项是通过构成锌铁原电池，在船壳上加锌块作原电池负极，从而保护船体不被腐蚀；B选项是靠氧化膜保护铝；C选项中发生反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的铜与锌构成原电池加快反应速率；D选项分别为锌铁原电池和锡铁原电池，前者锌为负极，后者铁为负极，所以镀锌铁更耐用。
8. 答案：D
解析：CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应，不能设计成原电池，A项错；B项中会发生反应：KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3，生成的AgCl会使盐桥的导电性减弱，所以盐桥中不能使用KCl，可换成KNO3，B项错；由于铁遇到浓硝酸会发生钝化，而铜可与之发生反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，Cu失电子被氧化，作原电池的负极，所以C项错。
9. 答案：B
解析：构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误；③、④正确；原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol e－通过时，产生H2为0.5 mol，故⑤正确。
10. 答案：C
解析：本题考查原电池的组成，活泼金属为负极，且能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。
二、运用提升
11. 答案：(1)甲＝乙＝丙　(2)甲＝乙＜丙　(3)甲＞乙＞丙
(4)对于丙，因形成ZnCu原电池，使反应速率加快
解析：三支试管中产生H2的实质是：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。开始时，c(H＋)相等，故开始时反应速率：甲＝乙＝丙；产生H2的体积相等，则与酸反应消耗的Zn的质量相等，但丙中还发生了反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故参加反应的Zn的质量：甲＝乙＜丙；对于乙：CH3COOHCH3COO－＋H＋，随着c(H＋)的减少，电离平衡向右移动，因此反应过程中c(H＋)乙＞c(H＋)甲，乙的反应速率大于甲；对于丙，因形成ZnCu原电池，使反应速率加快，故反应终了，所需时间：甲＞乙＞丙。
12. 答案：(1)9.75　(2)1.806×1023　(3)0.75 mol·L－1
解析：此题为涉及原电池原理的计算。计算时可以根据原电池反应方程式进行。
13. 答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大　(4)D>A>B>C
解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性A>B；乙中C极质量增加；即析出Cu，则B为负极，活动性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活动性D>A，随着H＋的消耗，溶液pH逐渐变大。
14. 答案：(1)在银圈上有红色固体析出，且银圈向下倾斜
(2)Fe的金属活动性大于Ag，因此Fe被氧化失去电子，电子流向Ag，Cu2＋在Ag处得到电子被还原为Cu析出，附着在Ag上，因此银圈质量增加，所以产生上述现象
解析：本题考查原电池原理。银圈、铁圈、CuSO4溶液构成了原电池。Fe比Ag活泼，故Fe作负极失电子，Cu2＋在Ag处得到电子被还原成Cu，附着在Ag上，故银圈质量增加，向下倾斜。
三、选做题
15. 答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)正　2H＋＋2e－===H2↑　增大　负　Fe－2e－===Fe2＋
(3)Zn　Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　Zn不断溶解，Fe极上有气体析出
(4)B>A>C
(5)另一电极材料的活泼性解析：Sn、Fe、Zn三者的金属活动性强弱为Zn>Fe>Sn，则B中Fe为负极，C中Fe为正极。

第四章 电化学基础
第二节 化学电源
一、 基础梳理（本部分包括10小题，共20分）
1． 答案：A
解析：化学电源比火力发电对化学能的利用率高，A正确；火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位而不是化学电源，故B错误；化学电源也存在重金属等环境污染，不全是安全、无污染的，故C错误；化学电源也有一次性电池，故D错误。
2. 答案：C
解析：因为锌锰干电池中锌为负极会变细，碳棒不变，故A错误；原电池是将化学能直接转变为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应为H2－2e－===2H＋，C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错误。
3. 答案：B
解析：铜锌原电池中锌作负极，电子沿外电路从Zn→Cu。
4. 答案　D
解析　A项生铁中含碳，投入稀盐酸中时构成原电池；B项构成原电池；C项锌置换出铜后，构成锌铜原电池；D项浓硫酸不导电，不能构成原电池。
5. 解析　由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极材料是Fe，反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C错。
6. 答案　D
解析　由总反应式减去正极反应式得到负极反应式：2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2，则可判断负极有CO2生成，A项错误，D项正确；该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B项错误；该电池供应2 mol水蒸气时，转移的电子为4 mol，C项错误。
7. 答案：B
解析：Zn是负极，故A错；电池反应和没有形成原电池时的氧化还原反应相同，故B正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极，C错；在溶液中，阳离子向正极移动，故D错误。
