2019-2020年高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題5原電池 電解池及金屬腐蝕學(xué)案.doc

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2019-2020年高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題5原電池 電解池及金屬腐蝕學(xué)案 【考點分析】1、要求理解原電池和電解池的工作原理，能正確書寫常見電極和電池方程式是高考經(jīng)?？疾榈膬?nèi)容；2、對于常見的化學(xué)電源要求了解，并且能夠認識到化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義極其重要應(yīng)用；3、要認識到金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生腐蝕的原因，能采取適當?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。 【知識概括】 一、知識結(jié)構(gòu) 原電池 電解池 實 質(zhì) 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置 主要類別 干電池、蓄電池、高能電池，燃料電池 舉 例 電鍍、精煉銅 二、知識點、能力點提示 1、原電池、電解池、電鍍池判斷規(guī)律 若無外電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件判定，主要思路是三“看”：先看電極：兩種活潑性不同的金屬(或其中一種非金屬導(dǎo)體)作電極；再看溶液：用導(dǎo)線連接的兩電極與 電解質(zhì)溶液接觸并形成閉合回路；后看回路：在電解質(zhì)溶液中能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 2、原電池的電極、電池反應(yīng)式的寫法。 3、金屬的腐蝕和防護 ①金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化： ②金屬腐蝕的類型及比較 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與非電解質(zhì)等直接接觸 不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化的過程 較活潑金屬被氧化的過程 相互關(guān)系：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍危害更嚴重。 ③金屬腐蝕快慢的判斷： a.電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防腐蝕措施的腐蝕； b.同一種金屬的腐蝕：強電解質(zhì)＞弱電解質(zhì)＞非電解質(zhì) ④金屬的防護方法：(1)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(2)覆蓋保護層(3)電化學(xué)保護法 4、分析電解應(yīng)用的主要方法思路 通電前：電解質(zhì)溶液的電離過程（包括電解質(zhì)和水的電離） 離子移向：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極 放電能力： 陽極：金屬陽極＞S2+＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞NO＞SO＞F-。 陰極：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。 電極反應(yīng)： 電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式 電解結(jié)果： 兩極現(xiàn)象、水的電離平衡、離子濃度、溶液酸堿性、PH值變化等 【鞏固練習(xí)】 1．電化學(xué)在日常生活中有廣泛的應(yīng)用，下列說法或做法正確的是 （ ） A．2011年5月13日，廣西桂林因局部暴雨遭遇洪水，洪水浸泡的鐵門生銹是因為發(fā)生化學(xué)腐蝕 B．白鐵皮（鐵鍍鋅）表面有劃損時，不能阻止鐵被腐蝕 C．廢棄的干電池不能隨意丟棄，但可以土埋處理 D．不能將鐵制自來水管與銅制水龍頭連接 2．中國人民銀行定于2011年4月15日發(fā)行中國京劇臉譜彩色金銀紀念幣，其中銀紀念幣材料為銅芯鍍銀，依據(jù)你所掌握的電鍍原理，你認為銀紀念幣制作時，銅芯應(yīng)做（ ） A．陰極 B．陽極 C．正極 D．負極 3．某同學(xué)利用蘋果可以制作水果原電池，如右圖所示。下列說法正確的是 （ ） A．電流計指針偏轉(zhuǎn)時，說明發(fā)生了氧化還原反應(yīng) B．蘋果汁中無電解質(zhì) C．兩個電極的材料可以相同 D．水果電池工作時氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在同一處進行 4．鋰離子電池已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的可充電電池。