高考化学三轮专项突破 类型7 电化学课件PPT

这是一份高考化学三轮专项突破 类型7 电化学课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了电化学，类型7，真题示范，针对训练，考向2电解池，考向3电化学腐蚀，解题策略，应用举例，举一反三，类题1原电池等内容，欢迎下载使用。

考向1　带装置图的原电池、电解池
例2 (2017年全国Ⅱ卷,11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)。A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为Al3++3e- AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【解析】铝质工件表面要形成氧化膜,铝被氧化,失电子,因此电解时待加工铝质工件为阳极,A项正确;根据电解原理可知,不锈钢网接触面积大,电解效率高,B项正确;阴极的电极反应式为2H++2e- H2↑,C项错误;电解时,电解质溶液中的阴离子向阳极移动,D项正确。
例3 (2017年全国Ⅰ卷,11)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)。A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法,外加强大的电流抑制金属电化学产生的电流,A项正确;通电后,被保护的钢管桩作阴极,高硅铸铁作阳极,因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,所以不损耗,C项错误;外加电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流,D项正确。
　能力2　二次电池(以铅蓄电池为例)的充、放电过程比较
　能力3　燃料电池电极反应式的书写
能力4　二次电池电极反应式的书写
例如,写出总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH的电池的电极反应式。
1.明确是放电过程还是充电过程。2.判断发生变化的元素的化合价。3.根据化合价判断得失电子数。4.根据质量守恒及结合溶液酸碱性写出电极反应式。5.检查质量、电荷、得失电子是否守恒。
Fe+2OH--2e- Fe(OH)2
2Ni(OH)2+2OH--2e- Ni2O3+3H2O
V2+-e- V3+
Li-e- Li+
4Cl-+S+SO2-4e- 2SOCl2
能力5　陌生电池装置分析
1.知识迁移破解陌生电池装置
2.有关陌生装置题电极反应式的书写
例:电渗析法可将含有Na2SO4(MaROb)废水再生为H2SO4和NaOH[或HnROb和M(OH)m],M为金属活动性顺序表H之前的金属。
2.阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过)电解MnSO4溶液提取金属锰。 ①阴极反应式为Mn2++2e- Mn;②阳极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑;③有膜产物:O2、Mn、H2SO4;④无膜产物:O2、Mn、MnO2。
3.质子交换膜(只允许H+和水分子通过)在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH),可获得清洁能源H2。①阴极反应式为2H++2e- H2↑;②阳极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O 2CO2↑+8H+;③有膜产物:CO2、H2;④无膜产物:CO2和H2的混合气体。
【解析】A项,当负极通过0.04 ml电子时,正极也通过0.04 ml电子,根据正极反应式可知,通过0.04 ml电子消耗0.01 ml氧气;B项,反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高,负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低,错误;C项,根据分析可知,正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-;D项,电池中,电子由VB2电极经负载流向复合碳电极,电流流向与电子流向相反,则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极。
2.(2019年全国Ⅰ卷,13改编)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是(　　)。A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应:H2+2MV2+ 2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时H+在正极区参加反应
