高考化学经典试题总复习
电化学解题策略
通过研究近几年全国各地的高考试题，有关电化学试题仍是2012年高考一大亮点，这充分说明电化学在今后教学中的重要性。但这类试题往往又是学生学习的难点，错误率较高。如何解答此类问题，现归纳如下：
【解题策略】
一. 电化学中四个极
正负极是根据物理学上的电极电势高低而规定的，多用于原电池。正极电极电势高，是流入电子（外电路）的电极；负极电极电势低，是流出电子（外电路）的电极。
阴阳极是针对电解池或电镀池来命名的。阳极是指与电源正极相连，发生氧化反应的电极；阴极是指与电源负极相连，发生还原反应的电极。
二. 电化学中四个池
1. 原电池：化学能转化为电能的装置。除燃料电池外，一般由活泼金属作负极。
2. 电解池：电能转化为化学能的装置。
3. 电镀池：应用电解原理在某些金属表面镀上一层新金属的装置。通常镀层金属接电源正极，待镀金属的物件接电源负极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
4. 电解精炼池：应用电解原理提纯某些金属的装置，通常提纯的金属接电源正极，该金属的纯净固体接电源负极，电解液含有待提纯金属的阳离子。
三. 原电池电极的四种判断方法
1. 根据构成原电池的电极材料判断：活泼金属作负极，较不活泼金属或导电的非金属及金属氧化物作正极。
2. 根据电子流向或电流流向判断：电子流出或电流流入的电极为负极，反之为正极。
3. 根据电极反应进行判断：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。也可依据电极附近指示剂（石蕊、酚酞、淀粉试液等）的显色情况判断该电极是或等放电，从而确定正、负极。如用酚酞作指示剂，若电极附近溶液变红色，说明该电极附近溶液显碱性，在该电极附近得电子被还原，该电极为正极。
4. 根据两极现象判断：通常溶解或质量减少的一极为负极；质量增加或有气泡产生的一极为正极。
四. 电解的四种类型
1. 只有溶质发生化学变化：如用惰性电极电解溶液、溶液，其电解反应式分别为：
2. 形式上看只有水发生化学变化：如惰性电极电解溶液的电解反应式均为：
3. 溶质、水均发生化学变化：如惰性电极电解溶液、溶液，其电解反应式分别为：
4. 形式上看溶质和水均未发生化学变化：如铁器上镀铜，电极反应式分别为：阳极铜棒：，阴极铁器：。
五. 书写电极反应的四原则
1. 加减原则：根据得失电子守恒，总反应式为两个电极反应式之和。若已知一个电极反应式，可用总反应式减去已知的反应式，得另一电极反应式。
2. 共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中不可能存在，也不可能有参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有参加反应。如甲烷燃料电池以KOH为电解质溶液时：负极反应式：；正极反应式：。
3. 得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加（电解质为酸性时）或（电解质溶液为碱性或中性时）；失氧时，在反应物中加（电解质为碱性或中性时）或（电解质为酸性时）。如“钮扣”电池以KOH为电解质溶液，其电池总反应式为：，负极，根据得氧原则，负极反应式为：；正极，根据失氧原则，正极反应式为：。
4. 中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。如银锌电池、铁的吸氧腐蚀、以铝、空气、海水为材料组成的海水电池等。
【题型解读】
题型一、电极名称和电极材料的判断
例1. 铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ ）
A. 阴极 B. 正极 C. 阳极 D. 负极
解析：电解池的两极分别命名为阴、阳极，原电池的两极分别命名为正、负极。题中装置构成的是原电池，锌片失电子作原电池的负极。答案：D
题型二、电极方程式的书写
例2. 下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列判断正确的是（ ）
A. a为负极，b为正极 B. a为阳极，b为阴极
C. 电解过程中，d电极的质量增加 D. 电解过程中，氯离子的浓度不变
解析：根据电流方向可判断出a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。用惰性电极电解CuCl2溶液时，两个电极上发生的反应阳极（c电极）为：，阴极（d电极）为：。答案：C
题型三、废旧电池的处理方法
例3. 随着人们生活水平的不断提高，废旧电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）
A. 利用电池外壳的金属材料
B. 防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水体造成污染
C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D. 回收其中的石墨电极
解析：随着生产的发展和人们生活水平的日益提高，环境污染和环保问题已越来越受到人们的重视，废旧电池中含有铅、汞等多种重金属离子，极易对环境造成污染。答案：B
题型四、利用得失电子守恒进行计算
例4. 室温下，在实验室中电解500mL某0.03mol/L的NaCl溶液，通电一段时间后溶液的pH从7增加到12时（设电解时溶液的体积变化忽略不计），则阴极产生气体的体积（标准状况）和溶液中NaCl的浓度分别为（ ）
A. 112mL, 0.02mol/L B. 56mL, 0.02mol/L
C. 56mL, 0.04mol/L D. 112mL, 0.04mol/L
解析：室温下，pH=12时，，生成的的物质的量为
。由电极反应中电子转移数相等，推导出电子与各物质之间物质的量的关系为：。由生成的的物质的量可直接求得
参加反应的NaCl的物质的量为。剩余NaCl的浓度为
，生成的H2为。答案：B
题型五、电化学基础知识应用
1. 判断金属的活动性强弱
例5. X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解和共存的溶液时，Y先析出；又知的氧化性强于，则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）
A. X>Z>Y>M B. X>Y>Z>M C. M>Z>X>Y D. X>Z>M>Y
解析：金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性X>Z；电解和共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性Z>Y；离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性Y>M。答案：A
