高考化學(xué)分類解析(十三)——電化學(xué)

1、高考化學(xué)分類解析(十三)電化學(xué)考點(diǎn)闡釋1.理解原電池原理，初步了解化學(xué)電源，了解化學(xué)腐蝕與電化腐蝕及一般防腐蝕方法。2.理解電解原理；了解銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。命題趨向與應(yīng)試策略(一)重視基礎(chǔ) 形成知識(shí)規(guī)律1.原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律若無(wú)外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“三看”。先看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同。再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中。后看回路：形成閉合回路或兩極接觸。若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當(dāng)陽(yáng)極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子相同則為電鍍池，其余情況為電解池。2.酸、堿、鹽溶液電解規(guī)律(惰性

2、電極)3.電解有關(guān)計(jì)算的方法規(guī)律有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)以及溶液的pH、物質(zhì)的量濃度等。解答此類題的方法有兩種：一是根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式列比例式求解；二是利用各電極、線路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目守恒列等式求解。以電子守恒較為簡(jiǎn)便，注意運(yùn)用。4.電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用(1)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵為例)：(2)金屬的防護(hù)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如把Ni、Cr等加入普通鋼里制成不銹鋼。覆蓋保護(hù)層：a.涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等。b.電鍍耐腐蝕的金屬(Zn、Sn、Cr、Ni等)。電化學(xué)保護(hù)法：多采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。如在船只的螺旋槳附近的船體上，鑲嵌活潑金屬鋅塊。

3、另外，可采用與電源負(fù)極相連接的保護(hù)方式。如大型水壩的船閘的保護(hù)就是讓鐵閘門(mén)和電源負(fù)極相連。(3)電解原理的應(yīng)用氯堿工業(yè)(電解飽和食鹽水)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2活潑金屬Na、Mg、Al的制取，例如，電解熔融的NaOH制金屬Na。金屬精煉：如銅的精煉，以粗銅做陽(yáng)極，精銅做陰極，含Cu2的溶液做電解質(zhì)溶液。電鍍：待鍍金屬制品做陰極，鍍層金屬做陽(yáng)極，含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液。陽(yáng)極反應(yīng)：Mne=Mn(進(jìn)入溶液)；陰極反應(yīng)：Mnne=M(在鍍件上沉積)。其特點(diǎn)是陽(yáng)極本身參與電極反應(yīng)，電鍍過(guò)程中相關(guān)離子的濃度保持不變。(二)分析熱點(diǎn) 把握命題趨向關(guān)于電化學(xué)的內(nèi)容是歷年高考的重要知識(shí)點(diǎn)

4、之一，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，已成高考的必考題?？疾榈膬?nèi)容有：原電池、電解池、電鍍池的電極名稱及電極反應(yīng)式；根據(jù)原電池、電解池的電極變化判斷金屬活潑性強(qiáng)弱;根據(jù)電解時(shí)電極變化判斷電極材料或電解質(zhì)種類；新型電池的電極反應(yīng)及應(yīng)用；有關(guān)電解產(chǎn)物的判斷和計(jì)算。其中原電池的工作原理、電解產(chǎn)物判斷與計(jì)算是高考命題的熱點(diǎn)。由于電化學(xué)常常涉及到物理學(xué)中的串聯(lián)電路、并聯(lián)電路以及相關(guān)物理量如電流強(qiáng)度、電壓、電阻、時(shí)間、電量等，無(wú)疑有關(guān)電化學(xué)知識(shí)也必然是物理學(xué)和化學(xué)的交匯點(diǎn)，這一融合正反映了“3X”理科綜合測(cè)試的精神，展望它將會(huì)成為“3X”綜合測(cè)試的熱點(diǎn)。例1某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解

5、飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，則對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC.a為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaClD.a為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和NaCl解析：用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液發(fā)生的反應(yīng)是：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，伴隨電解過(guò)程所發(fā)生的副反應(yīng)是2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，則可推知使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液主要成分是NaClO和NaCl溶液，起消毒作用的是NaClO溶液。電解過(guò)程

