2019年高考化学 艺体生百日突围系列 专题3.8 电化学方面试题的解题方法与技巧.doc

专题3.8 电化学方面试题的解题方法与技巧原电池原理的分析和应用是高考的热点。关于新型电源的工作原理分析、电极反应式的书写仍会在高考中出现，必须高度关注。同样电解原理及其应用也是高考的高频考点，因其与氧化还原反应、离子反应，电解质溶液、元素化合物性质等知识联系密切而成为高考的重点和热点。由于电解原理在工业上的应用更加广泛，预计2019年高考会以新型电池为载体考查原电池和电解池的工作原理、电极反应式的书写等，考察新情境下化学电源的工作原理和电解原理的应用，也可能会结合生产、生活实际考查电化学、金属腐蚀部分的知识，应给予高度关注。一、原电池：注意：盐桥的作用（1）使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触。（2）通过带电离子的定向移动，平衡烧杯中电解质溶液的电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使两极电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。 （1）首先根据题意写出电池反应。（2）标出电子转移的方向和数目，指出氧化剂、还原剂。（3）根据还原剂负极材料，氧化产物负极产物，氧化剂正极材料，还原产物正极产物来确定原电池的正、负极和反应产物。根据电池反应中转移电子的数目来确定电极反应中得失的电子数目。（4）注意环境介质对反应产物的影响。（5）写出正确的电极反应式。流程如下：三、电解原理:方法技巧1、“三池”的判断技巧：原电池、电解池、电镀池判定规律：若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，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阳离子相同则为电镀池，其他情况为电解池。2、电解时电极产物的判断“阳失阴得”，即3、电解池中电极反应式的书写（1）根据装置书写根据电源确定阴、阳两极确定阳极是否是活性金属电极据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。（2）由氧化还原反应方程式书写电极反应式找出发生氧化反应和还原反应的物质两极名称和反应物利用得失电子守恒分别写出两极反应式。若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。（3）电极反应式的书写“二判二析一写”二判：判断阴阳极；判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。二析：分析溶液中离子的种类；根据离子放电顺序，分析电极反应。一写：根据电极产物，写出电极反应式。4、应对电化学定量计算的三种方法（1）计算类型：原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。（2）方法技巧：根据电子守恒计算：用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。例如： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)NA1.601019C来计算电路中通过的电量。5、电解池的“两看、五注意”审题法：（1）两看：一看“电极材料”：若阳极材料是除金、铂以外的其他金属，则在电解过程中，优先考虑阳极材料本身失去电子被氧化，而不考虑溶液中阴离子放电的难易。再看“离子放电的难易”：若阳极材料是惰性电极，则在电解过程中首先分析溶液中离子放电的难易。（2）五注意：注意正、负（阴、阳），抓守恒（电子、电荷），关注介质。当缺氧时，需加H2O生成H或加OH生成H2O或加CO32生成CO2或加O2生成H2O。 在碱性介质中不能出现H或CO2，酸性介质中不能出现OH，特别要关注非水溶液介质（如熔融碳酸盐、熔融金属氧化物及氢化物）。Fe作电极失2e生成Fe2。二次电池放电时体现原电池原理，充电时体现电解池原理。电解池阳极阴离子的放电顺序（失电子由易到难）为S2IBrClOH含氧酸根；阴极阳离子的放电顺序（得电子由易到难）为AgFe3Cu2H（酸）Fe2Zn2H（水）Al3Mg2NaCa2K。6、分析电解过程的思维程序（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。（2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的H和OH）。（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序。7规避电解池中方程式书写的3个易失分点（1）书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。（2）要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。（3）电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。四、金属的腐蚀与防护1、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2、金属腐蚀的类型：（1）化学腐蚀与电化学腐蚀：化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀：以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2eFe2正极2H2eH2O22H2O4e4OH总反应式Fe2HFe2H22FeO22H2O2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍（3）铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。