高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx
- 文档编号:629655
- 上传时间:2022-10-11
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:498.28KB
高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx
《高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案
第7讲 电化学原理及应用
知考点 明方向 满怀信心正能量
设问
方式
①原电池原理及应用
[例](2017·全国卷Ⅰ,11),(2017·全国卷Ⅲ,11)
②二次电池原理计算及应用
[例](2018·全国卷Ⅰ,13),(2018·全国卷Ⅱ,12),
(2018·全国卷Ⅲ,11)
③金属的腐蚀及防护
[例](2018·全国卷Ⅲ,7),(2018·北京卷,7),
(2018·天津卷,3)
④电解池原理及应用
[例](2018·全国卷Ⅰ,27),(2018·江苏卷,20)
知识点 网络线 引领复习曙光现
释疑难 研热点 建模思维站高端
考点一 原电池原理及其应用
▼命题规律:
1.题型:
选择题、填空题。
2.考向:
考查原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关简单计算。
▼方法点拨:
1.原电池工作原理
2.原电池电极的判断
3.原电池电极反应式的书写
4.燃料电池电极反应式的书写方法
(1)找位置、写式子:
负极“还原剂-ne-―→氧化产物”;正极“氧化剂+ne-―→还原产物”。
燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在酸性介质分别转化为CO2、H+;O2转化为H2O。
碱性介质分别转化为CO、H2O;O2转化为OH-。
(2)查电荷,添离子:
检查电极反应式的电荷是否守恒,若是在溶液中进行的反应,则可通过添加OH-或H+的方法使电荷守恒,在酸性溶液中不添加OH-,在碱性溶液中不添加H+。
若是在熔融态电解质中进行的反应,则可添加熔融态电解质中的相应离子。
(3)查原子,添物质:
检查是否符合原子守恒,若是在溶液中进行的反应,可添加H2O使原子守恒。
1.
(1)(2018·天津卷)O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。
该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式:
__Al-3e-===Al3+(或2Al-6e-===2Al3+)__。
电池的正极反应式:
6O2+6e-===6O、6CO2+6O===3C2O+6O2。
反应过程中O2的作用是__催化剂__。
该电池的总反应式:
__2Al+6CO2===Al2(C2O4)3__。
(2)(2017·江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。
电极A上H2参与的电极反应为:
__H2+CO-2e-===CO2+H2O__。
B上发生的电极反应为__O2+2CO2+4e-===2CO__。
电池工作时,CO向电极__A__移动。
(3)(2016·北京卷)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。
Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。
作负极的物质是__铁__。
正极的电极反应式是__NO+8e-+10H+===NH+3H2O__。
突破点拨
电池内部电流方向从负极到正极,故H+从负极产生,流向正极参加正极反应。
解析
(1)活泼金属作负极,负极为Al,所以反应一定是Al失电子,该电解质为氯化铝离子液体,所以Al失电子应转化为Al3+,方程式为:
Al-3e-===Al3+。
根据电池的正极反应,氧气在第一步被消耗,又在第二步生成,所以氧气为正极反应的催化剂。
将方程式加和得到总反应为:
2Al+6CO2===Al2(C2O4)3。
(2)A为负极,H2失电子,用CO配平电荷可得电极反应式为H2+CO-2e-===CO2+H2O,B为正极得电子,电极反应式为:
O2+2CO2+4e-===2CO,根据外电路电子流动方向可以确定内电路中阴离子向负极移动。
(3)由Fe还原水体中的NO的反应原理图可知,Fe被氧化作负极;正极是硝酸根离子被还原为NH,该溶液为酸性电解质溶液,结合元素和电荷守恒可知电极反应式为:
NO+8e-+10H+===NH+3H2O。
【变式考法】
(1)(2018·青州三模)利用环境中细菌对有机质的催化降解能力,科学家开发出了微生物燃料电池,其装置如图所示,a、b为惰性电极。
利用该装置可将污水中的有机物(以C6H12O6为例)经氧化而除去,从而达到净化水的目的。
a极电极反应式为__C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2↑+24H+__,若左侧有1molC6H12O6被消耗,则右侧溶液的质量增重__216__g。
(2)(2018·清远期末)一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示:
该电池由于密度的不同,在重力作用下分为三层,工作时中间层熔融盐的组成不变。
充电时,Cl-向__下__(填“上”或“下”)移动;放电时,正极的电极反应式为:
__Mg2++2e-===Mg__。
(3)(2018·湖北七市联考)利用反应6NO2+8NH3===7N2+12H2O构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示,写出正负极的电极反应式__负极:
8NH3-24e-+24OH-===4N2+24H2O__,__正极:
6NO2+24e-+12H2O===3N2+24OH-__。
解析
(1)燃料电池中C6H12O6在负极反应生成二氧化碳,电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2↑+24H+,有24molH+迁移到右侧,增重24g,同时有6molO2进入溶液,增重192g,所以共增重:
216g。
(2)由图可知,该电池的负极是镁、正极是镁锑合金;充电时,镁是阴极、镁锑合金是阳极,所以C1-向下(阳极)移动;放电时,正极的电极反应式为Mg2++2e-===Mg。
(3)由反应6NO2+8NH3===7N2+12H2O可知,反应中NO2为氧化剂,NH3为还原剂,则A为负极发生氧化反应,B为正极发生还原反应,再根据电荷守恒和元素守恒可以写出电极反应式。
