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1、高考化学复习备考精品资料学案 7电化学基础最新考纲展示1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。基础回扣1按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。(1)判断装置的名称：A 池为 _，B 池为 _。(2)锌极为 _极，Cu2在溶液中向 _(填“Zn”或“Cu”)极运动。(3)电极反应式正极 _，负极 _。(4)若溶液 X 为滴有酚酞的KCl 溶液石墨棒C1的电极反应式为_，石墨棒C2附近发生的实验现象为_，溶液中的K向_(填“C1”或“C2”)电极移动；当C2极
2、析出224 mL 气体(标准状况时)，锌的质量变化_(填“增加”或“减少”)_g，此时 B 中的溶液的体积为200 mL，则 pH 为_。(5)若溶液 X 为 CuSO4溶液(足量)B 池中总反应的离子方程式为_；反应一段时间后，A 池中 Cu 电极增重 3.2 g，要使 B 池溶液恢复到起始状态，向溶液中加入适量的 _，其质量为 _g。答案(1)原电池电解池(2)负Cu(3)Cu22e=CuZn2e=Zn2(4)2Cl 2e=Cl2产生无色气泡，溶液变红C2减少0.6513(5)2Cu22H2O=电解2CuO2 4HCuO4(或 CuCO36.2)2如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后
3、观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_(填“化学”或“电化学”)腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，正极反应式为_。(3)若 试 管 内 液 面 下 降，则 原 溶 液 呈 _ 性，发 生 _ 腐 蚀，正 极 反 应 式 为_。答案(1)电化学(2)弱酸或中吸氧O2 2H2O4e=4OH(3)较强的酸析氢2H2e=H23正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化()(2)电解法精炼铜时，用纯铜作阳极()(3)在镀件上镀铜时，电镀液中c(Cu2)几乎不变()(4)电解法精炼铜时，电解质溶液中各离子浓度基本不变()(5)金属
4、作原电池的负极时被保护()(6)生活、生产中钢铁被腐蚀的原理主要是负极发生反应：Fe3e=Fe3()(7)电解饱和食盐水时，电子的流向由负极外电路阴极食盐水溶液阳极正极()(8)在浓硝酸中插入用导线连接的铝板和铜板，铝板为负极()(9)电镀时只能用镀层金属作阳极()(10)工业上可用电解MgCl2、AlCl3溶液的方法制取Mg 和 Al()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)题型 1电化学原理的核心 电极判断与方程式的书写1(2014 广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A电流方向：电极A电极B电极发生还原反应C电极逐
5、渐溶解D电极的电极反应：Cu2 2e=Cu 答案A 解析当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A 项，电子移动方向：电极A电极，电流方向与电子移动方向相反，正确；B 项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；C 项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D 项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极为正极，因此电极为电解池的阳极，其电极反应式为Cu2e=Cu2，错误。2(2014 浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已
6、经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2M=NiOOH MH 已知：6NiOOH NH3H2OOH=6Ni(OH)2NO2下列说法正确的是()ANiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH H2Oe=Ni(OH)2OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MH OH，H2O 中的 H 被 M 还原DNiMH 电池中可以用KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液答案A 解析A 项，放电过程中，NiOOH 得电子，化合价降低，发生还原反应，该项正确；B 项，充电过程中发生
7、电解池反应，OH从阴极向阳极迁移，该项错误；C 项，充电过程中，阴极M得到电子，M 被还原，H2O 中的 H 化合价没有发生变化，该项错误；D 项，NiMH 在 KOH 溶液、氨水中会发生氧化还原反应，该项错误。3MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是 _。答案Mn22H2O2e=MnO24H解析用惰性电极电解MnSO4溶液制取MnO2时，在阳极上Mn2失电子后生成MnO2，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式Mn22H2O2e=MnO24H。4将烧碱吸收H2S 后的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S
8、2 2e=S(n1)S S2=S2n写出电解时阴极的电极反应式：_ _；电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_ _。答案2H2O2e=H2 2OHS2n2H=(n 1)S H2S解析在阴极电解质溶液是NaOH，同时图示显示产生了H2，因此阴极发生的电极反应为2H2O 2e=H22OH；加入H2SO4后，H与 S2n反应生成S 和 H2S。1原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写(2)复杂电极反应式的书写复杂的电极反应式总反应式较简单一极的电极反应式如 CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：CH42O22OH=CO233H2O 总反应式2O24H2O8e=8OH
