2020年高考化学 艺体生百日突围系列 专题2.9 电化学基础基础练测

专题2.9电化学基础解读考试纲要1 .了解一次电池和电解池的构成、工作原理和应用，能够写出电极反应和总反应方程式。 了解常见的化学电源种类及其工作原理。2 .了解金属电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。试探考分电化学原理的分析与应用是高考的热点。 与2020年的大纲相比，主要变化是“理解一次电池和电解池的构成”，由“理解”到“理解”所要求提高的“理解金属电化学腐蚀的原因，理解金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施”下降到了“理解”。 因此，预计2020年新型电源工作原理分析、电极反应式标记仍将出现在高考中，应引起高度关注。 同样的电解原理及其应用也是高考的高频试验点，与氧化还原反应、离子反应、电解质溶液、元素化合物性质等知识密切相关，成为高考的重点和热点。 由于电解原理在工业上的应用广泛，预测2020年的高考工作，因此还应关于化学工艺考察电解原理的应用，以原电池和电池的工作原理为基点，考察化学电源在新情况下的工作原理和电解原理的应用，给予高度关注。整理知识一、一次电池1、装置特点：化学能转化为电能的装置。2 .一次电池电极：(1)一次电池的负极-活性金属-氧化反应-向外部电路供电。(2)一次电池正极-惰性金属(或石墨等惰性电极)发生还原反应-从外部电路接收电子.注意：一次电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动是因为负极失去电子，生成的阳离子大量集中在负极附近，在其极附近有大量的正电荷，因此溶液中的阴离子向负极移动电极反应：一般燃料电池产生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可以通过燃烧反应写出总电池反应，但反应条件未明确记载。 负极发生氧化反应，正极发生还原反应，注意一般的电解质溶液参与电极反应。 以氢氧化燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性、中性。 电解质溶液为酸性时：负极：2H2-4e-=4H、正极： O2 4e- 4H =2H2O； 电解质溶液为碱性时：负极：2H2 4OH-4e-=4H2O、正极： O2 2H2O 4 e-=4OH-； 另一种燃料电池是将金属铂片插入KOH溶液中作为电极，使甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)通过两极。 电极反应式为负极： CH4 10OH-8e-=CO32- 7H2O、正极：4H2O 2O2 8e-=8OH、电池总反应式： CH4 2O2 2KOH=K2CO3 3H2O .4 .常见化学电源电池负极反应正极反应总反应式碱性锌锰电池Zn 2OH-2e-=n(OH)22cmno2 2h2o 2e-=2MnOOH 2OH-Zn 2MnO2 2H2O=2MnOOH Zn(OH)2铅酸蓄电池Pb(s)-2e- SO42-(aq)=PbSO4(s )PBO2(s )2e-4 h (AQ ) so42-AQ=pbso4(s ) h2o (l )Pb (s ) PBO2(s )2h2so4(AQ )=2pbso4(s )2h2o (l )氢氧化燃料电池酸性2H2-4e=4HO2 4e- 4H=2H2O2H2 O2=2H2O碱性2H2-4e- 4OH-=4H2OO2 4e- 2H2O=4OH-固体2H2-4e-=4HO2 4e-=2O2-5、废弃电池的处理：回收利用三、电解原理1、电解：在电解质溶液或熔融的电解质中通入电流，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。2 .能量转换形式的电能转换为化学(2)电解质溶液通电后，必定会发生化学反应，电解槽的两极电子移动，发生氧化还原反应，产生新的物质，必定会发生化学反应。(3)电解法是最有力的氧化还原反应手段。四、电解原理的应用1、氯碱工业：(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法制备NaOH、H2和Cl2，以它们为原料生产一系列化工产品的工业称为氯碱工业。