高频考点1 躲不开的氧化还原反应与电化学

考点1 躲不开的氧化还原反应与电化学【先来提一题】1、氧化还原反应【例】水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是3Fe2+2S2O32-+O2+xOH Fe3O4+S4O62-+2H2O，下列说法中，正确的是A每生成1mol Fe3O4，反应转移的电子总数为2mol BFe2+和S2O32-都是还原剂C1mol Fe2+被氧化时，被Fe2+还原的O2的物质的量为1/3mol Dx=2 【解析】B；本题根据电荷守恒可确定x的值，32-4-x=-2，x=4，Fe3O4中两个铁为+3价，一个铁为+2价，在反应中每生成1molFe3O4同时消耗1mol O2，所以转移的电子数为4 mol，S2O32-中S由+2价升高为+5/2价，所以还原剂有Fe2+、S2O32-，而氧化剂为O2。1mol Fe2+被氧化时，提供1 mol电子，被Fe2+还原的O2的物质的量为1/4mol。【变式】 氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式：NO3 4H3e = NO2H2OKMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四种物质中的一种物质(甲)能使上述还原过程发生。(1)写出并配平该氧化还原反应的方程式：_。(2)反应中硝酸体现了 、 性质。 (3)反应中若产生0.2 mol气体，则转移电子的物质的量是 mol。(4)若1 mol甲与某浓度硝酸反应时，被还原硝酸的物质的量增加，原因是： 。【解析】硝酸具有氧化性，题目提供的四种物质中只有Cu2O具有还原性，所以反应的方程式为。在反应中，硝酸和Cu2O生成了硝酸铜和水，硝酸表现了酸性和氧化性，根据得失电子守恒，产生0.2 mol NO气体，转移0.6 mol电子；当硝酸被还原为NO2时，单位质量的Cu2O消耗的硝酸量增加。【答案】：（1） （2）酸性 氧化性 （3）0.6(4)使用了较浓的硝酸，产物中有部分二氧化氮生成。 2、 电化学【例】图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体。回答：（1）直流电源中，M为极。 （2）Pt电极上生成的物质是 ，其质量为_g。（3）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成 的物质的物质的量之比为：2_。（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同） ， AgNO3溶液的pH ，H2SO4溶液的浓度， H2SO4溶液的pH_。（5）若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液为g。【解析】点解5.00%的稀H2SO4，实际上是电解其中的水。阴极产生H2，阳极产生O2，且V(H2)：V(O2)=2:1，据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，V(H2)=336 mL2/3=224 mL，即为0.01 mol，V(O2)=336 mL1/3=112 mL，即为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子，因此在b极（Pt、阴极）产生Ag：0.02108=2.16g，即0.02 mol的Ag。则n（e）：n（Ag）：n（O2）：n（H2）=0.02:0.02:0.005:0.01=2:2:1/2:1；由Ag（阳）电极、Pt（阴）电极和AgNO3溶液组成的电镀池，因此AgNO3溶液浓度不变，pH也不变。电解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水发生电解，因此H2SO4溶液浓度增大，pH减小。设原5.00%的H2SO4溶液为xg，电解消耗水0.0118=0.18g，则：5.00%x=5.02%(x-0.18)，解得： x=45.18g。【变式】生物体中细胞膜内的葡萄糖（C6H12O6 ）与细胞膜外的碱性富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池。下列有关电极反应及其产物的判断正确的是A负极反应可能是O22H2O4e4OH B负极反应的产物主要是C6H12O6被氧化生成的CO32、HCO3、H2OC正极反应可能是C6H12O624OH24e6CO218H2OD正极反应的产物主要是葡萄糖生成的CO2、HCO3、H2O【答案】B 根据题给信息可知：原电池的负极应为葡萄糖，正极应为O2。由于细胞液呈弱碱性，所以负极反应为：C6H12O624OH24e6CO218H2O，生成的CO2与OH-作用生成CO32、HCO3。正极反应为：O22H2O4e4OH。所以答案为B。【再来缩一说】【氧化还原反应】一、氧化-还原反应、氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物的判断1、表5-1 氧化-还原反应中反应物与生成物的关系反应物变化特点生成物还原剂升、失、氧氧化产物氧化剂降、得、还还原产物总结：升、失、氧、还、还 降、得、还、氧、氧2、根据氧化还原反应方程式 化合价升高（失ne）被氧化氧化剂 还原剂 还原产物氧化产物化合价降低（得ne）被还原（较强）（较强） （较弱） （较弱）在同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂氧化产物还原性：还原剂还原产物氧化剂的氧化性越强，则其对应的还原产物的还原性就越弱；还原剂的还原性越强，则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。3、根据金属活动性顺序表 在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，其还原性就越强（铂金除外）；金属的位置越靠后，其阳离子的氧化性就越强。4、根据元素周期表 同周期元素，随着核电荷数的递增，其单质氧化性逐渐增强，还原性逐渐减弱。同主族元素，随着核电荷数的递增，其单质氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强。5、根据反应的难易程度 氧化还原反应越容易进行(表现为反应所需条件越低)，则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强。 6、其它条件 一般溶液的酸性越强或温度越高，则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强，反之则越弱。二、氧化-还原反应规律1、同一元素相邻价态间不发生氧化还原反应。2、既有氧化性又有还原性的物质与强还原性物质反应时表现氧化性,与强氧化性物质反应时表现还原性,在自身的氧化-还原反应中既表现氧化性又表现还原性。3、化合价归中规律：同种元素不同价态的物质之间发生氧化-还原反应时，生成物中该元素的价态介于反应物中高价与低价之间，且不能交叉。4、电子守恒规律：氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。如：11P4+60CuSO4+96H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO45、先强后弱规律：多种氧化剂与同一种还原剂或多种还原剂与同一种氧化剂反应时，按氧化、还原性强弱的顺序依次进行反应。 【电化学理论】电化学理论包括原电池理论和电解理论。原电池理论的主要内容：判断某装置是否是原电池并判断原电池的正负极、书写电极反应式及总反应式；原电池工作时电解质溶液及两极区溶液的pH的变化以及电池工作时溶液中离子的运动方向；新型化学电源的工作原理。特别注意的是高考关注的日常生活、新技术内容有很多与原电池相关，还要注意这部分内容的命题往往与化学实验、元素与化合物知识、氧化还原知识伴随在一起。同时原电池与生物、物理知识相互渗透如生物电、废旧电池的危害、化学能与电能的转化、电池效率等都是理综命题的热点之一。电解原理包括判断电解池、电解池的阴阳极及两极工作时的电极反应式；判断电解池工作中和工作后溶液和两极区溶液的pH变化；电解原理的应用及电解的有关计算。命题特点与化学其它内容（如实验、电解质理论、环境保护）综合，电解原理与物理知识联系紧密，学科间综合问题。一、构成原电池的条件1.要有活动性不同的两个电极(一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物)；2.要有电解质溶液；3.两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。 二、金属的腐蚀 1.金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。 2.金属腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀。 3.化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。 4.电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化腐蚀过程有电流产生。5.腐蚀的常见类型 析氢腐蚀 在酸性条件下，负极发生M-n e-=Mn+，正极发生2 H+2 e-=H2反应。 吸氧腐蚀 在极弱酸或中性条件下，负极发生M-n e-=Mn+，正极发生2H2O+O2+4e-=4 OH-反应。6.在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。三、原电池、电解(镀)池电极名称的确定(一)确定原电池电极名称的方法 方法一：根据电极材料的性质确定。 1.对于金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极； 2.对于金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等； 3.对于金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 方法二：根据电极反应的本身确定。 失电子的反应氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极。 (二)确定电解(镀)池电极名称的方法 方法一：与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。 方法二：电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。 方法三：阴离子移向的一极是阳极，阳离子移向的一极是阴极。四、分析电极反应及其产物 原电池：负极：M-n e-=Mn+ 正极：(1)、酸性溶液中 2 H+ +2 e-=H2 （2）、不活泼金属盐溶液 Mn+n e- =M （3）、中性、弱酸性条件下 2 H2O +O2+4 e-=4 OH- 电解(镀)池：阳极：若阳极是由活性材料(除C、Pt、Au等以外的其它金属)做成，阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子； 若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子失去电子能力大小顺序为：I-Br- Cl- OH- 含氧酸根F-。阴极：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。 【然后典一点】【氧化还原反应部分】题型一：基本概念的考查【例1】下列化工生产过程所发生的反应不属于氧化还原反应的是（ ） A用油脂制肥皂B用铝土矿制金属铝C用氯气和消石灰制漂白粉D用氢气和氮气合成氨【点拨】判断氧化还原反应的最基本的方法是看反应前后有无化合价的变化。题型二：氧化性、还原性强弱的判断【例2】氰(CN)2、硫氰(SCN)2的化学性质和卤素(X2)很相似,化学上称为拟卤素如：（SCN）2H2O HSCNHSCNO。它们阴离子所谓还原性强弱为:Cl-Br-CN-SCN-I-.试写出:(CN)2与KOH溶液反应的化学方程式NaBr和KSCN的混合溶液中加入(CN)2,反应的离子方程式【点拨】(CN)2 与KOH溶液反应，相当于Cl2与KOH溶液反应。由于阴离子还原性顺序为Cl-Br-CN-SCN-(CN)2(SCN)2。【规律总结】氧化还原反应的方向：由强到弱强氧化剂+强还原剂氧化产物（弱氧化性）+还原产物（弱还原性） 氧化性：氧化剂氧化产物还原性：还原剂还原产物由此可判断反应能否进行；比较氧化性或还原性的强弱【强调1】已知反应：Cl2+2KBr=2KCl+Br2， KClO3 +6HCl=3Cl2+KCl +3H2O，2KBrO3 +Cl2=Br2 + 2KClO3，下列说法正确的是（ ）A上述三个反应都有单质生成，所以都是置换反应B氧化性由强到弱顺序为 KBrO3KClO3Cl2Br2C反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为6：1D中lmol还原剂反应则氧化剂得到电子的物质的量为2mol【点拨】该题主要考查氧化还原反应的规律、氧化剂和还原剂的判断、对化学计量数的理解以及得失电子守恒的简单应用）题型三：氧化还原反应方程式配平的常见题型【例3】配平以下氧化还原反应方程式： KMnO4+ H2C2O4+ H2SO4 CO2+ K2SO4+ MnSO4+ H2O 当KMnO4消耗0.05mol时，产生的CO2的体积为_L(标准状况)。【点拨】这是一题有机氧化还原反应方程式的配平，有机氧化还原反应方程式的配平与无机氧化还原反应方程式相似，关键是正确标定有机物中碳的化合价。为了方便地标出碳的化合价，在遇到有机物用结构简式表示时，一定要把它写成分子式。 +7 +3 +4 +2KMnO4 + H2C2O4 + H2SO4 CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O 52 25【规律总结】配平氧化还原反应方程式，判断氧化还原反应电子转移的方向和数目。依据原则：氧化剂化合价降低总数=还原剂化合价升高总数 方法步骤：划好价、列变化、求总数、配系数。题型四：有关氧化还原反应的计算【例4】在100mL溴化亚铁溶液中通入2.24L氯气（标况下），则有1/3的溴离子被氧化，求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度？【点拨】本题重点考查氧化还原反应的先后顺序规律及计算【规律总结】氧化还原反应的典型计算：依据氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等，列出守恒关系式求解。题型五：对一类特殊氧化还原反应的考查。变价元素只有一种的【例5】在一定条件下，NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3的混合物1 mol，充分反应后所得产物中，若经还原得到的N2比经氧化得到的N2多1.4g。（1）写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。（2）若以上反应进行完全，试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能各是多少。【点拨】6molNO还原得到3molN2，4molNH3氧化得到2molN2，两者相差1mol N2，现相差1.4g，1.4g28g/mol0.05mol，相当于0.3molNO和NH3反应。【规律总结】变价元素只有一种的氧化还原反应，在教材中和高考试题中经常出现，可分为三种情况：歧化反应：Cl2H2OHClHClO反歧化反应：2H2SSO23S2H2O不交叉规律： H2SH2SO4（浓）SSO22H2O 题型六:氧化还原反应考查的新动向【例6】三聚氰酸可用于消除汽车尾气中的氮氧化物（如）。当加热至一定温度时，它发生如下分解： （异氰酸，其结构是HN=C=O）能和反应生成、和。（1）写出和反应的化学方程式。分别指明化合物中哪种元素被氧化？哪种元素被还原？标出电子转移的方向和数目?（2）如按上述反应式进行反应，试计算吸收气体所消耗的三聚氰酸的质量? 【点拨】首先应根据HNCO的结构，判断HNCO中N的化合价。这个问题明确后，其他问题就简单了。【总结】该题主要考查了物质结构中的化学键理论、化合价的涵义、氧化还原反应难得基本概念、判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目、配平反应方程式和化学计算等多个知识点，体现出高考向学科内综合过渡的命题思想。