2014高考化学考前押题：电化学
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2014高考化学考前押题：电化学
[考纲要求] 1.了解原电池和电解池的工 ( http: / / www.21cnjy.com )作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
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考点一 盐桥问题面面观
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1． 电化学装置中都有两个电极，分别发生氧 ( http: / / www.21cnjy.com )化反应与还原反应。若两个电极插在同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现浓度差，以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电流的稳定。为解决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中，有时也可在电解池中出现，其主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。
2． 盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而 ( http: / / www.21cnjy.com )围绕盐桥的电化学知识已成为新课改地区命题的一个热点，所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。常从以下四方面命题。
(1)考查盐桥的作用；
(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写；
(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向；
(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。
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题组一 明确原理，设计装置
1． 根据下图，下列判断中正确的是 ( )
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A．烧杯a中的溶液pH降低
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2
答案 B
解析 由题给原电池装置可知 ( http: / / www.21cnjy.com )，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． (2)能量之间可相互转化：电解 ( http: / / www.21cnjy.com )食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
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①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。
③甲乙两种原电池可更有效地将化学能 ( http: / / www.21cnjy.com )转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选__________作阳极。
答案 (2)① HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" (或其他合理答案)
②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出
③甲 在甲装置中，负极不和Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能
(3)锌片
解析 (2)①根据题给条件和原电池的构成条件可得：
a．若用Zn、Cu、CuSO4(a ( http: / / www.21cnjy.com )q)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。
b．若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、Cu ( http: / / www.21cnjy.com )SO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。
c．注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。
②由于金属活动性Zn＞Fe ( http: / / www.21cnjy.com )＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。
③带有盐桥的甲原电池中负 ( http: / / www.21cnjy.com )极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。
(3)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片 ( http: / / www.21cnjy.com )作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。
方法归纳
1． 工作原理
原电池的闭合回路有外电路与内电路之分， ( http: / / www.21cnjy.com )外电路的电流是从正极流向负极，内电路是从负极流向正极，故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极。(盐桥中的阳离子移向正极区，阴离子移向负极区，以维持电荷守恒)。
2． 设计思路
首先根据离子方程式判断出氧化剂、还 ( http: / / www.21cnjy.com )原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解液。然后补充缺少的电极材料及电解液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。
题组二 “盐桥”的作用与化学平衡的移动
3． 控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋ ( http: / / www.21cnjy.com )2I－??2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 ( )
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A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
答案 D
解析 由图示结合原电池原理分析可知， ( http: / / www.21cnjy.com )Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时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。
4． 下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将 ( http: / / www.21cnjy.com )反应“AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。
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下列叙述中正确的是 ( )
A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变浅
C．乙组操作时，C2做正极
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
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，电流计(G)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ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，AsO－2e－＋2H2O===AsO＋2H＋，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。
失误防范
(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能 实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。
(2)电子流向的分析方法：
①改变条件，平衡移动；
②平衡移动，电子转移；
③电子转移，判断区域；
④根据区域，判断流向；
⑤根据流向，判断电极。
考点二 燃料电池与不同“介质”
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不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写 ( http: / / www.21cnjy.com )，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。
(1)酸性介质，如H2SO4。
CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O
(2)碱性介质，如KOH溶液。
CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生 ( http: / / www.21cnjy.com )成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－
(3)熔融盐介质，如K2CO3。
在电池工作时，CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO，其电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO
(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2－。
根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－===3O2－
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题组一 判断“酸、碱”介质，理清书写思路
1． (2012·四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是 ( )
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
答案 C
解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
2． 将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流。下列叙述正确的 是 ( )
①通入CH4的电极为正极 ②正极的电极 ( http: / / www.21cnjy.com )反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O ④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动
A．①③⑤ B．②④⑥
C．④⑤⑥ D．①②③
答案 B
解析 根据题意知发生的反应为CH4＋2O ( http: / / www.21cnjy.com )2===CO2＋2H2O，反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO。CH4为还原剂，应通入电源的负极，所以①错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故②④正确，③错误；放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，⑤错误，⑥正确。
思路归纳
对于燃料电池，正极往往通入O2，书写时应注意：
(1)首先书写正极反应式：
①酸性O2＋4e－＋4H＋===2H2O
②碱性O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。
题组二 区分介质“状态”，判断离子流向
3． 某燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。
