专题14电化学基础-2024高考化学一轮复习.docx
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1、易错点14 电化学基础易错点 易错题【01】原电池电极的确定(1)根据电极材料确定:对于金属、金属电极,通常较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极,如原电池:ZnCuCuSO4中,Zn作负极,Cu作正极,AlMgKOH中,Al作负极,Mg作正极;对于金属、非金属电极,金属作负极,非金属作正极;对于金属、化合物电极,金属作负极,化合物作正极。(2)根据电极反应确定:原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。(3)根据电极现象确定:若不电极断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,通常为原电池的负极,若原电池电极上有气体生成、电极质量不断增加或电极质量不变,该电极发生还原反应,通常为原电池的
2、正极。(4)根据移动方向判断:电子流动方向是由负极流向正极,电子流出的一极为负极,流入的一极为正极;电流是由正极流向负极,电流流出的一极为正极,流入的一极为负极;在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向是负极。易错题【02】电极反应式的书写方法(1)拆分法:写出原电池的总反应。如2Fe3Cu=2Fe2Cu2;把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应,并注明正、负极,并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应:正极:2Fe32e=2Fe2,负极:Cu2e=Cu2。(2)加减法:写出总反应。如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4;写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。
3、如Lie=Li(负极);利用总反应与上述的一极反应相减,即得另一个电极的反应式,即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极)。3. 电化学腐蚀的规律(1)对同一种金属来说,其他条件相同时腐蚀的快慢:强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(2)活泼性不同的两金属:活泼性差别越大,活泼性强的金属腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快,且氧化剂的浓度越高,氧化性越强,腐蚀越快(钝化除外)。(4)电解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。易错题【03】电化学腐蚀的规律(1)对同一种金属来说,其他条件相同时腐蚀的快慢:强电解质溶液弱电解质溶液非电解
4、质溶液。(2)活泼性不同的两金属:活泼性差别越大,活泼性强的金属腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快,且氧化剂的浓度越高,氧化性越强,腐蚀越快(钝化除外)。(4)电解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。易错题【04】离子交换膜的作用(1)能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防止发生化学反应。(2)能选择性地通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。典例分析例1 某同学组装了如图所示的电化学装置,电极为Al,其他电极均为Cu,则()A电流方向:电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解 D电极的电极反应:Cu22e=CuA【解析】根据
5、原电池的构成原理,可知电极为负极,电极为正极,电极为阳极,电极为阴极。电子流向为电极电极,故电流方向为电极电极, A正确;电极为负极,发生氧化反应,B错误;电极为正极,Cu2在此被还原, C错误;电极为阳极,活性阳极Cu在此被氧化,D错误。例2 某单液电池如图所示,其反应原理为。下列说法错误的是( )A. 放电时,左边电极为负极B. 放电时,溶液中向右边电极移动C. 充电时,右边电极上发生的电极反应式:D. 充电时,当左边电极生成时,电解质溶液减轻2gC【解析】放电时左边电极发生氧化反应,为电池的负极,A正确;放电时左边为电池的负极,右边则为电池的正极,工作时阳离子向正极移动,即H+离子向右边
6、电极移动,B正确;充电时左边电极为阴极,发生还原反应,即;右边电极为阳极,发生氧化反应,即,C错误;由反应可知,充电时,当左边电极生成时,电解质溶液中会减少2molHCl,则减少的质量为73g,D正确。例3 在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如下图所示。下列说法错误的是()A.加入HNO3降低了正极反应的活化能B.电池工作时正极区溶液的pH降低C.1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有3 mol O2被还原D.负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+B【解析】该电池的负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+,H+
7、向右移动通过质子交换膜,正极反应为O2+4e-+4H+2H2O。硝酸作正极反应的催化剂,加入催化剂可以降低正极反应的活化能,故A正确;正极反应虽然消耗H+,但负极区生成的H+移向正极区,负极区H+的物质的量不变,由于生成了水,电池工作时正极区溶液的pH升高,故B错误;根据正负极电极反应式可知,1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有3 mol O2被还原,故C正确;负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+,故D正确。例4 甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500时,在含氧离子()的熔融碳酸盐中电解甲院的方法,实现了无水、零排放的方式生产H2和C。反应原理如右图
8、所示。下列说法正确的是( )A. X为电源的负极B. Ni电极上发生电极反应方程式为C. 电解一段时间后熔融盐中的物质的量变多D. 该条件下,每产生22.4L H2,电路中转移2mol电子B【解析】电解反应在温度于500时进行,电解质为熔融碳酸盐,则阳极的电极反应是甲烷失电子生成氢气和二氧化碳的过程,阴极是碳酸根离子得到电子生成碳。电解池电极Ni-YSZ中甲烷变成CO2, C元素的化合价升高,失电子,发生氧化反应,作阳极,因此X为电源的正极,A错误;阴极上发生还原反应,Ni电极上发生的电极反应方程式为,B正确;电解一段时间后熔融盐中的物质的量不会变多,生成的通过熔融盐转移到阳极参加反应,C错误
