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1、电化学教学或复课中的能力拓展 作者： 日期：2 电化学教中及复课中的能力拓展西安高新第一中学 廖传珠高考考纲和考试说明在化学反应与能量条目下，都明确地写道：“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。”、“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。”，所以，电化学是高考必考的热点，再联系历年全国的十几套高考试题，不仅都考了电化学，而且还有相当的难度，是立足于能力的考点。难度一，在于题干的新情境，即陌生度高的题干；难度二，在于联系实际，利用电化学知识解决实际问题，而不是课本知识的重现；难度三，电化学计算，其难度已超出
2、教材的要求。既然如此，就要求教师在教学或复课中，夯实基础的基础上，根据高考的水平要求，以高考试题为例，进行电化学能力提高的训练。第一，原电池的考察基于新情境，考察综合分析能力例1.2011浙江4.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、
3、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu2eCu2例2.2015重庆11（题干有删略）我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。（5）题11图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。腐蚀过程中，负极是 （填图中字母“a”或“b”或“c”）；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Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为 ；若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为 L（标准状况）。类似的试题还有2013新课标
4、1第28题（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW hkg-1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量:该电池的理论输出电压为1.20 V,能址密度E=_(列式计算。能盘密度=电池输出电能/燃料质盒，1kWh=3.6x106J)。第二，注重电化学知识的应用，尤其是电解的应用。纵观近几年的高考，有利用电解制备物质，利用电解治理污染，利用电解进行无水溶液电镀，利用电解进行定量测量等等。1. 制备或生产新的物质例1.2012浙江10以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示
5、意图如右。下列说法不正确的是A在阴极式，发生的电极反应为：2H2O2e2OHH2B在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H浓度增大，使平衡22H H2O向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2D测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比为d，则此时铬酸钾的转化率为1例2. 2010四川27(题干有删略)碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装
6、置如右图所示。请回答下列问题：(1)碘是 (填颜色)固体物质，实验室常用 方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；阴极上观察到的实验现象是 。还有利用电解原理制备高铁酸钾、氢氧化亚铁等，读者可自己查找。2.利用电解治理污染，化害为利，变废为宝例1. 2014北京26.（4）电解NO制备 NH4NO3，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说
7、明理由：_ _。例2. 2012北京25.(题干有删略) 直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2在钠碱循环法中，Na2SO3,溶液作为吸收液，吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-)：n(HSO3-)变化关系如下表:n(SO32-):，n(HSO3-)91：91：11：91PH.7.26.2（4）当吸收液的pH降至约为6时，满送至电解槽再生。再生示意图如右:HSO3-在阳极放电的电极反应式是。当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并掀环利用。简述再生原理:。例3. 2013浙江23.（题干有删略）利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取
8、氢气，既价廉又环保。利用H2S废气制取氢气的方法可采用电化学法，该法制氢过程的示意图如右。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是_。反应池中发生反应的化学方程式为_。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为_。3.利用电解进行无水溶液电镀例1.2011广东32.（题干有删略）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。（4）镀铝电解池中，金属铝为 极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4 和Al2Cl7形式存在，铝电极的主要电极反应式为 （5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是 例
9、2. 2015广东32.（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。4. 利用电解进行定量测量例1.2012浙江 10已知电极上每通过96 500 C的电量就会有1 mol电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量，可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中，常用银电量计，如图所示。下列说法不正确的是A电量计中的银棒应与电源的正极相连，铂坩埚上 发生的电极反应是：Ag+ + e- = Ag B称量电解前后铂坩埚的质量变化，得金属银的沉积量为108.0 mg
10、，则电解过程中通过电解池的电量为96.5 C C实验中，为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差，常在银电极附近增加一个收集网袋。若没有收集网袋，测量结果会偏高。D若要测定电解饱和食盐水时通过的电量，可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连，铂坩埚与电源的负极相连。例2. 2012海南16. 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氧化钠辖液电解实验，如图所示。 回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。来源:学(2)闭合K开关后，a、b电
11、极上均有气体产生其中b电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ； (3)若每个电池甲烷通如量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 （法拉第常数F=9.65l04C mol-1列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。 读者还可以见见2015年浙江29题。第三，有关电化学的计算最近几年，高考试题中电化学计算难度有所提升，有原电池的，也有电解池的，陷阱多，综合性强，思维量大。我们应当强化学生有关电化学计算的能力。例1. 2014福建11某原电池装置如右图所示，电池总反应为2AgCl22AgCl。下列说法正确的是A正极反应为AgCl eAg ClB放电时，
12、交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D当电路中转移001 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少002 mol离子注意：该题有“陷阱”，负极产生的银离子是在盐酸溶液中，立刻即转化为AgCl沉淀了，所以银离子不会转移到正极，只有氢离子转移。类似的还有下面两道题：2010重庆29（题干有删略）钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域（2）全钒液流储能电池是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相互转化的装置，其原理如右图所示当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色放电过程中氢离子的作
13、用是 和 ；充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H+)的变化量为 2013重庆11.（题干有删略）化学在环境保护中趁着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。 (2)电化学降解NO3的原理如右图所示。电源正极为 (填“A”或“B”)，阴极反应式为 。若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为 g。例2.2014重庆 （题干有删略）氢能是最重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。储氢还可借助有机物，如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。(g)高温FeSO4/Al2O3 (g)3H2(g)一定条件下，题11图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。H2O2.8mol气体(忽略水蒸汽)含苯的物质的量分数为10%的混合气10mol混合气,其中苯的物质的量
