2022年高三化学二轮复习指导第二部分基本理论专题四电化学 .pdf

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1、1 专题四电化学知识点高考考试说明对应教科书内容原电池电解池理解原电池和电解池的工作原理，并正确书写电极反应和电池反应方程式；了解原电池和电解池在实际中的应用必修 2 第二章第二节选修 4 第四章第一、二、三节电化学腐蚀能解释金属发生电化学腐蚀的原因；了解金属腐蚀的危害和金属的防护措施选修 1 第三章第二节选修 4 第四章第四节一、知识整理1原电池和化学电源原电池化学电源组成条件两种活动性不同的金属用导线连接，插入电解质溶液中将氧化还原反应中的电子转移出形成电流电极名称（确定因素）正极负极（较不活泼）（较活泼）正极负极（氧化剂）（还原剂）电子方向正极e负极正极e负极电流方向正极I负极正极I负极

2、电极反应负极： MeMnn正极：22H2eH负极： MeMnn正极：222H OO4e4OH氢氧燃料电池：负极：2H2e2H（酸环境）22H2e2OH2H O （碱环境）正极：22O4e4H2H O（酸环境）222H OO4e4OH （碱环境）能量转换（实质）化学能电能（氧化还原反应产生电流）化学能电能（氧化还原反应产生电流）2电解池电解池组成条件直流电源，电极，电解质溶液电极名称（确定因素）阳极（与电源正极相连）阴极（与电源负极相连）电子方向负极e阴极阳极e正极名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

3、- - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 电流方向正极I阳极阴极I负极电极反应阳极失电子：阳极：MeMnn失电子顺序：金属2SIBrClOH阴极得电子：阴极：MeMnn得电子顺序：322AgFeCuHFe能量转换（实质）电能化学能（消耗电能生成新物质）二、典型例题解析【例 1】用石墨电极电解2CuCl 溶液（见右图） 。下列分析正确的是（）Aa 端是直流电源的负极B通电使2CuCl 发生电离C阳极上发生的反应：2Cu2eCuD通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体【答案】 A 【例2】控制适合的条件，将反应3222Fe2I2FeI 设计成如下图

4、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3Fe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2FeCl 固体，乙中石墨电极为负极【思路解析】乙中I 失去电子放电，发生氧化反应，A正确；由总反应方程式知，3Fe被还原成2Fe，B正确；当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，C正确。加入2Fe，导致平衡逆向移动，则2Fe失去电子生成3Fe，作为负极， D错误。【答案】 D 【例 3】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

5、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3 式为：0.3520.852Li2LiNiO2LiNiO放充电电。下列说法不正确的是（）A放电时，负极的电极反应式：LieLiB充电时，0.852LiNiO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【思路解析】考查电化学的热点锂离子电池。放电时，负极反应：LieLi；正

6、极反应：0.3520.8522LiNiOeLi2LiNiO ，Li向正极移动，所以D错误，Li很活泼，会与水反应，不能用水溶液。B中充电时，0.852LiNiO 的 Ni 的平均化合价由3 15 升高到 3 65 ， 被氧化， 部分 Li被还原为Li。【答案】 D 【例 4】如右图，E为沾有24Na SO 溶液的滤纸， 并加入几滴酚酞。A、B分别为 Pt片，压在滤纸两端，R、 S为电池的电极。M、 N 是多微孔的Ni 的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G 为电流计，K为开关。 C 、D和电解池中都充满浓KOH 溶液。 若在滤纸中央点上一滴紫色的4KMnO溶液，K打开，接通电源一段时间后

7、，C 、D中有气体产生。（1）外电源的正、负极分别是R为_S为_。（2）A附近溶液的现象是_。B附近发生的电极反应式为_ 。（3）滤纸上的紫色点向哪方移动_。（4）当 C 、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C 、D中气体逐渐 减 少 ， 主 要 因 为 _， 有 关 的 反 应 式 为_ 。（5）定温下，将一定量饱和24Na SO 溶液用铂电极通电电解。当阳极溢出a mol 气体时，同时从溶液中析出242mgNaS O10HO晶体，则原来饱和24Na SO溶液的质量分数是_ 。【思路解析】（1） C 、D产生气体的体积是不相同的，由此可以判断C 端的气体是氢气，

8、D端产生的气体是氧气，所以确定R为负极而 S端是正极。（2）A附近的变化是变为红色，因为D端放氧气，N 端为阳极，而A端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电22H2eH，因为，电解破坏了水的电离平衡，所以，此处 OH浓度增大， 溶液显红色。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 而在B端发生 OH 放电，其反应为：224OH4e2H OO。（3）因为B端是阳极，所以4MnO的离子向B端移动，而显示紫色。（4）氢气和氧气在碱

9、的环境下发生的是电池反应（类似燃料电池），消耗了氢气和氧气。（- ）222H4OH4e4H O（+）22O2H O4e4OH（5）7100 m%161 36am【例 5】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：（ 1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_ ，在导线中电子流动方向为_（用a、 b 表示）。（2）负极反应式为_ 。（3）电极表面镀铂粉的原因是_。（4）该电池工作时，2H 和2O 连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原

