【创新设计】高考化学二轮专题复习 上篇 专题突破与素养提升813.doc

专题八电化学原理最新考纲1了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。自 查1原电池、电解池的判定(1)根据概念判定如：二次电池使用过程的分析，其中放电过程是将化学能转变成电能，为原电池反应。充电过程是将电能转变成化学能，为电解池反应。(2)根据有无外接电源判定：有外接电源的为电解池，无外接电源的为原电池。2电极的判定(1)原电池正、负极的确定负极说明：自己整理正极判断方法(2)电解池阴、阳极的判定阴极说明：自己整理阳极判断方法：3金属的腐蚀(1)干燥的环境下以化学腐蚀为主，一般情况下以电化学腐蚀为主。(2)金属腐蚀快慢的规律电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀有防腐措施的腐蚀。(3)钢铁吸氧腐蚀过程fe(oh)2fe(oh)3fe2o3xh2o(铁锈)自 悟1两种活泼性不同的金属组成原电池，活泼性强的金属一定作负极吗？提示不一定，还要看电解质溶液，如原电池mgalnaoh溶液中金属铝作负极，而原电池mgalhcl溶液中金属铝作正极；原电池fecuhcl溶液中fe作负极，而原电池fecuhno3(浓)中fe作正极。2在原电池外部，电子由负极沿外电路流向正极，而在原电池内部，电子由正极流向负极吗？电解池的情况又是怎样？提示原电池中电子由负极沿外电路流向正极，在原电池内部，没有电子的流动，而是离子的移动；在电解池中，电子由电源负极流向阴极，由阳极流向电源正极，在电解池内部，没有电子的流动，而是离子的流动。即“电子走陆路，离子走水路”。3电解饱和氯化钠溶液一小段时间后(氯化钠足量)，向电解液中加入适量盐酸可以使之复原吗？提示根据“出什么，补什么”即加入的物质与析出的物质相同或等价。电解时生成h2和cl2，相当于析出“hcl”，故应向电解液中通入适量hcl气体可使之复原。4电解精炼铜时，电解质溶液的成分是否发生变化？阳极减小的质量是否等于阴极增加的质量？提示电解精炼铜时，阳极放电的金属除cu外，还有比铜活泼的杂质金属，阴极放电的只有cu2。由此可知电解质溶液中cu2的量减少，杂质离子的量增加。阳极减小的质量大于阴极增加的质量。自 建必考点一原电池原理及电极反应式的书写突破核心考点有关原电池的易错易混辨析1原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方程式。2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。3原电池反应中，负极材料不一定与电解质溶液发生反应。如燃料电池的负极为惰性电极，就不和电解质溶液反应。4在书写电极反应式时，不要只关注得失电子，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。如酸性氢氧燃料电池中的正极反应式为o24e4h=2h2o，而不是o24e=2o2或o24e2h2o=4oh。【真题1】(2013江苏化学，9)mgh2o2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如右。该电池工作时，下列说法正确的是()。amg电极是该电池的正极bh2o2在石墨电极上发生氧化反应c石墨电极附近溶液的ph增大d溶液中cl向正极移动思维提示解析mgh2o2海水电池，活泼金属(mg)作负极，发生氧化反应：mg2e=mg2，h2o2在正极(石墨电极)发生还原反应：h2o22e=2oh(由于电解质为中性溶液，则生成oh)，a项、b项错误，c项正确。由于负极阳离子(mg2)增多，则cl向负极移动平衡电荷，d错误。答案c【题组】1(2013惠州模拟)以氨作为燃料的固体氧化物(含有o2)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()。a该电池工作时的总反应式为4nh35o2=4no6h2ob固体氧化物作为电池工作时的电解质，其作用是让电子在电池内部移动c电池工作时，接触面上的电极反应式为2nh33o26e=n23h2od外电路的电流方向为从电极a流向电极b解析no不稳定易被氧化，且有毒不可能作为电池反应产物，a错；电子不能在电解质中移动，b错；外电路中的电子从负极流向正极，通入燃料气的一极为负极，所以d错。答案c2一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：ch3ch2oh4eh2o=ch3cooh4h。下列有关说法正确的是()。a检测时，电解质溶液中的h向负极移动b若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 l氧气c电池反应的化学方程式为：ch3ch2oho2=ch3coohh2od正极上发生的反应为：o24e2h2o=4oh解析原电池内阳离子向正极移动，a项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为o24e4h=2h2o，d项错误，转移0.4 mol电子时，消耗o2 0.1 mol，即标准状况下为2.24 l，b项错误；正极反应式与负极反应式相加可得电池反应为ch3ch2oho2=ch3coohh2o，c正确。答案c3(2013合肥质检)图甲和图乙是双液原电池装置，由图可以判断下列说法错误的是()。