题型10-电化学原理-高考化学选择题热考题型及破题秘诀

2019年高考化学选修课热题类型及破题秘诀问题型10的电化学原理人气考试分数试验点1一次电池和电解池的工作原理试验点2新型化学电源电极反应试验点3电解规则的罕见应用试验点4金属的腐蚀与防护破题秘诀秘诀1解题的基础电化学原理：(一)必须把握的两个移动：离子移动：一次电池：阴离子负极、阳离子正极； 电解池：阴离子阳极、阳离子阴极。电子移动：一次电池：负极正极、电流方向为逆电解池：电源负极极阴极、阳极电源的正极。(2)掌握电化学中的两个反应：氧化反应：一次电池的正极和电解池的阳极极还原反应：一次电池负极和电池负极。秘诀2正确书写电极反应式：包括负极、正极、负极、正极反应式。 一般程序是：根据问题的含义，确定反应物和生成物将介质环境和电荷保存结合起来，补充适当的微粒子，如酸性补充h、碱性补充OH-、固体氧化物补充O2-、熔融碳酸盐补充CO32-等调查补充水：补充氧原子数量的水。秘诀3 :熟悉铅蓄电池、燃料电池、锂电池和新型电池等经常试验的电池。秘诀4熟悉常见问题：电极判定离子移动方向电极反应式的标记电极附近的PH变化； 电子迁移数的相关计算。试验点1一次电池和电解池的工作原理例1 (2015天津总理，4 )图示锌铜一次电池装置时，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下面的描述正确的是()a .在铜电极上发生氧化反应b .电池工作一段时间后，甲池的c(SO )减少c .电池工作一段时间后，乙池溶液总质量增加d .阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中的电荷平衡分析： a项，由于锌的活性大于铜，铜电极为正极，正极Cu2得到的电子发生还原反应生成Cu，发现有错误的b项，阳离子交换膜只能通过阳离子和水分子，甲池的c(SO )不变，错误的c项，乙池的Cu22e-=cu，同时， 在甲池中Zn2通过阳离子交换膜进入乙池时，由于Cu2 Zn2、M(Zn2 )M(Cu2)，乙池溶液的总质量增加，正确的d项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解中Zn2通过交换膜向正极移动，保持溶液中的电荷平衡，阴离子使交换膜脱离故选c。由图像可知，该一次电池反应式中，Zn Cu2=Zn2 Cu、Zn发生氧化反应，在负极、Cu电极发生还原反应，正极、阳离子交换膜仅使阳离子和水分子通过，两电池溶液中的硫酸根浓度不变化，随着反应的进行， 甲电池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙电池，溶液保持电中性，进入乙电池的Zn2和放电的Cu2的物质量相等，Zn的摩尔质量大于Cu，因此乙电池溶液的总质量增大。变形式训练1如图所示判断时，以下的说法是正确的()a.a电极附近溶液的pH值变高b .甲极生成氢，乙极生成氧如果有0.1 mol电子移动，则b电极产生1.12 L的气体图中b是阴离子交换膜，c是阳离子交换膜，用该装置可以制作硫酸和氢氧化钠解析：甲方释放阳极、氧气，电极附近h浓度增大的b为阴极，产生H2的c项没有标准情况，是错误的。 选择d。变体培训2下面的描述是正确的()连接A.K和n，x是硫酸，过一会儿溶液的pH值就会变高B.K和n相连时，x为氯化钠，石墨电极反应：2h2e-=h2连接C.K和m，x是硫酸，过一会儿溶液的pH值就会变高D.K和m相连时，x为氯化钠，石墨电极反应：4OH-4e-=2H2O O2分析： a项，k和n连接时构成一次电池，x为硫酸，发生氢析出腐蚀，铁为负极，电子不被氧化，石墨为正极，氢离子在正极表面得到电子，一段时间后溶液的pH增大，b项，k和n连接时构成一次电池，x为氯化钠，铁吸氧c项、k和m连接时构成电解池，x为硫酸，石墨为阳极，铁为阴极，相当于电解水，一段时间后硫酸浓度增大，溶液pH减少，d项、k和m连接时构成电解池，x为氯化钠，石墨为阳极，电极反应为2Cl-2e-=Cl2。 故选a。试验点2新型化学电源电极反应例2 (2015全国卷I、11 )微生物电池是通过微生物的作用将化学能转换成电能的装置，其工作原理如图所示。 以下微生物电池的说法不对的是()a .正极反应中生成CO2b .微生物促进了反应中电子的迁移c .