2018年【新人教版】高考化学二轮专题复习规范练: 专题二 第7讲 电化学基础课时规范练
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2018届高三二轮复习讲练测之讲案【新课标版化学】专题八电化学考向一原电池(1)考纲要求1.了解原电池的工作原理,能写出常见的电极反应和电池反应方程式。
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。
(2)命题规律原电池作为高中化学中的基本概念和基础理论,在高考中占有非常重要的地位,以新型化学电源为命题背景考查原电池的结构和工作原理的题型是高考的热点。
通常考查的知识点是原电池电极的判断、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计算,难度一般偏大。
由于能源问题已成为社会热点,从能源问题切入,结合新能源开发及新型电池仍将会出现在今后高考试题中。
【例1】【2017新课标3卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a 常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+x S8=8Li2S x(2≤x≤8)。
下列说法错误的是()A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC.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Li2S2的量越多【例2】【2016年高考新课标Ⅱ卷】Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误的是()A.负极反应式为Mg-2e-=Mg2+B.正极反应式为Ag++e-=AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑一、概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。
二、工作原理原电池中根据电性关系:电流方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同;电子移动方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同。
电子:由负极通过导线移向正极;电流:由正极到负极;电解质溶液(熔融电解质):阴离子移向负极,阳离子移向正极。
高中化学学习材料唐玲出品[考纲要求] 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。
考点一一座“盐桥”连接“两池”形成回路1.电化学装置中都有两个电极,分别发生氧化反应与还原反应。
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。
盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。
2.盐桥是新课改教材中出现的新名词,因而围绕盐桥的电化学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。
通常从以下四个方面命题。
(1)考查盐桥的作用。
(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写。
(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向。
(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。
(5)考查盐桥的作用与平衡移动。
题组一明确原理,设计装置1.[2013·广东理综,33(2)(3)](2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。
设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);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,CuSO4(aq)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化学能转化为电能的是________,其原因是________________________________________________________________________。
专题七电化学体系构建·串真知真题回放·悟高考解读考纲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及金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。
体验真题1.(2020·全国卷Ⅰ·12)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。
电池示意图如图,电极为金属锌和选择性催化材料,放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是( D )A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-═══Zn(OH)错误!B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 molC.充电时,电池总反应为2Zn(OH)2-,4═══2Zn+O2↑+4OH-+2H2OD.充电时,正极溶液中OH-浓度升高【解析】放电时,负极上Zn发生氧化反应,电极反应式为:Zn-2e-+4OH-═══Zn (OH)错误!,故A正确;放电时,CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1 mol CO2转化为HCOOH时,转移2 mol电子,故B正确;充电时,阳极上H2O转化为O2,负极上Zn(OH)2-4转化为Zn,电池总反应为:2Zn(OH)错误!═══2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,故C正确;充电时,正极即为阳极,电极反应式为:2H2O-4e-═══4H++O2↑,溶液中H+浓度增大,溶液中c(H+)·c(OH-)=KK W不变,因此溶液中OH-浓度降低,故D错误.W,温度不变时,2.(2020·全国卷Ⅱ·12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能.下图是某电致变色器件的示意图。
当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成Ag x WO3,器件呈现蓝色,对于该变化过程,下列叙述错误的是( C )A.Ag为阳极B.Ag+由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高D.总反应为:WO3+x Ag═══Ag x WO3【解析】通电时,Ag电极有Ag+生成,故Ag电极为阳极,故A项正确;通电时电致变色层变蓝色,说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层,故B项正确;过程中,W由WO3的+6价降低到Ag x WO3中的+(6-x)价,故C项错误;该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为:x Ag-x e-═══x Ag+,而另一极阴极上发生的电极反应为:WO3+x Ag++x e-═══Agx WO3,故发生的总反应式为:x Ag+WO3═══Ag x WO3,故D项正确.3.(2020·全国卷Ⅲ·12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示,其中在VB2电极发生反应:VB2+16OH--11e-═══VO错误!+2B(OH)错误!+4H2O该电池工作时,下列说法错误的是( B )A.负载通过0。