a甲图电池反应的离子方程式为cd(s)co2(aq)=co(s)cd2(aq)b反应2ag(s)cd2(aq)=cd(s)2ag(aq)能发生c盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性d图乙中当有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g ag析出解析题图中两个装置都是原电池，根据电池中标明的正负极可以判断出：图甲中cd比co活泼，图乙中co比ag活泼，则cd的活泼性强于ag，b项中反应不能发生。图乙中正极反应为age=ag，当有1 mol电子通过外电路时，有1 mol ag析出，其质量为108 g。答案b掌握方法技能原电池反应式的书写1一般电极反应式的书写按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的h应让其结合oh生成水。电极反应式应根据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。2复杂电极反应式的书写如ch4酸性燃料电池中ch42o2=co22h2o总反应式2o28h8e=4h2o正极反应式ch42h2o8e=co28h负极反应式必考点二电解原理及其规律突破核心考点电解池电极反应式的书写步骤【真题2】(2013浙江理综，11)电解装置如图所示，电解槽内装有ki及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3i26oh=io5i3h2o下列说法不正确的是()。a右侧发生的电极反应式：2h2o2e=h22ohb电解结束时，右侧溶液中含ioc电解槽内发生反应的总化学方程式：ki3h2okio33h2d如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变科学审题审题干：左侧溶液变蓝阴离子交换膜oh进入左侧，发生3i26oh=io5i3h2oio进入右侧。审选项：阳离子交换膜代替阴离子交换膜两极产生的oh和i2无法进行二次反应。解析左侧变蓝，说明左侧是阳极，i在阳极放电，被氧化生成i2，因而右侧是阴极，只能是水电离的h放电被还原生成h2，其电极反应为2h2o2e=h22oh，a项正确；oh通过阴离子交换膜进入左侧与i2反应生成io，io又通过阴离子交换膜进入右侧，b项正确；电解ki的过程发生如下两个反应：2i2h2oi22ohh23i26oh=io5i3h2o3即得总方程式，c项正确；如果将阴离子交换膜换成阳离子交换膜，阴极产生的oh将不能到达阳极区，i2与oh无法反应生成io，因而d项错。答案d【题组】1(2013大连测试)用惰性电极实现如下电解过程，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，在阴极上发生反应：4oh4e=2h2oo2d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11解析电解稀硫酸实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液ph减小，a错误。电解稀naoh溶液，阳极消耗oh，阴极消耗h，实质上是电解水，naoh溶液浓度增大，故溶液的ph增大，b错误。电解na2so4溶液时，在阳极上发生反应4oh4e=2h2oo2，在阴极上发生反应2h2e=h2，c错误。电解cucl2溶液时，阴极反应为cu22e=cu，阳极反应为2cl2e=cl2，故产物cu和cl2的物质的量之比为11。答案d2某兴趣小组设计如图所示微型实验装置。实验时，先断开k2，闭合k1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开k1，闭合k2，发现电流表a指针偏转。下列有关描述正确的是()。a断开k2，闭合k1时，总反应的离子方程式为：2h2clcl2h2b断开k2，闭合k1时，石墨电极附近溶液变红c断开k1，闭合k2时，铜电极上的电极反应式为：cl22e=2cld断开k1，闭合k2时，石墨电极作正极解析断开k2、闭合k1时为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2cl2h2oh22ohcl2，石墨为阳极，该电极处产生cl2，铜为阴极产生h2和oh，溶液变红，故a、b两项均错误；断开k1、闭合k2时为原电池，铜极反应为h22e2oh=2h2o，为负极，而石墨电极反应为cl22e=2cl，为正极，故c项错误，d项正确。答案d3粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_ _；若粗铜中还含有au、ag、fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。解析电解精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，cuso4溶液作电解液，比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。答案ccu22e=cu au、ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，fe以fe2的形式进入电解液中掌握方法技能1电解产物的判断(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表ag以前的金属，包括ag)作阳极，则电极材料本身失电子，电极溶解。