【巩固2】将agFe、Mg合金溶解在一定量的稀硝酸中，当合金完全溶解后，收集到标准状况下的NO气体bL（设硝酸的还原产物只有NO）再向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，得到沉淀。试计算该沉淀的质量（以a、b字母表示）【电化学部分】题型一：原电池原理在燃料电池中的运用 例1：有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（ ） 每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液PH不断升高A. B. C. D.点拨：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4 CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4参加反应有8mole-发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。虽然正极产生OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的PH值不断下降，故正确，错误。答案：A点评：燃料电池在特定条件下发生的反应就是在一般原电池反应的式子上，加上该条件的影响而得到的最后结果。 规律总结：1、 原电池电极名称的判断方法 （1）根据电极材料的性质确定 金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 （2）根据电极反应的本身确定 失电子的反应氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极2、 原电池电极反应式书写关键 （1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化； （2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）； （3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH- 非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化； （4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。巩固：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=H2 ，则其正极反应式为_。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为_。题型二：电解原理的运用 例2：某一学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和NaCl溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示装置，则电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（ ）电源ab A.a为正极，b为负极；NaClO和 NaClB. a为负极，b为正极；NaClO和 NaCl C. a为阳极，b为阴极；HClO和 NaCl D. a为阴极，b为阳极；HClO和 NaCl电解点拨：石墨作电极电解饱和NaCl溶液发生的反应是 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2伴随进行过程中可能发生的副发应为2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，若使Cl2完全吸收制得有较强杀菌消毒能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl，怎样才能使产生的Cl2与NaOH充分反应，只有发生器下端产生Cl2才能确保其被完全吸收，从中可推知电源a为负极，b为正极。答案：B点评：本题是原电池原理在新情境下的具体应用，要求用已有知识对实际问题进行分析处理，从而找出正确的结论。规律总结 （归纳整理）1、阳极放电次序：非惰性电极S2-I-Br-Cl-OH-高价含氧酸根离子F- 阴极放电次序一般为： Ag+Hg2+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+ 当然，微粒的浓度也会影响放电的顺序，如电镀锌时，溶液中C(Zn2+)C(H+),放电次序 Zn2+H+。2、电解原理应用： 电解食盐水：电极反应式：_电镀：以铁件镀铜为例 阳极材料：_ 电极反应：_阴极材料：_ 电极反应：_电镀液：_ 精炼铜：阳极材料_ 阴极材料_电解质溶液_3、惰性电极电解溶液时各种情况简析类 型电极反应特点实 例电解对象电解质浓度PH电解质溶液复原电解水型分解电解质型放出H2生成碱型放出O2生成酸型题型三：电池判断例3：按下图装置进行实验，并回答下列问题ZnC2CuC1ABCuSO4溶液KCl酚酞溶液判断装置的名称：A池为_ B池为_锌极为_极，电极反应式为_铜极为_极，电极反应式为_石墨棒C1为_极，电极反应式为_石墨棒C2附近发生的实验现象为_当C2极析出224mL气体（标准状态时，锌的质量变化（增加或减少）_g.CuSO4溶液的质量变化了（增加或减少了）_g 点拨：A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池带动B电解池，A池中Zn负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极、析出H2，周围OH-富集，酚酞变红，且故电路上转移电子的物质的量为0.01mol2=0.02mol，根据得失电子守恒锌极有0.01molZn溶解，即Zn极重量减少0.01mol65g/mol=0.65g铜极上有0.01molCu析出，即CuSO4溶液增加了0.01mol(65g/mol-64g/mol)=0.01g答案：A为原电池 B为电解池Zn为负极 Zn-2e-=Zn2+Cu为正极 Cu2+2e-=CuC1为正极 2Cl2e-=Cl2C2极发生的现象为：有无色气体产生，附近溶液出现红色Zn质量减少0.65g，CuSO4溶液增加0.01g.