高考化学二轮复习 第一篇 专题通关攻略 专题二 基本理论 5 电化学原理及应用课件.ppt

第5讲电化学原理及应用 真题回访 1 2016 全国卷 t11 三室式电渗析法处理含na2so4废水的原理如图所示 采用惰性电极 ab cd均为离子交换膜 在直流电场的作用下 两膜中间的na 和可通过离子交换膜 而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室 下列叙述正确的是 a 通电后中间隔室的离子向正极迁移 正极区溶液ph增大b 该法在处理含na2so4废水时可以得到naoh和h2so4产品c 负极反应为2h2o 4e o2 4h 负极区溶液ph降低d 当电路中通过1mol电子的电量时 会有0 5mol的o2生成 解析 选b 电解池中阴离子向阳极移动 所以通电后中间隔室的向正极区迁移 阳极上氢氧根离子放电产生氧气 溶液中氢离子浓度增大 ph减小 a项错误 电解时在负极区生成naoh 在正极区生成h2so4 b项正确 阴极反应是氢离子得到电子生成氢气 溶液中氢氧根离子浓度增大 ph升高 c项错误 当电路中通过1mol电子的电量时 会有0 25mol的o2生成 d项错误 2 2015 全国卷 t26 酸性锌锰干电池是一种一次性电池 外壳为金属锌 中间是碳棒 其周围是由碳粉 mno2 zncl2和nh4cl等组成的糊状填充物 该电池放电过程产生mnooh 回收处理该废电池可以得到多种化工原料 回答下列问题 1 该电池的正极反应式为 电池反应的离子方程式为 2 维持电流强度为0 5a 电池工作5分钟 理论上消耗锌 g 已知f 96500c mol 1 解析 1 酸性锌锰干电池外壳为金属锌 锌是负极 电极反应式为zn 2e zn2 中间是碳棒 碳棒是正极 二氧化锰得到电子 则正极电极反应式为mno2 e h mnooh 总反应式为zn 2mno2 2h zn2 2mnooh 2 维持电流强度为0 5a 电池工作5分钟 则通过的电量是150c 因此通过电子的物质的量是 1 554 10 3mol 锌在反应中失去2个电子 则理论消耗zn的质量是 0 05g 答案 1 mno2 e h mnoohzn 2mno2 2h zn2 2mnooh 注 式中zn2 可写为 zn nh3 2cl2等 h 可写为 2 0 05 3 2014 全国卷 t27节选 h3po2也可用电渗析法制备 四室电渗析法 工作原理如图所示 阳膜和阴膜分别只允许阳离子 阴离子通过 1 写出阳极的电极反应式 2 分析产品室可得到h3po2的原因 3 早期采用 三室电渗析法 制备h3po2 将 四室电渗析法 中阳极室的稀硫酸用h3po2稀溶液代替 并撤去阳极室与产品室之间的阳膜 从而合并了阳极室与产品室 其缺点是产品中混有 杂质 该杂质产生的原因是 解析 1 电解时阳极氢氧根离子失电子生成氧气 2 阳极室的氢离子通过阳膜到达产品室 原料室中的通过阴膜进入产品室 二者生成产品 3 由于阳极产生氧气 如果阳极室的稀硫酸用h3po2稀溶液代替 氧气会把其氧化为 答案 1 2h2o 4e o2 4h 2 阳极室的h 穿过阳膜扩散至产品室 原料室的穿过阴膜扩散至产品室 二者反应生成h3po2 3 h3po2或被氧化 命题特点 1 客观题 1 考查 式子 电极反应式 电池反应方程式 2 考查 应用 电化学原理在工业生产中的应用 3 考查 运动 电子流向 阴阳离子移动方向 4 考查 量值 转移电子数目 电极产物的量 ph变化 2 主观题 1 考查 原理 原电池 电解池融合综合考查 2 考查 情境 以新型化学电源为载体 考查电极反应式的书写 电子 离子的移动方向等 3 考查 应用 电化学原理在金属腐蚀与防护方面的应用 真题备选 1 2012 全国卷 t26节选 与mno2 zn电池类似 k2feo4 zn也可以组成碱性电池 k2feo4在电池中作为正极材料 其电极反应式为 该电池总反应的离子方程式为 解析 电池的正极反应 高铁酸根被还原为fe3 因为溶液是碱性的 所以产物只能为fe oh 3 负极反应式为zn 2e zn2 总方程式中氧化产物是zn oh 2 答案 3e 4h2o fe oh 3 5oh 2 8h2o 3zn 2fe oh 3 3zn oh 2 4oh 2 2014 全国卷 t12 2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系 下列叙述错误的是 a a为电池的正极b 电池充电反应为limn2o4 li1 xmn2o4 xlic 放电时 a极锂的化合价发生变化d 放电时 溶液中li 从b向a迁移 解析 选c 锂离子电池中 b电极为li 放电时 li失电子为负极 limn2o4得电子为正极 所以a为电池的正极 故a正确 充电时 li 在阴极得电子 li1 xmn2o4在阳极失电子 电池充电反应为limn2o4 li1 xmn2o4 xli 故b正确 放电时 a为正极 正极上limn2o4中锰元素得电子 所以锂的化合价不变 故c错误 放电时 溶液中阳离子向正极移动 即溶液中li 从b向a迁移 故d正确 3 2013 全国卷 t10 银质器皿日久表面会逐渐变黑 这是生成了ag2s的缘故 根据电化学原理可进行如下处理 在铝质容器中加入食盐溶液 再将变黑的银器浸入该溶液中 一段时间后发现黑色会褪去 下列说法正确的是 a 处理过程中银器一直保持恒重b 银器为正极 ag2s被还原生成单质银 c 该过程中总反应为2al 3ag2s 6ag al2s3d 黑色褪去的原因是黑色ag2s转化为白色agcl 解析 选b 处理过程ag2s变为单质银 质量减轻 a项错误 银器为正极 正极发生还原反应 b项正确 al2s3在溶液中不能稳定存在 发生水解相互促进的反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢气体 c项错误 黑色褪去的原因是ag2s变为单质银 不能转化为氯化银沉淀 4 2013 全国卷 t28节选 二甲醚直接燃料电池具有启动快 效率高等优点 其能量密度高于甲醇直接燃料电池 5 93kw h kg 1 若电解质为酸性 二甲醚直接燃料电池的负极反应为 一个二甲醚分子经过电化学氧化可以产生 个电子的电量 该电池的理论输出电压为1 20v 能量密度e 列式计算 能量密度 电池输出电能 燃料质量 1kw h 3 6 106j 解析 根据一个二甲醚分子充分燃烧消耗3个o2分子 可知一个二甲醚分子发生电化学反应时失去12个电子 根据质量守恒 电子守恒和酸性介质可得负极反应为ch3och3 12e 3h2o 2co2 12h 1mol电子的电量1 6021892 10 19c 6 022 1023 96500c电能e uit uq 答案 ch3och3 12e 3h2o 2co2 12h 12 知识回顾 1 熟记关于电化学的四个 两 1 移动 两 方向 阴 阴 阳 阳 2 电解精炼 电镀 两 特点 电解精炼 含杂质金属作 纯金属作 含被提纯金属阳离子的电解质溶液作电解液 电镀 镀层金属作 待镀金属作 含镀层金属阳离子的电解质溶液作电解液 阳极 阴极 阳极 阴极 3 电化学腐蚀发生的 两 条件 强酸性条件 腐蚀 弱酸性 中性或碱性条件 腐蚀 析氢 吸氧 4 电化学防护 两 方法 牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属如锌块 让被保护的金属作原电池的 外加电流的阴极保护法 电解池原理用被保护的钢铁设备作 惰性电极作 外接直流电源 正极 阴极 阳极 2 燃料电池电极反应式书写的四种类型 实例分析 以甲醇 o2燃料电池为例 类型一 酸性介质 如 稀h2so4 ch3oh在负极上失去电子在酸性条件下生成co2气体 o2在正极上得到电子 在h 作用下生成水 正极反应式 负极反应式 3o2 12e 12h 6h2o 2ch3oh 12e 2h2o 2co2 12h 类型二 碱性介质 如 koh溶液 ch3oh在负极上失去电子 在碱性条件下生成 o2在正极上得到电子 与h2o结合生成oh 正极反应式 负极反应式 3o2 6h2o 12e 12oh 类型三 能传导o2 的固体电解质 如 氧化钇 电池工作时 ch3oh在负极上失去电子 与o2 结合生成co2气体 o2在正极上得到电子生成o2 正极反应式 负极反应式 3o2 12e 6o2 2ch3oh 12e 6o2 2co2 4h2o 类型四 熔融盐介质 如 熔融k2co3 电池工作时 