精品新高考化学考点电及答案.docx
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精品新高考化学考点电及答案
高考考点
[考纲要求] 1了解原电池和电解池的工作原,能写出电极反应式和电池反应方程式。
2了解常见电的种类及其工作原。
3解金属发生电腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
考点一 盐桥问题面面观
1.电装置中都有两个电极,分别发生氧反应与还原反应。
若两个电极插在同一电解质溶液的容器内,则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现浓度差,以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小,影响了电流的稳定。
为解决这个问题,人们使用了盐桥。
盐桥主要出现在原电池中,有时也可在电解池中出现,其主要作用就是构建闭合的内电路,但不影响反应的实质。
盐桥内常为饱和氯钾、硝酸钾等溶液。
2.盐桥是新课改教材中出现的新名词,因而围绕盐桥的电
知识已成为新课改地区命题的一个热点,所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。
常从以下四方面命题。
(1)考查盐桥的作用;
(2)考查含盐桥的电总反应式的书写;
(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向;
(4)考查含盐桥的电装置的设计。
题组一 明确原,设计装置
1.根据下图,下列判断中正确的是( )
A.烧杯中的溶液pH降低
B.烧杯b中发生氧反应
.烧杯中发生的反应为2H++2-===H2
D.烧杯b中发生的反应为2--2-===2
答案 B
解析 由题给原电池装置可知,电子经过导线,由电极流向F电极,则O2在F电极发生还原反应:
O2+2H2O+4-===4OH-,烧杯中c(OH-)增大,溶液的pH升高。
烧杯b中,发生氧反应:
-2-===2+。
2.[2013·广东综,33
(2)(3)]
(2)能量之间可相互转:
电解食盐水制备2是将电能转为能,而原电池可将能转为电能。
设计两种类型的原电池,探究其能量转效率。
限选材料:
SO4(q),FSO4(q),SO4(q);铜片,铁片,锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图(见上图),并作相应标注,要求:
在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一,SO4(q)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极__________。
③甲乙两种原电池可更有效地将能转为电能的是________,其原因是________________________________________________________________________。
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在
(2)的材料中应选__________作阳极。
答案
(2)①
(或其他合答案)
②电极逐渐溶解,表面有红色固体析出
③甲 在甲装置中,负极不和2+接触,避免了2+直接与负极发生反应而使能转为热能
(3)锌片
解析
(2)①根据题给条件和原电池的构成条件可得:
.若用、、SO4(q)、SO4(q)组成原电池,作负极,作正极,插入到SO4(q)中,插入到SO4(q)中。
b.若用F、、FSO4(q)、SO4(q)组成原电池,F作负极,作正极,F插入到FSO4(q)中,插入到SO4(q)中。
c.注意,画图时要注意电极名称,电极材料,电解质溶液名称(或式),并形成闭合回路。
②由于金属活动性>F>,锌片或铁片作负极,由于或F直接与SO4溶液接触,工作一段时间后,负极逐渐溶解,表面有红色固体析出。
③带有盐桥的甲原电池中负极没有和SO4溶液直接接触,二者不会直接发生置换反应,能不会转为热能,几乎全部转为电能;而原电池乙中的负极与SO4溶液直接接触,两者会发生置换反应,部分能转为热能,能不可能全部转为电能。
(3)由牺牲阳极的阴极保护法可得,铁片作正极(阴极)时被保护,作负极(阳极)时被腐蚀,所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。
方法归纳
1.工作原
原电池的闭合回路有外电路与内电路之分,外电路的电流是从正极流向负极,内电路是从负极流向正极,故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移
向负极。
(盐桥中的阳离子移向正极区,阴离子移向负极区,以维持电荷守恒)。
2.设计思路
首先根据离子方程式判断出氧剂、还原剂,明确电极反应。
然后再分析两剂状态确定电极材料,若为固态时可作电极,若为溶液时则只能作电解液。
然后补充缺少的电极材料及电解液。
电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可),电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。
