高考化学二轮复习 第7讲 电化学课堂练习.doc

第七讲电化学最新考纲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。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。3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。原电池原理及其应用学生用书p301(2017高考天津卷)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()a硅太阳能电池工作时，光能转化成电能b锂离子电池放电时，化学能转化成电能c电解质溶液导电时，电能转化成化学能d葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能解析：选a。a项，硅太阳能电池工作时，光能转化为电能，与氧化还原反应无关；b项，锂离子电池放电时，化学能转化为电能，原电池总反应为氧化还原反应；c项，电解质溶液导电时，电能转化为化学能，总反应为氧化还原反应；d项，葡萄糖为人类生命活动提供能量时，葡萄糖发生氧化还原反应，化学能转化为热能。2(2016高考海南卷改编)某电池以k2feo4和zn为电极材料，koh溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是()azn为电池的负极b正极反应式为2feo10h6e=fe2o35h2oc该电池放电过程中电解质溶液浓度不变d电池工作时oh向正极迁移解析：选a。a.根据化合价升降判断，zn化合价只能升高，故为负极材料，k2feo4为正极材料，正确；b.koh溶液为电解质溶液，则正极反应式为2feo6e8h2o=2fe(oh)310oh，错误；c.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；d.电池工作时阴离子oh向负极迁移，错误。感悟高考1题型：选择题(主)、填空题(次)2考向：高考对原电池原理的考查主要有以下几点：离子运动方向的判断(特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交换膜的通过问题)，能量转换类型，正负极的判断，正负极与反应类型的对应关系，电极反应式的书写及判断，有关计算问题。需要考生掌握原电池原理，会运用氧化还原反应的概念规律来分析问题，在平时的学习中重视上述几点的训练。1原电池正、负极的判断(1)依据构成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应；正极发生还原反应。(3)依据电子流动方向或电流方向判断。电子流动方向：由负极流向正极；电流方向：由正极流向负极。(4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2不同介质中电极反应式的书写技巧和步骤电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式拆分物质的规则。(1)先写出电极反应式的主要框架(待配平)酸性电解质，主要安排h的位置如下负极：还原剂xe_ 氧化产物h；正极：氧化剂xeh 还原产物_。非酸性电解质(包括碱溶液、熔融盐及氧化物)，主要安排阴离子的位置如下负极：还原剂xe阴离子 氧化产物_；正极：氧化剂xe_ 阴离子还原产物。(2)依据化合价变化分别计算氧化剂、还原剂与电子得失的比例。(3)根据电荷守恒配平离子，最后根据原子守恒配平其余物质。原电池原理的考查1(2017淄博模拟)电池式氧传感器原理构造如图，可测定o2的含量。工作时铅电极表面会逐渐附着pb(oh)2。下列说法不正确的是()apt电极上发生还原反应b随着使用，电解液的ph逐渐减小ca mmol o2反应，理论上可使pb电极增重68a mgdpb电极上的反应式为pb2oh2e=pb(oh)2解析：选b。a.铅作负极失电子产生的铅离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铅，则铂电极作正极，发生还原反应，选项a正确；b.负极反应式：2pb4oh4e=2pb(oh)2，正极反应式：o24e2h2o=4oh，总反应式：2pbo22h2o=2pb(oh)2，反应过程溶液ph不变，选项b不正确；c.根据反应2pbo22h2o=2pb(oh)2，a mmol o2反应，理论上可使pb电极增重4a mmol17 g/mol68a mg，选项c正确；d.pb电极为负极，反应式为pb2oh2e=pb(oh)2，选项d正确。2(2015高考天津卷)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()a铜电极上发生氧化反应b电池工作一段时间后，甲池的c(so)减小c电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加d阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：选c。a.cu作正极，电极上发生还原反应，错误；b.电池工作过程中，so不参加电极反应，故甲池的c(so)基本不变，错误；c.电池工作时，甲池反应为zn2e=zn2，乙池反应为cu22e=cu，甲池中zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g cu析出，则进入乙池的zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；d.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。“盐桥”的作用与化学平衡的移动3控制合适的条件，将反应2fe32i2fe2i2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()a反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应b反应开始时，甲中石墨电极上fe3被还原c电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态d电流表读数为零后，在甲中溶入fecl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：选d。由图示结合原电池原理分析可知，fe3得电子生成fe2被还原，i失电子生成i2被氧化，所以a、b正确；电流表读数为零时，fe3得电子速率等于fe2失电子速率，反应达到平衡状态，所以c正确；在甲中溶入fecl2固体，平衡2fe32i2fe2i2向左移动，i2被还原为i，乙中石墨为正极，所以d不正确。4某同学为探究ag和fe2的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓fe2(so4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小回到零点逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为_(填“正”或“负”)极。