规律总结1、 原电池、电解池、电镀池判定（1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定；（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池；（3）若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。2、可充电电池的判断 放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。3、电解有关计算方法： （1）串联电路中各电极得失电子数相等,即电路中通过的电量（电子总数）相等求解。通常存在下列物质的量关系H2Cl2 O2 Cu 2Ag 2H+ 2OH-（2）根据电极反应式或电解方程式列比例求解巩固：用Pt作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200mL NaCl溶液和 的溶液，当产生（标准状况）时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的pH为（设混合后总体积为500mL） ( )A.1.4 B.5.6 C.7 D.12.6【综合试题1】某探究小组用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定：所用酸性KMnO4溶液的浓度可选择0.010 molL-1、0.0010 molL-1， 催化剂的用量可选择0.5 g、0 g，实验温度可选择298 K、323 K。每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4 mL、H2C2O4溶液（0.10 molL-1）的用量均为2 mL。已知草酸溶液中各种微粒存在形式的分布曲线图如下，请写出KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应的离子方程式 。 请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号T/K催化剂的用量 / g酸性KMnO4溶液的浓度molL-1实验目的2980.50.010a. 实验和探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响；b. 实验和 探究温度对反应速率的影响；c. 实验和 探究催化剂对反应速率的影响。该反应的催化剂选择MnCl2还是MnSO4并简述选择的理由。 某同学对实验和分别进行了三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：实验编号溶液褪色所需时间 t / min第1次第2次第3次14.013.011.06.56.76.8 实验中用KMnO4的浓度变化来表示的平均反应速率为 （忽略混合前后溶液的体积变化）。 该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下，酸性KMnO4溶液的浓度越小，所需要的时间就越短，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确 （填“是”或“否”）。他认为不用经过计算，直接根据表中褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为是否可行 （填“是”或“否”），若不可行（若认为可行则不填），请设计可以直接通过观察褪色时间的长短来判断的改进方案： 。【参考答案】 2MnO45H2C2O46H2Mn210CO28H2O实验编号T/K催化剂的用量 / g酸性KMnO4溶液的浓度molL-1实验目的b. c. 2980.50.00103230.50.01029800.010MnSO4，如选用MnCl2，则酸性高锰酸钾会与Cl反应，而且引入了Cl无法证明是Mn2起了催化作用 1.0104molL1min1 否 否 取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液，分别同时与体积相同、浓度相同的酸性高锰酸钾溶液反应 【使用和讲评建议】本题素材来源于选修4实验22的设计方案，体现出复习中教材实验的潜在价值。像这样值得反复揣摩的教材实验还有很多。本题通过KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失快慢来探究影响反应速率的因素，重点考查了对比实验的设计方法，实验条件控制意识和控制方法，同时考查了对实验方案的评价与该进。结合（1），教师强调如何从题目所给信息中来判断某种未知或不熟悉物质是否是弱电解质？如本题中从图象中可以判断H2C2O4是弱电解质，那么，还可以从哪些方面来判断H2C2O4是弱电解质？结合（2），教师可以让学生先思考：如果要探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，通过变换这些实验条件，至少需要完成哪些实验进行对比即可得出结论？