高中化学教学论文 2010年高考电化学考点例析 人教版

1 20102010 年高考电化学考点例析年高考电化学考点例析 2010 年高考已尘埃落定 广大高三的师生又将迎来 2011 年高考 纵观 2010 年各地 的高考试题 笔者研究了其中部分有关电化学的考题 希望对迎考的师生有所帮助 电化学知识主要包括原电池和电解池的基本原理及其应用 说明的是化学能和电能的 相互转化关系 与氧化还原反应的知识密切联系 考题不拘泥于对常见装置的考察 常常 引申联系新型的装置设备 考察学生知识的迁移能力 有的题目中包含其他问题或被包含 在其他问题之中 考察学生的综合能力等等 现就 2010 年部分高考化学试题中有关考题分 析如下 一 常见形式 知识有所扩展 例题 1 全国 II 卷 29 题 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 222 22 2H O 2e2 HeHOHH 写同样给分 2 2 2 MgOHMg OH 3 写出 B 管中发生反应的反应式 2222 442 244H OHeH OOH OeO 写同样给分 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 溶液呈红色 白色沉淀溶解 或大部分溶解 3 分 解析 本题是典型的电解池问题与实验的结合 分析清楚电解池的工作原理 有助于 解决实验问题 MgSO4为强酸弱碱盐 溶液显酸性 表现为红色 还是活泼金属的含氧酸 盐 电解该溶液实际是电解水 A 为阴极 发生反应 2H 2e H2 显碱性 A 管溶液由红 变黄 且 Mg2 与 OH 可生成白色 Mg OH 2沉淀 B 为阳极 发生反应 4OH 4e 2H2 O O2 显酸性即硫酸溶液 B 管溶液不变色 a 管收集的是氢气 b 管收集的是氧气 依 据两种气体的性质进行检验 将电解液倒入烧杯内 阴极的白色沉淀 Mg OH 2和阳极的硫 酸进行酸碱中和反应 生成 MgSO4和 H2 O 表现为溶液呈红色 白色沉淀溶解 或大部 分溶解 例题 2 广东卷 23 题 铜锌原电池 如图 9 工作时 下列叙述正确的是 B C 2 解析 本题考查的是铜锌原电池的基本工作原理及盐桥的应用 此内容是选修 4 的基 本内容 检验学生的基础知识是否牢固 负极 Zn 2e Zn2 正极 Cu2 2e Cu 总反 应 Zn Cu2 Zn2 Cu 外电路中 电子从负极流向正极 溶液中 阴离子向负极移动 阳离子向正极移动 盐桥属于新增知识点 所起的作用就是连通两溶液 使阴阳离子能定 向移动 例题 3 福建卷 11 题 铅蓄电池的工作原理为 22442 222PbPbOH SOPbSOH O 研读右图 下列 判断不正确的是 C A K 闭合时 d 电极反应式 2 4224 224PbSOH OePbOHSO B 当电路中转移 0 2mol 电子时 I 中消耗的 24 H SO为 0 2 mol C K 闭合时 II 中 2 4 SO 向 c 电极迁移 D K 闭合一段时间后 II 可单独作为原电池 d 电极为正极 解析 铅蓄电池是 两池 的结合体 放电时符合原电池原理 充电时符合电解池原 理 K 闭合时 I 为原电池 根据已知方程式知 其中 a 为 PbO2做正极 b 为 Pb 做负极 所以 II 为电解池 c 为阴极 d 为阳极 d 的电极反应式为 3 2 4224 224PbSOH OePbOHSO A 正确 根据已知方程式知 转移的电子 与消耗的硫酸物质的量相等 B 正确 II 为电解池 阴离子向阳极移动 2 4 SO 向 d 电极迁 移 C 不正确 K 闭合一段时间后 II 的两个电极分别附着 Pb 和 PbO2 所以可单独作为原 电池 d 电极为正极 D 正确 以上各题均来源于教材 以实验装置图的形式出现 有利于学生对化学反应进行分析 判断 要求学生能够应用学习的基本原理去解决问题 二 变换形式 考察基本概念 例题 4 全国 I 卷 10 题 右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 TiO2 S TiO2 S 激发态 TiO2 S TiO2 S e I3 2e 3I 2TiO2 S 3I 2TiO2 S I3 下列关于该电池叙述错误的是 A A 电池工作时 I 离子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 