2019-2020年高考化学 专题05 化学能与电能易错点点睛与高考突破（含解析）.doc

2019-2020年高考化学 专题05 化学能与电能易错点点睛与高考突破（含解析）【xx高考预测】1理解原电池原理和电解原理。电化学是氧化还原反应知识的应用，分析和判断电极反应，正确书写电极反应式，是掌握电化学基础的重点。2了解化学腐蚀与电化学腐蚀，联系生产、生活中的金属腐蚀现象，会分析和区别化学腐蚀和电化学腐蚀，了解一般防腐蚀方法。用原电池的原理解释简单的防腐蚀和影响化学反应速率的实际问题，常用作高考选择题的选项。3铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等是电解原理的具体应用。近几年高考题把氯碱工业作为无机推断题中的已知条件，考查氯碱工业的原料和产物。要求了解和熟悉这些反应原理。【难点突破】难点一、原电池电极反应式的书写：1如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极和溶液中的电解质离子，再根据正、负极反应规律和离子放电规律书写电极反应式，由两电极反应式相加得总反应方程式。2如果题目给定的是总反应方程式，可分析此反应中的氧化或还原反应(即从化合价变化分析)，再选择一个简单的电极反应进行书写，然后用总反应减去此电极反应，即可得另一电极反应式。 3对于二次电池反应，需要看清“充电、放电”的方向，放电的过程为原电池，充电的过程为电解池。4电解质溶液中的离子(如H+、OH-)，若电极反应的产物能与之反应，则要写在反应式中。难点二、电解池电极反应式的书写1根据与电源的正、负极相连识别出阳、阴极。2阳极电极式，首先看电极材料，若为非惰性电极，则自身先反应；若为惰性电极，则为溶液中的阴离子放电，且按放电顺序依次进行。3阴极反应式，根据溶液中阳离子的放电顺序依次进行。4两池电极关系：原电池正极颠倒即为电解池的阳极；负极颠倒即为阴极难点三、原电池、电解池、电镀池对比：原电池电解池电镀池定义将化学能转化为电能的装置将电能转化为化学能的装置应用电解池为某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件活动性不同的两电极(燃料电池除外)两电极插入电解质溶液形成闭合回路两电极与直流电源正负极相连两电极插入电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属离子电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)阳极：与电源正极相连的电极阴极：与电源负极相连的电极阳极：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(或燃料电池中燃料失电子)正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 阳极：氧化反应，溶液中的阴离子或金属电极失电子阴极：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：电镀液中镀层金属离子得电子【特别提醒】1原电池电极反应正极得电子，发生还原反应；负极失电子，发生氧化反应。一般相对活泼的金属为负极，相对不活泼的金属(有时是被钝化的金属)或碳棒作正极。燃料电池通氧气的一极为正极，因为氧气总被还原；通燃料的一极为负极，因燃料总被氧化。2电解池电极反应规律(1)阳极反应(氧化反应)与电极材料有关。活性电极：金属失去电子生成金属阳离子；惰性电极(石墨、铂)：电解质溶液中的阴离子放电，通常放电顺序为：S2IBrClOH含氧酸根离子。(2)阴极反应(还原反应)：与电极材料无关，电解质溶液中的阳离子放电，通常放电顺序为：AgHg2Fe3Cu2H。(3)溶液pH的变化：放出氢气时，电极区溶液的pH升高；放出氧气时，电极区pH降低，如果同时放出氢气和氧气，实质是电解水，溶液的pH要根据溶质类型来判断。3阴、阳离子的移动方向在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极；在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。4可充电电池可充电电池在放电时是原电池，遵循原电池工作原理，在充电时是电解池，遵循电解原理。给可充电电池充电时，外加电源的负极连接电池的负极。5电解原理的应用(1)电镀：一般是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的溶液作电镀液，电镀一段时间后，溶液中镀层金属离子浓度不变；若用惰性电极作阳极，电镀一段时间后，镀层金属离子浓度减小。(2)电解冶炼：电解熔融氯化钠、氯化镁、氧化铝制钠、镁和铝等。(3)电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液。6金属的电化学腐蚀电化学腐蚀的两大类型是：(1)析氢腐蚀：在酸性条件下，正极发生反应为2H2e=H2。(2)吸氧腐蚀：在极弱酸性或中性条件下，正极发生反应为2H2OO24e=4OH。7电极反应式的书写方法(1)根据反应总式，找出发生氧化反应的物质和发生还原反应的物质，确定正、负极或阴、阳极的反应物和生成物。(2)要兼顾电极反应的产物能否与电解质溶液继续反应，若能反应，需要写出最终产物。8有关电极产物的计算解答有关电极产物的计算时，应根据在相同时间内，通过串联电路中各电极的电量相等来找关系。还要注意电解过程中溶液中的某一种离子不足，电极反应改变等特殊情况，根据电极反应实际和各物质的用量进行计算。【易错易混】1原电池的两个电极中，相对较活泼的金属一定作负极。分析:判断原电池的电极要根据电极材料和电解质溶液的具体反应分析，发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极。如在MgAl稀H2SO4组成的原电池中，Mg为负极，而在MgAlNaOH溶液组成的原电池中，是Al作负极，因为Al可与NaOH溶液反应，Mg不与NaOH溶液反应。2书写燃料电池的电极反应式时，易忽视电解质溶液的酸碱性。