2018届二轮复习电化学课件（73张）（全国通用）

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专题整合突破 第一部分 专题二　化学基本理论 第 7 讲　电化学 1 高考点击 2 高频考点 3 课后热点强化 高 考 点 击 最新考纲 考向分析 1. 了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 2. 理解金属发生化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。 电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第 Ⅱ 卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活 ( 如金属的腐蚀和防护等 ) 相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。题型新颖、但不偏不怪，只要注意基础知识的落实，以及能力的训练便可以从容应对。 高 频 考 点 A ．电池工作时，正极可发生反应： 2Li 2 S 6 ＋ 2Li ＋ ＋ 2e － ===3Li 2 S 4 B ．电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 g 考点一　原电池原理、化学电源 D C ．石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D ．电池充电时间越长，电池中的 Li 2 S 2 的量越多 [ 解析 ] 　 本题考查电化学知识。原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即： Li 2 S 8 → Li 2 S 6 → Li 2 S 4 → Li 2 S 2 ，其中可能有 2Li 2 S 6 ＋ 2Li ＋ ＋ 2e － ===3Li 2 S 4 ， A 项正确；该电池工作时，每转移 0.02 mol 电子，负极有 0.02 mol Li( 质量为 0.14 g) 被氧化为 Li ＋ ，则负极质量减少 0.14 g ， B 项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极 a 的导电性， C 项正确；充电过程中， Li 2 S 2 的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中 Li 2 S 2 的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中 Li 2 S 2 的量越多， D 项错误。 B [ 解析 ] 　 该题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解决实际问题的能力。该电池中 Mg 作负极，失去电子发生氧化反应，生成 Mg 2 ＋ ， A 项正确；正极反应为 AgCl ＋ e － ===Ag ＋ Cl － ， B 项错误；电池放电时， Cl － 从正极向负极移动， C 项正确；在负极， Mg 会发生副反应 Mg ＋ 2H 2 O===Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ ， D 项正确。 C 1 ．原电池工作原理与氧化还原知识的结合不到位，如盘查 T 1 ， T 2 。 2 ．要熟悉常见的化学电源及工作原理。 D C ．电池计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D ．电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl 2 固体，乙中的石墨电极为负极 试回答下列问题： (1) 两次操作中指针为什么发生偏转？ ____________________________________________ 。 两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能 (2) 两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之： _________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 (3) 操作 Ⅰ 过程中 C 1 棒上发生的反应为 _________________ 。 (4) 操作 Ⅱ 过程中 C 2 棒上发生的反应为 __________________________________ 。 (5) 操作 Ⅱ 过程中，盐桥中的 K ＋ 移向 _______( 填“ A” 或“ B”) 烧杯溶液。 流计指针偏转方向不同 2I － － 2e － ===I 2 A [ 方法技巧 ] 　 此类问题的解答策略 (1) 把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，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。 燃料电池负极反应式书写新方法：零价法 (1) 方法说明 燃料电池中，燃料在负极发生失电子的氧化反应，即电池反应中燃料作还原剂。如果将还原剂中各元素记为 “ 零价 ” ，而氧化还原中各元素的化合价均已确定，就可以计算出单位燃料被氧化所失去的净电子数，从而书写出负极反应式。 (2) 具体步骤 燃料电池中，由于知道燃料在负极发生失电子的氧化反应，假定 1 mol 燃料参与反应，先确定失去的净电子总数，再由电池所处的化学环境及电荷守恒、质量守恒，直接写出电池负极反应式。其书写规律因为燃料物质种类的不同而有细微差别。下面根据几种不同类型的燃料进一步加以说明。 AD C [ 解析 ] 　 该题考查了电化学原理，意在考查考生运用电化学原理分析、解决问题的能力。 明确该电池的充放电原理是解题的关键。电池放电时，阳离子由负极移向正极， A 项正确；由放电时的总反应看出， Li x C 6 在负极发生失电子的氧化反应， B 项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应： LiCoO 2 － x e － ===Li 1 － x CoO 2 ＋ x Li ＋ ， D 项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应： C 6 ＋ x e － ＋ x Li ＋ ===Li x C 6 ，当转移 1 mol 电子时，阴极 (C 6 电极 ) 析出 1 mol Li ，增重 7g ， C 项错误。 D [ 解析 ] 　 本题考查燃料电池的工作原理。 CH 4 中 C 为－ 4 价， CO 中 C 为＋ 2 价， H 2 O 和 CH 4 中 H 为＋ 1 价，故每消耗 1 mol CH 4 转移 6 mol 电子， A 错误；由于使用的是熔融的碳酸盐电池，熔液中没有 OH － ，故在 A 电极上不可能有 OH － 参与电极反应， B 错误；电池工作时，阴离子向负极 (A 极 ) 移动， C 错误；在电极 B 上 O 2 得电子后结合 CO 2 生成了 CO ， D 正确。 