8. 答案　C
解析　a极上发生的是失电子的氧化反应，电极反应是C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，C错。
9. 答案：C
解析：题中提供的电极和电解质溶液及导线连接除C项外都符合原电池的形成条件，C项不存在自发进行的氧化还原反应。
10.答案　C
解析　Mg­H2O2­海水电池，活泼金属(Mg)作负极，发生氧化反应：Mg－2e－===Mg2＋，H2O2在正极(石墨电极)发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－(由于电解质为中性溶液，则生成OH－)，A、B项错误，C项正确；原电池电解质溶液中Cl－向负极移动，D项错误。
二、运用提升（30分）
11. 答案：(1)正　(2)负　(3)Al　通入Cl2
12. 答案：(1)Pt　O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(2)Zn　2Zn－4e－===2Zn2＋
解析：本题尽管情景较新，但考查的内容实质上是原电池基本工作原理。
13. 答案：答案　(1)a　还原　(2)乙
(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
5Fe2＋－5e－===5Fe3＋
(4)0.5
解析　(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。
14. 答案　(1)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
(2)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(3)CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
(4)CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O
三、选做题（10分）
15. 答案　(1)两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能。
(2)操作Ⅰ加酸，c(H＋)增大，AsO得电子，I－失电子，所以C1是负极，C2是正极。操作Ⅱ加碱，c(OH－)增大，AsO失电子，I2得电子，此时，C1是正极，C2是负极。故发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同。　(3)2I－－2e－===I2
(4)AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O　(5)A
解析　由于酸性条件下发生反应AsO＋2I－＋2H＋===AsO＋I2＋H2O，碱性条件下发生反应AsO＋I2＋2OH－===AsO＋H2O＋2I－都是氧化还原反应。而且满足构成原电池的三大要素：①不同环境中的两电极(连接)；②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)；③形成闭合回路。
当加酸时，c(H＋)增大，C1：2I－－2e－===I2，是负极；C2：AsO＋2H＋＋2e－===AsO＋H2O，是正极。
当加碱时，c(OH－)增大，C1：I2＋2e－===2I－，是正极；C2：AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O，是负极。

第四章 电化学基础
第三节 电解池（第一课时）
一、 基础梳理（本部分包括10小题，共20分）
1．答案：D
解析：从能量角度看，电解是把电能转化成化学能的过程，故①对，②错。电解质溶液的导电，必然伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故③、⑤对。某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解供给电能也可以实现，故④对，所以D选项符合题意。
2. 答案：A
解析：由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn作负极，右侧番茄形成电解池，Cu作阴极，故只有A选项正确。
3. 答案：D
解析：电解饱和食盐水时，阴极生成H2，收集时试管口向下；阳极生成Cl2，通入淀粉碘化钾溶液时，溶液变蓝色。电子从直流电源负极流向电解池阴极，故正确的选项是D。
4. 答案　A
解析　A项，电解稀碳酸钠溶液，实质是电解水，碳酸钠溶液浓度增大，pH增大，故符合；B项，电解硫酸钠溶液实质也是电解水，但溶液仍为中性，pH不变；C项，电解稀硫酸实质是电解水，硫酸浓度增大，pH减小；D项，电解硫酸铜生成硫酸、氧气和铜，故pH减小。
5. 答案：C
解析：a为正极，c为阳极，d为阴极，阴极上生成Cu，质量增加，b极为负极，电解过程中，Cu2＋、Cl－浓度均减小。
6. 答案　D
解析　SO、OH－移向b极，在b极OH－放电，产生O2，b极附近c(H＋)>c(OH－)，石蕊试液变红。Na＋、H＋移向a极，在a极H＋放电产生H2，a极附近c(OH－)>c(H＋)，石蕊试液变蓝。所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B、C均错。
7. 答案　B
解析　将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2－放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3＋放电，阴极产物为Al。
8. 答案　A
解析　A项电解方程式为2NaCl＋2H2OCl2↑(阳极)＋H2↑(阴极)＋2NaOH，正确；B项电解方程式为CuCl2Cu(阴极)＋Cl2↑(阳极)，阴极没有气体生成，不正确；C项电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu(阴极)＋O2↑(阳极)＋2H2SO4，阴极没有气体生成，不正确；D项电解方程式为2H2O2H2↑(阴极)＋O2↑(阳极)，阴、阳两极生成气体的体积比为2∶1，不正确。
9. 答案　D
