江苏省高三化学二轮复习 专题9 解决电化学中的相关问题精品学案.doc

专题9.解决电化学中的相关问题考试说明中：理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。高考试卷中：考查电极材料和电极极性判断，书写电极方程式，电极反应类型，电极周围ph变化，离子的移动方向，电化学腐蚀防护，电化学计算等等。有时会有一条选择题，在非选择题多以综合题形式出现。答题过程中：熟知原电池和电解池的工作原理，熟练书写和分析电化学方程式和电极方程式，然后有据可依来判断一系列的电化学问题，一能力展示1.研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5mno22ag2nacl=na2mn5o102agcl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是： a.正极反应式：agcle=agcl b.每生成1 mol na2mn5o10转移2 mol电子 c.na不断向“水”电池的负极移动d. agcl是还原产物2. 结合下图判断，下列叙述正确的是a和中正极均被保护b. 和中负极反应均是fe2efe2 c. 和中正极反应均是o22h2o4e4ohd. 和中都有fe2生成3. 家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸x在浓naoh溶液中进行阳极氧化得到。电解总反应式为：则下列说法正确的是()ax为c2h5coohb电解的阳极反应式为：c21h41coohx2e2h2oc23h462co6hc电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol雌性信息素d阴极的还原产物为h2和oh4. 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. zn c. 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2 mol电子， mno2的理论产量为_g。过程分析：1.由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银做负极，产物agcl是氧化产物，a、d都不正确；在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳离子向电池的正极移动，c错误；化合物na2mn5o10中mn元素的化合价是+18/5价，所以每生成1 mol na2mn5o10转移电子的物质的量为（418/5）52mol，因此选项b正确。答案：b2.锌比铁活泼，装置中锌作负极，方程式为zn2e=zn2。铁作正极，但溶液显中性，所以发生锌的吸氧腐蚀，正极反应是o22h2o4e4oh；铁比铜活泼，装置中铁作负极，负极反应为fe2efe2。铜作正极，但溶液显酸性，所以正极是溶液中的氢离子得电子，方程式为2h+2e=h2。装置中没有fe2生成，综上所叙，只有选项a是正确的。答案：a3.a项根据原子守恒可判断x为c2h5cooh；b项由于电解质溶液为浓naoh，因此阳极反应式应为c21h41coohx2e60hc23h462co4h2o；c项根据电解总反应可知每生成1 mol雌性信息素转移2 mol电子，则c项正确；d项阴极的还原产物为h2，oh并非氧化还原产物答案：ac4.(1) 根据原电池的工作原理， 活泼金属做负极， 故负极材料是zn； 电子的流向与电流方向相反， 故工作时电子流向正极。(2) 锌置换铜， 铜锌形成原电池， 加速了电极腐蚀； 除去cu2时， 最好选用金属锌。(3) 电解硫酸锰溶液时，溶液中的离子有： h、oh、mn2、so42-四种离子， mn2转化为mno2时， 化合价升高被氧化， 是阳极产物， 故其阴极电极反应为： 2h+2 e=h2， 电解电路中通过2 mol电子时， 理论上恰好能生成1 molmno2， 质量为87 g。答案：(1)zn(或锌)、正极； (2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀； (3)2h+2 e=h2、87 g精要点评：1.电化学主要考查点：电解池、原电池、电镀池的构成条件与区别，电路中的电子流向、电极反应类型与电极种类关系，金属活泼性与电极关系，阴、阳极放电顺序及应用，两电极反应式的书写，两电极产物间的相当量关系，两极产物判断，电解质溶液中离子浓度变化、ph变化，离子、电解产物与电子相当量关系的计算，反应时的现象。2.解题关键在于判断或书写出化学方程式和电极方程式，由此进行一系列分析，得出正确答案。二能力培养1.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以lioh为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 a水既是氧化剂又是溶剂 b放电时正极上有氢气生成 c放电时oh向正极移动 d总反应为：2li2h2o= 2liohh2分析：原电池放电时oh是向负极移动的。可推测其总反应为：2li2h2o= 2liohh2。再写出其电极反应如下：（）2li2e2li+，（+）2h2o+2e2ohh2结合选项分析a、b、d都是正确的。答案：c2.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：fe+ni2o3+3h2o= fe(oh)2+2ni(oh)2 下列有关该电池的说法不正确的是 a. 电池的电解液为碱性溶液，正极为ni2o3、负极为fe b. 电池放电时，负极反应为fe+2oh-2e-=fe（oh）2 c. 电池充电过程中，阴极附近溶液的ph降低d. 