移向负极 ch3oh在负极上失去电子 与反应生成co2气体 o2在正极上得到电子 与co2反应生成 正极反应式 负极反应式 易错辨析 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 活泼性强的金属一定为负极 发生氧化反应 提示 例如mg al用导线连接后 插入naoh溶液中 mg是正极 al是负极 2 电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极 提示 电解质溶液中的离子不能通过盐桥移向两极 盐桥中 含饱和kcl溶液 离子移动方向 阳离子 k 移向正极 阴离子 cl 移向负极 3 负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池 提示 如燃料电池中的负极为惰性电极 该电极就不与电解质反应 4 电解质溶液导电的原因是电子通过了电解质溶液 提示 在原电池内部和电解池内部 都没有电子的流动 而是离子的移动 实际上在闭合的电路中电子只走 陆路 导线或电极 离子只走 水路 电解质溶液 5 可充电电池 放电与充电都是自发进行氧化还原反应 提示 对于可充电电池 放电时原电池为自发进行的氧化还原反应 充电时电解池是被迫进行的氧化还原反应 6 电解质溶液通电后 电解质溶液发生了电离 阴 阳离子分别向两极移动 提示 电解质受热或受水分子的作用下发生电离无需通电 7 粗铜精炼和电镀铜 以硫酸铜为电解质溶液 溶液中的c cu2 不变 提示 电镀铜溶液中的c cu2 不变 粗铜精炼溶液中c cu2 减小 8 因空气中co2的存在 金属表面形成一层酸膜 所以大多数金属发生的是析氢腐蚀 提示 强酸性环境发生析氢腐蚀 弱酸性或中性环境发生吸氧腐蚀 自然界中大多数金属发生吸氧腐蚀 考点一电化学原理 典型例题 1 原电池原理 2015 天津高考 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 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 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 锌铜原电池的反应原理为zn cu2 zn2 cu 2 明确阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过 不允许阴离子通过 解析 选c 由锌铜原电池原理可知 锌电极为负极 失电子 发生氧化反应 铜电极为正极 得电子 发生还原反应 a项错误 阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过 两池中c 不变 b项错误 电池工作过程中zn2 由甲池通过阳离子交换膜进入乙池 乙池中cu2 2e cu 其溶液中的离子转换为cu2 zn2 摩尔质量m cu2 m zn2 乙池溶液的总质量增加 c项正确 阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过 电池工作过程中zn2 由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液的电荷平衡 阴离子并不通过交换膜 d项错误 2 电解原理 2016 宁波二模 电解no制备nh4no3 其工作原理如图所示 下列说法不正确的是 a b极上发生还原反应b 溶液中h 由电极b处向电极a处迁移c a极上的电极反应式为no 5e 6h h2od 为使电解产物全部转化为nh4no3 需补充的物质a是nh3 解析 选a 由题图可知no失电子生成 b极为阳极 发生氧化反应 a错误 b极为阳极 a极为阴极 溶液中h 由电极b处向电极a处迁移 b正确 a极为阴极 no得电子生成 电极反应为no 5e 6h h2o c正确 电解产物的物质的量大于 要使产物全部转化为nh4no3 需补充nh3 d正确 母题变式 1 该电解池的阳极的电极反应式为 提示 no 3e 2h2o 4h no失电子生成 根据反应后溶液呈酸性 电极反应为no 3e 2h2o 4h 2 该电解池的总反应的化学方程式为 提示 