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文檔簡介
1、高考選擇題電化學專題【專題要點】 電化學的內容是歷年高考的重要知識點之一,主要以選擇題的形式出現,考查的內容有:原電池、電解池、電鍍池的電極名稱及根據總反應方程式書寫原電池各電極反應式、根據電解時電極變化判電極材料或電解質種類、根據反應式進行計算、與電解池及電鍍池精煉池進行綜合考查、提供反應方程式設計原電池、提供電極材料電解質溶液進行原電池是否形成的判斷、與圖像進行結合考查各電極上質量或電解質溶液溶質質量分數的變化等。其中原電池的工作原理及其電極反應式的書寫、電解產物的判斷和計算是高考命題的熱點。由于今年氫能源已進入實用階段,它的重要性不言而愈,電動車用電池仍是考查的熱點高考資源網§
2、1基礎知識框架【學習目標】1、掌握原電池、電解池的概念及原理,了解銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應原理2、學會電極的判斷,學會正確書寫電極反應及總反應方程式,掌握常見離子放電的規(guī)律;3、能運用得失電子守恒法解決電化學的相關計算。【復習重點】原電池、電解原理及應用;電極反應方程式書寫【專題難點】電極反應及總反應方程式正確書寫【知識概括】 一個反應:氧化還原反應一個計算:得失電子守恒法解決電化學的相關計算兩個轉化:化學能和電能的相互轉化兩個應用: 原電池原理應用、電解原理應用三個條件:原電池、電解池的形成條件四個池子:原電池、電解池、電鍍池、電解精煉池一、 原電池、電解池工作原理1.原電池原理:通
3、過自發(fā)氧化還原反應把化學能轉化為電能。2.電解原理:連接電源,使電流通過電解質溶液在陰陽兩極上被迫發(fā)生非自發(fā)氧化還原反應,從而把電能轉化為化學能。原電池 氧化反應: Zn-2e- = Zn2+ 還原反應:2H+2e - = H2電解池 氧化反應: 4OH - 4e - =O2+2H2O 還原反應:2H + +2e - = H2二、原電池、電解池、電鍍池之比較原電池電解池電鍍池定義將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置將電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置應用電解的原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置形成條件活動性不同的兩電極(連接)電解質溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應)形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極插入電解質
4、溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源的正極;待鍍金屬接電源的負極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子(電鍍過程濃度不變)電極名稱負極:氧化反應,金屬失電子正極:還原反應,溶液中的陽離子或者O2得電子陽極:氧化反應,溶液中的陰離子失電子,或電極金屬失電子陰極:還原反應,溶液中的陽離子得電子陽極:電極金屬失電子陰極:電鍍液中鍍層金屬的陽離子得電子(在電鍍控制的條件下,水電離產生的H+、OH一般不放電)電子的流向負極導線正極電源負極導線陰極電源正極導線陽極同電解池 (1)同一原電池的正負極的電極反應得失電子數相等。 (2)同一電解池的陽極、陰極電極反應中得失電子數相等。 (3)串聯電路中的各個電極反應得失電子數相
5、等。上述三種情況下,在寫電極反應式時得失電子數相等;在計算電解產物的量時,應按得失電子數相等計算。三、 電解原理的應用1、鍍銅反應原理 陽極(純銅):Cu -2eCu2+, 陰極(鍍件):Cu2+2eCu, 電解液:可溶性銅鹽溶液,如CuSO4溶液.2、氯堿工業(yè)反應原理 陽極:2Cl2eCl2, 陰極:2H+2eH2 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl23、電解精煉反應原理(電解精煉銅)粗銅中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 陽極(粗銅):Cu -2eCu2+, (Zn -2e Zn2+, Fe -2e Fe2+,等) 陰極(精銅): Cu2+2eCu電解液:可溶性銅鹽溶液,如
6、CuSO4。Zn2、Ni2等 陽離子得電子能力小于Cu2+而留在電解質溶液中。金屬活動順序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失電子能力小于Cu,以金屬單質沉積于陽極,成為“陽極泥”。4.鋁的冶煉四、電解質溶液用惰性電極電解的規(guī)律電解類型舉例 電極反應變化 溶液復原物質類別實例pHC濃度電解水含氧酸H2SO4陽極:4OH-4eO2+2H2O 陰極:4H+4e2H2減小增大H2O強堿NaOH增大增大活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4不變增大分解電解質無氧酸HCl陽極:2Cl-2eCl2陰極:2H+2eH2增大減小HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極:2Cl-2eCl2陰極:Cu2+
