1、第7讲 电化学,-2-,-3-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,原电池原理及应用 1.判断正误,正确的划“”,错误的划“”。 (1)构成原电池正极和负极的材料必须是金属 ( ) (2)在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极上发生还原反应 ( ) (3)原电池的两个电极中,较活泼的电极一定为负极 ( ) (4)原电池工作时,阴离子向正极迁移,阳离子向负极迁移( ) (5)某原电池反应为Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼脂的KCl饱和溶液 ( ) (6)铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加( ) (7)实验室欲快速制取氢气,可利用粗锌与
2、稀硫酸反应 ( ) (8)氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 ( ),-4-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,2.铅蓄电池的负极反应为 、正极反应为 、总反应: 。,-5-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,3.甲烷、氧气燃料电池电极反应式的书写。 (1)酸性介质中,如以硫酸为电解质溶液,负极反应: 、正极反应: 。 (2)碱性介质中,如以KOH溶液为电解质溶液,负极反应: 、正极反应: 。 (3)熔融盐介质,如以熔融K2CO3为电解质,负极反应: 、正极反应(同时充入CO2): 。 (4)掺杂Y2O3的ZrO2固体作电解质(含可自由移动的O2-),负极反应: 、正极反应:
3、。,-6-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,1.(2018课标,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:,-7-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,答案,解析,-8-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,2.(2018课标,11,6分)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+
4、在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是( )A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移,答案,解析,-9-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,3.(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na 2Na2CO3+C,下列说法错误的是( ),答案,解析,-10-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,名师揭密高考中对原电池
5、原理的考查主要有以下几点:电解质中离子移动方向的判断(特别注意盐桥中离子的移动以及离子对于指定交换膜的通过问题),能量转换类型,正负极的判断,正负极与反应类型的对应关系,电极反应式的书写及判断,有关计算等。,-11-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,1.原电池的结构及工作原理(以Cu、Zn和稀硫酸构成的原电池为例),-12-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,2.原电池正、负极的判断 (1)依据构成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 (2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应;正极发生还原反应。 (3)依据电
6、子流动方向或电流方向判断。电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。 (4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。 (5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。,-13-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,3.原电池电极反应式、总反应式的书写运用“3步骤”,-14-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组一 原电池工作原理 1.(2018辽宁丹东五校协作体联考).某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究,请回答下列问题(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)。,-15-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练
7、,(1)在甲图装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中的离子移动方向为:K+移向 (填“A”或“B”)烧杯,装置中电子的移动路径和方向为 。 .该小组同学提出设想:如果将实验中的盐桥换为导线(金属铜),电流表是否也发生偏转呢?带着疑问,该小组利用图乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题。 (2)该小组的一位成员认为溶液中的阴阳离子能通过铜导线从而构成闭合回路形成电流,该装置仍然为原电池。你对该观点的评价是 (填“正确”或“不正确”)。 (3)对于实验中产生电流的原因,该小组进行了深入探讨,后经老师提醒注意到使用的是铜导线,烧杯A实际为原电池。那么在烧杯B中铜片上发生反应的电
8、极反应式为 。,-16-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,(4)对于图乙烧杯A实际是原电池的问题上,该小组成员发生了很大分歧: 一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解使溶液显酸性,此时原电池实际是由Zn、Cu作电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为 。 另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为 。 (5)若第(4)问中观点正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,请写出该
9、电池工作时总反应的化学方程式: 。,-17-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,答案:(1)B 由Zn电极沿导线流向Cu电极,解析:(1)在甲图装置中,当电流计指针发生偏转时,形成原电池,锌为活泼金属,被氧化而失去电子,铜为原电池正极,Cu2+在正极上得电子而被还原。原电池中,电子由负极经外电路流向正极,电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故K+移向B烧杯。甲装置中电子由Zn电极沿导线流向Cu电极;(2)如果将盐桥换成导线(金属铜),该小组同学发现电流表指针仍然发生偏转,则说明A中可以构成原电池,锌为活泼金属,被氧化而失去电子,铜为原电池正极,正极上得电子发生还原反应。B中
