2019-2020年高三化學一輪復習 難點突破8 電化學及應用練習.doc

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2019-2020年高三化學一輪復習 難點突破8 電化學及應用練習電化學原理及其應用主要涉及氧化還原反應知識和元素化合物知識，是化學知識的重點，也是難點，同時還是聯(lián)系生產(chǎn)、生活和科技等方面知識進行命題的常見素材。因此，要重視理解電化學有關概念并運用電化學原理分析解決實際問題，是突破這一難點的關鍵所在。一、正確理解有關概念一原理：氧化還原反應(以此統(tǒng)領電化學知識的理解和運用)。二轉化與兩種池：化學能轉化為電能(原電池)，電能轉化為化學能(電解池)。要求會準確判斷各類池(含電鍍池、精煉池)。三流向：電子流向、電流流向、離子流向。要求會準確判斷三流向。四電極：正極、負極、陰極、陽極。要求會準確判斷原電池的正負極與電解池的陰陽極。要求會正確書寫電極方程式與總反應方程式(含陌生方程式)。構成四條件：兩種池子均有兩電極、均要電解質溶液(可能是熔融的電解質)、均形成閉合回路、原電池(需自發(fā)的氧化還原反應)或電解池(需直流電源)。多種應用：金屬腐蝕：析氫腐蝕與吸氧腐蝕。金屬的防護電化學保護法：犧牲陽極保護法，如輪船的船底四周鑲嵌鋅塊。外加電流陰極保護法(又叫陰極電保護法)，如水庫閘門、合成氨塔等與直流電源的負極相連接，做電解池的陰極，受到保護。電池應用：制作化學電源。例如：鋅錳干電池(一次電池)、鉛蓄電池(二次電池)、新型燃料電池等。電解原理的應用：氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉、電解熔融NaCl制Na、電解熔融Al2O3制Al。利用電化學原理計算：兩極產(chǎn)物的量與電量間的互算、溶液的pH、相對原子質量、某元素的化合價、化學式等。不論哪類計算，均可應用電子守恒思想。二、請看近3年全國高考新課程I卷：例1(xx全國I卷11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是()A正極反應中有CO2生成B微生物促進了反應中電子的轉移C質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O簡約思維：關注圖示知該電池反應原理為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，選項D正確。借助氧化還原反應規(guī)律知得電子的一極為正極，即有O2參與反應的一極為正極，生成CO2的一極發(fā)生氧化反應為負極，選項A錯。在微生物的作用下，反應速率比化學反應速率加快，所以微生物促進了反應的發(fā)生，選項B正確。質子即H+向正極移動，選項C正確。正確答案為A。例2(xx全國I卷10)銀質器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故.根據(jù)電化學原理可進行如下處理：在鋁質容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去。下列說法正確的是()A處理過程中銀器一直保持恒重B銀器為正極，Ag2S被還原生成單質銀C該過程中總反應為2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉化為白色AgCl簡約思維：由信息知該變化屬于原電池反應，Al作負極，Ag作正極，食鹽溶液作電解質溶液，Ag2S被還原生成Ag，選項B正確。黑色Ag2S轉化為白色Ag單質，并附著在銀器上，銀器不會保持恒重，選項A、D皆錯。Al2S3在溶液中發(fā)生互相促進水解反應，故不可能存在Al2S3，總反應方程式為2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S，選項C錯。正確答案為B?，F(xiàn)場體驗近3年福建高考題：1(xx福建高考11)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如右圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()A該裝置將化學能轉化為光能和電能B該裝置工作時，H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C每生成1 molO2，有44gCO2被還原D a電極的反應為：3CO2+16H+18e=C3H8O+4H2O2(xx福建高考11)某原電池裝置如右圖所示，電池總反應為2Ag+Cl2=2AgCl。下列說法正確的是()A正極反應為AgCl+e=Ag+ClB放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變D當電路中轉移0.01 mole時，交換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子3(xx福建高考11)某科學家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O、CO2轉變成H2、CO。其過程如下：下列說法不正確的是()A該過程中CeO2沒有消耗B該過程實現(xiàn)了太陽能向化學能的轉化C右圖中H1=H2+H3D以CO和O2構成的堿性燃料電池的負極反應式為CO+4OH2e=CO32+2H2O三、現(xiàn)場體驗強化訓練近3年各省市高考題：第一類：單一原電池1(xx天津高考10)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是()A銅電極上發(fā)生氧化反應B電池工作一段時間后，甲池的c(SO42)減小C電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加D陰陽離子離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡2(xx江蘇高考10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是()A反應CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4轉移12mol電子B電極A上H2參與的電極反應為：H2+2OH2e=2H2OC電池工作時，CO32向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應為：O2+2CO2+4e=2CO323 (xx上海高考14)研究電化學腐蝕及防護的裝置如右圖所示。下列有關說法錯誤的是()Ad為石墨，鐵片腐蝕加快Bd為石墨，石墨上電極反應為：O2+2H2O+4e=4OHCd為鋅塊，鐵片不易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應為：2H+2e=H24(xx安徽高考10)熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如圖所示，其中作為電解質的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為：PbSO4+2LiCl+Ca =CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關說法正確的是()A正極反應式：Ca+2Cl2e=CaCl2B放電過程中，Li+向負極移動C設轉移0.1mol電子，理論上生成20.7PbD常溫時，在正負極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉5(xx海南高考16節(jié)選)鋰錳電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應原理如圖所示，其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li+通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列問題：(1)外電路的電流方向是由_極流向_極。