质子通过交换膜从负极区域移动到正极区域d .电池的总反应为c6h 12 o6o2=6co2-6h2o解析：从问题的意义出发，微生物电池的原理是微生物使O2和C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，b是正确的氧在正极反应，质子交换膜只允许通过h，因此正极反应为O2 4e- 4H=2H2O，没有生成CO2， a项错误的负极反应： C6H12O6-24e- 6H2O=6CO2 24H，h生成于负极区域，转移到正极区域，被正极消耗，c项正确的总反应是C6H12O6 6O2=6CO2 6H2O，d项正确。 故选a。模式化训练1 (2015江苏，10 )熔融碳酸盐燃料电池的原理。 据说这个电池正确如下()使CH4 H2O3H2 CO反应，每1 mol CH4移动12 mol电子b .电极a上H2涉及的电极反应为H2 2OH-2e-=2H2Oc .当电池工作时，CO向电极b移动d .在电极b发生电极反应为O2 2CO2 4e-=2CO分析：在a项、H4O中，通过该反应，每1 mol CH4移动6 mol电子，错误的是该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，因此作为a电极的负极上的h2o涉及的电极反应为H2-2e- CO=CO2 H2O，错误的是c项，一次电池工作时，阴离子向负极移动b极为正极，错误d项，b电极即正极上的O2所涉及的电极反应为O2 4e- 2CO2=2CO，是正确的。 选择d。变式训练2 (2014新课标全国卷ii，12) 2013年3月，我国科学家报道了一种图像水溶液锂离子电池系统。 下面的描述是错误的()A.a是电池的正极b .电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4 xLic .放电时，a极锂的价数发生变化d .放电时，溶液中的Li从b移动到a分析：图示为一次电池装置。 a项由图示分析可知，金属锂容易失去电子，由一次电池原理可知，由于含有锂的一端为一次电池的负极，即b为负极，a为正极，因此为正确的b项，电池充电时为电解池，反应式为一次电池反应的反应，因此为正确的c项，放电时， 在a极的一次电池的正极发生还原反应的是锰元素，锂元素的价数不变，因此不正确的d项，放电时是一次电池，锂离子必须向正极(a极)移动，因此是正确的。 故选c。试验点3电解规则的罕见应用例3 (2015四川总理，4 )用右图所示的装置除去含有CN-、cl的废水中的cn时，控制溶液的pH为910，阳极产生的ClO-将cn氧化为2种无污染气体。 下一个说法错误的是()a .阳极使用石墨，阴极使用铁b .阳极电极反应式： Cl- 2OH-2e-=ClO- H2Oc .阴极电极反应式：2H2O 2e-=H2 2OH--除外反应： 2ch-5 clo-2h=N2-2 CO2-5cl-H2O分析： Cl-阳极发生氧化反应，ClO-，水和电分离的h在阴极发生还原反应，生成H2，而电解质溶液为碱性，因此a、b、c项为正确的d项，溶液为碱性，离子方程为h，正确的离子方程为2n- 5clo- h2o=n2。 选择d。【破题秘诀】本问题是利用电解原理进行废水处理。 主要考察：电极判定、电极反应式标记、离子方程式。变式训练1下图为EFC剑桥法使用固体二氧化钛(TiO2)制造海绵钛的装置的示意图，其原理为低阴极电位，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。 下面的说法正确的是()a .阳极电极反应式为2Cl-2e-=Cl2。b .阴极电极反应式为TiO2 4e-=Ti 2O2-c .通电后，O2-、Cl-向阴极移动d .石墨电极的质量不变解析：电解质中的阴离子O2-、cl向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，因此电极反应为2O2-4e-=O2，O2和石墨反应生成CO、CO2、a、c、d，只有b是正确的。 选b。变式训练2某厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽以铁板为阴、阳极，槽内加入含铬废水，原理图如下所示。 下一个说法错误的是()A.A为电源正极b .