2022版《導與練》高考化學二輪復習-區(qū)間五-電化學

區(qū)間五電化學NO.1“品”高考考情——考什么?怎么考?精準備考!命題點1新型化學電源D1.(2020·全國Ⅰ卷,12)科學家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料,放電時,溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是(

)2.(2018·全國Ⅲ卷,11)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是(

)A.放電時,多孔碳材料電極為負極B.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時,電解質溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移DB3.(2021·廣東卷,9)火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極,放電時(

)A.負極上發(fā)生還原反應

B.CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極

D.將電能轉化為化學能命題點2可逆電池充放電過程分析DD3.(2021·湖南卷,10)鋅/溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池,廣泛應用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示:下列說法錯誤的是(

)A.放電時,N極為正極B.放電時,左側貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小BB1.(2019·全國Ⅰ卷,12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯誤的是(

)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能命題點3離子交換膜在電化學中的應用BD1.(2021·全國乙卷,12)沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題,通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示),通入一定的電流。下列敘述錯誤的是(

)A.陽極發(fā)生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC.陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣D.陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理命題點4電解原理在環(huán)保、新材料制備中的應用D2.(2021·全國甲卷,13)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可采用如圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是(

)A.KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用C3.(2020·全國Ⅱ卷,12)電致變色器件可智能調控太陽光透過率,從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當通電時,Ag+注入無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍色,對于該變化過程,下列敘述錯誤的是(

)A.Ag為陽極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價升高CC1.(2017·全國Ⅰ卷,11)支撐海港碼頭基礎的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是(

)A.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D.通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整命題點5金屬的腐蝕與防護C2.(2019·江蘇卷,10)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后,置于如圖所示裝置中,進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是(

)A.鐵被氧化的電極反應式為Fe-3e-Fe3+B.鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕B命題點6電化學相關計算及電極反應式的書寫DD3.(2021·河北卷,9)K-O2電池結構如圖,a和b為兩個電極,其中之一為單質鉀片。關于該電池,下列說法錯誤的是(

)A.隔膜允許K+通過,不允許O2通過B.放電時,電流由b電極沿導線流向a電極;充電時,b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時,生成KO2的質量與消耗O2的質量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電,消耗3.9g鉀時,鉛酸蓄電池消耗0.9g水考情分析與預測1.電化學是一個經(jīng)久不衰的考題類型,無論是全國卷還是地方卷均不會爽約。2.此類題型重點考查原電池,偶爾考查電解和金屬腐蝕與防護。此類題難點是原理陌生、裝置陌生,給考生帶來非常大的挑戰(zhàn)。3.此類題目往往屬于難度中檔偏高類型的題目,解決好此題關系重大。4.從2021年考題情況看,此區(qū)間有一些新的變化。全國甲、乙兩卷均考查了電解原理,這是一個比較大的變化。那么是否說明電化學有轉向的趨勢呢?筆者認為有很大的可能,其主要原因是過去電化學以原電池為重點考查方向,導致各地?？家苍谶@個方向猛挖深挖,各色電池輪番上場,甚至一些超出學生經(jīng)驗范圍的濃差電池或非氧化還原電池也頻頻出現(xiàn),導致原電池命題難度提升,要想出一個比較陌生的原電池的題非常難,基于上述分析,電解原理的命題頻率會提高,所以可以強化電解原理的學習。NO.2