(填字母)(2)電池正極反應式為_。(3)是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？_(填“是”或“否”)，原因是_。第二類：單一電解池1(xx四川高考4)用右圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時，控制溶液pH為910，陽極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是()A用石墨作陽極，鐵作陰極B陽極的電極反應式為：Cl+2OH2e=ClO+H2O C陰極的電極反應式為：2H2O+2e=H2+2OHD除去CN的反應：2CN+5ClO+2H+=N2+2CO2+5Cl+H2O2(xx浙江高考11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示下列說法不正確的是()A X是電源的負極B陰極的反應式是：H2O+2e=H2+O2，CO2+2e=CO+O2C總反應可表示為：H2O+CO2H2+CO+O2D陰、陽兩極生成的氣體的物質的量之比是113(xx全國高考9)電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72)時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應Cr2O72+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，下列說法不正確的是()A陽極反應為Fe2e=Fe2+B電解過程中溶液pH不會變化C過程中有Fe(OH)3沉淀生成D電路中每轉移12mol電子，最多有1 mol Cr2O72被還原4(xx浙江高考11)電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知：3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列說法不正確的是()A右側發(fā)生的電極方程式：2H2O+2e-=H2+2OH-B電解結束時，右側溶液中含有IO3-C電解槽內(nèi)發(fā)生反應的總化學方程式KI+3H2OKIO3+3H2D如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學方程式不變5(xx上海高考24節(jié)選)氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：(1)離子交換膜的作用為：、。(2)精制飽和食鹽水從圖中位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中位置流出。(選填“a”、“b”、“c”或“d”)第三類：原電池與電解池混編題1(xx天津高考6)為增強鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。其反應原理如下：電池：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)電解池：2Al+3H2OAl2O3+3H2電解過程中，以下判斷正確的是()2(xx天津高考6)已知：鋰離子電池的總反應為LiXC+Li1XCoO2C+LiCoO2；鋰硫電池的總反應2Li+SLi2S。有關上述兩種電池說法正確的是()A鋰離子電池放電時，Li+向負極遷移B鋰硫電池充電時，鋰電極發(fā)生還原反應C理論上兩種電池的比能量相同D下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電3(xx浙江高考11)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應方程式是：Ni(OH)2+M=NiOOH+MH。已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH=6Ni(OH)2+NO2。下列說法正確的是()ANiMH 電池放電過程中，正極的電極反應式為：Ni OOH+H2O+e=Ni(OH)2+OHB充電過程中OH-離子從陽極向陰極遷移C充電過程中陰極的電極反應式：H2O+M+e=MH+OH，H2O中的H被M還原DNiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質溶液4(xx浙江模擬)磷酸鐵鋰動力電池(簡稱LFP)是一種高效、超長壽命的二次電池。其工作原理為：C6Li+FePO4C6Li(1x)+(1x)FePO4+xLiFePO4(C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成的復合材料)。其內(nèi)部結構如右圖所示，左邊用LiFePO4和FePO4作為電池的正極；中間是聚合物隔膜，它把正極區(qū)與負極區(qū)隔開，Li+可以通過而電子不能通過；右邊是由碳(石墨)組成的電池負極。電池的上下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。下列關于LFP電池的說法不正確()ALFP電池放電時，鋰離子從負極中脫離出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜回到正極材料中。B充電時的陰極反應式：C6Li(1x)+xLi+xe=C6LiC若用該電池電解精煉銅，陰極質量增重12.8g時，則電池中通過聚合物隔膜的Li+數(shù)目為0.4NAD電池上下端之間的電解質應該是某些強電解質的水溶液5(xx全國高考9)圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MHNi電池)。下列有關說法不正確的是()A放電時正極反應為：NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OHB電池的電解液可為KOH溶液C充電時負極反應為：MH+OH=M+H2O+eDMH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高6(xx全國II卷12)xx年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是()Aa為電池正極B電池充電反應為LiMn2O4=Li1-XMn2O4+xLiC放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D放電時，溶液中的Li+從b向a遷移7(xx海南高考16)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為、。(2)閉合K開關后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為。(3)若每個電池甲烷通入量為1L(標準狀況)，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為(法拉第常數(shù)F=9.65l04Cmol-1列式計算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為L(標準狀況)。8(xx重慶高考29節(jié)選)釩(V)及其化合物廣泛應用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領域。全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應來實現(xiàn)化學能和電能相互轉化的裝置，其原理如圖所示。(1)當左槽溶液顏色逐漸由黃變藍，其電極反應式為_。(2)充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由_色變?yōu)開色。(3)放電過程中氫離子的作用是_和_；充電時若轉移的電子數(shù)為3.011023個，左槽溶液中n(H)的變化量為_。