【化学】2020届高考二轮精品复习资源专题八电化学基础

1、 专题8 XX 电化学基础 XXXXX 考向预测 电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是历年高考的热点内容。考查的主要知识点：原电池和电解池 的工作原理、电极反应式的书写和判断、电解产物的判断、金属的腐蚀和防护。对本部分知识的考查仍以选择 题为主，在非选择题中电化学知识可能与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合进行命题。 I.客观题 (1) 以新型化学电源为载体，考查电极反应式的正误判断及电子、离子的移动方向等。 (2) 考查原电池在金属腐蚀与防护方面的应用。 I.主观题 (1) 考查电极反应式、电池反应式的书写。 (2) 考查原电池、电解池原理在工业生产中的应用。 (3) 考查电子

2、转移、两极产物、pH等的相关计算。 知识与技巧的梳理 一、原电池原理和化学电池 1.构建原电池模型，类比分析原电池工作原理 I 生物 构建如图Zn-CU-H2SO4原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电 子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准 确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。 2化学电源中电极反应式书写的思维模板 (1) 明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。 (2) 确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。 (3) 配平：根据电

3、荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 注意：IH在碱性环境中不存在；IO2-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+，生成H2O，在中性或 碱性环境中结合 H2O，生成OH- ; I若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子 守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。 二、电解原理及应用 1 构建电解池模型，类比分析电解基本原理 构建如图电解 CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情 况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判 断离子的

4、放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。 2 六点”突破电解应用题 (1) 分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为阳氧阴还”。 (2) 剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 (3) 注意放电顺序。 (4) 书写电极反应式，注意得失电子守恒。 (5) 正确判断产物 (注意：铁作阳极 I阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解 溶解生成Fe2+，而不是Fe3+);如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为 扌1- Br-CI-OH-(水)含氧酸根 F-。 I阴极产物的判断直接根据

5、阳离子的放电顺序进行判断：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+ Fe2+Zn2+H + (水)AI 3+Mg 2+Na+。 (6) 恢复原态措施 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物， 但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入 CuO或CuCO3复原，而Cu2+ 完全放电之后，应加入 Cu(OH) 2或Cu2(OH) 2CO3复原。 三、电化学原理的综合判断 1 金属腐蚀原理及防护方法总结 (1) 常见的电化学腐蚀有两类： I形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀； I形成电解池时，金属作阳极

6、。 (2) 金属防腐的电化学方法： I原电池原理-牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金 属作正极。 注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法。 I电解池原理-外加电流的阴极保护法：被保护的金属与电池负极相连，形成电解池，作阴极。 2 .可充电电池的反应规律 (1) 可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。 (2) 放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正) 极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。 可充电电池充电时原负极必然

7、要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同 理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为负连负，正连正。 3.串联”类电池的解题流程 精题集训 （60分钟） Q经典例题 1 烧杯A中盛放0.1mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol/L的的CuCI 2溶液（两种溶液均足量）， 组成的装置如图所示。下列说法不正确的是（） 稀硫酸氯化铜溶液 AB A A为原电池，B为电解池 B A为电解池，B为原电池 C 当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1mol D 经过一段时间，B烧杯中溶液的浓度减小 【答案】B 【解析】A中Fe、C、稀硫酸构

8、成原电池，A、B相连，A装置为B装置提供电能，所以 B为电解池，A 由解早 中发生反应为Fe+2H+=Fe2+H2f, B中为惰性电极电解氯化铜溶液，发生反应CuCl2=Cu+Cl2 f,据此解答。 A A中Fe、C、稀硫酸构成原电池，A、B相连，A装置为B装置提供电能，所以 B为电解池，A项正确； B.由A项分析知，A为原电池，B为电解池，B项错误；C.A中C上有氢气生成，其电极反应式为：2H+2e-=H2 f 当A烧杯中产生0.1mol气体时，转移 0.2mol电子，B中阳极上氯离子失电子生成氯气，其电极反应式为： 2Cl-2e-=Cl2 f当转移0.2mol电子时，生成氯气为0.1mol