解析　A项中电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，消耗的CuSO4与H2O的物质的量之比为1∶1，而加入Cu(OH)2后发生反应Cu(OH)2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O，生成的CuSO4与H2O的物质的量之比为1∶2，故不能恢复到原来的溶液；B项实质是电解水，故加入NaOH不可恢复；C项电解之后生成NaOH、H2和Cl2，故要加入HCl才可以恢复；D项电解的是电解质本身，故只需要加入CuCl2即可恢复。
10．答案　B
解析　由2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未电解完，加CuO即可复原，而加入Cu(OH)2相当于加入CuO·H2O，故CuSO4电解完后，还电解了部分水。电解析出了0.1 mol Cu，转移电子0.2 mol，而电解0.1 mol H2O转移电子0.2 mol，故转移的电子的总物质的量为0.4 mol。
二、运用提升（30分）
11. 答案：(1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4、Na2SO4 (3)CuSO4、NaCl
12. 答案　(1)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
(2)Al＋3HCO－3e－===Al(OH)3↓＋3CO2↑
解析　(1)依据信息阳极形成的氧化膜一定为Al2O3，Al失电子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H＋生成；(2)Al作阳极，失电子，生成Al3＋，Al3＋水解显酸性，溶液中的HCO水解显碱性，两者水解互相促进，生成Al(OH)3和CO2。
13. 答案　(1)阳极　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O　(2)阴极　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
解析　H2产生是因为H2O电离的H＋在阴极上得电子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O，阳极反应式容易错写成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
14．解析：电解5.00%的硫酸溶液，实际上是电解水。因此在该电解池的阴极产生H2，阳极产生O2，且V(H2)∶V(O2)＝2∶1。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极，在336 mL气体中，V(H2)＝×336 mL＝224 mL，为0.01 mol，V(O2)＝×336 mL＝112 mL，为0.005 mol，说明电路中有0.02 mol电子通过，因此在b极(阴极)产生0.02 mol Ag，质量为0.02 mol×108 g·mol－1＝2.16 g。则n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电解池，在通电一定时间后，在Pt电极上发生还原反应所消耗溶液中Ag＋的物质的量，等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag＋的物质的量，因此AgNO3浓度不变，溶液的pH也不变。电解5.00%的硫酸溶液，其实质是电解水，因此硫酸浓度增大，即H＋浓度增大，故溶液的pH减小．设原5.00%的硫酸溶液的质量为x，电解时消耗水的质量为0.01 mol×18 g/mol＝0.18 g，则5.00%x＝5.02%(x－0.18 g)，解得：x＝45.18 g。
答案：(1)正　(2)Ag　2.16　(3)2　　1　(4)不变　不变
增大　减小　(5)45.18
三、选做题（10分）
答案　
(1)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
②H2　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
③×8×9.65×104 C·mol－1
＝3.45×104 C　4
解析　
(1)①甲烷燃料电池中正极为O2被还原，负极为CH4被氧
化，在碱性条件下生成CO，其电极反应分别为O2＋2H2O＋4e－===4OH－、CH4＋
10OH－－8e－===CO＋7H2O。
②闭合K后构成闭合回路，此时a、b分别为电解池的阳极和阴极，阴极为H＋得电子被还原，同时得到H2和NaOH，阳极为Cl－被氧化得到Cl2，该电解池中的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
③每个电池通入1 L CH4，电路中通过的电量为×8×9.65×104 C·mol－1＝3.45×104 C。

第四章 电化学基础
第三节 电解池（第二课时）
一、 基础梳理（本部分包括10小题，共20分）
1．答案：A
解析：加入电解质的目的是增强溶液的导电性，电解质电离出的离子不能参与电极反应。根据离子的放电顺序，应选NaOH。
2. 答案：B
解析：电解CuCl2溶液时，阴极析出铜，阳极放出氯气，A错误；原电池可以作电解池的电源，B正确；电解质溶液导电的过程就是其被电解的过程，C错误；电解池中阳极发生氧化反应，D错误。
3. 答案　C
解析　在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。
4. 答案：B
解析：本题主要考查电解原理及有关离子的放电顺序。由阴阳离子的放电顺序可知电解KNO3、NaOH溶液的实质都是电解水，电解质溶液的浓度均增大，KNO3溶液pH不变，NaOH溶液的pH增大；电解HCl溶液，阴极反应2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应2Cl－－2e－===Cl2↑，电解的是HCl，电解质溶液的浓度降低，pH增大；电解CuSO4溶液，阴极反应2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池反应是：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，pH减小。
