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突破點7　原電池與電解池 提煉1　原電池與電解池工作原理 1.原電池和電解池的比較 2．原電池正、負極的判斷方法 3．電解池陰、陽極的判斷方法 提煉2　電極反應(yīng)式書寫及電極產(chǎn)物分析 1.原電池電極反應(yīng)式的書寫 (2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫 如CH4堿性燃料電池負極反應(yīng)式的書寫： CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O……總反應(yīng)式 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正極反應(yīng)式 CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO……負極反應(yīng)式 2．電解池電極反應(yīng)式的書寫步驟 提示：(1)Fe作陽極時，電極反應(yīng)式為：Fe－2e－===Fe2＋。 (2)Fe3＋在陰極放電時，電極反應(yīng)式為：Fe3＋＋e－===Fe2＋。 3．燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法 (1)找位置、寫式子：負極反應(yīng)式應(yīng)符合“還原劑－ne－―→氧化產(chǎn)物”的形式；正極反應(yīng)式符合“氧化劑＋ne－―→還原產(chǎn)物”的形式。燃料中的碳、氫元素及助燃劑氧氣在不同介質(zhì)中放電后的具體存在形式不同。①酸性介質(zhì)：碳、氫元素分別轉(zhuǎn)化為CO2、H＋；O2轉(zhuǎn)化為H2O。②堿性介質(zhì)：碳、氫元素分別轉(zhuǎn)化為CO、H2O；O2轉(zhuǎn)化為OH－。 (2)查電荷，添離子：檢查(1)中電極反應(yīng)式的電荷是否守恒，若是在溶液中進行的反應(yīng)，則可通過添加OH－或H＋的方法使電荷守恒，但要注意，在酸性溶液中不添加OH－，在堿性溶液中不添加H＋。若是在熔融態(tài)電解質(zhì)中進行的反應(yīng)，則可添加熔融態(tài)電解質(zhì)中的相應(yīng)離子。 (3)查原子，添物質(zhì)：檢查是否符合原子守恒，若是在溶液中進行的反應(yīng)，可添加H2O使原子守恒。 (4)對于較復(fù)雜的電極反應(yīng)，可用總反應(yīng)式減去較簡單一極的電極反應(yīng)式得到。 4．可充電電池原理分析 (1)充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負極應(yīng)與電源的負極相連以獲得電子，可簡記為負接負后作陰極，正接正后作陽極。 (2)工作時的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的；同一電極周圍的溶液，充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。 提煉3　金屬的腐蝕與防護1.金屬腐蝕快慢程度的判斷方法 2．金屬電化學保護的兩種方法 回訪1　(2016全國乙卷)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SO可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。 下列敘述正確的是(　　) 【導學號：14942031】 A．通電后中間隔室的SO離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大 B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C．負極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低 D．當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成 B　[A項正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正極區(qū)溶液中陽離子增多，故中間隔室的SO向正極遷移，正極區(qū)溶液的pH減小。B項負極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰離子增多，中間隔室的Na＋向負極遷移，故負極區(qū)產(chǎn)生NaOH，正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4。C項由B項分析可知，負極區(qū)產(chǎn)生OH－，負極區(qū)溶液的pH升高。D項正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，當電路中通過1 mol電子的電量時，生成0.25 mol O2。] 回訪2　(2016全國甲卷)MgAgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是(　　) A．負極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋ B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag C．電池放電時Cl－由正極向負極遷移 D．負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ B　[MgAgCl電池的電極反應(yīng)：負極Mg－2e－===Mg2＋，正極2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A項正確，B項錯誤。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極，C項正確。Mg是活潑金屬，能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，D項正確。] 回訪3　(2015全國卷Ⅰ)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是(　　) A．正極反應(yīng)中有CO2生成 B．