2015高考化學二輪復習 專題8 電化學

1、專題八：電化學【考綱要求】1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應式和電池反應方程式。2.了解常見化學電源的種類及其工作原理。3.理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施?？键c一鹽橋問題面面觀知識精講1電化學裝置中都有兩個電極，分別發(fā)生氧化反應與還原反應。若兩個電極插在同一電解質溶液的容器內，則由于陰陽離子的移動速率不同而導致兩極之間出現(xiàn)濃度差，以及因電極本身直接與離子反應而導致兩極之間電勢差變小，影響了電流的穩(wěn)定。為解決這個問題，人們使用了鹽橋。鹽橋主要出現(xiàn)在原電池中，有時也可在電解池中出現(xiàn)，其主要作用就是構建閉合的內電路，但不影響反應的實質。鹽橋內常為飽和氯

2、化鉀、硝酸鉀等溶液。2鹽橋是新課改教材中出現(xiàn)的新名詞，因而圍繞鹽橋的電化學知識已成為新課改地區(qū)命題的一個熱點，所以有必要分析研究鹽橋問題的考查思路。常從以下四方面命題。(1)考查鹽橋的作用；(2)考查含鹽橋的電化學總反應式的書寫；(3)考查鹽橋內溶液離子的移動方向；(4)考查含鹽橋的電化學裝置的設計。題組集訓題組一明確原理，設計裝置1根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()A燒杯a中的溶液pH降低B燒杯b中發(fā)生氧化反應C燒杯a中發(fā)生的反應為2H2e=H2D燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl2e=Cl222013廣東理綜，33(2)(3)(2)能量之間可相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電

3、池可將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線。完成原電池甲的裝置示意圖(見上圖)，并作相應標注，要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_。甲乙兩種原電池可更有效地將化學能轉化為電能的是_，其原因是_。(3)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在(2)的材料中應選_作陽極。方法歸納1工作原理原電池的閉合回路有外電路與內電路之分，外電路的電流是從正

4、極流向負極，內電路是從負極流向正極，故內電路中的陽離子移向正極、陰離子移向負極。(鹽橋中的陽離子移向正極區(qū)，陰離子移向負極區(qū)，以維持電荷守恒)。2設計思路首先根據(jù)離子方程式判斷出氧化劑、還原劑，明確電極反應。然后再分析兩劑狀態(tài)確定電極材料，若為固態(tài)時可作電極，若為溶液時則只能作電解液。然后補充缺少的電極材料及電解液。電極材料一般添加與電解質溶液中陽離子相同的金屬作電極(使用惰性電極也可)，電解液則是一般含有與電極材料形成的陽離子相同的物質。最后再插入鹽橋即可。題組二“鹽橋”的作用與化學平衡的移動3控制適合的條件，將反應2Fe32I2Fe2I2設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 ()A

5、反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B反應開始時，甲中石墨電極上Fe3被還原C電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極4下圖、分別是甲、乙兩組同學將反應“AsO2I2HAsOI2H2O”設計成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖B燒杯中逐滴加入適量40% NaOH溶液。下列敘述中正確的是()A甲組操作時，電流計(G)指針發(fā)生偏轉B甲組操作時，溶液顏色變淺C乙組操作時，C2做正極D乙組操作時，C1上發(fā)生的電極反應為I22e=2I失誤防范(1)把氧化劑、還原劑均為溶液狀態(tài)的氧化還原反應設計

6、成原電池時，必須使用鹽橋才能實現(xiàn)氧化劑與還原劑的分離，否則不會有明顯的電流出現(xiàn)。(2)電子流向的分析方法：改變條件，平衡移動；平衡移動，電子轉移；電子轉移，判斷區(qū)域；根據(jù)區(qū)域，判斷流向；根據(jù)流向，判斷電極。考點二燃料電池與不同“介質”知識精講不同“介質”下燃料電池電極反應式的書寫，大多數(shù)學生感到較難。主要集中在：一是得失電子數(shù)目的判斷，二是電極產(chǎn)物的判斷。下面以CH3OH、O2燃料電池為例，分析電極反應式的書寫。(1)酸性介質，如H2SO4。CH3OH在負極上失去電子生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在H作用下生成H2O。電極反應式為負極：CH3OH6eH2O=CO26H正極：O26e6H