6、陰極產(chǎn)生氫氣，結(jié)合圖示，消毒液發(fā)生器的液體上部空間充滿的是氫氣，從中推知電源a極是負(fù)極，b為正極。所以B選項(xiàng)符合題意。答案：B例2鋅錳干電池是普遍使用的化學(xué)電源，其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等的糊狀物。以鋅筒為負(fù)極材料，石墨為正極材料。一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分別為E=1.5 V，r=0.25 ，它對(duì)外供電時(shí)效率=75%。干電池的工作原理是：Zn2MnO22NH=Zn2Mn2O32NH3H2O(1)試寫(xiě)出干電池放電時(shí)的正、負(fù)電極反應(yīng)式：正極：_負(fù)極：_干電池用久了就會(huì)變軟，其原因是_。(2)正極反應(yīng)中，前后經(jīng)歷了下列兩個(gè)反應(yīng)：2NH2e=2NH3H22MnO2H2=Mn2O3H2O

7、如果正極反應(yīng)沒(méi)有MnO2的參與，干電池將難以持續(xù)穩(wěn)定工作。試說(shuō)明理由。(3)在通電10 min的時(shí)間內(nèi)參加反應(yīng)的MnO2質(zhì)量約為多少？外電阻消耗的電能是多少？(4)許多國(guó)家對(duì)廢舊電池進(jìn)行回收，從保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源解釋為什么要回收廢舊電池。解析：這是一道物理、化學(xué)綜合試題，涉及能量轉(zhuǎn)化、原電池原理、環(huán)境保護(hù)及電路計(jì)算等知識(shí)。各問(wèn)之間有滲透，但彼此間相對(duì)獨(dú)立，學(xué)生思維空間有較大的自由度。依題意：=75%，解得R=0.75 。I=1.5 A。通電10 min消耗的電量為：Q=I·t=1.5 A×10×60 s=900 C。轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：9.34×103

8、mol×87 g·mol1=0.813 g。外電阻消耗電能W=I2Rt=(1.5 A)2×0.75 ×600 s=1.01×103 J。答案：(1)2MnO22NH2e=Mn2O32NH3H2O Zn2e=Zn2 有水產(chǎn)生，鋅筒變薄 (2)正極反應(yīng)中間產(chǎn)物H2附著于石墨，增加電池內(nèi)阻。(3)0.813 g；1.01×103 J。(4)可以回收到大量的金屬材料和化工原料。廢舊電池有害于生態(tài)環(huán)境的物質(zhì)在自然條件下極難被降解；廢舊鋅錳干電池含有高濃度的氯化銨溶液，埋在土壤中會(huì)使土壤酸化，種子脫水死亡。試題類編(一)選擇題1.家用炒菜鐵鍋用水

9、清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是A.4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3B.2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2C.2H2OO24e=4OHD.Fe3e=Fe32.通以相等的電量，分別電解等濃度的硝酸銀和硝酸亞汞(亞汞的化合價(jià)為1)溶液，若被還原的硝酸銀和硝酸亞汞的物質(zhì)的量之比n(硝酸銀)n(硝酸亞汞)=21，則下列表述正確的是A.在兩個(gè)陰極上得到的銀和汞的物質(zhì)的量之比n(Ag)n(Hg)=21B.在兩個(gè)陽(yáng)極上得到的產(chǎn)物的物質(zhì)的量不相等C.硝酸亞汞的分子式為HgNO3D.硝酸亞汞的分子式為Hg2(NO3)23.在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧

10、化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是A.原電池正極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)B.原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)C.原電池負(fù)極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)D.原電池負(fù)極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)4.銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，鋅片是A.陰極B.正極C.陽(yáng)極D.負(fù)極5.下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B.用鋅片做陽(yáng)極，鐵片做陰極，電解氯化鋅溶液，鐵片表面出現(xiàn)一層鋅C.把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快6. 100 mL濃度為2 mol·L1的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng)

11、，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是A.加入適量的6 mol·L1的鹽酸B.加入數(shù)滴氯化銅溶液C.加入適量蒸餾水D.加入適量的氯化鈉溶液7.用兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上析出銀的質(zhì)量大約是A.27 mgB.54 mgC.108 mg D.216 mg8.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程，其首要原因是A.利用電池外殼的金屬材料B.防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染C.不使電池中滲

12、泄的電解液腐蝕其他物品D.回收其中的石墨電極9.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是A.2H2eH2B.2H2OO24e4OHC.Fe2eFe2D.4OH4e2H2OO210.氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是H2NiO(OH) Ni(OH)2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是A.電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大B.電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C.電池充電時(shí)，氫元素被還原D.電池放電時(shí)，H2是負(fù)極11.用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重a g時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生b L氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量是