I3的浓度不会减少 D 电池中镀铂导电玻璃为正极 解析 本题列举了一种新型电池 拓宽了学生的 视野 也提出了挑战 电池从形式到内容都是学生不 熟悉的 其实 只要学生理解了原电池的基本原理并 且能够通过仔细观察示意图 就能够发现解题的钥匙 太阳能作用 TiO2 S TiO2 S 激发态 染料敏化 TiO2电极失去电子为负极 TiO2 S TiO2 S e 镀铂导电玻璃为正极 I3 2e 3I 太阳能转化为电能 两极生成物可以反应 2TiO2 S 3I 2TiO2 S I3 由此可见电解质溶液中 I 和 I3的浓度不会减少 因此 A 为错误的 例题 5 江苏卷 11 题 右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 C 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 22 O 2H O 4e4OH 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 解析 本题体现了高科技与环保相结合的理念 很新颖 有创造性 涉及四种能量的 转化关系 太阳能 电能 化学能 机械能相互转化 y 是氢氧燃料电池 负极是 H2 2e 2OH 2H2O 用太阳光能电解水 X 是电解池 产生氢气和氧气 实现燃料还原剂氢气 氧化剂氧气的再生 在整个循环系统中存在有能量损耗和热效应的产生 所以不能实现化 学能与电能间的完全转化 因此 C 正确 例题 6 安徽卷 11 题 4 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 2H2 O2 2H2O 下列有关说法正确的是 D 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 解析 本题是氢氧燃料电池的变形题 根据电池的总反 应知 通入氢气的 a 极为负极 H2 2e 2 H CaHSO4固 体电解质传递 H 通入氧气的 b 极为正极 O2 4H 4e 2H2O 电子通过外电路从 a 极流向 b 极 因为 4e 2H2 所以 0 1mol 电子 消耗氢气 0 05mol 在标准状况下体积为 1 12L 因此 D 正确 例题 7 浙江卷 9 题 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 B 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 2 Li s Fe 22eLiFeS 解析 本题包含电解池与原电池的内容 涉及电极判断与电极反应式书写等问题 根 据正极反应式知 正极材料 FeS 得到电子 则 Li Al 为负极材料 化合价均为 0 价 电极 反应式为 Li e Li 因此该电池的电池反应式为 2Li FeS Li2S Fe 充电时的阴极是放 电时的负极 电极反应式为 Li2S 2e 2Li S2 因此 B 正确 例题 8 重庆卷 29 题 钒 V 及其化合物广泛应用于工业催化 新材料和新能源等领域 2 全钒液流储能电池是利用不同价态离子对氧化还原反应来实现化学能和电能相互 转化的装置 其原理如题 29 图所示 29 题图 当左槽溶液逐渐由黄变蓝 其电极反应式为 5 充电过程中 右槽溶液颜色逐渐由 绿 色变为 紫 色 放电过程中氢离子的作用是参与正极反应 和通过交换膜定向移动使电流通过溶液 充电时若转移的电子数为 3 01 1023个 左槽溶液中 n H 的变化量为 0 5mol 解析 本题涉及的是新材料 新能源领域 问题 2 是电化学问题 它提升了本题的 难度和综合程度 该装置可连接外接电源或负载 说明它可充电可放电 根据离子的颜色 特征 左槽溶液逐渐由黄变蓝 由 VO2 得到电子转化为 VO2 此时是放电状态 H 参与 反应生成水 浓度降低 右槽的 H 定向移动至左槽 使电流通过溶液 充电时 右槽为阴 极室 得到电子 由 V3 变为 V2 由绿色变为紫色 为保证电荷守恒 H 由左槽转移至右 槽 其物质的量等于电子的物质的量即 0 5mol 例题 9 江苏卷 17 题 下表列出了 3 种燃煤烟气脱硫方法的原理 3 方法 中用惰性电极电解 3 NaHSO溶液的装置 如右图所示 阳极区放出气体的成分为 O2和 SO2 填化学式 解析 本题涉及多个知识点 问题 3 