【解析】 A项,相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV+和MV2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能;B项,左室为负极区而不是阴极区,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+-e- MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+,反应的离子方程式为H2+2MV2+ 2H++2MV+,错误;C项,右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e- MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+;D项,电池工作时,H+在正极区参与反应。
3.(2019年江苏,10改编)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液润湿后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法不正确的是(　　)。A.铁被氧化的电极反应式为Fe-2e- Fe2+B.铁腐蚀过程中化学能不会全部转化为电能C.一段时间后,若导管中的液面高于试管中的 液面,说明发生了吸氧腐蚀D.若用蒸馏水润湿,铁不能发生吸氧腐蚀
【解析】在铁的电化学腐蚀过程中,铁单质失去电子转化为Fe2+,即负极反应式为Fe-2e- Fe2+,A项正确;铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,B项正确;一段时间后,若导管中的液面高于试管中的液面,说明发生了吸氧腐蚀,C项正确;水呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,D项错误。
4.(2019年全国Ⅲ卷,13改编)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如图所示。电池反应为Zn+2NiOOH+H2O ZnO+2Ni(OH)2。下列说法错误的是(　　)。A.放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区B.充电时阴极反应为Ni(OH)2+OH--e- NiOOH+H2OC.放电时负极反应为Zn+2OH--2e- ZnO+H2OD.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积 的ZnO分散度高
【解析】 A项,放电时电解质溶液中阴离子向负极移动,因此放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区;B项,根据分析可知,充电时阴极的电极反应为ZnO+H2O+2e- Zn+2OH-,错误;C项,放电时,Zn为负极,发生的电极反应为Zn+2OH--2e- ZnO+H2O;D项,多孔结构的物质,其表面积较大,一方面可以增加接触面积加快反应速率,另一方面可以使得所沉积的ZnO分散度提高。
5.(2019年天津理综,6改编)我国科学家研制了一种新型的高能量比锌-碘溴液流电池,其工作原理如图所示。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述正确的是(　　)。A.放电时,电子流向为a→用电器→bB.放电时,溶液中离子的数目减小C.充电时,a极的电极反应式为Br-+2I— 2e- I2Br-D.充电时,溶液中每有2.54 g I-被氧化,b极增 重1.3 g
【解析】放电时,a极为正极,b极为负极,故电子流向为b→用电器→a,A项错误;放电时,正极反应式为I2Br-+2e- 2I-+Br-,溶液中离子数目增大,B项错误;充电时,a极是阳极,应与外电源的正极相连,阳极反应式为Br-+2I--2e- I2Br-,2.54 g(0.02 ml)I-失电子被氧化,转移0.02 ml电子,b极的电极反应式为Zn2++2e- Zn,即b极增重0.65 g,C项正确,D项错误。
1.(2020年贵州普通高等学校招生适应性测试)某锂离子电池充电时的工作原理如图所示,LiCO2中的Li+穿过聚丙烯微孔薄膜向左迁移并嵌入石墨(C6表示)中。下列说法错误的是(　　)。A.充电时,阳极发生氧化反应B.放电时,该电池将化学能转化为电能C.放电时,b端为负极,发生氧化反应D.
放电时,Li+向正极迁移
【解析】A项,充电时,阳极发生失电子反应即为氧化反应;B项,放电时相当于原电池,原电池是一类将化学能转化为电能的装置;C项,根据分析,放电时,b为正极,发生还原反应,错误;D项,放电时,Li+通过薄膜向正极迁移。
2.(2020年广州天河区高三第三次模拟)我国某科研机构设计如图装置,利用K2Cr2O7实现含苯酚废水的有效处理,一段时间后,中间室中NaCl溶液的浓度减小。下列说法正确的是(　　)。A.M为该电池的正极B.该装置在高温下处理含苯酚废水效果更佳C.a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜D.N电极上1 ml Cr2 O72-参与反应转移电子数为3NA
4.(2020年安徽定远育才学校高三下学期6月模拟)NaBH4(B元素的化合价为+3价)燃料电池(DBFC),由于具有比能量高、产物清洁无污染和燃料易于储存和运输等优点,被认为是一种很有发展潜力的燃料电池,其工作原理如图所示,下列说法正确的是(　　)。A.放电时,每转移2 ml电子,理论上需要消耗2 ml OH-B.电极a采用MnO2,MnO2既作电极材料又有催化作用C.电池放电时Na+从b极区移向a极区D.放电时,负极反应为BH4-+2H2O-8e- BO2-+8H+
