化 学
专题三
【分析】粗看装置虽感到陌生，但仔细分析得知该实验是简单吸氧腐蚀与析氢腐蚀的简单综合。a试管内
2+
盛装食盐水，溶液呈中性，发生的是吸氧腐蚀，负极反应式为Fe-2e-Fe，正极反应式为O2 + 2H2O
+ 4e-4OH—，显然a装置内气体的物质的量减少，压强减小。b试管内盛装氯化铵，溶液呈酸性，
2+ 发生的吸氢腐蚀，负极反应式为Fe-2e-Fe，正极反应式为2H++2e-H2↑，气体的物质的量增
加，压强增大。综上分析选项B错。 【例5】市场上经常见到的标记为Li－ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材
＋
料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：
Li＋2Li0.35NiO2
放电充电2Li0.85NiO2。下列说法不正确的是 ．．．
－
A．放电时，负极的电极反应式：Li－eLi
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C．该电池不能用水溶液作为电解质
＋
D．放电过程中Li向负极移动
〖分析〗本题主要考查原电池和电解池的综合。电池放电时，相当于原电池，Li从0价升至+1价，失电
－ ＋－＋
子作负极，电极反应式为Li－eLi，根据总反应式可知正极反应式为2Li0.35NiO2＋e＋Li 2Li0.85NiO2，A正确。充电时相当于电解池，由于反应物只有一种，所以放电过程中既发生氧化反应又发生还原反应，B正确。由于金属Li较活泼，能与水反应生成H2，因此电池介质应为非水材料，C正确。在放电过程中，电解质溶液相当于电池的内电路，因此Li+应向正极移动，D错。本题应选D。
＋
【专题演练】
1． 科学家在多年前就探测到火星大气中存在微量的羰基硫(COS)。已知能发生下列反应：CO＋S△COS，2COS＋SO2△2CO2＋3S。下列说法不正确的
A．利用这两个反应可以消除CO、SO2的污染 B．两反应均属于氧化还原反应
C．两反应均不属于离子反应 D．前者属于化合反应，后者属于置换反应
2． 某容器中发生一个化学反应，反应过程中存在As2S3、HNO3、H2SO4、NO、H3AsO4、H2O六种物质，
已知As2S3是反应物之一。下列有关判断不正确的是 A．该容器中发生了氧化还原反应
B．该反应中HNO3、H2O是反应物，H2SO4、NO、H3AsO4是生成物 C．该反应中只有砷元素被氧化、只有氮元素被还原 D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为15:28
＋－
3． 酸性高锰酸钾能将醇氧化生成一系列产物，反应中KMnO4被还原为Mn2，用0.60 mol·L1的酸性
－
高锰酸钾溶液滴定20.0 mL0.50 mol·L1的乙二醇溶液，当用去20.0 mL高锰酸钾溶液时，再滴加1滴高锰酸钾溶液时，溶液刚好呈紫色，振荡后不褪色。则乙二醇的氧化产物为 A．OHC－CHO B．HOOC－COOH C．HOOC－CHO D．CO2 4． 下列四种装置中，溶液的体积均为250 mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.10 mol·L1，工作一段
时间后，测得导线上均通过0.02 mol电子，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是
－
A．工作一段时间后溶液的浓度①＝②＝③＝④ B．工作一段时间后溶液的pH：④＞③＞①＞②
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化 学
专题三
C．产生气体的总体积：④＞③＞①＞②
D．电极上析出的固体的质量：①＞②＞③＞④
－＋－ －
5． 下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3AsO33＋I2＋H2O”设计成的原电池装4＋2I＋2H
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。
下列叙述中正确的是
A．甲组操作时，微安表(A)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作正极
－ －
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2 ＋2e2I 6． 膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，
装置图如下。
⑴A装置是________，B装置是_________(填“原电池”或“电解池”)。
⑵N2O5在电解池的______区生成，其电极反应式为_____________________________。
⑶通入O2一极的电极反应式为_______________________________。
－
⑷若通入SO2的速率为2.24 L·min1(标准状况)，为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则