7、2eCu增大略變CuCl2溶質和溶劑同時電解活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極:2Cl-2eCl2陰極:2H+2eH2增大放出H2生成堿生成新物質HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽極:4OH-4eO2+2H2O陰極:2Cu2+4e2Cu減小放出O2生成酸生成新物質CuO五、金屬的腐蝕和防護金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。其本質是金屬原子失去電子被氧化的過程。1.化學腐蝕與電化腐蝕化學腐蝕電化腐蝕條件金屬跟非金屬單質直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現象無電流產生有微弱電流產生本質金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯系兩者往往同時發(fā)生,電化腐蝕更普遍2.析氫腐蝕與吸氧
8、腐蝕(以Fe為例)析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pH43)水膜酸性很弱或中性電極反應負極Fe-2e=Fe2+正極2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH總反應式Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)23.金屬防護的幾種重要方法(1)改變金屬內部的組成結構,將金屬制成合金,增強抗腐蝕能力。(2)在金屬表面覆蓋保護保護層,使金屬和周圍物質隔離開來。(3)電化學保護法:利用電化學反應使金屬鈍化而受到保護,或者利用原電池反應將需要保護的金屬作為電池的正極而受到保護。(4)金屬腐蝕速率大小電解池陽極原電池負極化學腐蝕原電池正極電解池陰極六、原電池與電解池電極的確定1.
9、原電池正、負極的確定(1) 根據構成原電池的必要條件之一確定: 活潑金屬一般作負極;說明:正負極的確定還與所用的電解質溶液有關,如 MgAl HCl溶液構成的原電池中, Mg為負極,Al為正極; 若改用溶液即MgAl NaOH溶液構成的原電池中,則Mg為正極,Al為負極。(2) 根據電子流向或電流方向確定:電子流出的一極或電流流入的一極為負極;(3)根據內電路中自由離子的移動方向確定:在內電路中陰離子移向的電極為負極,陽離子移向的電極為正極。(4)根據氧化還原反應確定: 發(fā)生氧化反應(還原劑中元素化合價升高)的一極為負極。此外還可以借助氧化反應過程發(fā)生的一些特殊現象(如電極溶解、減重,電極周邊
10、溶液或指示劑的變化等)來判斷。2.電解池 陰、陽極的判斷可根據電極與電源兩極相連的順序判斷陰極:與直流電源的負極相連接的電解池中的電極。其反應時, 溶液中氧化能力強的陽離子首先在陰極上得到電子, 發(fā)生還原反應。Ag>Hg2>Fe3>Cu2>H>Pb2>Fe2>Zn2>H(水)>Al3>Mg2>Na。陽極:與直流電源的正極直接連接的電極。 若是惰性電極(Pt、Au、C、Ti),在該極上,溶液中還原性強的陰離子首先失去電子被氧化;陰離子放電順序為S2>I>Br>Cl>OH(水)>含氧酸根>F。若是
11、活性電極,電極材料參與反應,自身失去電子被氧化而溶入溶液中。七、 怎樣區(qū)分原電池、電解池、電鍍池和精煉池?1.單池判斷:原電池、電解池的區(qū)分關鍵看是否有外接電源;有外加電源的裝置一定是電解池,無外加電源的裝置一定是原電池。電解池、電鍍池和精煉池的區(qū)分關鍵看陽極材料和電解質溶液。2.多池組合判斷:無外電源:一池為原電池,其余為電解池;有外電源:全部為電解池或電鍍池、精煉池【說明】:多池組合時, 一般是含有活潑金屬的池為原電池,其余都是在原電池帶動下工作的電解池;若最活潑的電極相同時,則兩極間活潑性差別較大的是原電池,其余為電解池。八、電極反應的書寫高中常見的原電池電極反應式的書寫書寫過程歸納:列
12、物質,標得失 (列出電極上的物質變化,根據價態(tài)變化標明電子得失)。 選離子,配電荷 (根據介質選擇合適的離子,配平電荷,使符合電荷守)。巧用水,配個數 (通常介質為水溶液,可選用水配平質量守恒)一次電池1、伏打電池:(負極Zn、正極Cu、電解液H2SO4) 負極: Zn2e-=Zn2+ (氧化反應) 正極: 2H+2e-=H2 (還原反應)離子方程式 Zn + 2H+ = H2+ Zn2+ 2、鐵碳電池:(負極Fe、正極C、電解液H2CO3 弱酸性) 負極: Fe2e-=Fe2+ (氧化反應) 正極:2H+2e-=H2 (還原反應)離子方程式 Fe+2H+=H2+Fe2+ (析氫腐蝕)3、鐵碳
