微型專題突破系列六

微型專題突破系列(六)電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用【考情播報】以變形裝置或新材料信息為背景考查電化學(xué)原理是近幾年高考命題的特點(diǎn)，以選擇、綜合分析題等考查電化學(xué)原理的應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫、新型電池分析等。常見題角度有：(1)新型化學(xué)電源；(2)原電池與電解池的綜合考查；

(3)電化學(xué)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合考查；(4)電化學(xué)與化學(xué)平衡、離子平衡的綜合考查?！敬痤}必備】1.原電池原理考查“五要素”：正負(fù)極的確定：一般較活潑金屬作負(fù)極。電極反應(yīng)判斷：負(fù)極氧化反應(yīng)，正極還原反應(yīng)。

(3)電子方向：由負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極。離子方向：陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。電極產(chǎn)物的判斷：負(fù)極生成金屬陽離子，正極析出金屬或H2。2.電解池原理考查“五要素”：(1)陰陽極的判斷：電源負(fù)極連陰極，正極連陽極。(2)電極反應(yīng)判斷：陽極氧化反應(yīng)，陰極還原反應(yīng)。電子方向：由電源的負(fù)極流出，流向電解池的陰極(電池內(nèi)電路靠離子定向移動完成)，再由陽極流出，流回電源的正極。離子方向：陽離子流向陰極，陰離子流向陽極。電極產(chǎn)物的判斷：陽極金屬溶解或產(chǎn)生Cl2、O2等，陰極析出金屬或產(chǎn)生H2。3.電化學(xué)綜合應(yīng)用：(1)原電池和電解池組合裝置的分析。首先，由電極發(fā)生反應(yīng)的類型、電子的流向或電流的方向、電極金屬的活潑性、電解質(zhì)溶液中離子的移動方向等判斷電池的正、負(fù)極，然后確定電解池的陰陽極，繼而分析各電極的電極反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(2)多個電解池串聯(lián)組合裝置的分析。無論是原電池還是電解池，無論是一個“池”還是多個任意“池”串聯(lián)，在電路和電極上單位時間通過的電量相同。了角度一

新型化學(xué)電源(2014·新課標(biāo) 卷Ⅱ)2013年3月我國科學(xué)家液鋰離子電池①體系。下列敘述錯誤的是(的水溶)A.a為電池的正極②B.電池充電反應(yīng)為③LiMn2O4====Li1-xMn2O4+xLiC.放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D.放電時，溶液中Li＋④從b向a遷移【典題剖析】抽絲剝繭溯本求源關(guān)鍵信息信息分析與遷移信息①電解質(zhì)溶液為水溶液，Li不能直接和水接觸信息②正、負(fù)極的判斷，可以根據(jù)電極材料判斷信息③可充電電池，放電和充電時的反應(yīng)相反信息④電池內(nèi)電路離子遷移的方向【嘗試解答】鋰離子電池中，b電極為Li，放電時，Li失電子為負(fù)極，LiMn2O4得電子為正極，所以a為電池的正極，故A正確；充電時，

Li+在陰極得電子，LiMn2O4在陽極失電子，電池充電反應(yīng)為LiMn2O4====Li1-xMn2O4+xLi，故B正確；放電時，a為正極，正極上Li1-xMn2O4中錳元素得電子，所以鋰的化合價不變，故C錯誤；放電時，溶液中陽離子向正極移動，即溶液中Li+從b向a遷移，故D正確?！敬鸢浮緾。的電化學(xué)裝置。電極Ⅰ為Al，角度二

原電池與電解池的綜合考查(2014·

高考)某同學(xué)組裝了其他電極均為Cu①，則(

)A.電流方向：電極Ⅳ→→電極ⅠB.電極Ⅰ②發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ③逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極④反應(yīng)：Cu2++2e-====Cu【典題剖析】抽絲剝繭溯本求源關(guān)鍵信息信息分析與遷移信息①由電極材料可判斷在原電池中電極Ⅰ為負(fù)極，電極Ⅱ?yàn)檎龢O信息②原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)信息③原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)析出金屬或氫氣信息④電極Ⅲ與原電池的正極電極Ⅱ相連，為電解池的陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)【嘗試解答】電極Ⅰ是原電池的負(fù)極，電極Ⅱ是原電池的正極，電極Ⅲ是電解池的陽極，電極Ⅳ是電解池的陰極，故電流方向：電極Ⅳ→→電極Ⅰ，A正確；電極Ⅰ發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯誤；電極Ⅱ是原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，有單質(zhì)銅析出，C錯誤；電極Ⅲ是電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu-2e-====Cu2+，D錯誤?！敬鸢浮緼。角度三

