2019年高中化學(xué) 專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化專題歸納提升 蘇教版選修4.doc
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2019年高中化學(xué) 專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化專題歸納提升 蘇教版選修4 電化學(xué) 電解 反 應(yīng) 與 能 量 變 化 金屬的腐蝕與防護)))) 學(xué)習原電池和電解池的方法與規(guī)律 1.重視基礎(chǔ),形成知識規(guī)律 (1)原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律 ①若無外接電源,可能是原電池,然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定,主要思路是“三看”: 先看電極:兩極為導(dǎo)體且活潑性不同; 再看溶液:兩極插入電解質(zhì)溶液中; 后看回路:形成閉合回路或兩電極接觸。 ②若有外接電源,兩極插入電解質(zhì)溶液中,則可能是電解池或電鍍池。當陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同則為電鍍池,其余情況為電解池。 (2)以惰性電極電解水溶液,分析電解反應(yīng)的一般方法步驟 ①分析電解質(zhì)水溶液的組成,找全離子并分為陰、陽離子兩組; ②分別對陰、陽離子排出放電順序,寫出兩極上的電極反應(yīng)式; ③合并兩個電極反應(yīng)式,得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 (3)電解有關(guān)計算的方法規(guī)律 有關(guān)電解的計算通常是求電解后某產(chǎn)物質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的pH、物質(zhì)的量濃度等。解答此類題的方法有兩種:一是根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式列比例式求解;二是利用各電極、線路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目守恒求解。 2.抓住關(guān)鍵,把握實質(zhì) 無論是一個基本概念、基本原理的理解,還是一個基本模型的分析、基本反應(yīng)式的書寫等,要提綱挈領(lǐng)地抓住其關(guān)鍵內(nèi)容,比如電解概念的中心詞有:電流、電解質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、陰陽極等,它告訴我們:①必須有外加電源,這是與原電池的最大區(qū)別;②要有電解質(zhì)做介質(zhì)或參與反應(yīng);③一定要是氧化還原反應(yīng)情況(這也是電解原理的核心內(nèi)容),其他如發(fā)生中和反應(yīng)等的物質(zhì)就不能構(gòu)成電解池的條件;④電極名稱與原電池有區(qū)別。這樣來理解問題,既能加深印象,又容易把握實質(zhì)。 3.應(yīng)用對比,發(fā)現(xiàn)異同 對比是深化理解的“良藥”,是化學(xué)學(xué)科一種重要的學(xué)習方法??梢詫⒂新?lián)系或易混淆的知識放在一起比較,如電解知識與原電池知識、電解池與電鍍池等;也可以將形似而質(zhì)異或形異而質(zhì)似的習題放在一起比較分析,以此來加深對知識的理解。 4.善于總結(jié),注意歸納 將須記憶的東西濃縮的越多,提煉的越精簡,就越容易記住。本單元可以歸納的知識還是比較多的。如用惰性電極電解酸、堿、鹽溶液,就可以分為電解水型(例NaOH)、電解電解質(zhì)型(如CuCl2)、放H2生堿型(如NaCl)、放O2生酸型(如CuSO4)等。又如電極名稱與電極反應(yīng)的關(guān)系可以用四個字概括:陽——氧,陰——還;實際上只需記“陽氧”兩個字就可以了,其他的可以推理。再如電解的計算是本單元的一個重點應(yīng)用問題,其常用的解題方法可以歸結(jié)為兩種:一是根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式列比例求解;二是利用各電極、線路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目守恒列等式求解(此法較為簡便)。 如圖是一個化學(xué)過程的示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為: (1)請回答圖中甲、乙池的名稱。甲池是________裝置。乙池是________裝置。 (2)請回答下列電極的名稱: A(石墨)電極的名稱是________。 (3)寫出電極反應(yīng)式: 通入CH3OH的電極的電極反應(yīng)式是______________, B(Ag)電極的電極反應(yīng)式為___________________。 (4)乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。 (5)當乙池中B(Ag)極的質(zhì)量增加5.40 g時,甲池中理論上消耗O2________mL(標準狀況下);此時丙池某電極析出1.60 g某金屬,則丙池的某鹽溶液可能是________(填序號)。 A.MgSO4 B.CuSO4 C.Na2SO4 D.AgNO3 【解析】 (2)CH3OH與O2反應(yīng),O2得電子生成OH-,作為正極。與通O2一極相連的A電極則為陽極。(3)甲池中的正極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-===4OH-,用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式,即得負極反應(yīng)式。