13、電池:(負極Fe、正極C、電解液 中性或堿性)負極: 2Fe4e-=2Fe2+ (氧化反應) 正極:O2+2H2O+4e-=4 (還原反應)化學方程式 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 (吸氧腐蝕) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3 +3 H2O (鐵銹的生成過程)4.鋁鎳電池:(負極Al、正極Ni 電解液 NaCl溶液、O2)負極: 4Al12e-=4Al3+ (氧化反應) 正極:3O2+6H2O+12e-=12(還原反應)化學方程式 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 (海洋燈標電池)5、普通鋅錳干電池:(負極Zn、正極C 、
14、電解液NH4Cl、MnO2的糊狀物)負極:Zn2e-=Zn2+ (氧化反應) 正極:2MnO2+2H+2e-=Mn2O3+H2O (還原反應)化學方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH36、堿性鋅錳干電池:(負極Zn、正極C、 電解液KOH 、MnO2的糊狀物)負極: Zn + 2OH 2e-= Zn(OH)2 (氧化反應)正極:2MnO2 + 2H2O + 2e-=2MnOOH +2 OH (還原反應)化學方程式 Zn +2MnO2 +2H2O = Zn(OH)2 + MnOOH7、銀鋅電池:(負極Zn、正極-Ag2O、電解液NaOH )負極 :Zn+2OH2
15、e-= Zn(OH)2 (氧化反應)正極 :Ag2O + H2O + 2e-= 2Ag + 2 OH (還原反應)化學方程式 Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag8、鋁空氣海水(負極-鋁、正極-石墨、鉑網等能導電的惰性材料、電解液-海水)負極 :4Al12e=4Al3+ (氧化反應) 正極 :3O2+6H2O+12e=12OH (還原反應)總反應式為: 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 (鉑網增大與氧氣的接觸面)9、鎂-鋁電池 (負極-Al、正極-Mg 電解液KOH) 負極(Al): 2Al + 8 OH- 6e- 2AlO2+4H2O (氧化反應)正極(M
16、g): 6H2O + 6e- 3H2+6OH (還原反應)化學方程式: 2Al + 2OH + 2H2O 2AlO2+ 3H210、鋰電池一型:(負極-金屬鋰、正極-石墨、電解液LiAlCl4 -SOCl2)負極 :8Li 8e8 Li + (氧化反應)正極 :3SOCl28eSO322S6Cl (還原反應)化學方程式 8Li 3SOCl2 = Li2SO3 6LiCl 2S,二次電池(又叫蓄電池或充電電池)1、鉛蓄電池:(負極Pb 正極PbO2 電解液 濃硫酸)放電時 負極: Pb2eSO42=PbSO4(氧化反應)正極: PbO22e4HSO42=PbSO42H2O (還原反應) 充電時
17、陰極: PbSO4 + 2H+ 2e-= Pb+H2SO4(還原反應)陽極: PbSO4 + 2H2O 2e-= PbO2 + H2SO4 + 2H+ (氧化反應)總化學方程式 PbPbO2 + 2H2SO42PbSO4+2H2O2、鐵-鎳電池:(負極- Fe 、正極NiO 2、電解質溶液為KOH溶液)放電時 負極: Fe2e+ 2 OH = Fe (OH)2 (氧化反應)正極: NiO2 + 2H2O + 2e= Ni(OH)2 + 2 OH (還原反應)充電時 陰極: Fe (OH)2 + 2e= Fe + 2 OH (還原反應)陽極: Ni(OH)2 2e+ 2 OH = NiO 2 +
18、 2H2O (氧化反應)總化學方程式 Fe + NiO 2+ 2H2O Fe (OH)2 + Ni(OH)23、LiFePO4電池(正極LiFePO4,負極石墨,含Li+導電固體為電解質)放電時 負極: Li e =Li + (氧化反應)正極: FePO4 + Li+ + e= LiFePO4 (還原反應)充電時: 陰極: Li+ + e= Li (還原反應)陽極: LiFePO4e= FePO4 + Li+ (氧化反應)總化學方程式 FePO4 + Li LiFePO44、鎳-鎘電池(負極-Cd 、正極NiOOH、電解質溶液為KOH溶液)放電時 負極: Cd 2e+ 2 OH = Cd(OH
19、)2 (氧化反應)Ni(OH)2+Cd(OH)2_正極: 2NiOOH + 2e + 2H2O = 2Ni(OH)2+ 2OH (還原反應)充電時 陰極: Cd(OH)2 + 2e= Cd + 2 OH (還原反應)陽極:2 Ni(OH)2 2e+ 2 OH = 2NiOOH + 2H2O (氧化反應)總化學方程式 Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)25、氫-鎳電池:(負極-LaNi5儲氫合金、正極NiOOH、電解質KOH+LiOH)放電時 負極: LaNi5H 66e+ 6OH= LaNi5 + 6H2O (氧化反應)正極: 6NiOOH +6e+ 6H2