－
左侧水的流入速率应为_________mL·min1。
【参考答案】
1． D
解析：题中两反应式相加得总反应方程式为2CO＋SO2△2CO2＋3S，由此可知选项A正确。题干中的
第二步反应不符合置换反应的定义，D错。 2． C
解析：分析元素的化合价可确定反应物为As2S3和HNO3，H2SO4、H3AsO4、NO为生成物，H2O可以是反
应物，也可以是生成物，待后进一步确定。由此可得如下未配平的化学方程式：As2S3＋HNO3H3AsO4＋H2SO4＋NO↑，接着开始配平这一方程式。
3As2S3?28HNO3——6H3AsO4?9H2SO4?28NO
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?3?2?5?5?6?2化 学
专题三
↑ ↑ ↓ 4 24 3 ↑ ↓ 28×3 3×28
根据质量守恒定律检查发现，方程式左边缺少8个H原子和4个O原子，所以水为反应物。完整的方程式为：3As2S3＋28HNO3＋4H2O = 6H3AsO4＋9H2SO4＋28NO↑。由化合价升降情况分析可知砷元素和硫元素被氧化，氮元素被还原，氧化产物为H3AsO4、H2SO4，还原产物为NO，两者的物质的量之比为15:28。 3． C
解析：乙二醇中碳原子的平均化合价为－1价，设其氧化产物中碳原子的平均化合价为x，根据氧化还原
－－
反应中得失电子数相等可得20 mL×0.60 mol·L1×(7－2)20.0 mL×0.50 mol·L1×2×[x－(－1)]，解得x = 2。而各选项分子中碳原子的平均化合价分别为＋1、＋3、＋2和＋4，故本题选C。 4． B
解析：装置①是用惰性电极电解CuSO4溶液，电解时的总反应式为：
2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4~4e，当测得导线上通过0.02 mol电子时，共消耗0.01 molCuSO4，生成0.01 molCu、0.005 molO2和0.01 molH2SO4；装置②为锌铜原电池装置，原电池的总
－
反应式为Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑~2e，当测得导线上通过0.02 mol电子时，共消耗0.01 molH2SO4，还余0.015 molH2SO4，生成0.005 molH2，但无固体析出。装置③为电镀锌装置，阴极铁棒
＋－
上的电极反应式为：Zn2＋2eZn，随着电解的进行，电解液的浓度不发生变化，阴极上析出0.01 mol锌。装置④也相当于用惰性电极电解NaCl溶液，电解时的总反应式为：2NaCl＋2H2O2NaOH
－
＋H2↑＋Cl2↑~2e，当测得导线上通过0.02 mol电子时，共消耗0.02 molNaCl，生成0.02 mol气体和0.02 molNaOH，但无固体析出。 5． D
－＋ － －
解析：甲组操作时发生的反应为AsO3AsO33＋I2＋H2O，有碘单质生成，因此溶液的颜色4＋2I＋2H
－ －3－
变深，但装置I构成的原电池中两极直接接触(一极是AsO34/AsO3，另一极是I2/I)，呈短路状态，因此微安表(A)中无电流通过，A、B均错，乙组操作时，由于向图ⅡB烧杯中逐滴加入烧碱，此时原
－－＋ －
电池发生的反应为AsO33＋I2＋H2OAsO34＋2I＋2H，此时C2棒上发生氧化反应，作负极，C1
－ －
棒上发生还原反应，作正极，电极反应式为I2 ＋2e2I。 6． ⑴原电池 电解池
－ ＋
2N2O5＋2H ⑵阳极 N2O4＋2HNO3－2e
＋－ ⑶O2＋4H＋4e2H2O ⑷13.4 解析：本题是电解池和原电池的综合。由于B装置中c、d两极均为惰性电极，不符合构成原电池的条件，
因此可推知A装置为原电池（可视作燃料电池），用来制备H2SO4，B装置为电解池，用来制备N2O5，A装置为B装置的电解提供电能。A中通入SO2的一极发生氧化反应，电极反应式为
+＋－ SO2-2e-+2H2O4H+SO42-，通入O2的一极发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋4e2H2O。
分析装置B，N2O5是由N2O4氧化而来，则在阳极生成，电解池中与外电源正极相连的作阳极，由此
得c 极区生成N2O5。换个角度思考：N2O5是硝酸的酸酐，极易和水反应，也不可能在d极区生成。
＋－
在写电极反应式时，要注意此处HNO3是无水硝酸，溶液中不存在H和NO 3，所以在电极反应式中
－ ＋
应保留其化学式，电极反应式表示为N2O4＋2HNO3－2e2N2O5＋2H。⑷根据电极反应式SO2-2e-+2H2O4H++SO42-可知：要使硫酸溶液的浓度维持不变，需要水的量由两部分组成，一是反应消耗的水，二是稀释用的水，每分钟通入SO20.1mol，反应消耗水0.2mol，生成H2SO40.1mol，根
据原H2SO4的浓度（50%）知需要稀释用水9.8g，因此共需水9.8g+3.6g13.4g。
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电解电解－