電化學(xué)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合考查(2014· 高考節(jié)選)用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液，通過控制電壓電解得以再生①。某同學(xué)使用石墨電極，在不

壓(x)下電解pH=1的0.1

mol·L-1

FeCl2溶液②，研究廢液再生機(jī)理。記錄如下(a、b、c代表電壓值)：序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物Ⅰx≥a電極附近出現(xiàn)黃色，有氣泡產(chǎn)生有Fe3+、有Cl2Ⅱa>x≥b電極附近出現(xiàn)黃色，無氣泡產(chǎn)生有Fe3+、無Cl2Ⅲb>x>0無明顯變化無Fe3+、無Cl2用

溶液檢驗(yàn)出Fe3+的現(xiàn)象是

。Ⅰ中，F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因可能是Cl-在陽極放電③，生成的Cl2將Fe2+氧化。寫出有關(guān)反應(yīng)：

。(3)由Ⅱ推測，F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因還可能是Fe2+在陽極放電，原因是Fe2+具有

性。(4)Ⅱ中雖未檢測出Cl2，但Cl-在陽極是否放電仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。電解pH=1的NaCl溶液做對照實(shí)驗(yàn)②，記錄如下：序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物Ⅳa>x≥c無明顯變化有Cl2Ⅴc>x≥b無明顯變化無Cl2④①

NaCl溶液的濃度②是

mol·L-1。②與Ⅱ?qū)Ρ?，得出的結(jié)論(寫出兩點(diǎn))：

?！镜漕}剖析】抽絲剝繭溯本求源關(guān)鍵信息信息分析與遷移信息①表明實(shí)驗(yàn)原理，通過控制電壓來實(shí)現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康男畔ⅱ趯Ρ葘?shí)驗(yàn)，c(Cl-)應(yīng)相同信息③Fe2+→Fe3+，化合價升高，被氧化，本身具有還原性信息④無Cl2生成，驗(yàn)證了Fe2+先于Cl-放電【嘗試解答】(1)用 溶液檢測Fe3+的現(xiàn)象是溶液變紅色；(2)依據(jù)電解原理，氯離子在陽極失電子生成氯氣，電極反應(yīng)式為

2Cl--2e-====Cl2↑，氯氣具有氧化性，氧化亞鐵離子生成鐵離子，溶液變黃色，反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2Fe2+====2Fe3++2Cl-；(3)由Ⅱ推測，F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因還可能是Fe2+在陽極放電，元素化合價升高，依據(jù)氧化還原反應(yīng)分析Fe2+具有還原性；(4)①電解pH=1的0.1mol·L-1FeCl2溶液，電解pH=1的NaCl溶液做對照實(shí)驗(yàn)，探究氯離子是否放電，需要在Cl-濃度相同的條件下進(jìn)行，所以氯化鈉溶液的濃度為0.2

mol·L-1；②依據(jù)圖表數(shù)據(jù)比較可知，電解pH=1的NaCl溶液做對照實(shí)驗(yàn)與Ⅱ?qū)Ρ龋ㄟ^控制電壓證明了亞鐵離子還原性大于氯離子，優(yōu)先放電，說明生成鐵離子有兩種原因。【答案】(1)溶液變紅2Cl--2e-====Cl2↑、Cl2+2Fe2+====2Cl-+2Fe3+還原①0.2②通過控制電壓，證實(shí)了產(chǎn)生Fe3+的兩種原因；通過控制電壓，驗(yàn)證了Fe2+先于Cl-放電角度四

電化學(xué)與化學(xué)平衡、離子平衡的綜合考查(20152

2+I+H

O設(shè)計如圖1原電池，探究pH對氧化性的影響。測得電壓與pH的關(guān)系如圖2。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)4模擬)某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)反應(yīng)

AsO3+

2H++2I-3AsO34AsO3A.調(diào)節(jié)pH①可以改變反應(yīng)的方向B.pH=0.68時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)②C.pH=5時，負(fù)極③電極反應(yīng)式為2I--2e-====I2④2D.pH＞0.68時，氧化性I>4AsO3【典題剖析】抽絲剝繭溯本求源關(guān)鍵信息信息分析與遷移信息①由圖2可分析電壓與pH的關(guān)系信息②電壓為0，說明處于相對

，即平衡狀態(tài)信息③pH＝5時，電壓小于0，反應(yīng)逆向進(jìn)行，AsO33在負(fù)極失電子信息④pH>0.68時，電壓小于0，反應(yīng)逆向進(jìn)行【嘗試解答】由圖2可知，pH>0.68時，電壓小于0，反應(yīng)逆向進(jìn)行，pH<0.68時，電壓大于0，反應(yīng)正向進(jìn)行，所以調(diào)節(jié)pH可以改變反應(yīng)的方向，故A正確；pH＝0.68時，電壓為零，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，-2+子，則負(fù)極電極反應(yīng)式為

-2e

+H

O====

+2H ，故C錯誤；pH>0.68時，電壓小于0，反應(yīng)逆向進(jìn)行，碘作氧化劑，所以氧化性2I>

，故D正確?！敬鸢浮緾。3故B正確；pH＝5時，電壓小于0，反應(yīng)逆向進(jìn)行，AsO3在負(fù)極失電4AsO33AsO34AsO3【類題通法】解決電化學(xué)綜合應(yīng)用題的策略1.

