2019年高考化學(xué) 藝體生百日突圍系列 專題3.8 電化學(xué)方面試題的解題方法與技巧.doc

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專題3.8 電化學(xué)方面試題的解題方法與技巧原電池原理的分析和應(yīng)用是高考的熱點(diǎn)。關(guān)于新型電源的工作原理分析、電極反應(yīng)式的書寫仍會(huì)在高考中出現(xiàn)，必須高度關(guān)注。同樣電解原理及其應(yīng)用也是高考的高頻考點(diǎn)，因其與氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)，電解質(zhì)溶液、元素化合物性質(zhì)等知識(shí)聯(lián)系密切而成為高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。由于電解原理在工業(yè)上的應(yīng)用更加廣泛，預(yù)計(jì)2019年高考會(huì)以新型電池為載體考查原電池和電解池的工作原理、電極反應(yīng)式的書寫等，考察新情境下化學(xué)電源的工作原理和電解原理的應(yīng)用，也可能會(huì)結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際考查電化學(xué)、金屬腐蝕部分的知識(shí)，應(yīng)給予高度關(guān)注。一、原電池：注意：鹽橋的作用（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸。（2）通過(guò)帶電離子的定向移動(dòng)，平衡燒杯中電解質(zhì)溶液的電荷。通過(guò)鹽橋中陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)而使兩極電解質(zhì)溶液中正負(fù)電荷守恒而保持電中性。 （1）首先根據(jù)題意寫出電池反應(yīng)。（2）標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出氧化劑、還原劑。（3）根據(jù)還原劑負(fù)極材料，氧化產(chǎn)物負(fù)極產(chǎn)物，氧化劑正極材料，還原產(chǎn)物正極產(chǎn)物來(lái)確定原電池的正、負(fù)極和反應(yīng)產(chǎn)物。根據(jù)電池反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目來(lái)確定電極反應(yīng)中得失的電子數(shù)目。（4）注意環(huán)境介質(zhì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。（5）寫出正確的電極反應(yīng)式。流程如下：三、電解原理:方法技巧1、“三池”的判斷技巧：原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律：若無(wú)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，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(dāng)陽(yáng)極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子相同則為電鍍池，其他情況為電解池。2、電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷“陽(yáng)失陰得”，即3、電解池中電極反應(yīng)式的書寫（1）根據(jù)裝置書寫根據(jù)電源確定陰、陽(yáng)兩極確定陽(yáng)極是否是活性金屬電極據(jù)電極類型及電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式。在確保陰、陽(yáng)兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的條件下，將兩極電極反應(yīng)式合并即得總反應(yīng)式。（2）由氧化還原反應(yīng)方程式書寫電極反應(yīng)式找出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)兩極名稱和反應(yīng)物利用得失電子守恒分別寫出兩極反應(yīng)式。若寫出一極反應(yīng)式，而另一極反應(yīng)式不好寫，可用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。（3）電極反應(yīng)式的書寫“二判二析一寫”二判：判斷陰陽(yáng)極；判斷是電極材料放電還是溶液中的離子放電。二析：分析溶液中離子的種類；根據(jù)離子放電順序，分析電極反應(yīng)。一寫：根據(jù)電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式。4、應(yīng)對(duì)電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法（1）計(jì)算類型：原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。（2）方法技巧：根據(jù)電子守恒計(jì)算：用于串聯(lián)電路中陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)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)式列出比例式計(jì)算。根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。例如： (式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見(jiàn)的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題。