微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O A　[圖示所給出的是原電池裝置。A.有氧氣反應(yīng)的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因為有質(zhì)子通過，故正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，負極上有CO2產(chǎn)生，故A不正確。B.微生物電池是指在微生物作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確。C.質(zhì)子是陽離子，陽離子由負極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確。D.正極的電極反應(yīng)式為6O2＋24e－＋24H＋===12H2O，負極的電極反應(yīng)式為C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正確。] 回訪4　(2014新課標全國卷Ⅰ節(jié)選)次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品，具有較強的還原性。H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)： (1)寫出陽極的電極反應(yīng)式____________________________________。 (2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因___________________________。 (3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有_____雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是______。 [解析]　(1)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在反應(yīng)中OH－失去電子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。 (2)H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋進入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應(yīng)：H＋＋H2POH3PO2。 (3)如果撤去陽膜，H2PO或H3PO2可能被氧化。 [答案]　(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2 (3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 熱點題型1　新型化學電源 1．(2016廈門質(zhì)檢)鋰空氣電池是高能量密度的新型電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．固體電解質(zhì)只有Li＋可通過 B．電池反應(yīng)為4Li＋O22Li2O C．充電時，水性電解液的pH將升高 D．放電時，若外電路有0.1 mol e－通過時，理論上將消耗1.12 L O2(標準狀況) A　[A項，固體電解質(zhì)只有Li＋可通過，形成閉合回路，正確；B項，電池反應(yīng)：4Li＋O2＋2H2O4LiOH，錯誤；C項，充電時，水性電解液中的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，消耗OH－，pH降低，錯誤；D項，通過0.1 mol電子時，消耗的O2在標準狀況下體積為22.4 Lmol－1＝0.56 L，錯誤。] 2．(2016黃岡調(diào)研)如圖甲是利用一種微生物將廢水中的尿素(H2NCONH2)的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能并生成環(huán)境友好物質(zhì)的裝置，同時利用此裝置的電能在鐵上鍍銅。下列說法正確的是(　　) 甲 乙 A．H＋透過質(zhì)子交換膜由右向左移動 B．銅電極應(yīng)與X相連接 C．M電極反應(yīng)式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋ D．當N電極消耗0.25 mol氣體時，鐵電極增重16 g C　[根據(jù)圖中信息可知，N極發(fā)生的電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故M為負極，N為正極，X為陰極，Y為陽極。A項，H＋透過質(zhì)子交換膜由負極向正極移動，錯誤；B項，銅電極失電子作陽極應(yīng)與Y相連接，鐵電極作陰極與X相連接，錯誤；C項，M電極失電子，電極反應(yīng)式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，正確；D項，鐵電極上銅離子得電子生成銅，當N電極消耗0.25 mol氣體時，轉(zhuǎn)移1 mol電子，鐵電極增重32 g，錯誤。] 3．(2016全國丙卷)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列說法正確的是(　　) 【導學號：14942032】 A．充電時，電解質(zhì)溶液中K＋向陽極移動 B．充電時，電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸減小 C．放電時，負極反應(yīng)為：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L(標準狀況) C　[A項，充電時裝置為電解池，溶液中的陽離子向陰極移動。B項，充電時的總反應(yīng)為放電時的逆反應(yīng)：2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐漸增大。C項，放電時負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，由放電時的總反應(yīng)可知，負極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)。