“講”必備知識——考什么,講什么,實現(xiàn)精講!知能點1原電池原理及應用1.原電池基本模型2.解決原電池問題基本流程(1)分析電池內存在的氧化還原反應,若存在多個氧化還原反應還要分析先后順序。(2)畫出雙線橋,分析“半反應”;根據(jù)電極材料,電子、電流流動方向,離子移動方向或者題目所給圖示分析出正負極。(3)綜合考慮電極材料、電解質特點以及題目所給的電池構造圖寫出正負極電極反應式。(4)對陌生裝置尤其注意兩點:一是裝置圖中相關物質化合價變化(從中可以分析氧化還原的情況),二是箭頭表示的意義(表示微粒移動或表示微粒的轉化)。3.原電池基本解題規(guī)律(1)大部分電池一般先寫負極反應式,燃料電池一般先寫正極反應式;然后用總反應(離子方程式)減去負極(燃料電池為正極)反應式即得正極(燃料電池為負極)反應式。(3)可充電二次電池:先寫放電(原電池)電極反應式,把放電電極反應式“顛倒過來”即充電(電解)電極反應式。(4)注意近些年一些非常規(guī)原電池問題時而有所考查,這些電池有濃差電池、溫差電池、非氧化還原型原電池等,這些電池不符合原電池基本理論(高中所學原電池理論是基于自發(fā)的氧化還原反應理論)。遇到此類問題要根據(jù)題意進行分析,而不能硬套我們所學的原電池理論。知能點2電解池原理與應用1.電解原理模型2.離子放電順序(惰性電極)陽極:S2->I->Br->Cl->OH-(活潑電極作陽極時,放電的是陽極材料本身,注意Fe作陽極一般僅能失去2e-);陰極:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Sn2+>Zn2+>Fe2+>H+(H2O)>Al3+。3.電解原理應用、常見四種類型電解及電解質溶液復原。4.電解原理解題基本流程(1)先看陽極是否為“惰性電極”,若為活潑電極,則放電的就是陽極本身,直接寫出陽極反應式;若為惰性電極,則根據(jù)陰離子放電順序寫出陽極反應式。(2)根據(jù)陽離子放電順序寫出陰極反應式。(3)根據(jù)陰、陽極反應式結合離子方程式書寫規(guī)律,寫出總反應方程式。(4)根據(jù)電解總方程式以及陰、陽極反應式進行相關計算或判斷。知能點3電極反應式書寫規(guī)律電極反應式的書寫規(guī)律類似于氧化還原反應離子方程式的書寫規(guī)律:主要的思路是先分析化合價,搞清氧化劑→還原產(chǎn)物及還原劑→氧化產(chǎn)物,然后根據(jù)化合價及物質電離情況初步寫出電極反應式,最后根據(jù)電荷守恒,結合內電路離子種類、交換膜情況及原子守恒補充相關離子,使電極反應式符合電荷守恒和原子守恒。例如:(2019·天津卷,6)我國科學家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質溶液,提高電池的容量。[分析技巧]1.有些元素化合價分析不出來,可以考慮整體化合價。例如:(2019年·全國Ⅰ卷,12)2.某物質是否可拆(是否完全電離)要綜合考慮電解質有沒有水、是否為熔融電解質、電解質強弱、裝置圖隱含的信息等。無水、沒有熔融條件(電離條件不具備)一般不能拆;弱電解質或非電解質及單質、氣體等一般不能拆。知能點4電化學原理綜合應用1.金屬腐蝕與防護(1)金屬腐蝕本質:金屬沒有負價,所以金屬腐蝕本質就是金屬失電子被氧化的過程:M-xe-Mx+。(2)金屬腐蝕類型:①化學腐蝕;②電化學腐蝕(又分為原電池腐蝕、電解原理腐蝕)。(3)金屬防腐原理①涂覆保護層:原理是隔離氧化劑與還原劑(金屬)。②電化學保護:根據(jù)原電池、電解池原理知,原電池負極發(fā)生氧化反應、電解池陽極發(fā)生氧化反應,據(jù)此我們知道金屬原電池腐蝕是因為被腐蝕金屬作了負極,電解腐蝕是因為被腐蝕金屬作了陽極。電化學保護原理也就是讓金屬作原電池正極或作電解池陰極即可,其中利用原電池原理防護方法稱犧牲陽極的陰極保護法,利用電解池原理防護方法稱外加電流的陰極保護法。③加入Ni、Cr把鐵制成不銹鋼改變金屬內部結構。2.原電池、電解池串聯(lián)裝置串聯(lián)電路中陰陽極或正負極總是交替出現(xiàn),只要分析出某個電極,則與之相鄰的電極名稱相反(比如某電極是陽極,則與之相鄰的電極為陰極)。3.電化學綜合計算(1)注意串聯(lián)的原電池或電解池各個電極放電量相等的基本等量關系。(3)電化學計算一般比較復雜,耗時較多,所以遇到此類問題時可把選項暫時放一放,或利用排除法進行篩選。4.電化學裝置中離子的移動與電勢高低(1)電化學裝置中離子移動方向可以總結為八個字“正正負負(原電池中陽離子移向正極,陰離子移向負極),正陰負陽(電解池中陽離子移向陰極,陰離子移向陽極)”。(2)電勢問題:原電池中正極電勢高于負極,電解池中陽極電勢高于陰極。5.各種膜的用途(1)原電池中一般是“單膜(正負極之間)”。原電池中膜的主要作用有兩點:一是隔離正負極某些微粒,防止其發(fā)生反應造成內放電;二是防止某些微粒在電極表面沉淀析出導致電極活性降低。(2)電解池中很多時候是“雙膜或多膜”。多膜會把整個電解池分割成若干不同的“室”,比如有“陽極室”“陰極室”“產(chǎn)品室”等等。電解池中膜的主要作用是控制離子的移動以期獲得所需的產(chǎn)品或達到除雜、提純等目的。NO.3

