考前三个月届高考化学人教通用考前专题复习学案专题电化学基础页含答案解析.docx

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考前三个月届高考化学人教通用考前专题复习学案专题电化学基础页含答案解析

学案7　电化学基础

最新考纲展示

　1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

基础回扣

1．按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。

（1）判断装置的名称：

A池为________，B池为________。

（2）锌极为____极，Cu2＋在溶液中向________（填“Zn”或“Cu”）极运动。

（3）电极反应式

正极________________________________________________________________________，

负极________________________________________________________________________。

（4）若溶液X为滴有酚酞的KCl溶液

①石墨棒C1的电极反应式为______________________，石墨棒C2附近发生的实验现象为__________________________，溶液中的K＋向__________（填“C1”或“C2”）电极移动；

②当C2极析出224mL气体（标准状况时），锌的质量变化________（填“增加”或“减少”）________g，此时B中的溶液的体积为200mL，则pH为________。

（5）若溶液X为CuSO4溶液（足量）

①B池中总反应的离子方程式为______________________________________________；

②反应一段时间后，A池中Cu电极增重3.2g，要使B池溶液恢复到起始状态，向溶液中加入适量的________，其质量为________g。

答案　

（1）原电池　电解池　

（2）负　Cu

（3）Cu2＋＋2e－===Cu　Zn－2e－===Zn2＋

（4）①2Cl－－2e－===Cl2↑　产生无色气泡，溶液变红　C2　②减少　0.65　13

（5）①2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋

②CuO　4（或CuCO3　6.2）

2．如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：

（1）铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于____（填“化学”或“电化学”）腐蚀。

（2）若试管内液面上升，则原溶液呈__________性，发生__________腐蚀，正极反应式为________________________________________________________________________。

（3）若试管内液面下降，则原溶液呈____性，发生__________腐蚀，正极反应式为________________________。

答案　

（1）电化学

（2）弱酸或中　吸氧　O2＋2H2O＋4e－===4OH－

（3）较强的酸　析氢　2H＋＋2e－===H2↑

3．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化（　　）

（2）电解法精炼铜时，用纯铜作阳极（　　）

（3）在镀件上镀铜时，电镀液中c（Cu2＋）几乎不变（　　）

（4）电解法精炼铜时，电解质溶液中各离子浓度基本不变（　　）

（5）金属作原电池的负极时被保护（　　）

（6）生活、生产中钢铁被腐蚀的原理主要是负极发生反应：

Fe－3e－===Fe3＋（　　）

（7）电解饱和食盐水时，电子的流向由负极→外电路→阴极→食盐水溶液→阳极→正极（　　）

（8）在浓硝酸中插入用导线连接的铝板和铜板，铝板为负极（　　）

（9）电镀时只能用镀层金属作阳极（　　）

（10）工业上可用电解MgCl2、AlCl3溶液的方法制取Mg和Al（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×　（8）×　（9）×　（10）×

题型1　电化学原理的核心——电极判断与方程式的书写

1．（2014·广东理综，11）某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则（　　）

A．电流方向：

电极Ⅳ→A→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu

答案　A

解析　当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。

A项，电子移动方向：

电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误。

2．（2014·浙江理综，11）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。

NiMH中的M表示储氢金属或合金。

该电池在充电过程中的总反应方程式是：

Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH

已知：

6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni（OH）2＋NO

下列说法正确的是（　　）

A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移

C．充电过程中阴极的电极反应式：

H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M还原

D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液

答案　A

解析　A项，放电过程中，NiOOH得电子，化合价降低，发生还原反应，该项正确；B项，充电过程中发生电解池反应，OH－从阴极向阳极迁移，该项错误；C项，充电过程中，阴极M得到电子，M被还原，H2O中的H化合价没有发生变化，该项错误；D项，NiMH在KOH溶液、氨水中会发生氧化还原反应，该项错误。

3．[2014·四川理综，11（4）]MnO2可作超级电容器材料。

用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是______________________________________________。

答案　Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋

解析　用惰性电极电解MnSO4溶液制取MnO2时，在阳极上Mn2＋失电子后生成MnO2，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。

4．[2014·江苏，20

（1）]将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。

电解过程中阳极区发生如下反应：

S2－－2e－===S　（n－1）S＋S2－===S

①写出电解时阴极的电极反应式：

_________________________________________________

_______________________；

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_________________

_______________________________________________________。

答案　①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

②S

＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑

解析　①在阴极电解质溶液是NaOH，同时图示显示产生了H2，因此阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；②加入H2SO4后，H＋与S

反应生成S和H2S。

1．原电池电极反应式的书写

（1）一般电极反应式的书写

（2）复杂电极反应式的书写

复杂的电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式

如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：

CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O……总反应式

2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式

CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO

……负极反应式

2．电解池电极反应式的书写步骤

（一）原电池中电极的判断及反应式的书写

1．小明同学在查阅资料时发现了一种电池结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时：

AgCl（s）

Ag（s）＋Cl（AgCl）[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl（AgCl）＋e－―→Cl－（aq），若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。

