高考化学专题复习-电化学知识及其综合应用

高考化学专题复习电化学知识及其综合应用【高考导航】关于电化学的内容是历年高考的重要知识点之一，主要以选择题、填空题的形式出现，已成为高考的必考题。考查的内容有：原电池、电解池、电镀池的电极名称及电极反应式；根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱；根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类；新型电池的电极反应及应用；有关电解产物的判断和计算。其中原电池的工作原理、电解产物判断与计算是高考命题的热点。一、三池（原电池、电解池、电镀池）比较原电池电解池（精练铜，粗铜中含Zn、Fe、Ag）电镀池(电镀锌）定义利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置使电流通过电解质溶液而在阴阳两极发生氧化还原反应的装置应用电解原理通过电流在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置装置图形成条件①由两种活动性不同的金属(或金属与非金属)做电极②两极必须浸入电解质溶液中③两极需形成闭合回路①外接直流电源②粗铜接电源正极，精铜接电源负极③用易溶于水铜盐作电解液①外接直流电源②镀件与电源负极相连，镀层金属与电源正极相连③用含镀层金属离子的电解质溶液做电镀液电极名称一般情况下负极：较活泼金，发生氧化反应，正极：较不活泼金属（或非金属等）发生还原反应阳极：与电源正极相连的极，发生氧化反应，阴极：与电源负极相连的极，发生还原反应（同电解）阳极：镀层金属，阴极：镀件电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2H++2e+=H2↑阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Cu-2e-=Cu2+，银沉积于阳极底部称为阳极泥。阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：Zn-2e-=Zn2+阴极：Zn2++2e-=Zn电流方向正极→负极电源正极→阳极经电解液阴极→电源负极能量转化化学能→电能电能→化学能二、金属腐蚀及防护化学腐蚀电化腐蚀定义金属跟接触到的物质（一般是非电解质）直接发生化学反应而引起的一种腐蚀）不纯金属（或合金），接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子而被氧化引起的腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀条件金属与非电解质直接接触水膜酸性或为中性不膜酸性较强本质金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀现象无电流产生有微弱电流产生反应式如2Fe+3Cl2=2FeCl3负极：2Fe-2e-=2Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-负极：2Fe-2e-=2Fe2+正极：2H++2e-=H2↑金属的防护法①制成合金，如不锈钢。②在金属表面覆盖保护层，如涂上防锈漆、电镀等。③电化学保护法，如防止轮船船体被海水腐蚀，常在船底贴一些锌板。④缓蚀剂法，如将金属进行表面钝化处理。三、电解池中离子的放电顺序阳极：(1)若阳极是由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金属）做成，阳极反应是阳极金属失电子而被氧化成阳离子；(2)若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子失去电子能力大小顺序为：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根。阴极：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：Ag+Hg2+Fe3+H+Pb2+Fe2+Zn2+，必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。【典型例题】例1：判断下列装置，哪些能形成原电池且检流计G指针发生偏转？解析：A装置能发生氧化还原反应：Fe+2FeCl3=3FeCl2，符合形成原电池的条件，检流计G指针会发生偏转。B装置能形成原电池，但两极在溶液中接触，形成了短路，检流计G指针不发生偏转。C装置两电极材料完全相同，不能形成原电池。D装置能发生氧化还原反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，符合形成原电池的条件，检流计G指针发生偏转。E装置盛放的液体是乙醇，属于非电解质，不能形成原电池。答案：AD例2：在右图所示的实验装置中，E为一张用淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C，D为夹在滤纸两端的铂夹，X，Y分别为直流电源的两极。在A，B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入铂电极。切断电源开关S1，闭合开关S2，通直流电一段时间后，请回答下列问题：(1)标出电源的正、负极：X为___极，Y为___极。(2)在滤纸的C端附近，观察到的现象是____，在滤纸的D端附近，观察到的现象是____。(3)写出电极反应式：A中____；B中____；C中____；D中____。(4)若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断开关S2，闭合开关S1，则电流计的指针是否发生偏转（填“偏转”或“不偏转”）____。(5)若电流计指针偏转，写出有关的电极反应式（若指针“不偏转”，此题不必回答）：A中____；B中____。若电流计指针不偏转，请说明理由（若指针“偏转”，此题不必回答）____。解析：该试题在知识网络交汇点设计的试题，强调了学科的内在联系和知识的综合，这有利于发挥高考对促进素质教育的导向功能。本题就是在电化学知识网络交汇点——电解池与原电池的结合与互换上命题，符合高考命题思路，体现了考试说明的要求。所以在高三化学总复习的过程，更应注重学科内的知识的内在联系，构建知识网络，培养学生学科能力。答案：(1)电解KOH溶液实际就是电解水，所得产物为H2和O2，因为A试管中气体体积是B试管的2倍，所以A中为H2，B中为O2，即A为阴极，B为阳极，所以X为正极，Y为负极。(2)C与电源正极相连，为阳极：2I－－2e-＝I2，故试纸变蓝。