高考电化学试题解析及相应知识点归纳Word格式.docx
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⑵.负极失电子总数等于正极得电子总数。
⑶.强碱性条件下不会存在:
H+或Zn2+以及其它弱碱的阳离子,在碱性条件下修正为:
H2O和Zn(OH)2以及其它弱碱。
⑷.强酸性条件下不会存在:
OH-,在强酸性条件下修正为:
H2O。
3、(北京理综化学5)据报道,我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。
下列有关该电池的叙述不正确的是()
A.正极反应式为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
B.工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变
C.该燃料电池的总反应方程式为:
2H2+O2=2H2O
D.用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24LCl2(标准状况)时,有0.1mol电子转移
[答案]D。
应该对比掌握15种原电池相关知识
⑴.铜锌非氧化性强酸溶液的原电池(伏打电池)(电极材料:
铜片和锌片,电解质溶液:
稀硫酸)
①.氧化还原反应的离子方程式:
Zn+2H+=Zn2++H2↑
②电极反应式及其意义:
ⅰ、电极反应式:
正极(Cu):
2H++2e-=H2↑(还原反应);
负极(Zn):
Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)。
ⅱ、意义:
在标准状况下,正极每析出2.24升氢气,负极质量就减小6.5克,电解质溶液质量增重6.3克。
③微粒移动方向:
ⅰ、在外电路:
电流由铜片经用电器流向锌片,电子由锌片经用电器流向铜片。
ⅱ、在内电路:
SO
(运载电荷)向锌片移动,H+(参与电极反应)向铜片移动得电子放出氢气。
⑵.铜锌强碱溶液的原电池(电极材料:
氢氧化钠溶液)
Zn+2OH-=ZnO
+H2↑
②.电极反应式及其意义
修正为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
Zn-2e-=Zn2+(氧化反应);
Zn+4OH--2e-=ZnO
+2H2O
③、微粒移动方向:
OH-(参与溶液反应)向锌片移动遇到Zn2+发生反应产生ZnO
,Na+(运载电荷)向正极移动。
⑶.铜锌硫酸铜溶液的原电池(电极材料:
硫酸铜溶液)
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
Cu2++2e-=Cu(还原反应);
正极每增加质量6.4克,负极质量就减小6.5克,同时溶液质量增加0.1克。
③.微粒移动方向:
(运载电荷)向锌片移动,Cu2+(参与电极反应)向铜片(正极)移动得电子析出铜。
⑷.铝铜非氧化性强酸溶液的原电池(电极材料:
铜和铝;
电解质溶液:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
6H++6e-=3H2↑(还原反应);
负极(Al):
2Al-6e-=2Al3+(氧化反应)。
在标准状况下,正极每析出6.72升氢气,负极质量就减小5.4克。
电流由铜片经用电器流向铝片,电子由铝片经用电器流向铜片。
(运载电荷)向铝片移动,H+(参与电极反应)向铜片移动得电子放出氢气。
⑸.铜铝强碱溶液的原电池(电极材料:
铜片和铝片,电解质溶液:
2Al+2OH-+2H2O=2AlO
+3H2↑
6H++6e-=3H2↑(还原反应);
6H2O+6e-=3H2↑+6OH-;
2Al-6e-=2Al3+(氧化反应);
2Al+8OH--6e-=2AlO
+4H2O
OH-(参与溶液反应)向铝片移动遇到Al3+发生反应产生AlO
(6).铝铜电池浓硝酸原电池(电极材料:
浓硝酸)
Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O
正极(Al):
4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O(还原反应);
负极(Cu):
Cu-2e-=Cu2+(氧化反应);
在标准状况下,正极每析出4.48升NO2,负极质量就减小6.4克。
电流由铝片经用电器流向铜片,电子由铜片经用电器流向铝片。
H+(参与电极反应)向铝片移动与NO3-汇合,NO3-(参与电极反应)得电子产生NO2。
⑺.铝铜硫酸铜溶液的原电池(电极材料:
2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu
3Cu2++6e-=3Cu(还原反应);
2Al-6e-=2Al3+(氧化反应);
正极每增加质量19.2克,负极质量就减小5.4克,同时溶液质量减少13.8克。
(运载电荷)向铝片移动,Cu2+(参与电极反应)向铜片(正极)移动得电子析出铜。
⑻.镁铝非氧化性强酸溶液的原电池(电极材料:
镁和铝;
Mg+2H+=Mg2++H2↑
②.电极反应式及其意义:
负极(Mg):
Mg-2e-=Mg2+(氧化反应)。
在标准状况下,正极每析出2.24升氢气,负极质量就减小2.4克。
电流由铝片经用电器流向镁片,电子由镁片经用电器流向铝片。
(运载电荷)向铝片移动,H+(参与电极反应)向镁片移动得电子放出氢气。
⑼.镁铝强碱溶液的原电池(电极材料:
镁片和铝片,电解质溶液:
正极(Mg):
6H2O+6e-=3H2↑+6OH-
2Al-6e-=2Al3+(氧化反应);
2Al+8OH--6e-=2AlO
电流由镁片经用电器流向铝片,电子由铝片经用电器流向镁片。
⑽.镁铝硝酸银溶液的原电池(电极材料:
硝酸银溶液)
①氧化还原反应的离子方程式:
Mg+2Ag+=Mg2++2Ag
②电极反应式及其意义
2Ag++2e-=2Ag(还原反应);
Mg-2e-=Mg2+(氧化反应);
正极每析出21.6克银,负极质量就减小2.4克,电解质溶液质量减少19.2克。
NO
(运载电荷)向铝片移动,Ag+(参与溶液反应)向正极移动得电子析出银。
⑾.氢气和氧气细菌燃料电池(电解质溶液是磷酸)
①.氧化还原反应的化学方程式:
2H2+O2=2H2O
正极(惰性材料):
O2+4e-=2O2-(还原反应);
O2+4H++4e-=2H2O
负极(惰性材料):
2H2-4e-=4H+(氧化反应);
在标准状况下,正极每消耗2.24升氧气,负极同时消耗4.48升氢气,电解质溶液增加3.6克水,电解质溶液的pH变大。
⑿.氢气和氧气燃料电池(电解质溶液是氢氧化钾溶液)
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H2+4OH--4e-=4H2O
在标准状况下,正极每消耗2.24升氧气,负极同时消耗4.48升氢气,电解质溶液增加3.6克水,电解质溶液的pH变小。
⒀.甲烷和氧气燃料电池(电解质溶液是氢氧化钾溶液)
CH4+2O2=CO2+2H2O。
在强碱性条件下修正为:
CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O;
CH4+2O2+2OH-=CO
+3H2O
2O2+8e-=4O2-(还原反应);
2O2+4H2O+8e-=8OH-;
修正方法:
先将2O2+8e-=4O2-中的4O2-替换成带相同电荷的8OH-,然后再调整氢氧原子个数守恒。
CH4-8e-→CO2(氧化反应);
CH4–8e-+10OH-=CO
+7H2O;
先将CH4-8e-→CO2中的CO2替换成强碱性溶液中的存在形式CO
,调整反应物呈负电性,并带两个单位负电荷,需要加入10OH-,最后调解氢原子氧原子个数守恒。
在标准状况下,正极每消耗4.48升氧气,负极同时消耗2.24升甲烷。
⒁.丙烷和氧气燃料电池(电解质溶液是氢氧化钾溶液)
C3H8+5O2=3CO2+4H2O。
在强碱性条件下修正离子方程式为:
C3H8+5O2+6OH-=3CO
+7H2O
5O2+20e-=10O2-(还原反应);
5O2+10H2O+20e-=20OH-;
C3H8–20e-→3CO2(氧化反应);
C3H8–20e-+26OH-
=3CO
+17H2O
在标准状况下,正极每消耗11.2升氧气,负极同时消耗2.24升丙烷。
⒂.丁烷燃料电池(以熔融盐K2CO3为原料,以空气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极)
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
13O2+52e-=26O2-(还原反应);
在熔融盐条件下修正为:
13O2+26CO2+52e-=26CO
;
先将13O2+52e-=26O2-中的26O2-替换成带有等同负电荷的26CO
,然后再调解碳原子氧原子个数守恒。
2C4H10+52e-=8CO2(氧化反应);
2C4H10+26CO
+52e-=34CO2+10H2O;
在2C4H10+52e-=8CO2反应中,产物呈电中性;
调节反应物呈电中性,加入带等同负电性的26CO
,然后再调节碳原子、氧原子个数守恒。
在标准状况下,正极每消耗14.56升氧气,负极同时消耗2.24升丁烷。
强调八点:
①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。
