專題十一 電化學 專題考案

考點探秘系列—2022高考二輪化學專題復習專題十一電化學專題考案【學法導航】1．縱觀近兩年各省市的高考命題來看，由于電化學知識在日常生活中的應用四處可見，其相應知識的考查在考題中得到充分體現，考試頻率很高，但在知識點的考查上各有側重，主要有以下形式：（1）以最新的原電池知識特別是燃料電池為背景考查原電池的相關知識，如09年江蘇卷、廣東卷、山東卷、天津卷；（2）以電解原理的最新應用為背景考查電解池的相關知識，如09年安徽卷和浙江卷；（3）考查兩池的應用，如考查金屬的防腐、電解精煉、電鍍、電解飽和食鹽水、電解冶煉金屬等，10年廣東卷、北京卷、寧夏卷、全國I卷、重慶卷均涉及。2．主要涉及知識點⑴．考查兩池的基本概念，如能量轉換關系、兩池的判別；⑵．考查兩極的判斷；⑶．考查兩極的簡單電極反應的書寫或正誤判斷；⑷．考查兩極發(fā)生的反應類型；⑸．考查電子的移動方向以及電子的轉移數目的計算；⑹．考查電解池中放電順序；⑺．考查電解池中陽極材料的選擇；⑻．考查兩極發(fā)生的現象；⑼．考查電解質中離子的移動方向；⑽．考查電解質溶液的變化，如pH的變化、離子濃度的變化等；⑾．考查電解質的復原問題⑿．考查兩池的應用。【考題預測】猜想，一箭中的一、選擇題1.某堿性蓄電池在充電和放電時發(fā)生的反應為:Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列說法中正確的是:A.放電時，負極上發(fā)生反應的物質是Fe.B.放電時，正極反應是：NiO2+2e-+2H+=Ni(OH)2C.充電時，陰極反應是：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2OD.充電時，陽極附近pH值減小.【答案】AD【方法要領】根據原電池在放電時,負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,再根據元素化合價變化,可判斷該電池負極發(fā)生反應的物質為Fe,正極為NiO2,此電池為堿性電池,在書寫電極反應和總電池反應方程式時不能出現H+,故放電時的電極反應是:負極:Fe-2e-+2=Fe(OH)2，正極：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2。原電池充電時,發(fā)生電解反應,此時陰極反應為原電池負極反應的逆反應,陽極反應為原電池正極反應的逆反應,由此可判斷正確選項應為A、D。2.下列說法正確的是（）A.鋼鐵因含雜質而容易發(fā)生電化學腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B.原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C.鋼鐵電化學腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應不同D.無論哪種類型的腐蝕，其實質都是金屬被氧化【答案】CD【方法要領】金屬的腐蝕就是金屬失電子而被氧化的過程，因此D是正確的。依據電化學腐蝕中析氫腐蝕和吸氧腐蝕的原理可知，C也是正確的。原電池反應既可以加快金屬的腐蝕，也可用以防止金屬的腐蝕。例如不銹鋼，鍍鋅鐵等中的Fe均不易腐蝕，所以A、B是不正確的3.金屬防護的方法不正確的是（）A.對健身器材涂油漆以防止生銹B.對某些工具的“機械轉動部位”選用刷油漆的方法來防銹C.用犧牲鋅塊的方法來保護船身D.自行車的鋼圈上鍍上一層鉻防銹【答案】B【方法要領】機械轉動部位應涂油脂防銹，油脂既防水又能防止氣體對金屬的腐蝕，還能使轉動部位靈活4.（09安徽卷12）Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取.Cu2O的電解池示意圖如下，點解總反應：2Cu+H2O==Cu2O+H2O。下列說法正確的是A.石墨電極上產生氫氣B.銅電極發(fā)生還原反應C.銅電極接直流電源的負極D.當有電子轉移時，有生成。【答案】A 【方法要領】由電解總反應可知，Cu參加了反應，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應，B選項錯誤；石墨作陰極，陰極上是溶液中的H＋反應，電極反應為：2H＋＋2e－=H2↑，A選項正確；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應為2Cu＋2－2e－=Cu2O＋H2O，當有電子轉移時，有生成，D選項錯誤5．（09江蘇卷12）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是（）A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負極反應為：C．放電過程中，從正極區(qū)向負極區(qū)遷移D．在電池反應中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下氣體【答案】B【方法要領】A項，高溫條件下微生物會變性，所以A錯；B項，負極是葡萄糖失電子生成二氧化碳，所以B對；C項，原電池內部陽離子應向正極移動，所以C錯；D項，消耗1mol氧氣生成1mol二氧化碳，標準狀況下體積是22.4L，D錯6.鎳氫電池是近年來開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎳鎘電池。