2018年高考化学二轮专题复习规范练:-专题二-第7讲-电化学基础课时规范练-新人教版专题二第7讲电化学基础建议时间:40分钟1.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。
下列说法正确的是( )A.该电化学腐蚀为析氢腐蚀B.图中生成铁锈最多的是C区域C.A区域比B区域更易腐蚀D.铁闸中的负极的电极反应:Fe-2e-===Fe2+解析:铁闸在海水中发生吸氧腐蚀,在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀,A错误;在B处,海水与氧气接触,与Fe最易形成原电池,发生的吸氧腐蚀的程度最大,生成铁锈最多,B错误;在B处,海水与氧气接触,与Fe最易形成原电池,所以B区域比A区域更易腐蚀,C错误;Fe 作负极失电子生成亚铁离子,则负极的电极反应故A错误;氧气在正极上得电子生成OH-,OH-通过选择性透过膜向负极移动,故B错误;“电子不下水”,电子只在导线中移动,不能在溶液中移动,故C错误;负极上是VB2失电子发生氧化反应,则VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O,故D正确。
答案:D3.一种处理污水的燃料电池模型如图所示。
该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙。
下列叙述不正确的是( )A.B电极为正极B.气体乙可能为CO2C.O2在A电极得电子D.电池工作时,B电极附近的pH逐渐减小解析:根据题意,该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙,则B电极为负极,A项错误;有机物是含碳元素的化合物,有机物失电子生成乙,则气体乙可能为CO,2B项正确;根据上述分析,电极A为正极,在燃在A电解料电池中,氧气在正极得到电子,即O2得电子,C项正确;根据题意,细菌将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙,质子(H+)浓度增大,则B电极附近的pH逐渐减小,D项正确。
第七讲电化学[最新考纲]1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
原电池原理及其应用[学生用书P30]1.(2017·高考天津卷)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是( )A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能解析:选A。
A项,硅太阳能电池工作时,光能转化为电能,与氧化还原反应无关;B 项,锂离子电池放电时,化学能转化为电能,原电池总反应为氧化还原反应;C项,电解质溶液导电时,电能转化为化学能,总反应为氧化还原反应;D项,葡萄糖为人类生命活动提供能量时,葡萄糖发生氧化还原反应,化学能转化为热能。
2.(2016·高考海南卷改编)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解溶质溶液。
下列说法正确的是( )A.Zn为电池的负极B.正极反应式为2FeO2-4+10H++6e-===Fe2O3+5H2OC.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D.电池工作时OH-向正极迁移解析:选A。
A.根据化合价升降判断,Zn化合价只能升高,故为负极材料,K2FeO4为正极材料,正确;B.KOH溶液为电解质溶液,则正极反应式为2FeO2-4+6e-+8H2O===2Fe(OH)3+10OH-,错误;C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小,错误;D.电池工作时阴离子OH -向负极迁移,错误。
[感悟高考]1.题型:选择题(主)、填空题(次)2.考向:高考对原电池原理的考查主要有以下几点:离子运动方向的判断(特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交换膜的通过问题),能量转换类型,正负极的判断,正负极与反应类型的对应关系,电极反应式的书写及判断,有关计算问题。
专题二第7讲电化学基础建议时间:40分钟1.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。
下列说法正确的是()A.该电化学腐蚀为析氢腐蚀B.图中生成铁锈最多的是C区域C.A区域比B区域更易腐蚀D.铁闸中的负极的电极反应:Fe-2e-===Fe2+解析:铁闸在海水中发生吸氧腐蚀,在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀,A错误;在B处,海水与氧气接触,与Fe最易形成原电池,发生的吸氧腐蚀的程度最大,生成铁锈最多,B错误;在B处,海水与氧气接触,与Fe最易形成原电池,所以B区域比A区域更易腐蚀,C错误;Fe作负极失电子生成亚铁离子,则负极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+,D正确。
答案:D2.(2017·岳阳模拟)硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如图所示,该电池工作时反应为4VB2+11O2===4B2O3+2V2O5,下列说法正确的是()A.电极a为电池负极B.图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过C.电子由VB2极经KOH溶液流向a电极D.VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O解析:硼化钒-空气燃料电池中,VB2在负极失电子,氧气在正极上得电子,所以a为正极,故A错误;氧气在正极上得电子生成OH-,OH-通过选择性透过膜向负极移动,故B错误;“电子不下水”,电子只在导线中移动,不能在溶液中移动,故C错误;负极上是VB2失电子发生氧化反应,则VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O,故D正确。
答案:D3.一种处理污水的燃料电池模型如图所示。
该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙。
下列叙述不正确的是()A.B电极为正极B.气体乙可能为CO2C.O2在A电极得电子D.电池工作时,B电极附近的pH逐渐减小解析:根据题意,该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙,则B电极为负极,A项错误;有机物是含碳元素的化合物,有机物失电子生成乙,则气体乙可能为CO2,B 项正确;根据上述分析,电极A为正极,在燃料电池中,氧气在正极得到电子,即O2在A电解得电子,C项正确;根据题意,细菌将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙,质子(H+)浓度增大,则B电极附近的pH逐渐减小,D项正确。
答案:A4.(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管柱,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是()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:本题使用的是外加电流的阴极保护法,钢管柱与电源的负极相连,被保护。