8no 7h2o3nh4no3 2hno3 根据得失电子守恒 结合阳极 阴极的电极反应式 则电解过程总反应的离子方程式为8no 7h2o5 3 2h 3 电解过程中补充的物质a能与no在加热 催化剂存在下发生反应生成无污染的气体 写出反应方程式 提示 4nh3 6no5n2 6h2o 答题技法 1 解答电化学原理的一般思路 2 电极判断的 五 方法 新题预测 1 锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置 如图所示 电解液为溴化锌水溶液 电解液在电解质储罐和电池间不断循环 下列说法不正确的是 a 充电时 阳离子通过交换膜移向装置右侧b 充电时 左侧与右侧的溴化锌溶液的浓度差将减小c 放电时装置发生的总反应为zn br2 znbr2d 阳离子交换膜可阻止br2与zn直接发生反应 解析 选b 根据图示信息 结合原电池的工作原理可知 负极为金属锌 所以b为负极 a为正极 充电时 左侧为阳极 溴离子失去电子生成溴单质 多余的阳离子通过交换膜移向装置右侧 a正确 充电时为电解池 左侧的br 放电生成br2 zn2 移向右侧 使溴化锌浓度减小 右侧锌离子得到电子生成锌 浓度不变 所以二者浓度差将变大 b错误 放电时锌失去电子生成锌离子 溴 得到电子变成溴离子 总反应为zn br2 znbr2 c正确 阳离子交换膜只允许阳离子通过 左侧生成的溴单质不能和右侧的锌接触发生反应 d正确 2 纳米级cu2o由于具有优良的催化性能而受到关注 采用离子交换膜控制电解液中oh 的浓度制备纳米级cu2o的装置如图所示 发生的反应为2cu h2ocu2o h2 下列说法正确的是 a 钛电极发生氧化反应b 阳极附近溶液的ph逐渐增大c 离子交换膜应采用阳离子交换膜d 阳极反应式是2cu 2oh 2e cu2o h2o 解析 选d 钛电极为阴极 发生还原反应 a项错误 铜电极作阳极 阳极上铜发生失电子的氧化反应 阳极反应式为2cu 2e 2oh cu2o h2o oh 由阴极区迁移到阳极区参与反应 离子交换膜应为阴离子交换膜 c项错误 d项正确 由阴极区迁移过来的oh 在阳极全部参与反应 阳极附近溶液的ph不变 b项错误 加固训练 1 电子计算器中所用纽扣式电池为银锌电池 其电极分别为ag2o和zn 电解质溶液为koh溶液 电极反应为zn 2oh 2e zn oh 2 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 总反应式为ag2o h2o zn zn oh 2 2ag 下列叙述不正确的是 a 电子由锌经外电路流向氧化银b 该电池可实现化学能和电能的相互转化c 锌是负极 氧化银是正极d 工作时 负极区溶液ph减小 正极区ph增大 解析 选b 根据化合价变化可知zn被氧化 应为原电池的负极 则正极为ag2o 电子由锌经外电路流向氧化银 a正确 该干电池只能实现化学能向电能的转化 b错误 根据化合价变化可知zn被氧化 应为原电池的负极 则正极为ag2o c正确 原电池工作时 负极上发生反应 zn 2oh 2e zno h2o 溶液ph值减小 正极上发生反应 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 溶液ph值增大 d正确 2 将h2s回收可以得到单质硫 反应原理为2h2s g o2 g s2 s 2h2o l h 632kj mol 1 如图为质子膜h2s燃料电池示意图 下列说法正确的是 a 该电池可实现把化学能全部转化为电能b 电极b上发生的电极反应为o2 2h2o 4e 4oh c 电极a上发生的电极反应为2h2s 4e s2 4h d 标况下 当有22 4lh2s参与反应时 有2molh 经质子膜进入负极区 解析 选c 原电池是把化学能转化为电能的装置 但是化学能不能全部转化为电能 有部分化学能转化为热能等其他形式的能量 a错误 正极o2得电子发生还原反应 酸性条件下 氧气得电子生成水 则电极b上发生的电极反应为o2 4h 4e 2h2o b错误 a极为负极 负极上硫化氢失电子生成s2和氢离子 则电极a上发生的电极反应为2h2s 4e s2 4h c正确 标况下 当有 22 