10、理如下：I 22LiH2LiH22LiHH OLiOHH反应 I 中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为3082 g/cm。用锂吸收224 L（标准状况）2H ，生成的LiH体积与被吸收的2H体积比为 _ 。由生成的LiH与2H O 作用放出的2H 用作电池燃料， 若能量转化率为80，则导线中通过电子的物质的量为 _ mol 。【答案】（1）由化学能转化为电能由a到 b（2）22H2OH2e2H O（3）增大电极单位面积吸附2H 、2O 分子数，加速电极反应速率（4）Li2H O 48.71 1032 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

11、- - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 【思路解析】 （1）原电池的定义就是将化学能转化为电能的装置，电子流向是从负极到正极。（2）负极 方 程 式 可 以 理 解 为2H失 电 子 为 H， H再 与 电 解 质 KOH溶 液 反 应 ， 可 得 到22H2OH2e2H O 。（3）其实是题目的已知条件交代的：“铂吸附气体的能力强” ，因此可加快反应速率。 （4）可根据价态变化得到氧化剂还原剂；中2H为 10 mol ，可得到LiH 20 mol，质量为20 8 g ，体积为3208 1

12、0/ 0.82 L ，LiH与被吸收的2H 体积比为34208 10/ 0.822248.71 10； L i H20 mol 可生成2H 20 mol ，2222HO2H O 转移电子为4 mol ，则22080mol H反应转移电子为32 mol 。三、反馈练习1下图有关电化学的示意图正确的是（）2高功率Ni/MH （M表示储氢合金）电池已经用于混合动力汽车。总反应方程式如下：2Ni OHMNiOOHMH充放电电下列叙述正确的是（）A放电时正极附近溶液的碱性增强B放电时负极反应为：2M+H OeMHOHC充电时阳极反应为：22NiOOHH OeNi OHOHD放电时每转移1 mol 电子，

13、正极有 1 mol NiOOH 被氧化3右图是将2SO 转化为重要的化工原料24H SO 的原理示意图，下列说法不正确的是（）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 A该装置将化学能转化为电能B催化剂 b 表面2O 发生还原反应，其附近酸性增强C催化剂a表面的反应是：2224SO2H O2eSO4HD若得到的硫酸浓度仍为49，则理论上参加反应的2SO 与加入的2H O 的质量比为8 154右图是一种航天器能量储存系统

14、原理示意图。下列说法正确的是（）A该系统中只存在3种形式的能量转化B装置Y中负极的电极反应式为：22O2H O4e4OHC装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化5心脏起搏器中使用的新型2LiI 电池的使用寿命已超过10 年，其反应简化为22LiI2LiI ，下列说法中不正确的是（）A负极反应：2Li2Li2eB该电池以LiI溶液为电解质C该电池以固态有机碘化物为电解质D2LiI 电池是一种高能、长寿的固体电池6用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下图所示。下列说法中正确的是（）A燃料电池工作时，正极反应为

15、：22O2H O4e4OH名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 Ba 极是铁， b 极是铜时， b 极逐渐溶解， a 极上有铜析出Ca 极是粗铜， b 极是纯铜时， a 极逐渐溶解， b 极上有铜析出Da、b 两极均是石墨时，在相同条件下a 极产生的气体与电池中消耗的2HL体积相等7下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（）A图 a 中，插人海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图 b 中，开关由M改置于 N 时， Cu-

16、Zn 合金的腐蚀速率减小C图 c 中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图 d 中，2ZnMnO 干电池自放电腐蚀主要是由2MnO的氧化反应引起的8熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用23Li CO 和23Na CO 的熔融盐混合物做电解质，CO 为负极燃气， 空气与2CO 的混合气体为正极助燃气，制得在 650 下工作的燃料电池。完成上述有关的电池反应式：正极反应式： _ ；负极反应式： _ ；总电池反应式：_ 。9 NOx是汽车尾气中的主要污染物之一，通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：（1） Pt 电极上发生的是_反应（填“氧化”

17、或“还原”） 。（2）写出 NiO 电极的电极反应式：_ 。10对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以下为铝材表面处理的一种方法： 碱 洗 的 目 的 是 除 去 铝 材 表 面 的 自 然 氧 化 膜 ， 碱 洗 时 常 有 气 泡 冒 出 ， 原 因 是名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 8 _（用离子方程式表示） 。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加人下列试剂中的_。a3NHb2CO

18、c NaOHd3HNO以铝材为阳极， 在24H SO 溶液中电解， 铝材表面形成氧化膜， 阳极电极反应为_ 。取 少 量 废 电 解 液 ， 加 入3NaHCO， 溶 解 后 产 生 气 泡 和 白 色 沉 淀 ， 产 生 沉 淀 的 原 因 是_。（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 _处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。【反馈练习答案】1D 2 A 3 B 4 C 5 B 6 C 7B 8 正 极 ：2223O2CO4e2CO负 极 ：2322CO2CO4e4CO总 方 程 式 ：222COO2CO9 （1）还原（2）22NOO2eNO10 （1）2222Al2OH2H O2AlO3Hb2232Al3H O6eAl O6H；因为3Al和3HCO发生了互促水解；3323Al3HCOAl OH3CO（2）阳极 Cu可以发生氧化反应生成2Cu（3） N牺牲阳极的阴极保护法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -