2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 電化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)案.doc

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 電化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)案 【知識(shí)要點(diǎn)】 要點(diǎn)一、原電池原理：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 ☆1.原電池構(gòu)成條件： ①兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極（可以是金屬材料，也可以是導(dǎo)電的非金屬材料石墨）； ②將電極插入電解質(zhì)溶液中；③形成閉合回路 ； ④能自發(fā)的進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 易錯(cuò)點(diǎn)：1、原電池正負(fù)極的判斷 2、原電池電極反應(yīng)式以及總電池反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě) ★溫馨提示：注意構(gòu)成原電池電解質(zhì)溶液與電極反應(yīng)類(lèi)型 （ D ）例1.已知能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)原電池的是 A． C（s）+CO2(g)==2CO(g) △H>0 B. NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l) △H<0 C. 4HNO3(aq)==4NO2(g )+O2(g)+2H2O (l ) △H<0 D. 2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(l) △H<0 （ D ）例2．將純鋅片和純鋁片按圖示1方式插入同濃度的NaOH溶液中一段時(shí)間，以下敘述正確的是 A．兩燒杯中鋁片表面均有氣泡產(chǎn)生 B．甲中鋁片是正極，乙中鋅片是負(fù)極 C．兩燒杯中溶液的pH均增大 D．產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙快 ★溫馨提示： 1、（含有鹽橋的原電池）鹽橋作用： ①平衡兩個(gè)燒杯中電解質(zhì)溶液陰、陽(yáng)離子電荷； ②構(gòu)成閉合的回路。2、判斷鹽橋中K+、Cl-離子移動(dòng)方向（記憶：原電池——陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極） （ C ）例3.有關(guān)圖2所示原電池的敘述不正確的是（鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液） A、 Z鋅片做原電池的負(fù)極 B、 取出鹽橋后，電流計(jì)不發(fā)生偏轉(zhuǎn) C、 反應(yīng)中，鹽橋中的Cl-會(huì)移向CuSO4溶液 D、 反應(yīng)前后銅棒的質(zhì)量增加 ★ 溫馨提示：利用氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池 ★ 還原性強(qiáng)物質(zhì)（①活潑金屬（Mg、Al、Fe）②燃料（CH4、C2H6、甲醇、乙醇、肼（N2H4））→負(fù)極→電子流出→發(fā)生氧化反應(yīng)； ★ 氧化性強(qiáng)的物質(zhì)（Ag+、Fe3+、Cu2+、H+、O2、Cl2、HNO3等）→正極（惰性電極（包括鉑電極、石墨電極））→電子流入→發(fā)生還原反應(yīng)。 要點(diǎn)二、☆設(shè)計(jì)原電池以及電極反應(yīng)和總反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)（包括化學(xué)方程式和離子方程式） 例4.以Fe3+和Cu反應(yīng)(印刷電路板)設(shè)計(jì)原電池（要求包含鹽橋）畫(huà)出裝置圖，并標(biāo)明正負(fù)極以及書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)、反應(yīng)類(lèi)型。 負(fù)極：Cu-2e-=Cu2+（氧化反應(yīng)） 正極：2Fe3++3e-=2Fe（還原反應(yīng)） 總反應(yīng)：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe 要點(diǎn)三、☆判斷電極金屬活潑性 （ B ）例5．有一合金由X、Y、Z、W四種金屬組成，若將合金放入鹽酸中只有Z、Y能溶解；若將合金置于潮濕空氣中，表面只出現(xiàn)Z的化合物；若將該合金做陽(yáng)極，用X鹽溶液作電解液，通電時(shí)四種金屬都以離子形式進(jìn)入溶液中，但在陰極上只析出X。這四種金屬的活動(dòng)性順序是 A．Y＞Z＞W(wǎng)＞X B．Z＞Y＞W(wǎng)＞X C．W＞Z＞Y＞X D．X＞Y＞Z＞W(wǎng) 要點(diǎn)四、☆化學(xué)電源與燃料電池 將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。