电化学专题复习教师用.docx
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电化学专题复习教师用
专题五:
电化学专题
1.电化学原理。
(一):
原电池
1.原电池原理。
牢记典型原电池:
Zn-Cu-H2SO4。
2.归纳判断原电池正负极的方法。
负极:
电子、化合价、物质发生反应、一般为(从构造方面)
离子移向,实验现象一般为。
正极:
电子、化合价、物质发生反应、一般为
离子移向,实验现象一般为。
3.掌握化学电源的几种典型的电极反应式。
(1)碱性锌锰干电池总反应式:
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
负极,
放电
正极。
充电
(2)二次电池(铅蓄电池)总反应式:
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
负极,
正极。
(3)燃料电池。
根据燃料电池的特点,一般通入O2的一极为极,通入可燃物的一极为极。
a.酸性电解质溶液正极反应式为
b.碱性电解质溶液正极反应式为
C.固体电解质(高温下能传导O2-)正极反应式为
D.熔融碳酸盐(如:
熔融K2CO3)正极反应式为。
4.盐桥原电池的知识考点。
(1)盐桥的作用:
(2)盐桥中阴阳离子的流向:
阳离子移向,阴离子移向。
(3)掌握带有盐桥原电池的设计。
例:
将Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2设计成带有盐桥的原电池。
2.电解池。
1.电解池原理。
自行归纳惰性电极电解CuCl2溶液的原理。
写出电解CuCl2溶液的离子方程式。
2.对比电解精炼铜和电镀,归纳他们的异同点。
三.电化学类型题目的解答步骤。
中心解题思想:
结合氧化还原反应原理,分析电子得失。
1.原电池。
判断原电池的正负极→分析电子流向和离子流向→写出正负极电极反应式。
(一般是负极与电解质溶液之间的反应,若不能反应,考虑空气中的O2参与电极反应。
)
2.
电解池。
四.电化学的应用。
1.写出氯碱工业的方程式
2.电镀。
电镀时,镀层金属作极,待镀的金属制品作极,用的溶液作电镀液。
3.制备活泼金属。
请写出制备Na,Mg,Al的方程式。
,,。
4,钢铁的电化学腐蚀。
钢铁腐蚀的负极反应式:
析氢腐蚀的正极电极反应式:
吸氧腐蚀的正极电极反应式:
5.金属的电化学防护。
请举例一种牺牲阳极的阴极保护法:
请举例一种外加电流的阴极保护法:
。
5.高考真题训练。
1.(11年广东高考)某小组为研究电化学原理,设计如图2装置。
下列叙述不正确的是()
A、a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B、a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:
Cu2++2e-=Cu
C、无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D、a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动
2.
[2013·新课标全国卷Ⅱ]“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子体制作的陶瓷管相隔。
下列关于该电池的叙述错误的是( )
A.电池反应中有NaCl生成
B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C.正极反应为NiCl2+2e-===Ni+2Cl-
D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
3.[2013·北京卷]下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是( )
A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆
C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块
4.[2013·江苏卷]Mg—H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。
该电池工作时,下列说法正确的是( )
A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正极移动
5.[2013·安徽卷]热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
一种热激活电池的基本结构如图9-4所示,其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。
该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca==CaCl2+Li2SO4+Pb。
下列有关说法正确的是( )
A.正极反应式:
Ca+2Cl--2e-===CaCl2
B.放电过程中,Li+向负极移动
C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7gPb
D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转
6.[2013·天津卷]为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。
反应原理如下:
电池:
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:
2Al+3H2O
Al2O3+3H2↑
电解过程中,以下判断正确的是( )
电池
电解池
A
H+移向Pb电极
H+移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极:
PbO2+4H++2e-==Pb2++2H2O
阳极:
2Al+3H2O-6e-==Al2O3+6H+
D
7.(11年广东高考)镀铝电解池中,金属铝为极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在,铝电极的主要电极反应式为,另外一个电极反应式为
。
8.(13年广东高考33)
(2)能量之间可以相互转化:
电解食盐水制备Cl2是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。
1完成原电池的甲装置示意图(见图15),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。
2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。
3甲乙两种原电池中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。
9.(2013重庆)
(2)电化学降解NO
的原理如图所示。
①电源正极为________(填“A”或“B”),阴极反应式为____________。
②若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为________g。
10.铝-空气海水电池:
以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为:
4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
负极:
正极:
。
11.(2012新课标)与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为:
,
该电池的总反应的离子方程式为。
12.
(1)用惰性电极电解MgCl2溶液的总反应的离子方程式,
(2)用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式:
,
阴极反应式:
,
总反应的离子方程式:
。
13.