9、正极反应式CH410OH8e=7H2OCO23 负极反应式2电解池电极反应式的书写步骤(一)原电池中电极的判断及反应式的书写1小明同学在查阅资料时发现了一种电池结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时：AgCl(s)光Ag(s)Cl(AgCl)，接着Cl(AgCl)eCl(aq)，若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法中不正确的是()AAg 电极是电池的正极B光照时，Pt 电极发生的反应为Cue=Cu2C光照时，Cl向 Ag 电极移动D光照时，电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)=光Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq)答案C 解析光照时 AgCl 得电子最终生成Ag 和 Cl
10、，所以 Ag 电极是正极；Pt 电极为负极发生失电子的反应，依据还原性强弱可知Cue=Cu2，两式相加可知D 选项正确；由阴离子由负极移动可知C 选项错误。2固体氧化燃料电池(SOFC)的工作原理如图所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物，O2可以在其中自由移动。下列有关说法合理的是()A电极 b 为电池负极，电极反应式为O2 4e=2O2B固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C若 H2作为燃料气，接触面上发生的反应为H2 OH2e=HH2O D若 C2H4作为燃料气，接触面上发生的反应为C2H46O212e=2CO22H2O 答案D 解析负极应该发生氧化反应，b 极应为电池正极，A 错；电子
11、在外电路中通过，O2通过固体氧化物定向移动，B 错；燃料在接触面上与O2反应，失去电子，C 错、D 正确。3如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。(1)若 a为镁、b 为 CuCl2，则正极材料为 _，负极上的电极反应式为_。(2)若 a为镁、b 为 NaOH，则 Mg 极上发生 _(填“氧化”或“还原”)反应，负极上的电极反应式为_。(3)若 a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为_，正极上的电极反应式为_。(4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑_。答案(1)AlMg 2e=Mg2(2)还原Al 3e4OH=AlO22H2O(3)铝铜
12、2HNO3e=H2ONO2(4)电解质的性质解析(1)镁、铝均能与CuCl2溶液反应，但镁比铝活泼，故镁失去电子作负极。(2)铝能与 NaOH溶液反应而镁不能，铝作负极失去电子变成AlO2，电极反应式为Al 3e4OH=AlO22H2O。(3)常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故铜失去电子作负极，正极上是NO3得到电子生成NO2。(二)组合装置中电极判断与反应式书写4如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，通电一段时间后(电解液足量)，a 极附近溶液显红色。下列说法正确的是()Aa 是负极，b 是正极BCuSO4溶液的 pH 逐渐减小C铜电极上的反应式为Cu2e=Cu2D向 NaCl 溶液中加入一定量
13、的盐酸，能使溶液与原来溶液完全一样答案C 解析a、b 都是惰性电极，通电一段时间后，a 极附近溶液显红色可知a是电解池的阴极，b是电解池的阳极，所以X 为电源的负极，Y 为电源的正极；电解CuSO4溶液，阳极是Cu 棒，不是惰性电极，所以 Cu 失电子生成Cu2进入溶液中，该电解池实质上是电镀池，所以 CuSO4溶液的 pH 几乎不变；恢复溶液时的原则：失去什么加什么，所以向NaCl 溶液中应该通入一定量的 HCl 气体。5某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合 K2，发现电流表A 指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开 K
14、2，闭合 K1时，总反应的离子方程式为2H2Cl=通电Cl2 H2B断开 K2，闭合 K1时，石墨电极附近溶液变红C断开 K1，闭合 K2时，铜电极上的电极反应式为Cl22e=2ClD断开 K1，闭合 K2时，石墨电极作正极答案D 解析解答本题时应特别注意，金属Cu 在电解池和原电池中作何种电极。当断开K2，闭合K1时为电解池，由于两极都有气泡冒出，故相当于惰性电极电解饱和食盐水，故铜作阴极而石墨作阳极，阳极反应为2Cl2e=Cl2，电解池总反应的离子方程式为2Cl2H2O=电解H2Cl22OH，A、B 均错；当断开K1，闭合 K2时组成原电池，铜作负极而石墨作正极，铜电极的电极反应式为Cu2
15、e=Cu2，故 C 错而 D 正确。6在下列装置中，MSO4和 NSO4是两种常见金属的易溶盐。当K 闭合时，SO24从右到左通过交换膜移向M 极，下列分析正确的是()A溶液中 c(M2)减小BN 的电极反应式：N=N22eCX 电极上有H2产生，发生还原反应D反应过程中Y 电极周围生成白色胶状沉淀答案C 解析当 K 闭合时，根据SO24的移向，可判断M 极为负极，N 极为正极，Y 为阳极，X 为阴极，电极反应式分别为负极：M 2e=M2，正极：N22e=N；阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：2H2e=H2。在 X 极(阴极)附近发生Al3 3OH=Al(OH)3，只有 C 项正确。题型 2新型
16、电源的工作原理1(2014 北京理综，8)下列电池工作时，O2在正极放电的是()A锌锰电池B氢燃料电池C铅蓄电池D镍镉电池答案B 解析锌锰电池中，正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH 2OH，MnO2在正极放电，A 错误；氢燃料电池中，正极反应(酸性条件下)：O24H4e=2H2O，O2在正极放电，B正确；铅蓄电池中，正极反应：PbO24HSO242e=PbSO4 2H2O，PbO2在正极放电，C 错误；镍镉电池中，正极反应：NiOOH H2O e=Ni(OH)2 OH，NiOOH 在正极放电，D 错误。2(2014 天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为LixCLi1xCoO2放
