广东省高考化学二轮复习 技巧总结 专题四 电化学基础.doc

专题四电化学基础真题试做1(2012高考广东理综卷，7)化学与生活息息相关，下列说法不正确的是()a用食醋可除去热水壶内壁的水垢b淀粉、油脂和蛋白质都是高分子化合物c自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致d新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、实用和新潮2(2011高考广东理综卷，12)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：cu22e=cuc无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，cu2向铜电极移动3(2010高考广东理综卷，23)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()a正极反应为：zn2e=zn2b电池反应为：zncu2=zn2cuc在外电路中，电子从负极流向正极d盐桥中的k移向znso4溶液4(2012高考福建理综，9)将下图所示实验装置的k闭合，下列判断正确的是()acu电极上发生还原反应b电子沿znabcu路径流动c片刻后甲池中c(so)增大d片刻后可观察到滤纸b点变红色5(2012高考山东理综，13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()a图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重b图b中，开关由m改置于n时，cuzn合金的腐蚀速率减小c图c中，接通开关时zn腐蚀速率增大，zn上放出气体的速率也增大d图d中，znmno2干电池自放电腐蚀主要是由mno2的氧化作用引起的考向分析纵观广东省新课程高考的命题来看，电化学知识的考查在考题中得到充分体现，出现频率很高。从考试题型来看，试题常以选择题居多，也有以填空、简答、实验、计算等形式命题。2012年高考在选择题中考查了金属的腐蚀，在卷中考查了电极的判断。从考试的知识点来看，试题多与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)等问题相联系，着重考查电极反应的书写、两极判断、反应类型判断、电子的转移方向和数目计算、电子或离子的移动方向、电解质的变化、金属的腐蚀与保护等内容。热点例析热点一原电池的工作原理及应用【例1】(2011高考北京卷)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fe2e=fe2c和中正极反应均是o22h2o4e=4ohd和中分别加入少量k3fe(cn)6溶液，均有蓝色沉淀思路点拨原电池考点归纳1原电池的形成条件：(如下图所示)活泼性不同的电极材料；电解质溶液；构成闭合电路(用导线连接或直接接触)；自发进行的氧化还原反应。构成原电池的四个条件是相互联系的，电极不一定参加反应，电极材料不一定都是金属，但应为导体，电解质溶液应合理的选取。2原电池正负极的判断(1)根据电极材料确定(一般情况下)：金属和金属电极：活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属和非金属电极：金属是负极，非金属是正极；金属和化合物电极：金属是负极，化合物是正极。(2)根据电极反应确定：负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。(3)根据电子流向或电流流向确定：电子流出或电流流入的电极为负极，反之为正极。3原电池电极反应式的书写(1)根据给出的化学方程式或题意，确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的具体物质。(2)弱电解质、气体、难溶物均用化学式表示，其余以离子符号表示，写电极反应式时，要遵循质量守恒、元素守恒定律及正负极得失电子数相等的规律，一般用“=”而不用“”。(3)注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或化学方程式加以确定。(4)正负电极反应式相加得到原电池的总反应式，通常用总反应式减去较易写的电极反应式，从而得到较难写的电极反应式。4原电池原理的应用：设计原电池；加快化学反应速率；进行金属活动性强弱的比较；从理论上解释钢铁腐蚀的主要原因。即时演练1(2011高考安徽卷)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。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是()a正极反应式：agcle=agclb每生成1 mol na2mn5o10转移2 mol电子cna不断向“水”电池的负极移动dagcl是还原产物热点二化学电源(二次电池)【例2】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b 表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为_。(4)该电池工作时，h2和o2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：2lih2=2lihlihh2o=liohh2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知lih固体密度为0.82 g/cm3。用锂吸收224 l(标准状况)h2，生成的lih体积与被吸收的h2体积比为_。由此生成的lih与h2o作用放出的h2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_ mol。思路点拨判断电极反应的原则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co2不可能存在，也不可能有h参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有oh参加反应。即时演练2某固体酸燃料电池以cshso4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：2h2o2=2h2o，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bb极上的电极反应式为：o22h2o4e=4ohc每转移0.1 mol电子，消耗1.12 l的h2dh由a极通过固体酸电解质传递到b极热点三电解原理及应用【例3】(2011北京高考卷部分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示。(1)溶液a的溶质是_。(2)电解饱和食盐水的离子方程式是_。(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的ph在23，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：_。