1、第7讲 电化学原理及应用,2年考情回顾,知识网络构建,热点考点突破,热点题源预测,考点一 原电池原理及其应用, 命题规律： 1题型：选择题、填空题。 2考向：考查原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关简单计算。, 方法点拨： 1原电池工作原理,2原电池电极的判断,3原电池电极反应式的书写,1(1)(2018天津卷)O2辅助的AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。,Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3),反应过程中O2的作用是_。 该电池的总反应式：_
2、。,催化剂,2Al6CO2=Al2(C2O4)3,(2)(2017 江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。,电极A上H2参与的电极反应为： _。 B上发生的电极反应为_。 电池工作时，CO向电极_移动。,A,作负极的物质是_。 正极的电极反应式是_。,铁,突破点拨 电池内部电流方向从负极到正极，故H从负极产生，流向正极参加正极反应。 解析 (1)活泼金属作负极，负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3，方程式为：Al3e=Al3。根据电池的正极反应，氧气在第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到总
3、反应为：2Al6CO2=Al2(C2O4)3。,【变式考法】 (1)(2018青州三模)利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b为惰性电极。利用该装置可将污水中的有机物(以C6H12O6为例)经氧化而除去，从而达到净化水的目的。,a极电极反应式为_，若左侧有1 mol C6H12O6被消耗，则右侧溶液的质量增重_g。,C6H12O66H2O24e=6CO224H,216,下,Mg22e=Mg,(3)(2018湖北七市联考)利用反应6NO28NH3=7N212H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，
4、装置如图所示， 写出正负极的电极反应式_， _。,负极：8NH324e24OH=4N224H2O,正极：6NO224e12H2O=3N224OH,答案 A,3(2018荆州质检)直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为_。,氧气,空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH,O24H4e=2H2O,a,电极反应式的书写 (1)原电池中一般电极反应式的书写：(2)复杂的电极反应式总反应式较简单一极的电极反应式。, 命题规律： 1题型：选择题、填空题。 2考向：根据电解现象判断电源
5、正、负极，并进一步考查离子移向，电极反应及简单计算。根据电源正、负极考查电解相关基础知识。电解原理在工农业生产中的应用。,考点二 电解原理及其应用, 方法点拨： 1“5点”突破电解池原理应用问题 (1)分清阴极、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)书写电极反应式注意得失电子守恒。 (4)正确判断电极反应和产物阳极如果是活性电极，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，溶液中阴离子的失电子能力(放电顺序)为S2IBrClOH(水)。,2电化学计算
6、破题“三方法” 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法： (1)根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、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。,(2)根据总反应式计算 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。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。,1(1)(2018全国卷)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2S
7、O3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。,2H2O4e=4HO2,a,(2)(2018全国卷)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_。,2H2O2e=2OHH2,K,a到b,(3)(2017天津卷)某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4，考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答问题。,NaOH和H2
8、,【变式考法】 (1)(2018沈阳质检)电解法制备：工业上用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4。过程如图所示。,产品在_(填“阳极”或“阴极”)得到。 若不加隔膜，则连二亚硫酸钠产率降低，其原因是_。,阴极,见解析,(2)(2018鄂东南三模)电解法制备高锰酸钾的实验装置示意图如图所示(图中阳离子交换膜只允许K离子通过)“电解法”克服了“酸歧化法”理论产率偏低的问题，同时副产品KOH可用于软锰矿的焙烧。,a为_极(填“正”或“负”)，右室发生的电极反应方程式为_。 若电解开始时阳极区溶液为1.0 L 0.40 molL1K2MnO4溶液，电解一段时间后，右室中n(K)/n(Mn)
9、为6：5，阴极区生成KOH的质量为_。,负,17.9 g,(3)(2018济南二模)NO可用如图的电化学装置处理：,A为电源的_极；AgPt电极的电极反应式为：_； 若膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为14.4g，则电解过程中转移了_mol电子。,正,2,D,3(2018湖南G10联盟)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，可用于航空航天。如图1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ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2离子(O24e=2O2)。,(1)c电极为_极，d电极上的电极反应式为 _。 (2)如图