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请回答：
(1)H＋由____极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。
(2)b极上发生的电极反应式是__________________。
答案 (1)a
(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
解析 a极为负极，b极为正极，电极反应式分别为
负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，其中正极上的H＋来自负极生成的H＋。
4． 科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电 ( http: / / www.21cnjy.com )池，其效率更高，可用于航天航空。如下图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导正极生成的O2－。
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(1)c电极的名称为________。
(2)d电极上的电极反应式为____________________。
答案 (1)正极 (2)CH4＋4O2－－8e－===CO2↑＋2H2O
解析 根据电流的流向，可判断c为正极 ( http: / / www.21cnjy.com )，d为负极。在正极通入空气，电极反应式为2O2＋8e－===4O2－，在负极上通入CH4，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2↑＋2H2O。
失误防范
根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向负极区。
考点三 突破电解池，应用“不寻常”
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“六点”突破电解池
1． 分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。
2． 剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
3． 注意放电顺序。
4． 书写电极反应，注意得失电子守恒。
5． 正确判断产物。
(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是 ( http: / / www.21cnjy.com )活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：
Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>H＋(水)
6． 恢复原态措施。
电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用 ( http: / / www.21cnjy.com )质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
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题组一 对可充电电池的深度剖析
1． Li/SO2电池具有输出功率 ( http: / / www.21cnjy.com )高和低温性能好等特点，其电解质是LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应式为2Li＋2SO2Li2S2O4。下列说法正确的是 ( )
A．该电池反应为可逆反应
B．放电时，Li＋向负极移动
C．充电时，阴极反应式为Li＋＋e－===Li
D．该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液
答案 C
解析 本题考查电化学知识。电池的放电 ( http: / / www.21cnjy.com )和充电是在不同的反应条件下发生的，故该电池反应不能叫可逆反应，A项错误。放电时，Li＋向正极移动，B项错误。充电时，阴极发生还原反应：Li＋＋e－===Li，C项正确。若电解质溶液换成LiBr的水溶液，则碱金属锂会和水发生反应，D项错误。
2． 某种可充电聚合物锂离子电池放电时 ( http: / / www.21cnjy.com )的反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2，其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是 ( )
A．放电时LixC6发生氧化反应
B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动
C．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
答案 B
解析 放电时，
负极：LixC6－xe－===xLi＋＋6C
正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
充电时，
阴极：xLi＋＋6C＋xe－===LixC6
阳极：LiCoO2－xe－===xLi＋＋Li1－xCoO2
左边为负极区，右边为正极区，放电时，Li＋在负极区生成，移向正极区，而充电时，Li＋从右向左移动。
方法技巧
对于可充电电池，放电时为原电 ( http: / / www.21cnjy.com )池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
可充电电池充电时为电解池， ( http: / / www.21cnjy.com )阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“＋”极与外接直流电源的正极相连，电池的“－”极与外接直流电源的负极相连。
题组二 电解原理的“不寻常”应用
(一)处理废水
3． 某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电 ( http: / / www.21cnjy.com )解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如右，下列说法不正确的是 ( )
A．A为电源正极
B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．阴极区附近溶液pH降低
D．若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr2O被还原
答案 C
解析 根据图示，A作阳极，B作阴极，电极反应式为
阳极：Fe－2e－===Fe2＋
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
然后，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
由于在阴极区c(H＋)减小，pH增大。根据6H2～6Fe2＋～Cr2O得，当有13.44 L(标准状况)H2放出时，应有0.1 mol Cr2O被还原。
(二)制备物质
4． 电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：
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电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极，
(1)A极为________，电极反应式为________________________________________。
(2)B极为________，电极反应式为________________________________________。
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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，阳极容易错写成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(三)处理废气
5． 用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所 ( http: / / www.21cnjy.com )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)
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(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)________极，C口流出的物质是________。
(2)SO放电的电极反应式为____________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________。
答案 (1)负 硫酸
(2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
(3)H2O??H＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
解析 根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式分别为
阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
所以从C口流出的是H2SO4 ( http: / / www.21cnjy.com )，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
考点四 “两比较”“两法”突破金属的腐蚀与防护
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1． 两比较
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性
正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极反应 Fe－2e－===Fe2＋
其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
(2)腐蚀快慢的比较
①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。
④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
2． 两种保护方法
(1)加防护层
如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。
(2)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属；
②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
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题组一 两种腐蚀的比较
1． 利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是 ( )
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A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
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处、b处的pH均增大，C错误。
2． 右图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图，若该零件置于潮湿空气中，下列说法正确的是 ( )
A．发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2
B．铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收O2
C．铁易被腐蚀，铁发生氧化反应，Fe－2e===Fe2＋
D．发生化学腐蚀：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
答案 C
解析 发生吸氧腐蚀，正极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应：2Fe－4e－===
2Fe2＋，C正确。
失误防范
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