5. 答案：A
解析：本题左侧装置相当于一个原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极。原电池提供直流电，用铜电极电解硫酸钠溶液，X极与电源的正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应：Cu－2e－===Cu2＋，Y极与电源的负极相连作阴极，发生还原反应，电极反应：2H＋＋2e－===H2↑，因此Y极与滤纸接触处变红。
6. 答案：C
解析：用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为：
4AgNO3＋2H2O电解,4Ag＋O2↑＋4HNO3
可知：阴极上析出Ag，阳极放出O2，故A正确，D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B错误；要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C正确。
7. 答案：B
解析：粗铜作阳极，发生氧化反应，不活泼的金属(Ag、Pt等)以阳极泥沉积，精铜作阴极，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu。
8. 答案：A
解析：电解池中，铁作阳极，自然会溶解；工业上是用石墨作电极电解Al2O3制得纯铝，A为正确选项；精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，B说法正确；C、D均无误
9. 答案：D
解析：N2在阳极上被氧化，A项错；铁是活泼的金属，作阳极会被氧化，B项错；阴极的电极反应是N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C项错。
10．答案：C
解析：K闭合时Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，所以A正确。在题述总反应式中，得失电子总数为2e－，当电路中转移0.2 mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2 mol，所以B对。K闭合一段时间，也就是充电一段时间后，Ⅱ可以作为原电池，由于c极表面生成Pb，放电时作电源的负极，d表面生成PbO2 ，放电时作电源的正极，所以D也正确。K闭合时d极是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。
二、运用提升（30分）
11. 答案：(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大，pH增大
(3)B
解析：根据离子放电顺序可知，阳极OH－放电产生O2而阴极H＋放电产生H2，从而使阴极区附近H2OH＋＋OH－的电离平衡被破坏，平衡右移：OH－浓度增大，pH增大，产生的OH－和通过阳离子交换过来的K＋结合成KOH由B口流出。
12. 解析：当电键K接触A点时，构成一个有外接直流电源的电解装置，与电源正极相连的Zn①极是阳极，与电源负极相连
的Zn②极是阴极。当工作5 min后Zn②极上析出了Cu，此时，将电键K接触B点，构成一个原电池装置，表面覆盖铜的Zn②极是原电池的正极，Zn①极是原电池的负极。(3)当两电极分别为Zn、Fe，电解质溶液为ZnCl2饱和溶液并把电键K接A时，装置为电镀池。
答案：(1)电解池　阳　Cu2＋＋2e－===Cu
(2)原电池　正　Zn－2e－===Zn2＋
(3)电镀池　Zn2＋＋2e－===Zn
13. 答案：(1)正极
(2)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
(3)1∶1　(4)银　AgNO3
(5)Y极附近红褐色变深　氢氧化铁胶粒带正电荷
解析：本题考查电解池有关串联电解的知识。综合性较强。由向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F为阴极，那么E为阳极，所以B为电源的负极，A为电源的正极。甲是电解CuSO4溶液，总方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。乙装置中生成的气体为V(Cl2)∶V(H2)＝1∶1。丙是电镀池，所以给铜镀银，阳极G应为Ag，阴极H为Cu，电镀液为AgNO3溶液。由于氢氧化铁胶粒带正电，所以有外加电源时，胶粒定向移动，向阴极移动，所以Y极附近红褐色变深。
14. 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　有气泡冒出，溶液变红
②2Cl－－2e－===Cl2↑　把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色　(2)①纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu
②粗铜　Cu－2e－===Cu2＋
解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变为蓝色。
(2)电解精炼粗铜时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中，阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
三、选做题（10分）
15. 答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　升高
(2)<　电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应　酸碱中和滴定
(3)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
或2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
解析：原理：电解饱和食盐水2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。
(1)离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