10、铜导线和铜片分别连接电源的正、负极,因此B为电解或电镀装置,故该小组同学提出的观点不正确;,-18-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,(3)烧杯A实际为原电池,烧杯B中铜片连接原电池负极,发生反应的电极反应式为Cu2+2e-Cu;(4)由Zn、Cu作电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池,正极氢离子得电子产生氢气,电极反,-19-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题型二 可充电电池 2.(2018天津十二重点中学高三毕业班联考)铝-石墨双离子电池是一种高效电池。原理为:AlLi+Cx(PF6) Al+xC+Li+P ,电池结构如图所示。下列说法正确的是( )A.放电时
11、外电路中电子向铝锂电极移动,C.充电时,铝石墨电极上发生还原反应 D.以此电池为电源电解NaCl饱和溶液,当生成11.2 L H2时,电池负极质量减少7 g,答案,解析,-20-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组三 燃料电池 3.(2018甘肃兰州第一中学高三考前冲刺)如图为一种微生物燃料电池结构示意图,关于该电池的叙述正确的是 ( ),B.微生物所在电极区放电时发生还原反应 C.放电过程中,H+从正极区移向负极区 D.若用该电池给铅蓄电池充电,MnO2电极质量减少8.7 g,则铅蓄电池负极增重9.6 g,答案,解析,-21-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组四 原电池
12、原理在工业生产中的应用 4.(2018山东济南一模)现在污水治理越来越引起人们的重视。可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚( ),同时利用此装置的电能在铁上镀铜。下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( ),-22-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,A当外电路中有0.2 mol e-转移时,A极区增加的Cl-的个数为0.2NA,C.铁电极应与Y相连接 D.反应过程中甲中右边区域溶液pH逐渐升高,答案,解析,-23-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,电解池原理及应用 1.填空。 (1)用惰性电极电解CuSO4溶液、NaCl溶液后需恢复至原状态,需分别加入 CuO或C
13、uCO3 、 HCl 。 (2)用方程式表示氯碱工业、冶炼Al的制备原理:,(3)电解精炼铜、电镀铜时阴阳极材料分别为 电解精炼铜时阳极为粗铜,阴极为精铜;电镀铜时阳极为铜,阴极为镀件 。,-24-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,2.判断正误,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)电解饱和食盐水时,电子的流向由负极外电路阴极食盐水溶液阳极正极( ) (3)若把Cu+H2SO4 CuSO4+H2设计成电解池,应用Cu作阳极,稀硫酸作电解质溶液( ) (4)电解法精炼铜时,用纯铜作阳极 ( ) (5)电解精炼铜时,电解质溶液中各离子
14、浓度基本不变 ( ) (6)电解精炼铜时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( ) (7)电镀时只能用镀层金属作阴极,镀件金属作阳极 ( ) (8)在镀件上镀铜时,电镀液中c(Cu2+)几乎不变 ( ) (9)工业上可用电解MgCl2、AlCl3溶液的方法制取Mg和Al ( ),-25-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,1.(2016课标,11,6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。,下列叙述正确的是( ) A.通电后中间隔室的 离
15、子向正极迁移,正极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O-4e- O2+4H+,负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成,答案,解析,-26-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,2.(2018课标,27,14分)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题: (1)KIO3的化学名称是 。 (2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:,“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是 。“滤液”中的溶质
16、主要是 。“调pH”中发生反应的化学方程式为 。,-27-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式 。 电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 ,其迁移方向是 。 与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有 (写出一点)。,-28-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,K+ 由a到b 产生Cl2易污染环境等,解析:(2)温度升高气体溶解度减小;Cl2被逐出,KH(IO3)2结晶析出,“滤液”中溶质主要是KCl;“调pH”目的是生成KIO3,所以选用,(3)阴极区电解质是KOH,被电解的是H2O:2H
17、2O+2e- 2OH-+H2; 电解时,阳离子向阴极区移动,故K+由a向b迁移; “KClO3氧化法”中产生有毒气体Cl2,易污染环境。,-29-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,名师揭密近几年高考对于电解原理的考查方向主要是借助新装置或陌生产物的制备来考查考生对氧化还原反应原理的掌握程度以及知识迁移应用的能力,前者比如双膜三室电解装置等,后者比如金属活性电极生成氧化膜等。,-30-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,1.“五类”依据判断电解池电极名称,-31-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,2.电解池中离子的放电顺序,-32-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,
18、3.电化学计算的基本方法 根据电子守恒用于串联电路、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电子数相等 | 根据总反应式先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算 | 根据关系式根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。常见微粒间的计算量关系式为4e-4H+4Cl-4Ag+2Cu2+2H2O22Cl24Ag2Cu,-33-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,4.离子交换膜 (1)作用:阳离子交换膜只允许阳离子通过,不允许阴离子通过;阴离子交换膜只允许阴离子通过,不允许阳离子通过;质子交换膜只允许质子通过而避免不同
19、电极区域的某些离子间发生反应。 (2)阴、阳离子交换膜的判断 看清图示,是否在交换膜上标注了阴、阳离子,是否标注了电源的正、负极。是否标注了电子流向、电荷流向等,明确阴、阳离子的移动方向。 根据电解池中阴、阳离子的移动方向,结合题中给出的已知信息,找出物质生成或消耗的电极区域,确定移动的阴、阳离子,从而推知离子交换膜的种类。,-34-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组一 电解原理 1.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,发生的反应为2Cu+H2O Cu2O+H2。下列说法正确的是( ) A.钛电极发