10、2所示为用惰性电极电解100 mL 0.5 molL1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_。 若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH_(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_(填序号)。 aCuO bCu(OH)2 cCuCO3 dCu2(OH)2CO3,正,CH48e4O2=CO22H2O,4OH4e=2H2OO2,1,ac,(1)恢复电解前电解质的措施：一般加入阴极和阳极析出的气体或固体产物形成的化合物减少什么，加入什么； (2)阳极反应一定要先看阳极材料是否为惰性电极；如果用到了非惰性电极，根据电解目的确定该电极是否参与反应，从而确定其是
11、否作阳极； (3)交换膜选择：可以根据需要两极之间流动的离子来确定选择阳离子交换膜还是阴离子交换膜或者质子交换膜。,(4)计算阴极区或者阳极区溶液质量变化时，既要考虑电极反应所引起的质量变化，也要注意溶液中两极之间离子定向流动导致的质量改变。, 命题规律： 1题型：选择题(主)、填空题(次)。 2考向：主要考查两种电化学腐蚀的区别及有关电极方程式的书写；常见的两种电化学防腐方法及金属腐蚀快慢的比较。,考点三 金属的腐蚀与防护, 方法点拨： 1金属腐蚀的“两种比较” (1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较,(2)腐蚀快慢的比较,2金属电化学保护的两种方法,1(1)下列说法中正确的是( ),A(2018全
12、国卷)电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法 B(2018天津卷)铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈 C(2016 上海卷 )如图1所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。 K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极阴极保护法 D(2015山东卷) 图2开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小 E(2015山东卷)图3接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大,答案 ABD,(2)(2014福建卷)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 该电化腐蚀称为_。 图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。,吸氧腐蚀,B
13、,突破点拨 (1)两种金属的电化学保护法，核心区别为：使用外电源外加电流阴极保护法；使用活泼金属牺牲阳极阴极保护法； (2)吸氧腐蚀时，氧气浓度越大，腐蚀越严重。,解析 (1)镁比铁活泼，形成原电池时镁作负极失电子，铁被保护，选项A正确；锌比铁活泼， 形成原电池时锌作负极失电子，铁被保护 ，选项B正确；K2闭合时属于外加电流阴极保护法，选项C错误；开关由M改置于N时，锌做负极，CuZn合金的腐蚀速率减小，选项D正确；接通开关时形成原电池，使反应速率加快，H2在Pt电极上放出，选项E错误。(2) 金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，产生的铁锈就
14、越多。,【变式考法】 (1)(2018江苏四市联考)图中烧杯中盛的是天然水，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是_。,(2)(2018湖北七市联考)铁生锈是生活中常见的现象，由于金属腐蚀每年会造成严重的经济损失。,某课外小组同学为研究金属腐蚀的原因和条件，设计如图装置(U形管内装有红墨水)，试管内分别盛有食盐水和NH4Cl溶液。一段时间后，发现红墨水液面左高右低。试管甲内生铁块发生_(填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”)，试管乙内盛装的液体是_。开始时两个试管中腐蚀的速率大小关系为：甲_乙(填“”“ ”或“”)。,吸氧腐蚀,氯化铵溶液,(3)(2018海淀区期末)某同学进行下列实验：,其中中心区域和边缘处分
15、别发生的反应的离子方程为： _、 _ _。,Fe2e=Fe2,3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62,O22H2O4e=4OH,解析 (1)作原电池负极、电解池阳极的金属被腐蚀，而作原电池正极、电解池阴极的金属被保护，且作原电池负极的金属腐蚀速率小于作阳极的金属腐蚀速率。中只有一种金属，所以不能构成原电池；为原电池，铁作负极，被腐蚀；是电解池，铁作阳极，加速被腐蚀，且腐蚀速率大于铁作负极； 是电解池，铁作阴极被保护；为原电池 ，铁作正极被保护，但保护效果不及作电解池的阴极；则铁被腐蚀快慢顺序是。,2(2015重庆卷)图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 (1)腐蚀过程
16、中，负极是_(填图中字母“a”“b”或“c”)；,c,(2)环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为 _； (3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。,2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl,0.448,3(2019湖北重点高中新起点)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：,2.0,碳粉含量的影响,
17、(2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了_(“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_。,吸氧腐蚀,还原反应,2H2OO24e=4OH(或4HO24e=2H2O),(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二： 假设一：发生析氢腐蚀产生了气体； 假设二：_。,反应放热，温度升高，体积膨胀,解析 (1)探究影响化学反应速率因素的实验，每次只能改变一个变量，故有中铁的量不变，为2.0 g；中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。(2)压强与气体的物质的量成正比，从图中可以看出，气体的量先增加，后减少，故为吸氧腐蚀；活泼金属做负极，故碳为正极，发生还原反应。(3)从体积的影响因素着手，温度升高，体积增大。,二次电源问题,思维导航,答案： C,答案 D,
