2021高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第六章第6課時(shí)電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用教案魯科版

1、第6課時(shí)電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用課型標(biāo)簽:題型課提能課 考點(diǎn)一串聯(lián)裝置識(shí)別與分析1.有外加電源電池類型的判斷方法有外加電源的均為電解池,與電源負(fù)極相連的是陰極,或根據(jù)“電解池串聯(lián)時(shí)陰、陽極交替出現(xiàn)”的原則正推電極,也可以通過裝置中某極的變化、現(xiàn)象反推電極。電極位置相同,作用也相同。若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同,則該裝置為電鍍池。則甲為電鍍池,乙、丙均為電解池。2.無外加電源電池類型的直接判斷方法一種為原電池,其余為電解池。(1)直接判斷燃料電池、鉛蓄電池等在電路中作電源,則其他裝置為電解池。如圖,a為原電池,b為電解池。(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷一般是兩種不同的金屬電極

2、或一種金屬電極一個(gè)碳棒,其中較活潑的金屬為原電池的負(fù)極,另一極為正極,其余為電解池。電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng),構(gòu)成原電池作電源,電極材料不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)則是電解池。如圖,b為原電池,a為電解池。光電池只需確定電子或陰、陽離子的移動(dòng)方向即可判斷陰、陽極。(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可先判斷電極類型,并由此判斷電池類型,如圖:若c極溶解,d極上析出cu,b極附近溶液變紅,a極上放出黃綠色氣體,a應(yīng)為陽極而不是負(fù)極(負(fù)極金屬溶解),則可知乙是原電池;甲是電解池,a是陽極,b是陰極。3.“串聯(lián)”類電池的解題流程題型一有外加電源型典例1 (

3、2019吉林長春質(zhì)檢)如圖裝置中a、b、c、d均為pt電極。電解過程中,電極b和d上沒有氣體逸出,但質(zhì)量均增大,且增重bd。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鹽溶液是()選項(xiàng)xyamgso4cuso4bagno3pb(no3)2cfeso4al2(so4)3dcuso4agno3解析:a項(xiàng),當(dāng)x為mgso4時(shí),b極上生成h2,電極質(zhì)量不增加,錯(cuò)誤;c項(xiàng),x為feso4,y為al2(so4)3,b、d極上均產(chǎn)生氣體,錯(cuò)誤;d項(xiàng),b極上析出cu,d極上析出ag,其中d極增加的質(zhì)量大于b極增加的質(zhì)量,錯(cuò)誤。答案:b對(duì)點(diǎn)精練1 如圖,乙是甲電解池進(jìn)行電解時(shí)某個(gè)量(縱坐標(biāo)x)隨時(shí)間變化的曲線(各電解池都用石墨作電極,不

4、考慮電解過程中溶液濃度變化對(duì)電極反應(yīng)的影響),則x表示(c)a.各電解池析出氣體體積總數(shù)的變化b.各電解池陽極質(zhì)量的增加c.各電解池陰極質(zhì)量的增加d.各電極上放電的離子總數(shù)的變化解析:用排除法解答,乙圖中曲線表示電解nacl溶液時(shí),隨著電解的進(jìn)行x值始終為0,可排除a、d項(xiàng);對(duì)于b項(xiàng),三個(gè)電解池的陽極上都是陰離子放電,不可能有質(zhì)量的增加,所以也不正確。故選c。題型二無外接電源型典例2 (2019山東臨沂沖刺練)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極為al,其他電極均為cu,則()a.電極逐漸溶解b.電極發(fā)生還原反應(yīng)c.電流方向:電極電極d.電極的電極反應(yīng)為cu2+2e-cu解析:當(dāng)多池串聯(lián)時(shí),

5、兩電極材料活動(dòng)性相差大的作原電池,由此可知圖示中左邊兩池組成原電池,右邊組成電解池。原電池正極為電極,銅離子得電子生成銅單質(zhì),該電極質(zhì)量逐漸增大,a項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池負(fù)極在工作中失電子,被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng),b項(xiàng)錯(cuò)誤;電子移動(dòng)方向:電極電極,電流方向與電子移動(dòng)方向相反,c項(xiàng)正確;電解池中陽極為銅電極時(shí),電極本身失電子,形成離子進(jìn)入溶液中,cu-2e-cu2+,d項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:c對(duì)點(diǎn)精練2 如圖所示,甲池的總反應(yīng)式為2ch3oh+3o2+4koh2k2co3+6h2o。下列說法正確的是(c)a.甲池通入ch3oh的電極反應(yīng)式為ch3oh+6e-+2h2oc+8h+b.反應(yīng)一段時(shí)間后,向乙池中加入一定