思路点拨1原电池、电解池和电镀池的判断(1)若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判断。(2)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，若阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同，则为电镀池。(3)若无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出有自发进行氧化还原反应的装置为原电池。2放电规律(1)原电池的正极和电解池中的阴极本身均不放电，不论其材料活泼性如何，不参与电极反应，故受到保护。(2)原电池的负极、电解池的阳极为非惰性电极时，一般是电极本身即金属放电。(3)电解池中若阳极为惰性电极，由溶液中的离子放电。一般离子的放电次序如下：阴离子在阳极放电顺序： 阳离子在阴极放电顺序：即时演练3(2011高考山东卷)以kcl和zncl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()a未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程b因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系c电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率d镀锌层破损后对铁制品失去保护作用热点四金属腐蚀与防护【例4】(2011高考浙江卷)将nacl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是(a液滴中的cl由a区向b区迁移b液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：o22h2o4e=4ohc液滴下的fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的fe2由a区向b区迁移，与b区的oh形成fe(oh)2，进一步氧化、脱水形成铁锈d若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加nacl溶液，则负极发生的电极反应为：cu2e=cu2思路点拨金属的腐蚀和防护的知识要点1金属腐蚀的实质是铁等金属原子失去电子而被氧化成金属阳离子的过程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。金属与氧化剂(一般非电解质)接触，直接发生化学反应引起的腐蚀叫化学腐蚀，如铁与氯气接触发生的腐蚀为化学腐蚀。而更普遍存在的，危害也更为严重的是电化学腐蚀，即不纯的金属或合金与电解质溶液发生原电池反应引起的腐蚀。如钢铁在水膜酸性较强条件下发生析氢腐蚀fe2e=fe2，2h2e=h2；在水膜酸性很弱或中性条件下，则发生吸氧腐蚀：2fe4e=2fe2，2h2oo24e=4oh。2金属防护的几种重要方法(1)改变金属内部的组织结构，制成合金；(2)在金属表面覆盖保护层；(3)电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。3金属腐蚀快慢的比较(1)电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率：强电解质弱电解质非电解质。(3)由原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相差越大，越易腐蚀。(4)对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。(5)纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不被腐蚀)。即时演练4如图装置中，u形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是()a生铁块中的碳是原电池的正极b红墨水柱两边的液面变为左低右高c两试管中相同的电极反应式是：fe2e=fe2da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀误区警示1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。2原电池总反应为氧化还原反应，在原电池电极反应中，还原剂失去电子作为原电池的负极，氧化剂得到电子作为原电池的正极，由于负极失去电子带正电荷，而正极得到来自负极的电子而带负电荷，故在原电池内部，阳离子由负极向正极迁移，而阴离子由正极向负极迁移，不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。跟踪练习下列描述中，不符合生产实际的是()图1 图2a电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极b在镀件上电镀锌，用锌作阳极c用如图1装置生产家用消毒液(naclo)d用如图2装置为铅蓄电池充电1如下图所示，a、b两电极材料分别为铁丝和铜丝。则以下说法不正确的是()a该装置可以构成原电池，也可以构成电解池ba电极可能发生反应：cu22e=cucb电极质量可能增加d该过程可能有大量气体产生2根据下图可判断下列离子方程式中错误的是()a2ag(s)cd2(aq)=2ag(aq)cd(s)bco2(aq)cd(s)=co(s)cd2(aq)c2ag(aq)cd(s)=2ag(s)cd2(aq)d2ag(aq)co(s)=2ag(s)co2(aq)3一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用该电池作电源，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 l4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：4oh4e=2h2oo2c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5下列有关电池的说法中正确的是()a太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅b铜锌原电池工作时，电子从铜电极沿外电路流向锌电极c氢氧燃料电池工作时，氢气在正极被氧化d锌锰干电池中，锌电极是负极6氢氧燃料电池的电解液为koh溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是()a正极反应式为：o22h2o4e=4ohb工作一段时间后，电解液中koh的物质的量浓度不变c该燃料电池的总反应方程式为：2h2o2=2h2od用该电池电解cucl2溶液，产生2.24 l cl2(标准状况)时，有0.2 mol电子转移7科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：甲醇燃料电池工作原理示意图请回答下列问题：(1)pt(a)电极是电池的_极，电极反应式为_；pt(b)电极发生_反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为_。