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届高考化学电化学专题教案
2012届高考化学电化学专题教案
专题十八回归本高考命题点——电化学专题
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于教材,高于教材,是高考试题的真实写照.高考万变不离其宗,依纲扣本,其中的“宗”和“本”指的都是本.每年高考结束,我们都会发现:
“题在书外,根在书内”,即很多高考题都自本中的定理或定理中的思想方法,或是例题、习题的重新组合等.本题大多都蕴涵着丰富、深刻的背景.实践证明,以本为素材组织高考复习不仅不会影响高考成绩,而且是提高成绩的非常有效的途径.
一、原电池原理:
1.茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。
航标灯的电必须长效、稳定。
我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。
在这种电池中①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液
④铝合金电极发生还原反应
A.②③B.②④
.①②D.①④
2.(12分)Zn-n2干电池应用广泛,其电解质溶液是Znl2-NH4l混合溶液。
(1)该电池的负极材料是。
电池工作时,电子流向(填“正极”或“负极”)。
(2)若Znl2-NH4l混合溶液中含有杂质u2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是。
欲除去u2+,最好选用下列试剂中的(填代号)。
a.NaHb.Zn.Fed.NH3•H2
(3)n2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的nS4溶液。
阴极的电极反应式是。
若电解电路中通过2l电子,n2的理论产量为。
3.(9分)Li-Sl2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAll4—Sl2。
电池的总反应可表示为:
4Li+2Sl2=4Lil+S+S2。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为,发生的电极反应为;
(2)电池正极发生的电极反应为;
(3)Sl2易挥发,实验室中常用NaH溶液吸收Sl2,有Na2S3和Nal生成。
如果把少量水滴到Sl2中,实验现象是,反应的化学方程式为;
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条下进行,原因是。
二、可逆电池知识
4.市场上经常见到的标记为Li-in的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li的高分子材料。
这种锂离子电池的电池反应为:
Li+2Li
下列说法不正确的是()
A.放电时,负极的电极反应式:
Li-e=Li
B.充电时,Li既发生氧化反应又发生还原反应
.该电池不能用水溶液作为电解质
D.放电过程中Li向负极移动
三、燃料电池
.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
关于该电池的叙述正确的是()
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为:
6H126+6H2-24e-62↑+24H+
.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中,每消耗1l氧气,理论上能生成标准状况下
2气体
6.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以Nal溶液或NaH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。
下列说法正确的是()
A.以Nal溶液或NaH溶液为电解液时,正极反应都为:
2+2H2+4e-=4H-
B.以NaH溶液为电解液时,负极反应为:
Al+3H--3e-=Al(H)3↓
.以NaH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
7.(14分)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,
性质稳定,请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是,在导线中电子流动方向为
(用a、b表示)。
(2)负极反应式为。
(3)电极表面镀铂粉的原因为。
(4)该电池工作时,H2和2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。
因此,大量安全储氢是关键技术之一。
金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下
Ⅰ.2Li+H22LIHⅡ.LiH+H2==LiH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是,反应Ⅱ中的氧化剂是。
②已知LiH固体密度为0.82g/3。
用锂吸收224L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为。
③由②生成的LiH与H2作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为l。
四、电解原理
8.u2是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取.u2的电解池示意图如下,点解总反应:
2u+H2==u2+H2。
下列说法正确的是()
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
.铜电极接直流电的负极
D.当有0.1l电子转移时,有0.1lu2生成。
五、氯碱工业
9.[化学—选修化学与技术](1分)请回答氯碱的如下问题:
(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率(质量比)生成的产品。
理论上=_______(要求计算表达式和结果);
(2)原料粗盐中常含有泥沙和a2+、g2+、Fe3+、S42-等杂质,必须精制后才能供电解使用。
精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na23、②Hl(盐酸)③Bal2,这3种试剂添加的合理顺序是______________(填序号)
(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。
在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。
图中X、分别是_____、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:
______;负极:
_____;这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)
________________________________、________________________________。
六、电化学计算
10.(1分)下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g.00%的NaH溶液、足量的uS4溶液和100g10.00%的2S4溶液,电极均为石墨电极。
接通电,经过一段时间后,测得丙中2S4浓度为10.47%,乙中电极质量增加。
据此回答问题:
①电的N端为极;
②电极b上发生的电极反应为;
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积:
;
④电极的质量变化是g;
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:
甲溶液;
乙溶液;
丙溶液;
(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?