4lh2s即1molh2s参与反应 则消耗0 5mol氧气 则根据o2 4h 4e 2h2o 所以有2molh 经质子膜进入正极区 d错误 考点二电极反应式的书写 典型例题 1 原电池中电极反应式的书写 2016 全国卷 mg agcl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mg 2e mg2 b 正极反应式为ag e ag c 电池放电时cl 由正极向负极迁移d 负极会发生副反应mg 2h2o mg oh 2 h2 解题指南 解答本题注意以下两点 1 原电池原理的判断 2 原电池电极反应的书写方法 解析 选b 根据题意 电池总反应式为mg 2agcl mgcl2 2ag 正极反应式为2agcl 2e 2cl 2ag 负极反应式为mg 2e mg2 a项正确 b项错误 对原电池来说 在电解质溶液的内部 阴离子由正极移向负极 c项正确 由于镁是活泼金属 则负极会发生副反应mg 2h2o mg oh 2 h2 d项正确 2 电解池中电极反应式的书写 2015 四川高考 用如图所示装置除去含cn cl 废水中的cn 时 控制溶液ph为9 10 阳极产生的clo 将cn 氧化为两种无污染的气体 下列说法不正确的是 a 用石墨作阳极 铁作阴极b 阳极的电极反应式 cl 2oh 2e clo h2oc 阴极的电极反应式 2h2o 2e h2 2oh d 除去cn 的反应 2cn 5clo 2h n2 2co2 5cl h2o 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 活泼金属作阳极 金属发生氧化反应 2 碱性溶液中既不能有氢离子参加反应 也不能生成氢离子 解析 选d a选项石墨作阳极 为惰性电极 由溶液中的cl 放电 电极反应式 cl 2oh 2e clo h2o 铁作阴极 在碱性环境下发生2h2o 2e h2 2oh 故a b c正确 d选项ph为9 10的碱性溶液不可能是h 参加反应 离子反应应为2cn 5clo h2o n2 2co2 5cl 2oh 母题变式 1 在电解中cl cn 分别向 极 极移动 填 阴 阳 提示 阳阳 电解过程中阴离子移向阳极 2 clo 将cn 氧化过程中 每消耗1molcn 转移 mol电子 提示 5 根据反应2cn 5clo h2o n2 2co2 5cl 2oh 得每消耗1molcn 转移5mol电子 3 废水中的cn 可能来自于电解产生的cn 若电解池中的电解液使用na ag cn 2 则银在阴极析出 同时产生cn 请写出阴极反应式 提示 ag cn 2 e ag 2cn 电解池中 电解液使用na ag cn 2 在阴极上发生得电子的还原反应 即 ag cn 2 e ag 2cn 答题技法 1 三步 突破原电池电极反应式的书写 2 电解池电极反应式的书写模式 新题预测 锂 铜空气燃料电池容量高 成本低 具有广阔的发展前景 该电池通过一种复杂的铜腐蚀 现象 产生电力 其中放电过程为2li cu2o h2o 2cu 2li 2oh 下列说法不正确的是 a 放电时 li 透过固体电解质向cu极移动b 放电时 正极的电极反应式为o2 2h2o 4e 4oh c 放电时 负极的电极反应式为li e li d 负极只能用有机电解质 不能用水溶液电解质 解析 选b 放电时 阳离子向正极移动 则li 透过固体电解质向cu极移动 a正确 根据电池反应式知 正极反应式为cu2o h2o 2e 2cu 2oh b错误 放电过程负极li e li c正确 因li与水反应 所以负极只能用有机电解质 d正确 加固训练 1 2015 浙江高考 在固态金属氧化物电解池中 高温共电解h2o co2混合气体制备h2和co是一种新的能源利用方式 基本原理如图所示 下列说法不正确的是 a x是电源的负极b 阴极的电极反应式是h2o 2e h2 o2 co2 2e co o2 c 总反应可表示为h2o co2h2 co o2d 阴 阳两极生成的气体的物质的量之比是1 1 解析 选d 从图示可看出 与x相连的电极发生h2o h2 co2 co的转化 均得电子 应为电解池的阴极 则x为电源的负极 a正确 阴极h2o h2 co2 co均得电子发生还原反应 