江蘇省2013屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題9 解決電化學(xué)中的相關(guān)問題精品學(xué)案

1、專題9.解決電化學(xué)中的相關(guān)問題考試說明中：理解原電池和電解池的工作原理，能寫出常見的簡單電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見的化學(xué)電源，認識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應(yīng)用。認識金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，能運用恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。高考試卷中：考查電極材料和電極極性判斷，書寫電極方程式，電極反應(yīng)類型，電極周圍pH變化，離子的移動方向，電化學(xué)腐蝕防護，電化學(xué)計算等等。有時會有一條選擇題，在非選擇題多以綜合題形式出現(xiàn)。答題過程中：熟知原電池和電解池的工作原理，熟練書寫和分析電化學(xué)方程式和電極方程式，然后有據(jù)可依來判斷一系列的電化學(xué)問題，一能力展示1.研究人員最

2、近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水” 電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是： A.正極反應(yīng)式：AgCle=AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子 C.Na不斷向“水”電池的負極移動D. AgCl是還原產(chǎn)物2. 結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是A和中正極均被保護B. 和中負極反應(yīng)均是Fe2eFe2 C. 和中正極反應(yīng)均是O22H2O4e4OHD. 和中都有Fe2生成3. 家蠅的雌性信息素可用芥酸(來自菜籽油)與羧酸X在濃NaOH溶液中進行

3、陽極氧化得到。電解總反應(yīng)式為：則下列說法正確的是()AX為C2H5COOHB電解的陽極反應(yīng)式為：C21H41COOHX2e2H2OC23H462CO6HC電解過程中，每轉(zhuǎn)移a mol電子，則生成0.5a mol雌性信息素D陰極的還原產(chǎn)物為H2和OH4. Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛， 其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。(1) 該電池的負極材料是_。電池工作時，電子流向_ (填“正極” 或“負極”)。(2) 若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+，會加速某電極的腐蝕， 其主要原因是_。欲除去Cu2+， 最好選用下列試劑中的_ (填代號)。A. NaOH B. Zn C.

4、Fe D.NH3H2O (3) MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極， 電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是_。若電解電路中通過2 mol電子， MnO2的理論產(chǎn)量為_g。過程分析：1.由電池總反應(yīng)可知銀失去電子被氧化得氧化產(chǎn)物，即銀做負極，產(chǎn)物AgCl是氧化產(chǎn)物，A、D都不正確；在原電池中陽離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以陽離子向電池的正極移動，C錯誤；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價是+18/5價，所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為（418/5）52mol，因此選項B正確。答案：B2.鋅比鐵活潑，裝置中鋅作負極，方程式為Zn2e=Zn2。鐵作正

5、極，但溶液顯中性，所以發(fā)生鋅的吸氧腐蝕，正極反應(yīng)是O22H2O4e4OH；鐵比銅活潑，裝置中鐵作負極，負極反應(yīng)為Fe2eFe2。銅作正極，但溶液顯酸性，所以正極是溶液中的氫離子得電子，方程式為2H+2e=H2。裝置中沒有Fe2生成，綜上所敘，只有選項A是正確的。答案：A3.A項根據(jù)原子守恒可判斷X為C2H5COOH；B項由于電解質(zhì)溶液為濃NaOH，因此陽極反應(yīng)式應(yīng)為C21H41COOHX2e60HC23H462CO4H2O；C項根據(jù)電解總反應(yīng)可知每生成1 mol雌性信息素轉(zhuǎn)移2 mol電子，則C項正確；D項陰極的還原產(chǎn)物為H2，OH并非氧化還原產(chǎn)物答案：AC4.(1) 根據(jù)原電池的工作原理，

6、活潑金屬做負極， 故負極材料是Zn； 電子的流向與電流方向相反， 故工作時電子流向正極。(2) 鋅置換銅， 銅鋅形成原電池， 加速了電極腐蝕； 除去Cu2時， 最好選用金屬鋅。(3) 電解硫酸錳溶液時，溶液中的離子有： H、OH、Mn2、SO42-四種離子， Mn2轉(zhuǎn)化為MnO2時， 化合價升高被氧化， 是陽極產(chǎn)物， 故其陰極電極反應(yīng)為： 2H+2 e=H2， 電解電路中通過2 mol電子時， 理論上恰好能生成1 molMnO2， 質(zhì)量為87 g。答案：(1)Zn(或鋅)、正極； (2)鋅與還原出的銅形成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕； (3)2H+2 e=H2、87 g精要點評：1.電化學(xué)主要考查

