《考前三个月》高考化学(江苏专用)大二轮专题复习 学案11 电化学基础[ 高考].doc
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1、学案11电化学基础最新考纲展示1.理解原电池和电解池的工作原理,能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。3.认识金属腐蚀的危害,理解金属发生电化学腐蚀的原因,能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。1 按如图所示装置进行实验,并回答下列问题。(1)判断装置的名称:A池为_,B池为_。(2)锌极为_极,Cu2在溶液中向_极运动(填“Zn”或“Cu”)。(3)电极反应式正极_,负极_。(4)若溶液X为滴有酚酞的KCl溶液石墨棒C1的电极反应式为_,石墨棒C2附近发生的实验现象为_,溶液中的K向_电极移动(填“C1”或“C2”)
2、。当C2极析出224 mL 气体(标准状况时),锌的质量变化_(填“增加”或“减少”)_g,此时B中的溶液的体积为200 mL,则pH为_。(5)若溶液X为CuSO4溶液(足量)B池中总反应的离子方程式为_。反应一段时间后,A池中Cu电极增重3.2 g,要使B池溶液恢复到起始状态,向溶液中加入适量的_,其质量为_g。答案(1)原电池电解池(2)负Cu(3)Cu22e=CuZn2e=Zn2(4)2Cl2e=Cl2产生无色气泡,溶液变红C2减少0.6513(5)2Cu22H2O2CuO24HCuO4(或CuCO36.2)2 如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天后观察:(1)铁钉在逐渐生锈,则铁
3、钉的腐蚀属于_腐蚀(填“化学”或“电化学”)。(2)若试管内液面上升,则原溶液呈_性,发生_腐蚀,正极反应式为_。(3)若试管内液面下降,则原溶液呈_性,发生_腐蚀,正极反应式为_。答案(1)电化学(2)弱酸或中吸氧O22H2O4e=4OH(3)较强的酸析氢2H2e=H23 正误判断,正确的划“”,错误的划“”(1)电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化()(2)电解法精炼铜时,用纯铜作阳极()(3)在镀件上镀铜时,电镀液中c(Cu2)几乎不变()(4)电解法精炼铜时,电解质溶液中各离子浓度基本不变()(5)金属作原电池的负极时被保护()(6)生活、生产中钢铁被腐蚀的原理主要是负极发生反
4、应:Fe3e=Fe3()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)题型1有关电化学原理的考查真题回顾1 (2013新课标全国卷,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B电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C正极反应为NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案B解析结合蓄电池装置图,利用原电池原理分析相关问题。A项,负极反应为Nae=Na,正极反应为NiCl22e=Ni2Cl,故电池反应中有NaCl生成;B项,电池的总反应是金属钠还原二价镍离子;
5、C项,正极上NiCl2发生还原反应,电极反应为NiCl22e=Ni2Cl;D项,钠在负极失电子,被氧化生成Na,Na通过钠离子导体在两电极间移动。2 (2013浙江理综,11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I26OH=IO5I3H2O下列说法不正确的是()A右侧发生的电极反应式:2H2O2e=H22OHB电解结束时,右侧溶液中含IOC电解槽内发生反应的总化学方程式:KI3H2OKIO33H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变答案D解析结合题给电解槽装
6、置,利用电解原理进行分析、解决问题。该电解槽的两极均为惰性电极(Pt),在一定条件下通电,发现左侧溶液变蓝色,说明发生电极反应:2I2e=I2,由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知,左侧为阳极,右侧为阴极,阴极上溶液中的H得电子发生还原反应,电极反应为2H2O2e=H22OH(或2H2e=H2),A项正确。阴极周围溶液中产生的OH经阴离子交换膜移向左侧,并与左侧电极上产生的I2发生反应:3I26OH=IO5I3H2O,一段时间后,蓝色逐渐变浅,电解结束时,左侧溶液中的IO经阴离子交换膜进入右侧溶液,B项正确。结合阴、阳极发生的反应及I2与OH的反应可知,电解槽内总反应为I3H2O通电,IO3H2,C项