7、=3H2O(2)堿性介質，如KOH溶液。CH3OH在負極上失去電子，在堿性條件下生成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e，O2在正極上得到電子生成OH，電極反應式為負極：CH3OH6e8OH=CO6H2O正極：O26e3H2O=6OH(3)熔融鹽介質，如K2CO3。在電池工作時，CO移向負極。CH3OH在負極上失去電子，在CO的作用下生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在CO2的作用下生成CO，其電極反應式為負極：CH3OH6e3CO=4CO22H2O正極：O26e3CO2=3CO(4)摻雜Y2O3的ZrO3固體電解質，在高溫下能傳導正極生成的O2。根據(jù)O2移向負極，在負極上CH

8、3OH失電子生成CO2氣體，而O2在正極上得電子生成O2，電極反應式為負極：CH3OH6e3O2=CO22H2O正極：O26e=3O2題組集訓題組一判斷“酸、堿”介質，理清書寫思路1(2012四川理綜，11)一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有關說法正確的是()A檢測時，電解質溶液中的H向負極移動B若有0.4 mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4.48 L氧氣C電池反應的化學方程式為CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正極上發(fā)生的反應為O24e2H2O=4OH2將兩個鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入C

9、H4和O2，即可產(chǎn)生電流。下列敘述正確的是()通入CH4的電極為正極正極的電極反應式為O22H2O4e=4OH通入CH4的電極反應式為CH42O24e=CO22H2O負極的電極反應式為CH410OH8e=CO7H2O放電時溶液中的陽離子向負極移動放電時溶液中的陰離子向負極移動A BC D思路歸納對于燃料電池，正極往往通入O2，書寫時應注意：(1)首先書寫正極反應式：酸性O24e4H=2H2O堿性O24e2H2O=4OH(2)然后用總反應式減去正極的電極反應式得到負極的電極反應式。題組二區(qū)分介質“狀態(tài)”，判斷離子流向3某燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質傳遞H，其基本結構如圖所示，電池總反

10、應可表示為2H2O2=2H2O。請回答：(1)H由_極通過固體酸電解質傳遞到另一極(填a或b)。(2)b極上發(fā)生的電極反應式是_。4科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池，其效率更高，可用于航天航空。如下圖所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO3固體，它在高溫下能傳導正極生成的O2。(1)c電極的名稱為_。(2)d電極上的電極反應式為_。失誤防范根據(jù)內電路中的離子流向判斷正、負極，在內電路中，陽離子由負極區(qū)流向正極區(qū)，陰離子由正極區(qū)流向負極區(qū)?？键c三突破電解池，應用“不尋?！敝R精講“六點”突破電解池1分清陰、陽極，與電源正

11、極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極的反應為“陽氧陰還”。2剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。3注意放電順序。4書寫電極反應，注意得失電子守恒。5正確判斷產(chǎn)物。(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2，而不是Fe3)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2IBrClOH(水)。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2H(水)6恢復原態(tài)措施。電解后有關電解質溶液恢復原態(tài)的問題應該用質量守恒法分析。一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化

12、合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2完全放電之后，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。題組集訓題組一對可充電電池的深度剖析1Li/SO2電池具有輸出功率高和低溫性能好等特點，其電解質是LiBr，溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈，電池反應式為2Li2SO2Li2S2O4。下列說法正確的是()A該電池反應為可逆反應B放電時，Li向負極移動C充電時，陰極反應式為Lie=LiD該電池的電解質溶液可以換成LiBr的水溶液2某種可充電聚合物鋰離子電池放電時的反應為Li1xCoO2LixC6=6CLiCoO2，其工作原理示意圖如

13、右。下列說法不正確的是 ()A放電時LixC6發(fā)生氧化反應B充電時，Li通過陽離子交換膜從左向右移動C充電時將電池的負極與外接電源的負極相連D放電時，電池的正極反應為Li1xCoO2xLixe=LiCoO2方法技巧對于可充電電池，放電時為原電池，符合原電池工作原理，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；外電路中電子由負極流向正極，內電路中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。可充電電池充電時為電解池，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應；充電時電池的“”極與外接直流電源的正極相連，電池的“”極與外接直流電源的負極相連。題組二電解原理的“不尋?！睉?一)處理廢水3某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電