D与电源负极相连，为阴极：2H+＋2e-＝H2↑，故试纸变红。(3)A中：4H＋+4e-＝2H2↑；B中：4OH－－4e-＝2H2O＋O2↑C中：4I－－4e-＝2I2；D中：4H＋+4e-＝2H2↑(4)如果切断S2，闭合S1，则可由A中的H2，B中的O2与KOH溶液形成H2，O2燃料电池，把化学能变为电能，故指针偏转。(5)A极：2H2+4OH－－4e-＝4H2OB极：2H2O+O2+4e-＝4OH－【能力强化】1．（02年广东）在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应2．(03年上海）右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是A.a为负极、b为正极B.a为阳极、b为阴极C.电解过程中，d电极质量增加D.电解过程中，氯离子浓度不变3．(03年江苏）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:14.(03年春季理综）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生．．．的化学反应是A.4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓B.2Fe+2H2O+O2＝2Fe(OH)2↓C.2H2O+O2+4e-＝４OH－D.Fe－3e-＝Fe3＋5.燃料电池能使燃料（氢气、煤气、天然气、烃等）和氧气（或空气）发生化学反应，使化学能转变为电能。燃料电池体积小、质量轻、功率大，是正在研究的新型电池之一。例如用乙烷为燃料，氧气为氧化剂，电极用多孔镍板，电解质溶液为30%KOH溶液，组成一种燃料电池。有关上述燃料电池的叙述正确的是A.通入乙烷的电极为负极B.通入氧气的电极为负极C.溶液里K＋移向正极D.溶液的pH不断变大表示上述燃料电池中反应的电极反应方程式或离子反应方程式正确的是A.通C2H6的电极的电极反应式：18OH－＋C2H6－14e－＝2CO32－＋12H2OB.通O2的电极的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－＝2OH－C.电池的总反应式：C2H6－14e－＋3.5O2＝2CO2＋3H2OD.电池的总反应式：2C2H6＋7O2＋8OH－＝4CO32－＋10H2O6.某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列说法不正确的是A.阴极自始至终只析出H2B.阳极先析出Cl2，后析出O2C.电解最后阶段为电解水D.溶液的pH不断增大，最后为77.固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的。它以固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过。该电池的工作原理如上图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是A．有O2放电的a极为电池的负极B．有H2放电的b极为电池的正极C．a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e-==4OH-D．该电池的总反应方程式为2H2+O22H2O8.与大多数金属不同，铝与水的反应非常微弱，当有氢氧化钠溶液存在时，铝与水就能完全反应。⑴写出铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式．．．．．：_________________________,其中水的作用是__________，若反应过程中有3mol电子发生了转移，则有_________mol的水参加了反应。(2)将铝丝浸入硫酸铜溶液时，开始置换出的铜附在铝表面，紧接着铜只在已生成的铜的表面析出，而裸露的铝表面被不断的溶解，而形成了蓬松的“铜树”，造成这种现象的电化学原因是：负极________________,正极______________。(3)若向30.0mL硫酸铜溶液中加入过量铝粉，充分反应后，再向其中加入2.00mol/L烧碱溶液至沉淀不再减少，消耗烧碱溶液210mL，且收集到气体0.672L(标准状况)，则加入铝粉的质量为______g。【热身冲刺】9.长时间电解氢氧化钠溶液，下列叙述中，错误的是A.阴极上得到氢气，阳极上得到氧气B.氢氧化钠的质量不变C.氢氧化钠溶液的pH不变D.阴、阳两极上收集的气体，其体积比是2︰110.滴有酚酞和氯化钠试液的湿润滤纸分别做甲、乙两个实验，能发现附近变成红色的电极是甲乙A.acB.bdC.adD.bc11.在①电解是将电能转化为化学能；②电解是将化学能转变成电能；③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；④不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现；⑤任何物质被电解时，必导致氧化还原反应发生；这五种说法中正确的是A.①③④⑤B.②③⑤C.③④D.①②③④12.已知蓄电池在放电时起原电池的作用，充电时起电解他的作用。铅蓄电池在放电和充电时发生的化学反应可用下式表示：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O据此判断下列叙述中正确的是A.放电时铅蓄电池负极的电极反应为：PbO2＋4H＋＋SO42－十2e-＝PbSO4＋2H2OB.充电时铅蓄电池阴极的电极反应为；PbSO4＋2e-＝Pb2＋＋SO42－C.用铅蓄电池来电解CuSO4溶液，要生成1.6克Cu，电池内部要消耗0.05摩H2SO4D.铅蓄电池充电时，若要使3.03千克PbSO4转变为Pb和PbO2，需通过20摩电子13.在如图的装置中，甲、乙两烧杯中都盛有相同体积的0.1摩/升的硫酸溶液，下列有关实验的叙述中，错误的是A.电流计G的指针不动B.通过电流计G的电子流动方向是由上向下C.甲、乙两装置都不是电解槽D.甲装置中铜极上有气泡产生E.乙装置中，[H＋]会减小14.熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于1889年，上世纪的30～60年代在荷兰得到广泛的发展，而且建成了寿命超过40000小时的电池，可应用于中心电站。现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H2）直接作燃料，其工作原理如图所示。请回答下列问题：（1）B极为_________极，发生_________（填“氧化”或“还原”）反应，该极发生的电极反应为__