分析：燃料电池中，燃料在负极上发生氧化反应，氧气在正极上发生还原反应。书写电极反应式时，要考虑溶液的酸碱性。一般在酸性介质中有H参加反应，碱性介质中有OH参加反应。如CH4、O2组成的燃料电池：在KOH溶液中，正极反应为2O28e4H2O=8OH，负极反应为CH48e10OH=CO7H2O；在稀H2SO4中，正极反应为2O28e8H=4H2O，负极反应为CH48e2H2O=CO28H。3原电池、电解池的名称易混淆。分析：原电池一般称为正极和负极，正极发生还原反应、负极发生氧化反应，电解池一般称阴极和阳极，接电源负极的为阴极，发生还原反应，接电源正极的为阳极，发生氧化反应。4在电解食盐水的装置中认为阳极区显碱性。分析电解食盐水时，阴极H放电生成H2，使水的电离平衡正向移动，OH浓度增大，阴极区显碱性。【易错点点睛】【1】取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是( ) Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连C电解过程中水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小【2】右图所示装置I是一种可充电电池，装置II为电解池。离子交换膜只允许Na通过，充 放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是A负极反应为4Na4e=4NaB当有001 mol Na通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体112 mLC闭合K后，b电极附近的pH变小D闭合K后，a电极上有气体产生 【3】 燃料电池是燃料（如CO，H2，CH4等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是A负极反应式：O2+2H2O+4e=4OH-B负极反应式：CH4+8OH-8e=CO2+6H2OC随着放电的进行，溶液的pH值不变D放电时溶液中的阴离子向负极移动【答案】D 【4】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：负极PbSO=PbSO42e，正极PbO24HSO2e=PbSO42H2O 。若制得Cl2 物质的量为0.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（ ）A.0.025 mol B.0.050 mol C.0.10 mol D.0.20 mol【5】在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（ ）A正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出【6】如图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是（ ）A B C D 【7】 X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2和Z2共存的溶液时，Y先析出；又知M2的氧化性强于Y2。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）A.XZYM B.XYZM C.MZXYD.XZMY【8】某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( )A铅笔端作阳极，发生还原反应 B铂片端作阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生 Da点是负极，b点是正极 【9】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（ ）（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22eNiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【10】 500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3)6.0 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到224 L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )A原混合溶液中c(K)为4 molL1 B上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D电解后溶液中c(H)为2 molL1 【11】如下图,四种装置中所盛有的溶液体积均为200ml，浓度均为0.6mol/L，工作一段时间后，测得测得导线上均通过了0.2mol电子，此时溶液中的pH由大到小的顺序是（ ）A B C D【易错点点睛】此题目考查了原电池及电解池中溶液的PH值变化分析，PH值的变化与溶液中的氢离子或氢氧根离子放电有关。【12】 用指定材料做电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组是：阳极阴极溶液甲物质乙APtPtNaOHNaOH固体BPtPtH2SO4H2OCCFeNaCl盐酸D粗铜精铜CuSO4Cu(OH)2【13】 将含有0.400molCuSO4和0.200molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出19.2gCu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为（ ）A5.60L B6.72L C4.48L D3.36L 【14】 用铂电极电解2价过渡元素硝酸盐溶液600mL，若某极产生672mL气体（标准状况），另一极增重3.81g，假设溶液体积不变，且原溶液pH值为6，正确的判断是：电解后溶液的pH值为0.9，电解后溶液pH值的为0.7，该金属的相对原子量为65，该金属的相对原子量为63.5，该金属的相对原子量为24。