2018届二轮复习电化学学案（全国通用）(5)

2018届二轮复习电化学学案（全国通用）(5)

专题四　电化学 ‎【高考分析】‎ 高考命题研究 ‎1.原电池的工作原理及其应用：正负极判断、电子离子移动方向、电极反应式的书写、原电池的相关计算 ‎2.电解原理及其应用：电极反应式的书写及正负判断、离子的移动方向判断、根据电子守恒简单计算 ‎3.原电池与电解原理综合应用：以“串联电路”“二次电池”为载体考查原电池及电解池的判断及电极反应式的书写、电子离子移动方向的判断 ‎【课堂探究】‎ ‎1、三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是 A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2 H2O–4e–=O2 + 4H+，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成 ‎2、“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，“电解”中阴极反应的主要产物是______。‎ ‎3、“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，制取KMnO4溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为 ，阴极逸出是 。‎ ‎4、微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微 生物电池的说法错误的是（ ）‎ A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O ‎5、(H3PO2)也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)： ①写出阳极的电极反应式　　　　　　　　。 ②分析产品室可得到H3PO2的原因　　　　　　　。 ③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点 是产生　　　　 杂质。该杂质产生的原因是：　　　　　　　 。 ‎ ‎【考点揭秘】‎ 高频考点一：原电池的工作原理及其应用 ‎1．2015天津国际锂电池技术及产品展览会暨论坛于2015年3月9日—13日在天津滨海国际会展中心举行。锂离子电池种类很多，其中有一种锂电池，用金属锂和石墨做电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中而形成的，电池总反应为：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，则下列叙述中错误的是(　　)‎ A．电解质溶液中混入水，会影响电池反应 B．反应中，SOCl2既是溶剂，又是氧化剂 C．电池工作(放电)过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3‎ D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极生成硫的物质的量之比为4∶1‎ ‎2．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(　　)‎ A．电流由O2所在的铂电极流出 B．O2所在的铂电极处发生还原反应 C．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋‎ D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 ‎3．硼化钒(VB2)－空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如图，该电池工作时反应为：4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5。下列说法正确的是(　　)‎ A．电极a为电池负极 B．图中选择性透过膜只能让阳离子透过 C．电子由VB2极经KOH溶液流向a电极 D．VB2极发生的电极反应为：2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O 高频考点二：电解原理及其应用 ‎4．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)‎ A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原 D．a电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O ‎5．一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．外电路电子的移动方向：A→电源→B B．气体X在反应中通常表现还原性 C．电极D为惰性电极，E为活泼电极 D．电极D的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12‎ ‎6．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是(　　)‎ A．阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2‎ B．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu C．BC段表示在阴极上是H＋，放电产生了H2‎ D．CD段相当于电解水 ‎7．下列关于电化学的叙述正确的是(　　)‎ A．图①两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时石墨一极变红 B．图②装置可以验证牺牲阳极的阴极保护法 C．图③可以模拟钢铁吸氧腐蚀，碳棒一极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．分别给上述4个装置的铁电极附近滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，②④出现蓝色沉淀 高频考点三：原电池与电解原理综合应用 ‎8．中国首个空间实验室——“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是(　　)‎ A．B区的OH－通过隔膜向a电极移动，A区pH增大 B．图中右管中的OH－通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应 C．c是正极，电极上的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑‎ D．当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L ‎9．如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列说法错误的是(　　)‎ A．仅K1闭合，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．仅K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C．仅K2闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．仅K2闭合，电路中通过a mol电子时，两极共产生0.5a mol气体 ‎10．某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法不合理的是(　　)‎ A．①区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]后出现蓝色，Fe被腐蚀 B．②区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3[Fe(NH)6]出现蓝色，Fe被腐蚀 C．③区Zn电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]未出现蓝色，Fe被保护 D．④区Zn电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]出现蓝色，Fe被腐蚀 ‎【专题限时训练】‎ ‎11、用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O ‎12、如图所示，A池用石墨电极电解pH＝13氢氧化钠溶液(100 mL)，B池c电极为纯铜，d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag)，溶液是足量CuSO4溶液，通电一段时间后停止，A池a极产生的气体在标准状况下为2.24 L，则下列说法正确的是(　　)‎ A．d电极质量一定减少6.4 g B．c电极质量一定增加6.4 g C．A池pH不变 D．A池溶液质量减少3.6 g ‎13．我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。‎ ‎(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第________周期。‎ ‎(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g，则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为________。‎ ‎(3)研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是________。‎ A．降低了反应的活化能 B．增大了反应的速率 C．降低了反应的焓变 D．增大了反应的平衡常数 ‎(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为________。‎ ‎(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。‎ ‎①腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；‎ ‎②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为________________________________；‎ ‎③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________ L(标准状况)。‎ ‎14．利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。‎ ‎(1)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为______溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_______，电解过程中Li＋向________电极迁移(填“A”或“B”)。‎ ‎(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：‎ Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为______________________。‎ 铁渣中铁元素的化合价为______。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41 g，CO2体积为1.344 L(标准状况)，则钴氧化物的化学式为________。‎ ‎15．(21分)海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：‎ 成分 Na＋‎ K＋‎ Ca2＋‎ Mg2＋‎ Cl－‎ SO HCO 含量/mg·L－1‎ ‎9 360‎ ‎83‎ ‎200‎ ‎1 100‎ ‎16 000‎ ‎1 200‎ ‎118‎ ‎(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，‎ 其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。‎ ‎①阴极的电极反应式为________。‎ ‎②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________；‎ ‎③淡水的出口为a、b、c中的________出口。‎ ‎(2)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：‎ 该电池电解质与传导Li＋的固体材料，放电时该电极是电池的__________(填“正”或“负”)极，电极反应式为___________________。‎ ‎16．用惰性电极电解200 mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图①所示，电解过程中的实验数据如图②所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。‎ ‎(1)下列说法正确的是______(填序号)。‎ A．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生 B．a电极上发生的反应为2H+＋2e-===H2↑和4OH-－4e-===2H2O＋O2↑‎ C．从P点到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 gmol-1‎ D．OP段表示H2和O2混合气体的体积变化，PQ段表示O2的体积变化 ‎(2)如果要使溶液恢复到电解前的状态，向溶液中加入0.8 g CuO即可，则电解后溶液的pH为_____________________________。‎ ‎(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。‎ ‎(4)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为________mol。‎ 答案 课堂探究：‎ ‎1、B 2、H2 3、MnO42--e-=MnO4- H2 4、A 5、①2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋； ②阳极室的H+ 穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2- 穿过阴膜扩散至产品室、二者反应生成 ③PO43－；H3PO3或H2PO2被氧化 ‎ ‎1、C 2、C 3、D 4、B 5、D 6、C 7、C 8、B 9、D 10、A 11、D ‎12、B ‎13、(1)四　‎ ‎(2)10∶1　‎ ‎(3)A、B　‎ ‎(4)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O　‎ ‎(5)①c　②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓　③0.448‎ ‎14、(1)LiOH；2Cl－—2e－===Cl2↑；B ‎(2)2Co(OH)3＋4H＋＋SO===2Co2＋＋SO＋5H2O ‎[或Co(OH)3＋3H＋===Co3＋＋3H2O,2Co3＋＋SO＋H2O===2Co2＋＋SO＋2H＋]；‎ ‎＋3；Co3O4‎ ‎15、(1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ ‎②Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O　‎ ‎③b ‎(2)正　FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4‎ ‎16、(1)C　(2)1　(3)0.4　(4)0.6 ‎