电极反应式分别为h2o 2e h2 o2 co2 2e co o2 b正确 从图示可知 h2o h2 co2 co转化的同时有氧气生成 所以总反应可表示为h2o co2h2 co o2 c正确 从总反应可知 阴 阳两极生成的气体的物质的量之比为2 1 d不正确 2 1 已知双氧水是绿色氧化剂 工业上常用pt为阳极 石墨为阴极 电解饱和硫酸氢铵溶液 再用稀硫酸水解得到双氧水 方程式为 3h2o 3o23h2o2 o3 其中h2o2只为还原产物 则阳极反应式为 阴极反应式 2 铝及铝合金经过阳极氧化 铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜 某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理 分别以铅片 铝片为电极 以硫酸溶液为电解液 按照如图所示装置连接电解池装置 电解40min后取出铝片 用水冲洗 放在水蒸气中封闭处理20 30min 即可得到更加致密的氧化膜 则电解时阳极电极反应式为 3 mno2的生产方法之一是以石墨为电极 电解酸化的mnso4溶液 则阴极的电极反应是 阳极的电极反应 解析 1 分析总方程式中电子得失情况 标出化合价的变化及电子得失数目 根据反应中转移电子的数目写出简单的电极反应式 阳极 失电子的物质 3h2o 6e o3 阴极 得电子的物质 3o2 6e 3h2o2 根据反应式左右两边电荷和原子个数守恒 配平电极反应式 在配平电极反应式时 酸性介质选h 碱性介质选oh 电极反应式两边常用h2o配平 则上述反应式配平后得 阳极 3h2o 6e o3 6h 阴极 3o2 6e 6h 3h2o2 2 根据题干中信息得出 该反应是以硫酸溶液为电解液由铝制取氧化铝 所以是a1失电子生成a12o3 因在酸性条件下 电极反应式为2a1 6e 3h2o a12o3 6h 3 根据电解酸化的mnso4溶液生产mno2 mn元素的化合价由 2 4 所以mn2 在阳极上失电子 则h 在阴极上得到电子 所以阴极2h 2e h2 阳极 mn2 2e 2h2o mno2 4h 答案 1 阳极 3h2o 6e o3 6h 阴极 3o2 6e 6h 3h2o2 2 2a1 6e 3h2o a12o3 6h 3 阴极 2h 2e h2 阳极 mn2 2e 2h2o mno2 4h 3 瑞典ases公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨 液氧燃料电池示意图如图所示 下列有关说法正确的是 a 电池总反应为4nh3 3o2 2n2 6h2ob 电池工作时 oh 向正极移动c 电极2发生的电极反应为o2 4h 4e 2h2od 电流由电极1经外电路流向电极2 解析 选a 燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式4nh3 3o2 2n2 6h2o a正确 原电池中 阴离子向负极移动 则oh 向负极移动 b错误 碱性条件下 氧气在正极生成氢氧根离子 其电极反应为o2 2h2o 4e 4oh c错误 电流从正极流向负极 即电流由电极2经外电路流向电极1 d错误 4 有一种新颖的固体氧化物型燃料电池 sofc 该电池工作时 一电极通入空气 另一电极通入丁烷 电解质是掺杂氧化钇 y2o3 的氧化锆 zro2 晶体 在高温熔融状态下能传导o2 下列对该燃料电池的说法正确的是 a 在熔融电解质中 o2 由负极移向正极b 电池的总反应 2c4h10 13o2 8co2 10h2o c 通入空气一极是正极 电极反应 o2 4e 2o2 d 通入丁烷的一极是正极 电极反应 c4h10 26e 13o2 4co2 5h2o 解析 选b 通入丁烷的电极是负极 发生氧化反应 通入空气的电极是正极 发生还原反应 熔融电解质中 o2 由正极移向负极 a错误 正极的电极反应为o2 4e 2o2 c错误 负极的电极反应为c4h10 26e 13o2 4co2 5h2o d项错误 考点三电化学综合应用 典型例题 2014 广东高考 某同学组装了如图所示的电化学装置 电极 为al 其他电极均为cu 则 a 电流方向 电极 电极 b 