高考电化学解题策略考试.doc

高考电化学解题策略通过研究近几年全国各地的高考试题,有关电化学试题仍是2011年高考一大亮点,这充分说明电化学在今后教学中的重要性但这类试题往往又是学生学习的难点,错误率较高如何解答此类问题,现归纳如下: 【解题策略】一. 电化学中四个极正负极是根据物理学上的电极电势高低而规定的,多用于原电池正极电极电势高,是流入电子(外电路)的电极;负极电极电势低,是流出电子(外电路)的电极阴阳极是针对电解池或电镀池来命名的阳极是指与电源正极相连,发生氧化反应的电极;阴极是指与电源负极相连,发生还原反应的电极二. 电化学中四个池 1. 原电池:化学能转化为电能的装置除燃料电池外,一般由活泼金属作负极 2. 电解池:电能转化为化学能的装置 3. 电镀池:应用电解原理在某些金属表面镀上一层新金属的装置通常镀层金属接电源正极,待镀金属的物件接电源负极,含有镀层金属离子的溶液作电镀液 4. 电解精炼池:应用电解原理提纯某些金属的装置,通常提纯的金属接电源正极,该金属的纯净固体接电源负极,电解液含有待提纯金属的阳离子三. 原电池电极的四种判断方法 1. 根据构成原电池的电极材料判断:活泼金属作负极,较不活泼金属或导电的非金属及金属氧化物作正极 2. 根据电子流向或电流流向判断:电子流出或电流流入的电极为负极,反之为正极 3. 根据电极反应进行判断:发生氧化反应的为负极,发生还原反应的为正极也可依据电极附近指示剂(石蕊酚酞淀粉试液等)的显色情况判断该电极是或等放电,从而确定正负极如用酚酞作指示剂,若电极附近溶液变红色,说明该电极附近溶液显碱性,在该电极附近得电子被还原,该电极为正极 4. 根据两极现象判断:通常溶解或质量减少的一极为负极;质量增加或有气泡产生的一极为正极四. 电解的四种类型 1. 只有溶质发生化学变化:如用惰性电极电解溶液溶液,其电解反应式分别为: 2. 形式上看只有水发生化学变化:如惰性电极电解溶液的电解反应式均为: 3. 溶质水均发生化学变化:如惰性电极电解溶液溶液,其电解反应式分别为: 4. 形式上看溶质和水均未发生化学变化:如铁器上镀铜,电极反应式分别为:阳极铜棒:,阴极铁器:五. 书写电极反应的四原则1. 加减原则:根据得失电子守恒,总反应式为两个电极反应式之和若已知一个电极反应式,可用总反应式减去已知的反应式,得另一电极反应式 2. 共存原则:因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同,所以电极反应式的书写必须考虑介质环境碱性溶液中不可能存在,也不可能有参加反应;当电解质溶液呈酸性时,不可能有参加反应如甲烷燃料电池以KOH为电解质溶液时:负极反应式:;正极反应式: 3. 得氧失氧原则:得氧时,在反应物中加(电解质为酸性时)或(电解质溶液为碱性或中性时);失氧时,在反应物中加(电解质为碱性或中性时)或(电解质为酸性时)如“钮扣”电池以KOH为电解质溶液,其电池总反应式为:,负极,根据得氧原则,负极反应式为:;正极,根据失氧原则,正极反应式为: 4. 中性吸氧反应成碱原则:在中性电解质溶液中,通过金属吸氧所建立起来的原电池反应,其反应的最后产物是碱如银锌电池铁的吸氧腐蚀以铝空气海水为材料组成的海水电池等【题型解读】题型一电极名称和电极材料的判断 例1. 铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是( ) A. 阴极 B. 正极 C. 阳极 D. 负极 解析:电解池的两极分别命名为阴阳极,原电池的两极分别命名为正负极题中装置构成的是原电池,锌片失电子作原电池的负极答案:D题型二电极方程式的书写 例2. 下图是电解CuCl2溶液的装置,其中cd为石墨电极,则下列判断正确的是( ) A. a为负极,b为正极 B. a为阳极,b为阴极C. 电解过程中,d电极的质量增加 D. 电解过程中,氯离子的浓度不变解析:根据电流方向可判断出a为正极,b为负极,c为阳极,d为阴极用惰性电极电解CuCl2溶液时,两个电极上发生的反应阳极(c电极)为:,阴极(d电极)为:答案:C题型三废旧电池的处理方法 例3. 随着人们生活水平的不断提高,废旧电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是( ) A. 利用电池外壳的金属材料B. 防止电池中的汞镉和铅等重金属离子对土壤和水体造成污染C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D. 回收其中的石墨电极解析:随着生产的发展和人们生活水平的日益提高,环境污染和环保问题已越来越受到人们的重视,废旧电池中含有铅汞等多种重金属离子,极易对环境造成污染答案:B题型四利用得失电子守恒进行计算 例4. 室温下,在实验室中电解500 mL某0.03 mol/L的NaCl溶液,通电一段时间后溶液的pH从7增加到12时(设电解时溶液的体积变化忽略不计),则阴极产生气体的体积(标准状况)和溶液中NaCl的浓度分别为( ) A. 112 mL, 0.02 mol/L B. 56 mL, 0.02 mol/LC. 56 mL, 0.04 mol/L D. 112 mL, 0.04 mol/L参加反应的NaCl的物质的量为剩余NaCl的浓度为,生成的H2为答案:B题型五电化学基础知识应用 1. 判断金属的活动性强弱 例5. XYZM代表四种金属元素,金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解和共存的溶液时,Y先析出;又知的氧化性强于,则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A. XZYM B. XYZM C. MZXY D. XZMY 解析:金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中,形成原电池,X溶解说明金属活动性XZ;电解和共存的溶液时,Y先析出,则金属活动性ZY;离子的氧化性越强,其单质的金属活动性越弱,则金属活动性YM答案:A 2. 金属的腐蚀 例6. 家用炒菜铁锅用水清洗放置后,常出现红棕色的锈斑,在此变化过程中不发生的化学反应是( ) A. B. C. D. 解析:洗过的铁锅在空气中放置,可发生吸氧腐蚀,负极发生的反应为:,正极发生的反应为:,总反应式为:,而又易被O2氧化为红褐色的答案:D题型6电子守恒法的应用例7500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0 molL-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )A.原混合溶液中c(K+)为1 molL-1 B.上述电解过程中共转移4 mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D.