（天津专用）2020版高考化学一轮复习 专题十三 电化学课件

专题十三电化学高考化学(天津市专用)A组自主命题·天津卷题组五年高考考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护1.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是 ()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e- 2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案D本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识,通过工作原理示意图的分析,考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极。放电时,a极得到电子,发生还原反应,使溶液中离子数目增大,A、B项正确;充电时,a极接外接电源的正极,D项错误;充电时,b极为阴极,电极反应式为Zn2++2e- Zn,每增重0.65g,转移0.02mol电子,a极为阳极,电极反应式为2I-+Br--2e- I2Br-,转移0.02mol电子,有0.02molI-被氧化,C项正确。解题思路根据示意图判断电池的正、负极,再结合图中微粒变化的情况书写出电极反应式,根据两极转移电子守恒作出正确计算。2.(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是() A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c(S )减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡24O答案C题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+;Cu为正极,电极反应式为Cu2++2e- Cu,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池溶液中消耗的Cu2+与由甲池迁移过来的Zn2+的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。3.(2016天津理综,3,6分)下列叙述正确的是 ()A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)B.金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度无关C.原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生D.在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小答案D催化剂可以改变反应所需的活化能,但不影响反应的反应热(ΔH),A错误;吸氧腐蚀的实质是O2与金属发生氧化还原反应,因此增大氧气浓度会提高腐蚀速率,B错误;原电池中发生的反应达到平衡时,电流表示数应为零,即在外电路没有电流产生,C错误;在相同环境下,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度小于ZnS,D正确。易混易错催化剂不改变化学平衡,仅改变反应速率;原电池反应达平衡时,反应仍在进行,但外电路不再有电流产生。4.(2014天津理综,6,6分)已知:锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2锂硫电池的总反应为:2Li+S Li2S有关上述两种电池说法正确的是 ()A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案BA项,在原电池内部,阳离子应移向正极;二次电池的充电过程为电解过程,阴极发生还原反应,B项正确;C项,比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能,当二者质量相同时,转移电子的物质的量不相等,即比能量不同;D项,应为锂硫电池给锂离子充电,还应将锂硫电池的锂电极连接锂离子电池的石墨电极,硫电极连接LiCoO2电极。考点二电解原理及其应用5.(2013天津理综,6,6分)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2↑电解过程中,以下判断正确的是 ()电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正极:PbO2+4H++2e- Pb2++2H2O阳极:2Al+3H2O-6e- Al2O3+6H+D  答案D原电池内部H+向正极迁移(即向PbO2电极迁移),A项错误。当有3molPb被消耗时,转移6mole-,则生成1molAl2O3,B项错误。电池正极反应式为PbO2+4H++S +2e- PbSO4+2H2O,C项错误。原电池中Pb PbSO4,质量增大;电解池中Pb作阴极,发生反应2H++2e- H2↑,故质量不变,D项正确。24O评析本题以电解法在铝表面产生氧化膜为载体,考查原电池内部离子移动方向与电解池中离子移动方向的区别,以及电极反应式的书写等知识。试题体现了化学理论服务于实际的理念,体现了学以致用的教育思想。6.(2016天津理综,10,14分)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:。(2)氢气可用于制备H2O2。已知:H2(g)+A(l) B(l)ΔH1O2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g) H2O2(l)的ΔH0(填“”“”或“=”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s)ΔH0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是。a.容器内气体压强保持不变b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降温,该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)v(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH- Fe +3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色Fe,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。 图1图224O24O①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为。③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:。答案(共14分)(1)污染小可再生来源广资源丰富燃烧热值高(任写其中2个)H2+2OH--2e- 2H2O(2)(3)ac(4)光能转化为化学能(5)①阳极室②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低解析(1)碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合OH-生成H2O。(2)两反应的ΔS均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。H2(g)+A(l) B(l)ΔH10……①O2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l)ΔH20……②运用盖斯定律,①+②可得:H2(g)+O2(g) H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH20。(3)恒温恒容条件下反应达平衡后H2的物质的量不再改变,容器内压强不再改变,a项正确;该反应为可逆反应,吸收ymolH2需要MHx的物质的量大于1mol,b项不正确;降温,平衡正向移动,c(H2)减小,平衡常数K= ,故K增大,c项正确;v(放氢)代表逆反应速率,v(吸氢)代表正反应速率,向容器内通入少量H2,v正v逆,即v(吸氢)v(放氢),d项不正确。(5)①由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH- Fe +4H2O,阴极的电极反应式为6H2O+6e- 3H2↑+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。②阴极产生H2,若不及时排出,则会还原Na2FeO4,使产率降低。③由题中信息可知Na2FeO4在强碱性条件下稳定,故c(OH-)较低时Na2FeO4稳定性差;c(OH-)过高时,铁电极上会产生Fe(OH)3或Fe2O3,导致Na2FeO4产率降低。21(H)yc24O易混易错本题中第(3)小题b项中要注意可逆反应进行不彻底,参加反应的反应物的量应小于其加入量。7.(2017天津理综,7,14分)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。 Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明) (1)反应①所加试剂NaOH的电子式为,B→C的反应条件为,C→Al的制备方法称为。(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)。a.温度b.Cl-的浓度c.溶液的酸度(3)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为。Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用(4)用惰性电极电解时,Cr 能从浆液中分离出来的原因是,分离后含铬元素的粒子是;阴极室生成的物质为24O(写化学式)。答案(1)Na+[·· ··H]-加热(或煅烧)电解法(2)ac(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g)ΔH=-85.6kJ·mol-1(4)在直流电源作用下,Cr 通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液Cr 和Cr2 NaOH和H2O24O24O27O解析本题考查电子式的书写、热化学方程式的书写、电解原理及其应用等。(1)NaOH是离子化合物,其电子式为Na+[·· ··H]-;固体混合物中含有Al(OH)3和MnO2,加入NaOH溶液,Al(OH)3转化为易溶于水的NaAlO2,MnO2不能溶于NaOH溶液,故固体D为MnO2,溶液A中含有NaAlO2,向溶液A中通入CO2后生成的沉淀B为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解生成Al2O3(固体C),工业上常用电解熔融的Al2O3制备金属铝。O(2)固体D为MnO2。MnO2与浓盐酸混合,不加热无变化,加热有Cl2生成,说明该反应能否有效进行与温度有关;反应停止后,固体有剩余,滴加硫酸又产生Cl2,说明该反应能否有效进行与溶液的酸度有关。(3)通过分析可知反应生成的还原性气体为CO,易水解成TiO2·xH2O的液态化合物为TiCl4,故反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g)ΔH=-85.6kJ·mol-1。(4)依据离子交换膜的性质和电解池的工作原理知,在直流电场作用下,Cr 通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液;在电解过程中,OH-在阳极室失去电子生成O2,溶液的酸性增强,通过阴离子交换膜移向阳极室的Cr 有部分转化为Cr2 ,故分离后含铬元素的粒子是Cr 和Cr2 ;H+在阴极室得到电子生成H2,溶液中的OH-浓度增大,混合物浆液中的Na+通过阳离子24O24O27O24O27O交换膜移向阴极室,故阴极室生成的物质为NaOH和H2。易错易混在电化学问题中,注意阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过。B组统一命题、省(区、市)卷题组考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护1.(2019浙