2019届高考化学一、二轮衔接专题整合(七)　电化学基础

2019届高考化学一、二轮衔接专题整合(七)　电化学基础

专题整合(七)　电化学基础 做一做——融会贯通知识联系寒假期间，检测一轮，启动二轮，学习状态保持好！‎ ‎[一题串知·迁移练]‎ 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。‎ ‎　　　　 ‎ ‎[串知设计]‎ ‎(1)通入甲烷的一极作原电池的________极，其电极反应式为 ‎________________________________________________________________________；‎ 通入O2的一极作原电池的________极，其电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)a极为电解池的________极，有气体________生成；b极为电解池的________极，有气体________生成；电解NaCl饱和溶液的总反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)若每个电池甲烷通入量为‎1 L(标准状况)，且反应完全，则最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。 答案：(1)负　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　正　2O2＋4H2O＋8e－===8OH－‎ ‎(2)阳　Cl2　阴　H2　2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎(3)4‎ ‎[保分题目·综合练]‎ ‎1．下列关于化学腐蚀与电化学腐蚀的说法中错误的是(　　)‎ A．均是被腐蚀的金属失去电子的过程 B．均是需要有氧气参加的反应 C．化学腐蚀与电化学腐蚀往往是同时发生的 D．在无水环境中的腐蚀一般不属于电化学腐蚀 解析：选B　一些金属可直接被氯气、硫酸等腐蚀，B错误；电化学腐蚀通常需要有电解质溶液存在，D正确。‎ ‎2．某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且浓度均为0.1 mol·L－1，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是(　　)‎ A．Cl2　　　　　　　　　　 B．Al C．Cu D．H2‎ 解析：选B　阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。‎ ‎3．用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是(　　)‎ 实验 装置 甲 乙 丙 现象 a不断溶解 c的质量增加 a上有气泡产生 A．装置甲中的b金属是原电池的负极 B．装置乙中的c金属是原电池的阴极 C．装置丙中的d金属是原电池的正极 D．四种金属的活泼性顺序：d＞a＞b＞c 解析：选D　甲中a溶解说明a是负极，活泼性a＞b，A错误；原电池用正极或负极命名电极，B错误；由乙中现象知活泼性b＞c，丙中d是负极，活泼性d＞a，C错误、D正确。‎ ‎4.利用如图所示原电池可测量空气中Cl2含量，其中电解质是Ag＋可以自由移动的固体物质。下列分析不正确的是(　　)‎ A．电子经外电路流向Pt电极 B．电池工作时，电解质中Ag＋数目减少 C．正极反应：Cl2＋2e－＋2Ag＋===2AgCl D．空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快 解析：选B　电子从负极流向正极Pt，故A正确；电池工作时，电解质中Ag＋数目不变，故B错误；氯气在正极发生还原反应生成氯离子，氯离子与银离子反应生成AgCl沉淀，故C正确；反应原理是Ag与氯气反应，故D正确。‎ ‎5．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是(　　)‎ 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 解析：选B　电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。‎ ‎6．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　)‎ A．阳极发生还原反应，其电极反应式为 Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋‎ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 解析：选D　电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A错误；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为析出Ni，B错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋、H＋，C错误。‎ ‎7．下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　　)‎ A．装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体 B．装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀 C．装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气 D．装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋‎ 解析：选C　装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电 池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铜与稀硝酸反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2＋，又有Cu2＋。因为装置Ⅱ中充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀。‎ ‎8.NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图。该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y。下列说法正确的是(　　)‎ A．若将该电池中的熔融NaNO3换成NaOH溶液，则不可能产生电流 B．电子从石墨Ⅱ电极流向石墨Ⅰ电极 C．石墨Ⅰ电极的电极反应式为 NO2＋NO－e－===N2O5‎ D．NO2只有还原性没有氧化性 解析：选C　NO2能与NaOH发生氧化还原反应，反应过程中有电子转移，故可产生电流，A项错误；根据电池工作示意图，石墨Ⅱ电极上O2得电子发生还原反应，为电池正极，石墨Ⅰ电极为电池负极，电子从石墨Ⅰ电极流向石墨Ⅱ电极，B项错误；石墨Ⅰ电极上，NO2失去电子与NO结合转化为N2O5，C项正确；NO2既有氧化性又有还原性，D项错误。‎ ‎9．人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2——非电解质]，原理如图所示，下列有关说法中错误的是(　　)‎ A．Q是电源的正极 B．阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ C．阳极的电极反应式为 CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋‎ D．工作中H＋由左向右运动 解析：选C　由于氢气只能在阴极上生成，而阴极连接电源的负极，故P是电源的负极、Q是电源的正极，A、B正确；右侧溶液中H＋不断被消耗，故H＋由左向右运动，D正确；非电解质不能导电，故不能直接被电解，阳极上首先是Cl－放电生成Cl2，Cl2再氧化尿素生成N2和CO2，同时生成HCl，阳极室发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl，C错误。‎ ‎10.如图是某酸性酒精检测仪的工作示意图。下列有关分析正确的是(　　)‎ A．该检测仪利用了电解原理 B．质子交换膜具有类似盐桥的平衡电荷作用 C．Pt(Ⅰ)电极的电极反应为 CH3CH2OH＋3H2O－8e－===CH3COOH＋8H＋‎ D．