17、电充电CLiCoO2锂硫电池的总反应为2Li S放电充电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下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案B 解析锂离子电池放电时，为原电池，阳离子Li移向正极，A 错误；锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应生成Li，B 正确；电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不同，C 错误；由图可知，锂离子电池的电极材料为C 和 LiCoO2，应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为Li 和 S，应为该
18、电池充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程，D 错误。3(2014 新课标全国卷，12)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()Aa 为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C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 解析图示所给出的是原电池装置。A 项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即 b 为负极，a为正极，故正确；B 项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；C 项，放电时，a 极为原电池的正极，
19、发生还原反应的是锰元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D 项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a 极)迁移，故正确。1一种太阳能电池的工作原理如下图所示，电解质为铁氰化钾K3和亚铁氰化钾K4的混合溶液，下列说法不正确的是()AK移向催化剂b B催化剂 a 表面发生的化学反应：4e=3CFe(CN)36在催化剂b 表面被氧化D该池溶液中的4和3浓度基本保持不变答案C 解析根据电子的流向，左电极为负极，右电极为正极，K移向正极，A 项正确；负极反应式为4 e=3，正极反应式为3e=4，B、D 项正确；3在催化剂b 表面被还原，C项错误。2(2013 新课标全国卷，11)“ZEBRA”蓄电池的结
20、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NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案B 解析结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。A 项，负极反应为Nae=Na，正极反应为NiCl22e=Ni2Cl，故电池反应中有NaCl 生成；B 项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C 项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl22e=Ni 2Cl；D 项，钠在负极失电子，被氧化生成Na，Na通过钠离子导体在两电极间
21、移动。3液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池以空气中的氧气为氧化剂，以KOH 溶液为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是()Ab 极发生氧化反应Ba极的反应式为N2H44OH4e=N2 4H2O C放电时，电流从a 极经过负载流向b 极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜答案B 解析由图知左侧N2H4生成 N2，发生氧化反应，则a 为负极，右侧空气中的氧气得电子，发生还原反应，则b 为正极。负极消耗OH，正极产生OH，因而用OH维持电荷守恒，起导电作用。题型 3电解规律的不寻常应用1(2014 海南，3)以石墨为电极，电解
22、KI 溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色D溶液的pH 变小答案D 解析以石墨为电极，电解 KI 溶液，发生的反应为2KI 2H2O=电解2KOH H2 I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和 KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C 正确；由于电解产物有KOH 生成，所以溶液的pH 逐渐增大，D 错误。2一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。导线中电子移动方向为_。(用 A、D 表示)
23、生成目标产物的电极反应式为_。该储氢装置的电流效率 _。(生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数100%，计算结果保留小数点后1 位)答案ADC6H66H6e=C6H1264.3%解析由图可知，苯转化为环己烷的过程是加氢过程，发生还原反应，故为阴极反应，所以A为电源的负极，B 为电源的正极。电子从负极流向阴极，即AD。该装置的目标是从苯到环己烷实现储氢，电极反应式为C6H66H6e=C6H12。阳极反应式为2H2O4e=O2 4H，生成 2.8 mol 氧气，失去 11.2 mol 电子。电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为11.2 mol。阴极除生成环己烷外，还生成 H
24、2：2H 2e=H2，由题意可知，2n(H2)6n(C6H12)11.2 mol，10%10 mol24%n(C6H12)；解得 n(H2)2 mol，n(C6H12)1.2 mol，故生成1.2 mol C6H12时转移电子1.2 mol6 7.2 mol，电流效率 7.2 mol11.2 mol100%64.3%。3H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式_。分析产品室可得到H3PO2的原因 _ _。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳
25、极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 _杂质。该杂质产生的原因是_ _。答案2H2O4e=O2 4H阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成 H3PO2PO34H2PO2或 H3PO2被氧化解析阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=O2 4H。H2O 放电产生H，H进入产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：HH2PO2H3PO2。如果撤去阳膜，H2PO2或 H3PO2可能被氧化。4离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7和 AlCl4组成的离子
26、液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用 AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。答案负4Al2Cl73e=Al 7AlCl4H2解析在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al 元素在熔融盐中以Al2Cl7和 AlCl4形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl73e=Al 7AlCl4；在水溶液中，得电子能力：HAl3，故阴极上发生的反应是2H2e=H2。“六点”突破电解池(1)分清阴、阳极，与电池正极
27、相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(3)注意放电顺序。(4)书写电极反应式，注意得失电子守恒。(5)正确判断产物阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2，而不是 Fe3)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2IBrClOH(水)含氧酸根 F。阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)Al3Mg2Na(6)恢复原态措施电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒
28、法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2完全放电之前，可加入 CuO 或 CuCO3复原，而 Cu2完全放电之后，应加入Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3复原。(一)应用电解原理制备物质1下图为EFC 剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()A阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B阴极的电极反应式为TiO2 4e=Ti2O2C通电后，O2、Cl均向阴极移动D石墨电极的质量不发生变化答案B 解析电解质中的阴离子
29、O2、Cl向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O24e=O2，O2与石墨反应生成CO、CO2，A、C、D 错误，只有B 正确。2最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY 陶瓷(能传递H)实验电解法合成氨，大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为N23H2SCY陶瓷一定条件2NH3。则在电解法合成氨的过程中，应将H2不断地通入 _(填“阴”或“阳”)极；向另一电极通入 N2，该电极的反应式为_。答案阳N26H6e=2NH3解析合成氨反应中H2被氧化，作阳极；N2被还原，作阴极，注意SCY 能传递 H，应用 H调平电荷。3该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方
30、法，可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。(1)该电解槽的阳极反应为_。此时通过阴离子交换膜的离子数_(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。(2)通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因_。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应为_。答案(1)4OH 4e=2H2OO2小于(2)H放电，促进水的电离，OH浓度增大(3)O22H2O4e=4OH解析依据电荷守恒，通过阳离子交换膜的K应是通过阴离子交换膜的SO24的 2 倍。(二)材料处理4以 NiSO4溶液为电解质溶液进行粗镍(含 Fe、Zn、Cu
31、、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_(填代号)。(已知氧化性：Fe2Ni2”、“”或“”)。(3)利用右图所示的装置，可以模拟铁的电化学防护。若X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K 应置于 _(填“M”或“N”)处。若X 为锌，开关K 置于M 处，该电化学防护法称为_。答案(1)2Al 3H2O6e=Al2O3 6H(2)能向电镀液中不断补充Cu2，使电镀液中的Cu2浓度保持恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法解析(1)阳极铝被氧化成Al2O3，反应过程中有水参加，故电极反应式为2Al 3H2O 6e=Al2O36H。(2)电镀时，为保证阴极上只有铜析出，就要确保电镀过程中溶液中有足够多的 Cu2，因此阳极就需要不断地溶解铜，以补充电镀液中的Cu2。(3)铁被保护，可以作原电池的正极或电解池的阴极。故若X 为碳棒，开关K 应置于N 处，Fe 作阴极受到保护；若X为锌，开关K 置于 M 处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。