通用版学年高考化学二轮复习选择题命题区间4电化学讲义14Word文档格式.docx
- 文档编号:4460941
- 上传时间:2023-05-03
- 格式:DOCX
- 页数:39
- 大小:485.62KB
通用版学年高考化学二轮复习选择题命题区间4电化学讲义14Word文档格式.docx
《通用版学年高考化学二轮复习选择题命题区间4电化学讲义14Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通用版学年高考化学二轮复习选择题命题区间4电化学讲义14Word文档格式.docx(39页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
4.(2016·
全国卷Ⅱ)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
A.负极反应式为Mg-2e-===Mg2+
B.正极反应式为Ag++e-===Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
选B MgAgCl电池的电极反应:
负极Mg-2e-===Mg2+,正极2AgCl+2e-===2Ag+2Cl-,A项正确,B项错误。
在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,C项正确。
Mg是活泼金属,能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2,D项正确。
5.(2015·
全国卷Ⅰ)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+6O26CO2+6H2O
选A 图示所给出的是原电池装置。
A.有氧气反应的一极为正极,发生还原反应,因为有质子通过,故正极电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,负极上有CO2产生,故A不正确。
B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置,所以微生物促进了反应中电子的转移,故B正确。
C.质子是阳离子,阳离子由负极区移向正极区,故C正确。
D.正极的电极反应式为6O2+24e-+24H+===12H2O,负极的电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,两式相加得电池总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,故D正确。
6.(2014·
全国卷Ⅱ)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。
A.a为电池的正极
B.电池充电反应为LiMn2O4===Li1-xMn2O4+xLi
C.放电时,a极锂的化合价发生变化
D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移
选C 图示所给出的是原电池装置。
A.由图示分析,金属锂易失电子,由原电池原理可知,含有锂的一端为原电池的负极,即b为负极,a为正极,故正确。
B.电池充电时为电解池,反应式为原电池反应的逆反应,故正确。
C.放电时,a极为原电池的正极,发生还原反应的是Mn元素,锂元素的化合价没有变化,故不正确。
D.放电时为原电池,锂离子为阳离子,应向正极(a极)迁移,故正确。
7.(2017·
海南高考)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。
A.Pd电极b为阴极
B.阴极的反应式为N2+6H++6e-===2NH3
C.H+由阳极向阴极迁移
D.陶瓷可以隔离N2和H2
选A 此装置为电解池,总反应式是N2+3H2===2NH3,Pd电极b上是氢气发生氧化反应,即氢气失去电子化合价升高,Pd电极b为阳极,故A说法错误;
根据A选项分析,Pd电极a为阴极,反应式为N2+6H++6e-===2NH3,故B说法正确;
根据电解池的原理,阳离子在阴极上放电,即有阳极移向阴极,故C说法正确;
根据装置图,陶瓷可以隔离N2和H2,故D说法正确。
电化学是高考每年必考内容,主要题型是选择题,有时也会在非选择题中出现(如2015·
全国卷ⅡT26、2014·
全国卷ⅠT27),命制的角度有电极反应式的正误判断与书写,电池反应式的书写,正负极的判断,电池充、放电时离子移动方向的判断,电极附近离子浓度的变化,电解的应用与计算,金属的腐蚀与防护等。
同时通过陌生化学电源的装置图,考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力,也体现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养考查。
1.原电池中正负极的判断
依据
正负极判断
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
依据原电池两极发生的变化判断
原电池的负极发生氧化反应;
正极发生还原反应
依据电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
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
依据原电池盐桥中离子的移动方向判断
2.电解池中阴阳极的判断
阴阳极判断
根据所连接的外加电源判断
与直流电源正极相连的为阳极,与直流电源负极相连的为阴极
根据电子流动方向判断
电子从电源负极流向阴极,从阳极流向电源正极
根据电解池电解质溶液中离子的移动方向判断
阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动
根据电解池两极产物判断
一般情况下:
①阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出;
②阳极上的现象是有非金属单质生成,呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小(活性电极作阳极)
3.电解池的电极反应及其放电顺序
(1)阳离子在阴极上的放电顺序:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>……
(2)阴离子在阳极上的放电顺序:
S2->I->Br->Cl->OH->……
4.电解的四大类型及规律
类型
电极反应特点
实例
电解物质
电解液浓度
pH
电解液复原方法
电解水型
阴极:
4H++4e-===2H2↑
阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
NaOH
H2O
增大
加H2O
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
电解电解质型
电解质的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
通入HCl气体
CuCl2
—
加CuCl2
放H2生碱型
放H2生成碱
电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
放O2生酸型
电解质阳离子放电阳极:
放O2生成酸
CuSO4
加CuO
5.金属腐蚀与防护的方法
(1)金属腐蚀快慢程度的判断方法
(2)金属电化学保护的两种方法
1.新型电池的电极反应式
锌银电池
总反应:
Ag2O+Zn+H2O
2Ag+Zn(OH)2
正极:
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
负极:
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