阳极区溶液中发生的氧化还原反应为cr2o 6fe214h=2cr36fe37h2oc .阴极区域附近溶液的pH降低d .如果不考虑气体的溶解，收集H2 13.44 L (标准状况)，则cr2o被还原为0.1mol分析：根据图示，a为阳极，b为阴极，电极反应式为阳极： Fe-2e-=Fe2阴极：2h-=h2并且，cr2o 6fe214h=2cr36fe37h2o由于阴极区域c(H )减少，因此pH增大。 根据6H26Fe2 Cr2O，在释放出13.44 L (标准情况) H2的情况下，cr2o应被还原为0.1mol。 故选c。试验点4金属的腐蚀与防护例4 (2013北京总理、7 )在下述的金属防腐蚀对策中，使用施加了电流的阴极保护法是()a .在水中的钢闸门上连接电源的负极b .金属护栏的表面涂装c .汽车底盘涂装高分子薄膜d .地下钢管连接镁块分析： a项，水中钢的栅极上连接了电源的负极，即作为电化学保护装置的阴极，不发生电子反应而被保护，正确的b项和c项都是添加了防护层的防腐方法，b、c项与问题的含义不符，错误的d项是牺牲阳极的阴极保护法，是错误的。 故选a。【破题的秘诀】牢牢遵循电流通过的阴极保护法。 因为作为阴极需要施加电流，所以受保护的金属必须与电源的负极连接。变形训练1采用下图装置进行实验，最初a、b两个液面平坦，密封，放置一段时间。 下一个说法错误的是()A.a发生吸氧腐蚀，b发生抽氢腐蚀b .过了一会儿，a的液面就会高于b的液面C.a中溶液的pH增大，b中溶液的pH减少D.a、b两处具有相同的电极反应式： Fe-2e-=Fe2分析：根据装置图，左侧铁丝吸氧腐蚀，右侧铁丝脱氢腐蚀，其电极反应左侧负极： Fe-2e-=Fe2正极： O2 4e- 2H2O=4OH-右负极： Fe-2e-=Fe2正极：2h-=h2a地点、b地点的pH均上升，c错误。 故选c。关于变式训练2次金属腐蚀的说法正确的是()a .在图1中，铁钉容易腐蚀b .在图2中，滴加少量KSCN溶液，生成红色沉淀c .在图3中，煤气炉中心部容易生锈主要是因为在高温下铁发生化学腐蚀d .在图4中，牺牲镁块来防止地铁钢管的腐蚀，镁块相当于一次电池的正极分析：图1为干燥环境下不易腐蚀的图2中，Fe-2e-=Fe2、Fe2和SCN-不能生成红色沉淀，Fe3和SCN-也不能生成红色沉淀的d项为牺牲阳极的阴极保护法，镁为负极。 故选c。10 .真题回访1.(2016新课标1卷)三室式电透析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd为离子交换膜，在直流电场的作用下，可以通过两膜中间的Na和离子交换膜，在两端的隔室中离子被隔断，不能进入隔室。以下说明是正确的()a .通电后，中隔室的SO42-离子向正极移动，正极区溶液的pH增大b .该方法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品c .负极反应为2 H2O4e=o24h，负极区域溶液的pH降低d .使1mol电子的电量通过电路时，生成0.5mol的O2解析： a .根据同种电荷相互排斥、异种电荷吸引的原则，在电解槽中阴离子向正电荷多的阳极区取向移动，因此通电后中隔室的SO42-向正电荷移动，在正极区带负电荷的oh失去电子，发生氧化反应而放电，破坏附近的水的离子化平衡b .阳极区的氢氧化物离子放电，溶液中产生硫酸，阴极区的氢离子获得电子，发生还原反应放电，附近的水的离子化平衡被破坏，溶液中的c(OH-)c(H )，因此产生氢氧化钠， 该方法在处理含有Na2SO4排水时能够得到NaOH和H2SO4产品，正确的c .负极区域的氢离子得到电子，溶液中的c(OH-)c(H )，因此负极区域的溶液的pH变高，错误地使1mol的电子的电量通过d .电路时， 由于闭合回路整体的电子移动数相等，因此反应中产生氧的物质的量n(O2)=1mol4=0.25mol，成为错误。 选b。2.(2016新课标2卷) Mg-AgCl电池是以海水为电解质溶液的水活性电池。 下面的描述是错误的()a .负极反应式为Mg-2e-=Mg2b .正极反应式为Ag e-=Agc .电池放电时从Cl-正极向负极迁移d .在负极发生副反应Mg 2H2O=Mg(OH)2 H2。分析：根据问题，在电池总反应式为Mg 2AgCl=MgCl2 2Ag、正极反应为：