【新教材】高考化学备考专题04 电化学问题的综合探究 含解析

1、新教材适用高考化学10【2016年高考天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的na2feo4，同时获得氢气：fe+2h2o+2ohfeo42+3h2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的feo42，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：na2feo4只在强碱性条件下稳定，易被h2还原。 电解一段时间

2、后，c(oh)降低的区域在_ (填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_。c( na2feo4)随初始c(naoh)的变化如图2，任选m、n两点中的一点，分析c(na2feo4)低于最高值的原因：_。【答案】（1）污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；h2+2oh-2e-=2h2o（5）阳极室 防止na2feo4与h2反应使产率降低m点：c(oh-)低，na2feo4稳定性差，且反应慢(或n点：c(oh-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使na2feo4产率降低)。【考点定位】考查化学反应中的能量变化、电解原理及其应用【名师点晴】本题考查的知识点较多

3、，以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时，要注意掌握一般的书写方法：电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的c在酸性溶液中以co2形式存在，在碱性溶液中以co32-形式存在)；溶液中不存在o2-：在酸性溶液中它与h+结合成h2o、在碱性或中性溶液中它与水结合成oh-。本题的易错点和难点是c(na2feo4)低于最高值的原因分析。分析时，要注

4、意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。2.【2015上海化学】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。（2）离子交换膜的作用为：、。（3）精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）kclo3可以和草酸（h2c2o4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂clo2，还生成co2和khso4等物质。写出该反应的化学方程式。【答案】（1） 2cl2h2ocl2h22oh。（2）阻止

5、oh-进入阳极室，与cl2发生副反应：2naoh+cl2=nacl+naclo+h2o；阻止阳极产生的cl2和阴极产生的h2混合发生爆炸。（3）a；d；（4）2kclo3+ h2c2o4+ 2h2so4= 2clo2+2co2+2khso4+2h2o.2kclo3+ h2c2o4+ 2h2so4= 2clo2+2co2+2khso4+2h2o。【考点定位】考查电解原理的应用、氧化还原反应方程式的书写、电离平衡常数在比较离子浓度大小的应用的知识。【名师点睛】氧化还原反应、电解原理、弱电解质的电离平衡理论、盐的水解、离子浓度大小比较是中学化学中的重要知识和理论，要掌握其反应原理、规律、方法、比较依

6、据，再结合实际情况，进行正确的判断，得到相应的答案。1、原电池正负极的判断（1）原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。（2）判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.al在强碱性溶液中比mg更易失电子，al作负极，mg作正极；b.fe、al在浓hno3中钝化后，比cu等金属更难失电子，cu等金属作负极，fe、al作正极。2、原电池中电极反应式的书写(1)如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律写电极反应式

7、。(2)如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素化合价的变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。(3)需要特别指出，对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电”、“放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解原理。(4)原电池电极反应式的书写一定要考虑介质的影响。3、电解池的“两看、五注意”：（1）两看：一看“电极材料”：若阳极材料是除金、铂以外的其他金属，则在电解过程中，优先考虑阳极材料本身失去电子被氧化，而不考虑溶液中阴离子放电的难易。再看

8、“离子放电的难易”：若阳极材料是惰性电极，则在电解过程中首先分析溶液中离子放电的难易。（2）五注意：注意正、负(阴、阳)，抓守恒(电子、电荷)，关注介质。当缺氧时，需加h2o生成h或加oh生成h2o或加co32生成co2或加o2生成h2o。在碱性介质中不能出现h或co2，酸性介质中不能出现oh，特别要关注非水溶液介质(如熔融碳酸盐、熔融金属氧化物及氢化物)。fe作电极失2e生成fe2。二次电池放电时体现原电池原理，充电时体现电解池原理。电解池阳极阴离子的放电顺序(失电子由易到难)为s2ibrcloh含氧酸根；阴极阳离子的放电顺序(得电子由易到难)为agfe3cu2h(酸)fe2zn2h (水)