(2)原理：阳极： 2Cl-2e-=Cl2(氧化反应)阴极：2h2e-=h2(还原反应)总反应：2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2。2、铜的电解精炼：粗铜(包括Zn、Fe、Ag等)的精制。(1)原理：电解质溶液：含有Cu2的盐溶液(CuSO4溶液等) 。阳极(粗铜):Zn-2e-=Zn2、Fe-2e-=Fe2、Ni-2e-=Ni2、Cu-2e-=Cu2。阴极(纯铜):cu22e-=cu。3、电镀：阳极：电镀金属阴极：电镀材料电镀液：一般使用含有电镀金属阳离子的电解质溶液作为电镀液电镀液浓度：一定，例如铁镀锌：电镀液：含有Zn2盐溶液(ZnCl2溶液等)阳极(Zn):Zn-2e-=Zn2； 阴极(铁材):zn22e-=zn。4、电冶金：用电解熔融盐或氧化物的方法冶炼活性金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠：2NaCl (熔融)2Na Cl2(2)冶炼铝：2Al2O3(熔融)4Al 3O2(3)冶炼镁： MgCl2(熔融) Mg Cl2总结：1、“三池”的判定技术：一次电池、电解池、电镀池的判定规则：如果没有外接电源，则可能是一次电池，然后根据一次电池的形成条件进行判定，如果有外接电源，则两极插入电解质溶液，则可能是电解池或电镀池。 如果阳极金属和电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀槽，其他情况下为电解槽。2、用惰性电极电解电解质溶液时，要使电解后的溶液恢复到原来的状态，必须遵循“加什么加什么加什么”的原则。 一般加入阴极产物和阳极产物化合物。3，3个相等：得到相同一次电池的正、负极的电极反应，电子数相等。 同一电解单元的阴极、阳极电极反应得到的电子数量相等。 串联电路中的各电极发生反应，电子数相等。 在上述3种情况下，在写电极反应式时，得到的、失去的电子数必须相等，在计算电解产物的量时，得到的、失去的电子数必须相等。4，4个对应：正极和负极对应。 阳极和阴极对应。 失去电子与获得电子相对应。 氧化反应和还原反应相对应。五、金属腐蚀与防护1、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。2 .金属腐蚀类型：(1)化学腐蚀和电化学腐蚀：化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与非金属单体直接接触杂质金属或合金与电解质溶液接触现象无电流发生产生电流本质金属被氧化活性金属氧化取得联系两者常同时发生，电化学腐蚀更为普遍(2)析出氢的腐蚀和吸收氧的腐蚀：以钢铁的腐蚀为例进行分析析出氢气进行腐蚀氧气吸入腐蚀条件水膜酸度很强(pH4.3 )水膜呈酸性弱或中性电极反应负极Fe-2e-=Fe2正极2H 2e-=H2O2 2H2O 4e-=4OH-总反应式Fe 2h=Fe2h22Fe O2 2H2O=2Fe(OH)2取得联系吸氧腐蚀更为普遍(3)锈形成：4fe(oh)2 o2 2h2o=4fe(oh)3、2fe(oh)3=fe2o3xho2o (锈) (3-x)H2O .3、金属防护：(1)电化学防护：牺牲阳极保护法-一次电池原理： a、负极：比受保护金属活性的金属； b、正极：受保护的金属设备。 例如，在受保护的钢铁设备(海水中的闸门、地下的天然气配管等)上连接或直接安装锌块，使锌、铁成为一次电池，使锌成为阳极，保护钢铁免受腐蚀。施加电流的阴极保护法电解原理：施加电流的阴极保护法是将受保护的钢铁设备作为阴极(电源负极)，将惰性电极作为阳极(电源正极)，在两者之间连接直流电源。 通电后，电子被强制流入受保护的钢铁设备，钢铁表面蓄积电子，抑制钢铁设备失去电子，发挥保护作用。试验点4电解的类型、规律及相关计算【例4】使用石墨作为电极，电解0.1moll-1cuso4溶液，通电一段时间后切断电源，溶液的品质减少了9.8 g。 以下记述是正确的(NA为阿伏伽德罗常数)a .在电解中流过外部电路电子的数量为0.2NA B .标准的状况下，从两极产生合计4.48 L的气体c .电解后的溶液的pH为1 (溶液体积不变)加入11.1 g d.Cu2 (oh ) 2c O3，即可完全复原溶液【回答】b【分析】【详细情况】b .阳极放电的电极反应为：-4 oh-4e=o2h2o，移动0.4mol的电子时产生的氧物质的量为0.1mol，即2.24L，在阴极产生氢，移动2H 2e-=H2，移动0.2mol的电子时产生的氢c .