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2019-2020年高三化学一轮复习 难点突破8 电化学及应用练习电化学原理及其应用主要涉及氧化还原反应知识和元素化合物知识，是化学知识的重点，也是难点，同时还是联系生产、生活和科技等方面知识进行命题的常见素材。因此，要重视理解电化学有关概念并运用电化学原理分析解决实际问题，是突破这一难点的关键所在。一、正确理解有关概念一原理：氧化还原反应(以此统领电化学知识的理解和运用)。二转化与两种池：化学能转化为电能(原电池)，电能转化为化学能(电解池)。要求会准确判断各类池(含电镀池、精炼池)。三流向：电子流向、电流流向、离子流向。要求会准确判断三流向。四电极：正极、负极、阴极、阳极。要求会准确判断原电池的正负极与电解池的阴阳极。要求会正确书写电极方程式与总反应方程式(含陌生方程式)。构成四条件：两种池子均有两电极、均要电解质溶液(可能是熔融的电解质)、均形成闭合回路、原电池(需自发的氧化还原反应)或电解池(需直流电源)。多种应用：金属腐蚀：析氢腐蚀与吸氧腐蚀。金属的防护电化学保护法：牺牲阳极保护法，如轮船的船底四周镶嵌锌块。外加电流阴极保护法(又叫阴极电保护法)，如水库闸门、合成氨塔等与直流电源的负极相连接，做电解池的阴极，受到保护。电池应用：制作化学电源。例如：锌锰干电池(一次电池)、铅蓄电池(二次电池)、新型燃料电池等。电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电解精炼、电解熔融NaCl制Na、电解熔融Al2O3制Al。利用电化学原理计算：两极产物的量与电量间的互算、溶液的pH、相对原子质量、某元素的化合价、化学式等。不论哪类计算，均可应用电子守恒思想。二、请看近3年全国高考新课程I卷：例1(xx全国I卷11)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简约思维：关注图示知该电池反应原理为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，选项D正确。借助氧化还原反应规律知得电子的一极为正极，即有O2参与反应的一极为正极，生成CO2的一极发生氧化反应为负极，选项A错。在微生物的作用下，反应速率比化学反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，选项B正确。质子即H+向正极移动，选项C正确。正确答案为A。例2(xx全国I卷10)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故.根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()A处理过程中银器一直保持恒重B银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C该过程中总反应为2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl简约思维：由信息知该变化属于原电池反应，Al作负极，Ag作正极，食盐溶液作电解质溶液，Ag2S被还原生成Ag，选项B正确。黑色Ag2S转化为白色Ag单质，并附着在银器上，银器不会保持恒重，选项A、D皆错。Al2S3在溶液中发生互相促进水解反应，故不可能存在Al2S3，总反应方程式为2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S，选项C错。正确答案为B。现场体验近3年福建高考题：1(xx福建高考11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移C每生成1 molO2，有44gCO2被还原D a电极的反应为：3CO2+16H+18e=C3H8O+4H2O2(xx福建高考11)某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是()A正极反应为AgCl+e=Ag+ClB放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D当电路中转移0.01 mole时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子3(xx福建高考11)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：下列说法不正确的是()A该过程中CeO2没有消耗B该过程实现了太阳能向化学能的转化C右图中H1=H2+H3D以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH2e=CO32+2H2O三、现场体验强化训练近3年各省市高考题：第一类：单一原电池1(xx天津高考10)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO42)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡2(xx江苏高考10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH2e=2H2OC电池工作时，CO32向电极B移动D电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e=2CO323 (xx上海高考14)研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为：O2+2H2O+4e=4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为：2H+2e=H24(xx安徽高考10)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+2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li+向负极移动C设转移0.1mol电子，理论上生成20.7PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转5(xx海南高考16节选)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)(2)电池正极反应式为_。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。第二类：单一电解池1(xx四川高考4)用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是()A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：Cl+2OH2e=ClO+H2O C阴极的电极反应式为：2H2O+2e=H2+2OHD除去CN的反应：2CN+5ClO+2H+=N2+2CO2+5Cl+H2O2(xx浙江高考11)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示下列说法不正确的是()A X是电源的负极B阴极的反应式是：H2O+2e=H2+O2，CO2+2e=CO+O2C总反应可表示为：H2O+CO2H2+CO+O2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是113(xx全国高考9)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是()A阳极反应为Fe2e=Fe2+B电解过程中溶液pH不会变化C过程中有Fe(OH)3沉淀生成D电路中每转移12mol电子，最多有1 mol Cr2O72被还原4(xx浙江高考11)电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列说法不正确的是()A右侧发生的电极方程式：2H2O+2e-=H2+2OH-B电解结束时，右侧溶液中含有IO3-C电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2OKIO3+3H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变5(xx上海高考24节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)离子交换膜的作用为：、。(2)精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)第三类：原电池与电解池混编题1(xx天津高考6)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。其反应原理如下：电池：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池：2Al+3H2OAl2O3+3H2电解过程中，以下判断正确的是()2(xx天津高考6)已知：锂离子电池的总反应为LiXC+Li1XCoO2C+LiCoO2；锂硫电池的总反应2Li+SLi2S。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3(xx浙江高考11)镍氢电池(NiMH)目前已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)2+M=NiOOH+MH。已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH=6Ni(OH)2+NO2。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：Ni OOH+H2O+e=Ni(OH)2+OHB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：H2O+M+e=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4(xx浙江模拟)磷酸铁锂动力电池(简称LFP)是一种高效、超长寿命的二次电池。其工作原理为：C6Li+FePO4C6Li(1x)+(1x)FePO4+xLiFePO4(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)。