電化學(xué)教學(xué)或復(fù)課中的能力拓展

1、電化學(xué)教中及復(fù)課中的能力拓展西安高新第一中學(xué) 廖傳珠高考考綱和考試說(shuō)明在?化學(xué)反響與能量?條目下，都明確地寫(xiě)道：“了解原電池和電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反響和電池反響方程式。了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理。、“理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。，所以，電化學(xué)是高考必考的熱點(diǎn)，再聯(lián)系歷年全國(guó)的十幾套高考試題，不僅都考了電化學(xué)，而且還有相當(dāng)?shù)碾y度，是立足于能力的考點(diǎn)。難度一，在于題干的新情境，即陌生度高的題干；難度二，在于聯(lián)系實(shí)際，利用電化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，而不是課本知識(shí)的重現(xiàn)；難度三，電化學(xué)計(jì)算，其難度已超出教材的要求。既然如此，就要求教師在教學(xué)或復(fù)課中，

2、夯實(shí)根底的根底上，根據(jù)高考的水平要求，以高考試題為例，進(jìn)行電化學(xué)能力提高的訓(xùn)練。第一，原電池的考察基于新情境，考察綜合分析能力例1.2021浙江4.將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板外表上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿棕色鐵銹環(huán)(b)，如下圖。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A液滴中的Cl由a區(qū)向b區(qū)遷移B液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反響為：O22H2O4e4OHC液滴下的Fe因發(fā)生復(fù)原反響而被腐蝕，生成的Fe2由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D假設(shè)改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在

3、銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，那么負(fù)極發(fā)生的電極反響為Cu2eCu2例2.2021重慶11題干有刪略我國(guó)古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值，但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。5題11圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的示意圖。腐蝕過(guò)程中，負(fù)極是 填圖中字母“a或“b或“c；環(huán)境中的Cl-擴(kuò)散到孔口，并與正極反響產(chǎn)物和負(fù)極反響產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為 ；假設(shè)生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，那么理論上耗氧體積為 L標(biāo)準(zhǔn)狀況。類(lèi)似的試題還有2021新課標(biāo)1第28題5二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能

4、量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kW ·h·kg-1)。假設(shè)電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反響為_(kāi)，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生_個(gè)電子的電量:該電池的理論輸出電壓為1.20 V,能址密度E=_(列式計(jì)算。能盤(pán)密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)盒，1kW·h=3.6x106J)。第二，注重電化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，尤其是電解的應(yīng)用?？v觀近幾年的高考，有利用電解制備物質(zhì)，利用電解治理污染，利用電解進(jìn)行無(wú)水溶液電鍍，利用電解進(jìn)行定量測(cè)量等等。1. 制備或生產(chǎn)新的物質(zhì)例1.2021浙江10以鉻酸鉀為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如右。以下說(shuō)法不正確的

5、選項(xiàng)是A在陰極式，發(fā)生的電極反響為：2H2O2e2OHH2B在陽(yáng)極室，通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬且驗(yàn)殛?yáng)極區(qū)H濃度增大，使平衡22H H2O向右移動(dòng)C該制備過(guò)程總反響的化學(xué)方程式為：4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2D測(cè)定陽(yáng)極液中K和Cr的含量，假設(shè)K與Cr的物質(zhì)的量之比為d，那么此時(shí)鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為1例2. 2021四川27(題干有刪略)碘被稱(chēng)為“智力元素，科學(xué)合理地補(bǔ)充碘可防止碘缺乏病。碘酸鉀(KIO3)是國(guó)家規(guī)定的食鹽加碘劑，它的晶體為白色，可溶于水。碘酸鉀在酸性介質(zhì)中與過(guò)氧化氫或碘化物作用均生成單質(zhì)碘。以碘為原料，通過(guò)電解制備碘酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置如右圖所示。請(qǐng)答復(fù)

6、以下問(wèn)題：(1)碘是 (填顏色)固體物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室常用 方法來(lái)別離提純含有少量雜質(zhì)的固體碘。(2)電解前，先將一定量的精制碘溶于過(guò)量氫氧化鉀溶液，溶解時(shí)發(fā)生反響：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，將該溶液參加陽(yáng)極區(qū)。另將氫氧化鉀溶液參加陰極區(qū)，電解槽用水冷卻。電解時(shí)，陽(yáng)極上發(fā)生反響的電極反響式為 ；陰極上觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 。還有利用電解原理制備高鐵酸鉀、氫氧化亞鐵等，讀者可自己查找。2.利用電解治理污染，化害為利，變廢為寶例1. 2021北京26.4電解NO制備 NH4NO3，其工作原理如右圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是_，說(shuō)明理由：_ _。例2.