题组二 腐蚀快慢与防护方法的比较
3．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 ( )
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A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
答案 B
解析 A项，插入海水中的铁棒靠近 ( http: / / www.21cnjy.com )液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项，开关由M改置于N时，Zn作负极，Cu Zn合金作正极，合金受到保护；C项，接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项，Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。
4． 下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 ( )
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A．图1中，铁钉易被腐蚀
B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现
C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极
答案 C
解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===
Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－ ( http: / / www.21cnjy.com )反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，Mg块相当于原电池的负极。
考点五 正确理解“电解池”的串联 突破电化学的计算
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电化学计算的基本方法和技巧：
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量 ( http: / / www.21cnjy.com )计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：
1． 根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2． 根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
3． 根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2
阳极产物
2H2～2Cu～4Ag～M
阴极产物
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
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题组一 无明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算
1． 如下图所示，其中甲池的总反应 ( http: / / www.21cnjy.com )式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，下列说法正确的是 ( )
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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CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
答案 D
解析 甲池为原电池，作为电源，电解乙池、丙池两个电解池。根据原电池的形成条件，通入CH3OH的一极为负极，通入O2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：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；C项，应加入CuO；D项，丙池中：MgCl2＋2H2O电解,Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0. 012 5 mol O2，转移0.05 mol电子，生成0.025 mol Mg (OH)2，其质量为1.45 g。
题组二 有明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算
2． 在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。
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(1)电源中X电极为直流电源的________极。
(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)通电5 min时，B中共收 ( http: / / www.21cnjy.com )集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)。
答案 (1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L－1
(4)13
解析 (1)三个装置是串联的电解池。电 ( http: / / www.21cnjy.com )解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。
(2)电解KCl溶液生成KOH，溶 ( http: / / www.21cnjy.com )液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。
(3)通电5 min时，C中析出0. ( http: / / www.21cnjy.com )02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02 mol(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(气体体积之和)，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol÷0.2 L＝0.025 mol·L－1。(4)通电5 min时，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝0.02 mol÷0.2 L＝0.1 mol·L－1，pH＝13。
失误防范
(1)无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判断“电源”的正、负极，从而判断阴、阳极。
(2)有明显“外接电源”的电解池的“串 ( http: / / www.21cnjy.com )联”问题，主要是根据“电极现象”判断阴、阳极，从而判断电源的正、负极，进一步判断其它“电解池”的阴、阳极。
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1． 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是( )
A．a和b用导线连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极
移动
答案 C
解析 当a、b相连时，构 ( http: / / www.21cnjy.com )成原电池，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极，Cu2＋＋2e－===Cu，A、B均错；D项，Cu作阳极，Fe作阴极，所以Cu2＋只能向阴极上移动。
2． 用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是 ( )
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A．K与N连接时，铁被腐蚀
B．K与N连接时，石墨电极产生气泡
C．K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大
D．K与M连接时，石墨电极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
答案 D
解析 K与N连接时，构成原电池，发 ( http: / / www.21cnjy.com )生析氢腐蚀，A、B正确；K与M连接时，电极反应式为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，D项错误。
3． 研究发现，可以用石 ( http: / / www.21cnjy.com )墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利用右图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是 ( )
A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移2 mol电子
B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极
答案 B
解析 根据图中信息，电极反应为
阳极：C＋2O2－－4e－===CO2↑
阴极：2Ca2＋＋4e－===2Ca
TiO2＋2Ca===Ti＋2CaO
A项，制得1 mol Ti，外电路 ( http: / / www.21cnjy.com )应转移4 mol e－；C项，制备钛前后，CaO的总量保持不变；D项，“＋”接线柱应接外接电源的正极， 即PbO2。
4． 在下列装置中，MSO4和N ( http: / / www.21cnjy.com )SO4是两种常见金属的易溶盐。当K闭合时，SO从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是 ( )
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A．溶液中c(M2＋)减小
B．N的电极反应式：N===N2＋＋2e－
C．X电极上有H2产生，发生还原反应
D．反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀
答案 C
解析 当K闭合时，根据SO的移向，可判断M极为负极，N极为正极，Y为阳极，X为阴极，电极反应式分别为负极：M－2e－===M2＋，正极：N2＋＋2e－===N，阳极：
2Cl－－2e－===Cl ( http: / / www.21cnjy.com )2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑，在X极(阴极)附近Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，只有C项正确。
5． 一种太阳能电池的工作原理 ( http: / / www.21cnjy.com )如下图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是 ( )
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A．K＋移向催化剂b
B．催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
C．Fe(CN)在催化剂b表面被氧化
D．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变
答案 C
解析 根据电子的流向，左电极为负极，右电极为 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
6． 太阳能光伏发电系统是被称为“2 ( http: / / www.21cnjy.com )1世纪绿色光源”的半导体照明(LED)系统(如图)。已知发出白光的LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成。下列说法中不正确的是 ( )
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A．光伏发电是将太阳能转变为电能
B．上图中N区半导体为负极，P区半导体为正极，电流从a流向b
C．YAG中钇显＋3价
D．Ga与N在元素周期表中不处于同一主族
答案 B
解析 B项，电流从b流向a，错误；C项，根据元素化合价的代数和为零可判断Y的化合价为＋＝＋3价。