7、點：電解池、原電池、電鍍池的構(gòu)成條件與區(qū)別，電路中的電子流向、電極反應(yīng)類型與電極種類關(guān)系，金屬活潑性與電極關(guān)系，陰、陽極放電順序及應(yīng)用，兩電極反應(yīng)式的書寫，兩電極產(chǎn)物間的相當(dāng)量關(guān)系，兩極產(chǎn)物判斷，電解質(zhì)溶液中離子濃度變化、pH變化，離子、電解產(chǎn)物與電子相當(dāng)量關(guān)系的計算，反應(yīng)時的現(xiàn)象。2.解題關(guān)鍵在于判斷或書寫出化學(xué)方程式和電極方程式，由此進行一系列分析，得出正確答案。二能力培養(yǎng)1.研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是 A水既是氧化劑又是溶劑 B放電時正極上有氫氣生成 C放

8、電時OH向正極移動 D總反應(yīng)為：2Li2H2O= 2LiOHH2分析：原電池放電時OH是向負極移動的?？赏茰y其總反應(yīng)為：2Li2H2O= 2LiOHH2。再寫出其電極反應(yīng)如下：（）2Li2e2Li+，（+）2H2O+2e2OHH2結(jié)合選項分析A、B、D都是正確的。答案：C2.鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應(yīng)為：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有關(guān)該電池的說法不正確的是 A. 電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負極為Fe B. 電池放電時，負極反應(yīng)為Fe+2OH-2e-=Fe（OH）2 C. 電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低D. 電池充電

9、時，陽極反應(yīng)為2Ni（OH）2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O解析：由放電時的反應(yīng)可以得出鐵做還原劑失去電子，Ni2O3做氧化劑得到電子，因此選項AB均正確；充電可以看作是放電的逆過程，即陰極為原來的負極，所以電池放電時，負極反應(yīng)為：Fe+2OH-2e-= Fe(OH)2，所以電池充電過程時陰極反應(yīng)為Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-，因此電池充電過程中，陰極附近溶液的pH會升高，C不正確；同理分析選項D正確。答案：C3. 下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是()A銅鋅原電池中銅是負極B用電解法精煉粗銅時，粗銅作陰極C在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅做陽極D電解稀硫酸制H2和O2時銅做陽極分析：

10、銅鋅原電池中鋅活潑，鋅做負極；電解精煉銅時，粗銅中的銅失去電子，做陽極；電鍍銅時，應(yīng)選用銅片做陽極，鍍件做陰極，含有銅離子的溶液做電鍍液。電解稀硫酸時，銅做陽極，失電子的是銅而不是溶液中的OH，因而得不到氧氣。答案：C4. 如圖裝置中，A、B中電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na2SO4濾紙條上的鉑夾，a、b為電源兩極。在A、B中充滿KOH溶液后使其倒立于盛有KOH溶液的水槽中。切斷K1，閉合K2、K3，通直流電，電解一段時間后A、B中均有氣體產(chǎn)生，如圖所示。(1)電源的a極為_(填“正極”或“負極”)。(2)在濕的Na2SO4濾紙條中心滴KMnO4溶液，現(xiàn)象是_。(3)寫出A中電極反應(yīng)

11、式：_。(4)若電解一段時間后A、B中均有氣體包圍電極。此時切斷K2、K3，閉合K1，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時B極的電極反應(yīng)式為_。分析：(1)由圖示得電解時B中產(chǎn)生氣體的體積是A中的2倍，而電解KOH溶液的本質(zhì)是電解水，故A中生成的是氧氣，A為陽極，B為陰極；a為負極、b為正極；C作陰極、D作陽極。(2)MnO向陽極移動，故紫色移向D鉑夾。(3)A中是OH放電。(4)中構(gòu)成了氫氧燃料電池，KOH溶液作電解質(zhì)溶液，B作負極，H2失去電子后與OH結(jié)合生成水。答案：(1)負極(2)紫色向D鉑夾靠近(3)4OH4e=O22H2O(4)H22e2OH=2H2O方法指導(dǎo)：1.解決電化學(xué)一系列問題的基本