最后再插入盐桥即可。
题组二 “盐桥”的作用与平衡的移动
3.控制适合的条件,将反应2F3++2I-2F2++I2设计成如下图所示的原电池。
下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上F3+被还原
.电流计读为零时,反应达到平衡状态
D.电流计读为零后,在甲中溶入F2固体,乙中的石墨电极为负极
答案 D
解析 由图示结合原电池原分析可知,F3+得电子变成F2+被还原,I-失去电子变成I2被氧,所以A、B正确;电流计读为零时F3+得电子速率等于F2+失电子速率,反应达到平衡状态;D项在甲中溶入F2固体,平衡2F3++2I-2F2++I2向左移动,I2被还原为I-,乙中石墨为正极,D不正确。
4.下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同将反应“AO+2I-+2H+AO+I2+H2O”设计成的原电池装置,其中1、2均为碳棒。
甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸;乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NOH溶液。
下列叙述中正确的是( )
A.甲组操作时,电流计(G)指针发生偏转
B.甲组操作时,溶液颜色变浅
.乙组操作时,2做正极
D.乙组操作时,1上发生的电极反应为I2+2-===2I-
答案 D
解析 装置Ⅰ中的反应,AO+2I-+2H+AO+I2+H2O,当加入适量浓盐酸时,平衡向右移动,有电子转移,但电子不会沿导线通过,所以甲组操作,电流计(G)指针不会发生偏转,但由于I2浓度增大,所以溶液颜色变深。
向装置ⅡB烧杯中加入NOH溶液中,AO-2-+2H2O===AO+2H+,电子沿导线到1棒,I2+2-===2I-,所以2为负极,1为正极。
失误防范
(
1)把氧剂、还原剂均为溶液状态的氧还原反应设计成原电池时,必须使用盐桥才能实现氧剂与还原剂的分离,否则不会有明显的电流出现。
(2)电子流向的分析方法:
①改变条件,平衡移动;
②平衡移动,电子转移;
③电子转移,判断区域;
④根据区域,判断流向;
⑤根据流向,判断电极。
考点二 燃料电池与不同“介质”
不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写,大多生感到较难。
主要集中在:
一是得失电子目的判断,二是电极产物的判断。
下面以H3OH、O2燃料电池为例,分析电极反应式的书写。
(1)酸性介质,如H2SO4。
H3OH在负极上失去电子生成O2气体,O2在正极上得到电子,在H+作用下生成H2O。
电极反应式为
负极:
H3OH-6-+H2O===O2↑+6H+
正极:
O2+6-+6H+===3H2O
(2)碱性介质,如OH溶液。
H3OH在负极上失去电子,在碱性条件下生成O,1H3OH失去6-,O2在正极上得到电子生成OH-,电极反应式为
负极:
H3OH-6-+8OH-===O+6H2O
正极:
O2+6-+3H2O===6OH-
(3)熔融盐介质,如2O3。
在电池工作时,O移向负极。
H3OH在负极上失去电子,在O的作用下生成O2气体,O2在正极上得到电子,在O2的作用下生成O,其电极反应式为
负极:
H3OH-6-+3O===4O2↑+2H2O
正极:
O2+6-+3O2===3O
(4)掺杂Y2O3的rO3固体电解质,在高温下能传导正极生成的O2-。
根据O2-移向负极,在负极上H3OH失电子生成O2气体,而O2在正极上得电子生成O2-,电极反应式为
负极:
H3OH-6-+3O2-===O2↑+2H2O
正极:
O2+6-===3O2-
[&&]
题组一 判断“酸、碱”介质,清书写思路
1.(2012·四川综,11)一种基于酸性燃料电池原设计的酒精检测仪,负极上的反应为H3H2OH-4-+H2O===H3OOH+4H+。
下列有关说法正确的是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有04电子转移,则在标准
状况下消耗448L氧气
.电池反应的方程式为H3H2OH+O2===H3OOH+H2O
D.正极上发生的反应为O2+4-+2H2O===4OH-
答案
解析 解答本题时审题是关键,反应是在酸性电解质溶液中进行的。
在原电池中,阳离子要往正极移动,故A错;因电解质溶液是酸性的,不可能存在OH-,故正极的反应式为O2+4H++4-===2H2O,转移4电子时消耗1O2,则转移04电子时消耗224LO2,故B、D错;电池反应式即正负极反应式之和,将两极的反应式相加可知正确。
2.将两个铂电极放置在OH溶液中,然后分别向两极通入H4和O2,即可产生电流。
下列叙述正确的是( )
①通入H4的电极为正极 ②正极的电极反应式为O2+2H2O+4-===4OH- ③通入H4的电极反应式为H4+2O2+4-===O2+2H2O ④负极的电极反应式为H4+10OH--8-===O+7H2O ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动
A.①③⑤B.②④⑥
.④⑤⑥D.①②③