7． 早在1807年化学 ( http: / / www.21cnjy.com )家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：
3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是 ( )
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A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电解反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑
B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图)，电解槽中石墨极为阴极，铁为阳极
答案 C
解析 电解熔融NaOH电极反应式为
阴极：4Na＋＋4e－===4Na，
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A错误；D项中，若铁作阳极，则铁被电解，D错误；C项，电解熔融NaOH若制得4 mol Na，则转移4 mol e－，盖·吕萨克法制得4 mol Na，则转移8 mol e－。
8． 相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是 ( )
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答案 C
解析 在A中，能构成原电 ( http: / / www.21cnjy.com )池，铁作负极，易被腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁作负极，碳作正极，铁易被腐蚀；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池，铁易被腐蚀。
9． 下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ( )
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答案 C
解析 镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。
10．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。
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完成下列填空：
(1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。
(2)写出正、负极反应的方程式。
正极：________________，负极：________________。
(3)按图1装置实验，约8分钟才看到 ( http: / / www.21cnjy.com )导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是____________________(填字母序号)。
a．用纯氧气代替具支试管内的空气
b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水
(4)升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施________(填“可行”或“不行”)。
答案 (1)
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(2)2H2O＋O2＋4e===4OH－
Fe－2e－===Fe2＋
(3)abc
(4)不行
解析 (1)(2)，电子由负极到正极，
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋。
(3)a项，增大O2的浓度，加快腐蚀，b项，增大接触面积，加快腐蚀，c项，可清晰地观察液柱。
(4)因为加热具支试管，把空气赶出，腐蚀更慢。
11．海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：
成分 Na＋ K＋ Ca2＋ Mg2＋ Cl－ SO HCO
含量/mg·L－1 9 360 83 200 1 100 16 000 1 200 118
(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
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①阴极的电极反应式为__________________。
②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成 ( http: / / www.21cnjy.com )分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。
③淡水的出口为a、b、c中的________出口。
(2)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：
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该电池电解质为传导Li＋的固体材料。放电 ( http: / / www.21cnjy.com )时该电极是电池的________极(填“正”或“负”)，电极反应式为______________________。
答案 (1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O
③b
(2)正 FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4
解析 (1)①电解海水，阴极是H＋得电子，而不是活泼金属阳离子，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
②由于在阴极区H＋不断放电，破坏水的电离平衡，c(OH－)增大，致使Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O。
③因为在阴极区除去Ca2＋、Mg2＋，所以淡水应b口出。
(2)放电时的电极反应式分别为负极：Li－e－===Li＋，
正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。
12．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子 Na＋、K＋、Cu2＋
阴离子 SO、OH－
如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中 ( http: / / www.21cnjy.com )依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：
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(1)M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为________。
(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。
(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：_________________________________。
(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态， ( http: / / www.21cnjy.com )需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)______________________________。
答案 (1)负 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)5.6 L
(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
(4)水、4.5 g
解析 根据题意，乙中为CuSO ( http: / / www.21cnjy.com )4溶液，c电极为阴极，M为负极，N为正极。丙为Na2SO4或K2SO4，甲为NaOH或KOH溶液，b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(2)e电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，其在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑。
(4)电解Na2SO4或K2SO4溶液，实质是电解水，所以应向丙烧杯中加水，其质量为4.5 g。
13．以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验
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将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向 ( http: / / www.21cnjy.com )其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)??R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)
分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：
CuFeS2＋4H＋===Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S
2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。
②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是______________________。
(2)阴极区，电极上开始时有 ( http: / / www.21cnjy.com )大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是__________。
(4)步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是____________。
(5)步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 m ( http: / / www.21cnjy.com )ol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。
答案 (1)①吸收硫化氢气体，防止环境污染
②Fe2＋－e－===Fe3＋
(2)2H＋＋2e－===H2↑、Cu2＋＋2e－===Cu、2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O
(3)分液漏斗 富集Cu2＋、分离Cu2＋与其它金属阳离子
(4)增大H＋浓度，使平衡2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)??R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生
(5)c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)
解析 (1)根据2Fe3＋＋H2S===2 ( http: / / www.21cnjy.com )Fe2＋＋S↓＋2H＋，可判断Fe2(SO4)3的主要作用是氧化H2S气体，防止H2S对环境的污染，当Fe3＋被H2S还原为Fe2＋后，在阳极上Fe2＋－e－===
Fe3＋，使Fe3＋的浓度基本保持不变。
(2)在阴极上，2H＋＋2e－===H2↑， ( http: / / www.21cnjy.com )然后Cu2＋＋2e－===Cu，接着在酸性条件下，Cu被O2氧化成CuO，CuO和H2SO4反应生成CuSO4。
(3)有机相和水相不混溶，所以应用分液漏斗分离，由于Cu2＋在有机相中，所以加入有机萃取剂可富集Cu2＋。
(4)利用化学平衡移动原理解释。
(5)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
0.05 mol 0.05 mol
所以n(H＋)＝0.1 mol
由于Cu2＋的水解，所以n(Cu2＋)＜0.05 mol，n(H＋)＞0.1 mol。