5.(2020年江西赣州高三第一次摸底)某同学用如图实验装置验证通过改变浓度来实现反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2中Fe3+与Fe2+的相互转化。K闭合时,电流表指针第一次发生偏转,当指针归零后,向左管滴加0.01 ml·L-1的AgNO3溶液,发现指针第二次偏转,方向相反。下列有关说法不正确的是(　　)。A.指针第一次偏转时,b极反应式为Fe3++e- Fe2+B.加入AgNO3溶液后,a极为正极C.当b极有0.001 ml Fe3+被还原时,通过盐桥的电子 数为0.001NAD.第二次指针偏转的原因是I-浓度减小,反应逆向进行
【解析】 A项,第一次电流表指针偏转时,a极的电极反应式为2I--2e- I2,a极为负极,b极的电极反应式为Fe3++e- Fe2+,b极为正极;B项,滴加AgNO3溶液,发生反应Ag++I- AgI↓,a电极的电极反应式为I2+2e- 2I-,a极为正极; C项,两种情况下,盐桥都是通过离子迁移形成内电路的一部分,所以盐桥中没有电子转移,错误;D项,第二次指针归零说明上述反应完全进行,这时在左侧滴加AgNO3溶液,发生反应Ag++I- AgI↓,I-浓度减小,反应逆向进行。
6.(2020年福建厦门高三毕业班五月质量检查)一种双电子介体电化学生物传感器,用于检测水体急性生物毒性,其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)。A.图中所示电极为阳极,其电极反应式为K4Fe(CN)6-e- K3Fe(CN)6B.甲萘醌在阴极发生氧化反应C.工作时K+向图中所示电极移动D.NAD(P)H转化为NAD(P)+的过程失去电子
【解析】 A项,根据图示可知K4Fe(CN)6在电极表面失电子生成K3Fe(CN)6,故图示电极为阳极,其电极反应式为K4Fe(CN)6-e- K3Fe(CN)6+K+;B项,甲萘醌应在阴极发生还原反应;C项,工作时在电解池中阳离子应向阴极移动;D项,根据图示可知,该过程NAD(P)H被甲萘醌氧化,即失去电子,正确。
1.(2020年华大新高考联盟名校5月高考预测)最近,科学家成功研制出一种电源,该电源在消耗二氧化碳的同时,还可释放电能。电源电极为铝电极和多孔碳电极,电解质溶液为草酸盐溶液,放电过程中草酸盐浓度基本不变,电源工作原理如图所示。下列有关该电源的说法正确的是(　　)。A.铝电极的电势高于多孔碳电极B.用该电源电解饱和食盐水,阴极区可得到氢气、氢氧化钠C.若生成0.5 ml 草酸铝,有3 ml电子通过电解质溶液D.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-
2.(2020年重庆第一中学高三下学期6月模拟)光电池在光照条件下可产生电流,如图装置可以实现光能源的充分利用,双极性膜可将水解离为H+和OH-,并实现其定向通过。下列说法不正确的是(　　)。A.该装置可利用光能实现水的分解B.光照过程中阴、阳极区溶液中的pH均基本不变C.再生池中的反应为2V2++2H+ 2V3++H2↑D.每有1 ml OH-通过双极性膜,可产生0.25 ml O2
【解析】 A项,由图可知,该装置将光能转化为化学能并分解水;B项,双极性膜可将水解离为H+和OH-,由图可知,H+进入阴极,OH-进入阳极,则双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性,则光照过程中阴、阳极区溶液中的pH均发生改变,错误;C项,由分析知,再生池中的反应为2V2++2H+ 2V3++H2↑;D项,阳极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑,每有1 ml OH-通过双极性膜,生成0.25 ml O2。
3.(2020年宁夏回族自治区银川市第一中学高三第四次模拟)利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2,装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)。A. a极CH4发生氧化反应B.A、C膜均为阳离子交换膜,B膜为阴离子交换膜C.可用铁电极替换阴极的石墨电极D.a极上通入2.24 L甲烷,阳极室Ca2+减少0.2 ml
4.(2020年江苏扬州高三6月调研)电解含ClO2的NaCl溶液可以获得消毒剂NaClO2,该工艺尾气吸收时的反应为2ClO2+2NaOH+H2O2 2NaClO2+O2+2H2O。下列有关说法正确的是(　　)。A.电解时,化学能会转化为电能和热能B.电解时,ClO2转化为Cl的反应发生在阳极C.尾气吸收生成0.5 ml O2时,H2O2失去2 ml电子D.2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g)　ΔH<0过程中的能量变化如图所示
5.(2020年浙江省绍兴市柯桥区高三适应性考试)储氢可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:C6H12(g) C6H6(g)+3H2(g)。一定条件下,下图装置可实现有机物的电化学储氢:下列说法不正确的是(　　)。A.多孔惰性电极D为阴极B.从多孔惰性电极E产生的气体是氧气C.高分子电解质膜为阴离子交换膜D.上述装置中生成目标产物的电极反应式为C6H6+6H++6e- C6H12
