高三专题复习电化学

1、高三专题复习电化学香山中学 刘小利一、大纲要求考纲内容常见高考题型1.理解原电池原理。初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。判断原电池的电极，书写原电池电极反应式和原电池反应，分析原电池中离子的移动及浓度变化，根据给定反应设计原电池，能够分析常见的电池（二次电池、燃料电池）的工作原理。运用原电池原理解决金属腐蚀和电化学保护相关问题2.理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。判断电解池的电极，书写电解电极反应式和原电池反应，分析电解池中离子的移动及浓度变化，运用电解原理解决铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业相关问题二、2009年全国各地化学试卷中考察的电化学部分分

2、值、题型、考点如下：各地高考题出处题号题型考点分值广东卷14不定项选题燃料电池（电极反应式、电子流向、电解液、pH的变化）4上海卷13单项选择电化学腐蚀（图、判断正负极、电极反应式、腐蚀类型）3分安徽卷12单项选择电解池(电极现象、电子数的计算)3分福建卷11单项选择原电池（图、判断正负极、电极反应的类型）6分浙江卷12单项选择可充放电池（电极反应式、电解质、电解质离子移动方向、电极反应类型）6分江苏卷12不定项选择燃料电池（图、电极反应式、电解质离子移动方向、计算）4分江苏卷16填空题电解池的阳极电极反应式2分山东卷29填空题原电池（电极材料、电子流向、电子数的计算）12分重庆卷26填空题电

3、解池（电解饱和食盐水）14分宁夏卷37填空题原电池、电解池（氯碱工业、为选做题）15分全国卷（1）28填空题原电池、电解池（电极材料、电极反应、电解液的酸碱性变化）15分三、高考常见题型小结题型一：原电池（结合燃料电池、电化学腐蚀、主要考察电极反应式、电子流向、电解质离子移动方向、溶液pH的变化）例题1.(09广东)可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（ ）A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e4OHB以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3e-Al(OH)3C以N

4、aOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极【答案】A【解析】 电解质溶液显碱性或中性， 该燃料电极的正极发生反应为：O22H2O4e4OH，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al4OH3eAlO2+2H2O，B错； 该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al3O24OH=4AlO2+2H2O溶液PH降低，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错.2.(江苏卷) 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的

5、是（ ）A该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为： C放电过程中，从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下气体【答案】B【解析】A项，高温条件下微生物会变性，所以A错；B项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以B对；C项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以C错；D项，消耗1mol氧气生成1mol二氧化碳，标准状况下体积是22.4L，D错。规律总结：原电池电极名称的判断方法(1)根据电极材料的性质确定金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。(2)根据电极反应的本身确

6、定失电子的反应氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极原电池电极反应式书写关键（1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化；（2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）；（3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH-非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；（4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。巩固练习：1.(09福建)控制适合的条件，将反应设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是（ ） A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C

7、. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极2.(09上海卷)右图装置中，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：Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀3.(09南海卷) Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2。请回答下列

8、问题：(1)电池的负极材料为，发生的电极反应为；(2)电池正极发生的电极反应为；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是，反应的化学方程式为；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。题型二：电解原理的运用（电极产物的判断、电极反应类型、电子转移数）例题3.(09安徽).Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2O。下列说法正确的是（ ）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

9、极D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。【答案】A【解析】由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H反应，电极反应为：2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。规律总结 （归纳整理）1、阳极放电次序：非惰性电极>S2->I->Br->Cl->OH->高价含氧酸根离子>F-阴极放电次序一般为： Ag+>Hg2+>Cu2

10、+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+当然，微粒的浓度也会影响放电的顺序，如电镀锌时，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放电次序 Zn2+>H+。2、电解原理应用：电解食盐水：电极反应式：_电镀：以铁件镀铜为例阳极材料：_ 电极反应：_阴极材料：_ 电极反应：_电镀液：_精炼铜：阳极材料_ 阴极材料_电解质溶液_3、惰性电极电解溶液时各种情况简析类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度PH电解质溶液复原电解水型分解电解质型放出H2生成碱型放出O2生成酸型巩固练习4.（08全国卷）右图为直流电源电解稀

11、Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是 ( ) A逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色题型三：原电池与电解池相结合（考察串联电路电极的判断、可充电电池的电极判断、电极反应式、溶液的pH变化及离子的移动方向）例题4.(全国1)（15分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后

12、，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：电源的N端为极；电极b上发生的电极反应为；列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：电极c的质量变化是g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液；乙溶液；丙溶液；（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？答案. （1）正极4OH-4e=2H2O + O2。水减少的质量：生成O2体积：16g碱性增大，因为电解后，水量减少溶液中NaOH浓度增大酸性增大，因为阳极上OH-生成O2，溶液中H+离子浓度增大酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性(2)

13、能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。【解析】（1）乙中C电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2+2e=Cu，即C处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。由方程式2H2+O22H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。甲中为NaOH，相当于电解H2

14、O，阳极b处为阴离子OH放电，即4OH-4e=2H2O + O2。转移0.5mol电子，则生成O2为0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L。Cu2+2e=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2放电，阳极为OH放电，所以H增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。规律总结1 1、原电池、电解池、电镀池判定2、可充电电池的判断放电时相当于原电池，负极发生

15、氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。3、电解有关计算方法：（1）串联电路中各电极得失电子数相等,即电路中通过的电量（电子总数）相等求解。通常存在下列物质的量关系H2Cl2 O2 Cu 2Ag 2H+ 2OH-（2）根据电极反应式或电解方程式列比例求解补充练习：5.(09浙江).市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为： Li+2Li下列说法不正确的是( )A放电时，

16、负极的电极反应式：Li-e=LiB充电时，Li既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li向负极移动题型四、氯碱工业例题5.(09重庆)（14分）工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。（1）题26图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是；NaOH溶液的出口为（填字母）；精制饱和食盐水的进口为（填字母）；干燥塔中应使用的液体是。答案（1）氯气；a；d；浓硫酸【解析】（1）电解饱和食盐时阳极阴离子Cl、OH放电，Cl的放电能力强于OH，阳极发生的方程式为：2Cl2e=Cl2；阴极：2H+2e=H2；总反应为：2NaCl

17、+2H2OCl2+H2+2NaOH。H2、2NaOH在阴极，NaOH溶液的出口为a，Cl2在阳极，精制饱和食盐水从阳极进入，选d；要干燥Cl2需要用酸性干燥剂H2SO4或P2O5等，中性干燥剂无水CaCl2。规律总结1、电解饱和食盐水反应原理：阳极反应：2Cl2e Cl2（氧化反应）阴极反应：2H+ + 2eH2 （还原反应）总反应离子方程式：电解 2Cl + 2H2O 2OH + H2 + Cl22、离子交换膜法制烧碱：（1）、离子交换膜电解槽的组成：由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；（2）、阳离子交换膜的作用：

18、将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。（3）、生产流程（4）、食盐的精制：粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜；杂质的除去过程：粗盐水含少量Ca2+.Mg2+精制盐水巩固练习6.(09宁厦)化学选修化学与技术（15分）请回答氯碱的如下问题：（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品。理论上k_（要求计算表达式和结果）;（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2、Mg2、Fe3、SO42等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为Na2CO3、HCl（盐酸）BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是_（填序号）（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。图中X、Y分别是_、_（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a与b的大小_;分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：_; 负极：_;这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）_