20、生氧化反应 B.阳极附近溶液的pH逐渐增大 C.离子交换膜应采用阳离子交换膜,答案,解析,-35-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组二 电解原理在环保、新材料制备中的应用 2.(2018河南普通高中毕业班高考适应性考试)工业上电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示(图中电极均为石墨电极)。下列说法错误的是( ),A.a极连接电源的负极,D.为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是NH3,答案,解析,-36-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组三 电解的有关计算 3.利用如图装置进行实验,甲、乙两池中均为1 molL-1的AgNO3溶液,(A)、(B)均
21、为Ag电极。实验开始先闭合K1,断开K2,一段时间后,断开K1,闭合K2,形成浓差电池,电流计指针偏转(Ag+浓度越大其氧化性越强)。下列说法正确的是( ),-37-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,A.闭合K1,断开K2后,A极质量逐渐减小,电极反应式为Ag-e- Ag+ B.闭合K1,断开K2后,乙池中AgNO3溶液浓度增大,B极发生还原反应 C.若甲、乙两池溶液的体积均为100 mL,当闭合K1,断开K2后,电路上有0.05 mol的电子通过,此时乙池中的c( )=1.5 molL-1 D.断开K1,闭合K2后,A极是正极,B极为负极,答案,解析,-38-,精要排查,真题示例,知
22、能提升,对点演练,题组四 有关串联电化学装置的综合考查 4.(2018湖南怀化高三期末)中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中,有再生氢氧燃料电池(RFC),其工作原理如下图所示,a、b、c、d均为Pt电极。,-39-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,下列说法正确的是( ) A.B区的OH-通过隔膜向a电极移动,A区pH增大 B.c是正极,电极上的电极反应为2H+2e- H2 C.图中右管中的OH-通过隔膜向c电极移动,d电极上发生氧化反应 D.当有1 mol电子转移时,标准状况下,b电极理论上产生气体Y的体积为11.2 L,答案,解析,-40-,精要排查,真题示例,知能提升,对点
23、演练,金属的腐蚀与防护 判断正误,正确的划“”,错误的划“”。 (1)纯银器在空气中因化学腐蚀表面渐渐变暗 ( ) (2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 ( ) (3)金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程 ( ) (4)铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3e- Fe3+,继而形成铁锈 ( ) (5)铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀 ( ) (6)生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀 ( ) (7)当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用 ( ) (8)牺牲阳极的阴极保护法是利用电解原理防腐蚀( ),-41-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,(9)将水库中的水闸(钢板
24、)与外加直流电源的负极相连,正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀 ( ) (10)将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连,可防止钢闸门被腐蚀 ( ),-42-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,1.(2018北京,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。,-43-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,下列说法不正确的是( ) A.对比,可以判定Zn保护了Fe B.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用的方法 D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼,答案,解析,-44-,精要排查,真题示例,知能提升,
25、对点演练,2.(2017课标,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,答案,解析,-45-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,名师揭密金属腐蚀及防护是高考中的重要考点,是电化学的实际应用,近几年对该部分内容的考查常以装置图的形式呈现,主要考查金属腐蚀类型的判断、电极反应式的书写、反应现象的判断、金
26、属腐蚀的防护措施及其对应的原理等。多以选择题形式出现,难度不大。,-46-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,1.金属腐蚀的分类 (1)化学腐蚀:金属跟接触到的物质(如氧气、氯气等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。,-47-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,2.金属的腐蚀与防护 (1)两种防护方法。 加防护层:如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料;采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。 电化学防护法。 牺牲阳极的阴极保护法原电池原理:正极为被保护的金属,负极为比被保护的金属活泼的金属; 外加电流的阴极保护法电解原
27、理:阴极为被保护的金属,阳极为惰性电极。 (2)防腐措施效果比较。 外加电流的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的防护未采取任何防护措施。,-48-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,3.金属腐蚀快慢的比较,-49-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组一 金属的腐蚀 1.(2018江淮十校高三联考)铜板上的铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如下图。下列说法错误的是( ),A.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉发生还原反应,D.若在金属表面涂一层油漆,可有效阻止铁铆钉被腐蚀,答案,解析,-50-,精要排查,真题示例,知能提升,对点演练,题组二 金属腐蚀的防护 2.(2018湖南衡阳八中高三月考)埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是 ( )A.该方法将电能转化成化学能 B.在此装置中钢管道作正极 C.该方法称为“外加电流的阴极保护法”,答案,解析,