(1)以铝材为阳极,在H2SO4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NaHCO3,溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是___。
(用离子方程式表示)
(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_______。
14.已知Cr(OH)3在碱性较强的溶液中将生成[Cr(OH)4]―,铬的化合物有毒,由于+6价铬的强氧化性,其毒性是+3价铬毒性的100倍。
因此,必须对含铬的废水进行处理,其中电解法是将含+6价铬的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入适量的氯化钠进行电解。
阳极区生成的Fe2+和Cr2O72一发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH一结合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。
a.写出阴极的电极反应式。
b.电解法中加入氯化钠的作用是:
。
`15.CuI是一种不溶于水的白色固体,可以由反应:
2Cu2++4I-=2CuI↓+i2得到。
现以石墨为阴极,以Cu为阳极电解KI溶液,通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。
回答下列问题:
(1)阳极区的现象:
,
(2)阳极电极反应式为。
16.我国学者提出在浓NaOH溶液(非饱和溶液)中用电化学方法来制备高铁酸盐,电解装置如右图。
(1)电解时,阳极的电极式反应为 。
(2)K2FeO4用于处理水时,不仅能消毒杀菌,还能吸附水中的悬浮杂质。
请写出K2FeO4的还原产物在水中生成Fe(OH)3的离子方程式
。
(3)实验室保存K2FeO4的方法是。
17.(15分)(2013·浙江联考)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。
Ⅰ.利用如图所示装置探究金属的防护措施,实验现象是锌电极不断溶解,铁电极表面有气泡产生。
(1)写出负极的电极反应式:
________________________。
(2)某学生认为,铁电极可能参与反应,并对产物做出假设:
假设1:
铁参与反应,被氧化生成Fe2+;
假设2:
铁参与反应,被氧化生成Fe3+;
假设3:
____________________________________________________。
(3)为了探究假设1、2,他采取如下操作:
①取0.01mol/LFeCl3溶液2mL于试管中,加入过量铁粉;
②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,未见蓝色沉淀生成;
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液,未见溶液变红。
据②、③、④现象得出的结论是____________________________。
(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀,请再举一例防护钢铁腐蚀的措施:
________。
Ⅱ.利用如图所示装置做电解50mL0.5mol/L的CuCl2溶液实验。
实验记录:
A.阳极上有黄绿色气体产生,该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示:
Cl2氧化性大于IO
);
B.电解一段时间以后,阴极表面除有铜吸附外,还出现了少量气泡和浅蓝色固体。
(1)分析实验记录A中试纸颜色变化,用离子方程式解释:
①_________________________________________________________;
②_________________________________________________________。
(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是________(写化学式),试分析生成该物质的原因:
__________________________________。
18.(2012年广东理综)新型净水剂高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体,可溶于水,在中性或酸性溶液中逐渐分解,在碱性溶液中稳定。
工业上制备K2FeO4的常用方法有两种。
方法Ⅰ:
次氯酸盐氧化法,工艺流程如图:
(1)完成“氧化”过程中反应的化学方程式:
其中还原剂是 (填化学式)。
(2)“转化”过程中发生反应的化学方程式为 。
(3)上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质,可用重结晶法提纯,操作是:
将粗产品用溶解,然后
(4)上述工艺过程所得的滤液X中可回收利用的主要物质是______________(填化学式)
方法Ⅱ:
电解法。
以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极液中加入KOH。
(5)电解时阳极发生反应生成FeO42-,该电极反应方程式为__________________。
19.(2013福建改编)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。
(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。
其次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的________(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和,充分反应后将沉淀一并滤去。
经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-,其原因是___________【已知:
Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9】
②该法工艺原理如右。
其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。
Ⅰ.工艺中可以利用的单质有____________(填化学式),
Ⅱ.电解槽中的阳极方程式为
Ⅲ.发生器中生成ClO2的化学方程式为________。
(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是:
纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。
完成反应的化学方程式:
□(D)+24NaClO3+12H2SO4=□ClO2↑+□CO2↑+18H2O+□_________
(3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-。
Ⅰ.处理含CN-相同量得电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的_______倍.
Ⅱ.请写出ClO2在碱性条件下将CN-处理成无污染的离子方程式
20.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导热剂乙炔黑和铝箔等,充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6.现欲利用一下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1—xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是
。
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。
4.用右图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液PH为9~10,阳极产生的ClO-和CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是
A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式为:
Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
解析:
考察电解池原理。
A、B、C说法正确,D是在碱性
条件下的反应。
正确的是:
5ClO-+2CN-+H2O===N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-
选择D。
4.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
解析:
考察原电池原理。
A、Zn为负极,Cu为正极,铜电极上发生还原反应;B、电池工作一段时间后,SO42-不能通过阳膜,离子浓度不变;锌离子通过阳膜进入乙池,由于相对原子质量Zn>Cu,乙池溶液的总质量增加;D,只有阳离子由负极通过阳膜,流向正极,保持溶液中电荷平衡。
选择C。
11.某模拟"人工树叶”电化学实验装置如右图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。
下列说法正确的是(B)
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1molO2,有44gCO2被还原
D.
