《2012高考化学二轮热点重点难点专题透析第5专题电化学基础及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012高考化学二轮热点重点难点专题透析第5专题电化学基础及其应用（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,高频误点警示,高考命题分析,知识网络构建,考点透析例证,一、原电池,二、电解,考点考向展望,电化学知识是历年高考的重要考点之一。纵观近几年福建高考试 卷,电化学试题已成为必考题。,高考对电化学知识的考查主要有:,(1)原电池和电解池的电极名称的判断及电极反应式的书写;,(2)根据原电池的电极变化,比较金属活动性的强弱;,(3)根据电极材料和电解质种类,判断电解时的电极变化;,(4)判断酸、碱、盐的水溶液在电解时溶液pH的变化趋势;,(5)对新型电池电极反应及电池反应的判断和书写;,(6)电解产物的判断和有关计算。,预计2012年福建高考命题的趋势为新型电池的工作原理、原电池,或电解池实物图的
2、分析、电解产物的判断和有关计算等,这些知识 仍将是高考命题的热点。,拓展渗透预测,(1)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应。下列化学反 应中在理论上可以设计成原电池的是 (填字母)。,A.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) H0,B.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) H0,C.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) H0,【答案】(1)C,(2)CO+4OH-2e- C +2H2O(或CO+4OH- C +2H2O+2e-),(3)2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4;0.4 mol,672;1;110-13molL-1,考
3、点1:原电池原理,规律方法技巧,1.正、负极的确定,(1)由两极的相对活泼性强弱确定:一般的,活泼性较强的金属为负 极,活泼性较弱的金属或其他能导电的材料(如石墨)为正极。一般 来说,负极材料与电解质溶液要能发生反应。如Mg-HCl 溶液-Al构 成的原电池中,负极为Mg,但Mg-NaOH 溶液-Al构成的原电池中,负 极为Al。,(2)根据在两电极发生反应的物质所含元素的化合价升降情况来判 断。如甲醇燃料电池,甲醇生成二氧化碳和水,碳的化合价升高,失电 子,所以通入甲醇的电极为负极。,(3)由电极变化情况确定:某一电极若不断溶解或其质量不断减少,则 该电极发生氧化反应,此电极为原电池的负极;
4、若电极的质量不断增,加或不变,则该电极发生还原反应,此电极为原电池的正极(燃料电池 除外)。如Zn-CuSO4溶液-石墨构成的原电池中,石墨电极上会析出 紫红色固体物质,石墨电极质量增加,则石墨电极为原电池的正极。,(4)根据某些显色现象确定:一般可以根据电极附近指示剂(石蕊、酚 酞)或试纸(湿润的淀粉碘化钾试纸等)的变色情况来推断该电极发 生的反应情况,从而确定正、负极。,(5)根据外电路中电子的移动方向确定:在外电路中电子流出的电极 为负极,电子流入的电极为正极。,(6)根据内电路中离子的移动方向确定:在内电路中阳离子移向的电 极为正极,阴离子移向的电极为负极。,2.电极反应式的书写,(1
5、)如果题中给定的是图示装置,则先分析正、负极,再根据正、负极 反应规律书写电极反应式。,(2)如果题目给定的是总反应式,可先分析此反应中的氧化反应或还 原反应(即分析有关元素的化合价变化情况),再根据某一极上的简 单变化情况来写电极反应式,另一极的电极反应式可直接写出,也可 用总反应式减去已写出的电极反应式得到。,(3)电解质溶液中的离子(如H+、OH-)和H2O等,若氧化(或还原)产物 能与之发生反应,则其一般书写在电极反应式中。,典例1 全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反 应来实现化学能与电能的转化,其原理如图所示。已知电池工作时,乙池中溶液由紫色变成绿色,则下列说法中正确的