考点二　电解原理的应用 C [ 解析 ] 　 本题考查电解原理的应用。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的 Al 2 O 3 薄膜，即待加工铝质工件作阳极， A 项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等， B 项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是 H ＋ 放电， C 项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动， D 项正确。 2 ． (2016· 全国 Ⅰ 卷 ·11) 三室式电渗析法处理含 Na 2 SO 4 废水的原理如图所示，采用惰性电极， ab 、 cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na ＋ 和 SO 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。 B 3 ． (2016· 北京 ·12) 用石墨电极完成下列电解实验。 [ 解析 ] 　 该题结合实验考查电化学知识，意在考查考生对电解池的熟练程度和理解能力。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从 d 到 c ，电子移动方向为从 c 到 d ，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中 a 为阴极， c 为阳极， d 为阴极， b 为阳极。 B 1 ．电解原理应用的例子掌握不好，如盘查 T 1 。 2 ． “ 膜化学 ” 工作原理分析不清，如盘查 T 2 。 A (1) 电源中 X 电极为直流电源的 ______ 极。 (2)pH 变化： A ： _________ ， B ： _________ ， C ： _________( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 (3) 通电 5 min 时， B 中共收集 224 mL ( 标准状况下 ) 气体，溶液体积为 200 mL ，则通电前 CuSO 4 溶液的物质的量浓度为 __________________( 假设电解前后溶液体积无变化 ) 。 (4) 若 A 中 KCl 足量且溶液的体积也是 200 mL ，电解后，溶液的 pH 为 ______( 假设电解前后溶液体积无变化 ) 。 负 增大 减小 不变 0.025 mol·L － 1 13 [ 解析 ] 　 (1)3 个装置是串联的电解池。电解 AgNO 3 溶液时， Ag ＋ 在阴极发生还原反应变为 Ag ，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极， Y 是正极， X 是负极。 (2) 电解 KCl 溶液生成 KOH ，溶液 pH 增大；电解 CuSO 4 溶液生成 H 2 SO 4 ，溶液 pH 减小；电解 AgNO 3 溶液，银为阳极，不断溶解， Ag ＋ 浓度基本不变， pH 不变。 (3) 通电 5 min 时， C 中析出 0.02 mol Ag ，电路中通过 0.02 mol 电子。 B 中共收集 0.01 mol 气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过 0.04 mol 电子，电子转移不守恒。因此， B 中电解分为两个阶段，先电解 CuSO 4 溶液，生成 O 2 ，后电水，生成 O 2 和 H 2 ， B 中收集到的气体是 O 2 和 H 2 的混合物。设电解 CuSO 4 溶液时生成 O 2 的物质的量为 x ，电解 H 2 O 时生成 O 2 的物质的量为 y ，则 4 x ＋ 4 y ＝ 0.02 mol( 电子转移守恒 ) ， x ＋ 3 y ＝ 0.01 mol( 气体体积之和 ) ，解得 x ＝ y ＝ 0.002 5 mol ，所以 n (CuSO 4 ) ＝ 2 × 0.002 5 mol ＝ 0.005 mol ， c (CuSO 4 ) ＝ 0.005 mol÷0.2 L ＝ 0.025 mol·L － 1 。 (4) 通电 5 min 时， A 中放出 0.01 mol H 2 ，溶液中生成 0.02 mol KOH ， c (OH － ) ＝ 0.02 mol÷0.2 L ＝ 0.1 mol·L － 1 ， pH ＝ 13 。 1 ．有关电化学计算的三大方法 (1) 根据电子守恒计算 用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，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。 2 ．电解池中电极反应式的书写方法 (1) 书写步骤 ① 首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。 ② 分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。 ③ 根据放电顺序分析放电产物。 ④ 根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有 H ＋ 、 OH － 或 H 2 O 参与；最后配平电极反应式。 (2) 介质对电极反应式的影响 ① 在电解池电极方程式中，如果是 H ＋ 或 OH － 放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。 ② 酸性溶液反应物或生成物中均没有 OH － 。 ③ 碱性溶液反应物或生成物中均没有 H ＋ 。 C B A ．该装置将化学能转化为光能和电能 B ．该装置工作时， H ＋ 从 b 极区向 a 极区迁移 C ．每生成 1 mol O 2 ，有 44 g CO 2 被还原 D ． a 电极的反应为： 3CO 2 ＋ 18H ＋ － 18e － ===C 3 H 8 O ＋ 5H 2 O [ 解析 ] 　 考查电解池反应原理的应用的知识。 A ．该装置将电能和光能转化为化学能，错误。 B ． H ＋ 向与负极相连 a 极区移动，正确。 C ．该反应的总方程式是： 6CO 2 ＋ 8H 2 O===2C 3 H 8 O ＋ 9O 2 。根据反应方程式可知，每生成 1 mol O 2 ，有 2/3 mol CO 2 被还原，其质量是 88/3 g ，错误。 D ．根据图示可知与电源负极连接的 a 电极为阴极，发生还原反应，电极的反应式为： 3CO 2 ＋ 18H ＋ ＋ 18e － ===C 3 H 8 O ＋ 5H 2 O ，错误。 ① 写出阳极的电极反应式： _________________________ 。 ② 分析产品室可得到 H 3 PO 2 的原因： _________________________________ _______________________________________________________ 。 ③ 早期采用 “ 三室电渗析法 ” 制备 H 3 PO 2 ：将 “ 四室电渗析法 ” 中阳极室的稀硫酸用 H 3 PO 2 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 ______________________________ 。 2H 2 O － 4e － ===O 2 ↑ ＋ 4H ＋ 阳极室的 H ＋ 穿过阳膜扩散至产品室， (2)PbO 2 可由 PbO 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 ____________________________ ； PbO 2 也可以通过石墨为电极， Pb(NO 3 ) 2 和 Cu(NO 3 ) 2 的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 _________________________________ ，阴极上观察到的现象是 _______________________ ；若电解液中不加入 Cu(NO 3 ) 2 ，阴极发生的电极反应式为 __________________ ，这样做的主要缺点是 ___________________ 。 PbO ＋ ClO － ===PbO 2 ＋ Cl － Pb 2 ＋ ＋ 2H 2 O － 2e － ===PbO 2 ＋ 4H ＋ 石墨电极上包上铜镀层 Pb 2 ＋ ＋ 2e － === Pb 不能有效利用 Pb 2 ＋ 考点三　金属腐蚀与防护 C A ．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B ．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C ．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D ．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 [ 解析 ] 　 本题考查实际应用中的电化学腐蚀 ( 外加电流的阴极保护法 ) 。依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于 0 ，铁不容易失去电子， A 项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极， B 项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗， C 项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度， D 项正确。 D [ 解析 ] 　 由于活动性： Fe> 石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池， Fe 为负极，失去电子被氧化变为 Fe 2 ＋ 进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。 B ． d 为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为： O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － ，正确。 C ．若 d 为锌块，则由于金属活动性： Zn>Fe ， Zn 为原电池的负极， Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn ，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。 D ． d 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为： O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － ，错误。 D [ 解析 ] 　 该题考查化学基本原理，意在考查考生运用化学概念分析问题的能力。催化剂可以降低反应的活化能，不能改变反应的焓变， A 项错误；金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度有关， O 2 浓度越大，腐蚀速率越快， B 项错误；反应达到平衡时，正负极的电势差为 0 ，所以电池不会产生电流， C 项错误； CuS 不溶于盐酸，而 ZnS 溶于盐酸，说明 CuS 更难溶，对应的溶解度小， D 项正确。 1 ．不熟悉金属腐蚀与防护的类型，如盘查 T 1 。 2 ．金属腐蚀与防护和电化学知识的结合不到位，如盘查 T 1 ， T 2 。 金属腐蚀与防护的类型 1 ． 金属腐蚀两种类型比较 (1) 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 (2) 腐蚀快慢的比较 ① 一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的腐蚀 > 化学腐蚀 > 有防护措施的腐蚀； ② 对同一金属来说，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来说，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；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。 (2) 电化学防护 ① 牺牲阳极的阴极保护法 —— 原电池原理：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 —— 电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。 D (1) 该电化学腐蚀称为 ____________ 。 (2) 图中 A 、 B 、 C 、 D 4 个区域，生成铁锈最多的是 ________( 填字母 ) 。 [ 解析 ] 　 (1) 金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。 (2) 发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的 O 2 越多，腐蚀得越严重。 吸氧腐蚀 B (1) 腐蚀过程中，负极是 ________( 填图中字母“ a” 或“ b” 或“ c”) ； (2) 环境中的 Cl － 扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈 Cu 2 (OH) 3 Cl ，其离子方程式为 _____________________________________ ； ③ 若生成 4.29 g Cu 2 (OH) 3 Cl ，则理论上耗氧体积为 ____________ L( 标准状况 ) 。 c 2Cu 2 ＋ ＋ 3OH － ＋ Cl － ===Cu 2 (OH) 3 Cl ↓ 0.448