2. 金属的腐蚀
例6. 家用炒菜铁锅用水清洗放置后，常出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）
A.
B.
C.
D.
解析：洗过的铁锅在空气中放置，可发生吸氧腐蚀，负极发生的反应为：，正极发生的反应为：，总反应式为：，而又易被O2氧化为红褐色的。答案：D
题型6、电子守恒法的应用。
例7、500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3－)＝6．0 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22．4 L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K＋)为1 mol·L－1 B.上述电解过程中共转移4 mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0．5 mol D.电解后溶液中c(H＋)为2 mol·L－1
解析：两极反应为：阴极 Cu2＋+2e－=Cu 2H＋+2e－=H2↑ 阳极：4OH－-4e－=O2↑+2H2O,两极都收集1mol气体，由阳极得到转移电子为4mol，又知生成1molH2转移电子2mol，根据电子得失守恒，n（Cu2＋）=1mol.再通过离子所带电荷的守恒,在500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中存在关系：2c(Cu2＋)+c(K＋)=c(NO3-)，可以求出c(K＋)=2 mol·L－1 .电解过程中消耗的n(OH－)=4mol,则溶液中留下4mol的H＋,c(H＋)=8mol·L－1 .
答案：B
例8、如下图所示，若电解5min时铜电极质量增加2.16g，试回答：
（1）电源电极X名称为_____________。
（2）pH变化：A___________, B__________, C__________。
（3）通电5min时，B中共收集224mL气体（标况），溶液体积为200mL。（设电解前后无体积变化）则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为__________。
（4）若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH是___________（设前后体积无变化）。
解析：（1）因为Cu电极增重，说明溶液中的Ag+在此极析出，所以Cu极为阴极，Ag极为阳极，那么与Ag极相连的电源Y极为正极，X极为负极。（2）电解KCl溶液时，阴极上2H++2e-=H2↑，溶液pH增大，电解CuSO4和K2 SO4溶液时，阳极4OH- - 4e-=2H2O+O2↑，溶液pH减小。电解AgNO3溶液实质是电镀，溶液浓度不变，故pH不变。（3）C中铜电极增加2.16gAg，通过的电子为n(e-)=0.02mol，因为串联电池，每个电极通过的电子均为0.02mol，B中阳极4OH- - 4e-=2H2O+O2↑，放出O2为=0.005mol，阴极放出H2为：0.01mol-0.005mol=0.005mol，根据H2的物质的量推知H+得电子2×0.005mol，则Cu2+得电子为0.02mol -2×0.005mol， CuSO4 的浓度为： 。
（4）A中阴极2H++2e-=H2↑，H+减少n(H+)=0.02mol，
c(OH-) = ,pH=13。
答案：（1）负极（2）增大；减小；不变（3）0.025mol/L（4）13。
例9、（1）肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa时，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是 。
（2）肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。
肼—空气燃料电池放电时：
正极的电极反应式是 。
负极的电极反应式是 。
（3）下图是一个电化学过程示意图。
①锌片上发生的电极反应是 。
②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128g，则肼一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气 L（假设空气中氧气体积含量为20%）
解析：（1）注意32克N2H4为1mol,注意△H应与方程式的计量数相对应，如N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol
（2）肼—空气燃料电池，电解质溶液是KOH溶液。故电极反应为：
（正极）O2+2H2O+4e－=4OH－ ，（负极）N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑
（3）①此图为电解装置，铜片为阳极，锌片为阴极。锌片上发生的电极反应是Cu2++2e－=Cu
② 铜片减少128g，即转移电子4mol 根据O2+2H2O+4e－=4OH－计算得，需要氧气1mol,转化为空气则需要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
【专题测试】
1．下列有关电化学的示意图中正确的是
( )
【解析】 选项A，Zn应为原电池负极，Cu为原电池正极。选项B，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换。选项C，粗铜应连接电源正极。选项D，电解饱和NaCl溶液，Cl－在阳极放电产生Cl2，溶液中的H＋在阴极获得电子而产生H2，正确。
【答案】 D
2．下列叙述正确的是
( )
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置 ②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 ③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现 ④碳棒不能用来作原电池的正极 ⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现
A．①⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
【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。
【答案】 A
3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)