镍铁电池
NiO2+Fe+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2
NiO2+2e-+2H2O===Ni(OH)2+2OH-
Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2
高铁电池
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
FeO
+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
镍镉电池
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2
MgH2O2电池
H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O
H2O2+2H++2e-===2H2O
Mg-2e-===Mg2+
MgAgCl电池
Mg+2AgCl===2Ag+MgCl2
2AgCl+2e-===2Ag+2Cl-
钠硫电池
2Na+xS===Na2Sx
xS+2e-===S
2Na-2e-===2Na+
全钒液流电池
VO
+2H++V2+
V3++VO2++H2O
+2H++e-===VO2++H2O
V2+-e-===V3+
锂铜电池
2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-
Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH-
Li-e-===Li+
锂离子电池
Li1-xCoO2+LixC6
LiCoO2+C6(x<1)
Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2
LixC6-xe-===xLi++C6
[归纳点拨]
新型化学电源中电极反应式的书写方法
(1)书写步骤
(2)不同介质在电极反应式中的“去留”
中性溶液
反应物若是H+得电子或OH-失电子,则H+或OH-均来自于水的电离
酸性溶液
反应物或生成物中均没有OH-
碱性溶液
反应物或生成物中均没有H+
水溶液
不能出现O2-
2.燃料电池的电极反应式(以CH3OH为例)
电池类型
导电介质
反应式
酸性燃料电池
H+
2CH3OH+3O2===2CO2↑+4H2O
O2+4e-+4H+===2H2O
CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+
碱性燃料电池
OH-
2CH3OH+3O2+4OH-===2CO
+6H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
CH3OH-6e-+8OH-===CO
熔融碳酸盐燃料电池
CO
O2+4e-+2CO2===2CO
CH3OH-6e-+3CO
===4CO2↑+2H2O
固态氧化物燃料电池
O2-
O2+4e-===2O2-
CH3OH-6e-+3O2-===CO2↑+2H2O
质子交换膜燃料电池
[归纳点拨]
燃料电池中氧气得电子的思维模型
根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,O2得到电子后化合价降低,首先变成O2-,O2-能否存在要看电解质环境。
由于电解质溶液(酸碱盐)的不同,其电极反应也有所不同,下表为四种不同电解质环境中,氧气得电子后为O2-的存在形式:
电解质环境
从电极反应式判O2-的存在形式
酸性电解质溶液环境下
O2+4H++4e-===2H2O
碱性电解质溶液环境下
O2+2H2O+4e-===4OH-
固体电解质(高温下能传导O2-)环境下
熔融碳酸盐(如:
熔融K2CO3)环境下
O2+2CO2+4e-===2CO
题型一 新型化学电源
[典例1] (2017·
全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。
下列说法错误的是( )
A.电池工作时,正极可发生反应:
2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
[解析] 原电池工作时,正极发生一系列得电子的还原反应,即:
Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2,其中可能有2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4,A项正确;
该电池工作时,每转移0.02mol电子,负极有0.02molLi(质量为0.14g)被氧化为Li+,则负极质量减少0.14g,B项正确;
石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,C项正确;
充电过程中,Li2S2的量逐渐减少,当电池充满电时,相当于达到平衡状态,电池中Li2S2的量趋于不变,故不是电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多,D项错误。
[答案] D
[针对训练]
1.世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池,其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A.a极发生氧化反应
B.正极的电极反应式为FeOx+2xe-===Fe+xO2-
C.若有22.4L(标准状况)空气参与反应,则电路中有4mol电子转移
D.铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe===FeOx+xH2
选D a极通入空气,O2在该电极发生得电子的还原反应,A错误;
O2在正极发生反应,电极反应式为O2+4e-===2O2-,B错误;
由B项分析可知,电路中有4mol电子转移时正极上消耗1molO2,在标准状况下的体积为22.4L,则通入空气的体积约为22.4L×
5=112L,C错误;
由图可知,铁表面H2O(g)参与反应生成H2,则发生的反应为xH2O(g)+Fe===FeOx+xH2,D正确。
题型二 带离子交换膜的化学电源
[典例2] 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。
一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。
下列关于该电池的叙述正确的是( )
A.b电极上发生氧化反应
B.a电极反应式:
N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O
C.放电时,电流从a电极经过负载流向b电极
D.其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜
[解析] A项,b电极上发生还原反应,错误;
C项,放电时,电子从a电极经过负载流向b电极,错误;
D项,其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜,错误。
[答案] B
[题后悟道]
2.用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。
其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,则下列有关说法中不正确的是( )
A.X为直流电源的负极,Y为直流电源的正极
B.阳极区pH增大
C.图中的b>
a
D.该过程中的产品主要为H2SO4和H2
选B A项,由图示可知Pt(Ⅰ)极上H+→H2,发生还原反应,故Pt(Ⅰ)为阴极,X为直流电源的负极,Y为直流电源的正极,正确;