9、al3mg2naca2k。电化学原理的分析和应用是高考的热点。和2016年大纲相比，主要变化有：“理解原电池和电解池的构成”，要求由“了解”提高为“理解”；“理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施”降低为“了解”。因此预测2017年关于新型电源的工作原理分析、电极反应式的书写仍会在高考中出现，必须高度关注。同样电解原理及其应用也是高考的高频考点，因其与氧化还原反应、离子反应，电解质溶液、元素化合物性质等知识联系密切而成为高考的重点和热点。由于电解原理在工业上的应用更加广泛，预测2017年高考，仍会联系化学工艺过程对电解原理的应用进行考查，应给予高度关注。1、与生产生活

10、相联系，考查金属的腐蚀、防腐等电化学知识的应用。2、考查新型可充电电池、燃料电池电极反应式的书写及应用。3、考查电解的基本原理，电解制备物质等电解相关应用。4、考查电化学基本原理与氧化还原反应结合及相关计算。电极的判断1、原电池：根据构成原电池的电极材料判断；根据电子的流向或电流方向判断；根据电解反应进行判断；根据两极现象（产物）判断2、电解池：根据外接电源判断；根据电子流向或电流方向判断；根据电解反应进行判断；根据两极现象（产物）判断电极反应式的书写和判断1、先判断电极名称。并依据电极名称判断该电极发生氧化反应还是还原反应；2、根据发生的反应判断电子得失情况，并找出是何种物质得失电子及得失电

11、子后的产物；3、结合电解质溶液的特点写出电极反应式电极附近溶液酸碱性的变化写出电极反应，看电极反应是否有h+或oh-的生成或消耗，若有，则电极附近溶液的酸碱性会发生变化。但整个电解质溶液的酸碱性变化要依据电池的总反应来判断。电化学相关的计算1、根据电子得失守恒来计算：用于串联电路中两极产物或反应物量的计算，依据电路中转移的电子数相等2、依据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算3、根据关系式计算：根据电子得失守恒关系，在已知量和未知量之间建立计算所需的关系式这类试题的一般解题方法为：根据原电池的形成条件进行判断审题析题解题活性不同的两极，电解质溶液，形成闭合回路，

12、自发的氧化还原反应原电池的工作原理活泼的材料做负极，失电子，经过外电路流向正极。电流从正极流向负极，阴离子流向负极，阳离子流向正极。写电极反应式，进行相关的判断结合上面两步，注意电解质溶液的酸碱性及ph的变化，正确书写出电极反应方程式。1我国铜矿资源分布广泛，已探明储量居世界第三位。铜元素常见价态为+1，+2。大多数+1价铜的化合物是难溶物，如：cucl、cu2o等。+1价铜在酸性条件下易发生反应：2cu+= cu2+ cu。纳米级cu2o具有特殊的光学、电学及光电化学性质，研究制备纳米氧化亚铜的方法成为当前的研究热点之一。方法一：在新制cu(oh)2浊液中滴入n2h4h2o水溶液，蓝色沉淀逐

13、渐转化为砖红色，同时产生无色无味的气体。写出上述制备过程中的化学反应方程式_；方法二：以铜作阳极，石墨作阴极，电解含有naoh的nacl水溶液。已知：该电解过程中阳极先生成难溶物cucl，再与naoh反应转化为cu2o。写出阳极的电极反应式_；电解后溶液中c(oh)会_（填“变大”、“变小”或“不变”）；若电解电路中通过0.2 mol电子，理论上生成cu2o的质量为_g。【答案】4cu(oh)2+n2h4h2o=2cu2o+n2+7h2ocu+cle=cucl 【或2cu+2oh2e = cu2o + h2o】不变14.42水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可或缺的物质，水质优劣直接影响