7、正确。若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内总反应为2I2H2O通电,I2H22OH,D项错。规律方法1 做好原电池、电解池、电镀池三池比较原电池电解池电镀池定义将化学能转化成电能的装置将电能转化成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件活泼性不同的两电极电解质溶液形成闭合回路两电极接直流电源两电极插入电解质溶液中形成闭合回路镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极:较活泼金属正极:较不活泼金属(或能导电的非金属)阳极:与电源正极相连阴极:与电源负极相连名称同电解池,但有限制条件阳极:必须是镀层金属阴极:镀件电极反应负极:氧
8、化反应,金属失电子正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子,或活泼金属电极失电子阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子阳极:金属电极失电子阴极:电镀液中的阳离子得电子2 原电池、电解池、电镀池的判断方法(1)若无外接电源的单一装置则一般是原电池,然后依据原电池的形成条件判定,主要思路是三“看”:先看电极:两种活泼性不同的金属(或其中一种为非金属导体)作电极。再看溶液:在电解质溶液中能自发地发生氧化还原反应。后看回路:用导线连接的两电极与电解质溶液接触并形成闭合回路。(2)若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池,当阳极金属与电解质溶液中的金属离子
9、相同时则为电镀池。(3)若为无明显外接电源的串联电路,则应利用题中信息找出能自发发生氧化还原反应的装置为原电池,与其相连的池为电解池或电镀池。(4)若为二次电池使用过程的分析,其中放电过程是将化学能转变成电能,为原电池反应;充电过程是将电能转变成化学能,为电解池反应。3 电极名称的判断方法无论是原电池还是电解池,其本质都是在两个电极表面发生氧化还原反应。在确定电极时用好对立统一规律,能起到事半功倍的效果。如在原电池中,一个电极为正极,则另一电极为负极;在电解池中,一个电极为阳极,则另一电极为阴极。(1)原电池正、负极的确定负极自己整理正极判断的一般方法。(2)电解池阴、阳极的确定阴极自己整理阳
10、极判断的一般方法。对点集训1 有关下列四个常用电化学装置的叙述中正确的是()图碱性锌锰电池图铅硫酸蓄电池图电解精炼铜图银锌纽扣电池A图所示电池中,负极电极反应为Zn2e=Zn2B图所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大C图所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2浓度始终不变D图所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag答案D解析A项在碱性条件下不能生成Zn2;B项放电时正极和负极都要生成PbSO4,硫酸的浓度减小;C项中比铜活泼的金属以阳离子的形式残留在溶液中,依据电子守恒可知,溶液中Cu2浓度要降低;D项Ag2O作正极,发生还原反应:Ag2O2eH2O=2Ag2OH。2 甲图为一种
11、新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器,用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中不正确的是()A装置乙的a极要与装置甲的X极连接B装置乙中b极的电极反应式为2Cl2e=Cl2C若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极发生的电极反应为C6H12O66H2O24e=6CO224HDN电极发生还原反应,当N电极消耗5.6 L(标况下)气体时,则有2NA个H通过离子交换膜答案D解析由图甲分析得出M(或X)为负极,N(或Y)为正极;由图乙分析得出a为阴极,b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接,A项正确;乙的b极为阳极,氯离子放电,B项正确
12、;因图甲中传递的是质子,葡萄糖在M极放电,故电极反应式为C6H12O66H2O24e=6CO224H,C项正确;氧气在N电极得到电子,电极反应式为O24H4e=2H2O,故消耗5.6 L氧气时,转移1 mol电子,即有NA个H通过离子交换膜,D项错误。题型2多池组合装置问题类型1无外接电源的解决方案(1)先判断原电池,简单方法是寻找最活泼金属,确定最活泼金属所在装置为原电池,其余为电解池;还可以根据题目信息确定,能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。(2)确定电极策略:与原电池负极相连的为阴极,串联装置中电极是交替出现的,即相邻电解装置的电极为阴、阳相连。(3)简单计算策略:多池串联装置中相同