答案 B
解析 根据题意知发生的反应为H4+2O2===O2+2H2O,反应产生的O2在OH溶液中会转为O。
H4为还原剂,应通入电的负极,所以①错误;正极的电极反应式为O2+2H2O+4-===4OH-,故②④正确,③错误;放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,⑤错误,⑥正确。
思路归纳
对于燃料电池,正极往往通入O2,书写时应注意:
(1)首先书写正极反应式:
①酸性O2+4-+4H+===2H2O
②碱性O2+4-+2H2O===4OH-
(2)然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。
题组二 区分介质“状态”,判断离子流向
3.某燃料电池以(HSO4)2固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O2===2H2O。
请回答:
(1)H+由____极通过固体酸电解质传递到另一极(填或b)。
(2)b极上发生的电极反应式是__________________。
答案
(1)
(2)O2+4-+4H+===2H2O
解析 极为负极,b极为正极,电极反应式分别为
负极:
2H2-4-===4H+,正极:
O2+4-+4H+===2H2O,其中正极上的H+自负极生成的H+。
4.家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。
如下图所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入H4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的rO3固体,它在高温下能传导正极生成的O2-。
(1)c电极的名称为________。
(2)d电极上的电极反应式为____________________。
答案
(1)正极
(2)H4+4O2--8-===O2↑+2H2O
解析 根据电流的流向,可判断c为正极,d为负极。
在正极通入空气,电极反应式为2O2+8-===4O2-,在负极上通入H4,电极反应式为H4+4O2--8-===O2↑+2H2O。
失误防范
根据内电路中的离子流向判断正、负极,在内电路中,阳离子由负极区流向正极区,阴离子由正极区流向负极区。
考点三 突破电解池,应用“不寻常”
“六点”突破电解池
1.分清阴、阳极,与电正极相连的为阳极,与电负极相连的为阴极,两极的反应为“阳氧阴还”。
2.剖析离子移向,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
3.注意放电顺序。
4.书写电极反应,注意得失电子守恒。
5.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F2+,而不是F3+);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->->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+>F3+>2+>H+>Pb2+>F2+>H+(水)
6.恢复原态措施。
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合物,但也有特殊情况,如用惰性电极电解SO4溶液,2+完全放电之前,可加入O或O3复原,而2+完全放电之后,应加入(OH)2或2(OH)2O3复原。
题组一 对可充电电池的深度剖析
1.L/SO2电池具有输出功率高和低温性能好等特点,其电解质是LBr,溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈,电池反应式为2L+2SO2L2S2O4。
下列说法正确的是( )
A.该电池反应为可逆反应
B.放电时,L+向负极移动
.充电时,阴极反应式为L++-===L
D.该电池的电解质溶液可以换成LBr的水溶液
答案
解析 本题考查电知识。
电池的放电和充电是在不同的反应条件下发生的,故该电池反应不能叫可逆反应,A项错误。
放电时,L+向正极移动,B项错误。
充电时,阴极发生还原反应:
L++-===L,项正确。
若电解质溶液换成LBr的水溶液,则碱金属锂会和水发生反应,D项错误。
2.某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为L1-O2+L6===6+LO2,其工作原示意图如右。
下列说法不正确的是( )
A.放电时L6发生氧反应
B.充电时,L+通过阳离子交换膜从左向右移动
.充电时将电池的负极与外接电的负极相连
D.放电时,电池的正极反应为L1-O2+L++-===LO2
答案 B
解析 放电时,
负极:
L6--===L++6
正极:
L1-O2+-+L+===LO2
充电时,
阴极:
L++6+-===L6
阳极:
LO2--===L++L1-O2
左边为负极区,右边为正极区,放电时,L+在负极区生成,移向正极区,而充电时,L+从右向左移动。
方法技巧
