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文档简介
1、 高频考点专题解析1. 考纲解读原电池与电解池是高考每年都涉及的内容,考试目标与要求:了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。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。了解:对所学化学知识有初步认识,能够正确复述、再现、辨认或直接使用。理解(掌握):领会所学化学知识的含义及其适用条件,能够正确判断、解释和说明有关化学现象和问题,即不仅“知其然”,还能“知其所以然”。2. 考情分析(1)考查形式:选择题,填空题。(2)命题特点:高频考点,命题与生活息息相关,多与新技术相联系。 高考年份 2012年全国2013年全国
2、2014年全国2015年全国高考预测题号分值 26( 4分) 27.(2 ) ( 3分) 11(6分) 12(6分)12(6分) 13(6分) 27 (3)(6分) 原电池或电解池电极反应式的书写是高考的重点,特别是新情景下电极反应式的书写,会书写电极反应式是分析电池工作原理的关健考察内容原电池电极反应式的书写;反应热的计算原电池原理的应用;盖斯定律原电池工作原理;反应热大小的比较;电解池工作原理及电极反应式的书写(3)试卷赋分:选择题(6分),填空题(6分)。(4)真题再现:(2012)36【化学选修2化学与技术】(15分) 由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下:
3、(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_、_,反射炉内生成炉渣的主要成分是_; (2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为2050。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1200左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O。生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu量约为98.5的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是_、_。 (3)粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极_(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为
4、_;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为_。答案: Cu2FeS2O2Cu2S2FeSSO2 2FeS3O22FeO2SO2 FeSiO3 2Cu2S3O22Cu2O2SO2 2Cu2OCu2S6CuSO2 c Cu22e= Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe2+的形式进入电解液中(2014)122013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系,下列叙述错误的是( ) Aa为电池的正极 B电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2Ox+xLiC放电时,a极锂的化合价发生变化 D放电时,溶液中Li+从b向a迁移答案:C(201
5、4)27(15分)铅及其化合物可用于蓄电池,耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层,铅在周期表的位置为 周期,第 族:PbO2的酸性比CO2的酸性 (填“强”或“弱”)。(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为 。(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 :PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式 ,阴极观察到的现象是 :若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式 ,这样做的主要缺点是 。(4)PbO2在加热过程发生分解的
6、失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%()的残留固体,若a点固体表示为PbO2或mPbO2·nPbO2,列式计算x值和m:n值 。答案:(1) 六 A 弱(2)PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2+2H2O(3)PbO+ClO-= PbO2+Cl- Pb2+2H2O - 2e- = PbO2+ 4H+ 石墨上包上铜镀层 Pb2+2e- =Pb 不能有效利用Pb2+(4)x=2 - =1.4 = = (2013)11.“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/Nicl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是A.电池
7、反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三个铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e=Ni+2ClD.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案:B(2011)11.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是A. 电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为FeB. 电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-=Fe(OH)2C. 电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D. 电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O答案:C(2011)27.科学家利用太阳能分解水生