如果是惰性电极，则看溶液中的阴离子的失电子能力，阴离子的放电顺序为s2ibrcloh，其氧化产物依次对应为s、i2、br2、cl2和o2。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断：agfe3cu2hpb2sn2fe2zn2，其还原产物依次对应为ag、fe2、cu、h2、pb、sn、fe、zn。2电化学定量计算的方法(1)根据总反应式计算。先写出电极反应式，再写出总反应式，然后根据总反应式列比例式计算。(2)守恒法计算。用于串联电路，中电极反应物、产物及电子转移的有关计算，其依据是电路中转移的电子数守恒。必考点三金属的腐蚀与防护突破核心考点金属的两大防腐方法1牺牲阳极的阴极保护法在被保护的钢铁设备(如海水中的闸门、地下的天然气管道等)上连接或直接安装若干锌块，使锌、铁形成原电池，锌作阳极，从而保护了钢铁免受腐蚀。2外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法是使被保护的钢铁设备作为阴极(接电源负极)，用惰性电极作为阳极(接电源正极)，在两者之间连接直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而使钢铁表面产生电子积累，抑制钢铁设备失去电子，起到保护的作用。【真题3】(2013北京理综，7)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()。a水中的钢闸门连接电源的负极b金属护栏表面涂漆c汽车底盘喷涂高分子膜d地下钢管连接镁块思维提示解析a项，水中钢闸门连接电源的负极，即作为电化学保护装置的阴极，使其不发生失电子反应而被保护，正确；b项和c项都属于外加防护层的防腐方法，b、c两项不符合题意，错误；d项，属于牺牲阳极的阴极保护法，错误。答案a【题组】1下列有关金属保护方法的说法中正确的是()。a我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用b白铁皮(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢c轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法d钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法解析a项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，易生锈，因而搪瓷层破损后不能再起到防止铁生锈的作用；b项中镀层破损后锌与铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀；c项是牺牲阳极的阴极保护法；d项中是用沥青作涂层的涂层保护法。答案b2下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()。a钢管与电源正极连接，钢管可被保护b铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部金属不被腐蚀c钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀d钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是fe3e=fe3解析铁易失去电子，故钢管与电源正极相连时，更易使铁失电子被腐蚀，故a错；铁遇冷浓硝酸时表面能形成一层致密的氧化膜可起到保护作用，故b正确；铁比铜活泼，当铁、铜相接触时构成原电池，铁作负极易被腐蚀，故c错；钢铁发生析氢腐蚀时，负极发生反应：fe2e=fe2，故d错。答案b3(2013西安模拟)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的氧化作用引起的解析a项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；b项，开关由m改置于n时，zn作负极，cuzn合金作正极，合金受到保护；c项，接通开关形成原电池，zn作负极，zn的腐蚀速率增大，但气体是在pt电极上生成；d项，znmno2中自放电腐蚀主要是zn发生氧化反应而自放电引起的。答案b掌握方法技能1 吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁为例)类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈酸性正极反应(c)o22h2o4e=4oh2h2e=h2负极反应(fe)fe2e=fe2其他反应fe22oh=fe(oh)24fe(oh)22h2oo2=4fe(oh)3fe(oh)3失去部分水转化为铁锈2.判断金属腐蚀快慢的规律(1)电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀(电解原理的防护原电池原理的防护)。(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)活动性不同的两金属，活动性越大，腐蚀越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。