所以c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)。
[考纲要求] 1.了解原电池和电解池的工 ( http: / / www.21cnjy.com )作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
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考点一 盐桥问题面面观
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1． 电化学装置中都有两个电极，分别发生氧 ( http: / / www.21cnjy.com )化反应与还原反应。若两个电极插在同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现浓度差，以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电流的稳定。为解决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中，有时也可在电解池中出现，其主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。
2． 盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而 ( http: / / www.21cnjy.com )围绕盐桥的电化学知识已成为新课改地区命题的一个热点，所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。常从以下四方面命题。
(1)考查盐桥的作用；
(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写；
(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向；
(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。
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题组一 明确原理，设计装置
1． 根据下图，下列判断中正确的是 ( )
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A．烧杯a中的溶液pH降低
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2
答案 B
解析 由题给原电池装置可知 ( http: / / www.21cnjy.com )，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． (2)能量之间可相互转化：电解 ( http: / / www.21cnjy.com )食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
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①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。
③甲乙两种原电池可更有效地将化学能 ( http: / / www.21cnjy.com )转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选__________作阳极。
答案 (2)① HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" (或其他合理答案)
②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出
③甲 在甲装置中，负极不和Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能
(3)锌片
解析 (2)①根据题给条件和原电池的构成条件可得：
a．若用Zn、Cu、CuSO4(a ( http: / / www.21cnjy.com )q)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。
b．若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、Cu ( http: / / www.21cnjy.com )SO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。
c．注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。
②由于金属活动性Zn＞Fe ( http: / / www.21cnjy.com )＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。
③带有盐桥的甲原电池中负 ( http: / / www.21cnjy.com )极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。
(3)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片 ( http: / / www.21cnjy.com )作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。
方法归纳
1． 工作原理
原电池的闭合回路有外电路与内电路之分， ( http: / / www.21cnjy.com )外电路的电流是从正极流向负极，内电路是从负极流向正极，故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极。(盐桥中的阳离子移向正极区，阴离子移向负极区，以维持电荷守恒)。
2． 设计思路
首先根据离子方程式判断出氧化剂、还 ( http: / / www.21cnjy.com )原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解液。然后补充缺少的电极材料及电解液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。
题组二 “盐桥”的作用与化学平衡的移动
3． 控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋ ( http: / / www.21cnjy.com )2I－??2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 ( )
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A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
答案 D
解析 由图示结合原电池原理分析可知， ( http: / / www.21cnjy.com )Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时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。
4． 下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将 ( http: / / www.21cnjy.com )反应“AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。
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下列叙述中正确的是 ( )
A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变浅
C．乙组操作时，C2做正极
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
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，电流计(G)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ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，AsO－2e－＋2H2O===AsO＋2H＋，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。
失误防范
(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能 实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。
(2)电子流向的分析方法：
①改变条件，平衡移动；
②平衡移动，电子转移；
③电子转移，判断区域；
④根据区域，判断流向；
⑤根据流向，判断电极。
考点二 燃料电池与不同“介质”
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不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写 ( http: / / www.21cnjy.com )，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。
(1)酸性介质，如H2SO4。
CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O
(2)碱性介质，如KOH溶液。
CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生 ( http: / / www.21cnjy.com )成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－
(3)熔融盐介质，如K2CO3。
在电池工作时，CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO，其电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO
(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2－。
根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－===3O2－
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题组一 判断“酸、碱”介质，理清书写思路
1． (2012·四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是 ( )
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
答案 C
解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
2． 将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流。下列叙述正确的 是 ( )
①通入CH4的电极为正极 ②正极的电极 ( http: / / www.21cnjy.com )反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O ④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动
A．①③⑤ B．②④⑥
C．④⑤⑥ D．①②③
答案 B
解析 根据题意知发生的反应为CH4＋2O ( http: / / www.21cnjy.com )2===CO2＋2H2O，反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO。CH4为还原剂，应通入电源的负极，所以①错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故②④正确，③错误；放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，⑤错误，⑥正确。
思路归纳
对于燃料电池，正极往往通入O2，书写时应注意：
(1)首先书写正极反应式：
①酸性O2＋4e－＋4H＋===2H2O
②碱性O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。
题组二 区分介质“状态”，判断离子流向
3． 某燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。
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请回答：