下列说法中不正确的是（　　）

A．Ag电极是电池的正极

B．光照时，Pt电极发生的反应为Cu＋－e－===Cu2＋

C．光照时，Cl－向Ag电极移动

D．光照时，电池总反应为AgCl（s）＋Cu＋（aq）

Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq）

答案　C

解析　光照时AgCl得电子最终生成Ag和Cl－，所以Ag电极是正极；Pt电极为负极发生失电子的反应，依据还原性强弱可知Cu＋－e－===Cu2＋，两式相加可知D选项正确；由阴离子由负极移动可知C选项错误。

2．固体氧化燃料电池（SOFC）的工作原理如图所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物，O2－可以在其中自由移动。

下列有关说法合理的是（　　）

A．电极b为电池负极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－

B．固体氧化物的作用是让电子在电池内通过

C．若H2作为燃料气，接触面上发生的反应为H2＋OH－－2e－===H＋＋H2O

D．若C2H4作为燃料气，接触面上发生的反应为C2H4＋6O2－－12e－===2CO2＋2H2O

答案　D

解析　负极应该发生氧化反应，b极应为电池正极，A错；电子在外电路中通过，O2－通过固体氧化物定向移动，B错；燃料在接触面上与O2－反应，失去电子，C错、D正确。

3．如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。

（1）若a为镁、b为CuCl2，则正极材料为________________，负极上的电极反应式为__________。

（2）若a为镁、b为NaOH，则Mg极上发生________（填“氧化”或“还原”）反应，负极上的电极反应式为______________。

（3）若a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为__________，正极上的电极反应式为______________。

（4）上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑________________。

答案　

（1）Al　Mg－2e－===Mg2＋

（2）还原　Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O

（3）铝―→铜　2H＋＋NO

＋e－===H2O＋NO2↑

（4）电解质的性质

解析　

（1）镁、铝均能与CuCl2溶液反应，但镁比铝活泼，故镁失去电子作负极。

（2）铝能与NaOH溶液反应而镁不能，铝作负极失去电子变成AlO

，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O。

（3）常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故铜失去电子作负极，正极上是NO

得到电子生成NO2。

（二）组合装置中电极判断与反应式书写

4．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后（电解液足量），a极附近溶液显红色。

下列说法正确的是（　　）

A．a是负极，b是正极

B．CuSO4溶液的pH逐渐减小

C．铜电极上的反应式为Cu－2e－===Cu2＋

D．向NaCl溶液中加入一定量的盐酸，能使溶液与原来溶液完全一样

答案　C

解析　a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液显红色可知a是电解池的阴极，b是电解池的阳极，所以X为电源的负极，Y为电源的正极；电解CuSO4溶液，阳极是Cu棒，不是惰性电极，所以Cu失电子生成Cu2＋进入溶液中，该电解池实质上是电镀池，所以CuSO4溶液的pH几乎不变；恢复溶液时的原则：

失去什么加什么，所以向NaCl溶液中应该通入一定量的HCl气体。

5．某兴趣小组设计如下微型实验装置。

实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。

下列有关描述正确的是（　　）

A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为

2H＋＋2Cl－

Cl2↑＋H2↑

B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－

D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

答案　D

解析　解答本题时应特别注意，金属Cu在电解池和原电池中作何种电极。

当断开K2，闭合K1时为电解池，由于两极都有气泡冒出，故相当于惰性电极电解饱和食盐水，故铜作阴极而石墨作阳极，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，电解池总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O

H2↑＋Cl2↑＋2OH－，A、B均错；当断开K1，闭合K2时组成原电池，铜作负极而石墨作正极，铜电极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故C错而D正确。

6．在下列装置中，MSO4和NSO4是两种常见金属的易溶盐。

当K闭合时，SO

从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是（　　）

A．溶液中c（M2＋）减小

B．N的电极反应式：

N===N2＋＋2e－

C．X电极上有H2产生，发生还原反应

D．反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀

答案　C

解析　当K闭合时，根据SO

的移向，可判断M极为负极，N极为正极，Y为阳极，X为阴极，电极反应式分别为负极：

M－2e－===M2＋，正极：

N2＋＋2e－===N；阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：

2H＋＋2e－===H2↑。

在X极（阴极）附近发生Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，只有C项正确。

题型2　新型电源的工作原理

1．（2014·北京理综，8）下列电池工作时，O2在正极放电的是（　　）

　　　A．锌锰电池　　　　B．氢燃料电池

　　　C．铅蓄电池　　　　　D．镍镉电池

答案　B

解析　锌锰电池中，正极反应：

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－，MnO2在正极放电，A错误；氢燃料电池中，正极反应（酸性条件下）：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O，O2在正极放电，B正确；铅蓄电池中，正极反应：