②在酸性环境中,氢元素的存在形式有:
H+
、H2O、H2三种形式,不会出现OH-形式。
③在碱性环境中,氢元素的存在形式为:
OH-、H2O、H2三种形式,不会出现H+形式。
④在酸性环境中,氧元素的存在形式有:
H2O一种形式,不会出现OH-、O2-两种形式。
⑤在碱性环境中,氧元素的存在形式为:
OH-、H2O两种形式,不会出现O2-形式。
⑥检验电极反应式的三个标准:
正负极得失电子数相等,原子个数守恒,微粒存在形式符合酸碱环境。
⑦在正负极得失电子数相同的情况下,两个电极反应式叠加,会得到总反应式。
⑧用总反应式减去任何一个电极反应式会得到另一个电极反应式。
4、(广东卷化学试题5)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是()
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极;
②正极反应为:
Ag++e-=Ag;
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作;
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①②B.②③C.②④D.③④
[答案]C.
[解析]Cu作负极,Ag作正极。
负极:
Cu-2e-==Cu2+;
正极:
Ag++e-==Ag。
在外电路中,电子由Cu电极流向Ag电极,而电流方向与电子流向相反,所以①错。
没有盐桥,原电池不能继续工作,③错。
无论是否为原电池,反应实质相同,均为氧化还原反应,④对。
原电池的知识梳理
⑴.原电池是一种将化学能转变成电能的装置。
⑵.原电池的构成条件:
活动性不同的两个电极、电解质溶液、形成闭合回路。
韵语记忆:
一强一弱两块板,两极必用导线连,同时插入电解液,活动导体溶里边。
⑶只有氧化还原反应才有电子的得失,只有氧化还原反应才可能被设计成原电池(复分解反应永远不可能被设计成原电池)。
⑷.氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生,一个氧化还原反应被设计成原电池后,氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生,两极反应式叠加后应该与氧化还原反应式吻合,要求书写电极反应式时,负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。
⑸.无论什么样电极材料、电解质溶液(或熔融态的电解质)构成原电池,只要是原电池永远遵守电极的规定:
电子流出的电极是负极,电子流入的电极是正极。
⑹.在化学反应中,失去电子的反应(电子流出的反应)是氧化反应,得到电子的反应(电子流入的反应)是还原反应,所以在原电池中:
负极永远发生氧化反应,正极永远发生还原反应。
⑺.原电池作为一种化学电源,当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。
Ⅰ.在外电路:
ⅰ.电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。
ⅱ.电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。
Ⅱ.在内电路:
ⅰ.电解质溶液中的阳离子向正极移动,因为:
正极是电子流入的电极,正极聚集了大量的电子,而电子带负电,吸引阳离子向正极移动。
ⅱ.电解质溶液中的阴离子向负极移动,因为:
负极溶解失去电子变成阳离子,阳离子大量聚集在负极,吸引阴离子向负极移动。
(硝酸做电解质溶液时,在H+帮助下,NO3-向正极移动得电子放出NO2或NO)
⑻.原电池的基本类型:
ⅰ..只有一个电极参与反应的类型:
负极溶解,质量减小;
正极本身不参与反应,但是在正极可能有气体产生或正极质量增大。
ⅱ两个电极都参与反应的类型:
例如:
充电电池类的:
蓄电池、锂电池、银锌电池等。
ⅲ.两个电极都不参与反应的类型:
两极材料都是惰性电极,电极本身不参与反应,而是由引入到两极的物质发生反应,如:
燃料电池,燃料电池的电解质溶液通常是强碱溶液。
⑼.电解质溶液的作用:
运载电荷或参与电极反应(产生沉淀、放出气体、改变微粒的存在形式)。
⑽.如果负极产生的阳离子和电解质溶液中的阴离子不能共存,二者将发生反应使得各自的离子浓度减少,并可能伴有沉淀或气体的产生。
⑾.在特定的电解质溶液的条件下:
能单独反应的金属做负极,不能单独反应的金属做正极。
例1:
两极材料分别是铜片和铝片,电解质溶液是浓硝酸,虽然金属活动性铝比铜活泼,但是由于铝与浓硝酸发生钝化,不再继续反应,而铜与浓硝酸发生氧化反应,在电池中,铜作原电池的负极,铝作原电池的正极。