电极 发生还原反应c 电极 逐渐溶解d 电极 的电极反应 cu2 2e cu 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 左边两个烧杯形成双桶原电池 最右边烧杯是电镀池 2 各电极名称依次是 负极 正极 阳极 阴极 解析 选a 电极 是原电池的负极 电极 是原电池的正极 电极 是电解池的阳极 电极 是电解池的阴极 故电流方向 电极 电极 a正确 电极 发生氧化反应 b错误 电极 是原电池的正极 发生还原反应 有单质铜析出 c错误 电极 是电解池的阳极 发生氧化反应 电极反应为cu 2e cu2 d错误 母题变式 1 若铜电极开始质量相等当电路中有2mol电子转移时 最右边的烧杯中两个电极的质量差为 g 提示 128g 最右边烧杯是电镀池 电路中有2mol电子转移时 根据阴极 cu2 2e cu 阳极 cu 2e cu2 阳极溶解64g 阴极析出64g 两个电极的质量差为128g 2 若 电极用石墨作电极 最右边的烧杯中的铜全部析出 此时电解能否继续进行 为什么 提示 铜全部析出 可以继续电解h2so4溶液 有电解液即可电解 答题技法 电化学计算的三种方法 1 根据总反应式计算 先写出电极反应式 再写出总反应式 最后根据总反应式列出比例式计算 2 根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物 正负两极产物 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 用于混合溶液中电解的分阶段计算 3 根据关系式计算 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁 构建计算所需的关系式 例如 以通过4mole 为桥梁可构建如下关系式 新题预测 新型高效的甲烷燃料电池采用铂作为电极材料 两电极上分别通入ch4和o2 电解质为koh溶液 某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源 进行饱和氯化钠溶液电解实验 如图所示 回答下列问题 1 甲烷燃料电池正极 负极的电极反应分别为 2 闭合k开关后 a b电极上均有气体产生 其中b电极上得到的是 电解氯化钠溶液的总反应方程式为 3 若每个电池中甲烷的通入量均为1l 标准状况 且反应完全 则理论上通过电解池的电量为 法拉第常数f 9 65 104c mol 1 列式计算 最多能产生的氯气的体积为 l 标准状况 解析 1 甲烷燃料电池总反应式为ch4 2o2 2oh 3h2o 正极反应式为2o2 4h2o 8e 8oh 则负极反应式由总反应式减正极反应式得到 2 由图可看出通入甲烷的一极为负极 因而与之相连的b电极为阴极 产生的气体为氢气 3 1mol甲烷被氧化失去8mol电子 电量为 8 96500 c 因题中虽有两个燃料电池 但为串联电路 电子的传递只能用一个燃料电池的甲烷量计算 1l甲烷为 1 22 4 mol 可求理论上通过电解池的电量 甲烷失电子数是cl 失电子数的8倍 则得到氯气的体积为4l ch4 8e 8cl 4cl2 答案 1 2o2 4h2o 8e 8oh ch4 10oh 8e 7h2o 2 h22nacl 2h2o2naoh h2 cl2 3 8 9 65 104c mol 1 3 45 104c4 加固训练 1 如图所示 通电一段时间后 cu电极增重2 16g 同时在a池中收集到标准状况下的气体224ml 设a池中原混合溶液的体积为100ml 则通电前a池原混合溶液中cu2 的浓度为 a 0 05mol l 1b 0 035mol l 1c 0 025mol l 1d 0 020mol l 1 解析 选a 铜电极质量增加 ag e ag 由n ag 0 02mol可知 转移电子0 02mol 由4e o2知a池阳极产生的o2为0 02mol 22 4l mol 1 0 112l 112ml 同时阴极还产生112ml氢气 2h 2e h2 此过程中转移电子为0 01mol 则铜离子放电转移电子0 01mol cu2 2e cu 可知n cu2 0 005mol 则a池原混合溶液中cu2 