高三專(zhuān)題復(fù)習(xí)電化學(xué)

1、高三專(zhuān)題復(fù)習(xí)電化學(xué)香山中學(xué) 劉小利一、大綱要求考綱內(nèi)容常見(jiàn)高考題型1.理解原電池原理。初步了解化學(xué)電源。了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕及一般防腐蝕方法。判斷原電池的電極，書(shū)寫(xiě)原電池電極反應(yīng)式和原電池反應(yīng)，分析原電池中離子的移動(dòng)及濃度變化，根據(jù)給定反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，能夠分析常見(jiàn)的電池（二次電池、燃料電池）的工作原理。運(yùn)用原電池原理解決金屬腐蝕和電化學(xué)保護(hù)相關(guān)問(wèn)題2.理解電解原理。了解銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。判斷電解池的電極，書(shū)寫(xiě)電解電極反應(yīng)式和原電池反應(yīng)，分析電解池中離子的移動(dòng)及濃度變化，運(yùn)用電解原理解決銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)相關(guān)問(wèn)題二、2009年全國(guó)各地化學(xué)試卷中考察的電化學(xué)部分分

2、值、題型、考點(diǎn)如下：各地高考題出處題號(hào)題型考點(diǎn)分值廣東卷14不定項(xiàng)選題燃料電池（電極反應(yīng)式、電子流向、電解液、pH的變化）4上海卷13單項(xiàng)選擇電化學(xué)腐蝕（圖、判斷正負(fù)極、電極反應(yīng)式、腐蝕類(lèi)型）3分安徽卷12單項(xiàng)選擇電解池(電極現(xiàn)象、電子數(shù)的計(jì)算)3分福建卷11單項(xiàng)選擇原電池（圖、判斷正負(fù)極、電極反應(yīng)的類(lèi)型）6分浙江卷12單項(xiàng)選擇可充放電池（電極反應(yīng)式、電解質(zhì)、電解質(zhì)離子移動(dòng)方向、電極反應(yīng)類(lèi)型）6分江蘇卷12不定項(xiàng)選擇燃料電池（圖、電極反應(yīng)式、電解質(zhì)離子移動(dòng)方向、計(jì)算）4分江蘇卷16填空題電解池的陽(yáng)極電極反應(yīng)式2分山東卷29填空題原電池（電極材料、電子流向、電子數(shù)的計(jì)算）12分重慶卷26填空題電

3、解池（電解飽和食鹽水）14分寧夏卷37填空題原電池、電解池（氯堿工業(yè)、為選做題）15分全國(guó)卷（1）28填空題原電池、電解池（電極材料、電極反應(yīng)、電解液的酸堿性變化）15分三、高考常見(jiàn)題型小結(jié)題型一：原電池（結(jié)合燃料電池、電化學(xué)腐蝕、主要考察電極反應(yīng)式、電子流向、電解質(zhì)離子移動(dòng)方向、溶液pH的變化）例題1.(09廣東)可用于電動(dòng)汽車(chē)的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是（ ）A以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為：O22H2O4e4OHB以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Al3OH3e-Al(OH)3C以N

4、aOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變D電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極【答案】A【解析】 電解質(zhì)溶液顯堿性或中性， 該燃料電極的正極發(fā)生反應(yīng)為：O22H2O4e4OH，A對(duì)；鋁作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)應(yīng)該是鋁失去電子變?yōu)殇X離子，在氫氧化鈉的溶液中鋁離子繼續(xù)與過(guò)量的堿反應(yīng)生成偏鋁酸根，因此負(fù)極反應(yīng)為：Al4OH3eAlO2+2H2O，B錯(cuò)； 該電池在堿性條件下消耗了堿，反應(yīng)式為4Al3O24OH=4AlO2+2H2O溶液PH降低，C錯(cuò)；電池工作時(shí)，電子從負(fù)極出來(lái)經(jīng)過(guò)外電路流到正極，D錯(cuò).2.(江蘇卷) 以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的

5、是（ ）A該電池能夠在高溫下工作B電池的負(fù)極反應(yīng)為： C放電過(guò)程中，從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體【答案】B【解析】A項(xiàng)，高溫條件下微生物會(huì)變性，所以A錯(cuò)；B項(xiàng)，負(fù)極是葡萄糖失電子生成二氧化碳，所以B對(duì)；C項(xiàng)，原電池內(nèi)部陽(yáng)離子應(yīng)向正極移動(dòng)，所以C錯(cuò)；D項(xiàng)，消耗1mol氧氣生成1mol二氧化碳，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積是22.4L，D錯(cuò)。規(guī)律總結(jié)：原電池電極名稱(chēng)的判斷方法(1)根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定金屬金屬電極，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極；金屬非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是正極；金屬化合物電極，金屬是負(fù)極，化合物是正極。(2)根據(jù)電極反應(yīng)的本身確