9、,所以A和B中生成气体的物质的量相同，C正确； D B中为惰性电极电解氯化铜，所以一段时间后，B烧杯中溶液的浓度会减小，D项正确；答案选 B。 2 有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 hr id 11I1 二- 匚 I 1 J ?! 一稀硫酸- 1 d 呻叫 - d T二郴硫醴： 亠m 部分实 验现象 a极质量减小；b 极质量增加 b极有气体产生； c极无变化 d极溶解；c极有气 体产生 电流从a极流 向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是（） A abcd B bcda C dabc D abdc 【答案】C 【解析】装置1：发生电化学腐蚀，a极

10、质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，说明金属的 活动性顺序ab;装置2:发生化学腐蚀，b极有气体产生，c极无变化，说明金属的活动性顺序 bc；装置3： 发生电化学腐蚀，d极溶解，则d是负极，c极有气体产生，c是正极，所以金属的活动性顺序dc；装置4： 发生电化学腐蚀，电流从 a极流向d极，贝U a极为正极，d极为负极，因此金属的活动性顺序da;所以这四 种金属的活动性顺序 dabc,故合理选项是 C。 3 下列有关如图所示的说法正确的是() H 7-n 三1 *- I e 1-r 阳乙 腳卩 A 图甲中开关置于 N处时铜锌合金腐蚀的速率增大 B 图乙中接通开关时，锌腐蚀的速率增大，

11、锌上放出气体的速率不变 C .图丙中接通K2时铁棒不被腐蚀，属于牺牲阳极保护法 D 图丙中接通 Ki时，石墨棒周围溶液的 pH增大 【答案】D 【解析】A .开关由M改置于N时，Zn为负极，合金为正极，则 Cu-Zn合金的腐蚀速率减小，故A错 误；B.接通开关时，形成原电池，锌上放出的气体速率加快，故B错误；C. K2闭合，Fe与负极相连为阴极， 铁棒不会被腐蚀，属于外接电源阴极保护法，故C错误；D 若闭合Ki，该装置没有外接电源，所以构成了 原电池；不活泼的石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应，电极反应式为 2H2O+O2+4e-=4OH-，所以石墨棒周围溶液 pH逐渐升

12、高；故 D正确；答案为 D。 【点评】明确装置图的原理是解题关键，如图丙，若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池； 组成原电池时，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应；石墨棒作正极，正极上氧气得电子生 成氢氧根离子发生还原反应；若闭合K2，该装置有外接电源，所以构成了电解池，Fe与负极相连为阴极，碳 棒与正极相连为阳极，据此判断。 4 .钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。以下说法中正确的是 () A 负极发生的反应为 Fe-3e-=Fe3+ B 正极发生的反应为 2H2O+O2+4e-=4OH- C 原电池是将电能转化

13、为化学能的装置 D .钢柱在水下比在空气与水交界处更容易腐蚀 【答案】B 【解析】A钢铁在潮湿的空气中被腐蚀时，铁作负极，反应式为Fe-2e-=Fe2+，故A错误；B 杂质碳作 正极，反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，所以B正确；C .原电池是将化学能转化为电能的装置， 故C错误；D .钢 柱在水下减少了与空气的接触，所以比在空气与水交界处不易腐蚀，故D错误。本题正确答案为 B。 5.钠-CO2电池的工作原理如图所示， 吸收的CO2转化为Na2CO3固体和碳，沉积在多壁碳纳米管(MWCNT) 电极表面，下列说法不正确的是() 1 L 固体加 心MW 电初质 A .负极反应式为 Na-e

