2019高考化学二轮复习第二篇题型五电化学课件.ppt

题型五电化学 高考真题 系统研究 近年真题展示 C 解析 由题中信息可知 石墨烯电极发生氧化反应 为电解池的阳极 则ZnO 石墨烯电极为阴极 阳极接电源正极 电势高 阴极接电源负极 电势低 故石墨烯上的电势比ZnO 石墨烯上的高 C错误 由题图可知 电解时阴极反应式为CO2 2H 2e CO H2O A正确 D D 4 2017 全国 卷 11 支撑海港码头基础的钢管桩 常用外加电流的阴极保护法进行防腐 工作原理如图所示 其中高硅铸铁为惰性辅助阳极 下列有关表述不正确的是 A 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 C 解析 支撑海港码头基础的钢管桩应用电解原理防腐 钢管桩作为电解池的阴极被保护 高硅铸铁作为惰性辅助阳极起传递电流的作用 通电后 外电路电子从阳极高硅铸铁流出 流入直流电源的正极 从直流电源的负极流出 流入阴极钢管桩 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 通入的保护电流根据环境条件变化进行调整 表述不正确的是C选项 5 2017 全国 卷 11 用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密 耐腐蚀的氧化膜 电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液 下列叙述错误的是 A 待加工铝质工件为阳极B 可选用不锈钢网作为阴极C 阴极的电极反应式为 Al3 3e AlD 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 C 考情考法分析 1 电化学题型是一个常考不衰的重点题型 一般会结合生产实际考查电解及金属防护问题 结合新型电池考查原电池原理 2 此类问题的解决 主要应该在氧化还原知识基础之上 充分运用电化学一般原理来综合处理 特别注意读题要仔细 要能抓住关键词来分析 3 注意提高新型电池的读图能力 题型考点 分类突破 考向1原电池原理及应用 知能储备 1 原电池基本模型 2 解决原电池问题基本流程 1 分析电池内存在的氧化还原反应 若存在多个氧化还原反应还要分析先后顺序 2 画出双线桥 分析 半反应 根据电极材料 电子 电流流动方向 离子移动方向或者题目所给图示分析出正负极 3 综合考虑电极材料 电解质特点以及题目所给的电池构造图写出正负极电极反应式 3 原电池基本解题规律 1 大部分电池一般先写负极电极反应式 燃料电池一般先写正极反应式 然后用总反应 离子方程式 减去负极 燃料电池为正极 电极反应式即得正极 燃料电池为负极 电极反应式 2 燃料电池常见的四种正极反应式 酸性燃料电池 O2 4H 4e 2H2O 中碱性燃料电池 O2 2H2O 4e 4OH 熔融碳酸盐燃料电池 O2 2CO2 4e 2C 熔融氧化物燃料电池 O2 4e 2O2 3 可充电二次电池 先写放电 原电池 电极反应式 把放电电极反应式 颠倒过来 即是充电 电解 电极反应式 4 注意近些年一些非常规原电池问题时而有所考查 这些电池有浓差电池 温差电池 非氧化还原型原电池等 这些电池不符合原电池基本理论 高中所学原电池理论是基于自发的氧化还原反应理论 遇到此类问题要根据题意进行分析 而不能死套我们所学的原电池理论 典例示范 例1 2017 全国 卷 11 全固态锂硫电池能量密度高 成本低 其工作原理如图所示 其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料 电池反应为 16Li xS88Li2Sx 2 x 8 下列说法错误的是 A 电池工作时 正极可发生反应 2Li2S6 2Li 2e 3Li2S4B 电池工作时 外电路中流过0 02mol电子 负极材料减重0 14gC 石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D 电池充电时间越长 电池中Li2S2的量越多 D 例2 锌 空气燃料电池可用作电动车动力电源 电池的电解质溶液为KOH溶液 反应为2Zn O2 4OH 2H2O2Zn OH 下列说法正确的是 A 充电时 电解质溶液中K 向阳极移动B 充电时 电解质溶液中c OH 逐渐减小C 放电时 负极反应为Zn 4OH 2e Zn OH D 放电时 电路中通过2mol电子 消耗氧气22 4L 标准状况 C 题组巩固 1 2016 全国 卷 11 MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池 下列叙述错误的是 A 负极反应式为Mg 2e Mg2 B 正极反应式为Ag e AgC 电池放电时Cl 由正极向负极迁移D 负极会发生副反应Mg 2H2OMg OH 2 H2 B 解析 MgAgCl电池以海水为电解质溶液 其负极失电子发生氧化反应 Mg 2e Mg2 正极得电子发生还原反应 2AgCl 2e 2Cl 2Ag 电池放电时 电子由负极移向正极 Cl 则相应地由正极移向负极 负极为Mg失电子发生氧化反应 Mg金属活泼性强 易与水反应 故负极会发生副反应Mg 2H2OMg OH 2 H2 2 2015 全国 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 6O26CO2 6H2O A 解析 负极发生氧化反应 生成CO2气体 A项错误 微生物电池中的化学反应速率较快 即微生物促进了反应中电子的转移 B项正确 原电池中阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 C项正确 电池总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和H2O D项正确 D 教师用书备用 最新发明的一种有望用在电动汽车上的锂 硫电池装置如图所示 用有机聚合物作电解质 已知放电时电池反应为Li2S6 10Li6Li2S 下列说法正确的是 A 放电时 Li 向负极移动B 充电时 阳极质量减小 阴极质量增加C 放电时 正极的电极反应为 10e 6S2 D 可用LiCl水溶液代替聚合物电解质 B 考向2电解池原理与应用 知能储备 1 电解原理模型 2 离子放电顺序 惰性电极 阳极 S2 I Br Cl OH 活泼电极作阳极时 放电的是阳极材料本身 注意Fe作阳极一般仅能失去2e 阴极 Ag Fe3 Cu2 H 酸 Sn2 Zn2 Fe2 H H2O Al3 3 电解原理应用 常见四种类型电解及电解质溶液复原 见一轮复习资料 4 电解原理解题基本流程 1 先看阳极是否为 惰性电极 若为活泼电极 则放电的就是阳极本身 直接写出阳极反应式 若为惰性电极 则根据阴离子放电顺序写出阳极反应式 2 根据阳离子放电顺序写出阴极反应式 3 根据阴阳极反应结合离子方程式书写规律 写出总反应方程式 4 根据电解总方程式以及阴阳极反应式进行相关计算或判断 温馨提示 有些电解需要根据题意具体问题具体分析 不能生搬硬套 比如Al作阳极有些题目里可以写成Al 3e Al3 而有些题目说是电解法在酸性介质中使Al表面形成一层氧化层 此时则应该写成2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 典例示范 例1 2016 全国 卷 11 三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示 采用惰性电极 ab cd均为离子交换膜 在直流电场的作用下 两膜中间的Na 和S可通过离子交换膜 而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室 下列叙述正确的是 A 通电后中间隔室的S离子向正极迁移 正极区溶液pH增大B 该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C 负极反应为2H2O 4e O2 4H 负极区溶液pH降低D 当电路中通过1mol电子的电量时 会有0 5mol的O2生成 B 例2 2018 湖北黄冈模拟 某化学兴趣小组学生对塑料饭盒废弃物的水解液进行电渗析处理 同时得到对苯二甲酸 原理如图所示 H2A表示对苯二甲酸 A2 表示对苯二甲酸根离子 下列说法正确的是 A 电极a为阴极 电极b产生氧气B 通电一段时间后 硫酸溶液pH升高C A2 通过阴离子交换膜进入浓缩室D 对200mL8 3g L的对苯二甲酸溶液通电一段时间后 浓度上升到0 1mol L 阴极产生气体体积为4 48L C 精讲精析 首先观察电极材料为惰性电极 据图右侧极区含A2 根据浓缩室H2A浓度增大 判断A2 从右侧极区经阴离子交换膜进入了浓缩室 由于阴离子移向阳极 所以a为阳极 b为阴极 根据离子放电顺序 阴极电极反应为2H 2e H2 阳极反应为4OH 4e O2 2H2O 总电解反应为电解水型 由以上分析A错误 阳极区氢氧根放电 放氧生酸pH降低 所以B错误 阴极区氢离子放电导致电荷不守恒 