6、定失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極；得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)正極原電池電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)關(guān)鍵（1）明確電池的負(fù)極反應(yīng)物是電極本身還是其他物質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物及化合價(jià)的變化；（2）確定電池的正極反應(yīng)物是電解質(zhì)溶液中的離子，還是其他物質(zhì)（如溶有或通入的氧氣）；（3）判斷是否存在特定的條件（如介質(zhì)中的微粒H+、OH-非放電物質(zhì)參加反應(yīng)），進(jìn)而推斷電解質(zhì)溶液的酸堿性的變化；（4）總的反應(yīng)式是否滿(mǎn)足質(zhì)量守衡、得失電子守衡、電荷守衡。鞏固練習(xí)：1.(09福建)控制適合的條件，將反應(yīng)設(shè)計(jì)成如右圖所示的原電池。下列判斷不正確的是（ ） A. 反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B. 反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3+被還原 C

7、. 電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D. 電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負(fù)極2.(09上海卷)右圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是（ ）A生鐵塊中的碳是原電池的正極B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Da試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕3.(09南海卷) Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2。請(qǐng)回答下列

8、問(wèn)題：(1)電池的負(fù)極材料為，發(fā)生的電極反應(yīng)為；(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為；(3)SOCl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如如果把少量水滴到SOCl2中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，反應(yīng)的化學(xué)方程式為；(4)組裝該電池必須在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行，原因是。題型二：電解原理的運(yùn)用（電極產(chǎn)物的判斷、電極反應(yīng)類(lèi)型、電子轉(zhuǎn)移數(shù)）例題3.(09安徽).Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取.Cu2O的電解池示意圖如下，點(diǎn)解總反應(yīng)：2Cu+H2O=Cu2O+H2O。下列說(shuō)法正確的是（ ）A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣B.銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C.銅電極接直流電源的負(fù)

9、極D.當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1molCu2O生成?！敬鸢浮緼【解析】由電解總反應(yīng)可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu作電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨作陰極，陰極上是溶液中的H反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H2e=H2，A選項(xiàng)正確；陽(yáng)極與電源的正極相連，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極反應(yīng)為2Cu2OH2e=Cu2OH2O，當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.05molCu2O生成，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。規(guī)律總結(jié) （歸納整理）1、陽(yáng)極放電次序：非惰性電極>S2->I->Br->Cl->OH->高價(jià)含氧酸根離子>F-陰極放電次序一般為： Ag+>Hg2+>Cu2

10、+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+當(dāng)然，微粒的濃度也會(huì)影響放電的順序，如電鍍鋅時(shí)，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放電次序 Zn2+>H+。2、電解原理應(yīng)用：電解食鹽水：電極反應(yīng)式：_電鍍：以鐵件鍍銅為例陽(yáng)極材料：_ 電極反應(yīng)：_陰極材料：_ 電極反應(yīng)：_電鍍液：_精煉銅：陽(yáng)極材料_ 陰極材料_電解質(zhì)溶液_3、惰性電極電解溶液時(shí)各種情況簡(jiǎn)析類(lèi)型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度PH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型分解電解質(zhì)型放出H2生成堿型放出O2生成酸型鞏固練習(xí)4.（08全國(guó)卷）右圖為直流電源電解稀

11、Na2SO4水溶液的裝置，通電后在石墨電極a和b附近分別滴加石蕊溶液，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確的是 ( ) A逸出氣體的體積：a電極的小于b電極的B電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色Da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色題型三：原電池與電解池相結(jié)合（考察串聯(lián)電路電極的判斷、可充電電池的電極判斷、電極反應(yīng)式、溶液的pH變化及離子的移動(dòng)方向）例題4.(全國(guó)1)（15分）下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。（1）接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后

12、，測(cè)得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問(wèn)題：電源的N端為極；電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為；列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：電極c的質(zhì)量變化是g；電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡(jiǎn)述其原因：甲溶液；乙溶液；丙溶液；（2）如果電解過(guò)程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？答案. （1）正極4OH-4e=2H2O + O2。水減少的質(zhì)量：生成O2體積：16g堿性增大，因?yàn)殡娊夂?，水量減少溶液中NaOH濃度增大酸性增大，因?yàn)殛?yáng)極上OH-生成O2，溶液中H+離子濃度增大酸堿性大小沒(méi)有變化，因?yàn)镵2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性(2)

13、能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)?！窘馕觥浚?）乙中C電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2+2e=Cu，即C處為陰極，由此可推出b為陽(yáng)極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中為K2SO4，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為xg。由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol。由方程式2H2+O22H2O可知，生成2molH2O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，而整個(gè)電路是串聯(lián)的，故每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的。甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H2