某種鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖，其中兩極區(qū)間的隔膜只允許Li+通過。電池充電時的總反應(yīng)化學(xué)方程式為：LiCoO2 === Li1-xCoO2+xLi。關(guān)于該電池的推論錯誤的是 （ ） A．放電時，Li+主要從負極區(qū)通過隔膜移向正極區(qū) B．放電時，負極反應(yīng)xLi-xe-= xLi+ C．充電時，有電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．充電時，負極（C）上鋰元素被氧化 5．下列實驗裝置符合實驗?zāi)康氖? （ ） 目的 粗銅的精煉 驗證NaCl溶液（含酚酞）的產(chǎn)物 在鐵制品上鍍銅 構(gòu)成原電池 裝置 選項 A B C D 6.有如下3個實驗： 實驗1 將金屬X與金屬Y用導(dǎo)線連接，浸入電解質(zhì)溶液中，Y不易腐蝕 實驗2 將片狀的金屬X、W分別投入等濃度鹽酸中都有氣體產(chǎn)生，W比X反應(yīng)劇烈 實驗3 用惰性電極電解等物質(zhì)的量濃度的Y和金屬Z的硝酸鹽混合溶液，在陰極上首先析出單質(zhì)Z 依據(jù)上述實驗現(xiàn)象，下列推測正確的是 （ ） A．金屬的活動性順序：Y>Z>X>W B．實驗1中，Y作正極 C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出 D．用X、Z和稀硫酸可構(gòu)成原電池，X作正極 7．某?；顒有〗M為探究金屬腐蝕的相關(guān)原理，設(shè)計了如下圖a所示裝置，圖a的鐵棒末段分別連上一塊Zn片和Cu片，并靜置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝膠上。一段時間后發(fā)現(xiàn)凝膠的某些區(qū)域（如下圖b示）發(fā)生了變化，已知Fe2+可用K3Fe(CN)6來檢驗（呈藍色）。則下列說法不正確的是 （ ） A．甲區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)式：Fe-2e-= Fe2+ B．乙區(qū)產(chǎn)生Zn2+ C．丙區(qū)呈現(xiàn)紅色 D．丁區(qū)呈現(xiàn)藍色 8．已知反應(yīng)Cu(s)＋2Ag+(aq)===Cu2+(aq)＋2Ag(s)為一自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，將其設(shè)計成如右圖所示原電池。下列說法中正確的是 （ ） A．電極X是正極，其電極反應(yīng)為Cu-2e-= Cu2+ B．銀電極質(zhì)量逐漸減小，Y溶液中c(Ag+)增大 C．當X電極質(zhì)量減少0.64g時，電解質(zhì)溶液中有0.02mol電子轉(zhuǎn)移 D．外電路中電流計的指針有偏轉(zhuǎn) 9．2011年3月18日至19日，受“吃碘鹽能防止核輻射”等謠言的影響，我國部分地區(qū)出現(xiàn)搶購食鹽現(xiàn)象。已知碘鹽的主要成分是KIO3和NaCl，KIO3在工業(yè)上可用電解法制取，以石墨和鐵為電極，電解KI溶液，反應(yīng)方程式為KI＋H2O→KIO3＋H2↑（未配平）。下列有關(guān)說法中不正確的是 （ ） A．電解時，石墨作陽極，鐵作陰極 B．電解時，在陰極上產(chǎn)生氫氣 C．電解前后電解質(zhì)溶液pH變大 D．電解中，每轉(zhuǎn)移0.6mole-，理論上可得到0.1mol無水KIO3晶體 10．豐田PRIUS汽車采用Ni-MH電池作為車載電源，Ni-MH電池的充放電原理如下圖所示，下列說法正確的是（ ） A．放電時負極反應(yīng)為：M+H2O+e-=== MH+OH- B．充電時陽極反應(yīng)為：Ni(OH)2+OH--e-=== NiOOH+H2O C．放電時正極附近溶液酸性增強 D．充電時陰極上M轉(zhuǎn)化為M+ 11．右圖裝置中X和Y均為石墨電極，電解液為500mL某藍色溶液，電解一段時間，觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，Y電極有無色氣體生成；溶液中原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出X電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6g。下列有關(guān)說法中不正確的是 （ ） A．X電極是陰極 B．Y電極產(chǎn)生氣體的體積為0.224L C．電解后溶液的pH=1 D．要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，需加入一定量的CuO或CuCO3 12．用惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液，實驗裝置如下圖甲。電解過程中的實驗數(shù)據(jù)如下圖乙，橫坐標表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱坐標表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積（標準狀況）。