A B C D【15】 在蒸馏水中按物质的量之比为1112加入AgNO3，Ba（NO3）2，Na2SO4，NaCl，使之完全溶解，以铂电极电解该混合物至溶质完全反应，则所得氧化产物与还原产物的质量比为（ ）A35.5108 B712 C10835.5 D71109【16】在如右图所示的实验装置中，E为一张淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C、D为夹在滤纸两端的铂夹，X、Y分别为直流电源的两极。 在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入铂电极。切断电源开关S1，闭合开关S2，通直流电一段时间后，请回答下列问题： (1)标出电源的正、负极：X为 极，Y为 极。(2)在滤纸的C端附近，观察到的现象是 ，在滤纸的D端附近，观察到的现象是 。（3)写出电极反应式：A中 ；B中 ；C中 ；D中 。(4)若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，此时切断开关S2，闭合开关S1，则电流计的指针是否发生偏转 （填“偏转”或“不偏转”）。(5)若电流计指针偏转，写出有关的电极反应式（若指针不偏转，此题不必回答）：A中 ；B中 。若电流计指针不偏转，请说明理由（若指针不偏转，此题不必回答） 【17】 下列装置中能组成原电池的是（ ）【18】X，Y，Z，M为金属活动顺序表中常见的四种金属元素，在常温下都不和冷水反应。金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有气体放出；若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；又知在X和M的阳离子溶液中，加入过量的氢氧化钾溶液，M生成相应的氢氧化物的沉淀，试写出四种金属的活泼性由强到弱的顺序_。 【xx高考突破】 1下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 ()A BC D2关于铅蓄电池的说法正确的是 ()A在放电时，正极发生的反应是Pb(s)SO(aq)PbSO4(s)2eB在放电时，该电池的负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)2ePb(s)SO(aq)3下图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是()A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：FeFe22eDa试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀4电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是 ()A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅5将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ()A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速度甲比乙慢6我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al3O26H2O=4Al(OH)3，下列说法不正确的是 ()A正极反应为：O22H2O4e4OHB电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D该电池通常只需更换铝板就可继续使用7将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是 ()通入CH4的电极为正极；正极的电极反应是O22H2O4e4OH；通入CH4的电极反应式是CH42O24eCO22H2O；负极的电极反应式是CH410OHCO7H2O8e；放电时溶液中的阳离子向负极移动；放电时溶液中的阴离子向负极移动。A BC D8碱性锌锰电池工作时的化学方程式为：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。关于碱性锌锰电池的说法正确的是 ()A碱性锌锰电池是二次电池B正极反应式为：MnO2H2OeMnOOHOHC连续工作后的碱性锌锰电池中电解液的pH将减小D工作中，每转移0.2 mol电子时，负极质量减轻6.5 g9原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是 ()A(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B(2)中Mg作正极，电极反应式为：6H2O6e6OH3H2C(3)中Fe作负极，电极反应式为：FeFe22eD(4)中Cu作正极，电极反应式为：2H2eH2【答案】B10铜板上铁柳钉处的吸氧腐蚀原理如下图所示，下列有关说法中，不正确的是 ()A正极电极反应式为2H2eH2B此过种中还涉及到反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中铜并不被腐蚀D此过程中电子从Fe移向Cu11下列描述中，不符合生产实际的是 ()A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极12下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是 ()A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色与电源正极相连为电解池的阳极，H2O电离产生的OH在该极失去电子产生O2，同时生成H：H2OO22H2e，产生的H与石蕊作用呈红色。