在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用QIt和Qn(e)NA1.601019C來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量。5、電解池的“兩看、五注意”審題法：（1）兩看：一看“電極材料”：若陽(yáng)極材料是除金、鉑以外的其他金屬，則在電解過(guò)程中，優(yōu)先考慮陽(yáng)極材料本身失去電子被氧化，而不考慮溶液中陰離子放電的難易。再看“離子放電的難易”：若陽(yáng)極材料是惰性電極，則在電解過(guò)程中首先分析溶液中離子放電的難易。（2）五注意：注意正、負(fù)（陰、陽(yáng)），抓守恒（電子、電荷），關(guān)注介質(zhì)。當(dāng)缺氧時(shí)，需加H2O生成H或加OH生成H2O或加CO32生成CO2或加O2生成H2O。 在堿性介質(zhì)中不能出現(xiàn)H或CO2，酸性介質(zhì)中不能出現(xiàn)OH，特別要關(guān)注非水溶液介質(zhì)（如熔融碳酸鹽、熔融金屬氧化物及氫化物）。Fe作電極失2e生成Fe2。二次電池放電時(shí)體現(xiàn)原電池原理，充電時(shí)體現(xiàn)電解池原理。電解池陽(yáng)極陰離子的放電順序（失電子由易到難）為S2IBrClOH含氧酸根；陰極陽(yáng)離子的放電順序（得電子由易到難）為AgFe3Cu2H（酸）Fe2Zn2H（水）Al3Mg2NaCa2K。6、分析電解過(guò)程的思維程序（1）首先判斷陰、陽(yáng)極，分析陽(yáng)極材料是惰性電極還是活潑電極。（2）再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽(yáng)兩組（不要忘記水溶液中的H和OH）。（3）然后排出陰、陽(yáng)兩極的放電順序。7規(guī)避電解池中方程式書寫的3個(gè)易失分點(diǎn)（1）書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。（2）要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且注明條件“電解”。（3）電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電。四、金屬的腐蝕與防護(hù)1、金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2、金屬腐蝕的類型：（1）化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍（2）析氫腐蝕與吸氧腐蝕：以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe2eFe2正極2H2eH2O22H2O4e4OH總反應(yīng)式Fe2HFe2H22FeO22H2O2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍（3）鐵銹的形成：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O。3、金屬的防護(hù)：（1）電化學(xué)防護(hù)：犧牲陽(yáng)極保護(hù)法原電池原理外加電流的陰極保護(hù)法電解原理（2）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。（3）加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。方法技巧1、影響金屬腐蝕的因素：影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面。就金屬本性來(lái)說(shuō)，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。介質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。2、金屬腐蝕的快慢規(guī)律：（1）不同類型的腐蝕規(guī)律：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。反之，防腐措施由好到差的順序?yàn)椋和饨与娫吹年帢O保護(hù)法防腐犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法防腐有一般防護(hù)條件的防腐無(wú)防護(hù)條件的防腐。（2）電化學(xué)腐蝕規(guī)律：對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。 【詳解】【點(diǎn)睛】本題綜合考查原電池和電解池知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，分析原理并正確書寫電極反應(yīng)式是解題的關(guān)鍵，注意新型電池的原理分析?！纠?】一種三室微生物燃料電池污水凈化系統(tǒng)原理如圖所示，圖中含酚廢水中有機(jī)物可用C6H5OH表示，左、中、右室間分別以離子交換膜分隔。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A左室電極為該電池的負(fù)極B右室電極反應(yīng)式可表示為：2NO3+10e+12H+=N2+6H2OC左室電極附近溶液的pH增大D工作時(shí)中間室的Cl移向左室，Na+移向右室【答案】C【解析】【詳解】【例5】研究金屬橋墩腐蝕及防護(hù)是跨海建橋的重要課題。