二轮电化学学案

1 二轮复习二轮复习 电化学原理及其应用考点电化学原理及其应用考点 考点一考点一 原电池原电池 1 原电池正 负极的判断 原电池正 负极的判断 根据电极材料的活泼性判断 相对活泼的金属为负极 根据电极反应的类型判断 发生氧化反应为负极 根据外电路中电子的流向判断 电子由负极流出经导线流向正极 根据外电路电流方向判断 外电路中电流由电源正极流向负极 根据电解质溶液中离子的定向移动方向判断 阳离子定向移动至正极 2 有关原电池问题的解题思路 有关原电池问题的解题思路 解决原电池问题时 一般的思维程序是 根据电极材料的活泼性判断出正 负极 电极反 应的类型 氧化反应 还原反应 电极反应类型 原电池反应方程式 3 燃料电池中电极反应式的书写 近年来高考的热点 燃料电池中电极反应式的书写 近年来高考的热点 正极耗 O2发生还原反应 产物视介质而定 若为酸性介质 则生成 H2O O2 4H 4e 2H2O 若为碱性介质 则生成 OH O2 2H2O 4e 4OH 负极耗 燃 H2 CH3OH 等燃料 发生氧化反应 产物同样视介质而定 若为酸性介质 则生成 H H2 2e 2H CH3OH 6e H2O CO2 6H 若为碱性介质 则生成 OH H2 2e 2OH 2 H2O CH3OH 6e 8OH CO32 6 H2O 例例 1 2010 广东理综 23 改编 铜锌原电池 如图 工作时 下列叙 述正确的是 A 正极反应为 Zn 2e Zn2 B 电池反应为 Zn Cu2 Zn2 Cu C 在外电路中 电子从正极流向负极 D 盐桥中的 K 移向 ZnSO4溶液 例例 2 2009 安徽理综 12 Cu2O 是一种半导体材料 基于 绿色化学理念设计的一制取 Cu2O 的电解池示意图如 右 电解总反应为 2Cu H2OCu2O H2 下列说法正确的 通电 是 A 石墨电极上产生氢气 B 铜电极发生还原反 应 C 铜电极接直流电源的负极 D 当有 0 1 mol 电子转 移时 有 0 1 mol Cu2O 生成 考点二考点二 电解池电解池 1 电解池阴 阳极的判断 电解池阴 阳极的判断 根据所连电源的正 负极判断 和电源正极相连的为电解池的阳极 根据电极反应的类型判断 发生氧化反应为阳极 根据外电路中电子的流向判断 电子由电源负极流向电解池的阴极 根据外电路电流方向判断 外电路中电流由电源正极流向电解池的阳极 根据电解质溶液中离子的定向移动方向判断 阳离子定向移动至阴极 2 电解时电极产物的判断 电解时电极产物的判断 阳极产物的判断 如果是活泼电极 金属活动性顺序表 Ag 以前 则电极材料失电子 电极被溶解 溶液 中的阴离子不能失电子 如果是惰性电极 Pt Au 石墨 则要看溶液中阴离子的失电子能力 此时根据阴离子 放电顺序加以判断 常见阴离子放电顺序 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子放电顺序与金属活动性顺序 相反 其中 Ag Fe3 Cu2 H 3 电解池的电极反应和总反应式的书写方法及电解的规律 电解池的电极反应和总反应式的书写方法及电解的规律 书写步骤 第一步 先检查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类 第二步 由放电顺序确定放电产物和电极反应 第三步 将电极反应相加得总反应式 电解规律 电解水型 电解电解质型 电解电解质和水型 电解质浓度变化及 pH 变化 如 何使电解质溶液复原 例例 3 右图为相互串联的甲乙两个电解池 请回答 甲池若为用电解原理精炼铜的装置 A 极是 材料是 电极反应为 B 极是 材料是 主要电极反应为 电解质溶液为 乙池中若滴入少量酚酞试液 开始一段时间后 极附近呈红色 若甲槽阴极增重 12 8 g 则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为 常温下若乙槽剩余液体为 400 mL 则电解后得到碱液的物质的量浓度为 pH 为 考点三考点三 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 1 金属腐蚀的本质 金属腐蚀的本质 金属腐蚀的本质就是金属失电子被氧化 金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型 若 金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起腐蚀 则是化学腐蚀 此类腐蚀无电流 产生 若合金或不纯金属接触到电解质溶液构成原电池 其中活泼金属作负极失去电子被 腐蚀 称为电化学腐蚀 此类腐蚀伴随电流产生 且腐蚀速率比化学腐蚀快 电化学腐蚀 又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 水膜酸性较强时发生析氢腐蚀 水膜酸性很弱或非酸性时发 生吸氧腐蚀 2 判断金属腐蚀快慢的规律 判断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 化学腐蚀 有防护腐蚀措施的腐蚀 有原电 池原理防护的腐蚀 有电解原理防护的腐蚀 