13、时间内各电极得失电子数相等。例1如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O请回答:(1)甲池是_池,通入O2的电极作为_极,电极反应式为_。(2)乙池是_池,A电极名称为_极,电极反应式为_,乙池中的总反应离子方程式为_,溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时,甲池中理论上消耗O2_mL(标准状况下);此时丙装置中_(填“c”或“d”)电极析出0.60 g金属,则丙装置中的某盐溶液可能是_(填序号)。aMgSO4溶液 bCuSO4溶液cNaCl溶液 dAgNO3溶液解析依据题干信息
14、可知甲池中发生自发进行的氧化还原反应,确定甲池为原电池,则乙池、丙池均为电解池。通CH3OH的电极为负极,通O2的电极为正极,依次确定A、B、c、d分别为阳极、阴极交替。利用电子守恒找出关系式:4AgO2,V(O2)n(Ag)22.4 Lmol122.4 Lmol10.28 L,即280 mL。答案(1)原电正O22H2O4e=4OH(2)电解阳4OH4e=O22H2O4Ag2H2O4AgO24H减小(3)280dbd类型2有外接电源的解决方案(1)有外接电源时,全部为电解池(包括电镀池和精炼池)。(2)确定电极策略:与电源负极相连的是阴极,根据“电解池串联时阴、阳电极交替出现”原则正推电极,
15、也可以通过装置某极变化、现象反推电极。(3)计算要善用电子守恒。例2如图a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解,b极有64 g Cu析出。下列说法不正确的是()A甲中a电极反应式为4OH4e=O22H2OB电解时向乙中滴入酚酞溶液,c电极附近变红C向乙中通入2 mol HCl气体,溶液组成可以恢复Dc电极产生2 g气体思路引导该题首先根据图示中的电源推出a、b、c、d电极名称,然后判断A、B两项的正误;再根据串联电路的电子守恒找出关系式Cu2eH2Cl22HCl可判断C、D两项的正误。解析a极与电源的正极相连,a为电解池的阳极,b为阴极,电解硫酸铜溶液,则OH在阳极上放电,电极反应式为4OH
16、4e=O22H2O,A项正确;在乙中c为阳极,d为阴极,电解饱和氯化钠溶液,阳极:2Cl2e=Cl2,阴极:2H2e=H2,加入酚酞试剂,在阴极(d极)附近变红,B项错误;b极有64 g Cu析出,则电子转移的物质的量为2 mol,根据关系式:Cu2eH2Cl22HCl可得:通入HCl的物质的量为2 mol时,乙中溶液可复原,C项正确;c电极产生的是1 mol Cl2,质量为71 g,D项不正确。答案BD类型3连接方式的控制装置解决方案通过电键的闭合与断开,形成独立的原电池或电解池。注意前面反应的产物可能是后面反应的反应物,其余问题与前两种类型的解决方案相同。例3在下图均用石墨作电极的电解池中
17、,甲装置中为500 mL含某一溶质的蓝色溶液,乙装置中为500 mL稀硫酸。闭合K1,断开K2进行电解,观察到A电极表面有红色的固态物质生成,B电极有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完全电解后,停止电解,取出A电极,洗涤、干燥、称量,电极增重6.4 g。请回答下列问题:(1)B电极发生的电极反应为_;C电极发生的电极反应为_。(2)甲装置电解时发生反应的离子方程式为_。(3)甲装置电解后溶液的c(H)为_,要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入_(填化学式),其质量为_g。(假设电解前后溶液的体积不变)(4)若再将K1断开,K2闭合,灵敏电流计G中指针是否会发生偏转?理由是什么?解析当闭合
18、K1,断开K2时,整个装置是电解池的串联问题。(1)甲装置中溶质呈蓝色则溶液中含有Cu2,A电极表面有红色的固态物质生成,A电极为阴极;B电极为阳极,有无色气体生成,电极反应为4OH4e=2H2OO2;C电极为阴极,电极反应为2H2e=H2。(2)甲装置中电解时反应的离子方程式为2Cu22H2O2CuO24H。(3)通过A电极增重6.4 g可计算甲装置电解后溶液的c(H)为0.4 molL1;使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入8 g CuO或12.4 g CuCO3。(4)将K1断开,K2闭合,原电池与电解池串联,甲装置形成H2、O2燃料电池,C电极为负极。答案(1)4OH4e=2H2O
19、O22H2e=H2(2)2Cu22H2O2CuO24H(3)0.4 molL1CuO(或CuCO3)8(或12.4)(4)偏转,打开K1,闭合K2,乙池符合原电池的条件,形成H2、O2燃料电池。例4利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。(1)若X为Zn,开关K置于M处,X电极为_极,电极反应式为_,铁电极反应式为_,此种防护法称为_;(2)若X为碳棒,开关K置于N处,X为_极,电极反应式为_,此种防护法称为_;(3)若X为Cu,开关K置于N处,X电极反应式为_,铁电极反应式为_。解析(1)X为Zn,开关K置于M处,构成ZnFe原电池,Zn作负极被氧化。(2)X为碳棒,开关K置于N处,构成电解池
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