鎳氫電池的總反應式是：H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根據此反應式判斷，下列敘述中正確的是A．電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大B．電池放電時，鎳元素被氧化C．電池充電時，氫元素被還原D．電池放電時，氫氣是負極【答案】CD?！痉椒ㄒI】本題考查在題目創(chuàng)設的新情景中運用所學電化學知識，解決具體問題的能力。首先是區(qū)別出充電運用的是電解原理，放電則是運用了原電池原理。抓住電解池、原電池各極發(fā)生氧化還原反應的特點，結合題給的信息進行分析判斷：A：原電池負極反應式為：H2+OH-+e-Ni(OH)2，pH下降。故A不正確。B：原電池，NiO(OH)→Ni(OH)2，鎳被還原。故B也不正確。同理可判斷得：正確答案為CD7．（2022屆福建省泉州市俊來中學高三年級月考化學）關于電解NaCl溶液，下列敘述正確的是 （）A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若在陽極附近溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D．電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性【答案】B方法要領A項中在陰極得到氫氣；C項中在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈紅色；D項中因為反應生成了NaOH，所以溶液呈堿性8．（2022屆福建省泉州市俊來中學高三年級月考化學）下列敘述正確的是（）A．在原電池的負極和電解池的陰極上都發(fā)生失電子的氧化反應B．用惰性電極電解Na2SO4溶液，陰陽兩極產物的物質的量之比為1：2C．用惰性電極電解飽和NaCl溶液，若有1mol電子轉移，則生成1molNaOHD．鍍層破損后，鍍錫鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕【答案】C【方法要領】在原電池的負極和電解池的陽極都發(fā)生氧化反應，所以A錯；電解Na2SO4實質是電解水，在陰極產生H2，在陽極產生O2，二者體積比為2：1，所以B錯；根據電解NaCl的方程式：2NaCl+2H2OAUTOTEXT=電解=2NaOH+Cl2↑+H2↑可知，每轉移1mol電子，生成1molNaOH，故C對；鍍層破損后，鍍鋅鐵板更耐腐蝕，因為鋅做負極，鐵做正極被保護，所以D說法錯誤9．（09廣東理科基礎34）下列有關電池的說法不正確的是A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極【解析】鋰離子電池可以充用，再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流為銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項錯；電池的實質即是化學能轉化成電能，C項正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負極，D項正確【答案】B10.下列敘述中正確的是A．構成原電池正極和負極的材料必須是兩種金屬。B．由銅、鋅作電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是負極。C．馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質溶液接觸錫先被腐蝕。D．銅鋅原電池工作時，若有13克鋅被溶解，電路中就有電子通過?！窘馕觥績煞N活動性不同的金屬與電解質溶液能夠組成原電池，但不能因此說構成原電池電極的材料一定都是金屬，例如鋅和石墨電極也能跟電解質溶液組成原電池。在原電池中，活動金屬中的電子流向不活動的電極，因此活動金屬是負極。鍍錫鐵表皮破損后與電解質溶液組成原電池，鐵較錫活潑，鐵先失電子被腐蝕。銅鋅原電池工作時，鋅負極失電子，電極反應為Zn–2e==Zn2+，1molZn失去2mol電子,鋅（質量為13克）被溶解電路中有電子通過。故選【答案】D11、電子計算機所用鈕扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質溶液為KOH溶液，其電極反應是：Zn+2OH--2e＝ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e＝2Ag+2OH-下列判斷正確的是A．鋅為正極，Ag2O為負極。B．鋅為負極，Ag2O為正極。C．原電池工作時，負極區(qū)溶液PH減小。D．原電池工作時，負極區(qū)溶液PH增大。解析：本題考查原電池和PH的概念。原電池中失去電子的極為負極，所以鋅為負極，Ag2O為正極。B是正確答案。因為Zn+2OH--2e＝ZnO+H2O，負極區(qū)域溶液中[OH-]不斷減少，故PH減小，所以C也正確。故選B、C。答案：BC12.如圖所示，a、b、c、d均為石墨電極，通電進行電解。20220801下列說法正確的是（20220801AabcdCuSO4溶液甲飽和NaCl溶液乙A．乙燒杯中AabcdCuSO4溶液甲飽和NaCl溶液乙B．a、c兩極產生氣體的物質的量相等C．甲、乙兩燒杯中溶液的pH均保持不變電解D．