燃料電池優(yōu)點(diǎn)能量利用率高，無(wú)污染。 ⑴氫氧燃料電池以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑，鉑做電極，使用酸性電解質(zhì)。它的的工作原理：負(fù)極： 2H2-4e- =4H+ 正極：4H+＋O2＋4e- ＝2H2O ⑵堿性氫氧燃料電池（以KOH溶液為電解質(zhì)）： 　負(fù)極： 2H2-4e- +4OH-=4H2O 總電池反應(yīng)： 2H2+O2==2H2O (3)甲烷燃料電池（KOH做電解質(zhì)） 負(fù)極：CH4-8e-+ 10OH-=CO32-+H2O 正極：4H2O＋2O2＋8e- ＝8OH-。 電池總反應(yīng)式為： CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 。 （4）高能燃料肼（N2H4）—O2—硫酸溶液構(gòu)成燃料電池： 　負(fù)極： N2H4-4 e-=N2+4H+ 總電池反應(yīng)： N2H4+O2=N2+2H2O 。 （　B）例6.一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和碳酸根離子。該電池正極發(fā)生的反應(yīng)是 A．CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e- B．O2(g)+4H＋(aq)+4e－=2H2O(1) C．CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H＋(aq)+6e－ D．O2(g)+2H2O(1)+4e－=4OH－ （　D ）例7.一種新型燃料電池，以鎳板為電極插入KOH溶液中，分別向兩極通丙烷（C3H8）和氧氣，其中某一電極反應(yīng)為：C3H8+26OH-+20e-==3CO32-+17H2O.有關(guān)此電池的推斷錯(cuò)誤的是 A.通氧氣的電極為正極 B. 參加反應(yīng)的C3H8與O2的物質(zhì)的量之比為1：5 C．放電一段時(shí)間后，負(fù)極附近溶液的PH減小 D．放電一段時(shí)間后，電解質(zhì)KOH物質(zhì)的量濃度不變 要點(diǎn)五、☆電解原理：電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，在電解池中，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極發(fā)生還原反應(yīng)。電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷： ① 陽(yáng)極產(chǎn)物判斷：首先看電極，如果是活性電極（金屬活動(dòng)順序表Ag以前的金屬），則電極材料失電子，電極溶解。如果是惰性電極（Pt、Au、石墨），則要再看溶液中的陰離子的失電子能力。陰離子放電順序如下：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞SO＞NO ② 陰極產(chǎn)物的判斷：直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序： Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ （C ）例8.pH＝a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH＞a，則該電解質(zhì)可能是 A．H2SO4 B．AgNO3 C．NaCl D．Ba(NO3)2 （D ）例9.用Pt電極電解含有各0.1molCu2+和X3+的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與溶液中通過(guò)電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系見(jiàn)圖示。則離子的氧化能力由大到小排列正確的 A．Cu2+＞X3+＞H+ B．H+＞X3+＞Cu2+ C．X3+＞H+＞Cu2+ D．Cu2+＞H+＞X3+ 要點(diǎn)六、☆（惰性電極）電解電解質(zhì)溶液的類(lèi)型 類(lèi)型 實(shí)例 電極反應(yīng)特點(diǎn) 電解對(duì)象 電解質(zhì)濃度 pH 溶液復(fù)原 電解水 NaOH 陰：2H++2e-====H2↑ 陽(yáng)：4OH--4e-====2H2O+O2↑ 水 增大 增大 水 H2SO4 水 增大 減小 水 Na2SO4 水 增大 不變 水 電解電解質(zhì) HCl 電解質(zhì)電離出的陰陽(yáng)離子分別在兩極放電 電解質(zhì) 減小 增大 氯化氫 CuCl2 電解質(zhì) 減小 — 氯化銅 放H2生堿 NaCl 陰極：H2O放H2生堿 陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電 電解質(zhì) 和水 生成新 電解質(zhì)堿 增大 氯化氫 放O2生酸 CuSO4 陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電 陽(yáng)極：H2O放O2生酸 電解質(zhì) 和水 生成新 電解質(zhì)酸 減小 氧化銅 （ D ）例10.