由实验得出ag和fe2反应的离子方程式是_。答案：负fe2agfe3ag电子流向的分析方法(1)改变条件，平衡移动；(2)平衡移动，电子转移；(3)电子转移，判断区域；(4)根据区域，判断流向；(5)根据流向，判断电极。 原电池的简单设计5.(1)能量之间可相互转化：电解食盐水制备cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：znso4(aq)、feso4(aq)、cuso4(aq)、铜片、铁片、锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并做相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一，cuso4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。甲、乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选_作阳极。解析：(1)根据题给条件和原电池的构成条件可得：a若用zn、cu、cuso4(aq)、znso4(aq)组成原电池，zn作负极，cu作正极，zn插入到znso4(aq)中，cu插入到cuso4(aq)中。b若用fe、cu、feso4(aq)、cuso4(aq)组成原电池，fe作负极，cu作正极，fe插入到feso4(aq)中，cu插入到cuso4(aq)中。c画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。由于金属活动性znfecu，锌片或铁片作负极，由于zn或fe直接与cuso4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。带有盐桥的原电池甲中负极没有和cuso4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与cuso4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。(2)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。答案：(1)(或其他合理答案)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出甲在甲装置中，负极不和cu2接触，避免了cu2直接与负极发生反应而使化学能转化为热能(2)锌片1原电池的设计思路：首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。2把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。 新型化学电池学生用书p321(2017高考全国卷，11，6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的s8材料，电池反应为16lixs8=8li2sx(2x8)。下列说法错误的是() a电池工作时，正极可发生反应：2li2s62li2e=3li2s4b电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gc石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性d电池充电时间越长，电池中li2s2的量越多解析：选d。原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：li2s8li2s6li2s4li2s2，其中可能有2li2s62li2e=3li2s4，a项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol li(质量为0.14 g)被氧化为li，则负极质量减少0.14 g，b项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，c项正确；充电过程中，li2s2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中li2s2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中li2s2的量越多，d项错误。2(2016高考全国卷，11，6分)mgagcl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()a负极反应式为mg2e=mg2b正极反应式为age=agc电池放电时cl由正极向负极迁移d负极会发生副反应 mg2h2o=mg(oh)2h2解析：选b。该电池中mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成mg2，a项正确；正极反应为agcle=agcl，b项错误；电池放电时，cl从正极向负极移动，c项正确；在负极，mg会发生副反应mg2h2o=mg(oh)2h2，d项正确。感悟高考1题型：选择题(主)、填空题(次)2考向：新型化学电池仍然考查原电池原理，考查点基本相同。只是此类试题的题意环境陌生度较高，题材新颖，图示显得复杂，但是这类问题落点较低，考生只要掌握原电池原理的规律，学会知识迁移，解决起来并非难事。高考中常见的新型电池有“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌锰电池”“海洋电池”“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、co燃料电池)“锂离子电池”“锌银电池”“纽扣电池”“mgagcl电池”“mgh2o2电池”等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。1判断电极(1)“放电”时正、负极的判断负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质；正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。(2)“充电”时阴、阳极的判断阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。2微粒流向(1)电子流向电解池：电源负极阴极，阳极电源正极；原电池：负极正极。提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。(2)离子流向电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。3书写电极反应式(1)“放电”时电极反应式的书写依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目；根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。