对于可充电电池,放电时为原电池,符合原电池工作原,负极发生氧反应,正极发生还原反应;外电路中电子由负极流向正极,内电路中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
可充电电池充电时为电解池,阳极发生氧反应,阴极发生还原反应;充电时电池的“+”极与外接直流电的正极相连,电池的“-”极与外接直流电的负极相连。
题组二 电解原的“不寻常”应用
(一)处废水
3.某工厂采用电解法处含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原示意图如右,下列说法不正确的是( )
A.A为电正极
B.阳极区溶液中发生的氧还原反应为
r2O+6F2++14H+===2r3++6F3++7H2O
.阴极区附近溶液pH降低
D.若不考虑气体的溶解,当收集到H21344L(标准状况)时,有01r2O被还原
答案
解析 根据图示,A作阳极,B作阴极,电极反应式为
阳极:
F-2-===F2+
阴极:
2H++2-===H2↑
然后,r2O+6F2++14H+===2r3++6F3++7H2O
由于在阴极区c(H+)减小,pH增大。
根据6H2~6F2+~r2O得,当有1344L(标准状况)H2放出时,应有01r2O被还原。
(二)制备物质
4.电解尿素[O(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下:
电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴阳两极均为惰性电极,
(1)A极为________,电极反应式为________________________________________。
(2)B极为________,电极反应式为________________________________________。
答案
(1)阳极 O(NH2)2+8OH--6-===N2↑+O+6H2O
(2)阴极 6H2O+6-===3H2↑+6OH-
解析 H2产生是因为H2O电离的H+在阴极上得电子,即6H2O+6-===3H2↑+6OH-,所以B极为阴极,A极为阳极,电极反应式为O(NH2)2-6-+8OH-===N2↑+O+6H2O,阳极容易错写成4OH--4-===2H2O+O2↑。
(三)处废气
5.用NOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的N2SO3溶液进行电解,可循环再生NOH,同时得到H2SO4,其原如下图所示。
(电极材料为石墨)
(1)图中极要连接电的(填“正”或“负”)________极,口流出的物质是________。
(2)SO放电的电极反应式为____________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原解释原因________。
答案
(1)负 硫酸
(2)SO-2-+H2O===SO+2H+
(3)H2OH++OH-,在阴极H+放电生成H2,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强
解析 根据N+、SO的移向判断阴、阳极。
N+移向阴极区,应接电负极,b应接电正极,其电极反应式分别为
阳极:
SO-2-+H2O===SO+2H+
阴极:
2H2O+2-===H2↑+2OH-
所以从口流出的是H2SO4,在阴极区,由于H+放电,破坏水的电离平衡,c(H+)减小,c(OH-)增大,生成NOH,碱性增强,从B口流出的是浓度较大的NOH溶液。
考点四 “两比较”“两法”突破金属的腐蚀与防护
1.两比较
(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++2-===H2↑
O2+2H2O+4-===4OH-
负极反应
F-2-===F2+
其他反应
F2++2OH-===F(OH)2↓
4F(OH)2+O2+2H2O===4F(OH)3
F(OH)3失去部分水转为铁锈
(2)腐蚀快慢的比较
①一般说可用下列原则判断:
电解池原引起的腐蚀>原电池原引起的腐蚀>腐蚀>有防护措施的腐蚀。
②对同一金属说,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,活泼性差别越大,腐蚀越快。
④对同一种电解质溶液说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀的速率越快。
2.两种保护方法
(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;采用电镀或表面钝等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。
(2)电防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原:
正极为被保护的金属;负极为比被保护的金属活泼的金属;
②外加电流的阴极保护法——电解原:
阴极为被保护的金属,阳极为惰性电极。
题组一 两种腐蚀的比较
1.利用下图装置进行实验,开始时,、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。
下列说法不正确的是( )