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 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大 腐蚀越快 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 腐蚀越快 例例 4 2009 上海 13 如图装置中 U 型管内为红墨水 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 Fe 2e Fe2 D a 试管中发生了吸氧腐蚀 b 试管中发生了析氢腐蚀 例例 5 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 现象 计算 2 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 当镀锡铁制品的镀层破损时 镀层仍能对 铁制品起保护作用 海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护 法 可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 A B C D 挑战真题挑战真题 1 2011 安徽高考 12 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 5MnO2 2Ag 2NaCl Na2Mn5O10 2AgCl 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 Ag Cl e 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 2011 山东高考 15 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 3 2010 全国理综 10 下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图 电池的一个电极由有机 光敏染料 S 涂覆在 TiO2纳米晶体表面制成 另一电 极由导电玻璃镀铂构成 电池中发生的反应为 TiO2TiO2 S 激发态 TiO2 S TiO2 S e I 2e 3I 2TiO2 S 3I 2TiO2 S I 3 3 下列关于该电池叙述错误的是 A 电池工作时 I 在镀铂导电玻璃电极上放电 B 电池工作时 是将太阳能转化为电能 C 电池的电解质溶液中 I 和 I的浓度不会减少 3 D 电池中镀铂导电玻璃为正极 4 2010 安徽理综 11 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 2H2 O2 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 B b 极上的电极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH C 每转移 0 1 mol 电子 消耗 1 12 L 的 H2 D H 由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极 5 2010 浙江理综 9 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 有关该电池的下列说法中 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 FeS Li2S Fe C 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 Li2S Fe 2e 2Li FeS 6 2011 新课标全国 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 7 2009 山东理综 29 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 NH3 H2O 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 8 2010 全国 29 右图是一个用铂丝作电极 电解稀 的 MgSO4溶液的装置 电解液中加有中性红指示剂 此时溶液呈红色 指示剂的 pH 变色范围 6 8 8 0 酸色 红色 碱色 黄色 回答下列问题 1 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙 述正确的是 填编号 A 管溶液由红变黄 B 管溶液由红变黄 A 管溶液不变色 B 管溶液不变色 2 写出 A 管中发生反应的反应式 3 3 写出 B 管中发生反应的反应式 4 检验 a 管中气体的方法是 5 检验 b 管中气体的方法是 6 电解一段时间后 切断电源 将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 29 15 分 1 2 2H 3e H2 写 2H2O 2e 2OH