外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,从而保护钢管柱,A正确;通电后,被保护的钢管柱作阴极,高硅铸铁作阳极,因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩,B正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,所以高硅铸铁不损耗,C错误;通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流,因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,D正确。
答案:C5.全钒液流储能电池利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能的相互转化,充电时,惰性电极M、N分别连接电源的正极和负极。
电池工作原理如图所示,下列说法不正确的是()A.充电过程中,N电极附近酸性减弱B.充电过程中,N 电极上V 3+被还原为V 2+C.放电过程中,H +由N 电极向M 电极移动D.放电过程中,M 电极反应为VO +2+2H ++e -===VO +2+H 2O解析:充电过程中,N 电极是阴极,氢离子移向阴极,故附近酸性增强,A 项错误;充电过程中,N 电极是阴极,发生反应:V 3++e -===V 2+,B 项正确;放电过程中,N 极是负极,H +由N 电极向M 电极移动,C 项正确;放电过程中,M电极为正极,反应为VO +2+2H ++e -===VO 2++H 2O,D 项正确。
答案:A6.(2016·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4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 2-4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。
下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的SO 2-4离子向正极迁移,正极区溶液pH 增大B.该法在处理含Na 2SO 4废水时可以得到NaOH 和H 2SO 4产品C.负极反应为2H 2O-4e -===O 2+4H +,负极区溶液pH 降低D.当电路中通过1mol 电子的电量时,会有0.5mol 的O 2生成解析:A 项,正极区发生的反应为2H 2O-4e -===O 2↑+4H +,由于生成H +,正极区溶液中阳离子增多,故中间隔室的SO 2-4向正极迁移,正极区溶液的pH 减小;B 项,负极区发生的反应为2H 2O+2e -===H 2↑+2OH -,阴离子增多,中间隔室的Na +向负极迁移,故负极区产生NaOH,正极区产生H 2SO 4;C 项,由B 项分析可知,负极区产生OH -,负极区溶液的pH 升高;D 项,正极区发生的反应为2H 2O -4e -===O 2↑+4H +,当电路中通过1mol 电子的电量时,生成0.25mol O 2。
答案:B7.(2017·邹城模拟)如图装置电解一段时间,当某极析出0.32g Cu 时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH 分别为(溶液足量,体积均为100mL 且电解前后溶液体积变化忽略不计)()(导学号56470084)A.13、7、1B.12、7、2C.1、7、13D.7、13、1解析:n (Cu)=0.32g÷64g/mol=0.005mol,由电极反应Cu 2++2e -===Cu 可知转移电子为0.01mol,电解时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液电极方程式分别为2KCl +2H 2O=====通电2KOH+H 2↑+Cl 2↑、2H 2O=====通电2H 2↑+O 2↑;2CuSO 4+2H 2O=====通电2Cu+O 2↑+2H 2SO 4。
Ⅰ中生成0.01mol OH -,c (OH -)=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L,pH=13;Ⅱ电解水,溶液仍然呈中性,溶液的pH=7;Ⅲ中生成0.01mol H +,c (H +)=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L,pH=1,故A 正确。
答案:A8.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。
(1)氢氧燃料电池的能量转化形式主要是___________,在导线中电子流动方向为_____(用a、b 和箭头表示)。
(2)负极反应式为______________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。
有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。
光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。
图1为光伏并网发电装置,图2为电解尿素[CO(NH 2)2](C 为+4价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。
图1光伏并网发电装置图2电解尿素的碱性溶液制氢装置①图1中N 型半导体为________(填“正极”或“负极”)②该系统工作时,A 极的电极反应式为____________________。
③若A 极产生7.00g N 2,则此时B 极产生________L H 2(标准状况下)。
解析:(1)氢氧燃料电池属于原电池,是将化学能转化为电能的装置,所以该燃料电池中能量转化形式主要是化学能转化为电能;燃料电池中,通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,电子从负极沿导线流向正极,所以通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极,电子流动方向为a 到b;(2)碱性氢氧燃料电池中,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,电极反应式为H 2-2e -+2OH===2H 2O;(3)反应物接触面积越大,反应速率越大,电极表面镀铂粉能增大吸附气体的能力,所以能增大反应速率;(4)①该电池反应时,氮元素化合价由-3价变为0价,H 元素化合价由+1价变为0价,则氮元素被氧化,氢元素被还原,所以生成氮气的电极A 是阳极,生成氢气的电极B 是阴极,则图1中N 型半导体为负极,P 型半导体为正极;②A 极为阳极,电极反应式为CO(NH 2)2+8OH --6e -===CO 2-3+N 2↑+6H 2O;③A 极为阳极,电极反应式为CO(NH 2)2+8OH --6e -===CO 2-3+N 2↑+6H 2O,若A 极产生7.00g 即0.25mol N 2,则转移电子是1.5mol,此时B 极产生氢气,B 电极反应为H 2O+2e -===H 2↑+2OH -,转移1.5mol电子,产生氢气的体积:1.5mol2×22.4L/mol=16.8L。
答案:(1)化学能转化为电能a→b(2)H 2-2e -+2OH -===2H 2O(或2H 2-4e -+4OH -===4H 2O)(3)增大电极单位面积吸附H 2和O 2的分子数,加快电极反应速率(4)①负极②CO(NH 2)2+8OH --6e -===CO 2-3+N 2↑+6H 2O③16.89.我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值,但出土的青铜器易受到环境腐蚀,所以对其进行修复和防护具有重要意义。
(导学号56470085)(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。
如将糊状Ag 2O 涂在被腐蚀部位,Ag 2O 与有害组分CuCl 发生复分解反应,该化学方程式为_________________________________________________________________________________________________。