(4)乙池為電解AgNO3溶液的反應(yīng),陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-===O2↑+4H+,陰極反應(yīng)式為4Ag++4e-===4Ag。將兩個電極反應(yīng)式相加,即得總反應(yīng)式。 (5)串聯(lián)電路中得失電子數(shù)相等,=×4,解得V=0.28 L=280 mL。在溶液中能析出金屬的應(yīng)該是不活潑金屬的鹽,若AgNO3溶液少量時,陰極可能增重1.60 g,則可能是B、D。 【答案】 (1)原電池(化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能) 電解池 (2)陽極 (3)CH3OH+8OH--6e-===CO+6H2O Ag++e-===Ag (4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 (5)280 BD 有關(guān)電解的計算 1.常用的三種方法 (1)根據(jù)電子守恒法計算:用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的計算,其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等; (2)根據(jù)總反應(yīng)式計算:先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算; (3)根據(jù)關(guān)系式計算:根據(jù)得失電子守恒關(guān)系找到已知量與未知量之間的橋梁,得出計算所需的關(guān)系式。 2.步驟 (1)根據(jù)與電源的連接情況或?qū)嶒灛F(xiàn)象,準確判斷電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的類型和電極名稱; (2)準確寫出電極反應(yīng)式; (3)根據(jù)題目所給條件和所要求解的問題,使用上述合適的方法建立等量關(guān)系求解。 在0 ℃和1.01×105 Pa下,用鉑電極電解硫酸銅溶液,當陰極產(chǎn)生6.4 g銅時,陽極放出( ) A.1.12 L氫氣 B.1.12 L氧氣 C.2.24 L氫氣 D.2.24 L氧氣 【解析】 方法一 用鉑電極進行電解,兩極反應(yīng)為: 陰極:Cu2++2e-===Cu 陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑ 電解時陰極上流入的電子數(shù)等于陽極上流出的電子數(shù),且兩極產(chǎn)物的關(guān)系為Cu~O2,陽極上產(chǎn)生氣體為氧氣,其體積為××22.4 L·mol-1=1.12 L。 方法二 據(jù)總反應(yīng)式計算:設(shè)陽極放出O2在標況下的體積為V 2CuSO4+2H2O===2H2SO4+2Cu+O2↑ 2×64g 22.4 L 6.4g V 解得V=1.12 L 【答案】 B 1.(xx·安徽高考)某興趣小組設(shè)計如下微型實驗裝置。實驗時,先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。 下列有關(guān)描述正確的是( ) A.斷開K2,閉合K1時,總反應(yīng)的離子方程式為: 2H++2Cl-Cl2↑+H2↑ B.斷開K2,閉合K1時,石墨電極附近溶液變紅 C.斷開K1,閉合K2時,銅電極上的電極反應(yīng)為:Cl2+2e-===2Cl- D.斷開K1,閉合K2時,石墨電極作正極 【解析】 本題考查原電池及電解池工作原理,旨在考查考生對知識的綜合應(yīng)用能力。斷開K2,閉合K1時,裝置為電解池,兩極均有氣泡產(chǎn)生,則反應(yīng)為2Cl-+2H2OH2↑+2OH-+Cl2↑,石墨為陽極,銅為陰極,因此石墨電極處產(chǎn)生Cl2,在銅電極處產(chǎn)生H2,附近產(chǎn)生OH-,溶液變紅,故A、B兩項均錯誤;斷開K1、閉合K2時,為原電池反應(yīng),銅電極反應(yīng)為H2-2e-+2OH-===2H2O,為負極,而石墨電極反應(yīng)為Cl2+2e-===2Cl-,為正極,故C項錯誤,D項正確。 【答案】 D 2.(xx·安慶模擬)如圖所示,Pt、Cu、Zn、C分別為四個電極,當閉合開關(guān)后,以下敘述正確的是( ) A.Cu極附近OH-濃度增大 B.Cu極為原電池負極 C.電子流向是由C極流向Pt極 D.當C極上有4 mol電子轉(zhuǎn)移時,Pt極上有1 mol O2生成 【解析】 閉合開關(guān)后,右側(cè)裝置中有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生,是原電池,Zn作原電池的負極,C作正極,左側(cè)裝置是電解池,Cu作陰極,Pt作陽極,B項錯誤。Cu電極的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,OH-濃度增大,A項正確。電子流向為由電解池的陽極Pt流向原電池的正極C,C項錯誤。Pt電極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,當有4 mol電子轉(zhuǎn)移時,Pt電極上有2 mol Cl2生成,D項錯誤。 【答案】 A 3.有關(guān)如圖裝置的敘述不正確的是( ) A.這是電解NaOH溶液的裝置 B.該裝置中Pt為正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH- C.該裝置中Fe為負極,電極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2 D.這是一個原電池裝置 【解析】 裝置中無外接直流電源,不可能是電解池,符合原電池的構(gòu)成條件,是原電池,A錯誤,D正確;該電池是Fe的吸氧腐蝕,F(xiàn)e為負極,Pt為正極,O2是正極反應(yīng)物,故B、C正確。 【答案】 A 4.