乙燒杯中發(fā)生的反應為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑電解【解析】由圖可以看出a、c均為陽極，分別生成O2、Cl2，所以生成的物質的量不相等；b、d均為陰極，所以d極發(fā)生的電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑；甲、乙兩燒杯電解時的pH分別減小、增大?！敬鸢浮緿13.（09年安徽卷）Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取.Cu2O的電解池示意圖如下，點解總反應：2Cu+H2O==Cu2O+H2O。下列說法正確的是A.石墨電極上產生氫氣B.銅電極發(fā)生還原反應C.銅電極接直流電源的負極D.當有電子轉移時，有生成?！窘馕觥坑呻娊饪偡磻芍?，Cu參加了反應，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應，B選項錯誤；石墨作陰極，陰極上是溶液中的H＋反應，電極反應為：2H＋＋2e－=H2↑，A選項正確；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應為2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，當有電子轉移時，有生成，D選項錯誤?！敬鸢浮緼.14．（09廣東化學14）可用于電動汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為：O2＋2H2O＋4e－＝4B．以NaOH溶液為電解液時，負極反應為：Al＋3－3e-＝Al(OH)3↓C．以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極【解析】電解質溶液顯堿性或中性，該燃料電極的正極發(fā)生反應為：O2＋2H2O＋4e－＝4，A對；鋁作負極，負極反應應該是鋁失去電子變?yōu)殇X離子，在氫氧化鈉的溶液中鋁離子繼續(xù)與過量的堿反應生成偏鋁酸根，因此負極反應為：Al＋4－3e＝+2H2O，B錯；該電池在堿性條件下消耗了堿，反應式為4Al＋3O2＋4=4+2H2O溶液PH降低，C錯；電池工作時，電子從負極出來經過外電路流到正極，D錯高【答案】A15.（09年浙江卷）市場上經常見到的標記為Li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質為一種能傳導Li的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應為：Li+2Li下列說法不正確的是A．放電時，負極的電極反應式：Li-e=LiB．充電時，Li既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應C．該電池不能用水溶液作為電解質D．放電過程中Li向負極移動【解析】A項，Li從零價升至正價，失去電子，作為負極，正確；B項，反應逆向進行時。反應物只有一種，故化合價既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應，正確；C項，由于Li可以與水反應，故應為非水材料，正確；D項，原電池中陽離子應遷移至正極失電子，故錯?！敬鸢浮緿16.將兩個鉑電極插入500mLCuSO4溶液中進行電解，通電一定時間后，某一電極增重0.064g(設電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時溶液中氫離子濃度約為×10-3mol/L×10-3mol/L×10-3mol/L×10-7mol/L【解析】根據電解規(guī)律可知陰極反應:Cu2++2e-=Cu，增重，應是Cu的質量,根據總反應方程式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4--->4H+2×64g4mol0.064gxx=

[H+]==4×10-3mol/L【答案】A17．（2022屆福建省泉州市俊來中學高三年級月考化學）電解100mL含c（H+）=L的下列溶液。當電路中通過電子時，理論上析出金屬質量最大的是 A．LAg+ B．LZn2+ C．LCu2+ D．LPb2+【解析】電解時陰極上溶液中離子的反應順序為Ag+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Zn2+，A項中Ag+先反應，H+后反應，可得到Ag：L×0.1L×108g/mol=1.08g；H2：0.03g。B項中H+先反應，Zn2+后反應，可得H2：0.03g；Zn：（）÷2×65g/mol=0.325g。C項中Cu2+先反應，H+后反應，可得到Cu：L×0.1L×64g/mol=1.28g。D項中H+先反應，Pb2+后反應，可得到H2：0.03g；Pb：（）÷2×207g/mol=1.05g。因此理論上析出金屬質量最大的是C?！敬鸢浮緾18．（09廣東理科基礎25）鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應：①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。下列說法正確的是A．反應①、②中電子轉移數目相等B．反應①中氧化劑是氧氣和水C．與銅質水龍頭連接處的鋼質水管不易發(fā)生腐蝕D．鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕【解析】=1\*GB3①=2\*GB3②反應中消耗O2的量相等，兩個反應也僅有O2作為氧化劑，故轉移電子數是相等的，A項正確。