可充电电池四电极反应式的书写技巧【示例】某新型“纸电池”以碳纳米管和金属锂为两极，造纸用的纤维素在一种离子液体x中溶解作隔离膜，电池工作时的总反应为xlic(碳纳米管)lixc，下列有关说法正确的是 ()。答案b【以题论题】对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；电子沿外电路由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“”极与外接直流电源的正极相连，电池的“”极与外接直流电源的负极相连。【借题说法】书写放电的电极反应式时，一般要根据三步：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电的正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电的负极反应的逆过程。以上方法可总结为：简单电极先写出，复杂反应相减得；负极颠倒得阴极，正极颠倒得阳极。(时间：30分钟类型：(74)专项训练)一、6分选择题专项训练(一)低档题1下列有关电池的说法不正确的是()。a手机上用的锂离子电池属于二次电池b铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极c甲醇燃料电池可把化学能转化为电能d锌锰干电池中，锌电极是负极解析锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，a项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是沿外电路由锌流向铜，b项错；电池的实质即是将化学能转化成电能，c正确；zn失去电子生成zn2，故作为负极，d项正确。答案b2下列叙述中不正确的是()。a电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应b原电池的正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应c电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应d用原电池作电源进行电解时，电子从原电池负极流向电解池阴极答案b3(2013佛山模拟)用铁丝(电极a)、铜丝(电极b)和cuso4溶液可以构成原电池或电解池，如图所示。则下列说法正确的是()。a构成原电池时b极反应为cu2e=cu2b构成电解池时a极质量一定减少c构成电解池时b极质量可能减少也可能增加d构成的原电池或电解池工作后可能产生大量气体解析构成原电池时b极作正极，电极反应为cu22e=cu，a错；构成电解池时a和b的质量都是可能减少也可能增加，b错误，c正确；无论构成原电池还是电解池，工作时都不可能产生大量气体，d错误。答案c(二)中档题4(2012北京理综，12)人工光合作用能够借助太阳能，用co2和h2o制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备hcooh的原理示意图，下列说法不正确的是()。a该过程是将太阳能转化为化学能的过程b催化剂a表面发生氧化反应，有o2产生c催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强d催化剂b表面的反应是co22h2e=hcooh解析首先标化合价，看价变化，o2hooh，co2中c的化合价降低，得电子，由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应，催化剂b表面发生得电子的反应，所以在催化剂b表面发生的电极反应为co22h2e=hcooh；在a表面h2o失电子生成o2，电极反应为2h2o4e=4ho2，由电极反应式可知a极附近酸性增强，b极附近酸性减弱，c错误。答案c5(2013华南师大附中期中)下列说法正确的是()。a用甲装置电解精炼镁b用乙装置验证试管中铁丝发生析氢腐蚀c用丙装置构成铜锌原电池d用丁装置利用电冶金法制铝解析mg2和al3在溶液中不放电，选项a和d错。丙装置中两种电解液互换才能构成铜锌原电池，c错。答案b6体积为1 l的某溶液中含有的离子如表所示：离子cu2al3nocl11a1用pt电极电解该溶液，当电路中有3 mol电子通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电解产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()。a电解后溶液的ph0ba3c阳极生成1.5 mol cl2d阴极析出的金属是铜与铝解析根据离子的放电顺序及得失电子守恒知，先电解0.5 mol cucl2，生成0.5 mol cu和0.5 mol cl2，然后电解0.5 mol cu(no3)2，生成0.5 mol cu和0.25 mol o2、1 mol h，再电解al(no3)3溶液(即电解水)，溶液中c(h)1 moll1，故a正确，d错误。阳极上cl放电只产生0.5 mol cl2，c错误。由电荷守恒可知a4，b错误。答案a7(2013东北五校联考)将kcl和cuso4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液ph随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是()。