H2 同样给分 Mg2 2OH Mg OH 2 3 4OH4e 2H2O O2 写 2H2O 4e 4H O2 同样给分 4 用拇指按住管口 取出试管 靠近火焰 放开拇指 有爆鸣声 管口有蓝色火焰 2 分 5 用拇指按住管口 取出试管 放开拇指 将带有火星的木条伸入试管内会复燃 2 分 6 溶液呈红色 白色沉淀溶解 或大部分溶解 3 分 1 中央电视台报道 一种名叫 排毒基强离子排毒仪 的产品正在市场热销 向排毒盆内倒入 了纯净的温水 双脚放入盆中 启动电源开关 加入了适量精盐 过一段时间 盆中开始 出现绿色 红褐色的絮状物 下列说法正确的是 A 绿色 红褐色的絮状物就是从脚底排出的体内毒素 B 加一些精盐的目的是起到消炎杀菌的作用 C 此 排毒基强离子排毒仪 一定是用惰性电极制成的 D 绿色 红褐色的絮状物分别是氢氧化亚铁和氢氧化铁 2 中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种 一是铝的工业制备 二是氯碱工业 三是金属钠的制备 下列关于这三个工业生产的描述正确的是 A 电解法制金属钠时 负极反应式为 Na e Na B 电解法生产铝时 需对铝土矿进行提纯 在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性 C 在氯碱工业中 电解池中的阴极产生的是 H2 NaOH 在阳极附近产生 D 氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了 NaCl 在电解时它们的阴极都是 Cl 失电子 6 下列关于金属腐蚀叙述正确的是 A 金属在潮湿空气中腐蚀的实质是 M nH2O M OH n H2 n 2 B 金属的化学腐蚀的实质是 M ne Mn 电子直接转移给氧化剂 C 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D 在潮湿的中性环境中 金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀 7 下列叙述正确的是 A 在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应 B 用惰性电极电解 Na2SO4溶液 阴 阳两极产物的物质的量之比为 1 2 C 用惰性电极电解饱和 NaCl 溶液 若有 1 mol 电子转移 则生成 1 mol NaOH 4 D 镀层破损后 镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 8 以惰性电极电解 CuSO4溶液 一段时间后取出电极 加入 9 8 g Cu OH 2后溶液与电解前相 同 则电解时电路中流过的电子为 A 0 1 mol B 0 2 mol C 0 3 mol D 0 4 mol 11 某课外活动小组设计了如下图所示的装置 调 节滑动变阻器 控制电流强度适中的情况下用 其进行缓慢电解 NaCl 溶液及相关实验 此时 打开止水夹 a 关闭止水夹 b 由于粗心 实 验并未达到预期目的 但也看到了令人很高兴 的现象 阳离子交换膜只允许阳离子和水通过 请帮助他们分析并回答下列问题 1 写出 B 装置中的电极反应 阴极 阳极 2 观察到 A 装置中的现象是 3 当观察到 A 装置中的现象后 他们关闭止水夹 a 打开止水夹 b 再观察 C 装置 若无 现象 请说明理由 若有现象 请写出有关反应的化学方程式 是离子反应的写离子方 程式 4 若想达到电解 NaCl 溶液的目的 应如何改进装置 请提出你的意见 12 创新探究 某校化学兴趣小组为了探究原 电池工作原理 进行如下系列实验 请分析 实验结果后回答相应问题 1 实验一中铜片 锌片表面均有红色物质析 出 电流计指针偏转 但较短时间内电 流即明显减小 实验结束时测得锌片减 少了 3 94 g 铜片增重了 3 84 g 则该原 电池的工作效率是 指参加原 电池反应的锌占反应总量的百分率 2 实验二中刚将铜 锌片插入溶液中时电流计指针有偏转 但立即就归零了 为什么锌失 去的电子不能持续通过导线流向铜极给 Cu2 3 实验三中盐桥中的 K 流向 溶液 填 ZnSO4或 CuSO4 如果 Zn 的消耗速率 为 1 10 3 mol s 则 K 的迁移速率为 mol s 与实验一比较 实验三原电池 的工作效率大大提高 原因是 4 你根据实验一 二 三可得出的结论是 写出两点即可 5 实验四中 调节低压电源的电压到 6 V 并把其正 负极分别与上图装置中的两个碳电 极相连接 接通电源 图示中的 连接到电源的正极上 连接到电源的负极上 电解氢氧化钾溶液制取氢气 氧气 且制得的氢气与氧气的体积比为 2 1 去掉电源 该装置就成为一只氢氧燃料电池 用带有一小灯泡的导线连接 a b 灯泡即可发亮 下列说法错误的是 A 在电解 KOH 溶液制备 H2和 O2时 KOH 的作用是增强溶液的导电性 一段时间后 其浓度增大 B 当作为氢氧燃料电池时 c 极发生氧化反应 d 极发生还原反应 C 当作为氢氧燃料电池时 电解质溶液中的 OH 向着 d 极移动 D 如将 KOH 溶液换成稀 H2SO4 且作为氢氧燃料电池