8、成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题:(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_kJ;(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_;(3)在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300);下列说法正确的是_(填序号)温度为T1时,从反应开始到平衡,
9、生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= mol·L-1·min-1该反应在T1时的平衡常数比T2时的小该反应为放热反应处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大(4)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为_;(5)在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为_、正极的反应式为_。理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1KJ,则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)答
10、案:(1) 2858(2) CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g)+2 H2O(l) H=-443.5kJ·mol-1(3) (4)1-a/2(5) CH3OH(g) +H2O-6e-= CO2 +6H+ 3/2O2 + +6H+ +6e-= 3H2O96.6%3.知识结构明确复习重点,突出主干知识装置特点:化学能转化为电能 形 两个活泼性不同的电极 成 电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应)条 形成闭合回路(或在溶液中接触) 件 能自发进行的氧化还原反应 负极:原电池中电子流出的一极,负极一定发生氧化反正、负极 正极:原电池中电子流入的一极,正极一定发生还原反 失电
11、子沿导线传递,有电流产生反 应 原 (氧化反应)负极 铜锌原电池 正极(还原反)不断阳离子溶解移动理 电解质溶液主 加快化学反应速率要 判断金属活动性的强弱应 制备各种干电池、蓄电池等实用电池 用 化学腐蚀 金属腐蚀 析氢腐蚀 电化学腐蚀 条件、现象、本质、联系 吸氧腐蚀定义:使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。装置特点:电能转化为化学能。、与电源本连的两个电极;形成条件 、电解质溶液(或熔化的电解质)、形成闭合回路。电解池原理电极 阳极:与直流电源正极相连的叫阳极。 概念 阴极:与直流电源负极相连的叫阴极。电极反应:原理:谁还原性或氧化性强谁先放电(发生氧化还原反应)离子
12、放电顺序: 阳极:阴离子还原性 S2->I->Br->Cl->OH->SO42-(含氧酸根)>F-阴极:阳离子氧化性Ag+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+电子流向 e- e-移 向阳离子氧化反应 阳极 阴极 还原反应移向阴离子反应原理:4OH-4e-=2H2O +O2 Cu2+2e-=Cu 电解质溶液电解电解结果:在两极上有新物质生成。总反应:2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O24.备考方略(1)学情分析:1.理论性强,不理
13、解原理。2.名词多,容易忘记。3.考试中得分低。(2)存在问题:1.题型多变,与现实生活紧密相连。 2.考察范围广,知识理论综合难度大。 3.原电池和电解池的理论易混。(3)复习建议:1必须掌握常见金属和非金属的氧化性和还原性规律。2.学好氧化还原反应(双线桥法可指导学生写出电极反应)。3.要熟练掌握基础原理,遵循基础原理通过认真审题寻找解题突破口。4.注意对一些基本概念的对比总结,以防混淆。 原电池和电解池的比较:装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动,从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种
14、把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件电极:两种不同的导体相连;电解质溶液:能与电极反应。电源; 电极(惰性或非惰性);电解质(水溶液或熔化态)。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定:正极:材料性质较不活泼的电极;负极:材料性质较活泼的电极。由外电源决定:阳极:连电源的正极;阴极:连电源的负极;电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)正极:2H+2e-=H2(还原反应)阴极:Cu2+ +2e- = Cu (还原反应)阳极:2Cl-2e-=Cl2 (氧化反应)电子流向负极正极电源负极阴极;阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极;阴极电源负极能
15、量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀;实用电池。电解食盐水(氯碱工业);电镀(镀铜);电冶(冶炼Na、Mg、Al);精炼(精铜)。化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属,表面潮湿反应过程氧化还原反应,不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用是主要的腐