(2)“充电”时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。特别提醒在书写“放电”时电极反应式时，要注意：(1)阳离子在正极上参与反应，在负极上就必须生成；(2)阴离子在负极上参与反应，在正极上就必须生成。“一池多变”的燃料电池1利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b为惰性电极。利用该装置可将污水中的有机物(以c6h12o6为例)经氧化而除去，从而达到净化水的目的。下列说法不正确的是()aa为负极，电极反应式为c6h12o66h2o24e=6co224hb反应过程中产生的质子通过离子交换膜扩散到好氧区c装置中的离子交换膜是阳离子交换膜d该装置可把电能转化为生物质能解析：选d。该燃料电池中c6h12o6在负极反应生成二氧化碳，电极反应式为c6h12o66h2o24e=6co224h，故a正确；根据装置图可知，质子通过离子交换膜扩散到好氧区，故b正确；c项，质子可通过离子交换膜扩散到好氧区，所以装置中的离子交换膜是阳离子交换膜，故c正确；该装置为原电池，可将生物质能转化为电能，故d不正确。2(2015高考江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是()a反应ch4h2o3h2co，每消耗1 mol ch4转移12 mol电子b电极a上h2参与的电极反应为h22oh2e=2h2oc电池工作时，co向电极b移动d电极b上发生的电极反应为o22co24e=2co解析：选d。a选项，甲烷中的c为4价，一氧化碳中的c为2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，所以错误；b选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为h2co2co4e=3co2h2o，所以错误；c选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极a移动，所以错误；d选项，电极b上氧气得电子与二氧化碳反应生成碳酸根离子，所以正确。“久考不衰”的可逆电池(一)“传统”可逆电池的考查3镍镉(nicd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为koh溶液，其充、放电按下式进行：cd2nio(oh)2h2ocd(oh)22ni(oh)2。有关该电池的说法正确的是()a放电时负极得电子，质量减轻b放电时电解质溶液中的oh向正极移动c充电时阴极附近溶液的ph减小d充电时阳极反应：ni(oh)2eoh=nio(oh)h2o解析：选d。该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：cd2e2oh=cd(oh)2；正极：2nio(oh)2h2o2e=2ni(oh)22oh，所以正确选项为d。(二)“新型”可逆电池的考查4(2016高考全国卷，11，6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为koh溶液，反应为2zno24oh2h2o=2zn(oh)。下列说法正确的是()a充电时，电解质溶液中k向阳极移动b充电时，电解质溶液中c(oh)逐渐减小c放电时，负极反应为zn4oh2e=zn(oh)d放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 l(标准状况)解析：选c。k带正电荷，充电时k应该向阴极移动，a项错误。根据该电池放电的总反应可知，放电时消耗oh，则充电时，oh浓度应增大，b项错误。放电时，zn为负极，失去电子生成zn(oh)，其电极反应为zn4oh2e=zn(oh)，c项正确。消耗1 mol o2转移4 mol电子，故转移2 mol电子时消耗0.5 mol o2，0.5 mol o2在标准状况下的体积为11.2 l，d项错误。5(2016高考四川卷)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为li1xcoo2lixc6=licoo2c6(x石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，fe为负极，失去电子被氧化变为fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快，正确。b.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为o22h2o4e=4oh，正确。c.若d为锌块，则由于金属活动性：znfe，zn为原电池的负极，fe为正极，首先被腐蚀的是zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。d.d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为o22h2o4e=4oh，错误。课后达标检测学生用书p137(单独成册)1下列电池工作时能量转化形式与其他三个不同的是()解析：选b。a.锌锰碱性电池是将化学能转化成电能的装置；b.硅太阳能电池是将太阳能转化成电能的装置；c.氢燃料电池是将化学能转化成电能的装置；d.铅蓄电池是将化学能转化成电能的装置；所以b能量转化形式与其他三个不同，故选b。2下列说法中，不正确的是()a钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀b钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀c将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好d钢闸门作为阴极而受到保护解析：选c。a项，当钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，故a正确；b项，当钢铁表面的水膜呈酸性时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生的是钢铁的析氢腐蚀，故b正确；c项，在原电池中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜作正极被保护，钢闸门作负极被腐蚀，起不到对钢闸门的保护作用，故c错误；d项，在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要将钢闸门作电解池的阴极，故d正确。3关于下列装置的说法正确的是()a装置中盐桥内的k移向cuso4溶液b装置将电能转化为化学能c若装置用于铁棒镀铜，则n极为铁棒d若装置用于电解精炼铜，溶液中的cu2浓度保持不变解析：选a。a.zn比cu活泼，为负极，cu为正极，k移向cuso4溶液，故a正确；b.原电池是将化学能转化为电