（江苏专用版）2020版高考化学总复习 专题五 微专题5 电化学原理与应用课件

微专题5电化学原理与应用考点突破总纲目录跟踪集训1.电池、电解池与电镀池比对原电池电解池电镀池定义将化学能转化成电能的装置将电能转化成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件①活泼性不同的两电极②电解质溶液③形成闭合回路①两电极接直流电源②两电极插入电解质溶液中③形成闭合回路①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极:较活泼金属正极:较不活泼金属(或能导电的非金属)阳极:与电源正极相连阴极:与电源负极相连名称同电解,但有限制条件阳极:必须是镀层金属阴极:镀件电极反应负极:氧化反应、金属失电子正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子阳极:氧化反应、溶液中的阴离子失电子,或电极金属失电子阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子阳极:金属电极失电子阴极:电镀液中的阳离子得电子2.金属的腐蚀(1)化学腐蚀与电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀发生条件金属与反应物直接接触不纯金属或合金与电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀发生条件水膜酸性较强水膜弱酸性、中性或碱性正极反应2H++2e- H2↑O2+2H2O+4e- 4OH-负极反应Fe-2e- Fe2+Fe-2e- Fe2+溶液反应Fe2++2OH- Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)33.电解原理与应用(1)电解精炼铜:粗铜作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电解质溶液。阳极反应:Cu-2e- Cu2+,阴极反应:Cu2++2e- Cu。阳极泥中存在金、银等不活泼的贵重金属,阴极得到纯铜。(2)电镀铜:精铜作阳极,镀件金属作阴极,硫酸铜(或其他可溶性铜盐)溶液作电解质溶液,从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量不变化。阳极反应:Cu-2e- Cu2+,阴极反应:Cu2++2e- Cu。(3)氯碱工业阳极反应:2Cl--2e- Cl2↑;阴极反应:2H++2e- H2↑;总反应:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。(4)电解冶炼:电解熔融电解质,可炼得活泼金属。如:K、Na、Ca、Mg、Al等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。电源的负极是最强的“还原剂”,可“强迫”活泼金属的阳离子得电子。冶炼金属铝:阳极反应为6O2--12e- 3O2↑,阴极反应为4Al3++12e- 4Al,总反应式为2Al2O3 4Al+3O2↑。例1(2018镇江高三一模)锂—铜空气燃料电池是低成本高效电池。该电池通过一种复杂的铜“腐蚀”现象产生电能,其中放电过程中发生反应:2Li+Cu2O+H2O 2Cu+2Li++2OH-。 下列说法不正确的是 (C)A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动B.通空气时,铜被腐蚀,产生Cu2OC.放电时,正极的电极反应式为Cu2O+2H+ 2Cu+H2OD.整个反应过程中,氧化剂为O2解析根据图示,水溶液电解质中有OH-,呈碱性,放电时,正极的电极反应式应为Cu2O+2e-+H2O 2Cu+2OH-,故错误。例2据报道,我国已研制出可“充室温钠-二氧化碳”电池,电极材料为钠金属片和碳纳米管,电解液为高氯酸钠-四甘醇二甲醚,电池总反应为4Na+3CO2 2Na2CO3+C,生成的固体Na2CO3沉积在碳纳米管上。下列叙述不正确的是 (C)A.放电时钠金属片发生氧化反应B.充电时碳纳米管接直流电源的正极C.放电时每消耗3molCO2,转移12mol电子D.充电时的阳极反应为C+2Na2CO3-4e- 3CO2↑+4Na+解析A项,放电时Na转化为Na2CO3,所以作为负极发生氧化反应,正确;B项,充电时原电池的正极(碳纳米管)连接外接电源的正极,正确;C项,由方程式可知当有3molCO2参与反应时转移4mol电子,错误;D项,充电时阳极发生的是失去电子的氧化反应,正确。1.关于下列各装置图的叙述中,不正确的是 ()①②③④A.用装置①精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液B.装置②的总反应是:Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀答案B根据装置①中电流的方向可知a为电解池的阳极,则用来精炼铜时,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液,故A正确;铁比铜活泼,为原电池的负极,发生的总反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,故B错误;装置③为外加电流的阴极保护法,钢闸门应与外接电源的负极相连,故C正确;浓硫酸具有吸水性,在干燥的环境中铁难以被腐蚀,故D正确。2.下列叙述中,正确的是 (C)A.钢铁腐蚀的负极反应为:Fe-3e- Fe3+B.Mg-Al及NaOH溶液构成的原电池中负极材料为MgC.