16、蚀类型,具有广泛性发生在某些局部区域内电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动,在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动,无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu关系先电离后电解,电镀是电解的应用电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电解液电极反应阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu阳极
17、:Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等阴极:Cu2+ + 2e- = Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小5总结规律,加深印象1离子放电顺序的规律阳离子在阴极得电子顺序与 相反Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+阴离子在阳极失电子顺序金属阳极>S2>SO32>I>Br>Cl>OH>高价含氧酸根离子>O2>F特别提醒:要注意在水溶液中有些离子不发生放电2用惰性电极电解电
18、解质溶液的规律(1)电解水型:电极反应:阴极 4H+4e=2H2;阳极 4OH4e=2H2O+O2总反应式:包括高价含氧酸(H2SO4、HNO3)、强碱NaOH、Ba(OH)2 、活泼金属的高价含氧酸盐Na2SO4、K2CO3、Al2(SO4)3。(2)电解电解质型:电极反应式:阴极:amMn+mnae=amM 阳极:anYmmnae=nYa包括无氧酸(除HF) 、不活泼金属的无氧酸盐溶液(如CuCl2)(3)放氢生碱型:活泼金属的无氧酸(除氟化物)盐(如NaCl、MgBr2)溶液的电解以NaCl溶液为例:电极反应式:阴极 2H+2e=H2;阳极 2Cl2e=Cl2 总反应式: 阴极由于H+放
19、电,破坏了水的电离平衡,水的电离程度增大,电极附近溶液中OH浓度增大,溶液pH值增大,整个电解质溶液碱性增强,pH值增大。(4)放氧生酸型: (如CuSO4、AgNO3)溶液的电解以CuSO4溶液为例:电极反应式:阴极 2Cu2+4e=2Cu;阳极 4OH4e=O2+2H2O 总反应式:阳极由于OH放电,破坏了水的电离平衡,水的电离程度增大,电极附近溶液中H+浓度增大,溶液pH值减小,整个电解质溶液酸性增强,pH值减小6. 熟练掌握氢氧燃料电池【碱性电解质】电极反应为:负极:2H2+40H4e4H20; 正极:02+2H20+4e40H总反应:2H2+022H2O【酸性电解质】电极反应为:负极
20、:2H24e4 H+;正极:02+4e+4 H+2H2O总反应:2H2+022H2O 7.举一反三 ,推出其他燃料电池(Al .Fe. CH4 . CH3OH 等)如:甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通甲烷和氧气;负极:CH4+10OH8e=CO32+7H2O; 正极:2O2+4H2O+8e=8OH总反应方程式为:CH4+2O2+2OH=CO32+3H2O方法:由简到难 先写反应的离子方程式 然后写正推负 特点:碱中无H+ 酸中无 0H 一轮复习典型例题:【例1】在下图所示的装置中,能够发生原电池反应的是( ) A B C D E F 答案:BD【例2】(08广
21、东卷)用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )在外电路中,电流由铜电极流向银电极 正极反应为:Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A BC D答案:C【例3】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )A两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大 D产生气泡的速度甲比乙慢答案:C【例4】等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4,
22、同时向a中加入少量的胆矾晶体,下列图表示产生H2的体积V(升)与时间t(分)的关系,其中正确的是( )。答案:C【例5】能用电解原理说明的问题是 ( )电解是电能转变成化学能;电解是把化学能转变为电能;电解质溶液的导电是化学变化,金属的导电是物理变化;不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现;任何溶液被电解时必然会导致氧化还原反应的发生A 答案:D【例6】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2Ni2Cu2) ( )A 阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni22eNiB 电解过程中,阳极质量的减少与阴
23、极质量的增加相等C 电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D 电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt答案:D课堂训练:【例1】(08宁夏卷)一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 ( )ACH3OH(g)+O2(g) = H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2eBO2(g)+4H+(aq)+4e = 2H2O(1)CCH3OH(g)+H2O(1) = CO2(g)+6H+(aq)+6eDO2(g)+2H2O(1)+4e = 4OH答案:C【例2】(08江苏卷)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知
24、某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH +2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是 ( )A充电时阳极反应:Ni(OH)2 e + OH- = NiOOH + H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动答案:A【例3】(09广东化学14)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