电池充电时，阳极反应为2ni（oh）2+2oh-2e-=ni2o3+3h2o解析：由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，ni2o3做氧化剂得到电子，因此选项ab均正确；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为：fe+2oh-2e-= fe(oh)2，所以电池充电过程时阴极反应为fe(oh)2+2e-= fe+2oh-，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的ph会升高，c不正确；同理分析选项d正确。答案：c3. 下列关于铜电极的叙述正确的是()a铜锌原电池中铜是负极b用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极c在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极d电解稀硫酸制h2和o2时铜做阳极分析：铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极；电镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的oh，因而得不到氧气。答案：c4. 如图装置中，a、b中电极为多孔的惰性电极；c、d为夹在湿的na2so4滤纸条上的铂夹，a、b为电源两极。在a、b中充满koh溶液后使其倒立于盛有koh溶液的水槽中。切断k1，闭合k2、k3，通直流电，电解一段时间后a、b中均有气体产生，如图所示。(1)电源的a极为_(填“正极”或“负极”)。(2)在湿的na2so4滤纸条中心滴kmno4溶液，现象是_。(3)写出a中电极反应式：_。(4)若电解一段时间后a、b中均有气体包围电极。此时切断k2、k3，闭合k1，电流表的指针发生偏转，此时b极的电极反应式为_。分析：(1)由图示得电解时b中产生气体的体积是a中的2倍，而电解koh溶液的本质是电解水，故a中生成的是氧气，a为阳极，b为阴极；a为负极、b为正极；c作阴极、d作阳极。(2)mno向阳极移动，故紫色移向d铂夹。(3)a中是oh放电。(4)中构成了氢氧燃料电池，koh溶液作电解质溶液，b作负极，h2失去电子后与oh结合生成水。答案：(1)负极(2)紫色向d铂夹靠近(3)4oh4e=o22h2o(4)h22e2oh=2h2o方法指导：1.解决电化学一系列问题的基本步骤是：首先是判断是原电池，还是电解池根据题目条件判断出正负极（阴阳极）电极上的物质（阴阳离子）发生的电极反应带来的变化（离子浓度变化、ph变化、电子流向、现象等等）得出合理答案。2. 关于充电电池的氧化还原问题是常考点，也是一个难点，但这类题还是有规律。原电池时，先要分析氧化剂与还原剂，氧化剂被还原、还原剂被氧化；充电时（电解池），原电池负极反应反着写为还原过程，发生在阴极，原电池中的正极反应反着写为氧化过程，发生在阳极。正极反应式颠倒即为阳极反应式，负极反应式颠倒即为阴极反应式。三能力测评1.关于下列各装置图的叙述中，不正确的是( ) a用装置精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为cuso4溶液b装置的总反应是：cu+2fe3+=cu2+2fe2+c装置中钢闸门应与外接电源的负极相连d装置中的铁钉几乎没被腐蚀2. 一种充电电池放电时的电极反应为 h2+2oh-2e-=2h2o； nio(oh)+h2o+e-=ni(oh)2+oh-当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是a. h2o的还原 b. nio(oh)的还原c. h2的氧化 d. nio(oh) 2的氧化3. lifepo4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：fepo4lilifepo4，电池的正极材料是lifepo4，负极材料是石墨，含li导电固体为电解质。下列有关lifepo4电池说法正确的是()a可加入硫酸以提高电解质的导电性b放电时电池内部li向负极移动c充电过程中，电池正极材料的质量减少d放电时电池正极反应为：fepo4lie=lifepo44. 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以铝材为阳极，在h2so4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为_。取少量废电解液，加入nahco3，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若x为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关k应置于_处。 若x为锌，开关k置于m处，该电化学防护法称为_。解题分析：1. b项中为原电池装置，fe为负极，电极反应是fe2efe2，铜作正极，电极反应是fe3+efe2，总反应是：fe+ fe32fe2，b项错误。答案：b2.由题中给出的电极反应可判断出做原电池时，h2是还原剂被氧化、nio(oh)是氧化剂被还原，则充电时h2是还原产物、nio(oh)是氧化产物，与正极相连的是阳极发生氧化反应，所以“nio(oh) 2的氧化”正确。答案：d3. 加入的硫酸会和金属锂反应，a项错误；放电时，发生原电池反应，li(在负极生成，带正电荷)在电池内部向正极移动，b项错误；放电时，负极：lie=li，正极：fepo4lie=lifepo4；充电时，阳极：lifepo4e=fepo4li，阴极：lie=li，c、d两项正确。答案：cd4. （1）阳极是al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有h2o参加，故电极反应式为：2al+3h2o-6e -al2o3+6h+；加入nahco3溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有al3+，和hco3-发生了互促水解。 (2)电镀时，阳极cu可以发生氧化反应生成cu2+。 (3)铁被保护，可以是做原电池的负极，或者电解池的阴极，故若x为碳棒，开关k应置于n处，fe做阴极受到保护；若x为锌，开关k置于m处，铁是做负极，称为牺牲阳极保护法。答案：(1)2al+3h2o-6e -al2o3+6h+；因为 al3+和hco3-发生了互促水解； al3+3hco3-= al(oh)3+co2 (2)阳极cu可以发生氧化反应生成cu2+ (3)n 牺牲阳极保护法。防错机制：1.电极方程式书写步骤：（1）弄清（找出）反应物与生成物，（2）根据反应物与生成物中元素化合价变化情况得出得失电子数目，（3）根据提供的介质情况，配平电极方程式。书写电极方程式，须特别注意介质对电极反应的影响。2要灵活运用电化学基本规律，将知识融会贯通，在不断变换情境的新题中以不变应万变，只要掌握方法和技巧，解题就能水到渠成。四能力提升1.关于右图所示的原电池，下列说法正确的是( ) a锌是电池的负极，发生还原反应b盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移c电流从锌电极通过电流计流向铜电极d铜电极上发生的电极反应是2h+2e=h2 2.镁过氧化氢燃料电池具有比能量高、安全方便等优点，其结构示意如右图所示。关于该电池的叙述正确的是a电池工作时，h+向正极移动 b该电池可以在高温下正常工作 c电池工作时，正极周围溶液的ph将不断变小 d该电池的总反应式为：mg+h2o2+h2so4=mgso4+2h2o3.氯碱工业是一种高耗能产业，一种将燃料电池与电解池组合的新工艺可节能30%以上，下图是该工艺图示（电极未标出）。下列说法正确的是a. x为h2，y为cl2b. a池为电解池，且mnc. b池为燃料电池，且abd. 该工艺优点是燃料电池提供电能且能提高烧碱产品的浓度4.如图装置（i）为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许k+通过，该电池放电、充电的化学方程式为：2k2s2+ki3 k2s4+3ki。装置（ii）为电解池的示意图。当闭合开关k时，电极x附近溶液先变红。则闭合k时，下列说法正确的是（ ）ak+从右到左通过离子交换膜b电极a上发生的反应为：3i-2e-=i3-c电极x上发生的反应为：2cl-2e-=c12d当有01 mol k+通过离子交换膜，x电极上产生112 l气体（标准状况）5.有人设计出利用ch4和o2的反应，用铂电极在koh溶液中构成原电池。电池的总反应类似于ch4在o2中燃烧，则下列说法正确的是()每消耗1 mol ch4可以向外电路提供8 mol e负极上ch4失去电子，电极反应式：ch410oh8e=co7h2o负极上是o2获得电子，电极反应式为：o22h2o4e=4oh电池放电后，溶液ph不断升高a b c d6.下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是 a该系统中只存在3种形式的能量转化 b装置y中负极的电极反应式为： c装置x能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 d装置x、y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化。7.高功率ni/mh(m表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车。总反应方程式如下：ni(oh)2m nioohmh，下列叙述正确的是()a放电时正极附近溶液的碱性增强b放电时负极反应为：mh2oe=mhohc充电时阳极反应为：nioohh2oe=ni(oh)2ohd放电时每转移1 mol电子，正极有1 mol niooh被氧化8.一种新型酸性乙醇电池用磺酸类质子作溶剂，比甲醇电池效率高出32倍，电池反应式为：c2h5oh3o2=2co23h2o，电池构造如下图所示。下列关于该电池的说法正确的是()a放电过程中，电源内部的h从正极区向负极区迁移b通入乙醇的电极是正极c该电池的正极反应为：4ho24e=2h2od用该电池做电源，用惰性电极电解饱和nacl溶液时，每消耗0.2 mol c2h5oh，阴极产生标准状况下气体的体积为13.44 l9.li-al/fes电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2li+fes+2e-li2s+fe 有关该电池的下列中，正确的是a. li-al在电池中作为负极材料，该材料中li的化合价为+1价b. 该电池的电池反应式为：2li+fesli2s+fec. 负极的电极反应式为al-3e-=al3+d. 充电时，阴极发生的电极反应式为：10.某固体酸燃料电池以cahso4固体为电解质传递h，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2h2o22h2o，下列有关说法正确的是a.电子通过外电路从b极流向a极b.b极上的电极反应式为：o22h2o4e4ohc.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 l的h2d.h由a极通过固体酸电解质传递到b极11. 已知cr(oh)3在碱性较强的溶液中将生成cr(oh)4 ，铬的化合物有毒，由于+6价铬的强氧化性，其毒性是+3价铬毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理，其中电解法是将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的fe2+和cr2o72一发生反应，生成的fe3+和cr3+在阴极区与oh一结合生成fe(oh)3和cr(oh)3沉淀除去。（1）写出阴极的电极反应式 。 （2）电解法中加入氯化钠的作用是： 。12. naoh隔膜naohfesi我国学者提出在浓naoh溶液（非饱和溶液）中用电化学方法来制备高铁酸盐，电解装置如右图。（1）电解时，阳极的电极式反应为 。（2） k2feo4用于处理水时，不仅能消毒杀菌，还能吸附水中的悬浮杂质。请写出k2feo4的还原产物