(2)电池的总反应方程式为_。(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗掉ch3oh_ mol。参考答案命题调研明晰考向真题试做1b解析：油脂是高级脂肪酸和甘油反应形成的酯，不属于高分子化合物，b错误。2d解析：本题考查原电池、电解池的原理及其应用。若a和b不连接，则不能构成原电池，单质铁直接与cu2发生氧化还原反应而置换出铜，方程式为：fecu2=fe2cu，a正确；若a和b用导线连接，则构成原电池，此时铁作负极，铜作正极，电极反应式分别为：fe2e=fe2、cu22e=cu，b正确；由a、b分析可知，选项c是正确的；若a和b分别连接直流电源正、负极，则构成电解池，此时铜作阳极失去电子被氧化，铁作阴极，在电解池中阳离子向阴极移动，因此选项d是错误的。3bc解析：铜锌原电池(如题图)工作时zn是负极，a错误；电池反应方程式和没有形成原电池的氧化还原反应相同，b正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，c正确；在原电池溶液中，阳离子向正极移动，d错误。4a解析：k闭合时，zn作负极，铜片作正极构成原电池，使得a为阴极，b为阳极，电解饱和硫酸钠溶液；a项：正确。b项：在电解池中电子不能流入电解质溶液中，错误。c项：甲池中硫酸根离子没有放电，所以浓度不变，错误。d项：b为阳极，oh放电，使得b附近溶液显酸性，不能使试纸变红，错误。5b解析：图a中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，a项错误；图b中开关由m置于n，cuzn作正极，腐蚀速率减小，b对；图c中接通开关时zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在pt上放出，c项错误；图d中干电池放电时mno2发生还原反应，d项错误。精要例析聚焦热点热点例析【1】 a解析：题给装置、都是原电池，活泼金属作负极，首先被腐蚀，不活泼金属作正极，被保护，a正确；中负极反应式为：zn2e=zn2，b错误；中正极反应式为：2h2e=h2，c错误；中没有fe2生成，不能与k3fe(cn)6反应生成蓝色沉淀，d错误。【2】 【即时演练1】b解析：由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银作负极，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，所以每生成1 mol na2mn5o10转移电子的物质的量为(418/5)5 mol2 mol，因此选项b正确。【例2】答案：(1)由化学能转化为电能由a到b(2)h22oh2e=2h2o(3)增大电极单位面积吸附h2、o2分子数，加速电极反应速率(4)lih2o8.7110432解析：本题主要考查原电池的定义、构成要件等相关知识，最后难点是元素化合物知识以及化学计算，题目设计精巧，值得肯定。(1)原电池的定义就是将化学能转化为电能的装置，电子流向是从负极到正极。(2)负极方程式可以理解为h2失电子为h，h再与电解质koh溶液反应，可得到h22oh2e=2h2o。(3)其实是题目的已知条件交代的：“铂吸附气体的能力强”，因此可加快反应速率。(4)可根据价态变化得到氧化剂和还原剂；中h2为10 mol，可得到lih 20 mol，质量为208 g，体积为208103/0.82 l，lih与被吸收的h2体积比为208103/(0.82224)8.71104；lih 20 mol可生成h220 mol，2h2o2=2h2o转移电子为4 mol，则2080% mol h2反应转移电子为32 mol。【即时演练2】d解析：a电极通入h2，a为负极，b电极通入o2，b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，a错误；在电池中以cshso4固体为电解质传递h，b极上的电极反应式应为o24e4h=2h2o，b错误；应是每转移0.1 mol电子，消耗标准状况下1.12 l的h2，c错误；在原电池中，阳离子由负极向正极定向移动，d正确。【例3】答案：(1)naoh(2)2cl2h2o2ohh2cl2(3)氯气与水反应：cl2h2ohclhclo，增大hcl的浓度可使平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的逸出解析：电解时在电极的作用下，溶液中的阳离子向阴极做定向移动，阴离子向阳极做定向移动，所以电解饱和食盐水时na和h向阴极移动并放电，但h比na易得电子，所以h首先放电，方程式为2h2e=h2。由于h是水电离出的，所以随着h的不断放电，就破坏了阴极周围水的电离平衡，oh的浓度就逐渐增大，因此溶液a的溶质是naoh。由于cl比oh易失电子，所以在阳极上cl首先放电，方程式为2cl2e=cl2。因此电解饱和食盐水的离子方程式为2cl2h2o2ohh2cl2。由于阳极上生成氯气，而氯气可溶于水，并发生下列反应cl2h2ohclhclo，根据平衡移动原理可知增大盐酸的浓度可使平衡向逆反应方向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的逸出。【即时演练3】c解析：电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极，由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，a错误；在氧化还原反应中必须满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系，b错误；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，所以升高温度不能改变电解反应速率，c正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，d错误。【例4】b解析：cl由b区向a区迁移，a错误；液滴边缘o2多，作正极，发生还原反应o22h2o4e=4oh，液滴下的fe作负极，发生氧化反应，fe2e=fe2，为腐蚀区(a)，b正确；液滴下的fe因发生氧化反应而被腐蚀，c错误；cu的金属性没有fe活泼，发生原电池反应时作正极，d错误。【即时演练4】b解析：a试管内盛装食盐水，溶液呈中性，发生的是吸氧腐蚀，负极反应式为fe2e=fe2，正极反应式为o22h2o4e=4oh，显然a装置内气体的物质的量减少，压强减小。b试管内盛装氯化铵，溶液呈酸性，发生析氢腐蚀，负极反应式为fe2e=fe2，正极反应式为2h2e=h2，气体的物质的量增加，压强增大。【跟踪练习】d解析：用石墨作电极电解饱和nacl溶液发生的反应是2nacl2h2o2naohcl2h2，伴随电解过程所发生的副反应是2naohcl2=naclnacloh2o，从而制得有较强杀菌