多余的A2 通过阴离子交换膜进入浓缩室平衡电荷 所以C正确 D项由于没有限定 标准状况 所以4 48L无意义 因此D错误 注意 D项如有说明是 标准状况 则应通过计算来判断正误 由于此题属于电解水型 相当于是溶液浓缩类计算 浓缩过程中水减少 溶质不变 8 3g L对苯二甲酸溶液换算成物质的量浓度约为0 05mol L 浓度提高一倍 则溶液体积减小一半 近似认为溶液体积减少就是水的体积 所以电解掉的水为100mL 即100g 再根据总电解方程式 2H2O2H2 O2 生成H2的物质的量为 5 6mol氢气 5 6molH2标准状况下体积为125 44L 这里要特别提醒 选择题里一般不会出现特别复杂的计算 如果发现某个选项需要特别复杂的计算 一般可以不予考虑该选项 通常会有比较简单的方法排除该选项 题组巩固 1 2018 安徽宿州模拟 如图为光伏发电电解甲基肼 CH3 NH NH2 制氢的装置示意图 电解池中交换膜仅阻止气体通过 a b极均为惰性电极 下列叙述中正确的是 A N型半导体为正极 P型半导体为负极B 制氢装置溶液中电子从a极流向b极C 工作时 产生的N2 H2体积比为1 3 同温同压 D 工作时 a极的电极反应式为CH3 NH NH2 12OH 10e C N2 9H2O D 2 2018 甘肃靖远模拟 利用电化学原理还原CO2制取ZnC2O4的装置如图所示 电解液不参加反应 下列说法正确的是 A 可用H2SO4溶液作电解液B 阳离子交换膜的主要作用是增强导电性C Pb电极的电极反应式是2CO2 2e C2D 工作电路中每流过0 02mol电子 Zn电极质量减轻0 65g D 3 2018 吉林实验中学模拟 某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2 和Cl 图甲是双膜三室电沉积法回收废水中的Ni2 的示意图 图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系 下列说法不正确的是 A 交换膜a为阳离子交换膜B 阳极反应式为2H2O 4e O2 4H C 阴极液pH 1时 镍的回收率低主要是有较多的H2生成D 浓缩室得到1L0 5mol L的盐酸时 阴极回收得到11 8g镍 D 解析 阳极区域是稀硫酸 阳极氢氧根离子失电子生成氧气 氢离子通过交换膜a进入浓缩室 所以交换膜a为阳离子交换膜 故A正确 阳极反应式为2H2O 4e O2 4H 故B正确 阴极发生还原反应 酸性强时主要是氢离子发生还原反应生成氢气 酸性弱时主要是Ni2 发生还原反应生成Ni 故C正确 浓缩室得到1L0 5mol L的盐酸时 转移电子0 4mol 阴极生成镍和氢气 所以阴极回收得到镍小于11 8g 故D不正确 D 教师用书备用 臭氧是常见的强氧化剂 广泛用于水处理系统 制取臭氧的方法很多 其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示 下列有关说法不正确的是 A 高压放电法 反应的原理为3O22O3B 高压放电出来的空气中 除含臭氧外还含有氮的氧化物C 电解纯水时 电极b周围发生的电极反应有6OH 6e O3 3H2O和4OH 4e O2 2H2OD 电解水时 H 由电极a经聚合电解质薄膜流向电极b 考向3电化学原理综合应用 知能储备 1 金属腐蚀与防护 1 金属腐蚀本质 金属没有负价 所以金属腐蚀本质就是金属失电子被氧化的过程 M xe Mx 2 金属腐蚀类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 又分为原电池腐蚀 电解原理腐蚀 3 金属防腐原理 涂覆保护层 原理是隔离氧化剂与还原剂 金属 电化学保护 根据原电池 电解池原理知 原电池负极发生氧化反应 电解池阳极发生氧化反应 据此我们知道金属原电池腐蚀是因为被腐蚀金属作了负极 电解腐蚀是因为被腐蚀金属作了阳极 电化学保护原理也就是让金属作原电池正极或作电解池阴极即可 其中利用原电池原理防护方法称牺牲阳极保护法 利用电解池原理防护方法称阴极电保护法 加入Ni Cr把铁制成不锈钢改变金属内部结构 2 原电池 电解池串并联装置 这类题目要充分运用物理学科中的思想进行分析 3 电化学综合计算 1 注意串联的原电池或电解池各个电极放电量相等的基本等量关系 2 注意能量与电量的不同 转移电量相同不代表消耗或释放能量相同 因为I q t 所以W I2Rt R 电量q一定时 电功多少与时间t有关 3 电化学计算一般比较复杂 耗时较多 