(2)电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH、Cl2与NaOH发生了反应，使Cl2的体积小于2 L。测定溶液浓度的常用方法为酸碱中和滴定。

第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
一、 基础梳理（本部分包括10小题，共20分）
1．答案：C
解析：A、B、D三项中都形成了原电池，Fe被腐蚀，只有C项中铁被铜镀层保护，不易被腐蚀。
2. 答案：A
解析：吸氧腐蚀的电极反应：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液中发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，Fe(OH)2继续被氧化：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。
3. 答案　C
解析　根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为
左边　负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
右边　负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
a、b处的pH均增大，C错误。
4. 答案：D
解析：选项A中黄铜是铜锌合金，可以构成原电池，但铜没有锌活泼，被腐蚀的是锌而不是铜，所以不易产生铜绿；选项B中生铁是铁碳合金，可以构成原电池而使铁腐蚀生锈，软铁芯几乎是纯铁，不构成原电池；选项C中铁与铜接触构成原电池，铁比铜活泼，铁就被腐蚀生成铁锈；选项D中银质奖牌是由较纯的银制作的，久置后表面变暗是跟空气中的多种物质反应造成的。
5. 答案：A
解析：选项A，铁作阳极，铁要溶解，要在铁表面镀锌，铁应该作阴极；选项B，Zn的活动性比Fe强，Zn失去电子而保护了船体；选项C，钢铁吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子；选项D，Cl－失电子能力大于OH－，电解饱和食盐水时，Cl－在阴极失去电子变为Cl2。
6. 答案：C
解析：加入铜构成Fe—Cu原电池，反而会加快铁的腐蚀。
7. 答案：B
解析：发生的反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，有0.2 mol电子转移则生成0.1 mol H2，消耗0.1 mol Zn，其质量为6.5 g。
8. 答案：A
解析：在食盐水中ZnFe形成原电池，发生吸氧腐蚀消耗甲中的氧气，甲中压强变小，乙中导气管受大气压强作用形成一段水柱；在金属剪口处形成ZnFe原电池，正极发生反应2H2O＋O2＋4e－===4OH－，溶液呈碱性，溶液变红；Zn比铁活泼，Zn作负极，Zn－2e－===Zn2＋而被腐蚀。
9. 答案：C
解析：本实验的原理相当于金属的吸氧腐蚀，把化学能转化为电能。在原电池中，活泼金属铝作负极，电极反应：Al－3e－===Al3＋，木炭棒作正极，电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由此可知木炭棒和碳粒的质量不会改变。由于木炭棒作正极，因此应与玩具电机的正极相连。
10．答案：D
解析：A选项应该说铬的含量大于13%，稀硝酸对合金的腐蚀速率比盐酸、硫酸弱。B应生成NO；C不能解释盐酸、硝酸氢离子浓度相等，但硝酸腐蚀速率慢。

二、运用提升（30分）
11. 答案：B ①2H＋＋2e－===H2↑　C ②Cu2＋＋2e－===Cu
A ③2H＋＋2e－===H2↑　D>A>B>C
解析：对于原电池装置，应该明确负极材料、正极材料，电解质溶液，同时找出发生反应的总化学方程式是什么；本题可通过现象，判断哪个电极作负极、哪个电极作正极，再写出电极反应。①中正极反应为2H＋＋2e－===H2↑ ，活动性A>B；②中正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，活动性B>C，③中正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，活动性D>A。
12. 答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2　(2)BD
(3)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu　②0.08
③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(
其他合理答案也可)
13. 答案：(1)3、4、5、6
Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋)
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
解析：解答第(1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，实验3、4、5、6发生了电化学腐蚀，其中负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
解答第(2)题时，对比实验1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验2、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。
第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)，亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止其腐蚀。
(2)电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等
14. 答案　c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液
解析　电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解液，比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。