七、金属的腐蚀和防护
11.右图装置中,U型管内为红墨水,a、b试管内分别盛
有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。
下列有关描述错误的是()
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
.两试管中相同的电极反应式是:
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
八、电化学综合知识
12.下列叙述不正确的是()
A.铁表面镀锌,铁作阳极
B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀
.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:
D.工业上电解饱和和食盐水的阳极反应:
参考答案
1答案:
A
【解析】电池电极只称为正、负极,故①错。
其中活泼的一极为负极,即为铝合金,②对。
电极在海水中,故海水为电解质溶液,③对。
④铝合金为负极,则发生氧化反应,故错。
2答案:
(1)Zn(或锌)正极
(2)锌与还原出的u构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b
(3)2H++2e-→H2,87g
解析:
(1)负极上是失电子的一极Zn失电子有负极经外电路流向正极。
(2)锌与还原出的u构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。
除杂的基本要求是不能引入新杂质,所以应选Zn将u2+置换为单质而除去。
(3)阴极上得电子,发生还原反应,H+得电子生成氢气。
因为nS4~n2~2e-,通过2l电子产生1ln2,质量为87g。
3答案:
(1)锂(2分)
(2)(2分)
(3)出现白雾,有刺激性气体生成(3分)
(4)锂是活泼金属,易与、反应;也可与水反应(2分)
解析:
根据原电池中负极发生氧化反应,失电子可得到
(1)答案,再依据正极负极方程式叠加可得到总方程式,因此
(2)也就可以写出了.(3)只要利用水解的相关知识就可以写出该方程式。
点评:
本题主要考查原电池和水解的相关知识.
4答案:
D
解析:
A、Li从零价升至正价,失去电子,作为负极,正确;
B、反应逆向进行时。
反应物只有一种,故化合价既有升,又有降,所以既发生氧化反应又发生还原反应,正确;
、由于Li可以与水反应,故应为非水材料,正确;
D、原电池中阳离子应迁移至正极失电子,故错。
答案:
B
解析:
A项,高温条下微生物会变性,所以A错;
B项,负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳,所以B对;
项,原电池内部阳离子应向正极移动,所以错;
D项,消耗1l氧气生成1l二氧化碳,标准状况下体积是22.4L,D错。
6答案:
A
解析:
电解质溶液显碱性或中性,该燃料电极的正极发生反应为:
2+2H2+4e-=4H-,A对;铝作负极,负极反应应该是铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根,因此负极反应为:
Al+4H--3e=Al2——+2H2,B错;该电池在碱性条下消耗了碱,反应式为4Al+32+4H-=4Al2——+2H2溶液PH降低,错;电池工作时,电子从负极出经过外电路流到正极,D错.
7答案:
(1)由化学能转变为电能由a到b
(2)或
(3)增大电极单位面积吸附、分子数,加快电极反应速率
(4)①②或③32
解析:
本题考查电化学知识。
(1)原电池的实质为化学能转化成电能。
总反应为2H2+2=2H2,其中H2从零价升至+1价,失去电子,即电子从a流向b。
(2)负极为失去电子的一极,即H2失电子生成H+,由于溶液是碱性的,故电极反应式左右应各加上H-。
(3)铂粉的接触面积大,可以加快反应速率。
(4)I.Li从零价升至+1价,作还原剂。
II.H2的H从+1降至H2中的零价,作氧化剂。
由反应I,当吸收10lH2时,则生成20lLiH,V=/ρ=20×7.9/0.82×10-3L=192.68×10-3L。
V(LiH)/v(H2)=192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。
20lLiH可生成20lH2,实际参加反应的H2为20×80%=1.6l,1lH2转化成1lH2,转移2l电子,所以1.6lH2可转移3.2l的电子。
8答案:
A
解析:
由电解总反应可知,u参加了反应,所以u作电解池的阳极,发生氧化反应,B选项错误;石墨作阴极,阴极上是溶液中的H+反应,电极反应为:
2H++2e-=H2↑,A选项正确;阳极与电的正极相连,选项错误;阳极反应为2u+2H--2e-=u2+H2,当有0.1l电子转移时,有0.0lu2生成,D选项错误。
9答案:
(1)=(l2)/2(NaH)=71/80=1:
1.13或0.89
(2)③①②
(3)①l2H2a%小于b%②2+4e-+2H2=4H-H2-2e-+2H-=2H2
③燃料电池可以补充电解池消耗的电能;提高产出碱液的浓度;降低能耗。
解析:
(1)只要了解电解饱和食盐水的化学方程式2Nal+2H22NaH+H2↑+l2↑即可得到,=(l2)/2(NaH)=71/80=1:
1.13或0.89;
(2)只要抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序关系:
③①②;
(3)本题突破口在于B燃料电池这边,通空气一边为正极(
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