所以遇到此类问题时可把选项暂时放一放 或利用排除法进行筛选 典例示范 B 例2 2018 广东东莞模拟 近年来 我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象 在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀 防护原理如图 下列说法正确的是 A 阴极电极反应为4OH 4e O2 2H2OB 阳极电极反应为Zn 2e Zn2 C 该装置为牺牲阳极的阴极保护法D 绝缘子表面产生的OH 向阴极移动 B 精讲精析 阴极电极反应为2H2O 2e H2 2OH 选项A错误 阳极锌失电子产生锌离子 电极反应为Zn 2e Zn2 选项B正确 该装置为外加电源的阴极保护法 选项C错误 电解池中绝缘子表面产生的OH 向阳极移动 选项D错误 金属腐蚀与防护类型题目较为简单 做好此类题的关键是细心 四个选项都要仔细比对 权衡后作出最有把握的判断 绝不能匆匆一看就作出解答 不能轻视 题组巩固 D 1 2018 北京卷 12 验证牺牲阳极的阴极保护法 实验如下 烧杯内均为经过酸化的3 NaCl溶液 下列说法不正确的是 A 对比 可以判定Zn保护了FeB 对比 K3 Fe CN 6 可能将Fe氧化C 验证Zn保护Fe时不能用 的方法D 将Zn换成Cu 用 的方法可判断Fe比Cu活泼 解析 实验 中加入K3 Fe CN 6 溶液无明显变化 说明溶液中没有Fe2 实验 中加入K3 Fe CN 6 生成蓝色沉淀 说明溶液中有Fe2 A正确 对比 可知 中K3 Fe CN 6 可能将Fe氧化成Fe2 Fe2 再与K3 Fe CN 6 反应生成蓝色沉淀 B正确 由以上分析可知 验证Zn保护Fe时 可以用 做对比实验 不能用 的方法 C正确 K3 Fe CN 6 可将单质铁氧化为Fe2 Fe2 与K3 Fe CN 6 生成蓝色沉淀 附着在Fe表面 无法判断铁比铜活泼 D不正确 2 2018 北京东城区模拟 利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀 下列说法不正确的是 A 上述正极反应均为O2 2H2O 4e 4OH B 在不同溶液中 Cl 是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C 向实验 中加入少量 NH4 2SO4固体 吸氧腐蚀速率加快D 在300min内 铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液 B 3 2018 山东济南模拟 为实现节能减排 氯碱工业中相关物料的传输与转化关系如图所示 电极均为惰性电极 图中未标出 下列说法中正确的是 A A1区域为阴极区 电解过程中 溶液pH增大B B2区域中发生的电极反应为O2 4H 4e 2H2OC 若两池中所用离子膜类型相同 则a bD 利用整套装置最终获得的产品是氢气 氧气和烧碱 C 解析 在电解池中生成的物质只能是氢氧化钠 氢气和氯气 由图示得到Y要进入燃料电池 所以Y为氢气 X为氯气 则A1区域为电解池的阳极区 选项A错误 燃料电池的电解质溶液为氢氧化钠溶液 所以正极上应该是氧气得电子生成氢氧根离子的反应 选项B错误 电解饱和食盐水应该用阳离子交换膜 所以燃料电池中也是阳离子交换膜 在B装置中就是Na 透过阳离子交换膜由左向右进入装置B2区域中 同时B2中应该是氧气得电子生成氢氧根离子 所以B2区域中氢氧化钠浓度会增大 选项C正确 整套装置中的氢气在燃料电池中被消耗了 所以氢气不是最终产物 选项D错误 教师用书备用 利用电化学原理将有机废水中的乙二胺 H2N CH2 2NH2 转化为无毒物质的原理示意图如图1所示 同时利用该装置再实现镀铜工艺示意图如图2所示 当电池工作时 下列说法正确的是 A 图1中H 透过质子交换膜由右向左移动B 工作一段时间后 图2中CuSO4溶液浓度减小C 当Y电极消耗0 5molO2时 铁电极增重64gD X电极反应式 H2N CH2 2NH2 4H2O 16e 2CO2 N2 16H C 解析 图1是原电池 Y电极上氧气被还原生成水 所以Y是正极 氢离子移向正极 H 透过质子交换膜由左向右移动 故A错误 图2是电镀池 CuSO4溶液浓度不变 故B错误 当Y电极消耗0 5molO2时 转移电子2mol 根据转移电子数 铁电极生成1mol铜 电极增重64g 故C正确 X是负极 失电子发生氧化反应 电极反应式是H2N CH2 2NH2 4H2O 16e 2CO2 N2 16H 故D错误