25、时,负极反应为:Al3OH3e-Al(OH)3C以NaOH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【例4】 (2007年高考江苏卷,电解)某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )稀H2SO4Cu石墨(A) 电解过程中,铜电极上有H2产生(B) 电解初期,主反应方程式为:CuH2SO4CuSO4H2(C) 电解一定时间后,石墨电极上有铜析出(D) 整个电解过程中,H的浓度不断增大答案:BC【例5】用惰性电极实现电解,下列说法正确的是( )A 电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液p H不变B 电解稀氢氧化钠溶液,要消耗
26、OH,故溶液pH减小C 电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D 电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1答案:D【例6】(08全国卷)右图为直流电源电解稀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电极附近呈红色答案:D巩固夯实:【例1】(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应:_;银片上发生的电极反应:_。
27、(2)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:产生氢气的体积(标准状况);通过导线的电量。(已知NA = 6.02×1023 /mol,电子电荷为1.60×1019 C)ZnC2CuC1ABCuSO4溶液KCl酚酞溶液答案: Zn Zn2+ + 2e- 2H+ + 2e- H2 4.48L 3.85× 104C【例2】按下图装置进行实验,并回答下列问题判断装置的名称:A池为 B池为 铜极为_极,电极反应式为 石墨棒C1为_极,电极反应式为 石墨棒C2附近发生的实验现象为 当C2极析出224mL气体
28、(标准状态时,锌的质量变化(增加或减少) g.CuSO4溶液的质量变化了(增加或减少了) g 稀H2SO4Cu石墨答案:(1)原电池 电解池 (2)正 Cu2+ + 2e- Cu 阳 2Cl- Cl2+ 2e- 有气泡冒出,溶液变红 (3)减少 0.65 增加 0.015【例3】 (2007年高考江苏卷,电解)某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )(A) 电解过程中,铜电极上有H2产生(B) 电解初期,主反应方程式为:CuH2SO4CuSO4H2(C) 电解一定时间后,石墨电极上有铜析出(D) 整个电解过程中,H的浓度不断增大答案:BC【例4】用惰性电极实现电解,下列说法正确
29、的是( )A 电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液p H不变B 电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH,故溶液pH减小C 电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D 电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1答案:D【例5】关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是 ( ) A电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠 B若在阳极附近的溶液中滴入KI试液,溶液呈棕黄色 C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色D电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性答案:B【例6】某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解 饱和氯化钠溶液
30、,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌 能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液 的主要成分判断正确的是( )Aa为正极,b为负极;NaClO和NaClBa为负极,b为正极;NaClO和NaClCa为阳极,b为阴极;HClO和NaCl Da为阴极,b为阳极;HClO和NaCl答案:B【例7】下图为直流电源,为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,为电镀槽接通电路后发现上的c点显红色为实现铁上镀锌,接通后,使c、d两点短路下列叙述正确的是Aa为直流电源的负极Bc极发生的反应为:2H+2eH2Cf电极为锌板 De极发生还原反应答案:B反馈测试:【例1】为研究金属腐蚀的条件和速
31、率,某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中,再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间,下列对实验结束时现象的描述不正确的是( )。A装置a的左侧液面一定会下降 B左侧液面装置a比装置b的低C装置b中的铁钉腐蚀最严重 D装置C中的铁钉几乎没被腐蚀答案:B【例2】把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中,用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时,a为负极;c、d相连时, d上有气泡逸出;a、c相连时,a极减轻;b、d相连时,b为正极。则这四种金属活泼性顺序由强到弱的顺序为( )Aabcd Bacbd Cacdb Dbdac答案:C【例3】 下列事实不能用电化
32、学理论解释的是 ( )A轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C铝片不需要用特殊方法保存D锌跟稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液后,反应速率加快答案:C【例4】(09上海卷13)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答案:B【例5】(07年全国卷1)以惰性电极电解 CuSO4 溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100mol,则阴极赏析