7、2021北京25.(題干有刪略) 直接排放含SO2的煙氣會(huì)形成酸雨，危害環(huán)境。利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2在鈉堿循環(huán)法中，Na2SO3,溶液作為吸收液，吸收液吸收SO2的過(guò)程中，pH隨n(SO32-)：n(HSO3-)變化關(guān)系如下表:n(SO32-):，n(HSO3-)91：91：11：91PH.7.26.24當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，滿(mǎn)送至電解槽再生。再生示意圖如右:HSO3-在陽(yáng)極放電的電極反響式是。當(dāng)陰極室中溶液pH升至8以上時(shí)，吸收液再生并掀環(huán)利用。簡(jiǎn)述再生原理:。例3. 2021浙江23.題干有刪略利用化石燃料開(kāi)采、加工過(guò)程產(chǎn)生的H2S廢氣制取氫氣，既價(jià)廉又環(huán)保。利用H2S廢

8、氣制取氫氣的方法可采用電化學(xué)法，該法制氫過(guò)程的示意圖如右。反響池中反響物的流向采用氣、液逆流方式，其目的是_。反響池中發(fā)生反響的化學(xué)方程式為_(kāi)。反響后的溶液進(jìn)入電解池，電解總反響的離子方程式為_(kāi)。3.利用電解進(jìn)行無(wú)水溶液電鍍例1.2021廣東32.題干有刪略由熔鹽電解法獲得的粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用鋼材鍍鋁。4鍍鋁電解池中，金屬鋁為 極，熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl4 和Al2Cl7形式存在，鋁電極的主要電極反響式為 5鋼材鍍鋁后，外表形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是 例2. 2021廣東32.5一種可超快充電的新

9、型鋁電池，充放電時(shí)AlCl4-和Al2Cl7-兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化，其它離子不參與電極反響，放電時(shí)負(fù)極Al的電極反響式為 。4. 利用電解進(jìn)行定量測(cè)量例1.2021浙江 10電極上每通過(guò)96 500 C的電量就會(huì)有1 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。精確測(cè)量金屬離子在惰性電極上以鍍層形式沉積的金屬質(zhì)量，可以確定電解過(guò)程中通過(guò)電解池的電量。實(shí)際測(cè)量中，常用銀電量計(jì)，如下圖。以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是A電量計(jì)中的銀棒應(yīng)與電源的正極相連，鉑坩堝上 發(fā)生的電極反響是：Ag+ + e- = Ag B稱(chēng)量電解前后鉑坩堝的質(zhì)量變化，得金屬銀的沉積量為108.0 mg，那么電解過(guò)程中通過(guò)電解池的電量為96.5 C C

10、實(shí)驗(yàn)中，為了防止銀溶解過(guò)程中可能產(chǎn)生的金屬顆粒掉進(jìn)鉑坩堝而導(dǎo)致測(cè)量誤差，常在銀電極附近增加一個(gè)收集網(wǎng)袋。假設(shè)沒(méi)有收集網(wǎng)袋，測(cè)量結(jié)果會(huì)偏高。D假設(shè)要測(cè)定電解飽和食鹽水時(shí)通過(guò)的電量，可將該銀電量計(jì)中的銀棒與待測(cè)電解池的陽(yáng)極相連，鉑坩堝與電源的負(fù)極相連。例2. 2021海南16. 新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2 ，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氧化鈉轄液電解實(shí)驗(yàn)，如下圖。 答復(fù)以下問(wèn)題： (1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反響分別為 、 。來(lái)源:學(xué)(2)閉合K開(kāi)關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生其中b電極上得到的是 ，電解氯

11、化鈉溶液的總反響方程式為 ； (3)假設(shè)每個(gè)電池甲烷通如量為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反響完全，那么理論上通過(guò)電解池的電量為 法拉第常數(shù)F=9.65×l04C · mol-1列式計(jì)算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 讀者還可以見(jiàn)見(jiàn)2021年浙江29題。第三，有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算最近幾年，高考試題中電化學(xué)計(jì)算難度有所提升，有原電池的，也有電解池的，陷阱多，綜合性強(qiáng)，思維量大。我們應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化學(xué)生有關(guān)電化學(xué)計(jì)算的能力。例1. 2021福建11某原電池裝置如右圖所示，電池總反響為2AgCl22AgCl。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A正極反響為AgCl eAg ClB放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液

12、中有大量白色沉淀生成C假設(shè)用NaCl溶液代替鹽酸，那么電池總反響隨之改變D當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移001 mol e時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少002 mol離子注意：該題有“陷阱，負(fù)極產(chǎn)生的銀離子是在鹽酸溶液中，立刻即轉(zhuǎn)化為AgCl沉淀了，所以銀離子不會(huì)轉(zhuǎn)移到正極，只有氫離子轉(zhuǎn)移。類(lèi)似的還有下面兩道題：2021重慶29題干有刪略釩V及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領(lǐng)域2全釩液流儲(chǔ)能電池是利用不同價(jià)態(tài)離子對(duì)的氧化復(fù)原反響來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如右圖所示當(dāng)左槽溶液逐漸由黃變藍(lán)，其電極反響式為 充電過(guò)程中，右槽溶液顏色逐漸由 色變?yōu)?色放電過(guò)程中氫離子的作用是 和 ；充電時(shí)假設(shè)轉(zhuǎn)

13、移的電子數(shù)為3.011023個(gè)，左槽溶液中n(H+)的變化量為 2021重慶11.題干有刪略化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中趁著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。 (2)電化學(xué)降解NO3的原理如右圖所示。電源正極為 (填“A或“B)，陰極反響式為 。假設(shè)電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，那么膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(m左m右)為 g。例2.2021重慶 題干有刪略氫能是最重要的新能源。儲(chǔ)氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。儲(chǔ)氫還可借助有機(jī)物，如利用環(huán)已烷和苯之間的可逆反響來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氫和加氫。(g)高溫FeSO4/Al2O3 (g)3H2(g)一定條件下，題11圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫忽略其它有機(jī)物。H2O2.8mol氣體(忽略水蒸汽)含苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為10%的混合氣10mol混合氣,其中