下列说法错误的是
( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
【解析】 由所给电池的总反应式可知，电池工作时，每有1 mol Zn参加反应，失去2 mol电子，则会有2 mol电子从负极Zn开始，流经外电路而流向正极，并在正极发生反应，2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，故外电路每通过0.2 mol电子，Zn的质量就减轻6.5 g。
【答案】 C
4．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为
( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
【答案】 C
5．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是
( )
A．负极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋
B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
【答案】 A
6．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是
( )
①原电池正极和电解池阳极所发生的反应 ②原电池正极和电解池阴极所发生的反应 ③原电池负极和电解池阳极所发生的反应 ④原电池负极和电解池阴极所发生的反应
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 原电池的负极和电解池的阳极发生的是氧化反应。原电池的正极和电解池的阴极发生的是还原反应。
【答案】 B
7．用惰性电极分别电解足量的下列物质的水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中加入一定量的一种物质(括号内)，溶液能恢复到与原来溶液完全一样的是
( )
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阴、阳离子，判断阴、阳两极参加反应的离子是什么？溶液中减少的是什么？显然A中电解的是CuCl2，B中被电解的是水，D中减少的是CuO，与添加的物质不符被否定。
【答案】 C
8．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是：
H2＋NiO(OH)Ni(OH)2
根据此反应式判断，下列叙述中正确的是
( )
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被氧化
D．电池放电时，H2是负极
【解析】 放电时，反应向右进行，氢被氧化为H＋，负极区pH减小，镍元素被还原，而充电时，反应向左进行，氢元素被还原。
【答案】 D
9．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法正确的是
( )
A．该装置可能是原电池，也可能是电解池
B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸
【解析】 不能是原电池，Cu＋H＋不能自发的发生氧化还原反应。
【答案】 C
10．用惰性电极电解2 L 1.0 mol·L－1CuSO4溶液，在电路中通过0.5 mol电子后，调换正负极继续电解，电路中通过了1 mol电子，此时溶液中c(H＋)为(假设体积不变)
( )
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】 调换正负极前后电极反应式的比较情况如下：
前
后
由上反应知：电路中转移的1.5 mol电子中，只有1 mol由OH－放电产生，即消耗的n(OH－)＝1 mol，亦即溶液中积累的n(H＋)＝1 mol，故c(H＋)＝0.5 mol/L。
【答案】 C
11．把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为
( )
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，不符合生产实际的是
( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
【答案】 A
13．如下图所示，通电后，A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是 ( )
A．P是电源的正极
B．F极上发生的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．通电后，甲、乙、丙三池中，除了E、F两极外，其他电极均参加了反应
D．通电后，甲池溶液的pH减小，而乙、丙两池溶液的pH不变
【答案】 B
14．如下图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无臭
气体放出。符合这一情况的是 ( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
【答案】 A
15．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2＋C6 CoO2＋LiC6，下列说法正确的是
( )
A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－===Li＋＋C6
B．放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2
C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
【解析】 A项，充电时，发生电解池反应，电池负极即为电解池阴极，发生还原反应Li＋＋C6＋e－===LiC6；B项，放电时发生原电池反应电池正极发生还原反应；C项，含活泼氢的有机物作电解质易得电子；D项，锂相对原子质量小，其密度最小，所以锂离子电池的比能量高。
【答案】 B
16．将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，如下图所示用导线连接起来。下列叙述符合事实的是 ( )
A．断开K2，闭合K1时，Al电极反应为：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
B．断开K2，闭合K1时，由于Mg比Al活泼，故Mg失去电子被氧化成Mg2＋
C．断开K1，闭合K2时，电子由Mg向Al流动
D．断开K1，闭合K2时，溶液中立即会有白色沉淀析出
