高考化學大一輪復習方案題型分類突破專題強化訓練專題提升六電化學原理的綜合應用課件

專題提升六PART06電化學原理的綜合應用題型分類突破│專題強化訓練考情剖析專題提升六電化學原理的綜合應用從高考試題來看，電化學是高考命題的熱點之一。隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，新型化學電源成了高考的高頻考點。試題常以新型可逆電池為素材來考查原電池、電解池工作原理、工作中電極周圍的變化、電解質溶液的變化等。如2016年四川卷第5題，2016年全國卷Ⅱ第11題，2016年全國卷Ⅲ第11題，2015年全國卷Ⅰ第11題(考查微生物電池工作原理)，2015年全國卷Ⅱ第26題(考查酸性鋅錳干電池的工作原理及計算)。另外近幾年有關電解池在污水治理、物質制備以及環(huán)境保護等方面應用的試題開始頻頻出現(xiàn)，如2016年全國卷Ⅰ第11題，2015年四川卷第5題等。題型一重要的化學電源【解題策略】高考中常見的新型電池有“氫鎳電池”“高鐵電池”“堿性鋅錳電池”“海洋電池”“燃料電池”(如新型細菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質子交換膜燃料電池、CO燃料電池)“鋰離子電池”“鋅銀電池”“紐扣電池”“Mg—AgCl電池”“Mg—H2O2電池”等。新型電池是對電化學原理的綜合考查，在高考中依托新型電池考查的電化學原理知識有以下幾點。1．判斷電極(1)“放電”時正、負極的判斷①負極：元素化合價升高或發(fā)生氧化反應的物質；②正極：元素化合價降低或發(fā)生還原反應的物質。(2)“充電”時陰、陽極的判斷①陰極：“放電”時的負極在“充電”時為陰極；②陽極：“放電”時的正極在“充電”時為陽極。題型分類突破題型分類突破2．微粒流向(1)電子流向①電解池：電源負極→陰極，陽極→電源正極；②原電池：負極→正極。提示：無論是電解池還是原電池電子均不能流經(jīng)電解質溶液。(2)離子流向①電解池：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極；②原電池：陽離子移向正極，陰離子移向負極。3．書寫電極反應式(1)“放電”時電極反應式的書寫:①依據(jù)條件，指出參與負極和正極反應的物質，根據(jù)化合價的變化，判斷轉移電子的數(shù)目；②根據(jù)守恒書寫負極(或正極)反應式，特別應注意電極產(chǎn)物是否與電解質溶液共存。(2)“充電”時電極反應式的書寫:充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽極反應為放電時正極反應的逆過程，充電時的陰極反應為放電時負極反應的逆過程。題型分類突破例1[2016·四川卷]某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應為Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的是(

)A．放電時，Li＋在電解質中由負極向正極遷移B．放電時，負極的電極反應式為LixC6－xe－===xLi＋＋C6C．充電時，若轉移1mole－，石墨(C6)電極將增重7xgD．充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋[答案]C[解析]該電池放電時是原電池，帶正電荷的陽離子向正極移動，放電時負極失去電子，電極反應式為LixC6－xe－===xLi＋＋C6，A、B項正確；充電時是電解池，陰極石墨(C6)發(fā)生還原反應：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，若轉移1mol電子，則石墨C6電極增重7g，陽極失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，C項錯誤，D項正確。題型分類突破變式題

[2016·河南洛陽二模]科學家設想以N2和H2為反應物，以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液，可制造出既能提供電源，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖Z6－1所示，下列說法不正確的是(