“練”關鍵能力——考什么,練什么,實現(xiàn)精練!命題點1新型化學電源1.(2021·江西撫州模擬)濃度差電池是指電池內物質變化僅是由一物質由高濃度變成低濃度且過程伴隨著吉布斯自由能轉變成電能的一類電池。如圖所示的濃度差電池示意圖,下列有關說法正確的是(

)A.a極為原電池的負極B.c為Cu2+交換膜C.電流計為0時,兩極的CuSO4濃度相等D.轉移1mol電子時,右池增重48gCA2.(2021·廣東佛山模擬)研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖所示,兩電極區(qū)間用允許K+、H+通過的離子交換膜隔開,下列說法錯誤的是(

)命題點2可逆電池充放電過程分析CD2.(2021·天津高三三模)我國化學工作者提出一種利用有機電極(PTO/HQ)和無機電極(MnO2/石墨氈),在酸性環(huán)境中可充電的電池其放電時的工作原理如圖所示:下列說法錯誤的是(

)A.放電時,MnO2/石墨氈為正極,發(fā)生還原反應B.充電時,有機電極和外接電源的負極相連命題點3離子交換膜在電化學中的應用C1.(2021·黑龍江哈爾濱模擬)某化物所的研究團隊創(chuàng)新性地提出鋅碘單液流電池的概念,實現(xiàn)鋅碘單液流中電解液的利用率近100%,其原理如圖所示。下列說法正確的是(

)A.放電時A電極反應式為Zn2++2e-ZnB.放電時電解質儲罐中離子總濃度減小C.M為陰離子交換膜,N為陽離子交換膜D.充電時A極增重65g,C區(qū)增加離子數(shù)為2NAD2.(2021·遼寧沈陽模擬)某實驗室設計了如圖裝置制備N2H4。雙極膜是陰、陽復合膜,層間的H2O解離成H+和OH-并分別通過陰、陽膜定向移動。下列說法錯誤的是(

)A.Pt為負極B.石墨電極反應式為ClO-+2e-+2H+Cl-+H2OC.雙極膜中產(chǎn)生的OH-移向Pt電極D.每消耗11.2LNH3時雙極膜中消耗1molH2O解析

Pt電極一側通入NH3生成N2H4,發(fā)生了失電子的氧化反應,為負極,A正確;雙極膜中的H+移向正極,ClO-得電子發(fā)生還原反應,B正確;陰離子移向負極,C正確;沒有說明氣體的存在狀況,無法計算物質的量,D錯誤。命題點4電解原理在環(huán)保、新材料制備中的應用B解析根據(jù)裝置知道,左側電極為二氧化硫轉化為硫酸根離子的過程,S元素化合價升高,失電子,作陽極,則直流電源的左側是正極;右側電極是陰極,為氧氣得電子轉化為過氧化氫的過程。右側電極是陰極,陰極反應為2H++O2+2e-H2O2,A正確;根據(jù)裝置知道,氫氧根離子通過靠近陽極的交換膜進入陽極參加反應,為陰離子交換膜,氫離子通過靠近陰極的交換膜進入陰極參加反應,為陽離子交換膜,B錯誤;根據(jù)裝置知道,左側電極為二氧化硫轉化為硫酸根離子的過程,氫氧根離子被消耗,堿性減弱,pH降低,C正確;二氧化硫轉化為硫酸根離子,每生成1mol硫酸根離子,伴隨2mol電子轉移,根據(jù)電子守恒,得到的過氧化氫是1mol,D正確。B2.(2021·遼寧阜新模擬)科學家利用電化學裝置實現(xiàn)了CH4和CO2的耦合轉化,原理如圖。下列說法錯誤的是(

)A.電極A的電極反應式為CO2+2e-CO+O2-B.該裝置工作時,固體電解質中O2-向電極A移動C.若一定條件下生成的乙烯和乙烷的體積比為3∶1,則消耗的CH4和CO2的體積比為8∶7D.電催化CO2被還原為CO,可以改善溫室效應,提供工業(yè)原料命題點5金屬的腐蝕與防護B1.(2021·河北張家口三模)在缺乏氧氣的深層潮濕土壤中存在的硫酸鹽還原菌,會附著在鋼管表面促進鋼鐵的腐蝕,這個過程被稱為厭氧腐蝕,其反應原理如圖所示,下列說法正確的