=1\*GB3①中H2O的H、O兩元素的化合價沒有變，故不作氧化劑，B項錯；銅和鋼構成原電池，腐蝕速度加快，C項錯；鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣的中易發(fā)生吸氧腐蝕，屬于電化學腐蝕，故D項錯【答案】A二、非選擇題19.甲、乙兩個容器中，分別加入LNaCl溶液與LAgNO3溶液后，以Pt為電極進行電解時，在A、B、C、D各電極上生成物的物質的量之比為:_____________【答案】2:2:4:1【方法要領】此裝置相當于兩個電解槽串聯到一起,在整個電路中電子轉移總數相等.首先判斷各極是陽極還是陰極，即電極名稱，再分析各極發(fā)生的反應.A極(陰極)反應:2H++2e-=H2↑，B極(陽極)反應:2Cl--2e-=Cl2↑；C極(陰極)反應：Ag++e-=Ag；D極(陽極)反應:4-4e-=2H2O+O2↑，根據電子守恒法可知,若整個電路中有4mol電子轉移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物質的量分別為：2mol、2mol、4mol、1mol因此各電極上生成物的物質的量之比為：2:2:4:120、.氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩(wěn)定，請回答：（1）氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是，在導線中電子流動方向為（用a、b表示）。（2）負極反應式為。（3）電極表面鍍鉑粉的原因為。（4）該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：Ⅰ.2Li+H22LIHⅡ.LiH+H2O==LiOH+H2↑①反應Ⅰ中的還原劑是，反應Ⅱ中的氧化劑是。②已知LiH固體密度為0.82g/cm3。用鋰吸收224L（標準狀況）H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為。③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉化率為80％，則導線中通過電子的物質的量為mol?！窘馕觥勘绢}考查電化學知識。（1）原電池的實質為化學能轉化成電能?？偡磻獮?H2+O2=2H2O，其中H2從零價升至+1價，失去電子，即電子從a流向b。（2）負極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是堿性的，故電極反應式左右應各加上OH－。（3）鉑粉的接觸面積大，可以加快反應速率。（4）從零價升至+1價，作還原劑。的H從+1降至H2中的零價，作氧化劑。由反應I，當吸收10molH2時，則生成20molLiH，V=m/ρ=20××10-3L=×10-3L。V(LiH)/v(H2)=×10-3L/224L=×10-4。20molLiH可生成20molH2，實際參加反應的H2為20×80%=，1molH2轉化成1molH2O，轉移2mol【答案】=3\*GB3③3221.（09年山東卷）Zn-MnO2干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）該電池的負極材料是。電池工作時，電子流向（填“正極”或“負極”）。（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質Cu2+，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是。欲除去Cu2+，最好選用下列試劑中的（填代號）?！2O(3)MnO2的生產方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應式是。若電解電路中通過2mol電子，MnO2的理論產量為?！窘馕觥?1)負極上是失電子的一極Zn失電子有負極經外電路流向正極。（2）鋅與還原出來的Cu構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質，所以應選Zn將Cu2+置換為單質而除去。（3）陰極上得電子，發(fā)生還原反應，H+得電子生成氫氣。因為MnSO4～MnO2～2e-,通過2mol電子產生1molMnO2，質量為87g?！敬鸢浮浚?）Zn（或鋅）正極（2）鋅與還原出來的Cu構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕b（3）2H++2e-→H2,87g22.（2022屆福建省泉州市俊來中學高三年級月考）食鹽是日常生活的必需品，也是重要的化工原料（１）粗食鹽常含有少量K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如下：提供的試劑：飽和Na2CO3溶液飽和K2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液Ba（NO3）2溶液75%乙醇四氯化碳①欲除去溶液Ⅰ中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-離子，選出a所代表的試劑，按滴加順序依次為（只填化學式）。②洗滌除去NaCl晶體表面附帶的少量KCl，選用的試劑為。（2）用提純的NaCl配制mol·L-1NaCl溶液，所用儀器除藥匙、玻璃棒外還有（填儀器名稱）。（3）電解飽和食鹽水的裝置如圖所示，若收集的H2為2L，則同樣條件下收集的Cl2（填“＞”