2019年高考化學(xué) 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題2.9 電化學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)練測.doc

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專題2.9 電化學(xué)基礎(chǔ) 考綱解讀 1、理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。 ②若寫出一極反應(yīng)式，而另一極反應(yīng)式不好寫，可用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。 四、電解的類型、規(guī)律及有關(guān)計算 1、 以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型和規(guī)律 類型 電解質(zhì)(水溶液) 被電解 的物質(zhì) 電極產(chǎn)物 溶液pH變化 的原因、結(jié)果 電解質(zhì)溶液復(fù)原 陽極 陰極 電解 水型 含氧酸(如H2SO4) 水 O2 H2 水減少，酸溶液的 濃度增大，pH減小 加H2O 強(qiáng)堿(如NaOH) 水 O2 H2 水減少，堿溶液的 濃度增大，pH增大 加H2O 活潑金屬的含氧酸鹽 (如KNO3、Na2SO4) 水 O2 H2 水減少，鹽溶液的濃度增大，pH不變或略變化(若為水解的鹽) 加H2O 電解電解質(zhì)型 無氧酸(如鹽酸)，除HF外 酸 非金屬單質(zhì)(如Cl2) H2 H＋放電，c(H＋)減小，pH增大 通HCl氣體 不活潑金屬的無氧酸鹽 (如CuCl2)，除氟化物外 鹽 非金屬單質(zhì)(如Cl2) 金屬單質(zhì)(如Cu) pH基本不變 加CuCl2 放H2 生堿型 活潑金屬的無氧酸鹽 (如NaCl) 水和鹽 非金屬單質(zhì)(如Cl2) H2 H＋放電，c(H＋)減小，c(OH－)增大，pH增大 通HCl 氣體 放O2 生酸型 不活潑金屬的含氧酸鹽 (如CuSO4) 水和鹽 O2 金屬單質(zhì)(如Cu) OH－放電，c(OH－)減小，c(H＋)增大，pH減小 加CuO或CuCO3 2、電解池中有關(guān)量的計算或判斷：電解池中有關(guān)量的計算或判斷主要包括以下方面：根據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量(析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)、溶液的pH、相對原子質(zhì)量或某元素的化合價、化學(xué)式等。解題依據(jù)是得失電子守恒，解題方法如下： 。 五、電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 1、氯堿工業(yè) （1）食鹽水的精制： ； （2）主要生產(chǎn)過程： 。 注意：氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用：將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子(Na＋)通過，而且阻止陰離子(Cl－、OH－)和氣體通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2與NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。 2、電鍍(如鐵件鍍鋅) 電鍍液：含Zn2＋的鹽溶液(如ZnCl2溶液) 陽極(Zn)：Zn－2e－=== Zn2＋ 陰極(鐵件)：Zn2＋＋2e－===Zn 電鍍過程中電鍍液濃度不發(fā)生變化。鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液中必須含有鍍層金屬離子。 3、電解精煉：如粗銅(含Zn、Fe、Ag等)的提純：電解質(zhì)溶液：含Cu2+的鹽溶液(如CuSO4溶液) 陽極(粗銅)：Zn－2e－＝Zn2＋、Fe－2e－＝Fe2＋、Cu－2e－＝Cu2＋。 陰極(純銅)：Cu2＋＋2e－＝Cu 電解過程中，活潑性比Cu弱的Ag、Au不放電，形成陽極泥(可從陽極泥中提純Ag、Au)；電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)會不斷減小，應(yīng)定期更換電解質(zhì)溶液。 考點2 原電池原理在化工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科研中的應(yīng)用 【例2】在鋅片和鹽酸的反應(yīng)中，加入如下試劑，可使生成氫氣的速度變慢的是 A．硫酸銅晶體 B．HCl氣體 C．醋酸鉀晶體 D．氯化鋇晶體 【答案】C 【解析】 【詳解】 考點3 電極產(chǎn)物的判斷與有關(guān)反應(yīng)式的書寫 【例3】已知：鋰硫電池的總反應(yīng)為2Li＋xS===Li2Sx。以鋰硫電池為電源，通過電解含(NH4)2SO4 的廢水制備硫酸和化肥的示意圖如圖 (不考慮其他雜質(zhì)離子的反應(yīng))。下列說法正確的是 A．b為電源的正極 B．每消耗32 g硫，理論上導(dǎo)線中一定通過2 mol e－ C．SO42-通過陰膜由原料室移向M室 D．N室的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 【答案】C 【解析】 【詳解】 A. 由圖可知M室會生成硫酸，原料室中的SO42-通過陰膜進(jìn)入M室，所以在M室電極上OH—放電，所以該電極為陽極，因此b極為負(fù)極，故A錯誤； B. 根據(jù)電池的總反應(yīng)式2Li+xS=Li2Sx，每消耗32x g硫，理論上導(dǎo)線中一定通過2mol e-，故B錯誤； C. SO42-為陰離子，陰離子能通過陰膜移向M室，與氫離子結(jié)合得到硫酸，故C正確； D. N室中氫離子放電，所以電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，故D錯誤。 本題選C。 考點4 電解的類型、規(guī)律及有關(guān)計算 【例4】下列裝置由甲、乙兩部分組成（如圖所示），甲是將廢水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化為環(huán)境友好物質(zhì)形成的化學(xué)電源。