用石墨電極持續(xù)電解下列溶液（電流強(qiáng)度不變），電解后溶液的PH變小的是 (1)HCl (2)H2SO4 (3)NaOH (4)Na2SO4 (5)CuSO4 (6)KCl A.(1)(2)(5) B.(3)(4)(6) C.(4)(5)(6) D.(2)(5) （　B ）例11.關(guān)于電解飽和食鹽水（NaCl水溶液），下列敘述正確的是 A．電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 B．若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色 C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無(wú)色 D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行? 要點(diǎn)七、☆電解原理的應(yīng)用 （1）電解精煉銅：粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。電解時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：陽(yáng)極Cu-2e-=Cu2+（主要），陰極Cu2++2e-=Cu。陽(yáng)極泥中存在金、銀等不活潑的貴重金屬，陰極得到純銅。 （2）電鍍銅：精銅作陽(yáng)極，鍍件金屬作陰極，硫酸銅（或其他可溶性銅鹽）溶液作電解質(zhì)溶液，從理論上講電鍍時(shí)電解質(zhì)溶液組成、濃度和質(zhì)量不變化。電極反應(yīng)：陽(yáng)極Cu-2e-=Cu2+，陰極Cu2++2e-=Cu。 （3）氯堿工業(yè)：陽(yáng)極2Cl--2e-=Cl2↑， 陰極2H++2e-=H2↑ 總反應(yīng)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(反應(yīng)條件：直流電)（4）冶煉金屬：電解熔融電解質(zhì)，可煉得活潑金屬。如：K、Na、Ca、Mg、Al等金屬可通過(guò)電解其熔融的氯化物或氧化物制得。如電解冶煉鋁：總反應(yīng)式為：2Al2O34Al+3O2↑。 例12.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題： （1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則 ① 電解池中X極上的電極反應(yīng)式為 2H++e-=H2↑ ；在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 溶液變紅色 。 ② Y電極上的電極反應(yīng)式為 2Cl——2e-=Cl2_↑ ；檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)，證明生成產(chǎn)物為氯氣 。 ③寫(xiě)出總的電解反應(yīng)離子方程式 2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ 。 （2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則 ① X電極的材料是純銅 ，電極反應(yīng)式是 Cu—2e-=Cu2+ 。 ② Y電極的材料是 粗銅 ，電極反應(yīng)式是 Cu2+ +2e-= Cu 。 （說(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫(xiě)出） 要點(diǎn)八、 ☆金屬的電化學(xué)腐蝕 （1）化學(xué)腐蝕是金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng)，金屬直接被腐蝕，無(wú)電流產(chǎn)生，如Fe與Cl2 （2）電化學(xué)腐蝕是不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑金屬被腐蝕有電流產(chǎn)生。 （3）電化學(xué)腐蝕：舉例鋼鐵生銹（析氫腐蝕、吸氧腐蝕） 電化學(xué)腐蝕 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條 件 水膜呈 酸性 水膜呈 弱酸性或中性 電極 反應(yīng) 負(fù)極（Fe極） Fe＋2e－＝Fe2+ Fe＋2e－＝Fe2+ 正極（C極） 2H++e－=H2↑ O2+4e－+2H2O=4 OH- 總反應(yīng) Fe+2H+= Fe2++ H2↑ 2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2 聯(lián)系 ★溫馨提示：析氫腐蝕主要發(fā)生在強(qiáng)酸性環(huán)境中，而吸氧腐蝕發(fā)生在弱酸性或中性環(huán)境中。 ( C )例13．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是（ ） A. 2H+＋2e－＝H2 B. Fe2+＋2e－＝Fe C. 2H2O＋O2＋4e－＝4OH－ D. Fe3+＋e－＝Fe2+ ( C )例14．