20、O =6 Ni(OH)2 + 6OH (還原反應) 充電時 陰極: LaNi5 +6e+ 6H2O= LaNi5H 6+ 6OH (還原反應)陽極: 6 Ni(OH)2 6e+ 6OH= 6NiOOH + 6H2O (氧化反應)總化學方程式 LaNi5H 6 + 6NiOOH LaNi5 + 6Ni(OH)26、高鐵電池:(負極Zn、正極-石墨、電解質為浸濕固態(tài)堿性物質)放電時 負極:3Zn 6e- + 6 OH= 3 Zn(OH)2 (氧化反應)正極:2FeO42 +6e-+ 8H2O =2 Fe (OH)3 + 10OH (還原反應) 充電時 陰極:3Zn(OH)2 +6e-=3Zn +
21、6 OH (還原反應) 陽極:2Fe(OH)3 6e-+ 10OH=2FeO42+ 8H2O (氧化反應) 總化學方程式 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH7、鋰電池二型(負極LiC6、正極含鋰的二氧化鈷LiCoO2、充電時LiCoO2中Li被氧化,Li+還原以Li原子形式嵌入電池負極材料碳C6中,以LiC6表示)放電時 負極: LiC6 xe- Li(1-x)C6 + x Li+ (氧化反應)正極: Li(1-x)CoO2 + xe- + x Li+ = LiCoO2 (還原反應)充電時 陰極: Li(1-x)C6 + x Li+ +
22、 xe- LiC6 (還原反應) 陽極: LiCoO2 xe- Li(1-x)CoO2 + x Li+ (氧化反應)總反應方程式 Li(1-x)CoO2 + LiC6 LiCoO2 + Li(1-x)C6 燃料電池根據題意敘述書寫常見于燃料電池,由于燃料電池的優(yōu)點較多,成為了近年高考的方向。燃料電池是原電池中一種比較特殊的電池,它與原電池形成條件有一點相悖,就是不一定兩極是兩根活動性不同的電極,也可以用相同的兩根電極。解決此類問題必須抓住一點:燃料電池反應實際上等同于燃料的燃燒反應,但要特別注意介質對產物的影響。一、氫氧燃料電池氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑(Pt)或石墨做電極材料,負極通入H
23、2,正極通入 O2,總反應為:2H2 + O2 = 2H2O 電極反應特別要注意電解質,有下列三種情況:1、電解質是KOH溶液(堿性電解質)負極:H2 2e- + 2OH = 2H2O (氧化反應)正極:O2 + H2O + 4e- = OH(還原反應)總反應方程式 2H2 + O2 = 2H2O2、電解質是H2SO4溶液(酸性電解質) 負極:H2 2e- = 2H+ (氧化反應) 正極:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O (還原反應) 總反應方程式 2H2 + O2 = 2H2O 3、電解質是NaCl溶液(中性電解質) 負極:H2 2e- = 2H+(氧化反應)正極:O2 + H2O
24、 + 4e- = 4OH 總反應方程式 2H2 + O2 = 2H2O說明1、堿性溶液反應物、生成物中均無H+ 2、.水溶液中不能出現O2- 3、中性溶液反應物中無H+ 和OH- 4、酸性溶液反應物、生成物中均無OH- 二、甲醇燃料電池 1堿性電解質(鉑為兩極、電解液KOH溶液)正極:3O2 + 12e- + 6H20= 12OH- (還原反應)負極:2CH3OH 12e- + 16OH = 2CO32- +12H2O (氧化反應)總反應方程式 2CH3OH + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6H2O 2. 酸性電解質(鉑為兩極、電解液H2SO4溶液)正極:3O2 + 12e-
25、+ 12H+ = 6H2O (還原反應)(注:乙醇燃料電池與甲醇 負極:2CH3OH 12e- +2H2O=12H+2CO2 (氧化反應) 燃料電池原理基本相)總反應式 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O (氧化反應) 三、CO燃料電池 (總反應方程式均為: 2CO O2 2CO2)1、熔融鹽(鉑為兩極、Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽作電解質,CO為負極燃氣,空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣)正極: O2 4e- 2CO2 2CO32- (還原反應)負極: 2CO2CO32- 4e- =4CO2 (氧化反應)2、酸性電解質(鉑為兩極、電解液H2SO4溶液)正極: O2 +