【解析】 A项,根据分析可知,D为阴极;B项,阴极上苯和氢离子生成环己烷,氢离子由水产生,同时还生成氧气,所以电极E产生的气体是氧气;C项,阴极上苯和氢离子生成环己烷,氢离子由水产生,即氢离子通过的高分子电解质膜为阳离子交换膜,错误;D项,该实验的目的是储氢,所以阴极上发生的反应为生成目标产物,阴极上苯得电子和氢离子生成环己烷,所以电极反应式为C6H6+6H++6e- C6H12。
1.全世界每年因钢铁锈蚀造成了巨大的损失,下列有关说法正确的是(　　)。A.钢铁腐蚀的正极反应式为Fe-2e- Fe2+B.钢铁腐蚀时化学能不能全部转化为电能C.如图所示,将导线与金属铜相连可保护地下铁管D.如图所示,将导线与外接电源的正极相连可保护地下铁管
【解析】 A项,钢铁腐蚀的负极反应式为Fe-2e- Fe2+;B项,钢铁腐蚀时化学能主要转化为电能,但还有热能等,正确;C项,铜、铁形成原电池,铁作负极被腐蚀;D项,外加电流的阴极保护法是将被保护的金属与电源的负极相连。
2.(2020年北京市西城区高三第二次模拟)研究生铁的锈蚀,下列分析不正确的是(　　)。 A.①中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀B.②中,生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2OC.③中正极反应:O2+4e-+2H2O 4OH-D.对比①②③,说明苯能隔绝O2
【解析】 A项,根据实验现象,③中1小时观察到明显锈蚀,说明NaCl溶液中溶解有O2,苯不能隔绝空气中的氧气进入氯化钠溶液,而①中由于是密闭体系,溶解的O2较少,不足以使生铁片明显锈蚀;B项,苯属于非电解质,②中无电解质溶液,不满足电化学腐蚀的条件;C项,根据现象,铁在中性环境下发生吸氧腐蚀,正极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-;D项,由A项分析知,错误。
【解析】A项,由正、负极电极反应式相加得总反应为CO2+H2O+Fe FeCO3+H2。B项,深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀涉及原电池原理,故主要为电化学腐蚀,不是化学腐蚀,错误。C项,碳钢管道在深井中的腐蚀与油气层中盐含量有关,盐含量越高,溶液中离子浓度越大,导电能力越强,腐蚀速率越快。D项,碳酸是弱酸,盐酸是强酸,等pH的CO2的溶液与HCl溶液相比,H2CO3(aq)的浓度要大得多,故腐蚀性比相同pH的HCl溶液更强。
4.(2020年普通高等学校招生全国统一考试内参模拟)高压直流电线路的瓷绝缘子经常出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)。A.断电时,牺牲阳极保护法使铁帽不被腐蚀B.通电时,阳极上的电极反应为Zn-2e- Zn2+C.断电时,锌环上的电极反应为Zn-2e- Zn2+D.铁帽上加铜环也能防止铁被腐蚀
【解析】A项,断电时,锌环作负极,失去电子,利用的是原电池原理,是牺牲阳极的阴极保护法使铁帽不被腐蚀;B项,通电时,加锌环的铁帽作阳极,锌失去电子,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e- Zn2+;C项,断电时,发生原电池反应,锌环作负极,失去电子,电极反应为Zn-2e- Zn2+;D项,Fe比Cu更活泼,若将锌环换成铜环,通电时,铁帽作阳极,铁失去电子,不能防止铁被腐蚀,错误。
5.(2020年北京市海淀区高三二模)考古发掘出的古代青铜器(含铜、锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀,这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成分如图所示:已知:2CuCl+H2O Cu2O+2HCl。下列分析不正确的是(　　)。A.氧气是正极反应物B.铜锈的成分与氧气浓度、pH有关C.图2中,Cl-从小孔内向小孔外移动D.青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
【解析】 A项,青铜器中含铜、锡等金属,也含有其他金属及非金属杂质,由于物质活性不同,若周围有电解质溶液,则会形成原电池,Cu为原电池的负极,失去电子发生氧化反应,由于电解质溶液为中性,发生吸氧腐蚀,正极上氧气得到电子,变为OH-,因此氧气是正极反应物。B项,根据图2可知,在锈蚀小孔外物质的成分为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl,Cu元素的化合价为+2价;在小孔附近物质是Cu2O,小孔内壁物质的成分是CuCl,Cu元素的化合价为+1价,小孔外氧气浓度高,Cu元素价态高,小孔内氧气浓度低,Cu元素价态低,物质成分与氧气浓度有关;在溶液酸性较强时可逆反应2CuCl+H2O Cu2O+2HCl的平衡逆向移动,物质成分主要是CuCl,若溶液酸性减弱,平衡正向移动,物质成分主要是Cu2O,可见物质成分也与溶液的pH有关。C项,溶液中微粒Cl-总是向低洼处流动,因此会从小孔外向小孔内移动,与氧气浓度较小时的Cu+形成难溶性固体CuCl。D项,由于Sn是比较活泼的金属,因此也会与活动性比Sn弱的金属构成原电池,Sn为负极,被氧化而引起电化学腐蚀。