33、出Cu的质量为 ( ) A0.64g B1.28g C2.56g D5.12g答案:B【例6】将0.2molAgNO3,0.4moiCu(NO3)2和0.6molKCl溶于水,配成100ml混合液,用惰性电极电解一段时间后,在一级上析出0.3mol铜,此时另一级上收集到的气体的体积为(标准状况) ( )A. 4.48L B. 5.6L C. 6.72L D 7.84L 答案:D【例7】按右图装置实验,A
34、、B两烧杯分别盛放200g10%NaOH和足量CuSO4溶液。通电一段时间后,c极上有Cu析出;又测得A杯中溶液的质量减少4.5g(不考虑水的蒸发)。a、b、c为石墨电极,d为铜电极。(1)电极P极为 极(2)a极上所发生的电极反应式为 。(3)在标准状况下,b极产生气体的体积为 L(4)c极上析出固体的质量为 g答案:(1)负 (2)2H+2e= H2 (3)2.8 (4)16【例8】如图所示,若电解5min时铜电极质量增加2.16g,试回答: 电源电极X名称为_ _ 。 PH变化:A_ _,B_,C_。 通电5min时,B中共收集224mL气体(标况),溶液体积为200mL,则通电前硫酸铜
35、溶液的物质的量浓度为_。 若A中KCl溶液的体积也是200mL,电解后溶液的PH = _。答案:(1)负极 (2)增大 减小 不变 (3)0.025mol·L-1 (4)B阶段检测:一、选择题(每题4分,共64分)1钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是A.2H+2e = H2B.Fe2+2e = FeC.2H2O+O2+4e = 4OH-D.Fe3+e = Fe2+2以下现象与电化腐蚀无关的是A 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B 生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C 锈质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈 D 银质奖牌久置后表面变暗 3A、B、C是三种金属,根据下列
36、、两个实验,确定它们的还原性强弱顺序为将A与B浸在稀硫酸中用导线相连,A上有气泡逸出,B逐渐溶解电解物质的量浓度相同的A、C盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极)A.A>B>CB.B>C>AC.C>A>BD.B>A>C4下列关于实验现象的描述不正确的是A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡B用锌片做阳极,铁片做做阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌C把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快5在外界提供相同电量的条件,Cu2+或Ag+分别按Cu2+2eCu
37、或Ag+eAg在电极上放电,电极上析出铜的质量为1.92g,则析出银的质量为A1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g6100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成的氢气的总量,可采用的方法是A加入适量的6 mol/L的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液7用两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),电极上析出银的质量大约是A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg8氢镍电池
38、是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是根据此反应式判断,下列叙述中正确的是A.电池放电时,电池负极周围溶液的PH不断增大B.电池放电时,镍元素被氧化C.电池充电时,氢元素被还原D.电池放电时,是负极9用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL氧气(标准状况):从而可知M的原子量为A.B.C.D.10实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:今若制得Cl20.050mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是A.0.025mol B.0.050mol C.0.10mol D.0
39、.20mol11将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为A.1:2:3B.3:2:1C.6:3:1D.6:3:212右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是13将Al片和Cu片用导线相连,一组插入浓HNO3溶液中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池,则在这两个原电池中,正极分别为A Al片、Cu片 B Cu片、Al片 C Al片、Al片 D Cu片、Cu片14盐溶液电解时,在相同时间作用下,析出金属物质的量取决于A 电极的性质 B 电流强度 C 所加
40、电压 D 金属离子的价数15A、B、C三个电解槽,A槽是CuCl2水溶液,纯铜片做阴极,B、C都是AgNO3水溶液,纯银丝做阴极,先将A、B槽并联,再与C槽串联进行电解,当B槽中银丝质量增加0.108g,C槽银丝质量增加0.216g时,A槽中铜片质量增加为A 0.216g B 0.108g C 0.064g D 0.032g16锂电池是新型高能电池,它以质轻、容量大而受到普遍重视,目前已经制成多种功能的锂电池,某种锂电池的总反应可表示为LiMnO2LiMnO2,若该电池提供0.5C电量,则消耗正极材料的质量约为(其他损耗忽略不计)A 3.5g B 7g C 4.52×104g D 4