13、A.B.C.D.12.下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是A.銅鋅原電池中銅是正極B.用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陰極C.在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極D.電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽(yáng)極13.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.052(5.2%)的NaOH溶液1 L(密度為1.06 g·cm3)用鉑電極電解，當(dāng)溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變了0.010(1.0%)時(shí)停止電解，則此時(shí)溶液中應(yīng)符合的關(guān)系是14以下現(xiàn)象與電化腐蝕無(wú)關(guān)的是A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠B.生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D.銀制獎(jiǎng)牌久置后表面變暗15.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上發(fā)生的

14、電極反應(yīng)是A.2H2e=H2B.Fe22e=FeC.2H2OO24e=4OHD.Fe3e=Fe216.實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣，已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極PbSO=PbSO42e，正極PbO24HSO2e=PbSO42H2O今若制得Cl20.050mol，這時(shí)電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是17.將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時(shí)間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為A.123 B.321 C.631 D.63218X、Y、Z、M代表四種金屬元素，金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí)，X溶解，Z極上有氫氣放出；若電解Y

15、2和Z2共存的溶液時(shí)，Y先析出；又知M2的氧化性強(qiáng)于Y2。則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)锳.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y19.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過(guò)程可以表示為2AgZn(OH)2Ag2OZnH2O，在此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn20.下列敘述正確的是鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率。鍍層破損后，白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易腐蝕。電鍍時(shí)應(yīng)把鍍件置于電解

16、槽的陰極。冶煉鋁時(shí)，把氧化鋁加入液態(tài)冰晶石中成為熔融體后電解鋼鐵表面常易腐蝕生成Fe2O3·nH2OA. B.C.D.(二)筆答題21.如圖是可用于測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)的裝置示意圖，其中A、B是兩塊純銅片，插在CuSO4稀溶液中，銅片與引出導(dǎo)線相連，引出端分別為X、Y。(1)當(dāng)以I=0.21 A的電流電解60 min后，測(cè)得銅片A的質(zhì)量增加了0.25 g，則圖裝置中的X端應(yīng)與直流電的_極相連，它是電解池的_極。(2)電解后銅片B的質(zhì)量_。(答“增加”“減少”或“不變”)(3)列式計(jì)算實(shí)驗(yàn)測(cè)得的阿伏加德羅常數(shù)NA。(已知電子電量e=1.60×1019C)22.熔融鹽燃料電池具有

17、高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用LiCO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得?50下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO2CO4CO24e陰極反應(yīng)式： ，總電池反應(yīng)式： 。答案解析(一)選擇題1.答案：D解析：洗過(guò)的鐵鍋在空氣中放置,可發(fā)生吸氧腐蝕。負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為2Fe4e=2Fe2，正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2OO24e=4OH，總反應(yīng)式為2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，而Fe(OH)2又被O2氧化為紅褐色的Fe(OH)3。2.答案：D解析：通以相等的電量，即是通過(guò)相同的電子數(shù)，銀和亞汞都是1價(jià)，因此得到的單

18、質(zhì)銀和汞的物質(zhì)的量也應(yīng)相等；又因電解的n(硝酸銀)n(硝酸亞汞)=21，硝酸銀的化學(xué)式為AgNO3，故硝酸亞汞的化學(xué)式不可能為HgNO3，只能為Hg2(NO3)2。3.答案：BC解析：原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)。原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)。4.答案：D解析：電解池的兩極分別命名為陰陽(yáng)極，原電池的兩極分別命名為正負(fù)極。銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中形成了原電池，其中鋅失電子作原電池的負(fù)極。5.答案：C解析：銅鐵是兩種活潑性不同的金屬，稀硫酸是電解質(zhì)溶液，三者共同形成原電池，鐵片上發(fā)生氧化反應(yīng)；Fe2e=Fe2，銅片上發(fā)生還原反應(yīng)：2H2e=2H 2H=H2故A