當(dāng)電池工作時，下列說法錯誤的是（ ） A．甲中H+透過質(zhì)子交換膜由左向右移動 B．M極電極反應(yīng)式：H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2↑+N2↑+16H+ C．一段時間后，乙中CuSO4溶液濃度基本保持不變 D．當(dāng)N極消耗0.25 mol O2時，則鐵極增重16 g 【答案】D 【解析】 【分析】 根據(jù)題給信息知，甲圖中裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，M是負(fù)極，N是正極，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；乙部分是在鐵上鍍銅，則鐵為陰極應(yīng)與負(fù)極相連，銅為陽極應(yīng)與正極相連，根據(jù)得失電子守恒計算，以此解答該題。 【詳解】 【點睛】 本題考查了原電池原理以及電鍍原理，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，明確原電池正負(fù)極上得失電子、電解質(zhì)溶液中陰陽離子移動方向即可解答，難度中等。 考點5 電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 【例5】硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為：H3BO3+OH-＝B(OH)4一，H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如下圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）。下列說法正確的是 A．當(dāng)電路中通過1mol電子時，可得到lmolH3BO3 B．將電源的正負(fù)極反接，工作原理不變 C．陰極室的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-＝O2+4H+ D．B(OH)4一穿過陰膜進(jìn)入陰極室，Na+穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室 【答案】A 【解析】 【分析】 陽極電極反應(yīng)式為2H2O-4e-＝O2↑+4H+、陰極電極反應(yīng)式為4H2O+4e-＝2H2↑+4OH-，陽極室中的氫離子通入陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，B(OH)4一穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，發(fā)生反應(yīng)：B(OH)4一+H+＝H2O+H3BO3，據(jù)此判斷。 2．氮化鎵（GaN）與Cu可組成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，該裝置能以CO2和H2O為原料合成CH4，下列說法正確的是 A．Cu電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．溶液中H+向GaN電極移動 C．該系統(tǒng)的功能是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．相同條件下，理論上產(chǎn)生的O2和CH4氣體體積比為2:1 【答案】D 【解析】 【分析】 從價態(tài)變化分析，左側(cè)發(fā)生了氧化反應(yīng)，是原電池的負(fù)極，右側(cè)發(fā)生了還原反應(yīng)，是原電池的正極。 【詳解】 【點睛】 看好題給的箭頭，明確各極發(fā)生的價態(tài)變化是解題的方向。 3．聯(lián)盟學(xué)校某教師為了讓學(xué)生觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，將教材銅鋅單池原電池改為如圖所示的雙池電池。下列說法不正確的是 A．銅電極是正極發(fā)生還原反應(yīng) B．電池工作過程中甲池中c(Zn2+)幾乎不變 C．裝置中發(fā)生的總反應(yīng)是Cu2++Zn===Cu+Zn2+ D．電子從鋅電極經(jīng)溶液流向銅電極 【答案】D 【解析】 【分析】 根據(jù)原電池原理分析解答。 【詳解】 【點睛】 原電池中，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，電流從正極流向負(fù)極。 7．某實驗小組用石墨作電極進(jìn)行如下實驗，實驗觀察到：a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，并局部褪色：c處無明顯變化。下列說法中錯誤的是 A．a(chǎn)極為陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H++2e－=H2↑ B．b極為陽極，涉及的反應(yīng)有：2Cl-－2e－=C12↑、Cl2+H2OHCl+HClO C．電解過程中，電子流向：電源負(fù)極→a→c→d→b→電源正極 D．若將鐵絲改成銅絲，其余條件相同，電解一段時間后，能發(fā)現(xiàn)c處附近變藍(lán) 【答案】C 【解析】 【分析】 a、d處試紙變藍(lán)，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大引起的；b處變紅，并局部褪色，說明是溶液中的氯離子放電產(chǎn)生氯氣，氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，氫離子濃度增大，酸性增強(qiáng)，試紙變紅；氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性，試紙局部褪色；c處為陽極，鐵失去電子產(chǎn)生亞鐵離子，試紙無明顯變化，據(jù)此分析。 【詳解】 8．如圖所示五層膜材料常用于汽車玻璃中的電致變色系統(tǒng)，其工作原理是在外接電源下，通過在膜材料內(nèi)部發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)對器件的光透過率進(jìn)行多級可逆性調(diào)節(jié)。已知WO3和LiFe4[Fe(CN)6]3均為無色透明，LiWO3和Fe4[Fe(CN)6]3均為藍(lán)色。下列有關(guān)說法不正確的是 A．