然后，再让学生对照（2）看看自己多了什么、少了什么，进而体会实验条件控制意识和控制方法。结合（3），教师要点明一些物质的酸化方法以及探究时如何控制变量。结合（4），教师要强调起始浓度与加入物质的浓度的关系，学生在这一点上错误率还是很高的。而且一定要让学生明白要结合题给限定条件来考虑。结合（4），重温对实验方案的评价要考虑的因素有哪些以及针对方案的不足如何加以改进。石墨Cu浓的强碱性电解质溶液直流电源【综合试题2】科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。四种制取Cu2O的方法（a）用炭粉在高温条件下还原CuO制备Cu2O；（b）用葡萄糖还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O；（c）电解法制备Cu2O。原理如右图所示，则阳极电极反应可以表示为 ；（d）最新实验研究加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O，同时放出N2。该制法的化学方程式为 。用制得的Cu2O进行催化分解水的实验Cu2O光照（1）一定温度下，在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10 mol水蒸气，发生反应：2H2O(g)2H2(g)O2(g) H484 kJmol1不同时段产生O2的量见下表：时间/min20406080n(O2)/mol0.00100.00160.00200.00200 20 40 60 80 100 t/minV(H2)dcbaa前20 min的反应速率 v(H2O) ；该温度下，反应的平衡常数的表达式K ；达平衡时，至少需要吸收的光能为 kJ。（2）用以上四种方法制得的Cu2O在某相同条件下分别对水催化分解，产生氢气的体积V(H2)随时间t变化如右图所示。下列叙述正确的是 （填字母代号）。Ac、d方法制得的Cu2O催化效率相对较高Bd方法制得的Cu2O作催化剂时，水的平衡转化率最高C催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有关DCu2O催化水分解时，需要适宜的温度【参考答案】（c）2Cu2e2OHCu2OH2O（d）4Cu(OH)2N2H42Cu2ON26H2O（1）5.0105 molL1min1 0.97 （2）ACD【使用和讲评建议】本题以Cu2O为背景，重点考查了电解原理与氧化还原反应原理、影响反应速率和平衡移动的因素，平衡常数的计算；能力考查主要是读图、读数据表的信息能力和素养。 讲评时，可让同学分别写出中（a）、（b）、（d）发生反应的化学方程式，主要讲解利用电子守恒法配平氧化还原反应方程式，特别是不熟悉的氧化还原方程式（如d）。对（c），建议还应讲清阴极的电极反应式、电解总反应式怎么写，如何判断外接电源的正负极，溶液中离子、电子、电流的（运动）方向等若干电化学问题。 对于讲解时建议抓住两个重点讲解。一个是影响反应速率和平衡移动的因素，平衡常数的计算等课本上的知识点如何在本题中渗透和熟练使用；另一个是组织训练好学生的读数据表、读图等综合信息能力和素养，这也是近年高考所体现和追求的。 建议考前对化学反应原理的重要考点进行全面梳理。主要考点包括反应热与盖斯定律、反应速率及其影响因素、化学平衡及其影响因素、平衡常数与转化率、弱电解质的电离平衡与溶液的pH、粒子浓度大小关系、原电池和电解池的工作原理等。可结合我市期初、期末（一模）、二模、三模和本次考前训练题进行全面复习。【最后炼一练】【氧化还原反应部分】1. 24毫升浓度为0.05摩/升的Na2SO3溶液，恰好与20毫升浓度为0.02摩/升的K2Cr2O7溶液完全反应，则元素Cr在被还原的产物中的化合价是( B )A+6 B+3 C+2 D02.某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物.当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1时,还原产物是( C )ANO2 BNO CN2O DN2 3.下列叙述中,正确的是( D )A含金属元素的离子不一定都是阳离子B在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂C某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原D金属阳离子被还原不一定得到金属单质 4.一定条件下硝酸铵受热分解的未配平化学方程式为：NH4NO3HNO3+N2+H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为 ( A )A5:3 B5:4C1:1 D3:55.硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25.0mL 0.100 molL-1 Na2 S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl-离子，则S2O32将转化成 ( D )AS2 BS CSO32DSO426. 已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化： Fe3+Fe2+；MnO4-Mn2+；Cl2Cl-；HNO2NO。如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是 ( B )AFe3+ BMnO4- CCl2 DHNO27. 