19、選項(xiàng)正確。B選項(xiàng)中的條件相當(dāng)于在鐵片上鍍鋅即電鍍池，鋅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Zn2e=Zn2，鐵片上發(fā)生的反應(yīng)為：Zn22e=Zn，理論上ZnCl2溶液的濃度不變，故B選項(xiàng)也正確。Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。Zn2HCl=ZnCl2H2，向其中加入幾滴氯化銅溶液后，發(fā)生反應(yīng)ZnCu2=Zn2Cu，則銅和鋅及電解質(zhì)溶液形成了原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)，加快了氫氣的放出速率，故D選項(xiàng)也正確。6.答案：B解析：向溶液中再加入鹽酸，增加了H的物質(zhì)的量，也就增加了放出的H2的量，故A錯(cuò)；因鋅是過(guò)量的，放出H2的量取決于鹽酸的量，加入CuCl2后，有少量銅析出，附在鋅片上，形成了原電池

20、反應(yīng)，反應(yīng)的速率加快，故B正確；向原溶液中加入水或氯化鈉溶液都引起溶液中H濃度的下降，反應(yīng)速率變慢，故C、D都不對(duì)。7.答案：B解析：在陽(yáng)極水電離出的OH放電，破壞了水的電離平衡，H濃度增大。由題意知：n(H)0.5 L×(103106) mol·L15×104 mol，陰陽(yáng)兩極放電數(shù)目相等，陰極析出的銀的物質(zhì)的量等于陽(yáng)極析出氫氣的物質(zhì)的量，m(Ag)5×104mol×108 g·mol1×103 mg·g154 mg。8.答案：B解析：隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的提高，環(huán)境污染和環(huán)保問(wèn)題已越來(lái)越受到人們重視，廢

21、電池中含有汞等多種重金屬離子，極易對(duì)環(huán)境造成污染。9.答案：C解析：鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，鐵作負(fù)極被氧化，電極方程式為：Fe2e=Fe2。10.答案：CD解析：放電時(shí)，H2作原電池負(fù)極被氧化為H，其周圍的pH減小。充電時(shí)，H2作電解池的陰極，氫被還原為H2。11.答案：C解析：陰陽(yáng)兩極轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相同： 12.答案：AC解析：在工件上鍍銅時(shí)，需要將溶液中的Cu2還原成金屬銅而沉積在工件上。用做向溶液供給Cu2離子的銅則必須作為陽(yáng)極。電解硫酸時(shí)，金屬銅如果作為陽(yáng)極，它將以Cu2離子的形式被溶解而進(jìn)入電解液。當(dāng)在電解液內(nèi)有H和Cu2兩種離子共存時(shí)，后者將在陰極上放電。這樣，陰極的生成物將是金屬銅

22、而不是氧氣。換言之，陰極將被鍍銅，達(dá)不到制取氫氣、氧氣的目的?？梢?jiàn)選項(xiàng)D不對(duì)。13.答案：B解析：電解NaOH溶液時(shí)電極反應(yīng)為：陽(yáng)極：4OH4e=2H2OO2陰極：4H4e=2H2，即電解水。由此可知電解后NaOH濃度增大，陽(yáng)極產(chǎn)物(O2)質(zhì)量大于陰極產(chǎn)物(H2)質(zhì)量。14.答案：D解析：選項(xiàng)A中黃銅是銅鋅合金，可以構(gòu)成原電池，但銅沒(méi)有鋅活潑，被腐蝕的是鋅而不是銅，所以不易產(chǎn)生銅綠；選項(xiàng)B中生鐵是鐵碳合金，可以構(gòu)成原電池而使鐵腐蝕生銹，軟鐵芯幾乎是純鐵，不構(gòu)成原電池；選項(xiàng)C中鐵與銅接觸構(gòu)成原電池，鐵比銅活潑，鐵就腐蝕生成鐵銹。選項(xiàng)D中銀質(zhì)獎(jiǎng)牌是由較純的銀制作的，不構(gòu)成原電池，久置后表面變暗是跟空氣中的多種物質(zhì)反應(yīng)造成的。15.答案：C解析：鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子被還原的反應(yīng)：2H2OO24e=4OH。16.答案：C解析：該題只要明確原電池和電解池原理，抓住轉(zhuǎn)移電子守恒即可。由2Cl2e=Cl2，可知制0.05 mol Cl2轉(zhuǎn)移0.10 mol電子，再由鉛蓄電池總反應(yīng)：PbPbO24H2SO=2PbSO42H2O可看出每轉(zhuǎn)