第四類：電化學與其它知識綜合題1(xx全國II卷26)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是有碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。有關數(shù)據(jù)下圖所示：溶解度/(g/100g水)溫度/化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39(1)該電池的正極反應式為_，電池反應的離子方程式為_。(2)維持電流強度為0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅_g。(已知F=96500Cmol-1)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通過_分離回收；濾渣的主要成分是MnO2、_和_，欲從中得到較純的MnO2，最簡便的方法為_，其原理是_。(4)用廢電池的鋅皮制作七水合硫酸鋅，需去除少量雜質鐵，其方法是：加入新硫酸和雙氧水，溶解，鐵變?yōu)榧訅A調節(jié)pH為，鐵剛好完全沉淀(離子濃度小于110-5molL-1時，即可認為該離子沉淀完全)。繼續(xù)加堿調節(jié)pH為，鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1molL-1)。若上述過程不加雙氧水的后果是，原因是。2(xx全國II卷28節(jié)選)二氧化氯(ClO2，黃綠色易溶于水的氣體)是高效、低毒的消毒劑。回答下列問題：(1)工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應氧化劑與還原劑物質的量之比為_。(2)實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料，通過以下過程制備ClO2：電解時發(fā)生反應的化學方程式為_。溶液X中大量存在的陰離子有_。除去ClO2中的NH3可選用的試劑是_(填標號)。a.水b.堿石灰c.濃硫酸d.飽和食鹽水3(xx北京高考27)研究CO2在海洋中的轉移和歸宿，是當今海洋科學研究的前沿領域。(1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在，其中HCO3占95%，寫出CO2溶于水產(chǎn)生HCO3的方程式：。(2)在海洋循環(huán)中，通過右圖所示的途徑固碳。寫出鈣化作用的離子方程式：。同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自于H2O，用18O標記物質的光合作用的化學方程式如下，將其補充完整：+=(CH2O)x+x18O2+xH2O(3)海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上，其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎，測量溶解無機碳，可采用如下方法：氣提、吸收CO2，用N2從酸化后的還說中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下)，將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑。滴定。將吸收液洗后的無機碳轉化為NaHCO3，再用xmolL-1HCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解無機碳的濃度=molL-1。(4)利用右圖所示裝置從海水中提取CO2，有利于減少環(huán)境溫室氣體含量結合方程式簡述提取CO2的原理：。用該裝置產(chǎn)生的物質處理b室排出的海水，合格后排回大海。處理至合格的方法是。4(xx北京高考28)為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯(lián)系，某同學通過改變濃度研究“2Fe3+2I2Fe2+I2”反應中Fe3+和Fe2+的相互轉化。實驗如下：(1)待實驗I溶液顏色不再改變時，再進行實驗II，目的是使實驗I的反應達到。(2)iii是ii的對比試驗，目的是排除有ii中造成的影響。(3)i和ii的顏色變化表明平衡逆向移動，F(xiàn)e2+向Fe3+轉化。用化學平衡移動原理解釋原因：。(4)根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律，該同學推測i中Fe2+向Fe3+轉化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，導致I-的還原性弱于Fe2+，用右圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。K閉合時，指針向右偏轉，b作極。當指針歸零(反應達到平衡)后，向U型管左管滴加0.01molL-1AgNO3溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測，該現(xiàn)象是。(5)按照(4)的原理，該同學用上圖裝置進行實驗，證實了ii中Fe2+向Fe3+轉化的原因。轉化原因是。與(4)實驗對比，不同的操作是。(6)實驗I中，還原性：IFe2+；而實驗II中，還原性：Fe2+I，將(3)和(4)、(5)作對比，得出的結論是。5(xx重慶高考11)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術價值和歷史價值，但出土的青銅器因受到環(huán)境腐蝕，欲對其進行修復和防護具有重要意義。(1)原子序數(shù)為29的銅元素位于元素周期表中第周期。(2)某青銅器中Sn、Pb的質量分別為119g、20.7g，則該青銅器中Sn和Pb原子數(shù)目之比為。(3)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在CuCl。關于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是。A降低了反應的活化能B增大了反應的速率C降低了反應的焓變D增大了反應的平衡常數(shù)(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應，該化學方程式為。(5)題11圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學腐蝕的示意圖。腐蝕過程中，負極是(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；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)物作用生成多孔銅銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為；若生成4.29gCu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為L(標準狀況)。6(xx安徽高考25)C、N、O、Al、Si、C u是常見的六種元素。(1)Si位于元素周期表第_周期第_族。(2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為_；Cu的基態(tài)原子最外層有_個電子。(3)用“”或“c(CO32-)c(OH-)c(HCO3-)c(H+)CH4+4CO328e=5CO2+2H2O Fe2e=Fe2+4Fe2+10H2O+O2=4Fe(OH)3(膠體)+8H+生成的Fe(OH)3膠體具有強吸附性，可吸附水中懸浮污物沉降而使水凈化。2/3(66.7%)10陰極：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-陽極：Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2OA C1