6、量cu(oh)2固體,能使cuso4溶液恢復(fù)到原濃度c.甲池中消耗224 ml(標(biāo)準(zhǔn)狀況)o2,此時(shí)丙池中理論上產(chǎn)生1.16 g固體d.若將乙池電解質(zhì)溶液換成agno3溶液,則可以實(shí)現(xiàn)在石墨棒上鍍銀解析:甲池通入ch3oh的電極發(fā)生氧化反應(yīng):ch3oh-6e-+8oh-c+6h2o,a項(xiàng)錯(cuò)誤;乙池中石墨作陽極,ag作陰極,電解總反應(yīng)式為2cuso4+2h2o2cu+o2+2h2so4,由于cuso4溶液過量,溶液中減少的是“2cu+o2”,因此加入cuo或cuco3能使原溶液恢復(fù)到原濃度,b項(xiàng)錯(cuò)誤;丙池中的總反應(yīng)為mgcl2+2h2omg(oh)2+h2+cl2,根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,可

7、得關(guān)系式:o24e-2mg(oh)2,丙池中產(chǎn)生mg(oh)2固體的質(zhì)量為258 g mol-1=1.16 g,c項(xiàng)正確;乙池中石墨棒作陽極,ag作陰極,只能在銀極上析出銀,d項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二含離子交換膜電池的應(yīng)用1.離子交換膜的類型及作用2.陰、陽離子交換膜的判斷(1)看清圖示,是否在交換膜上標(biāo)注了陰、陽離子,是否標(biāo)注了電源的正、負(fù)極,是否標(biāo)注了電子流向、電流流向等,明確陰、陽離子的移動(dòng)方向。(2)根據(jù)原電池、電解池中陰、陽離子的移動(dòng)方向,結(jié)合題意中給出的制備、電解物質(zhì)等信息,找出物質(zhì)生成或消耗的電極區(qū)域,確定移動(dòng)的陰、陽離子,從而推知離子交換膜的種類。3.三步法解答有關(guān)“膜”裝置題如電析法可

8、將含有anbm的廢水再生為hnb和a(oh)m,已知a為金屬活動(dòng)性順序表中h前金屬,bn-為含氧酸根離子。考向一用于物質(zhì)的分離和提純典例1 (2016全國卷)三室式電滲析法處理含na2so4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的na+和s可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()a.通電后中間隔室的s離子向正極遷移,正極區(qū)溶液ph增大b.該法在處理含na2so4廢水時(shí)可以得到naoh和h2so4產(chǎn)品c.負(fù)極反應(yīng)為2h2o-4e-o2+4h+,負(fù)極區(qū)溶液ph降低d.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.

9、5 mol的o2生成解析:正極區(qū)水電離出的oh-放電,溶液中c(h+)增大,ph減小,中間隔室的s透過cd膜移到正極區(qū)可得產(chǎn)品h2so4;負(fù)極區(qū)水電離出的h+放電:2h+2e-h2,溶液中c(oh-)增大,溶液ph增大,中間隔室的na+透過ab膜移入負(fù)極區(qū),可得產(chǎn)品naoh;由電子守恒,結(jié)合電極反應(yīng)4oh-4e-2h2o+o2可知,通過1 mol e-會(huì)有0.25 mol o2產(chǎn)生。答案:b對(duì)點(diǎn)精練1 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,圖中有機(jī)廢水中有機(jī)物可用 c6h10o5表示。下列有關(guān)說法不正確的是(c)a.cl-由中間室移向左室b.x氣體為co2c.處理

10、后的含n廢水的ph降低d.電路中每通過4 mol電子,產(chǎn)生x氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4 l解析:該原電池中,n得電子發(fā)生還原反應(yīng),則裝置中右邊電極是正極,電極反應(yīng)為2n+10e-+12h+n2+6h2o,裝置左邊電極是負(fù)極,負(fù)極上有機(jī)物失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成x為二氧化碳。放電時(shí),電解質(zhì)溶液中陰離子cl-移向負(fù)極室(左室),a、b項(xiàng)正確;根據(jù)正極反應(yīng)式可知h+參加反應(yīng)導(dǎo)致溶液酸性減小,溶液的ph增大,c項(xiàng)不正確;負(fù)極上有機(jī)物在厭氧菌作用下生成二氧化碳,電極反應(yīng)為c6h10o5-24e-+7h2o6co2+24h+,電路中每通過4 mol電子,產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下x氣體的體積為622.4 l=22