6、是 ( ),A.电池工作时,甲池中溶液由蓝色变成黄色,B.惰性电极是正极,C.盐桥中的阴离子流入甲池,D.正极反应式为V +2H+e- VO2+H2O,【点拨】乙池中溶液由紫色变为绿色,其电极反应式为V2+-e- V 3+,所以乙池中发生了氧化反应,惰性电极是负极,因乙池中阳离 子所带正电荷数增多,故盐桥中阴离子流入乙池,甲池中的电极反 应式为V +2H+e- VO2+H2O,其溶液由黄色变为蓝色。,【答案】D,考点2:原电池的应用,规律方法技巧,1.关于金属腐蚀的问题,(1)干燥的环境下以化学腐蚀为主,一般情况下以电化学腐蚀为主。,(2)金属腐蚀快慢的判断方法,电解原理引起的腐蚀原电池原理引
7、起的腐蚀有防腐措施的腐蚀 。,(3)钢铁腐蚀,2.新型燃料电池,(1)正、负极的判断:还原剂(可燃物)进入负极,氧化剂(空气或氧气) 进入正极。例如氢氧燃料电池中,氢气进入负极,氧气进入正极。,(2)常见燃料电池两极反应式及总反应式,氢氧燃料电池,甲烷燃料电池,3.原电池的设计方法,以氧化还原反应为基础,首先要确定原电池的正、负极,电解质溶液 及电极反应,再书写电极反应式,参照 Zn-H2SO4溶液-Cu原电池模型 处理问题。如根据反应:Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2设计一个原电 池,分析此化学方程式,可得到:Cu作负极,C(或Pt)作正极,FeCl3作电解 质溶液,负极的电极反
8、应式为Cu-2e- Cu2+,正极的电极反应式为2 Fe3+2e- 2Fe2+。,典例2 葡萄糖生物燃料电池的研制实现了葡萄糖为可植入医疗 设备“供电”的设想,其基本构造如图所示。下列说法中不正确的 是 ( ),A.该电池不能在高温下工作,B.正极的电极反应式为O2+4H+4e- 2H2O,C.电池总反应式为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,D.当外电路中通过1 mol e-时,理论上消耗C6H12O6的质量为15 g,【点拨】燃料电池中可燃烧物在负极反应,氧气在正极反应,葡萄 糖生物电池中用酶(enzyme)作催化剂,故不能在高温下工作,该电 池总反应式为C6H12O6+6O2 6
9、CO2+6H2O,C6H12O624e-,当外电路 中通过1 mol e-时,消耗C6H12O6的质量为7.5 g。,【答案】D,考点3:电解池原理,规律方法技巧,1.电极的判断及反应的类型,(1)看电源正、负极,若与电源负极相连,则为阴极;若与电源正极相 连,则为阳极。,(2)看电极周围元素化合价的升降,若化合价升高,则为阳极。注意: 元素化合价升降的判断很多时候是根据各种实验现象(如对产生气 体成分的描述等)来推测反应产物而得出的。,(3)看电子的流向,电子由电解池的阳极流入电源的正极;电子由电源 的负极流入电解池的阴极。注意:一定不能根据电解池的两极活泼 性的相对大小判断。,(4)阳极:
10、若为活性电极,则电极本身失电子,发生氧化反应;若为惰性 电极(Pt、Au、石墨),则是溶液中阴离子失电子,发生氧化反应。,阴极:电极本身不反应(不论是惰性电极还是活性电极),溶液中阳离 子在阴极表面获得电子,发生还原反应。,2.电解时电极产物的判断,(1)阳极产物的判断,首先看电极,如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前的金属,包 括Ag)作阳极,则电极材料本身失电子,电极溶解。如果是惰性电极, 则看溶液中的阴离子的失电子能力,阴离子的放电顺序为S2-I-Br- Cl-OH-,其氧化产物依次对应为S、I2、Br2、Cl2和O2。,(2)阴极产物的判断,直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断:
11、,Ag+Fe3+Cu2+ H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+,其还原产物依次对应为Ag、 Fe2+、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。,3.电解过程中溶液pH的变化规律,(1)电解时,只生成H2而不生成O2,则溶液的pH增大。,(2)电解时,只生成O2而不生成H2,则溶液的pH减小。,(3)电解时,既生成H2又生成O2,则实际为电解水。有三种情况:若 为酸溶液,则溶液的pH减小;若为碱溶液,则溶液的pH增大;若为 中性溶液,则溶液的pH不变。,4.电解后有关溶液恢复原态的问题,为使电解后的溶液恢复至电解前的状态,应先分析从溶液中析出的 固体、放出的气体,然后根据原子守恒将其组合成一种能与电