D項，由放電時的總反應(yīng)可知，電路中通過2 mol電子時，消耗0.5 mol O2，其體積為11.2 L(標準狀況)。] 4．(2016東北三省四市一模)高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。 高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種理想的水處理劑，高鐵電池的研制正在進行中。如圖甲是高鐵電池的模擬實驗裝置： 甲 乙 (1)該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為_____________________________； 若維持電流強度為1 A，電池工作十分鐘，理論消耗Zn________ g。(已知F＝96 500 C/mol) (2)鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向________(填“左”或“右”)移動；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向________(填“左”或“右”)移動。 (3)圖乙為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電過程曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有_________________________________。 [解析]　(1)根據(jù)高鐵電池裝置可確定Zn和C分別作負極和正極，放電時FeO在正極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－；電池工作十分鐘，Q＝It＝1 A600 s＝600 C，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e－)＝≈0.006 2 mol，反應(yīng)中1 mol Zn轉(zhuǎn)移2 mol電子，根據(jù)正比關(guān)系＝，即求得m(Zn)＝0.2 g。(2)原電池工作時，鹽橋中陰離子向負極移動，即Cl－向右移動，改用陽離子交換膜代替鹽橋，陽離子向正極移動，即K＋向左移動。(3)從圖乙可看出高鐵電池和高能堿性電池相比，具有使用時間長、工作電壓穩(wěn)定的優(yōu)點。 [答案]　(1)FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－　0.2 (2)右　左 (3)使用時間長、工作電壓穩(wěn)定 解決新型化學電源問題的關(guān)鍵 1．電池類型：可充電電池首先明確放電方向是原電池，充電方向是電解池。 2．電極名稱：放電時是原電池，為正極、負極；充電時是電解池，為陽極、陰極。 3．電極材料和電極反應(yīng)：電極反應(yīng)物、電極產(chǎn)物及其狀態(tài)，電極材料是否參與電極反應(yīng)；電子或電流的流動方向，離子的移動方向。 4．電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液是否參與電池反應(yīng)；電解質(zhì)溶液是否與電極產(chǎn)物反應(yīng)。 5．反應(yīng)式：電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式。 6．反應(yīng)的量的關(guān)系：電極質(zhì)量的變化、電極產(chǎn)物的量、轉(zhuǎn)移電子的量等。 熱點題型2　電解原理及其應(yīng)用 1．(2016濟南調(diào)研)用電解法處理含硝酸根離子(NO)廢水的原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．鉛蓄電池的A極為正極，電極材料為PbO2 B．鉛蓄電池放電時負極質(zhì)量增加 C．該電解池的陰極反應(yīng)為2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O D．若電路中通過2 mol電子，則陽極室溶液質(zhì)量減少32 g(忽略氣體的溶解) D　[根據(jù)圖示，電解池的右側(cè)區(qū)域硝酸根離子被還原為氮氣，所以應(yīng)為電解池的陰極，進而確定A、B電極分別是鉛蓄電池的正、負極。A項正確，鉛蓄電池的反應(yīng)原理是Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O，A為正極，反應(yīng)為PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O；B項正確，負極反應(yīng)為Pb－2e－＋SO===PbSO4，放電過程中固體電極質(zhì)量增加；C項正確，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，硝酸根離子被還原為氮氣；D項錯誤，陽極區(qū)溶液中，水電離的氫氧根離子放電2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，電路中每通過2 mol電子，則溶液質(zhì)量損失16 g。] 2．(2016北京高考)用石墨電極完成下列電解實驗。 實驗一 實驗二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化 兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生…… 下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是(　　) A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b處：2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅 B　[根據(jù)a、d處試紙變藍，可判斷a、d兩點都為電解池的陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A選項正確；b處變紅，局部褪色，說明b為電解池的陽極，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯氣溶于水生成鹽酸和次氯酸：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液顯酸性，HClO具有漂白性，B選項不正確；c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，C選項正確；實驗一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實驗二中也形成電解池，銅珠的左端為電解池的陽極，銅失電子生成銅離子，m、n是銅珠的右端，為電解池的陰極，開始時產(chǎn)生氣體，后來銅離子得到電子生成單質(zhì)銅，故D選項正確。] 