B项,Pt(Ⅱ)为阳极,在阳极,SO
、HSO
被氧化为H2SO4,SO
+H2O-2e-===2H++SO
,HSO
+H2O-2e-===3H++SO
,溶液的酸性增强,pH减小,错误;
C项,由上面的分析可知,阳极有H2SO4生成,故b>
a,正确;
D项,阳极产物为H2SO4,阴极产物为H2,正确。
题型三 可逆电池
[典例3] (2016·
全国卷Ⅲ)锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O===2Zn(OH)
。
下列说法正确的是( )
A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动
B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C.放电时,负极反应为Zn+4OH--2e-===Zn(OH)
D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
[解析] A项,充电时装置为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动。
B项,充电时的总反应为放电时的逆反应:
2Zn(OH)
===2Zn+O2+4OH-+2H2O,c(OH-)逐渐增大。
C项,放电时负极失电子发生氧化反应,由放电时的总反应可知,负极反应式为Zn+4OH--2e-===Zn(OH)
D项,由放电时的总反应可知,电路中通过2mol电子时,消耗0.5molO2,其体积为11.2L(标准状况)。
[答案] C
有关可逆电池的解题思路
3.(2016·
四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为Li1-xCoO2+LixC6===LiCoO2+C6(x<1)。
下列关于该电池的说法不正确的是( )
A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移
B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-===xLi++C6
C.充电时,若转移1mole-,石墨(C6)电极将增重7xg
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+
选C A.原电池中阳离子由负极向正极迁移,正确;
B.放电时,负极发生氧化反应,电极反应式为LixC6-xe-===xLi++C6,正确;
C.充电时,若转移1mol电子,石墨电极质量将增重7g,错误;
D.充电时阳极发生氧化反应,电极反应式为LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+,正确。
题型四 电解原理在环保、新材料制备中的应用
[典例4] (2015·
四川高考)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-将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:
Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
[解析] A项,若铁作阳极,则铁失电子生成Fe2+,则CN-无法除去,故铁只能作阴极,正确;
B项,阳极Cl-放电生成ClO-,Cl的化合价升高,故在阳极发生氧化反应,又已知该溶液呈碱性,正确;
C项,阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应,在碱性条件下,H2O提供阳离子(H+),正确;
D项,由于溶液是碱性条件,故除去CN-发生的反应为2CN-+5ClO-+H2O===N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,错误。
4.(2017·
广州模拟)用电化学法制备LiOH的实验装置如图,采用惰性电极,a口导入LiCl溶液,b口导入LiOH溶液,下列叙述正确的是( )
A.通电后阳极区溶液pH增大
B.阴极区的电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O
C.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25mol的Cl2生成
D.通电后Li+通过交换膜向阴极区迁移,LiOH浓溶液从d口导出
选D A项,左端为阳极,Cl-放电生成Cl2,Cl2溶于水,生成酸,pH减小,错误;
B项,右端是阴极区得到电子,电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,错误;
C项,2Cl--2e-===Cl2,通过1mol电子,得到0.5molCl2,错误;
D项,根据电解原理,阳离子通过阳离子交换膜,从阳极区向阴极区移动,LiOH浓溶液从d口导出,正确。
题型五 新环境下金属的腐蚀与防护
[典例5] (2015·
上海高考)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。
下列有关说法错误的是( )
A.d为石墨,铁片腐蚀加快
B.d为石墨,石墨上电极反应为O2+2H2O+4e-―→4OH-
C.d为锌块,铁片不易被腐蚀
D.d为锌块,铁片上电极反应为2H++2e-―→H2↑
[解析] A.由于活动性:
Fe>
石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液,溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原,比没有形成原电池时的速率快,正确。
B.d为石墨,由于是中性电解质,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为O2+2H2O+4e-―→4OH-,正确。
C.若d为锌块,则由于金属活动性:
Zn>
Fe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,首先被腐蚀的是Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,正确。
D.d为锌块,由于电解质为中性环境,发生的是吸氧腐蚀,在铁片上电极反应为O2+2H2O+4e-―→4OH-,错误。
5.城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路,当有电流泄漏并与金属管道形成回路时,就会引起金属管道的腐蚀。
原理如图所示,但若电压等条件适宜,钢铁管道也可能减缓腐蚀,此现象被称为“阳极保护”。
下列有关说法不正确的是( )
A.该装置能够将电能转化为化学能
B.管道右端腐蚀比左端快,右端电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
C.如果没有外加电源,潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀
D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜
选B A项,该装置相当于电解池,能将电能转化为化学能,正确;
B项,左端是阳极,腐蚀得更快,错误;
C项,如果没有外加电源,潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应,所以发生的是吸氧腐蚀,正确;
D项,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通用版 学年 高考 化学 二轮 复习 选择题 命题 区间 电化学 讲义 14