的浓度为0 05mol l 1 a正确 2 甲图为一种新型污水处理装置 该装置可利用一种微生物将有机废水中的化学能直接转化为电能 乙图是一种家用环保型消毒液发生器 用惰性电极电解饱和食盐水 下列说法中不正确的是 a 装置乙的a极要与装置甲的x极连接b 装置乙中b极的电极反应式为2cl 2e cl2 c 若有机废水中主要含有葡萄糖 则装置甲中m极发生的电极反应为c6h12o6 6h2o 24e 6co2 24h d n电极发生还原反应 当n电极消耗5 6l 标准状况下 气体时 则有2na个h 通过离子交换膜 解析 选d 由题图甲分析n极中o2得电子后转化为h2o 得出m 或x 为负极 n 或y 为正极 由图乙电极电解饱和食盐水分析 b电极产生氯气 则得出a为阴极 b为阳极 乙的a极要与甲的x极相连接 故a项正确 乙的b极为阳极 氯离子放电 故b项正确 因图甲中传递的是质子 葡萄糖在m极放电 故电极反应式为c6h12o6 6h2o 24e 6co2 24h c项正确 氧气在n电极得到电子 电极反应式为o2 4h 4e 2h2o 故当n电极消耗标准状况下5 6l氧气时 转移1mol电子 即有na个h 通过离子交换膜 故d项错误 题型三新型化学电源 典型例题 2015 全国卷 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置 其工作原理如图所示 下列有关微生物电池的说法错误的是 a 正极反应中有co2生成b 微生物促进了反应中电子的转移c 质子通过交换膜从负极区移向正极区d 电池总反应为c6h12o6 6o2 6co2 6h2o 解析 选a 根据碳元素的化合价的变化 二氧化碳中碳元素的化合价为最高价 4价 所以生成二氧化碳的反应为氧化反应 应在负极生成 其电极反应式应为c6h12o6 6h2o 24e 24h 6co2 a错误 在微生物的作用下 该装置为原电池装置 反应速率比化学反应速率快 所以微生物促进了反应的发生 b正确 原电池中阳离子 质子 向正极移动 c正确 电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应 d正确 答题技法 解答新型化学电源的有关步骤1 判断电池类型 确认电池原理 核实电子 离子移动方向 2 确定电池两极 判断电子 离子移动方向 书写电极反应和电池反应 3 充电电池 放电时为原电池 失去电子的为负极反应 4 电极反应 总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式 另一电极反应式 即时训练 1 磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池之一 其基本组成及反应原理如图所示 下列说法不正确的是 a 该系统中只存在化学能和电能的相互转化b 在移位反应器中 发生反应co g h2o g co2 g h2 g h 0 若温度越高 则v co 越大c 改质器和移位反应器的作用是将cxhy转化为h2和co2d 该电池正极的电极反应为o2 4h 4e 2h2o 解析 选a 根据图示分析知该系统中存在化学能和电能的相互转化 化学能与热能的相互转化等能量转化形式 a项错误 温度越高 v co 越大 b项正确 由图可知cxhy在改质器中转化为h2和co co在移位反应器中转化为co2 所以改质器和移位反应器的作用是将cxhy转化为h2和co2 c项正确 燃料电池中 正极上o2得电子 和氢离子反应生成水 电极反应式为o2 4h 4e 2h2o d项正确 2 最近索尼公司演示了一种电池 可以采用碎纸运行 产生的废弃物就是水 该电池的电解质溶液中混合了水和酶 酶分解纸张会产生氢离子 氢离子与空气混合产生水 从而形成电流 其结构示意图如图所示 下列关于该电池的叙述正确的是 a 该电池属于燃料电池b 该电池可在高温环境下使用c a极为该电池的负极d b极附近的电极反应为 c6h10o5 n 7nh2o 24ne 6nco2 24nh 解析 选a 由图示看出纤维素在该电池中被氧化为co2 而氧气在该电池中被还原为h2o 该电池属于燃料电池 a项正确 纤维素在b极发生失电子的氧化反应 故b极为负极 a极为正极 c项 d项均