(1)H＋由____极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。
(2)b极上发生的电极反应式是__________________。
答案 (1)a
(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
解析 a极为负极，b极为正极，电极反应式分别为
负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，其中正极上的H＋来自负极生成的H＋。
4． 科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电 ( http: / / www.21cnjy.com )池，其效率更高，可用于航天航空。如下图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导正极生成的O2－。
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(1)c电极的名称为________。
(2)d电极上的电极反应式为____________________。
答案 (1)正极 (2)CH4＋4O2－－8e－===CO2↑＋2H2O
解析 根据电流的流向，可判断c为正极 ( http: / / www.21cnjy.com )，d为负极。在正极通入空气，电极反应式为2O2＋8e－===4O2－，在负极上通入CH4，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2↑＋2H2O。
失误防范
根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向负极区。
考点三 突破电解池，应用“不寻常”
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“六点”突破电解池
1． 分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。
2． 剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
3． 注意放电顺序。
4． 书写电极反应，注意得失电子守恒。
5． 正确判断产物。
(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是 ( http: / / www.21cnjy.com )活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：
Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>H＋(水)
6． 恢复原态措施。
电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用 ( http: / / www.21cnjy.com )质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
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题组一 对可充电电池的深度剖析
1． Li/SO2电池具有输出功率 ( http: / / www.21cnjy.com )高和低温性能好等特点，其电解质是LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应式为2Li＋2SO2Li2S2O4。下列说法正确的是 ( )
A．该电池反应为可逆反应
B．放电时，Li＋向负极移动
C．充电时，阴极反应式为Li＋＋e－===Li
D．该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液
答案 C
解析 本题考查电化学知识。电池的放电 ( http: / / www.21cnjy.com )和充电是在不同的反应条件下发生的，故该电池反应不能叫可逆反应，A项错误。放电时，Li＋向正极移动，B项错误。充电时，阴极发生还原反应：Li＋＋e－===Li，C项正确。若电解质溶液换成LiBr的水溶液，则碱金属锂会和水发生反应，D项错误。
2． 某种可充电聚合物锂离子电池放电时 ( http: / / www.21cnjy.com )的反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2，其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是 ( )
A．放电时LixC6发生氧化反应
B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动
C．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
答案 B
解析 放电时，
负极：LixC6－xe－===xLi＋＋6C
正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
充电时，
阴极：xLi＋＋6C＋xe－===LixC6
阳极：LiCoO2－xe－===xLi＋＋Li1－xCoO2
左边为负极区，右边为正极区，放电时，Li＋在负极区生成，移向正极区，而充电时，Li＋从右向左移动。
方法技巧
对于可充电电池，放电时为原电 ( http: / / www.21cnjy.com )池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
可充电电池充电时为电解池， ( http: / / www.21cnjy.com )阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“＋”极与外接直流电源的正极相连，电池的“－”极与外接直流电源的负极相连。
题组二 电解原理的“不寻常”应用
(一)处理废水
3． 某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电 ( http: / / www.21cnjy.com )解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如右，下列说法不正确的是 ( )
A．A为电源正极
B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．阴极区附近溶液pH降低
D．若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr2O被还原
答案 C
解析 根据图示，A作阳极，B作阴极，电极反应式为
阳极：Fe－2e－===Fe2＋
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
然后，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
由于在阴极区c(H＋)减小，pH增大。根据6H2～6Fe2＋～Cr2O得，当有13.44 L(标准状况)H2放出时，应有0.1 mol Cr2O被还原。
(二)制备物质
4． 电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：
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电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极，
(1)A极为________，电极反应式为________________________________________。
(2)B极为________，电极反应式为________________________________________。
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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，阳极容易错写成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(三)处理废气
5． 用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所 ( http: / / www.21cnjy.com )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)
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(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)________极，C口流出的物质是________。
(2)SO放电的电极反应式为____________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________。
答案 (1)负 硫酸
(2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
(3)H2O??H＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
解析 根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式分别为
阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
所以从C口流出的是H2SO4 ( http: / / www.21cnjy.com )，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
考点四 “两比较”“两法”突破金属的腐蚀与防护
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1． 两比较
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性
正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极反应 Fe－2e－===Fe2＋
其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
(2)腐蚀快慢的比较
①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。
④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
2． 两种保护方法
(1)加防护层
如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。
(2)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属；
②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
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题组一 两种腐蚀的比较
1． 利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是 ( )
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A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
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处、b处的pH均增大，C错误。
2． 右图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图，若该零件置于潮湿空气中，下列说法正确的是 ( )
A．发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2
B．铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收O2
C．铁易被腐蚀，铁发生氧化反应，Fe－2e===Fe2＋
D．发生化学腐蚀：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
答案 C
解析 发生吸氧腐蚀，正极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应：2Fe－4e－===
2Fe2＋，C正确。
失误防范
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
题组二 腐蚀快慢与防护方法的比较
