2019年高考化学专题2.9电化学基础基础练测.docx

专题2.9 电化学基础考纲解读1、理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。考点探究电化学原理的分析和应用是高考的热点。和2016年大纲相比，主要变化有：“理解原电池和电解池的构成”，要求由“了解”提高为“理解”；“理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施”降低为“了解”。因此预测2019年关于新型电源的工作原理分析、电极反应式的书写仍会在高考中出现，必须高度关注。同样电解原理及其应用也是高考的高频考点，因其与氧化还原反应、离子反应，电解质溶液、元素化合物性质等知识联系密切而成为高考的重点和热点。由于电解原理在工业上的应用更加广泛，预测2019年高考，仍会联系化学工艺过程对电解原理的应用进行考查，以原电池和电解池的工作原理为基点，考察新情境下化学电源的工作原理和电解原理的应用，应给予高度关注。知识梳理一、原电池1、装置特点：化学能转化为电能的装置。2、原电池的电极：（1）原电池的负极活泼金属发生氧化反应向外电路提供电子。（2）原电池的正极不活泼金属(或惰性电极如石墨)发生还原反应接受外电路提供的电子。注意：原电池中阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中阳离子要移向正极。 电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时：负极：2H24e- 4H+，正极：24e- 4H+ 2H2O；当电解质溶液呈碱性时：负极：2H24OH-4e-4H2O，正极：O22H2O4 e-4OH-；另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷（燃料）和氧气（氧化剂）。电极反应式为：负极：CH410OH8e-CO32-7H2O，正极：4H2O2O28e- 8OH，电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O。4、常见化学电源电池负极反应正极反应总反应式碱性锌锰电池Zn2OH2en(OH)22MnO22H2O2e2MnOOH2OHZn2MnO22H2O2MnOOHZn(OH)2铅蓄电池Pb(s)2e+SO42(aq)PbSO4(s)PbO2(s)+2e+4H(aq)+ SO42aq)PbSO4(s)+H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)氢氧燃料电池 酸性2H24e4H O24e4H2H2O2H2O22H2O碱性2H24e4OH4H2OO24e2H2O4OH固体2H24e4HO24e2O25、废弃电池的处理：回收利用三、电解原理1、电解：让电流通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。2、能量转化形式电能转化为化 （2）电解质溶液导电时，一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。（3）电解法是最强有力的氧化还原反应手段。四、电解原理的应用1、氯碱工业：（1）概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、H2和Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。（2）原理：阳极：2Cl2eCl2（氧化反应）阴极：2H2e=H2（还原反应）总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。2、铜的电解精炼：如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯。（1）原理：电解质溶液：含Cu2的盐溶液(如CuSO4溶液) 。阳极(粗铜)：Zn2eZn2、Fe2eFe2、Ni2eNi2、Cu2eCu2。阴极(纯铜)：Cu22eCu。3、电镀：阳极：镀层金属；阴极：镀件；电镀液：一般用含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液；电镀液浓度：保持不变，例如如铁件镀锌：电镀液：含Zn2的盐溶液(如ZnCl2溶液)阳极(Zn)：Zn2eZn2；阴极(铁件)：Zn22eZn。4、电冶金：利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。（1）冶炼钠：2NaCl(熔融) 2NaCl2（2）冶炼铝：2Al2O3(熔融) 4Al3O2（3）冶炼镁：MgCl2(熔融) MgCl2小结：1、“三池”的判断技巧：原电池、电解池、电镀池判定规律：若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其他情况为电解池。2、用惰性电极电解电解质溶液时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。3、三个相等：同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。4、四个对应：正极和负极对应。阳极和阴极对应。失电子和得电子对应。氧化反应和还原反应对应。五、金属的腐蚀和防护1、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2、金属腐蚀的类型：（1）化学腐蚀与电化学腐蚀：化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀：以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2eFe2正极2H2eH2O22H2O4e4OH总反应式Fe2HFe2H22FeO22H2O2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍（3）铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。3、金属的防护：（1）电化学防护：牺牲阳极保护法原电池原理：a、负极：比被保护金属活泼的金属；b、正极：被保护的金属设备。