9、;总反应为:CH4 C+2H2 ,反应条件为500,该条件下不是标准状况,D错误。例5 “暖宝宝”主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂等,工作时利用微孔透氧技术反应发热下列说法错误的是()A发热时铁粉发生了吸氧腐蚀B食盐作电解质,活性炭为正极C工作时,吸水性树脂可供水D暖宝宝可以重复使用D【解析】根据保暖贴的成分可知,铁粉和活性炭在氯化钠溶液中形成原电池,铁做负极,碳做正极,铁发生吸氧腐蚀,铁电极反应为:2Fe4e2Fe2+,碳极的电极反应为:O2+4e+2H2O4OH,总反应为:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2。由于氯化钠溶液呈中性,故铁发生吸氧腐蚀,A正确;在形成的原电池中,
10、铁做负极,碳做正极,食盐是电解质,B正确;工作时,吸水性树脂可供水,与食盐形成电解质溶液,C正确;该反应不可逆,不可以重复使用,D错误。1. 如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是()A放电时,负极反应为3NaBr2e=NaBr32NaB充电时,阳极反应为2Na2S22e=Na2S42NaC放电时,Na经过离子交换膜,由b池移向a池D用该电池电解饱和食盐水,产生2.24 L H2时,b池生成17.40 g Na2S42.锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备
11、用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所:下列说法错误的是( )A. 放电时,N极为正极B. 放电时,左侧贮液器中的浓度不断减小C. 充电时,M极的电极反应式为D. 隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过3.利用SO2和太阳能综合制氢的方案的基本工作原理如图所示。下列说法错误的是() A.该电化学装置中,Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势B.该装置中的能量转化形式为光能化学能电能C.电子流向:BiVO4电极外电路Pt电极D.BiVO4电极上的反应式为SO32-2e-+2OH-SO42-+H2O4.利用原电池原理,在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示,下列说法错误的是
12、( )A. X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜B. 负极的电极反应式:BH4-8OH-一8e-B(OH)4-4H2OC. 2室流出的溶液中溶质为Na2SO4和K2SO4D. 电路中每转移1mol电子,电极2上有32gCu析出5.氮肥厂的废水中氮元素以NH3H2O、NH3和的形式存在,对氨氮废水无害化处理已成为全球科学研究热点,下面是电化学氧化法除氨氮的方法。研究表明,以碳材料为阴极,O2可在阴极生成H2O2,并进一步生成氧化性更强的OH,OH可以将水中氨氮氧化为N2.阴极区加入Fe2可进一步提高氨氮的去除率,原理如下图所示结合如图解释。则下列说法不正确的是( )A. OH的电子式为:B.
13、写出OH去除氨气的化学反应方程式为:6OH2NH3=N26H2OC. O2在阴极生成H2O2的电极反应式为:O22e2H=H2O2D. 阴极区加入Fe2+可进一步提高氨氮的去除率的原因是生成的Fe3+起催化剂作用6.如图所示装置是一种可充电电池,装置为电解池。离子交换膜只允许Na通过,充放电的化学方程式为2Na2S2NaBr3Na2S43NaBr。闭合开关K时,b极附近先变红色。下列说法正确的是 ()A负极反应为4Na4e=4NaB闭合K后,b电极附近的pH变小C当有0.01 mol Na通过离子交换膜时,b电极上析出气体在标准状况下体积为112 mLD闭合K后,a电极上产生的气体具有漂白性7
14、.我国科学家报道了机理如下图所示的电化学过程。下列相关说法错误的是( )A. Ni电极为阴极B. Ni-YSZ电极上发生的反应为CH4+2O2-4e-=CO2+2H2C. 该电化学过程的总反应为CH4C+2H2D. 理论上,每有1molCO2与1molO2-结合,电路中转移2mole-8.一种零价铁纳米簇可用于水体修复,其处理三氯乙烯()所形成原电池如图所示。水体中,等离子也发生反应。下列说法正确的是A零价铁纳米簇发生的电极反应为:Fe-3e-=Fe3+ B反应在正极发生,反应在负极发生C的电极反应式为4OH-4e-=O2+2H2OD三氯乙烯脱去3mol Cl时反应转移6mol电子9.以Na3
15、Ti2(PO4)3为负极材料的新型可充电钠离子电池的工作原理如图。下列说法错误的是( )A. 放电时,正极反应式为FeFe(CN)6+2Na+2e-=Na2FeFe(CN)6B. 充电时,a端接电源正极C. 充电时,每生成1molFeFe(CN)6消耗2molNaTi2(PO4)3D. 充电时,Na+通过离子交换膜从左室移向右室10.包覆纳米硅复合材料(GS-Si)的可充电石墨烯电池工作原理如图所示。放电时,GS-Si包覆石墨烯电极上的物质变化为:C6LiC6Li1-x;多元含锂过渡金属氧化物电极上的物质变化为:Li1-xMO2LiMO2,下列说法错误的是( )A. 放电时,胶状聚合物电解质和
16、固体电解质的作用均为传导离子,构成闭合回路B. 若放电前两个电极质量相等,转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.7gC. 充电时,与正极连接电极反应为LiMO2-xe-=Lil-xMO2+xLi+D. 为保护电池,GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至C6Li-e-=C6+Li+11.我国科学家最近发明了一种电池,电解质为、和,由a和b两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域,结构示意图如下:回答下列问题:(1)电池中,为_极,B区域的电解质为_(填“”、“”或“”)。(2)电池反应的离子方程式为_。(3)阳离子交换膜为图中的_膜(填“a”或“b”)。(4)此电池中,消耗,理
17、论上可产生的容量(电量)为_毫安时()(1 mol电子的电量为1 F,结果保留整数)(5)已知E为电池电动势(电池电动势即电池的理论电压,是两个电极电位之差,),为电池反应的自由能变,则该电池与传统铅酸蓄电池相比较,_;_(填“”或“”)。(6)Zn是一种重要的金属材料,工业上一般先将ZnS氧化,再采用热还原或者电解法制备。利用还原ZnS也可得到Zn,其反应式如下:ZnS(s)+H2(g) Zn(s)+H2S(g)。727时,上述反应的平衡常数。此温度下,在盛有的刚性容器内通入压强为的,达平衡时的分压为_Pa(结果保留两位小数)。12.某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验
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