高考化学一轮复习电化学专题

2019高考化学一轮复习电化学专题高考考点原电池工作原理及应用1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简洁电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，要应用。3.相识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的缘由，能运用恰当的2019课标口，112019课标口，13电解原理及应用2019课标口，132019课标口，112019课标口，11:2019课标口，27;2019课标口，11基础学问(一)工作原理装置图A盐桥盐桥AZnSO₄溶液CuSO₄溶液电极与电极反应负极(锌片)Zn-2e⁻=Zn²+(氧化反应)正极(铜片)Cu²++2e⁻=Cu(还原反应)电子流向由锌片沿导线流向铜片离子迁移方向阴离子向负极迁移；阳离子向正极迁移(盐桥中离子移动方向一样)电池反应方程式盐桥的作用(1)平衡电荷(2)避开断路时发生化学腐蚀(隔离作用)的不同点还原剂Zn与氧化剂Cu²+干脆接触，既有化学能转化为电能，又有化学Zn与氧化剂Cu²+不干脆接触，仅有化能转化为热能，造成能量损耗电流稳定，持续时间长的电子和溶液中的离子的移动而形成回路，传导电缘由：负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极旁边，致使该极旁边有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极旁边的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极旁边4.原电池电极反应式的书写(1)精确推断原电池的正负极是书写电极反应的关键。假如原电池的正负极推断失误，电极反应式的书写确定错误。推断正负极的方如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不(2)要留意电解质溶液的酸碱性。在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系，如氢氧燃料电池有酸式和碱式，在酸溶液中，电极反应式中不能消灭OH,在碱溶液中，电极反应式中不能消灭H+,像CH、CH₃OH等燃料电池，在碱溶液中碳(C)元素以CO3离子形式存在，而不是放出CO2气体。(3)要考虑电子的转移数目。在同一个原电池中，负极失去电子数必定等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应时，确定要考虑电荷守恒。防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误，同时也可避开在有关计算(4)要利用总的反应方程式。从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。留意：介质对电极反应式书写的影响①中性溶液反应物若是H'得电子或OH失电子，则H+或OH均来自于水的电离。②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH。③碱性溶液反应物或生成物中均没有H+。④水溶液中不能消灭O²。A.原电池工作原理1.在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()2.如图，在盛有稀H₂SO₄的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()B.若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D.若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为X>YB.□中Mg作正极，电极反应式为6H2O+6e⁻=60H⁻+A.若金属片A是正极，则该金属片上会产生H₂B.水果电池的化学能转化为电能D.金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片A.石墨电极上发生氧化反应下列有关说法正确的是B.正极旁边溶液的pH不断减小c.NaOH(aqHClaqNaClaq若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为4.(原创题)已知反应AsOI+2I+2H⁺=AsO3+I₂+H₂O是可逆反应。设计如图装置(Ci、C₂均为石墨电极),分别进行下述操作：口.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸0.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液结果发觉电流表指针均发生偏转。(1)两次操作过程中指针为什么发生偏转?。(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?试用化学平衡移动原理说明之。1.比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。2.加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO₄溶液，形成Cu-Zn原电池，加快反应进行。3.用于金属的防护使必要疼惜的金属制品作原电池正极而受到疼惜。例如要疼惜一个铁质的输水管或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4.设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)依据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但假如两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则两个容器中的Zn²*的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu²*的电解质溶液中。要求：(1)画出此原电池的装置图，装置可接受烧杯和盐桥。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。(3)写出两个电极上发生的电极反应。一般锌锰电池NH,Ci糊ee的混合物电极负极：Zn-2e⁻==Zn²+正极：2NH⁴+2MnO₂+2e==总反应：Zn+2MnO₂+2NH⁴=Zn²++2NH₃Mn负极：Zn+2OH-2e⁻=Zn(OH)正极：2MnO₂+2H₂O+2e==总反应：Zn+2MnO₂+2H₂MnOOHZnOH特点缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快优点：克服了一般锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能干脆转(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。正极室负极室电解质电池总反应负极：2H₂-4e⁻=4H+正极：O₂+4H⁴+4e⁻=2H₂O中性负极：2H₂-4e⁻=4H+正极：O₂+2H₂O+4e⁻=4OH负极：2H₂+4OH-4e⁻==4H₂O正极：O₂+2H₂O+4e=4OH固体电解质，传导O²-负极：2H₂-4e⁷+O²=4H₂O正极：O₂+4e⁻=2O²熔融盐介质，如熔融的负极：2H₂-4e+2CO₃²=2H₂O+2CO₂正极：O₂+4e⁻+2CO₂=2CO₃²(2)甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH,生成的CO₂还要与KOH反应生成K₂CO₃,掺杂Y₂O₃的ZrO₃固体电解质，在高温下能传导正极生成的O²-(3)甲醇燃料电池说明：铝板要刚好更换，铂做成网状是为了增1.下列说法正确的是()A.构成原电池的两个电极必需是活泼性不同的两种金属B.通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能应3.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用.有一种银锌电池，其电极分别是AgZn液为KOH溶液，电极反应为Zn+2OH-2e=ZnO+H₂O,Ag₂O+H₂O+2e'=2Ag+2OH下列叙述正确的是()A.在运用过程中，电解质KOH被不断消耗B.运用过程中，电子由Ag₂O极经外电路流向Zn极C.每转移2mole,有232gAg₂O被氧化5.2019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()A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn₂O₄=Li₁-₁Mn₂O₄+xLiD.放电时，溶液中Li从b向a迁移C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，该电池总反应为：PbSO₄+2LiCl+Ca=CaCl₂+Li₂SO₄+Pb.下列有关说法正确的是()D.常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转正极反应式为。阳极反应式为。和NH₄Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化则该电池的负极材料是,放电时正极的电极反应式为 ,(2)某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质(可电离出金属离子和O²),两极上发生的反应为A极：2H₂+2O²--4e⁻=2H₂O ;假设该燃料电池工作时，每生成1molH₂O(I时产生的最大电能为240kJ,则该电池的能量转化效率为(H₂的燃烧热为285kJ·mol⁻|,最大电能与所能释放出的全部热量之比)。1.氢氧燃料电池可以运用在航天飞机上，其反应原理示意图如右图.下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是()A.该电池工作时电能转化为化学能C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD.该电池的总反应：2H₂+O₂=2H₂O示意如图，下列说法正确的是()A.a极为电池的正极B.电池工作时电流由a极沿导线经灯泡再到b极D.电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有12mol电子转移的碳酸钾，已知该电池的总反应式为2H₂+O₂=2H₂O,正极反应式为O₂+2CO₂+4e⁻=2CO子，则下列推断正确的是()A.负极反应式为H₂+20H⁻-2e¹=2H₂OB.该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强适应性C.该电池供应2mol水蒸气，同时转移电子的物质的量为2molD.放电时负极有CO₂生成下列说法正确的是()C.此电池在常温时也能工作D.正极电极反应式为O₂+2H₂O+4e⁻=4OH5.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH₃CH₂OH-4e⁻+说法正确的是()9.NO₂、O₂、熔融盐NaNO₃组成的物Y,下列有关说法正确的是()A.石墨I极为正极，石墨Ⅱ极为负极B.Y的化学式可能为NOC.石墨I极的电极反应式为NO₂+NO₃-e=N₂O₅D.石墨Ⅱ极上发生氧化反应关说法正确的是()B.电池工作时，正极a旁边的PH将不断增大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.电池反应中有NaCl生成D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动叙述正确的是()A.放电时，石墨电极a为正极,以下说法不正确的是()间.其电池总反应为：,则下列说法正确的是()D.充电时每生成1molCH₃OH转移6mol电子6.石墨烯锂硫电池是一种高效、低污染的新型二次电源，其装置如图所示，电池反应为B.放电时，正极反应式为40H+4e⁻=2H₂O+O₂1B.若右池产生0.672L气体(标况下),则转移电子0.15mol又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，下列说法不正确的是()A.该电池外电路电流从通入H₂的电流流向通入N₂的电极B.反应过程中溶液的pH会变大，故必要加入盐酸境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示.下列说法不正确的是()A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极C.电极A极反应式为2NH3-6e⁻=N₂+6H+D.当有2.24LNO₂(标准状况)被处理时，转移电子为0.4molAP+不行能在阴极放电，即不行能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。强的金属对应的阳离子；阴离子要么是OH,要么是放电依次排在OH之后的含氧酸根等。电解质(水溶电极方程式电解物质总化学方程式电解度复原阳极：40H⁻-4e=O₂1阴极：4H¹+4c=2H₂T减小强碱(如活泼金属的含氧酸盐(如规律：电解质形成的阴、阳离子放电，电解质电离形成的阴、阳离子要么是H'、OH,要么是放电解质(水溶液)电极电解物质总化学电解质复原无氧酸(如外阳极：2CI-2e⁻=Cl₂1阴极：2H'+2e⁻=H₂T酸减小酸盐(如CuCl₂),除氟化物外阳极：2CT-2e⁻=Cl₂1阴极：Cu²++2e=Cu盐加固体实例1放H₂生碱型电解质(水溶液)电极电解物质总化学电解质复原活泼金属的无氧酸阳极：2CI-2e水和盐(NaCl)阴极：2H÷+2e盐电解质实例2放O₂生酸型电解质(水溶液)电极电解物质总化学电解质复原酸盐(如阳极：40H-4e阴极：2Cu²++4e水和盐电解质减小加或总反应离子方程式。总反应离子方程式。总反应化学方程式。阳极反应式;(6)用Al作电极电解NaOH溶液(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO₃溶液2.用惰性电极电解NaCl和CuSO₄的混合溶液，电解过程中两极均有两种产物产生，推断阴、阳4.电解水溶液时，应留意放电依次中H'、OH之后的离子一般不参与放电。D.装置丁中阴极反应：2CI⁻-2e⁻=Cl₂2.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是()4.纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注。接受离子交换膜限制电解液中OH的浓度B.阳极旁边溶液的pH渐渐增大C.离子交换膜应接受阳离子交换膜D.阳极反应式是：2Cu+20H-2eCu如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。A.A点所得溶液只需加入确定量的CuO固体就可复原到起始状态B.电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生C.Q点时M、N两电极上产生的总气体在相同条件下体积相同D.若M电极材料换成Cu,则电解过程中CuSO₄溶液的浓度不变后Y中心的紫红色斑向d端集中。下列推断正确的是()A.滤纸上c点旁边会变红色C.Z中溶液的pH先减小，后增大阳极反应式为,电解时发生反应的化学方程式为。(2)NaCIO₂溶液与NCl₃溶液反应的化学方程式为。检验阳极产物的方法是：用潮湿的KI-淀粉试纸靠近阳极旁边，若试纸变蓝，证明生成了Cl₂。电解时向食盐水中加酚酞，阴极旁边溶液变红，说明该电极旁边产生的物质为NaOH。阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例),只允许阳离子(Na)通过，而阻挡阴离子(CT、OH)和分子(Cl₂)通过，这样既能防止H₂和Cl₂混合爆炸，又能避开Cl₂和NaOH溶液作用生成NaCIO影响烧(2)电解方程式化学方程式：2NaCl+2H₂O-—--2NaOH+H₂T+Cl₂1离子方程式：2CI+2H₂O—2OH⁻+H₂++Cl₂T2.电镀与铜的电解精炼电镀(Fe上镀铜)电解精炼铜阳极电极材料Cu(或铜)粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu-2e⁻=Cu²+(主)Zn-2e⁻=Zn²阴极电极材料纯铜电极反应装置图十u5O.溶液铜片电解质溶液含Cu²⁺的盐溶液电解质溶液电解质溶液成分及浓度均不变Cu²*削减，比铜活泼的金属阳离子进入溶液电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥注：电解或电镀时，电极质量削减的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu²*浓度会渐渐减小。利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等冶炼钠冶炼镁冶炼铝注：□电解熔融MgCl₂冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高；电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na₃AlF₆);而且电解过程中中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；质子交换膜：只允许H通过□化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，(2)粗铜的电解精炼如图所示。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;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。(3)以CuSO₄溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中Cu²+向阳极移动d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al₂Cl7和AICI4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为。为若改用AICl₃水溶液作电解液，则阴极产物3.(2019·高考上海卷节选)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。如图所示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：(2)离子交换膜的作用为：。B电解原理在物质制备中的应用1.氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图所示，下列有关说法正确的是()B.Y参与的电极反应为H₂+2e⁻=2HC.