【解析】 断开K2，闭合K1时，Al、Mg、NaOH构成原电池，Al能自发与NaOH溶液反应而失去电子，为原电池的负极：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故选项A正确，B错误。断开K1，闭合K2时，构成电解NaOH溶液的电解池，Al接电源的正极为电解池的阳极，被溶解：Al－3e－===Al3＋，生成的Al3＋马上与溶液中过量的OH－反应生成AlO，看不到白色沉淀析出。Mg接电源的负极为电解池的阴极，溶液中的H＋在该极获得电子而产生H2：2H＋＋2e－===H2↑。电子流向为：Mg→NaOH溶液→Al，故选项C、D错误。
【答案】 A
17．(10分)如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
序号
内容
实验现象
1
常温下将铁丝放在干燥空气中一个月
干燥的铁丝表面依然光亮
2
常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时
铁丝表面依然光亮
3
常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月
铁丝表面已变得灰暗
4
将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时
铁丝表面略显灰暗
5
将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
铁丝表面已变得灰暗
6
将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
铁丝表面灰暗程度比实验5严重
回答以下问题：
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)________；在电化学腐蚀中，负极反应是__________________；正极反应是______________________；
(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是___________________________
______________________________________________________________________；
(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是________________________(答两种方法)。
【解析】 由实验现象(铁丝表面变灰暗)得出发生了电化学腐蚀的实验为3、4、5、6，负极Fe失电子变成Fe2＋被腐蚀，正极均为O2放电。从能否构成原电池的条件等方面来回答问题(2)。从改变物质的内部结构方面，从覆盖保护层、原电池原理等方面进行思考来回答问题(3)。
【答案】 (1)3、4、5、6
Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋)
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在
(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等
18．(10分)二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
某软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Cu(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
10.4
6.7
沉淀物
Zn(OH)2
CuS
ZnS
MnS
FeS
pH
8.0
≥0.42
≥2.5
≥7
≥7
(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)滤渣A的主要成分为__________________。
(3)加入MnS的目的是除去________________杂质。
(4)碱性锌锰干电池中，MnO2参与的电极反应方程式为___________________________
________________________________________________________________________。
(5)从废旧碱性锌锰干电池中可以回收利用的物质有________________________(写出两种)。
【解析】 (2)软锰矿酸浸后，滤液中主要含有Mn2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋和H＋，当加氨水调pH至5.4时，根据题目所给表格，此pH下，只有Al3＋、Fe3＋可沉淀完全。
(3)在pH＝5.4时，Cu2＋、Zn2＋可以硫化物的形式沉淀完全，而MnS在此情况下不可溶解形成Mn2＋和S2－，因此加入MnS是为了除去Cu2＋和Zn2＋。
【答案】 (1)MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4===MnSO4＋
Fe2(SO4)3＋2H2O (2)Fe(OH)3、Al(OH)3 (3)Cu2＋、Zn2＋
(4)MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－(或2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－) (5)锌、二氧化锰
19．(13分)物质X是中学化学中的常见物质，X既能与稀硫酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应。
(1)若X为氧化物，X的化学式是________________。
(2)若X为单质，X用于焊接钢轨反应的化学方程式是_________________________
________________________________________________________________________。
(3)若X与稀硫酸反应生成无色无味的气体A，与浓氢氧化钠溶液加热反应生成气体B。等物质的量的A和B在水溶液中反应又生成X。
X与稀硫酸反应的离子方程式是__________________________________________；
X与足量稀氢氧化钠溶液反应的离子方程式是________________________________
________________________________________________________________________。
①在宇航器中，可以不断的将座舱内的空气通过盛有金属过氧化物(以过氧化钠为例)的容器，以除去A。反应的化学方程式是______________________________________________。