3．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 ( )
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A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
答案 B
解析 A项，插入海水中的铁棒靠近 ( http: / / www.21cnjy.com )液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项，开关由M改置于N时，Zn作负极，Cu Zn合金作正极，合金受到保护；C项，接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项，Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。
4． 下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 ( )
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A．图1中，铁钉易被腐蚀
B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现
C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极
答案 C
解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===
Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－ ( http: / / www.21cnjy.com )反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，Mg块相当于原电池的负极。
考点五 正确理解“电解池”的串联 突破电化学的计算
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电化学计算的基本方法和技巧：
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量 ( http: / / www.21cnjy.com )计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：
1． 根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2． 根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
3． 根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2
阳极产物
2H2～2Cu～4Ag～M
阴极产物
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
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题组一 无明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算
1． 如下图所示，其中甲池的总反应 ( http: / / www.21cnjy.com )式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，下列说法正确的是 ( )
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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CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
答案 D
解析 甲池为原电池，作为电源，电解乙池、丙池两个电解池。根据原电池的形成条件，通入CH3OH的一极为负极，通入O2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：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；C项，应加入CuO；D项，丙池中：MgCl2＋2H2O电解,Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0. 012 5 mol O2，转移0.05 mol电子，生成0.025 mol Mg (OH)2，其质量为1.45 g。
题组二 有明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算
2． 在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。
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(1)电源中X电极为直流电源的________极。
(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)通电5 min时，B中共收 ( http: / / www.21cnjy.com )集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)。
答案 (1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L－1
(4)13
解析 (1)三个装置是串联的电解池。电 ( http: / / www.21cnjy.com )解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。
(2)电解KCl溶液生成KOH，溶 ( http: / / www.21cnjy.com )液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。
(3)通电5 min时，C中析出0. ( http: / / www.21cnjy.com )02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02 mol(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(气体体积之和)，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol÷0.2 L＝0.025 mol·L－1。(4)通电5 min时，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝0.02 mol÷0.2 L＝0.1 mol·L－1，pH＝13。
失误防范
(1)无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判断“电源”的正、负极，从而判断阴、阳极。
(2)有明显“外接电源”的电解池的“串 ( http: / / www.21cnjy.com )联”问题，主要是根据“电极现象”判断阴、阳极，从而判断电源的正、负极，进一步判断其它“电解池”的阴、阳极。
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1． 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是( )
A．a和b用导线连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极
移动
答案 C
解析 当a、b相连时，构 ( http: / / www.21cnjy.com )成原电池，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极，Cu2＋＋2e－===Cu，A、B均错；D项，Cu作阳极，Fe作阴极，所以Cu2＋只能向阴极上移动。
2． 用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是 ( )
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A．K与N连接时，铁被腐蚀
B．K与N连接时，石墨电极产生气泡
C．K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大
D．K与M连接时，石墨电极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
答案 D
解析 K与N连接时，构成原电池，发 ( http: / / www.21cnjy.com )生析氢腐蚀，A、B正确；K与M连接时，电极反应式为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，D项错误。
3． 研究发现，可以用石 ( http: / / www.21cnjy.com )墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利用右图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是 ( )
A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移2 mol电子
B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极
答案 B
解析 根据图中信息，电极反应为
阳极：C＋2O2－－4e－===CO2↑
阴极：2Ca2＋＋4e－===2Ca
TiO2＋2Ca===Ti＋2CaO
A项，制得1 mol Ti，外电路 ( http: / / www.21cnjy.com )应转移4 mol e－；C项，制备钛前后，CaO的总量保持不变；D项，“＋”接线柱应接外接电源的正极， 即PbO2。
4． 在下列装置中，MSO4和N ( http: / / www.21cnjy.com )SO4是两种常见金属的易溶盐。当K闭合时，SO从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是 ( )
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A．溶液中c(M2＋)减小
B．N的电极反应式：N===N2＋＋2e－
C．X电极上有H2产生，发生还原反应
D．反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀
答案 C
解析 当K闭合时，根据SO的移向，可判断M极为负极，N极为正极，Y为阳极，X为阴极，电极反应式分别为负极：M－2e－===M2＋，正极：N2＋＋2e－===N，阳极：
2Cl－－2e－===Cl ( http: / / www.21cnjy.com )2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑，在X极(阴极)附近Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，只有C项正确。
5． 一种太阳能电池的工作原理 ( http: / / www.21cnjy.com )如下图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是 ( )
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A．K＋移向催化剂b
B．催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
C．Fe(CN)在催化剂b表面被氧化
D．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变
答案 C
解析 根据电子的流向，左电极为负极，右电极为 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
6． 太阳能光伏发电系统是被称为“2 ( http: / / www.21cnjy.com )1世纪绿色光源”的半导体照明(LED)系统(如图)。已知发出白光的LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成。下列说法中不正确的是 ( )
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A．光伏发电是将太阳能转变为电能
B．上图中N区半导体为负极，P区半导体为正极，电流从a流向b
C．YAG中钇显＋3价
D．Ga与N在元素周期表中不处于同一主族
答案 B
解析 B项，电流从b流向a，错误；C项，根据元素化合价的代数和为零可判断Y的化合价为＋＝＋3价。
7． 早在1807年化学 ( http: / / www.21cnjy.com )家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：