12、步驟是：首先是判斷是原電池，還是電解池根據(jù)題目條件判斷出正負極（陰陽極）電極上的物質(zhì)（陰陽離子）發(fā)生的電極反應(yīng)帶來的變化（離子濃度變化、pH變化、電子流向、現(xiàn)象等等）得出合理答案。2. 關(guān)于充電電池的氧化還原問題是常考點，也是一個難點，但這類題還是有規(guī)律。原電池時，先要分析氧化劑與還原劑，氧化劑被還原、還原劑被氧化；充電時（電解池），原電池負極反應(yīng)反著寫為還原過程，發(fā)生在陰極，原電池中的正極反應(yīng)反著寫為氧化過程，發(fā)生在陽極。正極反應(yīng)式顛倒即為陽極反應(yīng)式，負極反應(yīng)式顛倒即為陰極反應(yīng)式。三能力測評1.關(guān)于下列各裝置圖的敘述中，不正確的是( ) A用裝置精煉銅，則a極為粗銅，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶

13、液B裝置的總反應(yīng)是：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+C裝置中鋼閘門應(yīng)與外接電源的負極相連D裝置中的鐵釘幾乎沒被腐蝕2. 一種充電電池放電時的電極反應(yīng)為 H2+2OH-2e-=2H2O； NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-當(dāng)為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是A. H2O的還原 B. NiO(OH)的還原C. H2的氧化 D. NiO(OH) 2的氧化3. LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點，可用于電動汽車。電池反應(yīng)為：FePO4LiLiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負極材料是石墨，含Li導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO

14、4電池說法正確的是()A可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性B放電時電池內(nèi)部Li向負極移動C充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量減少D放電時電池正極反應(yīng)為：FePO4Lie=LiFePO44. 對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。（1）以鋁材為陽極，在H2SO4 溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)為_。取少量廢電解液，加入NaHCO3，溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。（2）鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是_。（3）利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護。 若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于_處。 若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護法稱為_。解

15、題分析：1. B項中為原電池裝置，F(xiàn)e為負極，電極反應(yīng)是Fe2eFe2，銅作正極，電極反應(yīng)是Fe3+eFe2，總反應(yīng)是：Fe+ Fe32Fe2，B項錯誤。答案：B2.由題中給出的電極反應(yīng)可判斷出做原電池時，H2是還原劑被氧化、NiO(OH)是氧化劑被還原，則充電時H2是還原產(chǎn)物、NiO(OH)是氧化產(chǎn)物，與正極相連的是陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以“NiO(OH) 2的氧化”正確。答案：D3. 加入的硫酸會和金屬鋰反應(yīng)，A項錯誤；放電時，發(fā)生原電池反應(yīng)，Li(在負極生成，帶正電荷)在電池內(nèi)部向正極移動，B項錯誤；放電時，負極：Lie=Li，正極：FePO4Lie=LiFePO4；充電時，陽極：LiFe

16、PO4e=FePO4Li，陰極：Lie=Li，C、D兩項正確。答案：CD4. （1）陽極是Al發(fā)生氧化反應(yīng)，要生成氧化膜還必須有H2O參加，故電極反應(yīng)式為：2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+；加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，是由于廢電解液中含有Al3+，和HCO3-發(fā)生了互促水解。 (2)電鍍時，陽極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+。 (3)鐵被保護，可以是做原電池的負極，或者電解池的陰極，故若X為碳棒，開關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e做陰極受到保護；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，鐵是做負極，稱為犧牲陽極保護法。答案：(1)2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+；因為 Al3+和H

17、CO3-發(fā)生了互促水解； Al3+3HCO3-= Al(OH)3+CO2 (2)陽極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+ (3)N 犧牲陽極保護法。防錯機制：1.電極方程式書寫步驟：（1）弄清（找出）反應(yīng)物與生成物，（2）根據(jù)反應(yīng)物與生成物中元素化合價變化情況得出得失電子數(shù)目，（3）根據(jù)提供的介質(zhì)情況，配平電極方程式。書寫電極方程式，須特別注意介質(zhì)對電極反應(yīng)的影響。2要靈活運用電化學(xué)基本規(guī)律，將知識融會貫通，在不斷變換情境的新題中以不變應(yīng)萬變，只要掌握方法和技巧，解題就能水到渠成。四能力提升1.關(guān)于右圖所示的原電池，下列說法正確的是( ) A鋅是電池的負極，發(fā)生還原反應(yīng)B鹽橋中的陽離子向硫酸銅溶液