14、解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如右，下列說法不正確的是()AA為電源正極B陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應為Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OC陰極區(qū)附近溶液pH降低D若不考慮氣體的溶解，當收集到H2 13.44 L(標準狀況)時，有0.1 mol Cr2O被還原 (二)制備物質4電解尿素CO(NH2)2的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下：電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰陽兩極均為惰性電極，(1)A極為_，電極反應式為_ _。(2)B極為_，電極反應式為_ _。 (三)處理廢氣5用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，

15、同時得到H2SO4，其原理如下圖所示。(電極材料為石墨)(1)圖中a極要連接電源的(填“正”或“負”)_極，C口流出的物質是_。(2)SO放電的電極反應式為_。(3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因_?？键c四“兩比較”“兩法”突破金屬的腐蝕與防護知識精講1兩比較(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正極反應2H2e=H2O22H2O4e=4OH負極反應Fe2e=Fe2其他反應Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水轉化為鐵銹(2)腐蝕快慢的比較一般來說可用下列原則判斷：電解

16、池原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕。對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液中弱電解質溶液中非電解質溶液中?；顫娦圆煌膬煞N金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，金屬腐蝕的速率越快。2兩種保護方法(1)加防護層如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬。(2)電化學防護犧牲陽極的陰極保護法原電池原理：正極為被保護的金屬；負極為比被保護的金屬活潑的金屬；外加電流的陰極保護法電解原理：陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極。題組集訓題組一兩種腐蝕的比較1利用

17、下圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是 ()Aa管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕B一段時間后，a管液面高于b管液面Ca處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小Da、b兩處具有相同的電極反應式：Fe2e=Fe22右圖是用鐵鉚釘固定兩個銅質零件的示意圖，若該零件置于潮濕空氣中，下列說法正確的是()A發(fā)生電化學腐蝕，銅為負極，銅極產(chǎn)生H2 B銅易被腐蝕，銅極上發(fā)生還原反應，吸收O2C鐵易被腐蝕，鐵發(fā)生氧化反應，F(xiàn)e2e=Fe2 D發(fā)生化學腐蝕：FeCu2=CuFe2失誤防范正確判斷“介質”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。潮濕的空氣、中性溶液發(fā)生

18、吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕。題組二腐蝕快慢與防護方法的比較3(2012山東理綜，13)下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是()A圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重B圖b中，開關由M改置于N時，CuZn合金的腐蝕速率減小C圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的4下列與金屬腐蝕有關的說法，正確的是()A圖1中，鐵釘易被腐蝕B圖2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，沒有藍色沉淀出現(xiàn)C圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D圖4中，用犧牲鎂塊

19、的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極考點五正確理解“電解池”的串聯(lián)突破電化學的計算知識精講電化學計算的基本方法和技巧：原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質量和阿伏加德羅常數(shù)的計算、產(chǎn)物的量與電量關系的計算等。通常有下列三種方法：1根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。2根據(jù)總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。3根據(jù)關系式計算根據(jù)得失電子守恒定律關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4 mol e為橋梁

20、可構建如下關系式：4e2Cl2(Br2、I2)O2 陽極產(chǎn)物2H22Cu4AgM陰極產(chǎn)物(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。題組集訓題組一無明顯“外接電源”的電解池“串聯(lián)”的判斷與計算1如下圖所示，其中甲池的總反應式為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，下列說法正確的是 ()A甲池是電能轉化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉化電能的裝置B甲池通入CH3OH的電極反應式為CH3OH6e2H2O=CO8HC反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢

21、復到原濃度D甲池中消耗280 mL(標準狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體題組二有明顯“外接電源”的電解池“串聯(lián)”的判斷與計算2在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時，銅電極質量增加2.16 g。試回答下列問題。(1)電源中X電極為直流電源的_極。(2)pH變化：A：_，B：_，C：_(填“增大”、“減小”或“不變”)(3)通電5 min時，B中共收集224 mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質的量濃度為_(設電解前后溶液體積無變化)。(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為_(設電解前后溶液體積無

22、變化)。失誤防范(1)無明顯“外接電源”的電解池的“串聯(lián)”問題，主要是根據(jù)“原電池”的形成條件判斷“電源”的正、負極，從而判斷陰、陽極。(2)有明顯“外接電源”的電解池的“串聯(lián)”問題，主要是根據(jù)“電極現(xiàn)象”判斷陰、陽極，從而判斷電源的正、負極，進一步判斷其它“電解池”的陰、陽極。專題突破訓練1某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置。下列敘述正確的是()Aa和b用導線連接時，鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為2H2e=H2C無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2向銅電極移動2用如圖所示裝置進行實驗，