当有3molH'通过质子交换膜时，Z的体积为22.4LD.反应过程中左边区域溶液pH渐渐上升2.在电解液不参与反应的状况下，接受电化学法还原CO₂可制备ZnC₂O₄,原理如图所示。下列说法正确的是()A.电解结束后电解液□中c(Zn²+)增大B.电解液□应为ZnSO₄溶液C.Pt极反应式为2CO₂+2e⁻=C₂O3D.当通入44gCO₂时，溶液中转移1mol电子3.电解尿素[CO(NH₂)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：电解池中隔膜仅阻挡气体通过，阴阳两极均为惰性电极。(1)A极为,电极反应式为。(2)B极为,电极反应式为电解NO制备NH₄NO₃,其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH₄NO₃,需补充物质A,C电解原理在环境治理中的应用4.用Na₂SO₃溶液吸取硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再朝气理如图所示，下列有关说法不正确的是()A.X为干脆电源的负极，Y为直流电源的正极B.阳极的电极反应式为40H⁻-4e⁷=2H₂O+O₂1C.图中的b>aD.该过程中的产品主要为H₂SO₄和H₂5.(2019·南师附中模拟)电化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如图所示。下列说法正确的是A.B为电源正极B.电解过程中H*向阳极移动C.阴极反应式为2NO₃+6H₂O+10e⁻=N2++12OHD.理论上电解过程中阴、阳两极产生的气体在同温同压下体积比为205A.阳极反应式为40H⁻-4e⁻=2H₂O+O₂+B.通电后阴极区溶液pH会增大C.K'通过交换膜从阴极区移向阳极区D.纯洁的KOH溶液从b口导出原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒做电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原在某些装置中依据电极反应或反应现象可推断电极，并由此推断电池类型。如图所示：若C极溶原则：电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是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如以通过4mole为桥梁可构建如下关系式：该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵敏运用关系式便能快速解答常如图所示，图中装置甲是,乙是,若电路中有0.2mol电子转移，则Zn极溶甲池中H'被还原，生成ZnSO₄,溶液pH;乙池中是电解CuCl₂,由于Cu²浓度的减小使气体(标准状况),则B烧杯中溶液pH变为(溶液体积变更忽视不计)()2.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极口为Al,其他电极均为Cu,则()则6.将1L确定浓度的CuSO₄溶液，用a、b两个石墨电极电解，当a极上产生22.4L(标准状况下)况下)气体，溶液质量共削减227g。类型电化学腐蚀金属跟气体或非电解质液体接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触本质联系(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀类型吸氧腐蚀水膜酸性较强(pH<4.3)电极反应负极正极2H'+2e⁻=H₂T总反应式联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃,Fe(OH);=Fe₂O₃xH₂O(铁锈)+(3-x)H₂O。牺牲阳极的阴极疼惜法依据原电池原理电解原理形成原电池时，被疼惜金属作正极(阴极),不反应受到疼惜；活泼金属作负极(阳极),发生反应受到腐蚀，阳极要定期予以更换个极，使被疼惜金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到疼惜应用疼惜一些钢铁设备，如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片疼惜土壤、海水及水中的金属设备实例示意图))钢南门保护用被钢钢ee(不溶性)(2)变更金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。1.影响金属腐蚀的因素包括金属本身的性质和介质两个方面。就金属本身的性质来说，金属越活泼，就越简洁失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，假如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都简洁被腐蚀。2.由于在通常状况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀所代替。3.电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，在金属活动性依次表中位于氢前面和氢之后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性依次表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。考向一金属腐蚀快慢的比较1.(2019·浙江名校联考)如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的依次为C.D.(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率是：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀>金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质活动性依次表中排在氢以前的金属才可能发生析氢腐5.某课外活动小组，为探讨金属的腐蚀和防护的原理，做了以下试验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