三、选做题（10分）
15．答案(1)增大反应物接触面积，使反应更充分
H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl
2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑
(2)①a　2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O　②做电解质溶液(或导电)
解析　(1)采用气、液逆流方式的目的是增大反应物接触面积，使反应更充分。反应池内发生反应的化学方程式为H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl。进入电解池的物质应为FeCl2和HCl，根据电解池图示，左侧生成的为Fe3＋，右侧生成的为H2，则可得总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋通电,2Fe3＋＋H2↑。
(2)①电解精炼银，粗银作阳极，纯银作阴极，阴极上除了附着银之外，还会有少量的NO2气体产生。原因是NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。
②用铝质容器与食盐水处理Ag2S的原理是：利用原电池原理，负极：2Al－6e－===
2Al3＋，正极：3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－，2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，总反应：2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑＋6Ag。
习题课 电极反应方程式书写（答案）
1.答案　B
解析　由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高。烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。
2.答案　C
解析　解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。
3. 答案　C
解析　本题考查原电池原理。CH3OH中碳元素为－2价。根据图像，可知电池反应是H2O和CO2转化成CH3OH和O2，是甲醇燃烧的逆反应，所以该反应属于吸热反应，应吸收热量，A项错误。根据图像，a处H2O转化成H＋和O2，氧元素化合价升高，发生氧化反应，B项错误；b极CO2转化成CH3OH,1 mol CO2得到6 mol电子与6 mol H＋反应生成1 mol CH3OH，C项正确。根据电子守恒有3O2～12e－～2CH3OH，D项错误。
4. 答案　BC
解析　A项，氧气在反应中被还原，所以石墨Ⅱ是正极，石墨Ⅰ是负极，故不正确；B项，Y是NO2被氧化后的产物，则为N2O5，正确；D项，石墨Ⅱ极上发生的是还原反应。
5. 答案　D
解析　充电时，阴极得电子，发生还原反应，A错误；充电时，碳电极为阴极，与电源的负极相连，B错误；放电时碳电极的反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，C错误。
6. 答案　D
解析　装置Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深。向装置Ⅱ的B烧杯中加入NaOH溶液，AsO－2e－＋2OH－===AsO＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。
7. 答案　C
解析　根据电子的流向，左电极为负极，右电极为正极，K＋移向正极，A项正确；负极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，B、D正确；C项[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，错误。
8. 答案　B
解析　结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。A项，负极反应为Na－e－===Na＋，正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。
9. 答案　AB
解析　该电池的总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋。由于左烧杯中的Fe3＋被还原为Fe2＋，所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。
10. 答案　AD
解析　由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A错误，B正确；电流表读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。
11. 答案　(1)锂　Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
解析　分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。
(1)负极材料为Li(还原剂)，Li－e－===Li。
(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
12. 答案　4Al－12e－===4Al3＋　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
13. (1) 正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO；
负极：2CO＋2CO－4e－===4CO2。
(2)正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；
负极：2CO－4e－＋2H2O===2CO2＋4H＋。
14. 答案　(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4Ag