26、 4e- + 4H+ = 2H2O (還原反應)負極: 2CO 4e- + 2H2O = 2CO2 +4H+ (氧化反應)四、肼燃料電池(鉑為兩極、電解液KOH溶液)正極: O2 + 2H2O + 4e- = 4OH (還原反應)負極: N2H4 + 4OH - 4e- = N2 + 4H2O (氧化反應)總反應方程式 N2H4 + O2= N2 + 2H2O五、甲烷燃料電池1堿性電解質(鉑為兩極、電解液KOH溶液)正極: 2O2 + 2H2O + 8e- = 8 OH (還原反應)負極: CH4 + 10OH- 8e- = CO32- + 7H2O (氧化反應)總反應方程式 CH4 + 2K
27、OH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O2、酸性電解質(鉑為兩極、電解液H2SO4溶液)正極: 2O2 + 8e- + 8H+ = 4H2O (還原反應)負極: CH4 - 8e- + 2H2O = 8H+ + CO2 (氧化反應)總反應方程式 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O六、丙烷燃料電池(鉑為兩極、正極通入O2和CO2、負極通入丙烷、電解液有三種)1、電解質是熔融碳酸鹽(K2CO3或Na2CO3)正極 : 5O2 + 20e- + 10CO2 = 10CO32- (還原反應)負極 : C3H8 - 20e-+ 10CO32- = 3CO2 + 4H2O (氧化反應)總反應
28、方程式 C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O2、酸性電解質 (電解液H2SO4溶液)正極 : 5O2 + 20e- + 26H+ = 10H2O (還原反應)負極 : C3H8 - 20e- + 6H2O = 3CO2 + 20 H+ (氧化反應)總反應方程式 C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O3、堿性電解質(鉑為兩極、電解液KOH溶液)正極 : 5O2 + 20e- + 10H2O = 20OH (還原反應)負極 : C3H8 - 20e-+ 26 OH = 3CO32- + 17H2O (氧化反應)總反應方程式 C3H8 + 5O2 +6KOH = 3 K2CO3
29、 + 7H2O七、乙烷燃料電池 (鉑為兩極、電解液KOH溶液)正極 : 7O2 + 28e- + 14H2O = 28OH (還原反應)負極 : 2C2H6 - 28e-+ 36 OH = 4CO32- + 24H2O (氧化反應)總反應方程式 2C2H6 + 7O2 + 8KOH = 4K2CO3 + 10H2O§2真題大通關2017年高考題組1、支持海港碼頭基礎的防腐技術,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是()A. 通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B. 通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C. 高硅
30、鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D. 通入的保護電流應該根據環(huán)境條件變化進行調整考點:金屬的電化學腐蝕與防護分析:外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極,被保護金屬與電源的負極相連作為陰極,電子從電源負極流出,給被保護的金屬補充大量的電子,使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態(tài),讓被保護金屬結構電位低于周圍環(huán)境,從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制,避免或減弱腐蝕的發(fā)生,陽極若是惰性電極,則是電解質溶液中的離子在陽極失電子,據此解答解答:A. 被保護的鋼管樁應作為陰極,從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制,使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零,避免或減弱腐蝕的發(fā)生,故A正確;B. 通電后
31、,惰性高硅鑄鐵作陽極,海水中的氯離子等在陽極失電子發(fā)生氧化反應,電子經導線流向電源正極,再從電源負極流出經導線流向鋼管樁,故B正確;C. 高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,所以高硅鑄鐵不損耗,故C錯誤;D. 在保護過程中要使被保護金屬結構電位低于周圍環(huán)境,則通入的保護電流應該根據環(huán)境條件變化進行調整,故D正確;故選C.2、全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應為:16Li+xS8=8Li2Sx(2x8).下列說法錯誤的是()A. 電池工作時,正極可發(fā)生反應:2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4B. 電池工作時,外電路中流過0.02