)A．該電池外電路電流從通入H2的電極流向通入N2的電極B．反應過程中溶液的pH會變大，故需要加入鹽酸C．通入N2的電極發(fā)生的電極反應式為N2＋6e－＋8H＋===2NH4+D．通入H2的電極為負極，A為NH4Cl圖Z6－1題型分類突破[解析]電流從正極流向負極，即電流從通入N2的電極流向通入H2的電極，故A錯誤；放電過程中，負極電極反應為H2－2e－===2H＋，正極電極反應為N2＋8H＋＋6e－===2NH4+，總反應式為N2＋3H2＋2H＋===2NH4+，消耗氫離子，電解質溶液pH升高，故需要加入鹽酸，故B正確；正極發(fā)生還原反應，即氮氣被還原生成NH4+，電極反應式為N2＋6e－＋8H＋===2NH4+，故C正確；H2為負極，A為NH4Cl，故D正確。[答案]A題型分類突破題型二電解池的“不尋常”應用【解題策略】近幾年有關電解應用主要體現(xiàn)在兩個方面：治理環(huán)境和制備物質；解決此類問題除了要明確電解原理之外，還需把握以下六點：1．分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極的反應為“陽氧陰還”。2．剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。3．注意放電順序。4．書寫電極反應式，注意得失電子守恒。5．正確判斷產(chǎn)物。(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2－>I－>Br－>Cl－>OH－（水）。題型分類突破題型分類突破圖Z6－2題型分類突破[解析]通電時中間隔室的SO42-向正極移動，正極為水電離出的OH－失去電子，溶液中H＋濃度增大，溶液的pH減小，A項錯誤；該法處理含Na2SO4的廢水，在負極區(qū)和正極區(qū)分別得到NaOH和H2SO4，B項正確；負極為水電離出的H＋得電子被還原，溶液中c(OH－)增大，負極區(qū)溶液pH升高，C項錯誤；正極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，電路中轉移1mol電子時，生成0.25molO2，D項錯誤。[答案]B題型分類突破變式題H3PO2也可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖Z6－3所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：(1)寫出陽極的電極反應式：______________________________。(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：_________________________。(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有________雜質，該雜質產(chǎn)生的原因是________________________。圖Z6-3題型分類突破題型分類突破題型三金屬腐蝕與防護的“兩種比較”“兩種方法”【解題策略】關于金屬的腐蝕和防護是?？贾R點，由于這一部分內容難度較小，所以考題相對也較容易。復習時對這一部分要注意抓住兩個比較和兩種方法。1．兩種比較(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較(2)腐蝕快慢的比較類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正極反應2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－負極反應Fe－2e－=Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋其他反應Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3失去部分水轉化為鐵銹題型分類突破①一般來說可用下列原則判斷：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕；②對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液中的腐蝕>弱電解質溶液中的腐蝕>非電解質溶液中的腐蝕；③活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快；④對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，金屬腐蝕的速率越快。2．兩種保護方法(1)加防護層如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬或生成一層致密的氧化物薄膜。(2)電化學防護①犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理：正極為被保護的金屬，負極為比被保護的金屬活潑的金屬；②外加電流的陰極保護法——電解原理：陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極。題型分類突破例3[2015·上海卷]研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖Z6－4所示。下列有關說法錯誤的是(

)A．d為石墨，鐵片腐蝕加快B．d為石墨，石墨上電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D．d為鋅塊，鐵片上電極反應為2H＋＋2e－===H2↑[答案]D[解析]d為石墨，則鐵、石墨和海水通過吸氧腐蝕形成原電池，加快鐵片腐蝕，A項正確；d為石墨是正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B項正確；d為鋅片，則由Zn、Fe和海水構成原電池，由于活潑性Zn＞Fe，則鋅作負極，鐵片不易被腐蝕，C項正確；d為鋅片時，鐵片是正極，反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D項錯誤。圖Z6－4題型分類突破變式題鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關系密切。圖Z6－5是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。(1)該電化腐蝕稱為________。(2)圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是________(填字母)。[答案](1)吸氧腐蝕(2)B[解析](1)若為析氫腐蝕則B、C、D的腐蝕程度相同，則該電化學腐蝕為吸氧腐蝕。(2)氧氣的濃度越大，吸氧腐蝕越嚴重，則B區(qū)域產(chǎn)生鐵銹最多。圖Z6－5題型分類突破題型四有關電化學的計算【解題策略】1．原電池和電解池的計算主要包括以下幾個方面：(1)根據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量(析出固體的質量、產(chǎn)生氣體的體積等)；(2)溶液pH的計算；(3)相對原子質量和阿伏伽德羅常數(shù)的計算；(4)產(chǎn)物的量與電荷量關系的計算。2．解題方法(1)根據(jù)總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。2)根據(jù)電子守恒計算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。題型分類突破(②用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關系式計算據(jù)得失電子守恒關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關系式。串聯(lián)電路中各電極得失電子數(shù)相等，即電路中通過的電量(電子總數(shù))相等。如以通過4mole－為橋梁可構建如下關系式：該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。易錯警示：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19來計算電路中通過的電量。題型分類突破例4

[2015·重慶卷節(jié)選]圖Z6－6為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。(1)腐蝕過程中，負極是__________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；(2)環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________________________；(3)若生成4.29gCu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標準狀況)。圖Z6－6題型分類突破[答案](1)C(2)2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓(3)0.448題型分類突破圖Z6－7題型分類突破[答案]D1．[2016·天津津南區(qū)模擬]在城市中地下常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路，有些地面上還鋪有地鐵或城鐵的鐵軌，當有電流泄漏入潮濕的土壤中，并與金屬管道或鐵軌形成回路時，就會引起后者的腐蝕。原理簡化如圖Z6－8所示。則下列有關說法不正確的是(

)A．原理圖可理解為兩個串聯(lián)電解裝置B．溶液中鐵絲被腐蝕時，左側有無色氣體產(chǎn)生，附近產(chǎn)生少量白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色C．溶液中鐵絲左端電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋D．地下管線被腐蝕，不易發(fā)現(xiàn)，維修也不便，故應將埋在地下的金屬管道表面涂絕緣膜(或油漆等)專題強化訓練專題強化訓練[答案]C[解析]原理圖可理解為兩個串聯(lián)的電解裝置，A項正確。左側鐵棒為陽極，鐵失電子生成亞鐵離子，鐵絲左側為陰極，氫離子在陰極放電生成氫氣，同時有OH－生成，亞鐵離子與OH－結合，產(chǎn)生少量白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，B項正確、C項錯誤。2．[2016·合肥第一次質檢]觀察下列裝置示意圖，有關敘述正確的是(