則下列說法不正確的是 （ ） A．電解過程中，a電極表面先有紅色物質(zhì)析出，后有氣泡產(chǎn)生 B．b電極上發(fā)生的反應(yīng)方程式為：4OH--4e-= 2H2O+O2↑ C．曲線0~P段表示O2的體積變化 D．從開始到Q點時收集到的混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為12gmol-1 13．某?；瘜W(xué)興趣小組進行探究性活動：將氧化還原反應(yīng)：2Fe3++2I-2Fe2++I2，設(shè)計成鹽橋原電池。提供的試劑：FeCl3溶液，KI溶液；其它用品任選。請回答下列問題： （1）請畫出設(shè)計的原電池裝置圖，并標出電極材料，電極名稱及電解質(zhì)溶液。 （2）發(fā)生氧化反應(yīng)的電極其電極反應(yīng)式為 。 （3）反應(yīng)達到平衡時，外電路導(dǎo)線中 （填“有”或“無”）電流通過。 （4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，當固體全部溶解后，則此時該溶液中電極變?yōu)? （填“正”或“負”）極。 14．（1）某課外活動小組同學(xué)用下圖甲裝置進行實驗，試答下列問題： ①若開始時開關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的 腐蝕。 ②若開始時開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為 。 （2）芒硝化學(xué)式Na2SO4l0H2O，無色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用圖乙所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節(jié)省能源還是提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念。 ①此時通過陰離子交換膜的離子數(shù) （填“大于”“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)。②制得的氫氧化鈉溶液從出口 （填“A”“B”“C”或“D”）導(dǎo)出。 ③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因 。 ④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負極的電極反應(yīng)式為 。 15．有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝，將電解池與燃料電池相組合，相關(guān)流程如下圖所示（電極未標出）： 回答下列有關(guān)問題： （1）電解池的陰極反應(yīng)式為 。 （2）通入空氣的電極為 ，燃料電池中陽離子的移動方向 （“從左向右”或“從右向左”）。（3）電解池中產(chǎn)生2mol Cl2，理論上燃料電池中消耗 molO2。 （4）a、b、c的大小關(guān)系為： 。 16．高鐵酸鹽（Na2FeO4、BaFeO4等），既可作為新型凈水劑，又可作為高鐵電池的正極材料。已知：4FeO42-＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH-＋3O2。 （1）實驗室可以采用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鈉：質(zhì)量分數(shù)為8%的次氯酸鈉溶液中加入氫氧化鈉和硫酸鐵，寫出反應(yīng)發(fā)生的離子方程式： 。 （2）某化學(xué)興趣小組在實驗室模擬工業(yè)上電解法制備高鐵酸鈉：向U型管左端注入2mol/LNaOH溶液，右端注入14mol/LNaOH溶液，中部塞入用濾紙做成的小球；將銅電極插入U型管左端；鐵電極插入U型管右端。①實驗前要充分打磨鐵電極表面，主要目的是 。 ②在上圖方框中標出電源的正負極。 ③接通電源后，銅電極上的現(xiàn)象為不斷產(chǎn)生大量細小氣泡，電極反應(yīng)為 ；鐵電極周圍溶液堿性 ，電極反應(yīng)為 。 （3）高鐵酸鈉（Na2FeO4）作為水處理劑兼具絮凝劑和消毒殺菌劑的作用，被科學(xué)家們公認為綠色消毒劑。請簡述高鐵酸鈉消毒、凈水的原理： 。 17．某興趣小組的同學(xué)用下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題： （1）甲池為 （填“原電池”、“電解池”或“電鍍池”），通入CH3OH電極的電極反應(yīng)為 。 （2）乙池中A（石墨）電極的名稱為 （填“正極”、“負極”或“陰極”、“陽極”），總反應(yīng)式為 。 （3）當乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時，甲池中理論上消耗O2的體積為 mL（標準狀況），丙池中 極析出 g銅。 （4）若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲中溶液的pH將 （填“增大”、“減小”或“不變”）；丙中溶液的pH將 （填“增大”、“減小”或“不變”）。 ‘