a整个过程中两电极反应2cl2e=cl2、2h2e=h2不可能同时发生b电解至c点时，往电解液中加入适量cucl2固体，即可使电解液恢复至原来的浓度cab段表示电解过程中h被还原，ph上升d原混合溶液中kcl和cuso4的浓度之比恰好为21解析图像分为三段，因此整个电解过程也有三个阶段，第一个阶段相当于电解cucl2溶液，cucl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，ph上升，选项c错。若原混合溶液中kcl和cuso4的浓度之比恰好为21，则达b点时cucl2消耗完，接着只电解水，则与图像不符，d错。根据bc溶液的ph明显下降，说明b点时cl已耗完，而cu2过量，cu2和水电离的oh放电；cd溶液的ph继续下降，但与bc段曲线的斜率不同，说明此时cu2已消耗完，为电解水，可判断b错，a正确。答案a二、卷15分填空题专项训练(一)低档题8(15分)(2012山东潍坊高三模拟)甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题。(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(co和h2)还原氧化铁，有关反应为：ch4(g)co2(g)=2co(g)2h2(g)h260 kjmol1已知：2co(g)o2(g)=2co2(g)h566 kjmol1。则ch4与o2反应生成co和h2的热化学方程式为_。(2)如下图所示，装置为甲烷燃料电池(电解质溶液为koh溶液)，通过装置实现铁棒上镀铜。a处应通入_(填“ch4”或“o2”)，b处电极上发生的电极反应式是_。电镀结束后，装置中溶液的ph_(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置中cu2的物质的量浓度_。电镀结束后，装置溶液中的阴离子除了oh以外还含有_(忽略水解)。在此过程中若完全反应，装置中阴极质量变化12.8 g，则装置中理论上消耗甲烷_l(标准状况下)。解析(1)根据盖斯定律，将第一个热化学方程式乘以2，与第二个相加得2ch4(g)o2(g)=2co(g)4h2(g)h46 kjmol1。(2)由于fe棒上镀cu，则cu棒发生氧化反应，作阳极，b电极作正极，a电极作负极，ch4在a处通入，o2在b处通入，由于koh溶液作电解质溶液，则b极反应式为o22h2o4e=4oh，电镀过程中电解质溶液不参与电极反应，各离子浓度均不变；ch4燃料电池中的化学方程式为ch42o22koh=k2co33h2o，可得溶液中存在co，再由电子守恒得ch44cu，则12.8 g cu的物质的量为0.2 mol，消耗ch4为0.05 mol，在标准状况下的体积为0.05 mol22.4 lmol11.12 l。答案(1)2ch4(g)o2(g)=2co(g)4h2(g)h46 kjmol1(2)ch4o22h2o4e=4oh变小不变co1.12(二)中档题9(15分)电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：(1)以铜为阳极，以石墨为阴极，用nacl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料cu2o和一种清洁能源，则阳极反应式为_ _，阴极反应式为_。(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是_(填序号)。a区铜片上有气泡产生b区铁片的电极反应式为2cl2e=cl2c最先观察到变成红色的区域是区d区和区中铜片的质量均不发生变化(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2ch3choh2och3ch2ohch3cooh实验室中，以一定浓度的乙醛na2so4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入_(填化学式)，电极反应式为_。电解过程中，阴极区na2so4的物质的量_(填“增大”、“减小”或“不变”)。在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mgl1的废水，可得到乙醇_kg(计算结果保留小数点后一位)。解析(1)由于阳极材料为铜，所以铜本身失电子被氧化，由题意知氧化产物为cu2o，可得阳极反应式为2cuh2o2e=cu2o2h，阴极上阳离子放电，即溶液中h被还原成清洁能源h2。(2)左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，负极(fe)：fe2e=fe2，正极(cu)：o22h2o4e=4oh。右半区是电解装置，阳极(fe)：fe2e=fe2，阴极(cu)：2h2e=h2，由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是区，故选项a、b、c均错误。(3)根据电解液中阳离子的迁移方向，可知c为阳极，d为阴极，因此直流电源上a为正极，通入o2，b为负极，通入ch4，在碱性条件下ch4的氧化产物为co，由此可写出此电极的电极反应式。在电解过程中，由于so没有参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区na2so4的物质的量不变。阴极区发生还原反应，即ch3cho转化成ch3ch2oh，设生成的乙醇为x kg，根据碳原子守恒可得关系式：ch3choch3ch2oh44 463 00010310660% x解得x1.9。