鋼鐵在銹蝕過(guò)程中，下列6種變化可能發(fā)生的是 ①、Fe直接由0價(jià)轉(zhuǎn)化為+3價(jià) ②、Fe有+2價(jià)轉(zhuǎn)化為+3價(jià) ③、O2被還原 ④、Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O ⑤、雜質(zhì)碳被氧化除去 ⑥、有H2產(chǎn)生 A. ①②④⑤ B. ③④⑤ C. ②③④⑥ D. ①②③④⑤ ★溫馨提示：金屬腐蝕快慢的規(guī)律 ①電解池的陽(yáng)極腐蝕 > 原電池負(fù)極腐蝕> 化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕 ②對(duì)于同一種金屬，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)> 弱電解質(zhì)> 非電解質(zhì) ③兩種金屬活潑性差別越大，腐蝕越快。如：Zn—Fe原電池，Zn—Cu原電池后者腐蝕更快。 ( D )例15.如圖各容器中盛有海水，鐵在其中腐蝕時(shí)由快到慢的順序是 　 A．③>②>④>①　　　 B．②>①>③>④ C．④>②>③>①　　D．④>②>①>③ ( B )例16.下列關(guān)于金屬腐蝕的敘述正確的是 A.金屬在潮濕情況下的腐蝕實(shí)質(zhì)是M+ nH2O====M(OH)n+H2↑ B.金屬的化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是M-ne-Mn+，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 C.金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行 D.在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是析氫腐蝕 要點(diǎn)九、☆有關(guān)電化學(xué)（原電池、電解池）轉(zhuǎn)移電子計(jì)算 （ D ）例17．把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時(shí)間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為 A．1︰2︰3 B．3︰2︰1 C．6︰3︰1 D．6︰3︰2 （ D ）例18.用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 A．0.1mol B. 0.2mol C. 0.3mol D. 0.4mol （ A ）例19 .甲、乙兩個(gè)電解池均以Pt為電極，且互相串聯(lián)，甲池中盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某鹽溶液。通電一段時(shí)間后，測(cè)得甲池中電極質(zhì)量增加2.16g，乙池中電極上析出０.64g金屬,則乙池中溶質(zhì)可能是 （ A ） A．CuSO4 B． MgSO4 C． Al(NO3)3 D． AgNO3 要點(diǎn)十、☆原電池和電解池的綜合應(yīng)用 例20.右圖3所示的裝置： （1）當(dāng)A鍵斷開(kāi)，B、C兩鍵閉合時(shí)， 甲為_(kāi)_原電池___池，乙為_(kāi)_原電池___池。 （2）若將乙池中鐵電極也換為銅電極，同時(shí)斷開(kāi)B、C兩鍵，閉合A鍵，則甲為_(kāi)__原電池_池，其中Cu電極為_(kāi)負(fù)_ 極,電極反應(yīng)式__ 2H++e-=H2↑ _,乙為_(kāi)__電解池___池,其中左端Cu電極名稱(chēng)___陽(yáng)極__,電極反應(yīng)式________Cu-2e-=Cu2+____； （3）工作一段時(shí)間，甲中電解質(zhì)溶液PH值__增大_（填增大、減小、或不變）。 例21. 燃料電池具有廣闊的發(fā)展前途，科學(xué)家近年研制出一種微型的燃料電池，采用甲醇取代氫氣做燃料可以簡(jiǎn)化電池設(shè)計(jì)，該電池有望取代傳統(tǒng)電池。某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室利用堿性甲醇燃料電池電解Na2SO4溶液。 請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題： （1）圖中a電極是 陽(yáng)極 （填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽(yáng)極”）。該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 4OH- –4e-=2H2O+O2 。 （2）堿性條件下，通入甲醇的一極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 CH3OH–6e-+8OH-=CO32-+6H2O 。 （3）當(dāng)消耗3.36 L 氧氣時(shí)（已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況），理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質(zhì)的量是 0.45 mol。 （4）25℃、101kPa時(shí)，燃燒16g甲醇生成CO2和H2O(l)，放出的熱量為363.26　kJ，寫(xiě)出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式： 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)-+4H2O 。