18、中遷移C電流從鋅電極通過電流計流向銅電極D銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H+2e=H2 2.鎂過氧化氫燃料電池具有比能量高、安全方便等優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)示意如右圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是A電池工作時，H+向正極移動 B該電池可以在高溫下正常工作 C電池工作時，正極周圍溶液的pH將不斷變小 D該電池的總反應(yīng)式為：Mg+H2O2+H2SO4=MgSO4+2H2O3.氯堿工業(yè)是一種高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將燃料電池與電解池組合的新工藝可節(jié)能30%以上，下圖是該工藝圖示（電極未標(biāo)出）。下列說法正確的是A. X為H2，Y為Cl2B. A池為電解池，且mnC. B池為燃料電池，且abD. 該工藝優(yōu)點是燃料電池提供電能

19、且能提高燒堿產(chǎn)品的濃度4.如圖裝置（I）為一種可充電電池的示意圖，其中的離子交換膜只允許K+通過，該電池放電、充電的化學(xué)方程式為：2K2S2+KI3 K2S4+3KI。裝置（II）為電解池的示意圖。當(dāng)閉合開關(guān)K時，電極X附近溶液先變紅。則閉合K時，下列說法正確的是（ ）AK+從右到左通過離子交換膜B電極A上發(fā)生的反應(yīng)為：3I-2e-=I3-C電極X上發(fā)生的反應(yīng)為：2Cl-2e-=C12D當(dāng)有01 mol K+通過離子交換膜，X電極上產(chǎn)生112 L氣體（標(biāo)準狀況）5.有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是()每

20、消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e負極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式：CH410OH8e=CO7H2O負極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OH電池放電后，溶液pH不斷升高A B C D6.下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是 A該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化 B裝置Y中負極的電極反應(yīng)式為： C裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化。7.高功率Ni/MH(M表示儲氫合金)電池已經(jīng)用于混合動力汽車。總反應(yīng)方程式如下：Ni(OH)2M NiOOHMH，下列敘述正確的

21、是()A放電時正極附近溶液的堿性增強B放電時負極反應(yīng)為：MH2Oe=MHOHC充電時陽極反應(yīng)為：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHD放電時每轉(zhuǎn)移1 mol電子，正極有1 mol NiOOH被氧化8.一種新型酸性乙醇電池用磺酸類質(zhì)子作溶劑，比甲醇電池效率高出32倍，電池反應(yīng)式為：C2H5OH3O2=2CO23H2O，電池構(gòu)造如下圖所示。下列關(guān)于該電池的說法正確的是()A放電過程中，電源內(nèi)部的H從正極區(qū)向負極區(qū)遷移B通入乙醇的電極是正極C該電池的正極反應(yīng)為：4HO24e=2H2OD用該電池做電源，用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，每消耗0.2 mol C2H5OH，陰極產(chǎn)生標(biāo)準狀況下氣體的體積

22、為13.44 L9.Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為： 2Li+FeS+2e-Li2S+Fe 有關(guān)該電池的下列中，正確的是A. Li-Al在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合價為+1價B. 該電池的電池反應(yīng)式為：2Li+FeSLi2S+FeC. 負極的電極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+D. 充電時，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：10.某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H，其基本結(jié)構(gòu)見下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2O22H2O，下列有關(guān)說法正確的是A.電子通過外電路從b極流向a極B.b極上的電極反應(yīng)式為：O22H2O4e4OHC.每轉(zhuǎn)移0.1

23、 mol電子，消耗1.12 L的H2D.H由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極11. 已知Cr(OH)3在堿性較強的溶液中將生成Cr(OH)4 ，鉻的化合物有毒，由于+6價鉻的強氧化性，其毒性是+3價鉻毒性的100倍。因此，必須對含鉻的廢水進行處理，其中電解法是將含+6價鉻的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的氯化鈉進行電解。陽極區(qū)生成的Fe2+和Cr2O72一發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe3+和Cr3+在陰極區(qū)與OH一結(jié)合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。（1）寫出陰極的電極反應(yīng)式 。 （2）電解法中加入氯化鈉的作用是： 。12. NaOH隔膜NaOHFeSi我國學(xué)者提出在濃NaOH溶液（非飽和溶液）中用電化學(xué)方法來制備高鐵酸鹽，電解裝置如右圖。（1）電解時，陽極的電極式反應(yīng)為 。（2） K2FeO4用于處理水時，不僅能消毒殺菌，還能吸附水中的懸浮雜質(zhì)。請寫出K2FeO4的還原產(chǎn)物