電池電極反應(yīng)式的書寫第一步：寫出電池總反應(yīng)式。電池的總反應(yīng)與 的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。如甲烷 電池(電解質(zhì)：NaOH溶液)的反應(yīng)式為CH4+2O2====CO2+2H2O

①CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O

②①式+②式得

電池總反應(yīng)式為CH4+2O2+2NaOH====Na2CO3+3H2O。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式。根據(jù)

電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，電解質(zhì)溶液不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，只要熟記以下四種情況：酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

O2+4H++4e-====2H2O。堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-====4OH-。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2+4e-====2O2-。3(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2+2CO2+4e-====2

CO2。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式。電池的總反應(yīng)式-電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式，注意在將兩個反應(yīng)式相減時，要約去正極的反應(yīng)物O2。2.可充電電池的分析方法：(1)“正正負(fù)負(fù)”——即原電池的正極充電時要與外接電源的正極相連，原電池的負(fù)極充電時要與外接電源的負(fù)極相連。(2)“顛顛倒倒”——即原電池的正極反應(yīng)倒過來，就是充電時電解池的陽極反應(yīng)式。原電池的負(fù)極反應(yīng)倒過來，就是充電時電解池的陰極反應(yīng)式。【類題備選】1.(2015·東營模擬)用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫，將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理，則下列有關(guān)說法中不正確的是()A.X為直流電源的負(fù)極，Y為直流電源的正極B.陽極區(qū)pH增大

C.圖中的b>aD.該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2【解析】選B。從圖可知，電解槽的左側(cè)H+→H2，發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極反應(yīng)，故X為電源的負(fù)極，Y為電源的正極，A項正確；陽極反-2應(yīng)：

-2e

+H

O====++2H

，溶液的酸性增強(qiáng)，溶液的pH降低，則a<b，B項錯誤、C項正確；結(jié)合以上分析和圖示可知，陰極產(chǎn)物是H2，陽極產(chǎn)物是H2SO4，D項正確。SO23SO242.(2015·南昌模擬)將質(zhì)量相等的銀片和鉑片分別作為陽極和陰極用來電解硝酸銀溶液。以電流強(qiáng)度為1

A通電10分鐘；10

min后，反接電源，以電流強(qiáng)度為2

A繼續(xù)通電10分鐘；下列圖象分別表示：銀電極質(zhì)量、鉑電極質(zhì)量及電解池產(chǎn)生氣體質(zhì)量和電解時間的關(guān)系圖。正確的是(

)A.①③B.①②③C.②③④D.①②③④【解析】選A。將質(zhì)量相等的銀片和鉑片

足量硝酸銀溶液中，Ag為陽極，發(fā)生Ag-e-====Ag+，Pt為陰極，發(fā)生Ag++e-====Ag，則Ag電極的質(zhì)量減小，Pt電極的質(zhì)量增加，然后反接電源，Pt電極

為陽極，但表面有Ag，所以發(fā)生Ag-e-====Ag+，Ag為陰極，發(fā)

生Ag++e-====Ag，則Pt電極的質(zhì)量又減小，Ag電極的質(zhì)量又增

大，該過程中不生成氣體，且電流強(qiáng)度比原來的大，則質(zhì)量變化的程度比原來的大，當(dāng)15min時Pt電極上Ag完全溶解后，Pt不失去電子，其質(zhì)量不再變化，顯然①、③圖象符合，②④不符合，故①③正確。3.(2015·柳州模擬)三套實(shí)驗(yàn)裝置，分別回答下列問題。裝置1為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)，鐵被

(填“氧化”或“還原”)；向 石墨棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，可觀察到石墨棒附近的溶液變紅，該電極反應(yīng)式為

。裝置2中的石墨是

極(填“正”或“負(fù)”)，該裝置發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為

。(3)裝置3中甲燒杯盛放100

mL

0.2

mol·L-1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL0.5mol·L-1的CuSO4溶液。反應(yīng)一段時間后，停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅。①電源的M端為