答案(1)2cuh2o2e=cu2o2h2h2e=h2(2)d(3)ch4ch48e10oh=co7h2o不变1.910(15分)(2013高考试题汇编)(1)2013四川理综，11(4)以al和nio(oh)为电极，naoh溶液为电解液组成一种新型电池，放电时nio(oh)转化为ni(oh)2该电池反应的化学方程式是_。(2)2013重庆理综，11(2)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化学法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解no的原理如图所示。电源正极为_(填a或b)，阴极反应式为_。若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为_克。(3)2013广东理综，11(2)(3)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(见右图)，并作相应标注，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_。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，在所给的材料中应选_作阳极。解析(1)该新型电池放电时，关键判断al的氧化产物。由于naoh溶液的存在，al被氧化生成naalo2而不是al(oh)3，故电池反应的化学方程式为：al3nio(oh)naohh2o=naalo23ni(oh)2。(2)阴极：2no6h2o10e=n212oh阳极：10oh10e=5h2oo2在阳极区生成的h通过质子交换膜到达阴极区，所以，当电子过程中转移10 mol e时，m左 mol32 gmol110 g90 gm右28 g10 g18 g所以当转移2 mol e时，膜两侧电解液的质量变化差为14.4 g。(3)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注意，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，负极本身被腐蚀或氧化，失去金属光泽，质量减轻，蓝色变浅。带有盐桥的甲原电池中负极没有和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。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)al3nio(oh)naohh2o=naalo23ni(oh)2(2)a2no6h2o10e=n212oh14.4(3)(或其他合理答案)失去金属光泽，被腐蚀或氧化，溶液蓝色变浅甲在甲装置中，两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行的，锌与cu2不直接发生反应，这样可以更彻底地将反应所释放的能量转化为电能锌片(三)高档题11(15分)锌(zinc)是第四“常见”的金属，仅次于铁、铝及铜，在现代工业中对于电池制造有不可磨灭的贡献。.湿法炼锌某种冶炼过程可用下图简略表示(1)zns焙烧反应的化学方程式为_。(2)电解过程中析锌一极的电极反应式为_。(3)氧化锌像氧化铝一样，属于两性氧化物，则氧化锌与氢氧化钠反应的离子方程式为_。(已知：“锌酸”的化学式可写成h2zn(oh)4).锌电池用锌作负极的电池生活中随处可见，如锌锰干电池、锌锰碱性电池、锌空电池等。(4)锌锰碱性电池，以二氧化锰为正极，锌粒为负极，氢氧化钾溶液为电解液。其具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。电池总反应式为zn2mno22h2o=2mno(oh)zn(oh)2。碱性电池中，负极锌由片状改变成粒状的优点是_；正极反应式为_。(5)新型锌空电池(如图)与锂电池相比，锌空气充电电池的储存电量是它的三倍，成本是锂电池的一半，并且完全没有过热爆炸的安全隐患。该电池的总反应为2zno2=2zno，电解质溶液为koh溶液，则负极的电极反应式为_。若以该电池为电源，用惰性电极电解硝酸银溶液，为保证阴极有10.8 g银析出，至少需要_l空气(折算成标准状况)进入该电池。解析(2)析锌一极应是zn(nh3)42得到电子，还原为锌，同时释放出氨气。(4)碱性锌锰电池中，负极锌失电子生成锌离子，再与溶液中的氢氧根结合生成氢氧化锌，负极反应：zn2oh2e=zn(oh)2，正极反应：2mno22h2o2e=2mno(oh)2oh。(5)锌空电池的负极反应式为2zn4e4oh=2zno2h2o，正极反应式为o24e2h2o=4oh，用惰性电极电解硝酸银溶液的阴极反应式为age=ag，则有o24e4ag，v(空气)22.4 lmol12.8 l。答案(1)2zns3o22so22zno(2)zn(nh3)422e=zn4nh3(3)zno2ohh2o=zn(oh)42(4)增大了负极的反应面积，提高了放电效率2mno22h2o2e=2mno(oh)2oh(5)zn2e2oh=znoh2o2.8(2.7也可)专题九常见金属元素及其重要化合物最新考纲1常见金属元素(如na、al、fe、cu等)(1)了解常见金属的活动性顺序；(2)了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用；(3)了解合金的概念及其重要应用。2以上各部分知识的综合应用。