A.管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀
B.一段时间后,管液面高于b管液面
.处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小
D.、b两处具有相同的电极反应式:
F-2-===F2+
答案
解析 根据装置图判断,左边铁丝发生吸氧腐蚀,右边铁丝发生析氢腐蚀,其电极反应为
左边 负极:
F-2-===F2+
正极:
O2+4-+2H2O===4OH-
右边 负极:
F-2-===F2+
正极:
2H++2-===H2↑
处、b处的pH均增大,错误。
2.右图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图,若该零件置于潮湿空气中,下列说法正确的是( )
A.发生电腐蚀,铜为负极,铜极产生H2
B.铜易被腐蚀,铜极上发生还原反应,吸收O2
.铁易被腐蚀,铁发生氧反应,F-2===F2+
D.发生腐蚀:
F+2+===+F2+
答案
解析 发生吸氧腐蚀,正极反应O2+2H2O+4-===4OH-,负极反应:
2F-4-===
2F2+,正确。
失误防范
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。
潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀;NH4溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
[,,]
题组二 腐蚀快慢与防护方法的比较
3.(2012·山东综,13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A.图中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,合金的腐蚀速率减小
.图c中,接通开关时腐蚀速率增大,上放出气体的速率也增大
D.图d中,MO2干电池自放电腐蚀主要是由MO2的氧作用引起的
答案 B
解析 A项,插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触,易发生吸氧腐蚀;B项,开关由M改置于N时,作负极,合金作正极,合金受到保护;项,接通开关形成原电池,作负极,的腐蚀速率增大,但气体是在P电极上生成;D项,MO2干电池自放电腐蚀主要是发生氧反应而自放电。
4.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是( )
A.图1中,铁钉易被腐蚀
B.图2中,滴加少量3[F(N)6]溶液,没有蓝色沉淀出现
.图3中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生腐蚀
D.图4中,用牺牲镁块的方法防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极
答案
解析 A项,图1中,铁钉处于干燥环境,不易被腐蚀;B项,负极反应为F-2-===
F2+,F2+与[F(N)6]3-反应生成F3[F(N)6]2蓝色沉淀;D项,为牺牲阳极的阴极保护法,Mg块相当于原电池的负极。
考点五 正确解“电解池”的串联 突破电的计算
电计算的基本方法和技巧:
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏
加德罗常的计算、产物的量与电量关系的计算等。
通常有下列三种方法:
1.根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子相等。
2.根据总反应式计算
先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。
3.根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。
如以通过4-为桥梁可构建如下关系式:
4-
~22(Br2、I2)~O2
阳极产物
2H2~2~4Ag~M
阴极产物
(式中M为金属,为其离子的合价值)
该关系式具有总揽电计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电计算问题。
题组一 无明显“外接电”的电解池“串联”的判断与计算
1.如下图所示,其中甲池的总反应式为2H3OH+3O2+4OH===22O3+6H2O,下列说法正确的是( )
A.甲池是电能转为能的装置,乙、丙池是能转电能的装置
B.甲池通入H3OH的电极反应式为H3OH-6-+2H2O===O+8H+
.反应一段时间后,向乙池中加入一定量(OH)2固体能使SO4溶液恢复到原浓度
D.甲池中消耗280L(标准状况下)O2,此时丙池中论上最多产生145g固体
答案 D
解析 甲池为原电池,作为电,电解乙池、丙池两个电解池。
根据原电池的形成条件,通入H3OH的一极为负极,通入O2的一极为正极,所以石墨、P(左)作阳极,Ag、P(右)作阴极;B项,负极反应:
H3OH
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