32、;mol電子,負極材料減重0.14 gC. 石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D. 電池充電時間越長,電池中的Li2S2量越多考點:原電池和電解池的工作原理分析:由電池反應16Li+xS8=8Li2Sx(2x8)可知負極鋰失電子發(fā)生氧化反應,電極反應為:Li-e-=Li+,Li+移向正極,所以a是正極,發(fā)生還原反應:S8+2e-=S82-,S82-+2Li+=Li2S8,3Li2S8+2Li+2e-=4Li2S6,2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4,Li2S4+2Li+2e-=2Li2S2,根據電極反應式結合電子轉移進行計算解答:A. 據分析可知正極可發(fā)生反應:2Li2S6
33、+2Li+2e=3Li2S4,故A正確;B. 負極反應為:Lie=Li+,當外電路流過0.02mol電子時,消耗的鋰為0.02mol,負極減重的質量為0.02mol×7g/mol=0.14g,故B正確;C. 硫作為不導電的物質,導電性非常差,而石墨烯的特性是室溫下導電最好的材料,則石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性,故C正確;D. 充電時a為陽極,與放電時的電極反應相反,則充電時間越長,電池中的Li2S2量就會越少,故D錯誤;故選D.3、全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應為:16Li+xS8=8Li2Sx(2x8).下
34、列說法錯誤的是()A. 電池工作時,正極可發(fā)生反應:2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4B. 電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負極材料減重0.14 gC. 石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D. 電池充電時間越長,電池中的Li2S2量越多考點:原電池和電解池的工作原理分析:由電池反應16Li+xS8=8Li2Sx(2x8)可知負極鋰失電子發(fā)生氧化反應,電極反應為:Li-e-=Li+,Li+移向正極,所以a是正極,發(fā)生還原反應:S8+2e-=S82-,S82-+2Li+=Li2S8,3Li2S8+2Li+2e-=4Li2S6,2Li2S6+2Li+2e-=
35、3Li2S4,Li2S4+2Li+2e-=2Li2S2,根據電極反應式結合電子轉移進行計算解答:A. 據分析可知正極可發(fā)生反應:2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4,故A正確;B. 負極反應為:Lie=Li+,當外電路流過0.02mol電子時,消耗的鋰為0.02mol,負極減重的質量為0.02mol×7g/mol=0.14g,故B正確;C. 硫作為不導電的物質,導電性非常差,而石墨烯的特性是室溫下導電最好的材料,則石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性,故C正確;D. 充電時a為陽極,與放電時的電極反應相反,則充電時間越長,電池中的Li2S2量就會越少,故D錯誤;故選D.4、一種電
36、化學制備NH3的裝置如圖所示,圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H+.下列敘述錯誤的()A. Pb電極b為陰極B. 陰極的反應式為:N2+6H+6e=2NH3C. H+由陽極向陰極遷移D. 陶瓷可以隔離N2和H2考點:化學電源新型電池分析:由電化學制備NH3的裝置可知,通入氮氣的一端為為陰極,通入氫氣的一端為陽極,電解反應N2+3H2= 2NH3,電解池中陽離子向陰極移動,以此來解答解答:A. Pb電極b上氫氣失去電子,為陽極,故A錯誤;B. 陰極上發(fā)生還原反應,則陰極反應為N2+6H+6e=2NH3,故B正確;C. 電解池中,H+由陽極向陰極遷移,故C正確;D. 由圖可知
37、,氮氣與氫氣不直接接觸,陶瓷可以隔離N2和H2,故D正確;故選A.5、用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質溶液一般為H2SO4H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()A. 待加工鋁質工件為陽極B. 可選用不銹鋼網作為陰極C. 陰極的電極反應式為:Al3+3eAlD. 硫酸根離子在電解過程中向陽極移動考點:電解原理分析:A、鋁的陽極氧化法表面處理技術中,金屬鋁是陽極材料,對應的電極反應為2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+;B、陰極材料選擇沒有特定的要求;C、陰極上是電解質中的陽離子發(fā)生得電子的還原反應;D、在電解池中,陰離子移向陽極,陽離子移向陰極解答:A.