将NO3-ZnOH-H2ONH3Zn(OH)42-配平后，离子方程式中H2O的系数是 ( C )A2 B4 C6 D88已知KH和H2O反应生成H2和KOH，反应中1molKH（ A ）A失去1mol电子 B得到1mol电子 C失去2mol电子 D没有电子得失【电化学部分】1将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后, 析出钾、镁、铝的物质的量之比为 ( D )A1：2：3 B3：2：1 C6：3：1D6：3：22实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：Pb+2H2SO4+PbO2 2PbSO4+2H2O今若制得Cl20.050摩，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是 (C) A0.025摩 B0.050摩 C0.10摩 D0.20摩 3钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是 ( C )A2H+2e- =H2 BFe2+2e- =Fe C2H2O+O2+4e-=4OH- DFe3+e-=Fe2+ 4下列关于铜电极的叙述正确的是 ( AC )A铜锌原电池中铜是正极 B用电解法精炼铜时粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极5用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气（标准状况）：从而可知M的原子量为 （ C ）A22.4ax/b B11.2ax/b C5.6ax/b D2.5ax/b 6.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是(1/2)H2+NiO（OH） Ni（OH）2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ CD ）A.电池放电时，电池负极周围溶液的OH-不断增大B.电池放电时，镍元素被氧化C.电池充电时。氢元素被还原 D.电池放电时，H2是负极7关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（ B ）A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 8用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol CuO后恰好恢复到电解前的浓度和PH。则电解过程中转移的电子数为（ D ） A、0.1mol B、0.2mol C、0.3mol D、0.4mol 9已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是 A充电时作阳极，放电时作正极 B充电时作阳极，放电时作负极 C充电时作阴极，放电时作负极 D充电时作阴极，放电时作正极10消毒、杀菌，是抗“非典”消毒剂。一种家用环保消毒液产生装置。其原理中用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，制得有较强杀菌能力的消毒液，该仪器的原理如图所示，试回答：（1）“84”消毒液在日常生活中被广泛使用。该消毒液无色，pH大于7，对某些有色物质有漂白作用。你认为它可能的有效成分是 ASO2 BNa2CO3 CKMnO4 DNaClO（2）写出电极名称 a极 ，b极 。（3）消毒液的有效成分是 。（4）写出有关离子方程式 。（5）若在电解过程中因温度上升，生成了少量的NaClO3，即发生了反应：3Cl2 + 6 NaOH =5 NaCl + NaClO3 + 3H2O 测量得n (NaClO):n(NaClO3) = 51，则整个过程中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是 。答案：（1）D（2）由为使氯气完全被吸收应在电解槽下部产生氯气，故a极为负极，b极为正极。（3）由方程式：Cl2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H2O有效成分为：NaClO（4）2Cl- + H2O=2 OH- + H2 + Cl2Cl2 + 2OH-= Cl- + ClO- + H2O（5）由于整个过程氯气完全被吸收，氯化钠、水为原料，所以H2、 NaClO与NaClO3为产物；其中H2为还原产物，和为氧化产物，由：1mol Cl1mol ClO-失电子2 mol，1mol Cl1mol ClO3-失电子6 mol，若设NaClO为5 mol则NaClO3为1mol，氧化产物为6mol，共失电子：5 mol2 + 6 mol = 16mol，而生成1mol H2需转移电子2mol，则：n(H2)= 16mol2 = 8 mol，故氧化产物与还原产物的物质的量之比是： 6：8=3：411据报道，科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电据此请回答以下问题： （1）甲醇是_极，电极反应是_（2）电池反应的离子方程式是_（3）这种电池若用在宇宙飞船上还可为宇航员提供生活用水已知每消耗1mol甲醇将生成a mol水和放出Q kJ的能量，在实际使用中这种电池每产生3.6103kJ电能就生成m g水则该电池把化学能转化为电能的效率为_（用含a、Q、m的代数式表示）（4）这种电池输出的电压为b V，要使标有b V、12W的小灯泡发光1小时，实际应消耗甲醇多少克？