（课标Ⅱ）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Ⅱ专用)考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护五年高考A组课标Ⅱ卷区题组1.(2018课标Ⅱ,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错误的是 () A.放电时,Cl 向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为:3CO2+4e- 2C +CD.充电时,正极反应为:Na++e- Na4O23O答案D本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4Na-4e- 4Na+,正极反应为3CO2+4e- C+2C ;Na+移向正极,C 、Cl 移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相反,B正确;充电时,阳极反应为2C +C-4e- 3CO2↑,D错误。23O23O4O23O规律总结二次电池充、放电的电极判断二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充电时的阴极。2.(2016课标Ⅱ,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 ()A.负极反应式为Mg-2e- Mg2+B.正极反应式为Ag++e- AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑答案BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e- Ag+Cl-,B项错误。思路分析AgCl为正极材料,得电子生成Ag和Cl-,正极附近溶液中c(Cl-)逐渐增大,负极周围Mg2+浓度逐渐增大,故Cl-向负极移动,Mg2+向正极移动。关联知识Mg可以和热水缓慢反应生成Mg(OH)2和H2。3.(2013课标Ⅱ,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是 () A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案B该原电池的负极反应为:Na-e- Na+,正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl-,电池总反应为:2Na+NiCl2 2NaCl+Ni。B项错误。审题方法①抓住试题中的关键词:Ni/NiCl2和金属钠。②活泼的金属作负极,发生氧化反应。思路梳理根据选项涉及的问题先分析出原电池的正、负极反应,再写出电池总反应,最后判断各选项正确与否。4.(2011课标,11,6分)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是 ()A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为FeB.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e- Fe(OH)2C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e- Ni2O3+3H2O答案CA项,由电池反应可知,Ni2O3→Ni(OH)2,Ni的化合价由+3价→+2价,化合价降低,发生还原反应,故Ni2O3为正极;Fe→Fe(OH)2,Fe的化合价由0价→+2价,化合价升高,发生氧化反应,故Fe为负极,正确。B项,负极发生氧化反应:Fe+2OH--2e- Fe(OH)2,正确。C项,阴极发生还原反应:Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-,c(OH-)增大,溶液的pH升高,故错误;D项,阳极发生氧化反应,电极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e- Ni2O3+3H2O,正确。5.(2015课标Ⅱ,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:溶解度/(g/100g水)回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为。(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论上消耗锌g。(已知F=96500C·mol-1)(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、和,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为,其原理是。(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是,原因是。答案(1)MnO2+H++e- MnOOH2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3 、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N ](2)0.05(2分)(3)加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH空气中加热碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分)(4)Fe3+2.76Zn2+和Fe2+分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)24)4H解析(1)该电池为酸性锌锰干电池,电极反应式为负极:Zn-2e- Zn2+,正极:2MnO2+2e-+2H+ 2MnOOH。(2)电量Q=It=0.5A×5×60s=150C,则m(Zn)= ×65g·mol-1=0.05g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受温度影响较大,NH4Cl的溶解度受温度影响较小,故可通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离。(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=1×10-5×c3(OH-)=1×10-39,c(OH-)=10-11.3mol·L-1,pOH=11.3,则pH=2.7。Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)×c2(OH-)=0.1×c2(OH-)=1×10-17,c(OH-)=10-8mol·L-1,pOH=8,则pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp接近,若不用H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,沉淀Zn2+时,Fe2+也可转化为Fe(OH)2沉淀,而使制得的ZnSO4·7H2O不纯净。1150C96500Cmol2审题方法题目给出相关物质的Ksp,说明在分离除杂的过程中,可以利用溶解性,采用调节pH的方法将杂质成分除去。疑难突破除去Fe元素的基本思路是先将其氧化成Fe3+,然后采用调节pH的方式,将Fe3+转化成沉淀而过滤除去。考点二电解原理及其应用6.(2017课标Ⅱ,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 ()A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al3++3e- AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C本题考查电解原理的应用。 → O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴极材料应为金属或导电的非金属,可选用不锈钢网,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H++2e- H2↑,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。0Al32Al知识拓展电解原理的应用1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素[CO(NH2)2]制氢气。3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。7.(2014课标Ⅱ,12,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是 ()A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLiC.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移答案C由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正极(a)迁移,A项、D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe- xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi++xe- LiMn2O4,a极Mn元素的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。规律方法对于原电池,负极流出电子,发生失电子的氧化反应;正极流入电子,发生得电子的还原反应;在原电池内部,通过电解质电离出来的阴、阳离子的定向移动形成内电路。B组课标Ⅰ、课标Ⅲ、自主命题·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,体现了宏观辨识与微观探析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.(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。3.(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