38、鋁的陽極氧化法表面處理技術中,金屬鋁是陽極材料,故A正確;B. 陰極不論用什么材料離子都會在此得電子,故可選用不銹鋼網作為陰極,故B正確;C. 陰極是陽離子氫離子發(fā)生得電子的還原反應,故電極反應方程式為2H+2e=H2,故C錯誤;D. 在電解池中,陽離子移向陰極,陰離子移向陽極,故硫酸根離子在電解過程中向陽極移動,故D正確,故選C.20132016年高考題組1(2016·課標全國卷,11,6分)MgAgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活池。下列敘述錯誤的是()A負極反應式為Mg2e=Mg2B正極反應式為Age=AgC電池放電時Cl由正極向負極遷移D負極會發(fā)生副反應M
39、g2H2O=Mg(OH)2H22(2016·課標全國,11,6分)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質溶液為KOH溶液,反應為2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。下列說法正確的是()A充電時,電解質溶液中K向陽極移動B充電時,電解質溶液中c(OH)逐漸減小C放電時,負極反應為:Zn4OH2e=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)3(2016·浙江理綜,11,6分)金屬(M)空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等點,有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為:4MnO22nH2
40、O=4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質量的電極材料理論上釋放出的最大電能。下列說不正確的是()A采用多孔電極的目的是提高電極與電解質溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面B比較Mg、Al、Zn三種金屬空氣電池,Al空氣電池的理論比能量最高CM空氣電池放電過程的正極反應式:4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)nD在Mg空氣電池中,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質及陽離子交換膜4(2016·四川理綜,5,6分)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時電池總反應為:Li1xCoO2LixC6=L
41、iCoO2C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的()A放電時,Li在電解質中由負極向正極遷移B放電時,負極的電極反應式為LixC6xe=xLiC6C充電時,若轉移1 mol e,石墨(C6)電極將增重7x gD充電時,陽極的電極反應式為LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi5(2016·北京理綜,12,6分)用石墨電極完成下列電解實驗。實驗一實驗二裝置現象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生;n處有氣泡產生;下列對實驗現象的解釋或推測不合理的是()Aa、d處:2H2O2e=H22OHBb處:2Cl2e=Cl2Cc處發(fā)生了反應:F
42、e2e=Fe2D根據實驗一的原理,實驗二中m處能析出銅6(2016·新課標全國,11)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()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產品C負極反應為2H2O4e=O24H,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7(2015·天津理綜,4,6分)鋅銅原電池
43、裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關敘述正確的是()A銅電極上發(fā)生氧化反應B電池工作一段時間后,甲池的c(SO)減小C電池工作一段時間后,乙池溶液的總質量增加D陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡8(2015·課標全國卷,11,6分)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是()A正極反應中有CO2生成B微生物促進了反應中電子的轉移C質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為C6H12O66O2=6CO26H2O9(2015·江蘇化學,10,2分)一種熔融
44、碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是()A反應CH4H2O3H2CO,每消耗1 mol CH4轉移12 mol電子B電極A上H2參與的電極反應為:H22OH2e=2H2OC電池工作時,CO向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應為:O22CO24e=2CO10(2015·四川理綜,4,6分)用右圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時,控制溶液pH為910,陽極產生的ClO將CN氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確 的是() A用石墨作陽極,鐵作陰極B陽極的電極反應式:Cl2OH2e=ClOH2OC陰極的電極反應式:2H2O2e=H22OHD除去CN的反應:2CN5
45、ClO2H=N22CO25ClH2O11(2015·浙江理綜,11,6分)在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H2O、CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示。下列說法不正確的()AX是電源的負極B陰極的電極反應式是:H2O2e=H2O2、CO22e=COO2C總反應可表示為:H2OCO2H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質的量之比是1112(2014·北京理綜,8,6分)下列電池工作時,O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池13(2014·課標全國卷,12,6分)2013年3月我國科學家報道了如圖
