（课标I）2020版高考化学一轮复习 专题十七 电化学课件

专题十七电化学高考化学(课标专用)A组课标Ⅰ卷题组五年高考考点一原电池金属的电化学腐蚀与防护1.(2019课标Ⅰ,12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是 ()A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+ 2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案B本题涉及原电池的工作原理及应用,以生物燃料电池为载体考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。借助不同形式的能量转化过程,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。A项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同时可将化学能转化为电能,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H++6MV+ 2NH3+6MV2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时,质子(H+)通过交换膜由负极区向正极区移动,正确。思路点拨根据电极反应类型确定电极名称。左电极:MV+→MV2+发生氧化反应,故为负极,则右电极为正极。2.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 ()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C本题考查外加电流的阴极保护法。将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防止钢管桩被腐蚀,外加保护电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,故其表面腐蚀电流接近于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生氧化反应,失去电子,外电路电子从高硅铸铁流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项错误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。审题技巧本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属作为阳极材料,是活性电极,优先于溶液中的粒子放电,且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳极,“惰性”说明在此条件下铁不放电,只是起导电作用(辅助)。做题时,应“具体问题具体分析”,不能一味地“按章办事”。3.(2015课标Ⅰ,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 ()A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O答案A根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O 6CO2↑+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2+24e-+24H+ 12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,正确。审题技巧有氧气参与的原电池,基本上都涉及氧化还原反应,有氧气参与的一极一般作正极。此题的突破口为正确分析正极反应并书写电池总反应式。疑难突破微生物电池也是燃料电池的一种,只是燃烧物换成了大家不太熟悉的微生物,其实质还是氧化还原反应。考点二电解原理及其应用1.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S 2H++S+2EDTA-Fe2+ 该装置工作时,下列叙述错误的是 ()A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e- CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性答案C本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应①可知该极发生氧化反应,为阳极,则ZnO@石墨烯为阴极。阴极的电极反应为CO2+2H++2e- CO+H2O,A正确;装置工作时涉及三个反应,Fe2+与Fe3+的转化循环进行,总反应为CO2与H2S之间的反应,根据得失电子守恒可知总反应为CO2+H2S CO+H2O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO@石墨烯与电源负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高,C错误;Fe2+、Fe3+均在酸性环境中稳定存在,D正确。审题技巧解题的关键是电极名称的确定。如本题中CO2→CO为还原反应——阴极,Fe2+→Fe3+为氧化反应——阳极。2.(2016课标Ⅰ,11,6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是 ()A.通电后中间隔室的S 离子向正极迁移,正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品24O24OC.负极反应为2H2O-4e- O2+4H+,负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成答案BA项,通电后S 向正极移动,正极区OH-放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负极反应为4H++4e- 2H2↑,溶液pH增大;D项,当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25molO2生成。24O思路分析1.通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括由水电离出的H+和OH-)。2.通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时,活泼金属优先放电)。3.正确书写电极反应式,要注意原子数、电荷数是否守恒。4.结合题目要求分析电解时的各种变化情况,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等。3.(2018课标Ⅰ,27,14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为: ①pH=4.1时,Ⅰ中为溶液(写化学式)。②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为。电解后,室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。 (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00mL葡萄酒样品,用0.01000mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL。滴定反应的离子方程式为,该样品中Na2S2O5的残留量为g·L-1(以SO2计)。答案(1)2NaHSO3 Na2S2O5+H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液(3)2H2O-4e- O2↑+4H+a(4)S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+0.12825O24O解析本题考查工艺流程、电解原理的应用、氧化还原滴定与计算。(1)NaHSO3与Na2S2O5中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应方程式:2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。(2)①Ⅰ中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS ,故Ⅰ中为NaHSO3溶液。②过程Ⅱ是利用Na2CO3与NaHSO3反应转化为Na2SO3,过程Ⅲ利用SO2与Na2SO3反应生成NaH-SO3:Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3,制得高浓度的NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制备。(3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的OH-,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向右侧移动,则a室中S +H+ HS ,NaHSO3浓度增大。(4)Na2S2O5作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S ;S2  2S ,I2 2I-,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平反应的离子方程式:S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+。根据滴定反应的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式:3O23O3O24O25O24O25O24O2SO2~S2 ~2I264g1molm(SO2)0.01000mol·L-1×0.01000Lm(SO2)=6.4×10-3g则样品中Na2S2O5的残留量为 =0.128g·L-1。36.4100.05000Lg方法技巧守恒法在此题中应用较多。如第(4)问中S2 与I2反应的方程式要利用得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平。25O25OB组课标Ⅱ、Ⅲ及其他省(区、市)卷题组考点一原电池金属的电化学腐蚀与防护1.(2019课标Ⅲ,13,6分)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是 ()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e- NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e- ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区答案D本题涉及二次电池知识,以新型三维多孔海绵状Zn的信息为切入点,考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力,运用电化学原理解决实际问题,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。A项,依题干信息可知正确;B项,充电时阳极发生氧化反应,正确;C项,放电时Zn作负极失去电子,发生氧化反应,正确;D项,放电时,OH-由正极区向负极区迁移。解题关键掌握原电池和电解池的反应原理及二次电池知识,同时注意从题干中获取关键信息。2.(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