2012届高考化学电化学专题教案

编辑: 逍遥路 关键词: 高三 来源: 高中学习网
专题十八回归课本高考命题点——电化学专题

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源于教材,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”指的都是课本.每年高考结束,我们都会发现:“题在书外,根在书内”,即很多高考题都源自课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.课本题大多都蕴涵着丰富、深刻的背景.实践证明,以课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。航标灯的电源必须长效、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.②③ B.②④
C.①②D.①④
2.(12分)Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl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ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是 。欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的 (填代号)。
a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3?H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为 。
3.(9分) Li-SOCl2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LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2。
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)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2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、无氧的条件下进行,原因是 。

二、可逆电池知识
4.市场上经常见到的标记为Li-ion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
C.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
5.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:C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+
C.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1mol氧气,理论上能生成标准状况下
CO2气体
6.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH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NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e-=4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-=Al(OH)3↓
C.以NaOH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O2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+H2 2LIH Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+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/cm3。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H2O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 mol。

四、电解原理
8.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下,点解总反应:2Cu+H2O==Cu2O+H2O 。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
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成。

五、氯碱工业
9.[化学—选修化学与技术](15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k(质量比)生成的产品。理论上k=_______(要求计算表达式和结果);
(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-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①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,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、Y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.(15分)下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。
接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。据此回答问题:

①电源的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c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
C.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
C.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)锌与还原出来的Cu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)锌与还原出来的Cu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Cu2+ 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MnSO4~MnO2~2 e-,通过2mol电子产生1molMnO2,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;
C、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。
5答案:B
解析:A项,高温条件下微生物会变性,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;
C项,原电池内部阳离子应向正极移动,所以C错;
D项,消耗1mol氧气生成1mol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:O2+2H2O+4e-=4OH-,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+4OH--3e=AlO2——+ 2H2O,B错; 该电池在碱性条件下消耗了碱,反应式为4Al+3O2+4OH-= 4AlO2——+ 2H2O溶液PH降低,C错;电池工作时,电子从负极出来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)① ② 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 + O2 =2H2O,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OH-。(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.H2O的H从+1降至H2中的零价,作氧化剂。由反应I,当吸收10molH2时,则生成20molLiH,V=m/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。20mol LiH可生成20mol H2,实际参加反应的H2为20×80%=1.6mol,1molH2转化成1molH2O,转移2mol电子,所以1.6molH2可转移3.2mol的电子。
8答案:A
解析:由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu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;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O,当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D选项错误。
9答案:(1)k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89(2)③①②
(3)①Cl2 H2 a%小于b% ②O2+4e-+2H2O=4OH- H2-2e-+2OH-=2H2O
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2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑即可得到,k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=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(还原反应),那么左边必然通H2,这样Y即为H2 ;再转到左边依据电解饱和食盐水的化学方程式可知唯一未知的就是X,必然为Cl2了;A中的NaOH进入燃料电池正极再出来,依据O2+4e-+2H2O=4OH- 可知NaOH+浓度增大。
10答案:(1)①正极 ②4OH--4e-=2H2O + O2↑。③2.8L ④16g ⑤甲增大,因为相当于电解水;乙减小,OH-放电, H+增多。丙不变,相当于电解水。
(2)可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就变为水的电解反应
解析:(1)①乙中C电极质量增加,则c处发生的反应为:Cu2++2e-=Cu,即C处为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。丙中为K2SO4,相当于电解水,设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有,100×10%=(100-x)×10.47%,得x=4.5g,故为0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知,生成2molH2O,转移4mol电子,所以整个反应中转化0.5mol电子,而整个电路是串联的,故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中为NaOH,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,即4OH--4e-=2H2O + O2↑。③转移0.5mol电子,则生成O2为0.5/4=0.125mol,标况下的体积为0.125×22.4=2.8L。④Cu2++2e-=Cu,转移0.5mol电子,则生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相当于电解水,故NaOH的浓度增大,pH变大。乙中阴极为Cu2+放电,阳极为OH-放电,所以H+增多,故pH减小。丙中为电解水,对于K2SO4而言,其pH几乎不变。(2)铜全部析出,可以继续电解H2SO4,有电解液即可电解。
11答案:B
【解析】a为中性环境,发生吸氧腐蚀,氧气被消耗,气体压强减小;b中酸性较强,发生析氢腐蚀,有氢气放出,气体压强增大,所以红墨水柱两边的液面变为左高右低,故B项错。
12答案:A

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