电解后溶液中c(H+)为2 molL-1解析:两极反应为:阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e-=H2 阳极:4OH-4e-=O2+2H2O,两极都收集1mol气体,由阳极得到转移电子为4mol,又知生成1molH2转移电子2mol,根据电子得失守恒,n(Cu2+)=1mol.再通过离子所带电荷的守恒,在500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中存在关系:2c(Cu2+)+c(K+)=c(NO3-),可以求出c(K+)=2 molL-1 .电解过程中消耗的n(OH-)=4mol,则溶液中留下4mol的H+,c(H+)=8molL-1 .答案:B例8如下图所示,若电解5min时铜电极质量增加2.16g,试回答:(1)电源电极X名称为_(2)pH变化:A_, B_, C_(3)通电5 min时,B中共收集224 mL气体(标况),溶液体积为200 mL(设电解前后无体积变化)则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后,溶液的pH是_(设前后体积无变化)(4)A中阴极2H+2e-=H2,H+减少n(H+)=0.02mol,c(OH-) = ,pH=13答案:(1)负极(2)增大;减小;不变(3)0.025 mol/L(4)13例9(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料已知在101 kPa时,32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624 kJ(25时),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是 (2)肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%30%的KOH溶液肼空气燃料电池放电时:正极的电极反应式是 负极的电极反应式是 (3)下图是一个电化学过程示意图 锌片上发生的电极反应是 假设使用肼空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化128 g,则肼一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气 L(假设空气中氧气体积含量为20%)解析:(1)注意32克N2H4为1mol,注意H应与方程式的计量数相对应,如N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1);H=-624 kJ/mol (2)肼空气燃料电池,电解质溶液是KOH溶液故电极反应为:(正极)O2+2H2O+4e-=4OH- ,(负极)N2H4+4OH-4e-=4H2O+N2(3)此图为电解装置,铜片为阳极,锌片为阴极锌片上发生的电极反应是Cu2+2e-=Cu 铜片减少128g,即转移电子4 mol 根据O2+2H2O+4e-=4OH-计算得,需要氧气1 mol,转化为空气则需要112 L答案:(1)N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1);H=-624kJ/mol (2)O2+2H2O+4e-=4OH- ; N2H4+4OH-4e-=4H2O+N2 (3)Cu2+2e-=Cu 112选修4第四章电化学基础单元测试题一选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分每小题只有一个选项符合题意)1.废电池的污染引起人们的广泛重视,废电池中对环境形成污染的主要物质是( ).A.锌 B.汞 C.石墨 D.二氧化锰2.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知,该电池放电时的负极材料是( ).A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)2 C.Cd D.NiO(OH)3.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( ).A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速度甲比乙慢4.下列各变化中属于原电池反应的是( ).A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B.镀锌铁表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与冷水接触,表面形成蓝黑色保护层D.浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜5.钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是( ).A. 2H+2e-=H2 B. Fe2+2e-=Fe B. 2H2O+O2+4e-=4OH- D. Fe3+e-=Fe2+ 6.已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“”关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确的是( ).A.充电时作阳极,放电时作负极 B.充电时作阳极,放电时作正极C.充电时作阴极,放电时作负极 D.充电时作阴极,放电时作正极7.pH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH a,则该电解质可能是( ).A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO48.下列关于实验现象的描述不正确的是( ).A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡B.用锌片做阳极,铁片做阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快9.把分别盛有熔融的氯化钾氯化镁氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾镁铝的物质的量之比为( ).A.123 B.321 C.631 D.63210.下列描述中,不符合生产实际的是( ).A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极二.选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分每小题有一个或两个选项符合题意若正确答案包括一个选项,多选时,该题为0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确得2分,选两个且都正确得4分,但只选错一个,该小题就为0分) 11.某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4下列说法正确的是( ).A.