12、解后 溶液反应的物质,将适量该物质加入溶液中即可恢复至原溶液。如 用惰性电极电解CuSO4溶液,从溶液中析出的固体为Cu,气体为O2,且 其物质的量之比为21;因Cu、O2不能快速与电解后的溶液(稀H2 SO4)反应,故应加入其组合(CuO),适量CuO与稀H2SO4反应即得CuSO 4溶液。,典例3 Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的 制取Cu2O的实验装置如图所示,电解总反应为2Cu+H2O Cu2O+H 2。下列说法中不正确的是 ( ),A.与铜棒相连的是电源的正极,B.通电后,电解质溶液的pH增大,C.通电时,OH-向阳极移动,D.转移1 mol电子,有1 mol Cu2
13、O生成,【点拨】由电解总反应:2Cu+H2O Cu2O+H2可知,铜为阳极, 其电极反应式为2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O,OH-向阳极移动;通电 后,因水不断被消耗,NaOH溶液的浓度增大,pH增大,反应中每生成 1 mol Cu2O转移2 mol电子。,【答案】D,考点4:电解池的应用,规律方法技巧,1.氯碱工业,2.电解精炼铜,3.电镀,(1)电镀是特殊情况下的电解,一般不必把它当做一个新的知识点处 理。,(2)由于电镀的特殊性(镀层金属作阳极,失电子,发生氧化反应;镀层 金属阳离子在阴极得电子,发生还原反应),所以电镀的结果是阳极变 薄(金属溶解),阴极变厚(镀层金属吸附),
14、电解液无任何变化。其电极 反应式一般为:,4.金属冶炼,电解熔融电解质可得到活泼金属,如K、Na、Ca、Mg、Al等金属可 通过电解其熔融的氯化物或氧化物而制得。如电解冶炼铝:阳极反 应式为6O2-12e- 3O2,阴极反应式为4Al3+12e- 4Al,总反应 式为2Al2O3 4Al+3O2。,以上四种应用,重在理清原理,明白过程,要求会写对应电极的电极反 应式。,典例4 (2011年上海,16)用电解法提取氯化铜废液中的铜,方案正 确的是 ( ),A.用铜片连接电源的正极,另一电极用铂片,B.用碳棒连接电源的正极,另一电极用铜片,C.用氢氧化钠溶液吸收阴极产物,D.用带火星的木条检验阳极
15、产物,【点拨】用电解法提取CuCl2废液中的铜,应用铜片作阴极,碳棒等 惰性电极作阳极,电解时阴极的电极反应式为Cu2+2e- Cu,阳极 的电极反应式为2Cl-2e- Cl2。,【答案】B,1.关于原电池内电路的问题,误点:原电池内电路中,阳离子向负极移动,阴离子向正极移动。,辨析:在原电池外电路中,电子由负极沿导线传递给正极,电流方向与 电子流向恰好相反;在内电路中,电流方向即电解液中阳离子定向移 动的方向,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。,2.关于原电池的电极判断,误点:在原电池装置中,两电极均为金属,较活泼的金属电极一定作负 极。,辨析:在原电池装置中,能与电解质溶液直接反应而被氧
16、化的金属电 极作负极。如Mg-NaOH溶液-Al装置中,由于Al能与NaOH溶液反应, 故Al作负极;Al-浓HNO3-Cu 装置中,Al会被浓HNO3钝化而阻碍反应 继续进行,Cu能与浓HNO3发生反应,Cu作负极。,3.忽略了金属电极放电,误点:电解饱和食盐水时,用石墨作电极或用Cu作电极,两极反应方 程式、总反应方程式完全相同。,辨析:电解饱和食盐水,(1)石墨作电极,阳极:2Cl-2e- Cl2,阴极:2H+2e- H2,总离子方程式:2Cl-+2H2O Cl2+H2+2OH-,(2)Cu作电极,阳极:Cu-2e- Cu2+,阴极:2H+2e- H2,总离子方程式:Cu+2H2O Cu(OH)2+H2,4.不管介质错写电极反应式,误点:书写电极反应式常存在思维定式,当原电池、电解池中介质发 生变化时,未加关注而错写反应式。如氢氧燃料电池在酸性介质