46、所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是()A為電池的正極B電池充電反應為LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放電時,a極鋰的化合價發(fā)生變化D放電時,溶液中Li從b向a遷移14(2014·福建理綜,11,6分)某原電池裝置如圖所示,電池總反應為2AgCl2=2AgCl。 下列說法正確的是 ()A正極反應為AgCle=AgCl B放電時,交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成 C若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應隨之改變 D當電路中轉移0.01 mol e時,交換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子 15(2014·浙江理綜,11,6分)鎳氫電池(NiMH)目前已
47、經成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應方程式是:Ni(OH)2M=NiOOHMH已知:6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO下列說法正確的是 ()ANiMH電池放電過程中,正極的電極反應式為:NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充電過程中OH 離子從陽極向陰極遷移 C充電過程中陰極的電極反應式:H2OMe=MHOH ,H2O中的H被M還原DNiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質溶液16(2014·天津理綜,6,6分)已知:鋰離子電池的總反應為: LixCLi1xCoO2CLiCoO2鋰硫電池的總反應
48、為:2LiSLi2S有關上述兩種電池說法正確的是()A鋰離子電池放電時,Li向負極遷移B鋰硫電池充電時,鋰電極發(fā)生還原反應 C理論上兩種電池的比能量相同 D下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電17(2014·廣東理綜,11,4分)某同學組裝了如圖所示的電化學裝置,電極為Al,其他均為Cu,則()A電流方向:電極電極B電極發(fā)生還原反應C電極逐漸溶解D電極的電極反應:Cu22e=Cu18.(2013江蘇卷)9.Mg-H2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液,示意圖如下。該電池工作時,下列說法正確的是A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C.石
49、墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl向正極移動19.(2013新課標卷2)11.“ZEBRA”蓄電池的結構如圖所示,電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導體制作的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是A.電池反應中有NaCl生成B.電池的總反應是金屬鈉還原三個鋁離子C.正極反應為:NiCl2+2e=Ni+2ClD.鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動20.(2013全國新課標卷1)10銀質器皿日久表面會逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故,根據電化學原理可進行如下處理:在鋁質容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時間后發(fā)現黑色會褪去,下列說法正確的是 A、處理過程中銀
50、器一直保持恒重 B、銀器為正極,Ag2S被還原生成單質銀 C、該過程中總反應為2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3 D、黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉化為白色AgCl 21.2013北京卷)9.用石墨電極電解CuCl2溶液(見右圖)。下列分析正確的是A.a端是直流電源的負極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽極上發(fā)生的反應:Cu2+2e-=Cu D.通電一段時間后,在陰極附近觀察到黃綠色氣體22.(2015·福建理綜,11)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()A.該裝置將化學能轉化為光能和電能B.該裝置
51、工作時,H從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被還原D.a 電極的反應為3CO218H18e=C3H8O5H2O§3模擬凝精華模擬題1(2016·黑龍江雙鴨山一中期中)下列有關說法中錯誤的是()A某燃料電池用熔融碳酸鹽作電解質,兩極分別通入CO和O2,則通入CO的一極為負極,電極反應式為CO2eCO=2CO2BZn粒與稀硫酸反應制氫氣時,為加快反應速率,可在反應過程中滴加幾滴CuSO4溶液C根據自發(fā)氧化還原反應Cu2NO4H=Cu22NO22H2O設計原電池,可在常溫下用銅和鐵作電極,使用濃硝酸作電解質溶液D原電池中電子從負極出發(fā),經外電路流向
52、正極,再從正極經電解液回到負極構成閉合回路2(2016·福建四地六校聯考,20)將等物質的量濃度的Cu(NO3)2和KCl等體積混合后,用石墨電極進行電解,電解過程中,溶液pH隨時間t變化的曲線如圖所示,則下列說法錯誤的是()AAB段陽極只產生Cl2,陰極只產生CuBBC段表示在陰極上是H放電產生了H2CCD段相當于電解水D陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產生Cu,后析出H23(2016·貴州省六校第一次聯考)如圖表示用酸性氫氧燃料電池為電源進行的電解實驗。下列說法中正確的是()A燃料電池工作時,正極反應為:O22H2O4e=4OHBa極是鐵,b極是銅時,b極逐漸溶解,a極上有銅析出Ca極是粗銅,b極是純銅時,a極逐漸溶解,b極上有銅析出Da、b兩極均是石墨時,在相同條件下a極產
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