《2018年高考化学二轮复习第一篇专题通关攻略专题二基本理论5电化学原理及应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考化学二轮复习第一篇专题通关攻略专题二基本理论5电化学原理及应用课件（157页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5讲 电化学原理及应用,【真题回访】 1.(2016全国卷T11)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 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 离子向正极迁移,正极区溶液 pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产 品 C.负极反应为2H2O-4e-=O2+4H+,负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2 生成,【解析】选B。电解池中阴离子向阳极移动,所
2、以通电 后中间隔室的 向正极区迁移,阳极上氢氧根离子放 电产生氧气,溶液中氢离子浓度增大,pH减小,A项错误; 电解时在负极区生成NaOH,在正极区生成H2SO4,B项正 确;阴极反应是氢离子得到电子生成氢气,溶液中氢氧 根离子浓度增大,pH升高,C项错误;当电路中通过1 mol 电子的电量时,会有0.25 mol的O2生成,D项错误。,2.(2015全国卷T26)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可以得到多种化工原料。回答下列问题: (1)该电池的正极反应
3、式为_, 电池反应的离子方程式为_。,(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌_g。(已知F=96 500 Cmol-1),【解析】(1)酸性锌锰干电池外壳为金属锌,锌是负极, 电极反应式为Zn-2e-=Zn2+。中间是碳棒,碳棒是正 极,二氧化锰得到电子,则正极电极反应式为MnO2+e-+H+ =MnOOH,总反应式为Zn+2MnO2+2H+=Zn2+ 2MnOOH。 (2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,则通过的电 量是150 C,因此通过电子的物质的量是,=1.55410-3mol,锌在反应中失去2个电子,则理论消 耗Zn的质量是 =0.05 g。,答案:(
4、1)MnO2+e-+H+=MnOOH Zn+2MnO2+2H+=Zn2+2MnOOH 注:式中Zn2+可写为 ,Zn(NH3)2Cl2等,H+可写 为 (2)0.05,3.(2014全国卷T27节选)H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):,(1)写出阳极的电极反应式_。 (2)分析产品室可得到H3PO2的原因_。 (3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2:将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2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_。,【解
5、析】(1)电解时阳极氢氧根离子失电子生成氧气。 (2)阳极室的氢离子通过阳膜到达产品室,原料室中的 通过阴膜进入产品室,二者生成产品。(3)由于阳 极产生氧气,如果阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替, 氧气会把其氧化为,答案:(1)2H2O-4e-=O2+4H+ (2)阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的 穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2 (3) H3PO2或 被氧化,【命题特点】 1.客观题: (1)考查“式子”:电极反应式、电池反应方程式。 (2)考查“应用”:电化学原理在工业生产中的应用。 (3)考查“运动”:电子流向、阴阳离子移动方向。 (4)考查“量值”:转移电子
6、数目、电极产物的量、pH变化。,2.主观题: (1)考查“原理”:原电池、电解池融合综合考查。 (2)考查“情境”:以新型化学电源为载体,考查电极反应式的书写,电子、离子的移动方向等。 (3)考查“应用”:电化学原理在金属腐蚀与防护方面的应用。,【真题备选】 1.(2012全国卷T26节选)与MnO2-Zn电池类似, K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为_,该电池总反应的离子方程式为_。,【解析】电池的正极反应,高铁酸根被还原为Fe3+,因为溶液是碱性的,所以产物只能为Fe(OH)3,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,总方程式中氧化产物是Zn
7、(OH)2。,答案: +3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH- 2 +8H2O+3Zn=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-,2.(2014全国卷T12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( ) A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4= Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移,【解析】选C。锂离子电池中,b电极为Li,放电时,Li失电子为负极,LiMn2O4得电子为正极,所以a为电池的正极,故A正确;充电时,Li+在阴极得电子,Li1-xMn2O4在阳极失电子,