)

圖Z6－9A．裝置甲中陽極上析出紅色固體B．裝置乙中銅片應與電源負極相連C．裝置丙中外電路電流方向：b極→a極D．裝置丁中陰極反應：2Cl－－2e－=Cl2↑專題強化訓練專題強化訓練[答案]C[解析]A項，陽極上為Cl－被氧化，產(chǎn)生氣泡，錯誤；B項，電鍍裝置中，鍍層金屬與電源正極相連，錯誤；C項，a是負極，b是正極，正確；D項，陰極上溶液中的陽離子發(fā)生還原反應，錯誤。3．電化學氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如圖Z6－10。下列說法不正確的是(

)A．O2在電極b上發(fā)生還原反應B．溶液中OH－向電極a移動C．反應消耗的NH3與O2的物質的量之比為4∶5D．負極的電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O專題強化訓練[答案]C[解析]構成的原電池中，通入氧氣的電極是正極，發(fā)生還原反應，A正確；溶液中陰離子氫氧根離子移向負極a極，B正確；1molNH3反應生成氮氣轉移3mol電子，1molO2反應轉移4mol電子，根據(jù)電子轉移守恒，消耗的NH3與O2的物質的量之比為4∶3，C錯誤；負極的電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，D正確。4．利用反應6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O構造電池的裝置如圖Z6－11所示。此方法既能實現(xiàn)有效清除氮氧化物，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學能。下列說法正確的是(

)A．電流從左側電極經(jīng)過負載后流向右側電極B．為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜C．電極A極反應式為2NH3－6e－=N2＋6H＋D．當有4.48LNO2被處理時，轉移電子數(shù)為0.8NA專題強化訓練專題強化訓練[答案]B[解析]該反應中，二氧化氮中氮元素化合價由＋4價變?yōu)?價、氨氣中氮元素化合價由－3價變?yōu)?價，所以通入二氧化氮的電極是正極、通入氨氣的電極是負極，放電時，電流從正極沿導線流向負極，所以電流從右側電極經(jīng)過負載后流向左側電極，故A錯誤；原電池工作時，陰離子向負極移動，為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜，防止二氧化氮反應生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，導致原電池不能正常工作，故B正確；電解質溶液呈堿性，則負極電極方程式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，故C錯誤；氣體摩爾體積受溫度和壓強影響，溫度和壓強未知導致氣體摩爾體積未知，所以無法計算，故D錯誤。5．[2016·衡水二中]關于下列裝置的說法正確的是(

)

圖Z6－12A．裝置①中鹽橋內的K＋移向CuSO4溶液B．裝置①將電能轉變?yōu)榛瘜W能C．若裝置②用于鐵棒鍍銅，則N極為鐵棒D．若裝置②用于電解精煉銅，溶液中的Cu2＋濃度保持不變專題強化訓練專題強化訓練[答案]A[解析]裝置①是原電池，Zn是負極，Cu是正極，陽離子K＋移向CuSO4溶液，A正確，B錯誤；裝置②是電解池，N是陽極，M是陰極，鐵棒鍍銅時M極應為鐵棒，C錯誤；電解精煉銅時，溶液中的Cu2＋濃度降低，D錯誤。專題強化訓練6．[2016·衡水二中]某小組用如圖Z6－13裝置進行實驗，下列說法正確的是(

)A．閉合K，外電路電流方向為Fe電極→石墨電極B．鹽橋中的電解質可以用KClC．閉合K，石墨電極上只生成銅D．導線中流過0.15mole－時，加入5.55gCu2(OH)2CO3，CuSO4溶液可恢復原組成[解析]左側兩個燒杯構成了一個原電池，F(xiàn)e為負極，Ag為正極；右側燒杯為電解池。原電池中電流從正極流向負極，故外電路電流方向為Ag電極→Pt電極，石墨電極→Fe電極，A項錯誤。KCl中的Cl－與Ag＋反應，故鹽橋中的電解質不能是KCl，B項錯誤。閉合K，石墨連接原電池的負極，石墨為陰極，發(fā)生還原反應，Cu2＋被完全還原成Cu后，H＋再被還原生成氫氣，C項錯誤。[答案]D專題強化訓練7．[2016·石家莊第一次質檢]某興趣小組的同學用圖Z6－14所示裝置研究有關電化學的問題(甲、乙、丙三池中溶質足量)，當閉合該裝置的開關K時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉。請回答下列問題：(1)甲池為____(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，A電極的電極反應式為_________。(2)丙池中F電極為________(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”)，該池的總反應方程式為__________________________________________________________________________。(3)當乙池中C極質量減輕10.8g時，甲池中B電極理論上消耗O2的體積為________mL(標準狀況)。(4)一段時間后，斷開開關K。加入下列物質能使乙池恢復到反應前