14、人体健康。海水是人类资源宝库，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。(1)天然水净化处理过程中需要加入混凝剂，常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、硫酸铁等，写出明矾净水作用的原理是（用离子方程式及相关语言描述）_。(2)目前，国际上使用的“海水淡化”主要技术之一是电渗析法，如图是利用电渗析法对海水进行淡化处理的原理图。已知海水中含na、cl、ca2、mg2、so等离子，电极为惰性电极。阳离子交换膜(只允许阳离子通过)是_(填“a”或“b”)；写出通电后阳极区的电极反应式：_。【答案】(1)al3+3h2oal(oh)3胶体+3h+，它可吸附天然水中悬浮物并破

15、坏天然水中的其他带异电荷的胶体，使其沉降，从而达到净化目的(2)b 2cl2ecl2考点：考查海水淡化以及电解原理的应用3某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，试回答下列问题：（1）通o2的pt电极为电池 极（填电极名称）；其电极方程式为 。（2）若b电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则x电极材料为 ；电解质溶液为 。（3）若b电池为精炼铜，且粗铜中含有zn、fe、ag、au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是 。（4）若b电池的电解质溶液为500 ml 1.0 mol/l的nacl溶液，x、y皆为惰性电极，当电池工作一段时间 断开电源k，y电极有560ml（标准状况）无色

16、气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变），此时b电池溶液的ph= ；要使该溶液恢复到原来的状态，需加入（填物质并注明物质的量） 。（5）若x、y均是铜，电解质溶液为naoh溶液，电池工作一段时间，x极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是cu2o，试写出该电极发生的电极反应式为 。【答案】（1）正；（ 1分） o24e2h2o=4oh （ 2分）（2）ag（ 1分）； agno3溶液（1分）（3）ag、au （ 2分） （4）13（ 1分）； 0.05mol hcl （ 2分） （5）2cu2oh2ecu2oh2o（ 2分）【考点定位】考查燃料电池、电解原理及应用的知识。【名师点睛】本题

17、将燃料电池、电解、电镀、金属的精炼等有机结合在一起，是一个电化学综合性题目。在燃料电池中通入燃料的电极为负极，通入空气或其他氧化剂的电极为正极。负极是燃料失去电子，发生氧化反应；正极是氧气得到电子，发生还原反应。电极反应式随电解质溶液的酸碱性的不同而不同。对于该燃料电池来说，由于是nacl中性溶液，负极反应式是h2-2e-=2h+，正极反应式是o24e2h2o=4oh。若是酸性环境，负极电极反应式是h2-2e-=2h+，正极反应式是o24e4h+=2h2o；若是碱性环境，负极电极反应式是h2-2e-+2oh-=2h2o，正极反应式是o24e2h2o=4oh。因此要注意电解质溶液对电池的电极反应

18、式书写的影响。当燃料电池与其它装置连接时，燃料电池其电源的作用，与氢气连接的电极为阴极，发生还原反应；与通入氧气的电极连接的电极为阳极，发生氧化反应。若阳极是活性电极，阳极是电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极，则根据溶液中阴离子的放电顺序，阴离子放电；在阴极是溶液中的阳离子获得电子发生还原反应，规律与金属活动性顺序表相反。若用于金属精炼，则不纯金属与正极连接，纯净的金属与电源的负极连接，含有该金属阳离子的溶液为电解质溶液。若用于电镀，应该是镀件与电源的负极连接，镀层金属与电源正极连接，含镀层金属阳离子的溶液为电解质溶液。在整个闭合回路中电子转移数目相等。.4我国古代青铜器工艺精湛，有

19、很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中，负极是 （填图中字母“a”或“b”或“c”）；环境中的cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈u2(oh)3cl，其离子方程式为 ；若生成4.29 g cu2(oh)3cl，则理论上耗氧体积为 l（标准状况）。【答案】 c 2cu2+3oh+cl=cu2(oh)3cl 0.4485用fecl3酸性溶液脱除h2s后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解ph=1的0.1mol/lfecl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）序号电压/v阳极现象