放电时,LiMn2O4发生还原反应 B.放电时,正极反应为:Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C.充电时,LiMn2O4发生氧化反应 D.充电时,阳极反应为:Li+e-=Li 12.有一合金由XYZW四种金属组成,若将合金放入盐酸中只有ZY能溶解;若将合金置于潮湿空气中,表面只出现Z的化合物;若将该合金做阳极,用X盐溶液作电解液,通电时四种金属都以离子形式进入溶液中,但在阴极上只析出X这四种金属的活动性顺序是( ).A.YZWX B.ZYWXC.WZYX D.XYZW13.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是( ).A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl- -2e- Cl2 B.氢氧燃料电池的负极反应式:O2 + 2H2O + 4e- 4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu -2e- Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe-2e- Fe2+14.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( ).A. 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色C.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性15.当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间,假设电解时温度不变且用惰性电极,下列说法正确的是( ).A.当电池负极消耗mg气体时,电解池阳极同时有mg气体生成B.电池的正极反应式为:O2 + 2H2O + 4e = 4OH C.电解后c(Na2CO3)不变,且溶液中有晶体析出D.电池中c(KOH)不变;电解池中溶液pH变大16.据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍,可连续使用一个月才充一次电其电池反应为:2CH3OH + 3O2 + 4OH2CO32 + 6H2O,则下列说法错误的是( ).A.放电时CH3OH参与反应的电极为正极 B.充电时电解质溶液的pH逐渐增大 C.放电时负极的电极反应为:CH3OH-6e-+8OH- = CO32 + 6H2OD.充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子17.下图为直流电源,为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,为电镀槽.接通电路后发现上的c点显红色.为实现铁上镀锌,接通后,使cd两点短路.下列叙述正确的是( ).A.a为直流电源的负极B.c极发生的反应为2H+2e-=H2C.f电极为锌板D.e极发生氧化反应18.某混合溶液中只含有两种溶质NaCl和H2SO4,且n(NaCl)n(H2SO4)=31若以石墨电极电解该溶液,下列推断中不正确的是( ).A.阴极产物为H2B.阳极先析出Cl2,后析出O2C.电解液的pH不断增大,最终大于7D.整个电解的过程实质是电解水19.通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为+1)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银)n(硝酸亚汞)=21,则下列表述正确的是( ).A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(银)n(汞)=21B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C.硝酸亚汞的化学式为HgNO3 D. 硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)220.TiO2在光照射下可使水分解:2H2O2H2+O2,该过程类似植物的光合作用右图是光照射下TiO2分解水的装置示意图下列叙述正确的是( ).A.该装置可以将光能转化为电能,同时也能转化为化学能B.铂电极上发生的反应为:2H+2e-=H2 C.该装置工作时,电流由TiO2电极经R流向铂电极D.该装置工作时,TiO2电极附近溶液的pH变大第二部分 非选择题(共60分)三(本小题包括2小题,共30分) 21.(10分)将洁净的金属片FeZn AB 分别与Cu用导线连结浸在合适的电解质溶液里实验并记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示:金属 电子流动方向电压/VFeFe Cu+0.78ZnZn Cu+1.10ACu A-0.15BB Cu+0.3根据以上实验记录,完成以下填空:(1)构成两电极的金属活动性相差越大,电压表的读数越 (填“大”“小”)ZnAB三种金属活动性由强到弱的顺序是 (2)Cu与A组成的原电池, 为负极,此电极反应式为 (3)AB形成合金,露置在潮湿空气中, 先被腐蚀22.(20分)为省药品和时间,甲乙丙三位同学用铜片锌片稀硫酸CuSO4溶液;直流电源石墨电极导线烧杯试管等中学化学常见的药品和仪器(用品),以巧妙的构思,“接力”的方式,设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验试填写下列空白:(1)甲同学分别将一小片铜片锌片置于烧杯底部(铜与锌不接触),小心向烧杯中加入稀硫酸,观察到的现象是 甲同学的设计思路是(2)乙同学接着甲的实验,向烧杯中滴加 溶液,进而观察到的现象是 , 乙同学作出锌铜金属活动性相对强弱所依据的原理是 , (3)丙同学使用直流电源石墨电极组装好电解装置,向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂(作为电解液)反应在调控下随即开始,实验中有关化学反应方程式为 获得的实验明显现象是 (4)请你再单独设计一个简单的实验(试剂仪器自选),探究和证实锌和铜的金属活动性的相对强弱(简要说明操作和现象) 四(本题包括2小题,共30分)23.(12分)已知反应AsO43-+2I-+H+ AsO33-+I2+H2O是可逆反应.设计如图装置,进行下述操作:()向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸,发现微安培表指针偏转;()若改往(B)烧杯中滴加40%NaOH溶液,发现微安培表指针向前述相反方向偏转.试回答:(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转?答: (2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象