答案：（1）负 CH3OH-6e-+8OH-CO+6H2O（2）CH3OH+O2+2OH-CO+3H2O或2CH2OH+3O2+4OH-2CO+6H2O（3）（提示：由题知：生成mg水放出能量1度电等于3600kJ，则此电池的能量利用率为3600/（） （4）2010年高考电化学考点例析2010年高考已尘埃落定， 广大高三的师生又将迎来2011年高考。纵观2010年各地的高考试题，笔者研究了其中部分有关电化学的考题，希望对迎考的师生有所帮助。电化学知识主要包括原电池和电解池的基本原理及其应用，说明的是化学能和电能的相互转化关系，与氧化还原反应的知识密切联系，考题不拘泥于对常见装置的考察，常常引申联系新型的装置设备，考察学生知识的迁移能力，有的题目中包含其他问题或被包含在其他问题之中，考察学生的综合能力等等。现就2010年部分高考化学试题中有关考题分析如下：一、常见形式，知识有所扩展例题1（全国II卷、29题）右图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。（指示剂的pH变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色）回答下列问题：（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 （填编号）；A管溶液由红变黄； B管溶液由红变黄； A管溶液不变色； B管溶液不变色；（2）写出A管中发生反应的反应式：；（3）写出B管中发生反应的反应式：；（6）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）（3分）。解析：本题是典型的电解池问题与实验的结合，分析清楚电解池的工作原理，有助于解决实验问题。MgSO4为强酸弱碱盐，溶液显酸性，表现为红色，还是活泼金属的含氧酸盐，电解该溶液实际是电解水，A为阴极，发生反应2H+2e-=H2显碱性，A管溶液由红变黄，且Mg2+与OH可生成白色Mg(OH)2沉淀；B为阳极，发生反应4OH4e-=2H2 OO2显酸性即硫酸溶液，B管溶液不变色。a管收集的是氢气，b管收集的是氧气，依据两种气体的性质进行检验。将电解液倒入烧杯内，阴极的白色沉淀Mg(OH)2和阳极的硫酸进行酸碱中和反应，生成MgSO4和H2 O，表现为溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）。例题2（广东卷、23题）铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是（B C ）解析：本题考查的是铜锌原电池的基本工作原理及盐桥的应用，此内容是选修4的基本内容，检验学生的基础知识是否牢固。负极：Zn2e-=Zn2+ ,正极：Cu2+2e-=Cu ,总反应：ZnCu2+= Zn2+Cu ，外电路中，电子从负极流向正极，溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。盐桥属于新增知识点，所起的作用就是连通两溶液，使阴阳离子能定向移动。例题3（福建卷、11题）铅蓄电池的工作原理为：研读右图，下列判断不正确的是 （ C ）A. K 闭合时，d电极反应式：B. 当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的为0.2 molC. K闭合时，II中向c电极迁移D. K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极解析：铅蓄电池是“两池”的结合体，放电时符合原电池原理，充电时符合电解池原理。K 闭合时，I为原电池，根据已知方程式知，其中a为PbO2做正极，b为Pb做负极，所以II为电解池，c为阴极d为阳极，d的电极反应式为：，A正确。根据已知方程式知，转移的电子与消耗的硫酸物质的量相等，B正确。II为电解池，阴离子向阳极移动，向d电极迁移，C不正确。K闭合一段时间后，II的两个电极分别附着Pb和PbO2,所以可单独作为原电池，d电极为正极，D正确。以上各题均来源于教材，以实验装置图的形式出现，有利于学生对化学反应进行分析判断，要求学生能够应用学习的基本原理去解决问题。二、变换形式，考察基本概念例题4（全国I卷、10题）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图，电池的一个电极由有机光敏染料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：TiO2/STiO2/S*（激发态) TiO2/S*TiO2/Se I32e3I 2TiO2/S3I2TiO2/SI3下列关于该电池叙述错误的是（ A ）A、电池工作时，I离子在镀铂导电玻璃电极上放电B、电池工作时，是将太阳能转化为电能C、电池的电解质溶液中I和I3的浓度不会减少D、电池中镀铂导电玻璃为正极解析：本题列举了一种新型电池，拓宽了学生的视野，也提出了挑战，电池从形式到内容都是学生不熟悉的，其实，只要学生理解了原电池的基本原理并且能够通过仔细观察示意图，就能够发现解题的钥匙。太阳能作用TiO2/STiO2/S*（激发态)，染料敏化TiO2电极失去电子为负极，TiO2/S*TiO2/Se，镀铂导电玻璃为正极，I32e3I，太阳能转化为电能，两极生成物可以反应2TiO2/S3I2TiO2/SI3，由此可见电解质溶液中I和I3的浓度不会减少，因此A为错误的。例题5（江苏卷、11题）右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。 下列说法正确