考察了电解知识 观察物质的流动特点总结两 极反应 阴极室 NaHSO3溶液中 HSO3 的电离程度大于水解程度 溶液显酸性 2H 2e H2 氢离子放电促进 HSO3 的电离 所以流出的是 Na2SO3溶液 阳极室电解质为硫酸 失去电子的只能是水 2 H2O 4e O2 4H SO32 受到电场作用向阳极室定向移动 SO32 2H H2O SO2 所以阳极区放出气体的成分为 O2和 SO2 此类问题以新颖的形式出现 学生必须学会知识迁移 原电池或电解池形式虽然不同 但考察的原理相同 知识要学会灵活运用 才能做到以不变应万变 三 利用原理 解决其他问题 例题 10 新课标卷 12 题 根据右图 可判断出下列离子方程式中错误的是 A A 2 2 2 Ag sCdaqAgaqCd S B 22 CoaqCd sCo sCdaq C 2 2 2 AgaqCd SAg sCdaq D 2 2 2 AgaqCo sAg sCoaq 6 解析 本题是利用原电池原理判断金属的活动性顺序 得出结论再判断离子反应能否 发生 由图知 活动性 Cd Co Ag 不符合该顺序的离子方程式不成立 所以 A 错误 例题 11 北京卷 6 题 6 6 分 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 B 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 3 Fe 3e Fe 解析 本题考察钢铁的腐蚀与防护知识 钢铁中的铁和碳在潮湿的环境中构成原电池 使钢铁受到腐蚀 吸氧腐蚀 负极 Fe 2e Fe2 正极 O2 2H2O 4e 4OH 析氢腐蚀 负 极 Fe 2e Fe2 正极 2H 2e H2 D 错 钢管与电源的负极连接 防止铁失电子被腐蚀 起到保护作用 A 错 铁遇冷浓硝酸表面钝化 可保护内部不被腐蚀 B 对 铁比铜活泼 露天堆放时 铁易被腐蚀 C 错 例题 12 新课标卷 28 题 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中 发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生 成速率 请回答下列问题 1 上述实验中发生反应的化学方程式有 Zn CuSO4 Cu ZnSO4 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 2 硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 Zn 与 CuSO4反应生成的 Cu 和 Zn 构成微电池 加快氢气的生成速率 3 实验室中现有 24 Na SO 4 MgSO 24 Ag SO 24 K SO等 4 种溶液 可与实验 中 4 CuSO溶液起相似作用的是 24 Ag SO 解析 本题是研究化学反应速率的 前三个问题用原电池原理加以解释 Zn 是活泼金 属 与 CuSO4反应生成的 Cu 和 Zn 构成微电池 加快氢气的生成速率 Zn 不能置换比它 活泼的金属 可以置换 Ag 并与之构成原电池加快反应速率 例题 13 新课标卷 35 题 合金是生活中常用的材料 请回答下列问题 2 钢铁的腐蚀给社会造成的损失是巨大的 所以采取各种措施防止钢铁的腐蚀是十 分必要的 请列举三种防止钢铁腐蚀的方法 表面喷涂油漆或镀上铬 锌等金属 4 储氢合金是一类能够大量吸收氢气 并与氢气结合成金属氢化物的材料 如镧镍 合金 它吸收氢气可结合成金属氢化物 其化学式可近似地表示为 56 LaNi H 7 56 LaNi H中各元素化合价均可看作是零 它跟NiO OH 可组成镍氢可充电电池 5652 LaNi H 6NiO OH LaNi6Ni OH 放电 充电 该电池放电时 负极反应是 LaNi5H6 6OH 6e LaNi5 6H2O 解析 本题考察金属的腐蚀与防护 可充电电池的电极反应 问题 2 防止钢铁发生 腐蚀 就是防止钢铁发生原电池反应 所以在钢铁表面加以覆盖 问题 4 可充电电池的 负极反应主要看化合价的变化 已知 56 LaNi H中各元素化合价均可看作是零 则放电后 H 的化合价为 1 价 所以 56 LaNi H为负极材料 得出负极反应 例题 14 山东卷 29 题 对金属制品进行抗腐蚀处理 可延长其使用寿命 1 以下为铝材表面处理的一种方法 以铝材为阳极