3．(2016杭州質(zhì)檢)如圖所示的陰、陽離子交換膜電解槽中，用惰性電極電解Na2SO4溶液可制得硫酸和氫氧化鈉溶液。下列說法不正確的是(　　) 【導學號：14942033】 A．陽極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．N為陰離子交換膜 C．進口b補充的是稀NaOH溶液 D．電解過程中陽極附近的pH不斷降低 A　[A項，電解Na2SO4溶液，實際上是電解水，所以陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，錯誤；B項，由H2出口知電極A為陰極，電極B為陽極，陽極水中的OH－放電，故要不斷補充陰離子，故N為陰離子交換膜，正確；C項，電極A為陰極，水中的H＋放電，大量的氫氧化鈉在陰極附近生成，故在b口加入稀氫氧化鈉以增強導電性，正確；D項，陽極反應(yīng)不斷地消耗水中的氫氧根離子，故pH不斷降低，正確。] 4．(2016咸陽一模節(jié)選)制備KMnO4的最佳方法是電解法，實驗室以鎳片(不參與反應(yīng))和鐵片作電極，電解K2MnO4溶液(綠色)制備KMnO4，裝置如圖： 請回答下列問題： (1)A應(yīng)與直流電源________極相連接，鐵片電極上有氣體放出，電極反應(yīng)式為______________________________________________________________。 (2)電解過程中可觀察到溶液由綠色變?yōu)開_______。 (3)電解一段時間后，溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 [解析]　(1)電解K2MnO4溶液(綠色)制備KMnO4，MnO發(fā)生氧化反應(yīng)，則Ni作陽極，而Fe作陰極，故Fe與直流電源的負極相連，鐵片上H＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故有氣體放出。(2)電解一段時間后，MnO轉(zhuǎn)化為MnO，溶液由綠色變?yōu)樽仙?3)電解總反應(yīng)式為2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋2KOH＋H2↑，則電解一段時間后，生成KOH，溶液的pH增大。 [答案]　(1)負 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) (2)紫色 (3)增大 1．有關(guān)電解池的分析思路 2．電解池中電極反應(yīng)式的書寫步驟 熱點題型3　電化學原理的綜合應(yīng)用 1．(2016山西四校聯(lián)考)用酸性甲醛燃料電池為電源進行電解的實驗裝置如圖所示，下列說法中正確的是(　　) A．當a、b都是銅作電極時，電解的總反應(yīng)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑ B．燃料電池工作時，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．當燃料電池消耗2.24 L甲醛氣體時，電路中理論上轉(zhuǎn)移0.2 mol e－ D．燃料電池工作時，負極反應(yīng)為HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋ D　[A項，若a、b都是銅作電極，則陽極是Cu放電，而不是電解質(zhì)溶液中的OH－放電，錯誤；B項，酸性介質(zhì)中不可能生成大量OH－，錯誤，正確的為O2＋4H＋＋4e－===2H2O；C項，未說明氣體是否在標準狀況下而無法計算，錯誤；D項，負極是燃料(HCHO)在酸性條件下失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正確。] 2．(2016棗莊滕州月考)用下列裝置能達到預(yù)期目的的是(　　) A．甲圖裝置可用于電解精煉鋁 B．乙圖裝置可得到持續(xù)、穩(wěn)定的電流 C．丙圖裝置可達到保護鋼閘門的目的 D．丁圖裝置可達到保護鋼閘門的目的 D　[電解精煉鋁時，粗鋁作陽極，純鋁作陰極，但電解質(zhì)溶液不能是氯化鋁溶液，否則陰極上會析出氫氣，可以用熔融的氧化鋁作電解質(zhì)，A項錯誤；原電池可以產(chǎn)生電流，但不能提供持續(xù)、穩(wěn)定的電流，B項錯誤；丙中形成原電池，鋼閘門是負極，易被腐蝕，不能達到保護鋼閘門的目的，C項錯誤；丁中形成電解池，鋼閘門是陰極，不易被腐蝕，可達到保護鋼閘門的目的，D項正確。] 3．(2016湖南益陽三模)用惰性電極電解2 L 0.5 mol/L的硝酸銀溶液，當在電路中通過0.1 mol電子后，調(diào)換正、負極，電路中又通過了0.2 mol電子，此時溶液pH為(假設(shè)溶液體積不變)(　　) A．1　　　 B. 2　　　　 C．3　　　 D. 無法確定 A　[2 L 0.5 mol/L的硝酸銀溶液含n(Ag＋)＝1 mol，調(diào)換正、負極前，陽極電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；陰極電極反應(yīng)式為4Ag＋＋4e－===4Ag，則電路中通過0.1 mol e－時生成0.1 mol Ag，同時反應(yīng)0.1 mol OH－，得到0.1 mol H＋；調(diào)換正、負極后，陽極電極反應(yīng)式為4Ag－4e－===4Ag＋(先)，4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(后)；陰極電極反應(yīng)式為4Ag＋＋4e－===4Ag，故總共得到0.2 mol H＋，c(H＋)＝＝0.1 mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝1。] 