2.(2018·湖北八校联考)某实验小组依据反应AsO+2H++2I-===AsO+I2+H2O设计电池如图1,探究pH对AsO氧化性的影响,测得输出电压与pH的关系如图2。
下列有关叙述错误的是( A )
A.c点时,正极的电极反应为AsO+2H++2e-===AsO+H2O
B.b点时,反应处于化学平衡状态
C.a点时,盐桥中K+向左移动
D.pH>0.68时,氧化性I2>AsO
解析 由图可知,c点时,电压小于0,即反应逆向进行,负极反应式为AsO-2e-+H2O===AsO+2H+,选项A错误;b点时,电压为零,反应处于平衡状态,选项B正确;a点时,反应正向进行,乙中碘离子失电子,则乙中石墨电极为负极,原电池中阳离子向正极移动,所以盐桥中K+向左移动,选项C正确;pH>0.68时,电压小于0,反应逆向进行,碘单质作氧化剂,所以氧化性I2>AsO,选项D正确。
3.(2018·荆州质检)直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点,引起了人们的研究兴趣。
现有以下三种乙醇燃料电池。
(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为__氧气__。
(2)碱性乙醇燃料电池中,电极a上发生的电极反应式为__C2H5OH+16OH--12e-===2CO+11H2O__,使用空气代替氧气,电池工作过程中碱性会不断下降,其原因是__空气中的CO2会与KOH溶液反应,降低溶液的碱性,同时反应中也会消耗KOH__。
(3)酸性乙醇燃料电池中,电极b上发生的电极反应式为__O2+4H++4e-===2H2O__。
(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,CO向电极__a__(填“a”或“b”)移动,电极b上发生的电极反应式为__O2+2CO2+4e-===2CO__。
解析__
(1)三种乙醇燃料电池中由于正极发生还原反应,所以正极反应物均为氧气。
(2)碱性乙醇燃料电池中,乙醇中的C转化为CO,电极a上发生的电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-===2CO+11H2O,使用空气代替氧气,电池工作过程中碱性会不断下降,其原因是空气中的CO2会与KOH溶液反应,降低溶液的碱性,同时反应中也会消耗KOH。
(3)酸性乙醇燃料电池中,电极b为正极,其上发生的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O。
(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,CO向负极电极a移动,电极b上发生还原反应,电极反应式为O2+2CO2+4e-===2CO。
电极反应式的书写
(1)原电池中一般电极反应式的书写:
(2)复杂的电极反应式=总反应式-较简单一极的电极反应式。
考点二 电解原理及其应用
▼命题规律:
1.题型:
选择题、填空题。
2.考向:
根据电解现象判断电源正、负极,并进一步考查离子移向,电极反应及简单计算。
根据电源正、负极考查电解相关基础知识。
电解原理在工农业生产中的应用。
▼方法点拨:
1.“5点”突破电解池原理应用问题
(1)分清阴极、阳极——与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,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)书写电极反应式——注意得失电子守恒。
(4)正确判断电极反应和产物——①阳极如果是活性电极,则电极材料失电子,电极溶解(注意:
铁作阳极溶解生成Fe2+,而不是Fe3+);如果是惰性电极,溶液中阴离子的失电子能力(放电顺序)为S2->I->Br->Cl->OH-(水)。
②阴极产物根据阳离子的放电顺序进行判断:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+。
(5)电解质恢复措施——电解后电解质溶液恢复用质量守恒法分析。
一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物,但也有特殊情况,如用惰性电极电解CuSO4溶液,Cu2+完全放电之前,可加入CuO或CuCO3复原,而Cu2+完全放电之后,应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
2.电化学计算破题“三方法”
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数的计算、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数相等。
(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建立已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。
1.
(1)(2018·全国卷Ⅰ)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为 2H2O-4e-===4H++O2↑ 。
电解后,__a__室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(2)(2018·全国卷Ⅲ)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式__2H2O+2e-===2OH-+H2↑__。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__K+__,其迁移方向是__a到b__。
(3)(2017·天津卷)某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。
回答问题。
用惰性电极电解时,CrO能从浆液中分离出来的原因是__在直流电场作用下,CrO通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液__,分离后含铬元素的粒子是__CrO、Cr2O__;阴极室生成的物质为__NaOH和H2__(写化学式)。
突破点拨
(1)电极反应式书写思路:
先确定反应物和生成
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考 化学 二轮 复习 部分 电化学 原理 应用