用鉑電極電解CuCl2與CuSO4的混合溶液(濃度均為2 mol·L-1)50 mL,當陰極析出9.6 g固體時,標準狀況下陽極得到的氣體是( ) A.3.36 L B.2.8 L C.6.72 L D.4.48 L 【解析】 陰極:Cu2+~ Cu~ 2e- 64 g 2 mol 9.6 g 0.3 mol 陽極首先是Cl-失電子,但Cl-失電子數(shù)最多為2 mol·L-1×0.05 L×2×|0-(-1)|=0.2 mol,產(chǎn)生0.1 mol Cl2,按得失電子數(shù)相等,顯然還有(0.3-0.2) mol電子是水電離的OH-失去的,由4OH-~O2~4e-知 n(O2)==0.025 mol。 故陽極得到的氣體為: (0.1+0.025) mol×22.4 L·mol-1=2.8 L。 【答案】 B 5.(xx·福建高考)鉛蓄電池的工作原理為: Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,如圖,下列判斷不正確的是( ) A.K閉合時,d電極反應(yīng)式: PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO B.當電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,Ⅰ中消耗的H2SO4為0.2 mol C.K閉合時,Ⅱ中SO向c電極遷移 D.K閉合一段時間后,Ⅱ可單獨作為原電池,d電極為正極 【解析】 選項A:K閉合時Ⅰ為原電池,Ⅱ為電解池,Ⅱ中發(fā)生充電反應(yīng),d電極為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),其反應(yīng)式為PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO,所以A正確。 選項B:在上述總反應(yīng)式中,得失電子總數(shù)為2e-,當電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,可以計算出Ⅰ中消耗的硫酸的量為0.2 mol,所以B項正確。 選項C:K閉合時d是陽極,陰離子向陽極移動,所以C項錯誤。 選項D:K閉合一段時間,也就是充電一段時間后Ⅱ可以作為原電池,由于c表面生成Pb,放電時作原電池的負極,d表面生成PbO2,放電時作原電池的正極,所以D項正確。 【答案】 C 6.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=6.0 mol/L,用石墨作電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到22.4 L氣體(標準狀況下),假定電解后溶液體積仍為500 mL,下列說法正確的是( ) A.原混合溶液中c(K+)為4 mol/L B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子 C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5 mol D.電解后溶液中c(H+)為2 mol/L 【解析】 陰極上分段發(fā)生以下兩個反應(yīng):Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑,陽極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑,當陽極產(chǎn)生22.4 L氧氣時,轉(zhuǎn)移電子4 mol,此時陰極上H+放電2 mol,還有2 mol電子轉(zhuǎn)移來自于Cu2+放電,析出Cu 1 mol,溶液中c(K+)=c(NO)-2c(Cu2+)=6.0 mol/L-2×=2.0 mol/L,故A、C項錯,B項正確;根據(jù)電荷守恒,電解后溶液中c(H+)=2c(Cu2+)=4 mol/L,D項錯。 【答案】 B 7.如下圖,通電5 min后,電極⑤的質(zhì)量增加2.16 g,回答: (1)電源:a是________極,b是________極;A池電極反應(yīng)式,電極①:_______________________________; 電極②:____________________________________。 C池電極反應(yīng)式,電極⑤:_______________________; 電極⑥:________________________________。 (2)如果B池中共收集到224 mL氣體(標準狀況),且溶液體積為200 mL(設(shè)電解過程中溶液體積不變),則通電前溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為________. 【解析】 (1)因C池中電極⑤質(zhì)量增加,說明電極⑤為陰極,Ag+得電子;電極⑥為陽極,OH-失電子,故電源a極為負極,b極為正極,A池中電極①為陰極,H+得電子,電極②為陽極,Cl-失去電子。 (2)流經(jīng)電路的電子的物質(zhì)的量為:=0.02 mol,若B池中CuSO4足量,其電解反應(yīng)方程式為 2CuSO4+2H2O4e-2Cu+O2↑+2H2SO4 可知每轉(zhuǎn)移0.02 mol電子,生成O2標準狀況下的體積為: mol×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL,而實得氣體224 mL,說明B池中CuSO4不足,電極③上除生成Cu外,還有H2生成,設(shè)CuSO4的物質(zhì)的量為x,電解水的物質(zhì)的量為y,根據(jù)電子守恒,可得2x+2y=0.02 mol,根據(jù)氣體的體積可得+=0.01 mol,解得x=y(tǒng)=0.005 mol, c(CuSO4)==0.025 mol/L。 【答案】 (1)負 正 2H++2e-===H2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑ 4Ag++4e-===4Ag 4OH--4e-===2H2O+O2↑ (2)0.025 mol/L 8.(1)阿波羅宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池,其電極反應(yīng)為:2H2+4OH-===4H2O+4e-,O2+2H2O+4e-===4OH-。