4．(2016河南商丘二模)電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3膠體有吸附性，可吸附水中的污染物而沉積下來，具有凈化水的作用，其原理如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．根據(jù)圖示，物質(zhì)A為CO2 C．甲烷燃料電池中CO向空氣一極移動 D．為增強污水的導電能力，可向污水中加入適量乙醇 B　[甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)，所在電極為電源的負極，故石墨為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；甲烷在負極的反應(yīng)為CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O，A為CO2，B項正確；CO在工作過程中向負極移動，通入空氣的一極為電源的正極，C項錯誤；乙醇為非電解質(zhì)，不能增強水溶液的導電能力，D項錯誤。] 5．(名師押題)甲醇是一種重要的燃料，在電化學領(lǐng)域有著重要的用途。 請回答下列問題： (1)一種新型的甲醇燃料手機電池，其持續(xù)供電時間長達320小時，電池總反應(yīng)式為2CH3OH＋4NaOH＋3O2===2Na2CO3＋6H2O。該電池的負極反應(yīng)式為 ______________________________________________________________。 (2)甲醇空氣燃料電池的工作原理如圖甲所示(箭頭表示物質(zhì)的進入或排出)： ①甲電極為該燃料電池的________(選填“正極”或“負極”)。 ②a、b、c、d四個進出口的物質(zhì)分別為________、________、________、________(填寫化學式或結(jié)構(gòu)簡式)。 ③用該電池作供電電源，用惰性電極電解足量的CuSO4溶液，若陰極增重19.2 g，則理論上消耗甲醇________g。電解后，溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 圖甲 圖乙 (3)尿素樹脂生產(chǎn)過程中所排放的廢水中往往含有甲醇，這種含甲醇的廢水會對環(huán)境造成污染。向該廢水中加入一定量的酸性CoSO4溶液，然后采用圖乙所示裝置進行電解即可除去甲醇，除甲醇的原理：電解產(chǎn)物Co3＋將廢水中的甲醇氧化為CO2。 ①陽極為_______(選填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)。陽極反應(yīng)式為_______。 ②請用離子方程式表示該法除甲醇的原理為_________________。 ③排放該電解后的廢水的鐵質(zhì)管道易被腐蝕，除與Co2＋發(fā)生置換反應(yīng)外，還發(fā)生電化學腐蝕，發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式為____________________。 [解析]　(1)由電池總反應(yīng)式知，甲醇在負極失電子，被氧化為CO2，CO2在堿性條件下轉(zhuǎn)化成CO。 (2)①原電池中，陽離子從負極移向正極，該燃料電池中H＋由甲電極移向乙電極，故甲電極為負極。②負極為甲醇失電子的氧化反應(yīng)，故b口進入的是CH3OH，a口排出的是CO2；正極為氧氣得電子被還原為水的反應(yīng)，故c口進入的物質(zhì)是O2，d口排出的物質(zhì)是H2O。③電解CuSO4溶液時，陰極發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，陰極增重19.2 g，則電路中通過電子的物質(zhì)的量為2＝0.6 mol，由該燃料電池的負極反應(yīng)式CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋可知，消耗甲醇的質(zhì)量為32 gmol－1＝3.2 g。電解CuSO4溶液的總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，電解過程中有H2SO4生成，故溶液pH減小。 (3)①電解裝置中，連接電源正極的是陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)：Co2＋失電子被氧化為Co3＋。②根據(jù)題目提示，除去甲醇的反應(yīng)中，反應(yīng)物為Co3＋和甲醇，甲醇被氧化為CO2，而Co3＋被還原為Co2＋。③該電解后的廢水為酸性溶液，鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕。 [答案]　(1)CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O (2)①負極?、贑O2　CH3OH　O2　H2O　③3.2　減小 (3)①石墨Ⅰ　Co2＋－e－===Co3＋?、?Co3＋＋CH3OH＋H2O===6Co2＋＋CO2↑＋6H＋?、?H＋＋2e－===H2↑ 1．電化學計算的基本方法 原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液的pH計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計算等，通常有下列幾種方法： 常見微粒間的計量關(guān)系式為4e－～4H＋～4OH－～4Cl－～4Ag＋～2Cu2＋～2H2～O2～2Cl2～4Ag～2Cu。 2．兩種“串聯(lián)”裝置圖比較 圖1　　　 　圖2 圖1中無外接電源，其中必有一個裝置是原電池裝置(相當于發(fā)電裝置)，為電解池裝置提供電能，其中兩個電極活潑性差異大者為原電池裝置，如圖1中左邊為原電池裝置，右邊為電解池裝置。圖2中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯(lián)電解，通過兩池的電子數(shù)目相等。