高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)指導(dǎo) 第二部分 基本理論 專題四 電化學(xué)

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專題四 電 化 學(xué) 知識(shí)點(diǎn) 《高考考試說(shuō)明》 對(duì)應(yīng)教科書(shū)內(nèi)容 原電池 電解池 理解原電池和電解池的工作原理，并正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式；了解原電池和電解池在實(shí)際中的應(yīng)用 必修2 第二章 第二節(jié) 選修4 第四章 第一、二、三節(jié) 電化學(xué)腐蝕 能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因；了解金屬腐蝕的危害和金屬的防護(hù)措施 選修1 第三章 第二節(jié) 選修4 第四章 第四節(jié) 一、知識(shí)整理 1．原電池和化學(xué)電源 原電池 化學(xué)電源 組成條件 兩種活動(dòng)性不同的金屬用導(dǎo)線連接，插入電解質(zhì)溶液中 將氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移出形成電流 電極名稱 （確定因素） 正極 負(fù)極 （較不活潑）（較活潑） 正極 負(fù)極 （氧化劑）（還原劑） 電子方向 正極負(fù)極 正極負(fù)極 電流方向 正極負(fù)極 正極負(fù)極 電極反應(yīng) 負(fù)極： 正極： 負(fù)極： 正極： 氫氧燃料電池： 負(fù)極：（酸環(huán)境） （堿環(huán)境） 正極：（酸環(huán)境） （堿環(huán)境） 能量轉(zhuǎn)換 （實(shí)質(zhì)） 化學(xué)能電能 （氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流） 化學(xué)能電能 （氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流） 2．電解池 電解池 組成條件 直流電源，電極，電解質(zhì)溶液 電極名稱 （確定因素） 陽(yáng)極 （與電源正極相連） 陰極 （與電源負(fù)極相連） 電子方向 負(fù)極陰極 陽(yáng)極正極 電流方向 正極陽(yáng)極 陰極負(fù)極 電極反應(yīng) 陽(yáng)極失電子：陽(yáng)極： 失電子順序：金屬 …… 陰極得電子：陰極： 得電子順序：…… 能量轉(zhuǎn)換 （實(shí)質(zhì)） 電能化學(xué)能（消耗電能生成新物質(zhì)） 二、典型例題解析 【例1】用石墨電極電解溶液（見(jiàn)右圖）。下列分析正確的是（ ） A．a(chǎn)端是直流電源的負(fù)極 B．通電使發(fā)生電離 C．陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)： D．通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體 【答案】A 【例2】控制適合的條件，將反應(yīng)設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是（ ） A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上被還原 C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入固體，乙中石墨電極為負(fù)極 【思路解析】乙中失去電子放電，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；由總反應(yīng)方程式知，被還原成，B正確；當(dāng)電流計(jì)為零時(shí)，說(shuō)明沒(méi)有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，反應(yīng)達(dá)到平衡，C正確。加入，導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)，則失去電子生成，作為負(fù)極，D錯(cuò)誤。 【答案】D 【例3】市場(chǎng)上經(jīng)常見(jiàn)到的標(biāo)記為的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為：。下列說(shuō)法不正確的是（ ） A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式： B．充電時(shí)，既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì) D．放電過(guò)程中向負(fù)極移動(dòng) 【思路解析】考查電化學(xué)的熱點(diǎn)——鋰離子電池。放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)：；正極反應(yīng)：，向正極移動(dòng)，所以D錯(cuò)誤，很活潑，會(huì)與水反應(yīng)，不能用水溶液。中充電時(shí)，的的平均化合價(jià)由升高到，被氧化，部分被還原為。 【答案】D 【例4】如右圖，為沾有溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞。、分別為片，壓在濾紙兩端，、為電池的電極。、是多微孔的的電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極。為電流計(jì)，為開(kāi)關(guān)。、和電解池中都充滿濃溶液。若在濾紙中央點(diǎn)上一滴紫色的溶液，打開(kāi)，接通電源一段時(shí)間后，、中有氣體產(chǎn)生。 （1）外電源的正、負(fù)極分別是為_(kāi)_________為_(kāi)_________。 （2）附近溶液的現(xiàn)象是____________________。B附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________。 （3）濾紙上的紫色點(diǎn)向哪方移動(dòng)____________________。 （4）當(dāng)、里的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí)，切斷外電源并接通開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，、中氣體逐 漸減少，主要因?yàn)開(kāi)_______________________________________，有關(guān)的反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________。 （5）定溫下，將一定量飽和溶液用鉑電極通電電解。當(dāng)陽(yáng)極溢出氣體時(shí)，同時(shí)從溶液中析出晶體，則原來(lái)飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是______________________________。 【思路解析】（1）、產(chǎn)生氣體的體積是不相同的，由此可以判斷端的氣體是氫氣，端產(chǎn)生的氣體是氧氣，所以確定為負(fù)極而端是正極。 （2）附近的變化是變?yōu)榧t色，因?yàn)槎朔叛鯕?，端為?yáng)極，而端為陰極，吸引陽(yáng)離子，陽(yáng)離子放電，因?yàn)?，電解破壞了水的電離平衡，所以，此處濃度增大，溶液顯紅色。而在端發(fā)生放電，其反應(yīng)為：。 （3）因?yàn)槎耸顷?yáng)極，所以的離子向端移動(dòng)，而顯示紫色。 （4）氫氣和氧氣在堿的環(huán)境下發(fā)生的是電池反應(yīng)（類似燃料電池），消耗了氫氣和氧氣。 （-） （+） （5） 【例5】氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，請(qǐng)回答： （1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是____________________，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_________（用、表示）。 （2）負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________________________________________。 （3）電極表面鍍鉑粉的原因是______________________________。 （4）該電池工作時(shí)，和連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下： I． Ⅱ． ①反應(yīng)I中的還原劑是____________________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是____________________。 ②已知固體密度為。用鋰吸收 （標(biāo)準(zhǔn)狀況），生成的體積與被吸收的體積比為_(kāi)_____________________________。 ③由②生成的與作用放出的用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_________。 【答案】（1）由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能由到 （2） （3）增大電極單位面積吸附、分子數(shù)，加速電極反應(yīng)速率 （4）① ② ③32 【思路解析】（1）原電池的定義就是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電子流向是從負(fù)極到正極。（2）負(fù)極方程式可以理解為失電子為，再與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，可得到。 （3）其實(shí)是題目的已知條件交代的：“鉑吸附氣體的能力強(qiáng)”，因此可加快反應(yīng)速率。（4）①可根據(jù)價(jià)態(tài)變化得到氧化劑還原劑；②中為，可得到．，質(zhì)量為，體積為，與被吸收的體積比為；③20可生成20，轉(zhuǎn)移電子為，則反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為。 三、反饋練習(xí) 1．下圖有關(guān)電化學(xué)的示意圖正確的是（ ） 2．高功率（表示儲(chǔ)氫合金）電池已經(jīng)用于混合動(dòng)力汽車(chē)?？偡磻?yīng)方程式如下： 下列敘述正確的是（ ） A．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng) B．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為： C．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為： D．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移電子，正極有被氧化 3．右圖是將轉(zhuǎn)化為重要的化工原料的原理示意圖，下列說(shuō)法不正確的是（ ） A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．催化劑表面發(fā)生還原反應(yīng)，其附近酸性增強(qiáng) C．催化劑表面的反應(yīng)是： D．若得到的硫酸濃度仍為，則理論上參加反應(yīng)的與加入的的質(zhì)量比為 4．右圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。 下列說(shuō)法正確的是（ ） A．該系統(tǒng)中只存在種形式的能量轉(zhuǎn)化 B．裝置中負(fù)極的電極反應(yīng)式為： C．裝置能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D．裝置、形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 5．心臟起搏器中使用的新型電池的使用壽命已超過(guò)10年，其反應(yīng)簡(jiǎn)化為，下列說(shuō)法中不正確的是（ ） A．負(fù)極反應(yīng)： B．該電池以溶液為電解質(zhì) C．該電池以固態(tài)有機(jī)碘化物為電解質(zhì) D．電池是一種高能、長(zhǎng)壽的固體電池 6．用酸性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下圖所示。下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．燃料電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為： B．a(chǎn)極是鐵，b極是銅時(shí)，b極逐漸溶解，a極上有銅析出 C．a(chǎn)極是粗銅，b極是純銅時(shí)，a極逐漸溶解，b極上有銅析出 D．a(chǎn)、b兩極均是石墨時(shí)，在相同條件下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的體積相等 7．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法正確的是（ ） A．圖a中，插人海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B．圖b中，開(kāi)關(guān)由改置于時(shí)，合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開(kāi)關(guān)時(shí)腐蝕速率增大，上放出氣體的速率也增大 D．圖d中，干電池自放電腐蝕主要是由的氧化反應(yīng)引起的 8．熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎煤偷娜廴邴}混合物做電解質(zhì)， 為負(fù)極燃?xì)?，空氣與的混合氣體為正極助燃?xì)猓频迷谙鹿ぷ鞯娜剂想姵?。完成上述有關(guān)的電池反應(yīng)式： 正極反應(yīng)式：________________________________________； 負(fù)極反應(yīng)式：________________________________________； 總電池反應(yīng)式：______________________________________。 9．是汽車(chē)尾氣中的主要污染物之一，通過(guò)傳感器可監(jiān)測(cè)的含量，其工作原理示意圖如下： （1）電極上發(fā)生的是__________反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。 （2）寫(xiě)出電極的電極反應(yīng)式：__________________________________________________。 10．對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。 （1）以下為鋁材表面處理的一種方法： ①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，原因是______________________________（用離子方程式表示）。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加人下列試劑中的__________。 a． b． c． d． ②以鋁材為陽(yáng)極，在溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)為_(kāi)___________________。取少量廢電解液，加入，溶解后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是____________________。 （2）鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽(yáng)極的原因是____________________。 （3）利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。 若為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)應(yīng)置于__________處。 若為鋅，開(kāi)關(guān)置于處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_(kāi)___________________。 【反饋練習(xí)答案】 1．D 2．A 3．B 4． C 5． B 6． C 7．B 8．正極： 負(fù)極： 總方程式： 9．（1）還原 （2） 10．（1） ②；因?yàn)楹桶l(fā)生了互促水解； （2）陽(yáng)極可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成 （3） 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法