相对于硫酸铜溶液的电解过程，电解中溶液中的氢离子减少0.2mol，氢氧化物根合计减少0.4mol，因此最后溶液中的c(H )=0.2mol1L=0.2mol/L，为pH1，因此c是错误的d .对于电解硫酸铜溶液，相当于溶液中氧化铜和水的减少，由于添加的氧化铜的物质量为0.1mol，质量为8g，并且必须添加1.8g的水才能恢复，因此d是错误的如上所述，本问题选择b。【详细情况】基础特训1 .家用暖气片多用低碳钢材料制作，生锈不仅会影响美观，还会引起安全上的危险。 在下一个防止生锈的方法中，存在安全上的问题是a .蒸汽板表面镀锡b .蒸汽板表面涂装c .蒸汽板表面充满铝粉d .非供暖期供暖内部的弱碱性无氧水【回答】a【分析】【详细情况】a、金属活动顺序表明，铁比锡活跃，破损后构成一次电池，铁成为负极，加速铁的腐蚀，有安全危险，故a符合问题意义b .表面涂装，避免铁与空气接触，可防止铁锈，无安全危险，b不符合问题c、铝比铁活泼，有保护铁不生锈、保护铁的作用，没有安全危险，c不符合问题d、充满弱碱性无氧水，构成一次电池，保护铁不生锈，无安全危险，d不符合问题。2 .锌锰碱性电池是基于原电池原理制造的化学电源。 当电池中的负极与电解质溶液直接反应时，电池的能量转换效率降低，被称为自放电现象。下面这种一次电池和干电池的说法错误的是a .两者正极材料不同B.MnO2的放电产物可能是KMnO4c .两者的负极反应式均为Zn脱电子d .一次电池中的Zn和稀H2SO4有自放电现象【回答】b【分析】【详细情况】3 .某学校活动小组为探索金属腐蚀的相关原理，设计了如下图a所示的装置。 在图a的铁棒末端分别连接Zn片和Cu片，静置在含有K3Fe(CN)6和苯酚酞的混合凝胶中。 不久，凝胶的一部分区域(如下图b所示)出现变化。 已知：3Fe22 Fe (cn )63-=Fe3 Fe (cn )6 2(蓝色)。 以下的说法是错误的a .甲区发生的电极反应式： Fe-2e-=Fe2 B .乙区发生Zn2c .丙区呈红色d .丁区呈蓝色【回答】a【分析】【详细情况】4 .以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图所示。 以下说法是正确的()A.a电极是太阳能电池的正极b .太阳能电池的原理与原电池的原理相同c .产生丙烯的电极反应式为3CO2 18H 18e=6H2O CH3CH=CH2d .装置中每转移2mole，理论上2mole就通过质子交换膜从左向右扩散【回答】c【分析】【详细情况】a .由图可知，存在CO2中碳元素的价数降低的电子产生乙烯、丙烯等的电极为阴极时，由于与阴极连接的电源电极为负极，因此a错误.b .太阳能电池的应用是光电效应，与原电池的原理不同，所以b错了c .阴极得到二氧化碳的电子与氢离子反应生成丙烯和水，电极反应为3CO2 18H 18e=6H2O CH3CH=CH2，因此c是正确的d .电解单元中的阳离子向阴极方向移动，h是阳离子应该通过质子交换膜从右向左扩散，因此d是错误的故选c。【点眼】一次电池是将化学能转换为电能的装置，在一次电池中，阳离子向正极方向移动，阴离子向负极方向移动，在负极失去电子，发生氧化反应，在正极电子发生还原反应。 电解池是将电能转换为化学能的装置，电解池中阳离子向阴极方向移动，阴离子向阳极方向移动，阴极得到的电子发生还原反应，阳极失去电子，发生氧化反应。5 .香港珠澳大桥的设计寿命为120年，桥体钢构件采用了多种防腐方法。 以下分析错误的是a .防腐原理主要是避免反应： 2Fe O2 2H2O=2Fe(OH)2b .在钢构件的表面涂布环氧树脂涂层是为了隔断空气、水等，防止一次电池的形成c .采用施加了电流的阴极保护时，需要外置镁、锌等作为辅助阳极d .钢构件可采用不锈钢材料以缓和电化学腐蚀【回答】c【分析】【详细情况】用于食品保鲜的“双重吸收剂”是还原铁粉、生石灰、氯化钠、碳粉等以一定比例组成的混合物，同时吸收氧气和水，起到抗氧化和干燥的作用。 下一个说法不对的是a .“双吸收剂”中的生石灰具有吸水作用b .“双吸附剂”吸收氧气时，发生了一次电池反应c .氯化钠的作用是作为电解质，传导离子构成电路d .碳粉发生还原反应，电极反应为O2 4H 4e-=2H2O【回答】d【分析】【详细情况】7 .下一个过程中需要通电的是()电离电解电镀电化学腐蚀A. B.