2020年浙江湖州高考化学二轮复习-电化学

高三化学二轮复习专题四电化学,第一课时,考情展示,高频考向探究,考向一原电池原理及金属腐蚀【核心透析】1.锌铜原电池的工作原理,高频考向探究,高频考向探究,2.原电池正、负极的判断方法,高频考向探究,3.原电池电极反应式的正误判断(1)看电极反应式是否匹配：负极发生氧化反应,正极发生还原反应。(2)看产物在环境中能否共存：酸性电解质时电极反应式中不能出现OH-,碱性电解质时电极反应式中不能出现H+。(3)看生成产物是否正确、是否符合守恒规律。4.金属的腐蚀(1)腐蚀类型的判断根据水膜判断：无水膜的为化学腐蚀,水膜呈酸性是析氢腐蚀,水膜呈弱酸性或中性是吸氧腐蚀。,高频考向探究,根据正极反应判断:有气体生成的是析氢腐蚀,氧气参与反应的是吸氧腐蚀。(2)金属腐蚀快慢的比较一般来说,可用下列原则判断：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护措施的腐蚀。对同一金属来说,腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。活泼性不同的两种金属,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,金属腐蚀的速率越快。,高频考向探究,【典例探究】例12019全国卷利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是()A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应：H2+2MV2+=2H+2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动,B,高频考向探究,解析工业合成氨需要在高温、高压、催化剂作用下完成,而此法合成氨是利用生物燃料电池原理,反应条件温和,还可提供电能,A项正确。根据图示及化合价变化特点,可以得出H2转化为H+的过程应该在负极区完成,不是阴极区,B项错误。N2在固氮酶的作用下发生反应转化为NH3,得电子发生还原反应,C项正确。原电池中阳离子由负极区移向正极区,D项正确。,高频考向探究,变式美国斯坦福大学的工程师设计出一种从污水“提取”潜在电能的新型微生物电池,该电池能将生活污水中的有机物分解同时发电,电池结构如图所示。已知a电极为惰性材料,b电极为Ag2O。下列说法不正确的是()A.a电极是负极,b电极是正极B.b电极发生的反应是Ag2O+2e-+2H+=2Ag+H2OC.a电极每生成标准状况下2.24LCO2,可向b电极转移0.1mol电子D.高温条件下,该电池不能正常工作,C,高频考向探究,解析根据图中电子流动方向,可判断a电极是负极,b电极是正极,A正确;b电极是正极,发生Ag2O的还原反应,B正确;未说明a电极发生反应的有机基质是什么物质,故电子转移的数目无法确定,C错误;高温条件下,微生物会死亡,电池无法工作,D正确。,高频考向探究,5.燃料电池装置的分析,高频考向探究,【示例分析1】如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700900时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。,正极,负极,O2+4e-=2O2-,N2H4+2O2-4e-=N2+2H2O,N2H4+O2=N2+2H2O,O2-,乙,甲,高频考向探究,【示例分析2】微生物燃料电池的一种重要应用就是废水处理中实现碳氮联合转化为CO2和N2,如图所示,1、2为厌氧微生物电极,3为阳离子交换膜,4为好氧微生物反应器。,正极,负极,CH3COO-8e-+2H2O=2CO2+7H+,2NO3+12H+10e-=N2+6H2O,酸性,NH4+2O2=NO3+2H+H2O,高频考向探究,考向二电解原理及金属防护【核心透析】1.电解池工作原理示意图(阳极为惰性电极),高频考向探究,2.正确判断产物(1)阳极产物的判断首先看电极,如果是活性电极作阳极,则电极材料失电子,电极溶解(注意:铁作阳极溶解生成Fe2+,而不是Fe3+);如果是惰性电极作阳极,则需看溶液中阴离子的失电子能力,阴离子放电顺序为S2-I-Br-Cl-OH-(水)。(2)阴极产物直接根据阳离子的放电顺序进行判断:Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+H+(水)。,高频考向探究,3.电解计算破题“3方法”原电池和电解池的计算包括:两极产物的定量计算、溶液pH计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法:(1)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。(2)根据总反应方程式计算先写出电极反应式,再写出总反应方程式,最后根据总反应方程式列出比例式计算。,高频考向探究,(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。如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:,高频考向探究,4.金属的电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理:正极为被保护的金属,负极为比被保护的金属活泼的金属。(2)外加电流的阴极保护法电解原理:阴极为被保护的金属,阳极为惰性电极。,高频考向探究,5.带膜电解池装置分析示例在高中试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H+)通过。离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子,目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷,利用离子交换膜的这一功能可用来制备物质。解题时应先分析出应制备或提纯的物质,后确定装置的正负极,根据离子交换膜的功能判断特定离子的移动方向,反过来,我们可以根据离子移动方向判断膜的类型。,【示例分析】四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH常用作电子工业清洗剂,以四甲基氯化铵(CH3)4NCl为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如图4-10所示(a、b为石墨电板,c、d、e为离子交换膜)。,高频考向探究,阴,阳,负,正,Cl,阳离子,阳离子,2H+2e-=H2,4OH-4e-=O2+2H2O,高频考向探究,【典例探究】例2电解合成1,2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是()A.该装置工作时,化学能转变为电能B.CuCl2能将C2H4还原为1,2-二氯乙烷C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜D.该装置总反应为CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,D,高频考向探究,解析该装置为电解池,则工作时,电能转变为化学能,A错误。C2H4中C化合价为-2价,ClCH2CH2Cl中C化合价为-1价,则CuCl2能将C2H4氧化为1,2-二氯乙烷,B错误。该电解池中,阳极发生CuCl失电子生成CuCl2的电极反应,阳极区需要Cl-参与,则X为阴离子交换膜,而阴极区发生的电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-,有阴离子生成,为保持电中性,需要电解质溶液中的Na+,则Y为阳离子交换膜,C错误。该装置中阳极首先发生CuCl失电子生成CuCl2的电极反应,生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2-二氯乙烷和CuCl,CuCl在阳极区循环利用,而阴极水中的氢离子放电生成氢气,其总反应方程式为CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,D正确。,高频考向探究,变式Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池如图所示,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2。下列说法正确的是()A.电子的流向:电源负极石墨电极Cu电源正极B.铜电极上的电极反应式为2Cu+H2O-2e-