a电极的反应为:
3CO2+16H+-18e-=C3H8O+4H2O
11.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是()
A.正极反应中有CO2生成
B.微生物促进了反应中电子的转移
C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
【答案】A
试题分析:
A、根据C元素的化合价的变化二氧化碳中C元素的化合价为最高价+4价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,所以在负极生成,错误;B、在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率比化学反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,正确;C、原电池中阳离子向正极移动,正确;D、电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应,正确,答案选A。
(4)一定条件下,题11图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物)。
①导线中电子转移方向为。
(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为。
③该储氢装置的电流效率η=。
(η=生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数×100%,计算结果保留小数点后1位。
)
⑷①AD②C6H6+6H++6e-=C6H12③64.3%
6.已知:
锂离子电池的总反应为:
LixC+Li1-xCoO2
C+LiCoO2
锂硫电池的总反应为:
2Li+S
Li2S
有关上述两种电池说法正确的是
A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移
B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应
C.理论上两种电池的比能量相同
D.右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
(4)H3PO2也可用电渗析法制备。
“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
①写出阳极的电极反应式。
②分析产品室可得到H3PO2的原因。
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2:
将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。
其缺点是产品中混有杂质。
该杂质产生的原因是:
。
11.某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。
下列说法正确的是()
A.正极反应AgCl+e-=Ag+Cl-
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子
28(12)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是。
a.Fe2O3b.NaClc.Cu2Sd.Al2O3
(2)辉铜矿(Cu2S)可以发生反应:
2Cu2S+2H2SO4+5O2=4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是。
当1molO2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为mol。
向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是。
(3)右图为电解冶炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是。
28【答案】
(1)bd
(2)Cu2S或硫化亚铜,4,H2
(3)aNO3―+e-+2H+=NO2↑+H2O
(4)食盐水作电解质溶液,与Al、Ag2S共同构成原电池
[2013高考∙重庆卷∙11](14分)化学在环境保护中趁着十分重要的作用,催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
(2)电化学降解NO3—的原理如题11图所示。
①电源正极为(填“A”或“B”),
阴极反应式为。
②若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧
电解液的质量变化差(△m左-△m右)为g。
11.
(2)①A,2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-②14.4
【解析】
(2)①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为负极,A为电源正极;在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2,利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有OH-生成;②转移2mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+)消耗1mol水,产生2molH+进入阴极室,阳极室质量减少18g;阴极室中放出0.2molN2(5.6g),同时有2molH+(2g)进入阴极室,因此阴极室质量减少3.6g,故膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)=18g-3.6g=14.4g。
【真题训练参考答案】
1-6:
.DBACDD
7..阳极;阳极:
Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-、阴极:
4Al2Cl7―+3e-=7AlCl4―+Al
8.
(2)①
;②电极逐渐溶解;③装置甲,可以避免铁和铜离子的接触,从而避免能量损失,提高电池效率,提供稳定电流;(3)Zn。
9..
(2)①A 2NO
+6H2O+10e-===N2↑+12OH- ②14.4
10..4Al-12e-=4Al3+O2+2H2O+4e-=4OH-
电解
11.FeO42-+3e-+4H2O=Fe3++8OH-,2FeO42-+8H2O+3Zn=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
12.
(1)Mg2++2Cl-+2H2O===Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
电解
(2)Fe-2e-=Fe2+;2H++2e-=H2↑Fe+2H2O===Fe(OH)2↓+H2↑
13.
(1)2Al+3H2O-6e-==Al2O3+6H+;因为Al3+和HCO3-发生了互促水解;Al3++3HCO3-==Al(OH)3↓+CO2↑
(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+(3)N牺牲阳极保护法。
14..
(1)2H++2e―=H2↑或2H2O+2e―=H2↑+2OH―
(2)增强溶液导电性或盐析
15.
(1)铜电极逐渐溶液,有白色沉淀产生,溶液变为蓝色。
(2)2Cu+4I--4e-=2CuI↓+I2
16.
(1)Fe+8OH-―6e-=FeO42-+4H2O
(2)Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+(3)低温下密封(保持干燥)保存
17. Ⅰ.
(1)Zn-2e-===Zn2+
(2)铁参与反应,被氧化生成Fe2+和Fe3+
(3)正极附近溶液不含Fe2+和Fe3+(4)刷油漆(其他合理答案均可)
Ⅱ.
(1)2I-+Cl2===I2+2Cl- 5Cl2+I2+6H2O===10Cl-+2IO
+12H+
(2)Cu(OH)2 电解一段时间后,Cu2+浓度下降,H+开始放电,溶液pH增大,Cu2+转化为Cu(OH)2
18.
(1)2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2OFeCl3
(2)Na2FeO4+KOH=K2FeO4↓+NaOH
(3)稀KOH溶液再加入饱和KOH溶液
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