在負極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是___________,負極發(fā)生的是______________________________________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電池反應(yīng)是___________________。 (2)在下圖所示裝置中,試管A、B中的電極為多孔的惰性電極;C、D為兩個鉑夾夾在被Na2SO4溶液浸濕的濾紙條上,濾紙條的中部滴有KMnO4液滴;電源有a、b兩極。若在A、B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中,切斷K1,閉合K2、K3,通直流電,實驗現(xiàn)象如圖所示。則: ①標出電源的正、負極:a為________極,b為________極。 ②在濕的Na2SO4濾紙條中部的KMnO4液滴處有什么現(xiàn)象發(fā)生? ③寫出電極反應(yīng)式:A中________,B中____________。 ④若電解一段時間后,A、B中均有氣體包圍電極。此時切斷K2、K3,閉合K1,則電流表的指針是否移動(填“是”或“否”)________,其理由是___________________。 【解析】 (2)小題中,電解KOH溶液實質(zhì)上是電解水,通過觀察可知,接通電源電解后,在A試管中產(chǎn)生的氣體大約是B試管中氣體體積的,說明A中氣體是O2,電極反應(yīng)為4OH--4e-===2H2O+O2↑;B中氣體是H2,電極反應(yīng)為4H++4e-===2H2↑。根據(jù)電源與電極的連接情況,可知a是負極,b是正極,C是陰極,D是陽極;在a、b、C、D形成的閉合回路中,陰離子流向正極,所以紫色的MnO從C流向D。 【答案】 (1)H2 氧化 2H2+O2===2H2O (2)①負 正?、谧仙駾端移動 ③4OH--4e-===2H2O+O2↑ 4H++4e-===2H2↑ ④是 形成了氫氧燃料電池 專題綜合檢測(一) (時間:60分鐘 分值:100分) 一、選擇題(本題包括12小題,每小題4分,共計48分) 1.下列過程需要通電才能進行的是( ) ①電離?、陔娊狻、垭婂儭、茈娪尽、蓦娀瘜W(xué)腐蝕 A.①②③ B.②④⑤ C.②③④ D.全部 【解析】 電離是指電解質(zhì)離解成自由移動的離子的過程,不需通電;電化學(xué)腐蝕是指金屬因構(gòu)成原電池而加快失去電子;而電解、電鍍、電泳均是在通電條件下進行的,故選C。 【答案】 C 2.有如下兩個反應(yīng): ①2HClH2+Cl2 ②2HClH2↑+Cl2↑ 關(guān)于這兩個反應(yīng)的敘述錯誤的是( ) A.①②兩反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) B.①②兩反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換方式都是熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 C.②反應(yīng)是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 D.①反應(yīng)是熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 【解析】 根據(jù)兩反應(yīng)方程式的特點可知①②兩反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng),A正確;①為將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,②為電解池,將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,故選B。 【答案】 B 3.(xx·浙江嘉興南湖高二期中)甲烷是一種高效清潔的新能源,0.25 mol甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出222.5 kJ熱量,則下列熱化學(xué)方程式中正確的是( ) A.2CH4(g)+4O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=+890 kJ·mol-1 B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l);ΔH=+890 kJ·mol-1 C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890 kJ·mol-1 D.2CH4(g)+4O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=-890 kJ·mol-1 【解析】 甲烷燃燒為放熱反應(yīng),ΔH<0,排除A、B。因為0.25 mol甲烷燃燒放出222.5 kJ熱量,則1 mol甲烷燃燒放熱×222.5 kJ=890 kJ,C正確,D項方程式化學(xué)計量數(shù)和ΔH的數(shù)值不成比例。 【答案】 C 4.(xx·浙江溫州高二質(zhì)檢)已知氫氣在氯氣中燃燒時產(chǎn)生蒼白色火焰,在反應(yīng)過程中,破壞1 mol氫氣的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1kJ,破壞1 mol氯氣的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2kJ,破壞1 mol氯化氫中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q3kJ,下列關(guān)系式最準確的是( ) A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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