自 查1四种常见金属的性质比较钠(na)铝(al)铁(fe)铜(cu)与非金属反应与o2的反应常温生成氧化钠(na2o)；加热生成过氧化钠(na2o2)生成氧化铝(al2o3)点燃条件下生成四氧化三铁(fe3o4)空气中加热生成氧化铜(cuo)，潮湿条件下生成碱式碳酸铜cu2(oh)2co3与cl2的反应点燃条件下生成氯化钠(nacl)点燃条件下生成氯化铝(alcl3)点燃条件下生成氯化铁(fecl3)点燃条件下生成氯化铜(cucl2)与酸或水的反应与水或酸(如盐酸)反应生成h2和naoh或nacl与酸(如盐酸)反应生成h2和alcl3与非氧化性酸(如盐酸)反应生成h2和fecl2；红热的铁与水蒸气反应生成h2和fe3o4与盐酸、稀硫酸等弱氧化性酸不反应，与浓硫酸加热、硝酸反应生成铜盐与碱的反应与碱溶液反应生成h2和naoh(实质是与水反应)生成偏铝酸盐(如naalo2) 和氢气不反应不反应2.金属氧化物的性质比较化学式na2ona2o2mgoal2o3feofe2o3fe3o4分类碱性氧化物过氧化物碱性氧化物两性氧化物碱性氧化物碱性氧化物颜色状态白色固体淡黄色固体白色粉末白色固体黑色粉末红棕色粉末黑色晶体与水作用反应生成naoh反应生成naoh和o2与水缓慢反应生成mg(oh)2不溶于水，也不与水反应与酸作用反应生成钠盐和水反应生成钠盐、水和氧气反应生成镁盐和水反应生成铝盐和水反应生成亚铁盐和水反应生成铁盐和水氧化性除na2o2外，氧化性都很弱，通常不能用还原剂还原可用c、co、al等还原，生成单质铁其他反应与co2反应生成na2co3与co2反应生成na2co3和o2与nh4cl溶液反应与强碱反应生成偏铝酸盐与氧化性酸反应生成铁盐3.金属氢氧化物的性质比较化学式naohmg(oh)2al(oh)3fe(oh)3fe(oh)2cu(oh)2颜色状态白色固体白色固体白色胶状沉淀红褐色沉淀白色沉淀蓝色沉淀续表稳定性稳定加热不分解较高温度分解成mgo和h2o加热分解成al2o3和h2o加热分解成fe2o3和h2o不稳定易被氧化成fe(oh)3易分解成cuo和h2o与酸反应均易与酸反应生成对应的盐，若为氧化性酸则fe(oh)2还要被氧化其他反应与盐反应，与cl2、al、si、al(oh)3反应与nh4cl溶液反应与强碱溶液反应具有还原性新制cu(oh)2悬浊液被醛基还原自 悟11 mol金属na被氧化成na2o和na2o2时转移的电子数后者多于前者吗？提示金属钠的化合价都由0价变为1价，转移的电子数相等。2fe在cl2中燃烧时，是否是fe过量生成fecl2，cl2过量生成fecl3?提示fe在氯气中燃烧与氯气过量与否没有关系，只能生成fecl3。3焰色反应是大多金属元素的性质，属于化学变化。钠元素焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，这种说法对吗？提示焰色反应是大多金属元素的性质，属于物理变化。钠元素焰色为黄色，钾元素焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃片观察)。4在空气中，fecl2与naoh溶液反应的现象是什么？提示生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。5如何检验出某含fe3的溶液中含有fe2？提示向溶液中滴加少量酸性kmno4溶液，溶液褪色，说明含有fe2。自 建必考点一金属及其化合物的主要性质和转化关系突破核心考点1既能与酸反应又能与碱反应的物质有：al、al2o3、al(oh)3、弱酸的铵盐、弱酸的酸式盐等。2既能与强酸溶液反应放出气体，又能与强碱溶液反应放出气体的物质有：al、nh4hco3、(nh4)2co3、(nh4)2s等。3a物质加到b物质中，先生成沉淀，继续加入沉淀又溶解的物质组合有：co2(或so2)与ca(oh)2溶液、naoh溶液与al3、hcl溶液与alo、fe(oh)3胶体和盐酸(或稀硫酸)、氨水和agno3溶液等。【真题1】(2013山东理综，9)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()。a氢氧化钠溶液 b稀硫酸c盐酸 d稀硝酸思维提示解析a项，2al2naoh2h2o=2naalo23h21 mol al消耗1 mol naoh；b项，2al3h2so4=al2(so4)33h21 mol al消耗1.5mol h2so4；c项，2al6hcl=2alcl33h21 mol al消耗3 mol hcl；d项，al和稀硝酸反应不放h2，综上所述，符合题意的是a项。答案a【题组】1下列有关金属及其化合物的说法正确的是()。fe在足量cl2中燃烧可能生成fecl2和fecl3的混合物fe与稀hno3、稀h2so4反应均有气泡产生，说明fe与两种酸均发生置换反应nahco3的热稳定性大于na2co3na2o2用作呼吸面具的供氧剂、工业上电解熔融状态al2o3制备al均涉及氧化还原反应fecl3溶液能与cu反应，可用于蚀刻印刷电路a b c d解析fe在cl2中燃烧的产物只能是fecl3，错；fe与稀hno3反应产生的气体为no，不是置换反应，错；na2co3的热稳定性大于nahco3，错。答案c2(2013北京西城区期末考试)下表中各组物质不能实现如图转化的是()。选项甲乙丙aalcl3alal(oh)3balcl3al(oh)3naalo2cco2nahco3na2co3dco2(nh4)2co3nh3解析本题考查元素及其化合物之间的转化，意在考查考生对常见化学反应的掌握情况。