23、下列敘述不正確的是()AK與N連接時，鐵被腐蝕BK與N連接時，石墨電極產(chǎn)生氣泡CK與M連接時，一段時間后溶液的pH增大DK與M連接時，石墨電極反應式：4OH4e=2H2OO23研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2CaO作電解質，利用右圖所示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法中，正確的是()A由TiO2制得1 mol金屬Ti，理論上外電路轉移2 mol電子B陽極的電極反應式為C2O24e=CO2C在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少D若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源，“”接線柱應連接Pb電極4在下列裝置中，MSO4和NSO4是兩種常見金屬的易溶鹽

24、。當K閉合時，SO從右到左通過交換膜移向M極，下列分析正確的是()A溶液中c(M2)減小BN的電極反應式：N=N22eCX電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應D反應過程中Y電極周圍生成白色膠狀沉淀5一種太陽能電池的工作原理如下圖所示，電解質為鐵氰化鉀K3Fe(CN)6和亞鐵氰化鉀K4Fe(CN)6的混合溶液，下列說法不正確的是()AK移向催化劑bB催化劑a表面發(fā)生的化學反應：Fe(CN)64e=Fe(CN)63CFe(CN)在催化劑b表面被氧化D電解池溶液中的Fe(CN)64和Fe(CN)63濃度基本保持不變6太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是被稱為“21世紀綠色光源”的半導體照明(LED)系統(tǒng)(如圖)。已知發(fā)出

25、白光的LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG，化學式：Y3Al5O12)芯片封裝在一起做成。下列說法中不正確的是 ()A光伏發(fā)電是將太陽能轉變?yōu)殡娔蹷上圖中N區(qū)半導體為負極，P區(qū)半導體為正極，電流從a流向bCYAG中釔顯3價DGa與N在元素周期表中不處于同一主族7早在1807年化學家戴維用電解熔融氫氧化鈉制得鈉：4NaOH(熔)4NaO22H2O；后來蓋呂薩克用鐵與熔融氫氧化鈉作用也制得鈉：3Fe4NaOHFe3O42H24Na。下列有關說法正確的是()A電解熔融氫氧化鈉制鈉，陽極發(fā)生電解反應為2OH2e=H2O2B蓋呂薩克法制鈉原理是利用鐵的還原性比鈉強C若戴維法與蓋呂薩克法制得等量的鈉，

26、則兩反應中轉移的電子總數(shù)不同D目前工業(yè)上常用電解熔融氯化鈉法制鈉(如上圖)，電解槽中石墨極為陰極，鐵為陽極8相同材質的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕的是()9下列圖示中關于銅電極的連接錯誤的是()10某小組按圖1所示的裝置探究鐵的吸氧腐蝕。完成下列填空：(1)圖2是圖1所示裝置的示意圖，在圖2的小括號內填寫正極材料的化學式；在方括號內用箭頭表示出電子流動的方向。(2)寫出正、負極反應的方程式。正極：_，負極：_。(3)按圖1裝置實驗，約8分鐘才看到導管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地觀察到液柱上升的是_(填字母序號)。a用純氧氣代替具支試管內的空氣b用食鹽水浸泡過的鐵釘再蘸取鐵粉和炭粉的混

27、合物c用毛細尖嘴管代替玻璃導管，并向試管的水中滴加少量紅墨水(4)升高溫度可以加快化學反應速率，建議用酒精燈加熱具支試管。這一措施_(填“可行”或“不行”)。11海洋資源的開發(fā)與利用具有廣闊的前景。海水的pH一般在7.58.6之間。某地海水中主要離子的含量如下表：成分NaKCa2Mg2ClSOHCO含量/mgL19 360832001 10016 0001 200118(1)電滲析法是近年發(fā)展起來的一種較好的海水淡化技術，其原理如下圖所示。其中陰(陽)離子交換膜只允許陰(陽)離子通過。陰極的電極反應式為_。電解一段時間，陰極區(qū)會產(chǎn)生水垢，其成分為CaCO3和Mg(OH)2，寫出生成CaCO3的離子方程式_。淡水的出口為a、b、c中的_出口。(2)海水中鋰元素儲量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具