41、3.5g二、综合题(共86分)17(17分)工业上为了除去含Cr2O72-离子的酸性废水,采用以下处理方法:往工业废水中加入适量的食盐水12g/L;以铁作为电极进行电解:鼓入空气,经过一段时间后,使废水中的含铬(有毒)量降到可排放的标准。其原理是:将Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子;在电解除铬过程中,溶液的pH不断升高,使工业废水由酸性变为碱性,再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。根据上述原理回答下列问题:(1)用铁作为电极电解时,电极反应式为:阳极 ,阴极 ;加入食盐的目的是 。(2)在水溶液中将Cr2O72-离子还原成Cr3+离子的还原剂为溶液中的 离子,此氧化还原反应的离子方程
42、式是 。(3)在处理废水的过程中,溶液的pH不断升高,由酸性变为碱性是通过 和 途径来实现的。(4)将Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子方程式为 ,同时还有 沉淀生成。18(30分)人们应用原电池原理制作了多种电池,以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术的发展中,电池发挥着越来越重要的作用,大至宇宙火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船,小至电脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起搏器等,都离不开各式各样的电池。以下每小题中的电池即为广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面的实用电池,请根据题中提供的信息,填写空格。(1)电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池,
43、其电极分别为Ag2O和Zn,电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为:Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。 工作时电流从 极流向 极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)。 电极反应式为:正极 ,负极 。 工作时电池正极区的pH (选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)蓄电池在放电时起原电池作用,在充电时起电解池的作用。爱迪生蓄电池放电充电分别在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。 放电时,正极为 。正极的电极反应式为 。充电时,阴极的电极反应式为 。该蓄电池中的电解质溶液应为 (选填“酸性”或“碱性”)溶液。(3)1991年我国首创以铝
44、空气海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。这种灯以海水为电解质溶液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水数分钟就发出耀眼的闪光,其能量比干电池高2050倍。试写出这种新型电池的电极反应式:正极 ,负极 。(4)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在650下工作的燃料电池。已知负极反应式为:2CO+2CO32-=4CO2+4e。则正极反应式为 ,总电池反应式为 。(5)氢镍电池是新型的二次电池,它的突出优点是循环寿命长,1987年起在地球同步轨道条件下工作寿
45、命超过10年。其正极为氧化镍,负极为氢电极。电解质溶液为密度1.3g/cm3左右的氢氧化钾水溶液。电池总反应为:H2+2NiOOH2Ni(OH)2。则放电时的电极反应式为:正极 ,负极 。19(6分)银制器皿日久表面因生成硫化银而变黑色。有人设计用原电池原理加以除去,其具体做法是:将一定浓度的食盐水放入一铝制容器中,再将表面变黑的银器沉入其中,放置一段时间后,不仅能褪去黑色,而且还不损失银。试回答:(1)该原电池的负极反应式是 ;(2)该原电池的总反应式是 。20(13分)取Pt和Zn为电极材料埋入人体内作为心脏起搏器的能源,它跟人体的体液中含有一定浓度的溶解O2、H+和Zn2+进行作用。(1
46、)其正极的反应式为 负极的反应式为 (2)该电池在0.8V、40uw条件下进行工作,则工作电流为 A。(3)将5g锌埋入人体内,则可维持多少年才需要第二次手术进行更换(取二位有效数字)?(4)心脏起搏器是一种人造心脏激励器。它向心脏发送小的电脉冲,以使心脏有规则地跳动。大多数起搏器是由锂电池或银锌电池驱动。有一种心脏起搏器中使用的新型LiI2电池使用寿命可超过10年,其反应可简化为:2Li+I2=2LiI。则工作时负极的电极反应为 ,根据你所学的碱金属的有关知识判断:该新型锂电池中能否用LiI水溶液作电解液? (选填“能”或“不能”)原因是。21(10分)如右图所示是某位同学设计的一个进行电解
47、硫酸铜溶液实验的电路。电源由10个电压为1.5V的电池串联组成电池组,测得其总内阻为0.5,电解质溶液为500mL,1.0mol/L的硫酸铜溶液,以铂做电极。20min后a极增重 1.6g(设电解过程中溶液体积保持不变,且不考虑电解池的反电动势)。(1)M是 极,b是 极;(2)电解池的平均电阻是 ;(3)若要使电解池中溶液恢复至电解前的状态,可加入 A CuSO4固体 B 水 C CuO D Cu(OH)2 (4)电解后溶液的pH值为 。22(10分)如右图所示,一金属杆ab在两水平平行的导轨间向右做匀速直线运动,其速度为v1m/s,导轨电阻不计。导轨间的宽度为l1m,其间有一竖直向下的匀强磁场,磁感强度B1T,现用导线与插入电解槽中两惰性电极CD相连,回路的总电阻为1,电解液为CuSO4,问:(l)哪一个电极为负极,析出何种物质?(2)写出电解CuSO4水溶液的离子方程式。(3)析出的物质质量为多少克?参考答案一、选择题1.C 2.D 3.D 4.C 5.B 6.B 7.B 8.CD 9.C 10.C 11.D 12.A 13.A 14.BD 15.D 16.C二、综合题17(1) 阳极:Fe-2e=Fe2+,阴极:2H
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