例2:
两极材料分别是镁片和铝片,电解质溶液是氢氧化钠溶液,虽然金属活动性镁比铝活泼,但是由于铝与氢氧化钠溶液发生氧化反应产生氢气,而镁与氢氧化钠溶液不反应,在电池中,铝作原电池的负极,镁作原电池的正极。
5、(广东化学试题12)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
[答案]AC。
[解析]银器在空气中久置会被O2所氧化变黑,为化学腐蚀,A正确。
当镀层破损时,Sn-Fe可形成原电池,不再起到保护作用,铁比锡活泼,铁先被腐蚀,B错。
与Zn块形成原电池,Zn作负极(阳极),从而保护Fe正极(阴极),所以C正确;
外加电流保护法应该与直流电源的负极相连,故D错。
(1)金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起的损耗现象。
(2)金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀,叫化学腐蚀。
铁与氯气直接反应而腐蚀,钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,氨气充斥的场所中氨气对管道的腐蚀,银器在空气中久置会被O2所氧化变黑,均为化学腐蚀,化学腐蚀的速度随着温度的升高而加快。
(3)电化学腐蚀:
不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫电化学腐蚀。
钢铁在潮湿的空气中生锈。
(4)金属的电化学防护:
①牺牲阳极的阴极保护法:
这种方法通常在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)装上若干块镁合金或锌块。
镁、锌比铁活泼,它们就成为原电池的负极(阳极),不断被腐蚀,定期予以拆换;
而作为正极(阴极)的钢铁设备就被保护了下来。
②外加电流的阴极保护法:
这种方法是把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极,用惰性电极作为辅助阳极,两者均处于电解质溶液(海水)里,接外加直流电源。
通电后,电子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零,从而起到保护作用。
在这个系统中,原来的阳极(如此处的钢铁)被迫成为阴极而受到保护,所以也称为阴极保护法。
(5)金属的其他防护方法:
①改变内部结构:
把金属制成防腐的合金,如不锈钢。
②处理表面:
喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其他方法使金属与空气、水等物质隔离,以防止金属腐蚀。
6、(广东化学试题16)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。
电池反应为:
FePO4+Li
LiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含U导电固体为电解质。
下列有关LiFePO4电池说法正确的是
A.可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动.
C.充电过程中,电池正极材料的质量减少D.放电时电池正极反应为:
FePO4+Li++e-=LiFePO4
[答案]CD。
[解析]放电时,负极:
Li-e-==Li+,正极:
FePO4+Li++e-==LiFePO4;
充电时,阳极:
LiFePO4-e-==FePO4+Li+阴极:
Li++e-==Li,所以易知C.D正确。
若加入硫酸,与Li单质(固体)发生反应,所以A错;
放电时,锂失电子变成Li+,FePO4和Li+向正极移动在正极得电子生成LiFePO4,故B错。
7、(海南省化学试题7)关于铅蓄电池的说法正确的是()
A.在放电时,正极发生的反应是Pb(s)+SO
(aq)=PbSO4(s)+2e
B.在放电时,该电池的负极材料是铅板
C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时,阳极发生的反应是PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO
(aq)
[答案]B.
常见的三种充电电池
①.铅蓄电池
ⅰ、电极:
Pb、PbO2;
ⅱ、电解质溶液:
稀H2SO4ρ=1.28g/cm3
ⅲ、总反应式:
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO
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