PbO2＋4H＋＋SO

＋2e－===PbSO4＋2H2O，PbO2在正极放电，C错误；镍镉电池中，正极反应：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，NiOOH在正极放电，D错误。

2．（2014·天津理综，6）已知：

锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2

C＋LiCoO2

锂硫电池的总反应为2Li＋S

Li2S

有关上述两种电池说法正确的是（　　）

A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

答案　B

解析　锂离子电池放电时，为原电池，阳离子Li＋移向正极，A错误；锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应生成Li，B正确；电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不同，C错误；由图可知，锂离子电池的电极材料为C和LiCoO2，应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为Li和S，应为该电池充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程，D错误。

3．（2014·新课标全国卷Ⅱ，12）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

答案　C

解析　图示所给出的是原电池装置。

A项，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项，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项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是锰元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极（a极）迁移，故正确。

1．一种太阳能电池的工作原理如下图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe（CN）6]和亚铁氰化钾K4[Fe（CN）6]的混合溶液，下列说法不正确的是（　　）

A．K＋移向催化剂b

B．催化剂a表面发生的化学反应：

[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－

C．Fe（CN）

在催化剂b表面被氧化

D．该池溶液中的[Fe（CN）6]4－和[Fe（CN）6]3－浓度基本保持不变

答案　C

解析　根据电子的流向，左电极为负极，右电极为正极，K＋移向正极，A项正确；负极反应式为[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－，正极反应式为[Fe（CN）6]3－＋e－===[Fe（CN）6]4－，B、D项正确；[Fe（CN）6]3－在催化剂b表面被还原，C项错误。

2．（2013·新课标全国卷Ⅱ，11）“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是（　　）

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

答案　B

解析　结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。

A项，负极反应为Na－e－===Na＋，正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。

3．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。

一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池以空气中的氧气为氧化剂，以KOH溶液为电解质溶液。

下列关于该电池的叙述正确的是（　　）

A．b极发生氧化反应

B．a极的反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O

C．放电时，电流从a极经过负载流向b极

D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

答案　B

解析　由图知左侧N2H4生成N2，发生氧化反应，则a为负极，右侧空气中的氧气得电子，发生还原反应，则b为正极。

负极消耗OH－，正极产生OH－，因而用OH－维持电荷守恒，起导电作用。

题型3　电解规律的不寻常应用

1．（2014·海南，3）以石墨为电极，电解KI溶液（含有少量的酚酞和淀粉）。

下列说法错误的是（　　）

A．阴极附近溶液呈红色B．阴极逸出气体

C．阳极附近溶液呈蓝色D．溶液的pH变小

答案　D

解析　以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O

2KOH＋H2↑＋I2（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。

由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。

2．[2014·重庆理综，11（4）]一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机物）。

①导线中电子移动方向为________。

（用A、D表示）

②生成目标产物的电极反应式为________________________________________________。

③该储氢装置的电流效率η＝________。

（η＝生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数×100%，计算结果保留小数点后1位）

答案　①A→D　②C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12

③64.3%

解析　由图可知，苯转化为环己烷的过程是加氢过程，发生还原反应，故为阴极反应，所以A为电源的负极，B为电源的正极。

①电子从负极流向阴极，即A→D。

②该装置的目标是从苯到环己烷实现储氢，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12。

③阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成2.8mol氧气，失去11.2mol电子。

电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为11.2mol。

阴极除生成环己烷外，还生成H2：

2H＋＋2e－===H2↑，由题意可知，2n（H2）＋6n（C6H12）＝11.2mol，[10mol＋n（H2）]×10%＝10mol×24%－n（C6H12）；解得n（H2）＝2mol，n（C6H12）＝1.2mol，故生成1.2molC6H12时转移电子1.2mol×6＝7.2mol，电流效率η＝

×100%≈64.3%。

3．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27（4）]H3PO2也可用电渗析法制备。

“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：

①写出阳极的电极反应式______________________________________________________。

②分析产品室可得到H3PO2的原因_______________________________________________

________________________________________________________________________。

③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：

将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。

并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。

其缺点是产品中混有____________杂质。

该杂质产生的原因是___________________________________

_____________________________________。

答案　①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

②阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO

穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2

③PO

　H2PO

或H3PO2被氧化

解析　①阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。

②H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室的H2PO

穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：

H＋＋H2PO

H3PO2。

③如果撤去阳膜，H2PO

或H3PO2可能被氧化。

4．[2014·山东理综，30

（1）]离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。

由有机阳离子、Al2Cl

和AlCl

组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________________________________。

若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。

答案　负　4Al2Cl

＋3e－===Al＋7AlCl

　H2

解析　在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl

和AlCl

形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl

＋3e－===Al＋7AlCl

；在水溶液中，得电子能力：

H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－==