其内部结构如右图所示，左边用LiFePO4和FePO4作为电池的正极；中间是聚合物隔膜，它把正极区与负极区隔开，Li+可以通过而电子不能通过；右边是由碳(石墨)组成的电池负极。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。下列关于LFP电池的说法不正确()ALFP电池放电时，锂离子从负极中脱离出来，经过电解液，穿过隔膜回到正极材料中。B充电时的阴极反应式：C6Li(1x)+xLi+xe=C6LiC若用该电池电解精炼铜，阴极质量增重12.8g时，则电池中通过聚合物隔膜的Li+数目为0.4NAD电池上下端之间的电解质应该是某些强电解质的水溶液5(xx全国高考9)图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是()A放电时正极反应为：NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为：MH+OH=M+H2O+eDMH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高6(xx全国II卷12)xx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为电池正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1-XMn2O4+xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中的Li+从b向a迁移7(xx海南高考16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、。(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是，电解氯化钠溶液的总反应方程式为。(3)若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为(法拉第常数F=9.65l04Cmol-1列式计算)，最多能产生的氯气体积为L(标准状况)。8(xx重庆高考29节选)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示。(1)当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为_。(2)充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由_色变为_色。(3)放电过程中氢离子的作用是_和_；充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H)的变化量为_。第四类：电化学与其它知识综合题1(xx全国II卷26)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，其周围是有碳粉、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。有关数据下图所示：溶解度/(g/100g水)温度/化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39(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0.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌_g。(已知F=96500Cmol-1)(3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过_分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、_和_，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法为_，其原理是_。(4)用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入新硫酸和双氧水，溶解，铁变为加碱调节pH为，铁刚好完全沉淀(离子浓度小于110-5molL-1时，即可认为该离子沉淀完全)。继续加碱调节pH为，锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1molL-1)。若上述过程不加双氧水的后果是，原因是。2(xx全国II卷28节选)二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题：(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为_。(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2：电解时发生反应的化学方程式为_。溶液X中大量存在的阴离子有_。除去ClO2中的NH3可选用的试剂是_(填标号)。a.水b.碱石灰c.浓硫酸d.饱和食盐水3(xx北京高考27)研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO3占95%，写出CO2溶于水产生HCO3的方程式：。(2)在海洋循环中，通过右图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式：。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O，用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：+=(CH2O)x+x18O2+xH2O(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机碳，可采用如下方法：气提、吸收CO2，用N2从酸化后的还说中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)，将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO3，再用xmolL-1HCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度=molL-1。(4)利用右图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量结合方程式简述提取CO2的原理：。用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是。4(xx北京高考28)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3+2I2Fe2+I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下：(1)待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到。(2)iii是ii的对比试验，目的是排除有ii中造成的影响。(3)i和ii的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因：。(4)根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，导致I-的还原性弱于Fe2+，用右图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。K闭合时，指针向右偏转，b作极。当指针归零(反应达到平衡)后，向U型管左管滴加0.01molL-1AgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是。(5)按照(4)的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了ii中Fe2+向Fe3+转化的原因。转化原因是。与(4)实验对比，不同的操作是。(6)实验I中，还原性：IFe2+；而实验II中，还原性：Fe2+I，将(3)和(4)、(5)作对比，得出的结论是。5(xx重庆高考11)我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器因受到环境腐蚀，欲对其进行修复和防护具有重要意义。(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第周期。(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g，则该青铜器中Sn和Pb原子数目之比为。(3)研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是。A降低了反应的活化能B增大了反应的速率C降低了反应的焓变D增大了反应的平衡常数(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为。(5)题11图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。腐蚀过程中，负极是(填图中字母“a”或“b”或“c”)；环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为；若生成4.29gCu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为L(标准状况)。6(xx安徽高考25)C、N、O、Al、Si、C u是常见的六种元素。(1)Si位于元素周期表第_周期第_族。(2)N的基态原子核外电子排布式为_；Cu的基态原子最外层有_个电子。(3)用“”或“c(CO32-)c(OH-)c(HCO3-)c(H+)CH4+4CO328e=5CO2+2H2O Fe2e=Fe2+4Fe2+10H2O+O2=4Fe(OH)3(胶体)+8H+生成的Fe(OH)3胶体具有强吸附性，可吸附水中悬浮污物沉降而使水净化。2/3(66.7%)10阴极：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-阳极：Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2OA C1