11、.4 l,d項(xiàng)正確?？枷蚨糜谖镔|(zhì)的制備典例2 (2018全國卷節(jié)選)焦亞硫酸鈉(na2s2o5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。制備na2s2o5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中so2堿吸收液中含有nahso3和na2so3。陽極的電極反應(yīng)式為。電解后,室的nahso3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到na2s2o5。解析:陽極上陰離子oh-放電,電極反應(yīng)式為2h2o-4e-o2+4h+,電解過程中h+透過陽離子交換膜進(jìn)入a室,故a室中nahso3濃度增加。答案:2h2o-4e-4h+o2a對(duì)點(diǎn)精練2 (2018浙江卷節(jié)選)以四甲基氯化銨(ch3)4ncl水溶液為原料

12、,通過電解法可以制備四甲基氫氧化銨(ch3)4noh,裝置如圖所示。(1)收集到(ch3)4noh的區(qū)域是(填“a”“b”“c”或“d”)。(2)寫出電池總反應(yīng)。解析:(1)根據(jù)題給信息及題圖,陰極的電極反應(yīng)式為2h2o+2e-h2+2oh-,陽極的電極反應(yīng)式為2cl-2e-cl2;根據(jù)陽離子交換膜只允許陽離子通過,所以收集到(ch3)4noh的區(qū)域是d。(2)根據(jù)題意,參與電極反應(yīng)的物質(zhì)實(shí)際上是(ch3)4ncl和水,產(chǎn)物是(ch3)4noh、cl2和h2,由此可寫出電池的總反應(yīng)為2(ch3)4ncl+2h2o2(ch3)4noh+h2+cl2。答案:(1)d(2)2(ch3)4ncl+2h

13、2o2(ch3)4noh+h2+cl2考點(diǎn)三電化學(xué)定量計(jì)算1.解題關(guān)鍵(1)電極名稱要區(qū)分清楚;(2)電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確;(3)各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循電子得失守恒。2.計(jì)算方法如以通過4 mol e-為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式:(式中m為金屬,n為其離子的化合價(jià)數(shù)值,涉及氣體體積時(shí)一定要注意氣體的狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)狀況)3.計(jì)算步驟(1)根據(jù)現(xiàn)象或其他條件(如果是電解池,可以根據(jù)與電源正負(fù)極的連接情況),準(zhǔn)確判定電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的類型和電極名稱;(2)準(zhǔn)確寫出電極反應(yīng)式;(3)根據(jù)題目所給條件和所要求解的問題,使用上述合適的方法建立等量關(guān)系求解。典例 (2019廣東肇慶二模)如圖是利用一種微生物將廢水

14、中的有機(jī)物(如淀粉)和廢氣no的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,下列說法中一定正確的是()a.質(zhì)子透過陽離子交換膜由右向左移動(dòng)b.電子流動(dòng)方向?yàn)閚yxmc.m電極反應(yīng)式:(c6h10o5)n+7nh2o-24ne-6nco2+24nh+d.當(dāng)m電極微生物將廢水中16.2 g淀粉轉(zhuǎn)化掉時(shí),n電極產(chǎn)生134.4 l n2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)解析:由題意利用一種微生物將廢水中有機(jī)物主要成分是(c6h10o5)n的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,即為原電池,質(zhì)子透過陽離子交換膜,從左向右移動(dòng),a錯(cuò)誤;電子流動(dòng)方向從負(fù)極經(jīng)過導(dǎo)線到正極,為mxyn,b錯(cuò)誤;m極為有機(jī)物,m極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極的電極反應(yīng)為(c6h10o5)n+7nh2o-24ne-6nco2+24nh+,c正確;當(dāng)m電極微生物將廢水中16.2 g淀粉轉(zhuǎn)化掉時(shí),物質(zhì)的量為 mol,故轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol24n=2.4 mol,而生成1 mol的氮?dú)廪D(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4 mol,故生成0.6 mol的氮?dú)?標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為13.44 l,d錯(cuò)誤。答案:c對(duì)點(diǎn)精練 (2019全國卷節(jié)選)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上,科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案,主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)