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专题能力训练5 电化学基础,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,3,1.(2015全国课标)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,解析,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,3,2.(2014课标全国)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+xLi 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,解析,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,3,3.(2015全国课标)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/100 g水),专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,3,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0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 Cmol-1),专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,3,命题热点一,命题热点二,命题热点三,原电池原理及电极反应式的书写 有关原电池解题的思维路径,命题热点一,命题热点二,命题热点三,问题探究 1.如何确定正负极? (1)根据电极材料判断:活泼金属作负极、不活泼金属(或非金属)作正极。燃料电池:燃料在负极,氧气在正极。 (2)由反应类型判断:失电子发生氧化反应的是负极;得电子发生还原反应的是正极。 (3)依据电子流向、阴阳离子流向、电流流向判断:电子流出、电流流入、阴离子流向的电极为负极;电子流入、电流流出、阳离子流向的电极为正极。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,2.怎样正确书写电极反应? (1)电极反应的书写是关键。常见的步骤及方法:,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(2)书写电极反应式应充分注意介质影响。 中性溶液反应物中若是H+得电子或OH-失电子,H+和OH-均来自于水的电离; 酸性溶液反应物、生成物中均不出现OH-; 碱性溶液反应物、生成物中均不出现H+; 水溶液中不能出现O2-。 3.如何分析实验现象? 分析电极及电极区的pH及实验现象时,要从电极反应入手;分析电解质溶液中的pH及实验现象时,要从电池反应入手。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例1(1)(2013全国课标)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电子的电量。 (2)(2012课标全国部分)与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为 ,该电池总反应的离子方程式为 。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,分析推理(1)对于燃料电池负极反应的书写,需要以下几个思维步骤: 第一步先写反应物、生成物,注意溶液的环境:酸性电解质中CH3OCH32CO2; 第二步写明转移电子数,根据碳元素的化合价变化:CH3OCH3-12e-2CO2; 第三步配平,根据电荷守恒和原子守恒:3H2O+CH3OCH3-12e- 2CO2+12H+。 1 mol二甲醚被氧化生成2 mol CO2,失去12NA个电子,故1个二甲醚分子转移12个电子。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点一,命题热点二,命题热点三,对点训练1(2013安徽理综)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为: PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。 下列有关说法正确的是( ) A.正极反应式:Ca+2Cl-2e- CaCl2 B.放电过程中,Li+向负极移动 C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g Pb D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转,答案,解析,命题热点一,命题热点二,命题热点三,电解原理及电极反应式的书写 有关电解池解题的思维路径,命题热点一,命题热点二,命题热点三,问题探究 1.如何判断阴阳极? 判断原电池和电解池的电极是解题的关键,为了方便记忆,我们可采取口诀或谐音的方法记忆。 原电池,正负极;电解池,阴阳极; 失去电子负(原电池)阳(电解池)极; 发生氧化定无疑。 还可以用谐音帮助记忆: 阴得(阴德)阳失;阳氧(阳)阴还。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,2.怎样判断电解产物? (1)阳极产物的判断。 首先看电极,如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前的金属,包括Ag)作阳极,则电极材料本身失电子,电极溶解。如果是惰性电极,则看溶液中阴离子的失电子能力,阴离子的放电顺序为S2-I-Br-Cl-OH-,其氧化产物依次对应为单质S、I2、Br2、Cl2和O2。 (2)阴极产物的判断。 直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断:Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+,其还原产物依次对应为金属单质或低价态阳离子:Ag、Fe2+、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。 3.如何正确书写电极反应式? 根据溶液环境,结合电解产物的判断,书写出阴阳极的电极反应方程式。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例2(1)(2014全国课标)H3PO2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):,命题热点一,命题热点二,命题热点三,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 。 (2)(2014课标全国)PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 ,这样做的主要缺点是 。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(4)对于Pb(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液,阳极产物是O2吗?阴阳极产物如何判断? 一般要依据离子在溶液中的放电顺序,活性电极作阳极要先放电溶解,结合题给信息,知道PbO2可以由电解得到,则Pb2+的化合价升高,失电子,只能在阳极产生,所以阳极产生的是PbO2而非O2。根据放电顺序,阴极产生的是铜单质。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,题后反思 (1)写电极反应时电子的得失易写反,如写成2H2O+4e- O2+4H+而丢分,而写成4OH-4e- 2H2O+O2也得分。 (2)得到H3PO2的原因,杂质产生的原因,学生给出的答案千奇百怪,说明对原理不清楚。即使清楚原理,很多学生语言叙述存在很大问题,没有说出关键点而丢分。由此提醒我们在今后的学习中多在课堂中练习表述,学会表述。 (3)对于Pb(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中阳极反应很多学生没有审清题,写成4OH-4e- 2H2O+O2而丢分。同样“阴极上观察的现象”,而许多学生写成溶液中的现象而丢分。审清题意成为此题得分的关键点。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,对点训练2(2015河北邯郸一模)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,则下列有关说法中不正确的是( ),A.X为直流电源的负极,Y为直流电源的正极 B.阳极区pH增大 C.图中的ba D.该过程中的产品主要为H2SO4和H2,答案,解析,命题热点一,命题热点二,命题热点三,金属的腐蚀与防护 电化学定量计算 金属的腐蚀与防护的解题思维路径,命题热点一,命题热点二,命题热点三,问题探究 1.金属防腐的电化学方法有哪些? (1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理: 在被保护的钢铁设备上装若干较活泼金属如锌块,让被保护的金属作原电池的正极,简称“牺阳保阴”。 (2)外加电流的阴极保护法电解池原理: 让被保护的钢铁设备作阴极,惰性电极作阳极,外接直流电源,简称“外流保阴”。 (3)其他方法: 改变金属内部结构,如制成不锈钢;加涂防护层如喷油漆、涂油脂、喷镀等方法。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,2.有关电化学定量计算的方法有哪些? (1)根据总反应式计算。先写出电极反应,再写出总反应式,然后根据总反应式列比例式计算。 (2)守恒法计算。用于串联电路中电极反应物、产物及电子转移的有关计算,其依据是电路中转移的电子数守恒。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例3(2014上海化学)如下图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是 ( ),A.K1闭合,铁棒上发生的反应为2H+2e- H2 B.K1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C.K2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法 D.K2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.001 mol气体,命题热点一,命题热点二,命题热点三,分析推理(1)发生原电池反应时,是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀? 审清溶液的环境,题中给出的是饱和氯化钠溶液,所以发生吸氧腐蚀,铁棒上是Fe-2e- Fe2+,石墨棒上是O2+2H2O+4e- 4OH-。 (2)如何判断铁棒是否发生腐蚀? 先根据电源判断正极与石墨棒相连,石墨棒为阳极,铁棒为阴极,被保护。要区别牺牲阳极的阴极保护法和外接电源的阴极保护法的不同之处:正极是活泼金属还是外接电源。 (3)如何求算产生气体的量? 先写出阴阳极电极反应式,阳极:2Cl-2e- Cl2,阴极:2H+2e- H2。所以转移1 mol电子,共产生1 mol气体。 答案:B,对点训练3为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下: 电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 电解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2 电解过程中,以下判断正确的是( ),命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案,解析,1,2,3,4,1.下图是一套电化学装置,下列有关说法错误的是( ),答案,解析,1,2,3,4,2.(2015河南六市检测)英国赫瑞瓦特大学陶善文博士研究出以尿素为动力的燃料电池新技术。用这种电池可直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电。尿素燃料电池结构如图所示,关于该电池描述正确的是 ( ) A.电池工作时H+移向负极 B.该装置还可以将电能转化为化学能 C.理论上电池工作时,每消耗67.2 L O2时,可以净化2 mol CO(NH2)2 D.电池的负极反应式为:CO(NH2)2+H2O-6e- CO2+N2+6H+,答案,解析,1,2,3,4,3.(2014湖北黄冈中学模拟)乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示 的燃料电池,能在制备乙醛的同时获得电能,其总反应为:,A.该电池为可充电电池 B.每有0.1 mol O2反应,则迁移H+ 0.4 mol D.电子移动方向:电极a磷酸溶液电极b,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,
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