无隔膜电解饱和NaCl溶液所得产物之一是“84”消毒液中的有效成分NaClOD.H2-O2燃料电池中电解液为H2SO4,则正极反应为O2+4e- 2O2-解析A项,钢铁吸氧腐蚀负极铁失电子生成亚铁离子,则负极反应为Fe-2e- Fe2+,错误;B项,Al与NaOH溶液反应失电子,Al作负极,Mg作正极,错误;C项,电解饱和NaCl溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠,氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠是“84”消毒液中的有效成分,正确;D项,酸性燃料电池中正极上氧气得电子生成水,则正极反应为O2+4H++4e- 2H2O,错误。3.(2018无锡期中)南京大学科学家研究发现了一种电化学“大气固碳”方法。电池工作原理示意图如下。该电池在充电时,通过催化剂选择性控制,只有Li2CO3发生氧化反应,释放出CO2和O2。下列说法正确的是 ()A.该电池放电时的正极反应为2Li-2e-+C  Li2CO3B.该电池既可选用含水电解液,也可选无水电解液C.充电时阳极发生的反应是C+2Li2CO3-4e- 3CO2+4Li23OD.该电池每放、充4mol电子一次,理论上能固定1molCO2答案D放电时,负极反应:Li-e- Li+,正极反应:3CO2+4e-+4Li+ 2Li2CO3+C,总反应:4Li+3CO2 2Li2CO3+C。充电时,阳极反应:2Li2CO3-4e- 4Li++2CO2↑+O2↑,阴极反应:4Li++4e- 4Li,总反应:2Li2CO3 4Li+2CO2↑+O2↑。A项,正极发生还原反应,得电子,错误;B项,锂可以和水反应:2Li+2H2O 2LiOH+H2↑,不能用水溶剂,错误;C项,由题给信息知,只有Li2CO3发生氧化,且生成CO2和O2,错误。4.(2018盐城高三上期中)下列说法正确的是 (A)A.化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生改变B.蛋白质溶液中加入HgCl2溶液产生沉淀,加水后沉淀溶解C.室温时,0.1mol·L-1醋酸溶液加水不断稀释,溶液导电性增强D.用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水制氯气和烧碱,该“膜”只能让阴离子透过解析A项,平衡常数只与温度有关,若改变浓度、压强使平衡发生移动,则平衡常数不变,故正确;B项,HgCl2是重金属盐,使蛋白质发生变性产生沉淀,加水后沉淀不溶解,故错误;C项,醋酸溶液加水稀释后,溶液导电性减弱,故错误;D项,氯碱工业中使用阳离子交换膜,避免OH-透过交换膜与Cl2发生反应,故错误。5.(2018苏锡常镇四市高三学情调研)氮氧化物会形成光化学烟雾和酸雨,可采取下列方法对氮氧化物进行处理。(1)SNCR脱硝技术的原理:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)ΔH1=-1627.2kJ·mol-16NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g)ΔH2=-1807.0kJ·mol-12NO(g)+O2(g) 2NO2(g)ΔH3=-113.0kJ·mol-1则6NO2(g)+8NH3(g) 7N2(g)+12H2O(g)ΔH=kJ·mol-1。NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。 图a(2)NSR(NOx储存、还原)工作原理: 图b①NOx储存转化为Ba(NO3)2过程中,参加反应的NO和O2的物质的量之比为。②H2还原Ba(NO3)2的过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应的化学方程式为。(3)SCR消除氮氧化物的反应原理:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)ΔH0其他条件相同,某密闭容器中分别投入NH3、NO、O2,在甲、乙两种催化剂作用下,NO转化率与温度的关系如图c所示。在催化剂甲作用下,图中Y点处(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率的原因是。工业实际选择催化剂乙的原因是。图c(4)①用石灰乳吸收氮的氧化物,原理为:4NO2+2Ca(OH)2 Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2ONO2+NO+Ca(OH)2 Ca(NO2)2+H2O为使吸收充分, (选填“≥”或“≤”)1。②目前可采用电解的方法除去废水中的N ,原理如图d所示。写出阴极的电极反应式:。2(NO)(NO)VV2O 图d答案(1)-2735.6(2)①4∶3②8H2+Ba(NO3)2 BaO+2NH3+5H2O(3)平衡转化率是该温度下的最大转化率,此时Y点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率在低温下,使用催化剂乙,NO转化率很高(4)①≥②2N +4H2O+6e- N2+8OH-(或2N +8H++6e- N2+4H2O)2O2O解析(1)根据盖斯定律和已知的3个反应,依次给3个反应编号为①②③,6NO2(g)+8NH3(g) 7N2(g)+12H2O(g)可由(①-③)×3-②得到,则ΔH=(ΔH1-ΔH3)×3-ΔH2,代入数据即得ΔH=-2735.6kJ·mol-1。(2)①根据得失电子守恒,NO和O2转化为Ba(NO3)2的反应中,NO与O2的物质的量之比为4∶3;②根据题图b可知,H2还原Ba(NO3)2先生成氨气、氧化钡,然后生成氮气,第一步反应的化学方程式为8H2+Ba(NO3)2 BaO+2NH3+5H2O。(3)催化剂加快反应速率,但不影响转化率,Y点处转化率明显低于相同温度下催化剂乙条件下的转化率,所以Y点不是平衡时的转化率。工业实际选择催化剂乙,是因为催化剂乙即使在较低温度下也有较高的转化率,能耗较低。(4)①根据方程式可知,NO不能单独被石灰乳吸收,所以为使吸收充分,NO2的物质的量应大于NO的物质的量,即 ≥1;②阴极发生还原反应,即元素化合价降低,所以电极反应式为2N +4H2O+6e- N2+8OH-。2(NO)(NO)VV2O