14、O，陽(yáng)極b處為陰離子OH放電，即4OH-4e=2H2O + O2。轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則生成O2為0.5/4=0.125mol，標(biāo)況下的體積為0.125×22.4=2.8L。Cu2+2e=Cu，轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大。乙中陰極為Cu2放電，陽(yáng)極為OH放電，所以H增多，故pH減小。丙中為電解水，對(duì)于K2SO4而言，其pH幾乎不變。（2）銅全部析出，可以繼續(xù)電解H2SO4，有電解液即可電解。規(guī)律總結(jié)1 1、原電池、電解池、電鍍池判定2、可充電電池的判斷放電時(shí)相當(dāng)于原電池，負(fù)極發(fā)生

15、氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時(shí)相當(dāng)于電解池，放電時(shí)的正極變?yōu)殡娊獬氐年?yáng)極，與外電源正極相連，負(fù)極變?yōu)殛帢O，與外電源負(fù)極相連。3、電解有關(guān)計(jì)算方法：（1）串聯(lián)電路中各電極得失電子數(shù)相等,即電路中通過(guò)的電量（電子總數(shù)）相等求解。通常存在下列物質(zhì)的量關(guān)系H2Cl2 O2 Cu 2Ag 2H+ 2OH-（2）根據(jù)電極反應(yīng)式或電解方程式列比例求解補(bǔ)充練習(xí)：5.(09浙江).市場(chǎng)上經(jīng)常見(jiàn)到的標(biāo)記為L(zhǎng)i-ion的電池稱(chēng)為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)為： Li+2Li下列說(shuō)法不正確的是( )A放電時(shí)，

16、負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li-e=LiB充電時(shí)，Li既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)C該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)D放電過(guò)程中Li向負(fù)極移動(dòng)題型四、氯堿工業(yè)例題5.(09重慶)（14分）工業(yè)上電解飽和食鹽能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。（1）題26圖是離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖，電解槽陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體是；NaOH溶液的出口為（填字母）；精制飽和食鹽水的進(jìn)口為（填字母）；干燥塔中應(yīng)使用的液體是。答案（1）氯氣；a；d；濃硫酸【解析】（1）電解飽和食鹽時(shí)陽(yáng)極陰離子Cl、OH放電，Cl的放電能力強(qiáng)于OH，陽(yáng)極發(fā)生的方程式為：2Cl2e=Cl2；陰極：2H+2e=H2；總反應(yīng)為：2NaCl

17、+2H2OCl2+H2+2NaOH。H2、2NaOH在陰極，NaOH溶液的出口為a，Cl2在陽(yáng)極，精制飽和食鹽水從陽(yáng)極進(jìn)入，選d；要干燥Cl2需要用酸性干燥劑H2SO4或P2O5等，中性干燥劑無(wú)水CaCl2。規(guī)律總結(jié)1、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理：陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl2e Cl2（氧化反應(yīng)）陰極反應(yīng)：2H+ + 2eH2 （還原反應(yīng)）總反應(yīng)離子方程式：電解 2Cl + 2H2O 2OH + H2 + Cl22、離子交換膜法制燒堿：（1）、離子交換膜電解槽的組成：由陽(yáng)極（金屬鈦網(wǎng)）、陰極（碳鋼網(wǎng)）、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成；每個(gè)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成；（2）、陽(yáng)離子交換膜的作用：

18、將電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室，它只允許陽(yáng)離子（Na+）通過(guò)，而阻止陰離子（Cl、OH）和氣體通過(guò)。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2與NaOH反應(yīng)。（3）、生產(chǎn)流程（4）、食鹽的精制：粗鹽的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會(huì)與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜；雜質(zhì)的除去過(guò)程：粗鹽水含少量Ca2+.Mg2+精制鹽水鞏固練習(xí)6.(09寧廈)化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù)（15分）請(qǐng)回答氯堿的如下問(wèn)題：（1）氯氣、燒堿是電解食鹽水時(shí)按照固定的比率k（質(zhì)量比）生成的產(chǎn)品。理論上k_（要求計(jì)算表達(dá)式和結(jié)果）;（2）原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2、Mg2、Fe3、SO42等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用。精制時(shí)，粗鹽溶于水過(guò)濾后，還要加入的試劑分別為Na2CO3、HCl（鹽酸）BaCl2，這3種試劑添加的合理順序是_（填序號(hào)）（3）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)（電）能30以上。在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò)。圖中X、Y分別是_、_（填化學(xué)式），分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)a與b的大小_;分別寫(xiě)出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)正極：_; 負(fù)極：_;這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)（電）能之處在于（寫(xiě)出2處）_