【答案】D13某电解池内盛有CuSO4溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到如下要求：阳极质量不变；阴极质量增加；电解液pH减小，则应选用的电极是(多选)()A阴阳两极都是石墨B铜作阳极，铁作阴极C铁作阳极，铜作阴极 D铂作阳极，铜作阴极14用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 ()A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1115如下图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是 ()a极板b极板x电极z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl216如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是 ()A乙池中d的电极反应为：2ClCl22eBa、c两极产生气体的物质的量相等C甲、乙两池中溶液的pH均保持不变D乙池中发生的反应为：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl217将AsO2I2HAsOI2H2O设计成如下图所示的电化学装置，其中C1、C2均为碳棒。甲、乙两组同学分别进行下述操作：甲组：向B烧杯中逐滴加入浓盐酸乙组：向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液请回答：(1)甲组操作装置为_，乙组操作装置为_。(2)两次操作过程中，微安表(G)的指针偏转方向相反，原因是_。(3)甲组操作过程中，C2作_极，电极反应式为_，乙组操作过程中，C1作_极，电极反应式为_。18有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 molL1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 molL1NaOH溶液中，如图所示：请回答：(1)写出甲池中正极的电极反应式：_。(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。负极：_；总反应的离子方程式：_。(3)如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_活动性更强，而乙会判断出_活动性更强。(填写元素符号)(4)由此实验，可得到如下哪些正确结论？_(填写字母序号)。a利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质b镁的金属性不一定比铝的金属性强c该实验说明金属活动顺序表已过时，已没有应用价值d该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析 (2)Al4OHAl(OH)43e2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(3)MgAl(4)ad19氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。21如下图所示，p、q为直流电源两极，A为2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：(1)p为_极，A极发生了_反应。(2)C为_极，试管里收集到_；D为_极，试管里收集到_。(3)C极的电极方程式是_。(4)在电解过程中，测得了C、D两极上产生的气体的实验数据如下：时间(min)12345阴极生成气体体积(cm3)612202939阳极生成气体体积(cm3)2471116时间(min)678910阴极生成气体体积(cm3)4959697989阳极生成气体体积(cm3)2126313641仔细分析以上实验数据，请说出可能的原因是_。(5)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。(6)当电路中通过0.004 mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128 g，则此金属的摩尔质量为_。 22铝合金以质轻、稳定性好等优点广泛应用于航空航天事业。在铝合金表面能形成一层较厚的氧化膜，这是其在空气中稳定存在的关键。其反应原理是以铝件与另一种材料为电极，以某种溶液作电解质溶液进行电解，通电后在铝件与电解质溶液的接触面上逐渐形成一层氢氧化铝薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔中通过并产生热量使氢氧化铝分解，从而使铝件表面形成一层较厚的氧化膜。某校课外兴趣小组的同学根据上述原理，以铝件和铁棒为电极，以一定浓度的碳酸氢钠溶液为电解质溶液进行实验，实验装置如图所示。 (1)铝件放在_(填“X”或“Y”)极。(2)铝件表面形成氢氧化铝的电极反应式是_。(3)电解过程中，必须使电解质溶液的pH保持相对稳定(不能太大也不能太小)的原因是_。(4)用碳酸氢钠溶液作电解质溶液，而不用碳酸钠溶液作电解质溶液，其理由是_。【答案】(1)X(2)Al3e3HCO=Al(OH)33CO2或Al3e=Al3，Al33HCO=Al(OH)33CO223如图甲、乙是电化学实验装置。 (1)若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。甲中石墨棒上的电极反应式为_；乙中总反应的离子方程式为_；将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。若反应中Cl2和I2的物质的量之比为51，且生成两种酸，该反应的化学方程式为_。(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。甲中铁棒上的电极反应式为_；如果起始时乙中盛有200 mL pH5的CuSO4溶液(25 )，一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入_(填写物质的化学式)_g。