工作中电子由Pt(Ⅰ)电极经过质子交换膜流向Pt(Ⅱ)电极 解析：选B　由题图可知，该装置为原电池，A项错误；质子交换膜具有类似盐桥的平衡电荷作用，B项正确；由题图可知，CH3CH2OH在Pt(Ⅰ)电极上被氧化成CH3COOH，所以Pt(Ⅰ)电极的电极反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C项错误；原电池工作中，电子不通过电解质溶液，D项错误。‎ ‎11．LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4SOCl2 。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)电池的负极材料为________，发生的电极反应为___________________________。‎ ‎(2)电池正极发生的电极反应为____________________________________________。‎ ‎(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是____________________，反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，电极反应式为Li－e－===Li＋。(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。‎ 答案：(1)Li　Li－e－===Li＋‎ ‎(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑‎ ‎(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑‎ ‎(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应 ‎12．卫星正常工作，电源系统是必不可少的，卫星上采用的电源主要有太阳能电池电源、化学电源。当卫星飞到日照区时，太阳能电池一方面给卫星上的仪器供电，同时向蓄电池充电，把电能储存起来，当卫星飞到阴影区时，由蓄电池给卫星供电。图1是卫星能量转化示意图，图2是钒蓄电池工作原理示意图。当为钒蓄电池充电时，惰性电极a、b 分别连接太阳能电池的正极和负极。请根据图1、图2回答下列问题：‎ ‎(1)图1的水电解系统中，加入Na2SO4的作用是_____________________________‎ ‎____________________________。‎ ‎(2)图1的氢氧燃料电池电解质溶液为KOH，则该电池负极的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)图2蓄电池放电时负极反应式为___________________________________________‎ ‎____________________。‎ ‎(4)图2蓄电池放电时，H＋从____槽迁移进入________槽。(填写“左”或“右”)‎ ‎(5)图2蓄电池利用太阳能电池充电时a极的电极反应式为 ‎_________________________________________________________。‎ ‎(6)假设放电过程中消耗28%的稀硫酸的质量为‎49 g，利用图1中水电解系统得到的气体构成的燃料电池对该蓄电池充电，其电能转化率为70%，当钒蓄电池恢复到起始状态时，太阳能消耗的H2O的质量为________g。‎ 解析：(1)Na2SO4属于强电解质，在溶液中完全电离，使溶液中离子浓度增大，且Na＋、SO不参与电极反应，故其作用是增强溶液导电性。(2)氢氧燃料电池中H2作负极，在碱性条件下转化成H2O，其电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。(3)已知充电时，惰性电极a、b分别连接太阳能电池的正极和负极，故a极为阳极，b极为阴极，则放电时，b极为负极，根据题图2，蓄电池放电时负极反应式为V2＋－e－===V3＋。(4)放电时，a为正极，b为负极，阳离子向原电池的正极移动，所以H＋从右槽向左槽迁移。(5)利用太阳能电池充电时a极为阳极，其电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋。(6)钒蓄电池放电时的总反应为VO＋2H＋＋V2＋===VO2＋＋V3＋＋H2O，根据题意，消耗的n(H2SO4)＝＝0.14 mol，则放电过程中转移电子的物质的量n(e－)＝0.14mol，太阳能分解水发生反应：2H2O===2H2↑＋O2↑，反应转移4e－，用该氢氧燃料电池为蓄电池充电，当钒蓄电池恢复到起始状态时，根据得失电子守恒可得消耗H2O为0.07 mol，m(H2O)＝0.07 mol×‎18 g·mol－1＝‎1.26 g，由于其电能转化率为70%，故实际消耗H2O的质量＝＝‎1.8 g。‎ 答案：(1)增强溶液导电性 ‎(2)H2＋2OH－－2e－===2H2O ‎(3)V2＋－e－===V3＋‎ ‎(4)右　左 ‎(5)VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋‎ ‎(6)1.8‎ 看一看——主干知识牢记心间寒假自修，平时浏览，考前温故，基础知识何时都不能丢！‎ ‎1．原电池的工作原理 ‎(1)构成原电池的前提条件：自发的氧化还原反应。‎ ‎(2)原电池中电流方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同；电子移动方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同。‎ 电子 由负极通过导线移向正极 电流 由正极到负极 电解质溶液 ‎(熔融电解质)‎ 阴离子移向负极，阳离子移向正极 ‎ (3)工作原理(以锌铜原电池为例)‎ 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋‎ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥的作用 ‎①平衡电荷 ‎②避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)‎ ‎2．电解原理及其应用 ‎(1)图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)‎ ‎(2)正确判断产物 ‎①‎ 阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。‎ ‎②阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：‎ Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。‎ ‎(3)对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)‎ 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4‎ 水 电解电解质 HCl或CuCl2‎ 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl气体 放氧生酸型 CuSO4或AgNO3‎ CuO或Ag2O ‎[注意]　电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。‎ ‎3．金属的腐蚀与防护 ‎(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正极反应 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎(2)腐蚀快慢的比较 ‎①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀；‎ ‎②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中；‎ ‎③活泼性不同的两种金属构成原电池时，活泼性差别越大，较活泼的金属腐蚀越快；‎ ‎④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。‎ ‎(3)两种保护方法 ‎①加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。‎ ‎②电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属 外加电流的阴极保护法 电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极