例如在被保护的钢铁设备(如海水中的闸门、地下的天然气管道等)上连接或直接安装若干锌块，使锌、铁形成原电池，锌作阳极，从而保护了钢铁免受腐蚀。外加电流的阴极保护法电解原理：外加电流的阴极保护法是使被保护的钢铁设备作为阴极(接电源负极)，用惰性电极作为阳极(接电源正极)，在两者之间连接直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而使钢铁表面产生电子积累，抑制钢铁设备失去电子，起到保护的作用。 考点4 电解的类型、规律及有关计算【例4】用石墨作电极电解1 000 mL 0.1 molL1 CuSO4溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了9.8 g。下列有关叙述正确的是(NA代表阿伏加德罗常数)A电解过程中流经外电路的电子个数为0.2NA B在标准状况下，两极共产生4.48 L气体C电解后溶液的pH为1(溶液体积不变) D加入11.1 g Cu2(OH)2 CO3可将溶液彻底复原【答案】B【解析】【详解】B.阳极放电的电极反应为: 4OH-4e=O2+2H2O,当转移0.4mol电子时,产生的氧气物质的量为0.1mol,即2.24L,阴极上产生氢气, 2H+2e-=H2,当转移0.2mol电子时,产生的氢气物质的量为0.1mol,即2.24L,所以在标准状况下,两极共产生4.48L气体,故B正确；C.针对电解硫酸铜溶液的过程，电解过程中溶液中的氢离子减少了0.2mol，而氢氧根总共减少了0.4mol，所以最后溶液中c(H+)=0.2mol1L=0.2mol/L,其pH1,故C错误；D.针对电解硫酸铜溶液，溶液中相当于减少了氧化铜和水,需加入的氧化铜的物质的量为0.1mol ,质量8g，还需加入1.8g的水才能复原，故D错误；综上所述，本题选B。 【详解】基础特训1家用暖气片大多用低碳钢材料制成，一旦生锈不仅影响美观，也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中，存在安全隐患的是A在暖气片表面镀锡 B在暖气片表面涂漆C在暖气片表面涂铝粉 D非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水【答案】A【解析】【详解】A、根据金属活动顺序表，铁比锡活泼，破损后构成原电池，铁作负极，加速铁的腐蚀，存在安全隐患，故A符合题意；B、表面涂漆，避免铁与空气接触，可以防止铁生锈，不存在安全隐患，故B不符合题意；C、铝比铁活泼，保护铁不生锈，对铁起保护作用，不存在安全隐患，故C不符合题意；D、充满弱碱性的无氧水，避免构成原电池，保护铁不生锈，不存在安全隐患，故D不符合题意。2锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是A两者正极材料不同BMnO2的放电产物可能是KMnO4C两者负极反应式均为Zn失电子D原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象【答案】B【解析】【详解】3某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下图a所示装置，图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如下图b所示)发生了变化。已知：3Fe2+2Fe(CN)63Fe3Fe(CN)62(蓝色)。则下列说法错误的是A甲区发生的电极反应式：Fe-2e-Fe2+ B乙区产生Zn2+C丙区呈现红色 D丁区呈现蓝色【答案】A【解析】【详解】4以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图。下列说法正确的是( )Aa电极为太阳能电池的正极B太阳能电池的原理与原电池的原理相同C产生丙烯的电极反应式为：3CO2+18H+18e=6H2O+CH3CH=CH2D装置中每转移2mole，理论上有2molH+通过质子交换膜从左向右扩散【答案】C【解析】【详解】A.根据图可知，CO2中碳元素化合价降低得电子产生乙烯、丙烯等所在电极是阴极，则连接阴极的电源电极为负极，故A错误；B.太阳能电池应用的是光电效应，与原电池的原理不相同，故B错误；C.阴极上二氧化碳得到电子与氢离子反应生成丙烯和水，电极反应为3CO2+18H+18e=6H2O+CH3CH=CH2，故C正确；D.电解池中阳离子向阴极定向移动，H+是阳离子应该通过质子交换膜从右向左扩散，故D错误；故选C。【点睛】原电池是把化学能转化为电能的装置，原电池中，阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应。 电解池是把电能转化为化学能的装置，在电解池中，阳离子向阴极定向移动，阴离子向阳极定向移动，阴极上得电子发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应。 5港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是A防腐原理主要是避免发生反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2B钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池C采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极D钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀【答案】C【解析】【详解】6食品保鲜所用的“双吸剂”，是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按照一定比例组成的混合物，可同时吸收氧气和水，起到抗氧化和干燥的作用。下列说法不正确的是A“双吸剂”中的生石灰有吸水作用B“双吸剂”吸收氧气时，发生了原电池反应C氯化钠的作用是作为电解质，传导离子构成回路D炭粉上发生还原反应，电极反应为：O24H+4e= 2H2O【答案】D【解析】【详解】7下列过程中需要通电才可以进行的是( )电离 电解 电镀 电化学腐蚀A B C全部 D【答案】D【解析】【详解】电离是电解质在水溶液中离解出自由移动离子的过程，不需要通电，错误；电解池是非自发的氧化还原反应，必须