②科学家设计出新的航天飞船内的空气更新系统。其中一步是A和氢气在200～250 ℃时，镍催化剂作用下，生成甲烷和另一物质。该反应的化学方程式是___________________。
③熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如下图所示：
C(Ⅰ)的电极名称是________(填正极或负极)。该燃料电池的总反应化学方程式是______________________。
熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图
【答案】 (1)Al2O3 (2)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
(3)HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
NH＋HCO＋2OH－===NH3·H2O＋CO＋H2O
①2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2
②CO2＋4H2CH4＋2H2O
③负极 2H2＋O2===2H2O
20．(11分)新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：
方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800 ℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其他产物均以气体逸出。
方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800 ℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。
在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一(用M表示)的结构简式如下：
请回答下列问题：
(1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是________________________________________________________________________。
(2)在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有________、________、________(填化学式)生成。
(3)在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为__________________________
________________________________________________________________________。
(4)写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：___________________________
________________________________________________________________________。
(5)已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为__________________________________________________________。
【解析】 (1)因制备该电池电极材料的原料为乙酸亚铁，产品为磷酸亚铁锂，为防止亚铁化合物被氧化，故两种制备方法的过程必须在惰性气体氛围中进行。
(2)方法一中除生成磷酸亚铁锂和乙酸外，由碳酸锂可生成CO2气体，由磷酸二氢铵可生成NH3和水蒸气，故除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有CO2、H2O和NH3生成。
(3)分析方法二所给条件，抓住几个关键点：①铁作阳极；②磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液为电解液；③析出磷酸亚铁锂沉淀，所以阳极的电极反应式为：Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋。
(4)分析M的结构简式可知，M分子中既含甲基丙烯酸酯的结构，又含碳酸二酯的结构(见下图)：
由此可分析写出M与足量NaOH溶液反应的化学方程式。
(5)该电池放电时正极的电极反应为充电时阳极电极反应的逆过程，即由磷酸铁生成磷酸亚铁锂，故放电时正极的电极反应式为：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。
【答案】 (1)为了防止亚铁化合物被氧化
(2)CO2 H2O NH3
(3)Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋
(4)
HOCH2CH2OH＋Na2CO3＋CH3OH
(5)FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4
21．(8分)常温下电解200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图中Ⅰ、Ⅱ所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息进行下列计算：
(1)原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度。
(2)t2时所得溶液的pH。
(3)电解至t3时，消耗水的质量。
【解析】 (1)阳极首先逸出的是氯气：n(NaCl)＝2n(Cl2)＝0.02 mol，则c(NaCl)＝0.1 mol/L。
阳极得到336 mL气体中，含0.01 mol Cl2和0.005 mol O2，转移电子的物质的量为：0.01 mol×2＋0.005 mol×4＝0.04 mol。
此过程中阴极刚好全部析出铜：
n(CuSO4)＝n(Cu)＝＝0.02 mol，
则c(CuSO4)＝＝0.1 mol/L。
(2)t2时溶液中c(Na＋)＝0.1 mol/L，c(SO)＝0.1 mol/L。
根据电荷守恒有：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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