下列判斷中正確的是A用裝置模擬研究時(shí)未見(jiàn)a上有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明鐵棒沒(méi)有被腐蝕B中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕C中采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法保護(hù)橋墩D中海水均是實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電解質(zhì)【答案】C【解析】【詳解】A.是吸氧腐蝕，a極是氧氣得電子生成氫氧根離子，而鐵是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，鐵被腐蝕，故A錯(cuò)誤；B.金屬作電解池的陰極被保護(hù)，而鐵與電源正極相連，是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C.鋅比鐵活潑，所以鋅失電子，所以中采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法保護(hù)橋墩，故C正確；D.海水是混合物，不是化合物，既不是電解質(zhì)，也不是非電解質(zhì)，故D錯(cuò)誤。故選C。1鋼鐵的外加電流陰極保護(hù)法中，鐵應(yīng)A接在電源正極 B接在電源負(fù)極 C連接鋅 D連接銅【答案】B【解析】【詳解】2一個(gè)原電池的總反應(yīng)是Zn+Cu2+=Zn2+Cu的是( )AZn正極 Cu 負(fù)極 CuCl2 BCu正極 Zn負(fù)極 H2SO4CCu正極 Zn負(fù)極 CuSO4 DZn正極 Fe 負(fù)極 CuCl2【答案】C【解析】【分析】根據(jù)電池反應(yīng)式知，Zn失電子化合價(jià)升高作負(fù)極，不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則可溶性銅鹽溶液作電解質(zhì)溶液。 5用二氧化碳可合成低密度聚乙烯(LDPE)。常溫常壓下以納米二氧化鈦膜為工作電極，電解CO2，可制得LDPE，該電極反應(yīng)可能的機(jī)理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是A含的極與電源負(fù)極相連B過(guò)程、中碳元素均被還原，過(guò)程中碳元素被氧化C電解過(guò)程中CO向陰極遷移D工業(yè)上生產(chǎn)14104 g的LDPE，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6103 mol【答案】D【解析】【詳解】6以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，采用電解法制備 Fe(OH)2，裝置如右圖所示，其中電解池兩極材料分別為鐵和石墨，通電一段時(shí)間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀。則下列說(shuō)法正確的是A石墨電極處的電極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2-BX是鐵電極C電解池中有1mol Fe溶解，石墨耗H2 22.4 LD若將電池兩極所通氣體互換，X、Y兩極材料也互換, 實(shí)驗(yàn)方案更合理。【答案】D【解析】【分析】左邊裝置是原電池，通入氫氣的電極I是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通入氧氣的電極II是正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)。右邊裝置是電解池，X是陰極、Y是陽(yáng)極，F(xiàn)e作極發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此分析解答?！驹斀狻俊军c(diǎn)睛】本題考查原電池和電解池的反應(yīng)原理，明確在燃料電池中通入燃料H2的電極為負(fù)極，與電源負(fù)極連接的電極為陰極，F(xiàn)e電極與電源正極連接作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)變?yōu)镕e2+是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意該原電池中電解質(zhì)是熔融碳酸鹽而不是酸或堿溶液。7利用如圖所示的電化學(xué)裝置處理工業(yè)尾氣中的硫化氫可實(shí)現(xiàn)硫元素的回收。下列說(shuō)法中正確的是A電池工作時(shí)電子由電勢(shì)高的電極甲經(jīng)負(fù)載向電勢(shì)低的電極乙移動(dòng)B電池工作一段時(shí)間后，理論上消耗O2和H2S的體積相等C當(dāng)有1molH2S參與反應(yīng)，則有2molH+由負(fù)極區(qū)進(jìn)入正極區(qū)D電極甲上的電極反應(yīng)為：2H2S+4OH4e=S2+4H2O【答案】C【解析】【詳解】8某研究所研制的鋅碘液流電池，使用壽命長(zhǎng)，可自我恢復(fù)。鋅碘液流電池充電的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A放電時(shí)，正極反應(yīng)式是I3+2e=3IB充電時(shí)，b是電源的正極C充電時(shí)，外電路通過(guò)2mol電子，則有2molK+通過(guò)多孔離子傳導(dǎo)膜D由電池的電極反應(yīng)可推出還原性：IBr Cl【答案】A【解析】【分析】電解時(shí)，K+通過(guò)多孔離子傳導(dǎo)膜，則連接的電極為陰極，為電源的負(fù)極，極為正極，再根據(jù)原電池、電解池原理判斷選項(xiàng)?！驹斀狻俊军c(diǎn)睛】本題考查了原電池及電解池工作原理，有些難度，能準(zhǔn)確判斷各電極的名稱及電極反應(yīng)是解本題的關(guān)鍵。 【詳解】根據(jù)上述分析可知：