电化学试题解题方法.doc

电化学试题解题策略题型：电极的判断根据高中化学教科书上的知识，在原电池中，较活泼的金属材料作负极，较不活泼的金属材料或非金属材料作正极；在电解池中，与电源正极相连的电极作阳极，与电源负极相连的电极作阴极。而在高考试题中，有时提供两个惰性电极(如“燃料电池”中的Pt电极、石墨电极等)，有时提供一种较活泼的金属电极和另一种化合物电极，有时甚至不明确指出电极，针对这三种情况，如何准确快速判断原电池的正负极或电解池的阴阳极，就成为学生的难点。解题策略：综合课本知识，适当拓展，类比迁移在原电池中，元素化合价升高的物质，是负极材料或是在负极上发生氧化反应的物质；元素化合价降低的物质，是正极材料或是在正极上发生还原反应的物质。在电解池中，元素化合价升高的物质，是阳极材料或是在阳极上发生氧化反应的物质；元素化合价降低的物质，是阴极材料或是在阴极上发生还原反应的物质。即 “负氧正还、阳氧阴还”。【例1】（02上海）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl【解析】：选B。根据题目中要求“为使Cl2被完全吸收”，可知应该在装置的下端电极上生成Cl2，即溶液中的Cl被氧化成Cl2，发生氧化反应，该电极为电解池的阳极，与之相连的电源b极为正极。【变式】（04天津）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是Aa电极是负极Bb电极的电极反应为：4OH-4e=2H2O+O2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置答案：B。题型：电极反应方程式的书写和判断电极反应方程式作为一种特殊的离子方程式，对于强弱电解质的书写形式，没有严格的规定，但必须遵循原子守恒和电荷守恒规律。解题策略：注意隐含反应尤其是电解质参与的电极反应，写出加合反应，运用“正极反应+负极反应=总反应”或“阳极反应+阴极反应=总反应”求另一电极反应。对于可充电电池，放电和充电时的电极反应方程式正好相反，即电解池的阴极反应式对应于原电池的负极反应的逆反应式，电解池的阳极反应式对应于原电池的正极反应的逆反应式。即“阳极-正极”、“阴极-负极”。【例2】（05江苏）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：放电充电3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH下列叙述不正确的是A放电时负极反应为：Zn-2e +2OH= Zn(OH)2B充电时阳极反应为：Fe(OH)3 -3e + 5 OH = FeO42 + 4H2OC放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强【解析】选C。由高铁电池的总反应分析，放电时，Zn化合价升高，失去电子变成Zn2+，Zn是负极；K2FeO4中+6价Fe元素化合价降低，得到电子变成Fe3+，K2FeO4是正极。电解质溶液是KOH溶液，生成的Zn2+、Fe3+分别与OH离子反应生成Zn(OH)2、Fe(OH)3。所以，负极的电极反应是：Zn-2e +2OH= Zn(OH)2；将电池总反应减去3*负极反应即得正极反应：FeO42+4H2O+3e=Fe(OH)3+5 OH。充电时阳极反应为放电时正极反应的逆反应：Fe(OH)3 -3e + 5 OH = FeO42 + 4H2O，阴极反应为放电时负极反应的逆反应：Zn(OH)2+2e=Zn+2 OH。【变式】（06广东）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发生氧化反应B放电时，正极的反应式为：Li+ LiMn2O4+e= Li2Mn2O4C充电时，LiMn2O4发生氧化反应D充电时，阳极的反应为：Li+e= Li答案：B。题型：电极附近溶液酸碱性的变化解题策略：写出电池的电极反应，看电极反应发生后是否有H+或OH生成，若有，则电极附近溶液中的酸性或碱性会增强，pH会减小或增大。但整个电解质溶液的酸碱性变化要根据电池总反应来判断。【例3】（08上海）取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是( ) Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连C电解过程中水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小【解析】选D。a处的现象说明了a极产生Cl2，Cl2与水反应生成HCl和HClO，使同心圆内圈为白色，外圈呈浅红色。所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2Cl-2e =Cl2，b为阴极，电极反应式为：2H2O+4e =H22OH，所以b极附近的pH增大。【变式】(03江苏)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1答案：D。题型：电解质溶液中离子的移动方向判断解题策略：先分清是原电池还是电解池，再判断出正负极或阴阳极，确定电极得失电子情况，得电子的电极吸引电解质溶液中的阳离子，失电子的电极吸引电解质溶液中的阴离子。具体对应关系为：“正极或阴极-阳离子”、“负极或阳极-阴离子”。【例4】（05广东）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池说法正确的是A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B电池的总反应是：2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e = 2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e + 13O2 = 4CO2 + 5H2O【解析】选B、C。根据电池的总反应可知碳元素化合价升高，氧元素化合价降低，通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e = 2O2，根据电荷守恒，O2由正极移向负极。放电充电Li+2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2【变式】（09浙江）市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质是一种能传导Li+的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：下列说法不正确的是A放电时，负极的电极反应式：Li-e=Li+B充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li+向负极移动答案：D。题型：电化学的相关计算电化学的计算或判断主要包括以下方面：根据电源提供的电量求产物的量（析出固体的质量、产生气体的体积等）、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题策略：无论是原电池、电解池或者是电极反应，始终遵循得失电子守恒。 （1）根据电子守恒法计算：用于串联电路、两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。（2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式据算。（3）根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量和未知量之间，建立计算所需的关系式。【例5】如图所示，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）通电5min时，B中共收集224mL气体（标况），溶液体积为200mL。（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_。（3）若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH是_（设前后体无体积变化）。【解析】（1）C装置的铜电极质量增加，说明铜电极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原成银单质，故铜极为阴极，由此确定X极为负极。（2）B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同。C装置中转移电子的数目为0.02mol。经判断，B装置的电极反应为：阴极Cu2+2e=Cu，2H+2e=H2阳极4OH-4e=O2+2H2O。根据题意可得：2n(H2)+2n(Cu)=4n(O2)=0.02mol，n(H2)+n(O2)=0.01mol，解得n(Cu)=0.005mol，CuSO4溶液的物质的量浓度为0.025mol/L。（3）A装置的总反应为2KCl+2H2O=2KOH+H2+Cl2即反应中转移电子的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02mol，氢氧根浓度为0.1mol/L，pH=13。【变式】（09山东）Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向（填“正极”或“负极”）。（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是。欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的（填代号）。a.NaOH b.Znc.Fe d.NH3H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为。答案：（1）Zn（或锌） 正极 （2）锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b （3）2H+2e=H2 ，87g实际上，这些知识点往往是交叉、综合