當(dāng)外電流通過1mol電子時，通過離子導(dǎo)體層的Li+數(shù)目為NA B．為了獲得較好的遮光效果，A應(yīng)該接電源的負(fù)極 C．該電致變色系統(tǒng)在較長時間的使用過程中離子導(dǎo)體層中Li+的量可保持基本不變 D．當(dāng)B接電源正極時，離子儲存層反應(yīng)為：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4e－= Li4Fe4[Fe(CN)6]3 【答案】D 【解析】 【分析】 本題應(yīng)用電解池工作原理進(jìn)行分析。 【詳解】 9．一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示。以下說法不正確的是 A．中間室Cl—移向左室 B．處理后的含硝酸根廢水pH降低 C．X氣體為CO2 D．電路中每通過1 mol電子，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氮氣的體積為2.24L 【答案】B 【解析】 【分析】 該原電池中，硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則右邊裝置中電極是正極，左邊裝置電極是負(fù)極，負(fù)極上有機(jī)物失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成X，據(jù)此分析解答。 為正極，海水為電解質(zhì)溶液，電池反應(yīng)為：___________________________ 。 二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖2所示。Pt2上的電極反應(yīng)式為：_______________________________________ 。 （4）高鐵酸鈉（Na2FeO4）易溶于水，是一種新型多功能水處理劑，可以用電解法制?。篎e＋2H2O＋2OH?FeO42?＋3H2↑，工作原理如圖所示。 裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42?，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。電解一段時間后，c（OH?）降低的區(qū)域在_____________（填“陰極室”或“陽極室”）；陽極反應(yīng)為：___________________________。 【答案】Zn－2e－＝Zn2+ 比能量高（或可存儲時間長、不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏、或堿性電池使用壽命較長其他合理答案也可） PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－ 13 4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3 O2＋4H+＋4e－＝2H2O 陽極室 Fe＋8OH-－6e－＝FeO42?＋4H2O 【解析】 【分析】 （1）①鋅錳電池中，鋅的活潑性大，做負(fù)極； ②堿性鋅錳電池比普通鋅錳電池性能好，比能量和可儲存時間均有提高，據(jù)此分析作答； （2）①充電過程為電解池原理，其陰極得電子，被還原； ②電解飽和食鹽水時，陽極氯離子失電子生成氯氣，陰極氫離子得電子變?yōu)闅錃?，根?jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)與物質(zhì)之間的關(guān)系式計算溶液中氫氧根濃度，進(jìn)而求出pH； （3）電池工作時，負(fù)極為Al，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al-3e-+3OH-=Al（OH）3，正極上通入空氣，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，進(jìn)而寫出總反應(yīng)式；二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池中，Pt2電極上通入的是氧氣與水，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)為質(zhì)子交換膜，據(jù)此分析作答； （4）用電解法制備高鐵酸鈉，電解時陽極區(qū)鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水，據(jù)此分析作答。 【詳解】 （1）①在鋅錳干電池中，鋅做負(fù)極，其電解反應(yīng)式為：Zn－2e－＝Zn2+， 故答案為：Zn－2e－＝Zn2+； ②堿性鋅錳電池的優(yōu)點是比能量高、可存儲時間長、不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏等， 故答案為：比能量高（或可存儲時間長、不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏、或堿性電池使用壽命較長其他合理答案也可）； （3）該電池中，負(fù)極為Al，正極通入空氣，總反應(yīng)式為：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池中，Pt2電極為電源的正極，結(jié)合質(zhì)子交換膜可知，發(fā)生的電極反應(yīng)式為：O2＋4H+＋4e－＝2H2O， 故答案為：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；O2＋4H+＋4e－＝2H2O； （4）用鐵做陽極電解氫氧化鈉制備高鐵酸鈉，陽極室鐵失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水，則電解一段時間后，c（OH?）降低的區(qū)域在陽極室，電極反應(yīng)式為：Fe＋8OH-－6e－＝FeO42?＋4H2O； 故答案為：陽極室；Fe＋8OH-－6e－＝FeO42?＋4H2O； 【點睛】 本題電化學(xué)知識，理解原電池和電解池的工作原理是解題的關(guān)鍵，在書寫電極反應(yīng)式時要注意不同的環(huán)境，其電極反應(yīng)式可能不同，如本題中二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池中，正極反應(yīng)一定要注意電解質(zhì)溶液的酸性環(huán)境。