3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是 ( )
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A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电解反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑
B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图)，电解槽中石墨极为阴极，铁为阳极
答案 C
解析 电解熔融NaOH电极反应式为
阴极：4Na＋＋4e－===4Na，
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A错误；D项中，若铁作阳极，则铁被电解，D错误；C项，电解熔融NaOH若制得4 mol Na，则转移4 mol e－，盖·吕萨克法制得4 mol Na，则转移8 mol e－。
8． 相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是 ( )
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答案 C
解析 在A中，能构成原电 ( http: / / www.21cnjy.com )池，铁作负极，易被腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁作负极，碳作正极，铁易被腐蚀；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池，铁易被腐蚀。
9． 下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ( )
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答案 C
解析 镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。
10．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。
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完成下列填空：
(1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。
(2)写出正、负极反应的方程式。
正极：________________，负极：________________。
(3)按图1装置实验，约8分钟才看到 ( http: / / www.21cnjy.com )导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是____________________(填字母序号)。
a．用纯氧气代替具支试管内的空气
b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水
(4)升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施________(填“可行”或“不行”)。
答案 (1)
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(2)2H2O＋O2＋4e===4OH－
Fe－2e－===Fe2＋
(3)abc
(4)不行
解析 (1)(2)，电子由负极到正极，
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋。
(3)a项，增大O2的浓度，加快腐蚀，b项，增大接触面积，加快腐蚀，c项，可清晰地观察液柱。
(4)因为加热具支试管，把空气赶出，腐蚀更慢。
11．海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：
成分 Na＋ K＋ Ca2＋ Mg2＋ Cl－ SO HCO
含量/mg·L－1 9 360 83 200 1 100 16 000 1 200 118
(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
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①阴极的电极反应式为__________________。
②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成 ( http: / / www.21cnjy.com )分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。
③淡水的出口为a、b、c中的________出口。
(2)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：
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该电池电解质为传导Li＋的固体材料。放电 ( http: / / www.21cnjy.com )时该电极是电池的________极(填“正”或“负”)，电极反应式为______________________。
答案 (1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O
③b
(2)正 FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4
解析 (1)①电解海水，阴极是H＋得电子，而不是活泼金属阳离子，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
②由于在阴极区H＋不断放电，破坏水的电离平衡，c(OH－)增大，致使Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O。
③因为在阴极区除去Ca2＋、Mg2＋，所以淡水应b口出。
(2)放电时的电极反应式分别为负极：Li－e－===Li＋，
正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。
12．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子 Na＋、K＋、Cu2＋
阴离子 SO、OH－
如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中 ( http: / / www.21cnjy.com )依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：
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(1)M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为________。
(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。
(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：_________________________________。
(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态， ( http: / / www.21cnjy.com )需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)______________________________。
答案 (1)负 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)5.6 L
(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
(4)水、4.5 g
解析 根据题意，乙中为CuSO ( http: / / www.21cnjy.com )4溶液，c电极为阴极，M为负极，N为正极。丙为Na2SO4或K2SO4，甲为NaOH或KOH溶液，b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(2)e电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，其在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑。
(4)电解Na2SO4或K2SO4溶液，实质是电解水，所以应向丙烧杯中加水，其质量为4.5 g。
13．以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验
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将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向 ( http: / / www.21cnjy.com )其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)??R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)
分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：
CuFeS2＋4H＋===Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S
2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。
②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是______________________。
(2)阴极区，电极上开始时有 ( http: / / www.21cnjy.com )大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是__________。
(4)步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是____________。
(5)步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 m ( http: / / www.21cnjy.com )ol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。
答案 (1)①吸收硫化氢气体，防止环境污染
②Fe2＋－e－===Fe3＋
(2)2H＋＋2e－===H2↑、Cu2＋＋2e－===Cu、2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O
(3)分液漏斗 富集Cu2＋、分离Cu2＋与其它金属阳离子
(4)增大H＋浓度，使平衡2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)??R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生
(5)c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)
解析 (1)根据2Fe3＋＋H2S===2 ( http: / / www.21cnjy.com )Fe2＋＋S↓＋2H＋，可判断Fe2(SO4)3的主要作用是氧化H2S气体，防止H2S对环境的污染，当Fe3＋被H2S还原为Fe2＋后，在阳极上Fe2＋－e－===
Fe3＋，使Fe3＋的浓度基本保持不变。
(2)在阴极上，2H＋＋2e－===H2↑， ( http: / / www.21cnjy.com )然后Cu2＋＋2e－===Cu，接着在酸性条件下，Cu被O2氧化成CuO，CuO和H2SO4反应生成CuSO4。
(3)有机相和水相不混溶，所以应用分液漏斗分离，由于Cu2＋在有机相中，所以加入有机萃取剂可富集Cu2＋。
(4)利用化学平衡移动原理解释。
(5)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
0.05 mol 0.05 mol
所以n(H＋)＝0.1 mol
由于Cu2＋的水解，所以n(Cu2＋)＜0.05 mol，n(H＋)＞0.1 mol。
所以c(H＋)＞c(SO)＞c(Cu2＋)＞c(OH－)。
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