3、金属的防护：（1）电化学防护：牺牲阳极保护法原电池原理外加电流的阴极保护法电解原理（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。方法技巧1、影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。2、金属腐蚀的快慢规律：（1）不同类型的腐蚀规律：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。反之，防腐措施由好到差的顺序为：外接电源的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。（2）电化学腐蚀规律：对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 【详解】【点睛】本题综合考查原电池和电解池知识，侧重于学生的分析能力的考查，分析原理并正确书写电极反应式是解题的关键，注意新型电池的原理分析。【例4】一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中含酚废水中有机物可用C6H5OH表示，左、中、右室间分别以离子交换膜分隔。下列说法错误的是A左室电极为该电池的负极B右室电极反应式可表示为：2NO3+10e+12H+=N2+6H2OC左室电极附近溶液的pH增大D工作时中间室的Cl移向左室，Na+移向右室【答案】C【解析】【详解】【例5】研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列判断中正确的是A用装置模拟研究时未见a上有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀B中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀C中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D中海水均是实现化学能转化为电能的电解质【答案】C【解析】【详解】A.是吸氧腐蚀，a极是氧气得电子生成氢氧根离子，而铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，铁被腐蚀，故A错误；B.金属作电解池的阴极被保护，而铁与电源正极相连，是阳极，发生氧化反应，故B错误；C.锌比铁活泼，所以锌失电子，所以中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；D.海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误。故选C。1钢铁的外加电流阴极保护法中，铁应A接在电源正极 B接在电源负极 C连接锌 D连接铜【答案】B【解析】【详解】2一个原电池的总反应是Zn+Cu2+=Zn2+Cu的是( )AZn正极 Cu 负极 CuCl2 BCu正极 Zn负极 H2SO4CCu正极 Zn负极 CuSO4 DZn正极 Fe 负极 CuCl2【答案】C【解析】【分析】根据电池反应式知，Zn失电子化合价升高作负极，不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极，铜离子得电子发生还原反应，则可溶性铜盐溶液作电解质溶液。 5用二氧化碳可合成低密度聚乙烯(LDPE)。常温常压下以纳米二氧化钛膜为工作电极，电解CO2，可制得LDPE，该电极反应可能的机理如下图所示。下列说法正确的是A含的极与电源负极相连B过程、中碳元素均被还原，过程中碳元素被氧化C电解过程中CO向阴极迁移D工业上生产14104 g的LDPE，转移电子的物质的量为6103 mol【答案】D【解析】【详解】6以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备 Fe(OH)2，装置如右图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是A石墨电极处的电极反应式为O2+4e-=2O2-BX是铁电极C电解池中有1mol Fe溶解，石墨耗H2 22.4 LD若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换, 实验方案更合理。【答案】D【解析】【分析】左边装置是原电池，通入氢气的电极I是负极，发生氧化反应；通入氧气的电极II是正极，正极发生还原反应。右边装置是电解池，X是阴极、Y是阳极，Fe作极发生氧化反应，据此分析解答。【详解】【点睛】本题考查原电池和电解池的反应原理，明确在燃料电池中通入燃料H2的电极为负极，与电源负极连接的电极为阴极，Fe电极与电源正极连接作阳极，发生氧化反应变为Fe2+是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意该原电池中电解质是熔融碳酸盐而不是酸或碱溶液。7利用如图所示的电化学装置处理工业尾气中的硫化氢可实现硫元素的回收。下列说法中正确的是A电池工作时电子由电势高的电极甲经负载向电势低的电极乙移动B电池工作一段时间后，理论上消耗O2和H2S的体积相等C当有1molH2S参与反应，则有2molH+由负极区进入正极区D电极甲上的电极反应为：2H2S+4OH4e=S2+4H2O【答案】C【解析】【详解】8某研究所研制的锌碘液流电池，使用寿命长，可自我恢复。锌碘液流电池充电的工作原理如图所示，下列说法正确的是A放电时，正极反应式是I3+2e=3IB充电时，b是电源的正极C充电时，外电路通过2mol电子，则有2molK+通过多孔离子传导膜D由电池的电极反应可推出还原性：IBr Cl【答案】A【解析】【分析】电解时，K+通过多孔离子传导膜，则连接的电极为阴极，为电源的负极，极为正极，再根据原电池、电解池原理判断选项。【详解】【点睛】本题考查了原电池及电解池工作原理，有些难度，能准确判断各电极的名称及电极反应是解本题的关键。 【详解】根据上述分析可知：