8、电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi,故B正确;放电时,a为正极,正极上LiMn2O4中锰元素得电子,所以锂的化合价不变,故C错误;放电时,溶液中阳离子向正极移动,即溶液中Li+从b向a迁移,故D正确。,3.(2013全国卷T10)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故,根据电化学原理可进行如下处理,在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去,下列说法正确的是( ) A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银,C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色
9、Ag2S转化为白色AgCl,【解析】选B。处理过程Ag2S变为单质银,质量减轻,A项错误。银器为正极,正极发生还原反应,B项正确。Al2S3在溶液中不能稳定存在,发生水解相互促进的反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢气体,C项错误。黑色褪去的原因是Ag2S变为单质银,不能转化为氯化银沉淀。,4.(2013全国卷T28节选)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 kWhkg-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,能量 密度E=_(列式计算。,能
10、量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kWh= 3.6106J)。,【解析】根据一个二甲醚分子充分燃烧消耗3个O2分子,可知一个二甲醚分子发生电化学反应时失去12个电子,根据质量守恒、电子守恒和酸性介质可得负极反应为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。 1 mol电子的电量1.602 189 210-19C6.022 102396 500 C 电能E=UIt=Uq,答案:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+ 12,【知识回顾】 1.熟记关于电化学的四个“两”: (1)移动“两”方向。,阴,阴,阳,阳,(2)电解精炼、电镀“两”特点。 电解精炼:含杂质金属作_
11、,纯金属作_,含被 提纯金属阳离子的电解质溶液作电解液。 电镀:镀层金属作_,待镀金属作_,含镀层金 属阳离子的电解质溶液作电解液。,阳极,阴极,阳极,阴极,(3)电化学腐蚀发生的“两”条件。 强酸性条件_腐蚀。 弱酸性、中性或碱性条件_腐蚀。,析氢,吸氧,(4)电化学防护“两”方法。 牺牲阳极的阴极保护法原电池原理 在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属如锌块,让 被保护的金属作原电池的_。 外加电流的阴极保护法电解池原理 用被保护的钢铁设备作_,惰性电极作_,外接 直流电源。,正极,阴极,阳极,2.燃料电池电极反应式书写的四种类型: 实例分析(以甲醇、O2燃料电池为例) 类型一、酸性介质(
12、如:稀H2SO4) CH3OH在负极上失去电子在酸性条件下生成CO2气体,O2 在正极上得到电子,在H+作用下生成水。 正极反应式:_; 负极反应式:_。,3O2+12e-+12H+=6H2O,2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+,类型二、碱性介质(如:KOH溶液) CH3OH在负极上失去电子,在碱性条件下生成 ,O2在 正极上得到电子,与H2O结合生成OH-。 正极反应式:_; 负极反应式:_。,3O2+6H2O+12e-=12OH-,类型三、能传导O2-的固体电解质(如:氧化钇) 电池工作时,CH3OH在负极上失去电子,与O2-结合生成 CO2气体,O2在正极上得到电子生成
13、O2-。 正极反应式:_; 负极反应式:_。,3O2+12e-=6O2-,2CH3OH-12e-+6O2-=2CO2+4H2O,类型四、熔融盐介质(如:熔融K2CO3) 电池工作时, 移向负极,CH3OH在负极上失去电子, 与 反应生成CO2气体,O2在正极上得到电子,与CO2反 应生成 。 正极反应式:_; 负极反应式:_。,【易错辨析】 判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 1.活泼性强的金属一定为负极,发生氧化反应。( ) 提示:。例如Mg-Al用导线连接后,插入NaOH溶液中,Mg是正极,Al是负极。,2.电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极。( ) 提示:。电解质溶液中的
14、离子不能通过盐桥移向两极,盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向:阳离子(K+)移向正极,阴离子(Cl-)移向负极。,3.负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池。 ( ) 提示:。如燃料电池中的负极为惰性电极,该电极就不与电解质反应。,4.电解质溶液导电的原因是电子通过了电解质溶液。 ( ) 提示:。在原电池内部和电解池内部,都没有电子的流动,而是离子的移动。实际上在闭合的电路中电子只走“陆路”(导线或电极),离子只走“水路”(电解质溶液)。,5.可充电电池,放电与充电都是自发进行氧化还原反应。( ) 提示:。对于可充电电池,放电时原电池为自发进行的氧化还原反应,充电时电解池是被迫进行的氧化还原反应。,6.电解质溶液通电后,电解质溶液发生了电离,阴、阳离子分别向两极移动。( ) 提示:。电解质受热或受水分子的作用下发生电离无需通电。,7.粗铜精炼和电镀铜,以硫酸铜为电解质溶液,溶液中的c(Cu2+)不变。( ) 提示:。电镀铜溶液中的c(Cu2+)不变,粗铜精炼溶液中c(Cu2+)减小。,8.因空气中CO2的存在,金属表面形成一层酸膜,所以大多数金属发生的是析氢腐蚀。( ) 提示:。强
