高考化学二轮专题复习精选——电化学1

高考化学二轮专题复习精选——电化学1

电化学(1)‎ ‎1．(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 解析：选C　依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H‎2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)‎ A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析：选C　利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。‎ ‎3.(2016·全国卷Ⅰ)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SO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SO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2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成 解析：选B　A项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH－，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅱ)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋‎ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ 解析：选B　MgAgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。‎ ‎5．(2015·全国卷Ⅰ)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＋6O26CO2＋6H2O 解析：选A　图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋===12H2‎ O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。‎ ‎6.(2014·全国卷Ⅱ)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(　　)‎ A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放电时，a极锂的化合价发生变化 D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移 解析：选C　图示所给出的是原电池装置。A.由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B.电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C.放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D.放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。‎ ‎7．(2017·海南高考)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是(　　)‎ A．Pd电极b为阴极 B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3‎ C．H＋由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2‎ 解析：选A　此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。‎ 电化学是高考每年必考内容，主要题型是选择题，有时也会在非选择题中出现(如2015·全国卷ⅡT26、2014·全国卷ⅠT27)，命制的角度有电极反应式的正误判断与书写，电池反应式的书写，正负极的判断，电池充、放电时离子移动方向的判断，电极附近离子浓度的变化，电解的应用与计算，金属的腐蚀与防护等。同时通过陌生化学电源的装置图，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了对“宏观辨识与微观探析”‎ 的学科核心素养考查。‎ ‎1．原电池中正负极的判断 依据 正负极判断 依据构成原电池两极的电极材料判断 一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 依据原电池两极发生的变化判断 原电池的负极发生氧化反应；正极发生还原反应 依据电子流动方向或电流方向判断 电子由负极流向正极；电流由正极流向负极 依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 依据原电池盐桥中离子的移动方向判断 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 ‎2．电解池中阴阳极的判断 依据 阴阳极判断 根据所连接的外加电源判断 与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极 根据电子流动方向判断 电子从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极 根据电解池电解质溶液中离子的移动方向判断 阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动 根据电解池两极产物判断 一般情况下：‎ ‎①阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出；‎ ‎②阳极上的现象是有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小(活性电极作阳极)‎ ‎3．电解池的电极反应及其放电顺序 ‎(1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……‎ ‎(2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞……‎ ‎4．电解的四大类型及规律 类型 电极反应特点 实例 电解物质 电解液浓度 pH 电解液复原方法 电解水型 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ NaOH H2O 增大 增大 加H2O H2SO4‎ 减小 Na2SO4‎ 不变 电解电解质型 电解质的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通入HCl气体 CuCl2‎ ‎—‎ 加CuCl2‎ 放H2生碱型 阴极：放H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 通入HCl气体 放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电阳极：放O2生成酸 CuSO4‎ 减小 加CuO ‎5．金属腐蚀与防护的方法 ‎(1)金属腐蚀快慢程度的判断方法 ‎(2)金属电化学保护的两种方法 ‎1．新型电池的电极反应式 锌银电池 总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2‎ 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－‎ 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2‎ 镍铁电池 总反应：NiO2＋Fe＋2H2O Fe(OH)2＋Ni(OH)2‎ 正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－‎ 负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2‎ 高铁电池 总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 正极：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－‎ 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ 镍镉电池 总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2‎ 正极：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ 负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2‎ MgH2O2电池 总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O 正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 负极：Mg－2e－===Mg2＋‎ MgAgCl电池 总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2‎ 正极：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－‎ 负极：Mg－2e－===Mg2＋‎ 钠硫电池 总反应：2Na＋xS===Na2Sx 正极：xS＋2e－===S 负极：2Na－2e－===2Na＋‎ 全钒液流电池 总反应：VO＋2H＋＋V2＋ V3＋＋VO2＋＋H2O 正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 负极：V2＋－e－===V3＋‎ 锂铜电池 总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－‎ 正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－‎ 负极：Li－e－===Li＋‎ 锂离子电池 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋C6(x＜1)‎ 正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2‎ 负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ ‎ [归纳点拨]　‎ 新型化学电源中电极反应式的书写方法 ‎(1)书写步骤 ‎(2)不同介质在电极反应式中的“去留”‎ 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－‎ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋‎ 水溶液 不能出现O2－‎ ‎2．燃料电池的电极反应式(以CH3OH为例)‎ 电池类型 导电介质 反应式 酸性燃料电池 H＋‎ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2↑＋4H2O 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：CH3OH－6e－＋H2O=== CO2↑＋6H＋‎ 碱性燃料电池 OH－‎ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 负极：CH3OH－6e－＋8OH－=== CO＋6H2O 熔融碳酸盐燃料电池 CO 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2↑＋4H2O 正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O 固态氧化物燃料电池 O2－‎ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2↑＋4H2O 正极：O2＋4e－===2O2－‎ 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O 质子交换膜燃料电池 H＋‎ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2↑＋4H2O 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：CH3OH－6e－＋H2O=== CO2↑＋6H＋‎ ‎[归纳点拨]‎ 燃料电池中氧气得电子的思维模型 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，O2得到电子后化合价降低，首先变成O2－，O2－能否存在要看电解质环境。由于电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应也有所不同，下表为四种不同电解质环境中，氧气得电子后为O2－的存在形式：‎ 电解质环境 从电极反应式判O2－的存在形式 酸性电解质溶液环境下 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性电解质溶液环境下 O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 固体电解质(高温下能传导O2－)环境下 O2＋4e－===2O2－‎ 熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 O2＋2CO2＋4e－===2CO