2015高考化学二轮复习-专题8-电化学---含答案(共14页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上专题八:电化学【考纲要求】1.了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.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。考点一盐桥问题面面观知识精讲1电化学装置中都有两个电极,分别发生氧化反应与还原反应。若两个电极插在同一电解质溶液的容器内,则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现浓度差,以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小,影响了电流的稳定。为解决这个问题,人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中,有时也可在电解池中出现,其主要作用就是构建闭合的内电路,但不影响反
2、应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。2盐桥是新课改教材中出现的新名词,因而围绕盐桥的电化学知识已成为新课改地区命题的一个热点,所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。常从以下四方面命题。(1)考查盐桥的作用;(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写;(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向;(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。题组集训题组一明确原理,设计装置1根据下图,下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl222013广东理综,33(2)(3)(2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是
3、将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图(见上图),并作相应标注,要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极_。甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是_,其原因是_。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选_作阳极。答案(2)(或其他合理答案)电极逐渐溶解,表面有
4、红色固体析出甲在甲装置中,负极不和Cu2接触,避免了Cu2直接与负极发生反应而使化学能转化为热能(3)锌片方法归纳1工作原理原电池的闭合回路有外电路与内电路之分,外电路的电流是从正极流向负极,内电路是从负极流向正极,故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极。(盐桥中的阳离子移向正极区,阴离子移向负极区,以维持电荷守恒)。2设计思路首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂,明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料,若为固态时可作电极,若为溶液时则只能作电解液。然后补充缺少的电极材料及电解液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可),电解液则是一般含有与电极材料
5、形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动3控制适合的条件,将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。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,乙中的石墨电极为负极4下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置,其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸;乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中正确的是()A甲组操作时,电流
6、计(G)指针发生偏转B甲组操作时,溶液颜色变浅C乙组操作时,C2做正极D乙组操作时,C1上发生的电极反应为I22e=2I失误防范(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时,必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离,否则不会有明显的电流出现。(2)电子流向的分析方法:改变条件,平衡移动;平衡移动,电子转移;电子转移,判断区域;根据区域,判断流向;根据流向,判断电极。考点二燃料电池与不同“介质”知识精讲不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写,大多数学生感到较难。主要集中在:一是得失电子数目的判断,二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例,分析电极反应式的书写。(1
7、)酸性介质,如H2SO4。CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体,O2在正极上得到电子,在H作用下生成H2O。电极反应式为负极:CH3OH6eH2O=CO26H正极:O26e6H=3H2O(2)碱性介质,如KOH溶液。CH3OH在负极上失去电子,在碱性条件下生成CO,1 mol CH3OH 失去6 mol e,O2在正极上得到电子生成OH,电极反应式为负极:CH3OH6e8OH=CO6H2O正极:O26e3H2O=6OH(3)熔融盐介质,如K2CO3。在电池工作时,CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子,在CO的作用下生成CO2气体,O2在正极上得到电子,在CO2的作用下生成CO,其电极反
8、应式为负极:CH3OH6e3CO=4CO22H2O正极:O26e3CO2=3CO(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质,在高温下能传导正极生成的O2。根据O2移向负极,在负极上CH3OH失电子生成CO2气体,而O2在正极上得电子生成O2,电极反应式为负极:CH3OH6e3O2=CO22H2O正极:O26e=3O2题组集训题组一判断“酸、碱”介质,理清书写思路1(2012四川理综,11)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CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是()A检测时,电解质溶液中的H向负极移动B若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗
9、4.48 L氧气C电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH2将两个铂电极放置在KOH溶液中,然后分别向两极通入CH4和O2,即可产生电流。下列叙述正确的是()通入CH4的电极为正极正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH通入CH4的电极反应式为CH42O24e=CO22H2O负极的电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O放电时溶液中的阳离子向负极移动放电时溶液中的阴离子向负极移动A BC D思路归纳对于燃料电池,正极往往通入O2,书写时应注意:(1)首先书写正极反应式:酸性O24e4H=2H2O碱性O24e2H2O=4O
10、H(2)然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。题组二区分介质“状态”,判断离子流向3某燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2O2=2H2O。请回答:(1)H由_极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。(2)b极上发生的电极反应式是_。答案(1)a(2)O24e4H=2H2O4科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如下图所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体,它在高温下能传导正极生成的O2。(1)c电极的名称为_。(
11、2)d电极上的电极反应式为_。答案(1)正极(2)CH44O28e=CO22H2O失误防范根据内电路中的离子流向判断正、负极,在内电路中,阳离子由负极区流向正极区,阴离子由正极区流向负极区。考点三突破电解池,应用“不寻常”知识精讲“六点”突破电解池1分清阴、阳极,与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,两极的反应为“阳氧阴还”。2剖析离子移向,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。3注意放电顺序。4书写电极反应,注意得失电子守恒。5正确判断产物。(1)阳极产物的判断首先看电极,如果是活性电极作阳极,则电极材料失电子,电极溶解(注意:铁作阳极溶解生成Fe2,而不是Fe3);如果是惰性电极,则需
12、看溶液中阴离子的失电子能力,阴离子放电顺序为S2IBrClOH(水)。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断:AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2H(水)6恢复原态措施。电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物,但也有特殊情况,如用惰性电极电解CuSO4溶液,Cu2完全放电之前,可加入CuO或CuCO3复原,而Cu2完全放电之后,应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。题组集训题组一对可充电电池的深度剖析1Li/SO2电池具有输出功率高和低温性能好等特点,其电解质是LiBr,溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈,电池反应式为2Li2
13、SO2Li2S2O4。下列说法正确的是()A该电池反应为可逆反应B放电时,Li向负极移动C充电时,阴极反应式为Lie=LiD该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液2某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1xCoO2LixC6=6CLiCoO2,其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是 ()A放电时LixC6发生氧化反应B充电时,Li通过阳离子交换膜从左向右移动C充电时将电池的负极与外接电源的负极相连D放电时,电池的正极反应为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2方法技巧对于可充电电池,放电时为原电池,符合原电池工作原理,负极发生氧化反应,正极发生还原反应;外电路中电子由负极流向正极
14、,内电路中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。可充电电池充电时为电解池,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;充电时电池的“”极与外接直流电源的正极相连,电池的“”极与外接直流电源的负极相连。题组二电解原理的“不寻常”应用(一)处理废水3某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如右,下列说法不正确的是()AA为电源正极B阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OC阴极区附近溶液pH降低D若不考虑气体的溶解,当收集到H2 13.44 L(标准状况)时,有0.1 mol Cr2O被还原 (二)制备物质4电解尿素CO(
15、NH2)2的碱性溶液制氢气的装置示意图如下:电解池中隔膜仅阻止气体通过,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_ _。答案(1)阳极CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)阴极6H2O6e=3H26OH (三)处理废气5用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如下图所示。(电极材料为石墨)(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)_极,C口流出的物质是_。(2)SO放电的电极反应式为_。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因_。答案(1)负
16、硫酸 (2)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH,在阴极H放电生成H2,c(H)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强考点四“两比较”“两法”突破金属的腐蚀与防护知识精讲1两比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H2e=H2O22H2O4e=4OH负极反应Fe2e=Fe2其他反应Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(2)腐蚀快慢的比较一般来说可用下列原则判断:电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。对同一金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶
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- 2015 高考 化学 二轮 复习 专题 电化学 答案 14
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