14、- =Na+ B .多壁碳纳米管(MWCNT)作电池的正极 C .可以用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂 D .电池总反应式为 4Na+3CO2=2Na2CO3+C 【答案】C 【解析】由装置图可知，钠为原电池负极，失电子发生氧化反应，电极反应为：Na-e-=Na+，多壁碳纳米 管为正极，CO2转化为Na2CO3固体和碳，沉积在多壁碳纳米管 (MWCNT)电极表面，正极发生还原反应，电 极反应式为：4Na+3CO2+4e-=2Na2CO3+C。A .负极反应为钠失电子发生的氧化反应，电极反应为：Na-e-=Na + , 故A正确；B .根据分析可知，多壁碳纳米管 (MWCNT)做电池的正极，故

15、B正确；C .钠和乙醇发生反应生 成氢气，不可以用乙醇代替四甘醇二甲醚做有机溶剂，故C错误；D.根据分析，放电时电池总反应即钠与二 氧化碳反应生成碳酸钠和碳，总反应是4Na+3CO2=2Na2CO3+C，故D正确；故选C。 高频易错题 1.如图是Fe和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中正确的是 () I Fe为正极，Cu为负极; IH+向铁电极移动; I电子是由Fe经外电路流向Cu ； I内电路电子由铁电极 流向铜电极；I若有1mol电子流过导线，则产生的 h2为11.2L ； I负极的电极反应式为 Fe 3e Fe3 。 A . II B. II C .I

16、II D .III 【答案】A 【解析】Fe Cu原电池中，Fe作负极，发生电池反应Fe+2H+=Fe2+H2 f,电子由负极流向正极，阳离子 向正极移动，以此来解答。I Fe为负极，Cu为正极，故I错误；IH+向正极Cu移动，故I错误；I电子由 Fe电极流向Cu电极，故I正确；I内电路电流由铁电极流向铜电极，故I正确；I由2H 2e H2可知， 有1mol电子流向导线，产生氢气0.5mol，不知是否在标况下，不能计算出体积，故I错误；I负极反应为 Fe 2eFe2，故I错误。故选 A。 2 .下列叙述不正确的是（） A 铁表面镀锌，铁作阳极 B 船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C .

17、钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH- D .工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl-2e-=Cl2f 【答案】A 【解析】A铁作阳极，铁失去电子生成Fe2+,铁电极溶解，A项错误，符合题意；B. Zn的活泼性比Fe 强，Zn失去电子而保护了船体，B项正确，不符合题意；C.钢铁发生吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子，与 水生成OH-,C项正确，不符合题意；D . Cl-先于OH-放电，电解饱和食盐水时，Cl-在阴极失去电子变为 Cl2, D项正确，不符合题意；本题答案选 A。 3 全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池。其工作原理如图所示。下列叙述正确的是（） A 放电时，

18、电子由 Y极流出，经质子交换膜到X极 B 放电过程中，电解质溶液 pH降低 C.充电时，X 极反应式为：VO2+H2O-e-=VO2+2H + D .放电时，每转移 1mol电子理论上有2mol H +由交换膜右侧向左侧迁移 【答案】C 【解析】观察装置可知，X电极V由+5的V02+t +4的V02+,发生得电子的还原反应， 即X电极为正极, 电极反应式为 VO 2+e-+2H +=VO 2+H2O, Y电极上V2V 3+，发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应 式为V2+-e-=V3+，总反应为V2+VO2+2H+=VO2+V3+H2O，原电池工作时，电子由负极Y经过用电器移向正 极X，溶

19、液中的H +由负极Y经过质子交换膜移向正极 X。A .该原电池中，X电极为正极，Y电极为负极， 原电池工作时，电子只能在导线上迁移，即电子由Y极经导线流向X极，故A错误；B 放电过程中，电池 总反应为V2+VO2+2H+=VO2+V3+H2O，消耗了 H + ,溶液酸性减弱，pH升高，故B错误；C.充电时，X 为阳极，失去电子，发生氧化反应，X极反应式为：VO2+H2O-e-= VO2+2H+，故C正确；D. X极为正极， 电极反应式为 VO2+e-+2H+=VO 2+H2O,由于得失电子数等于氢离子迁移数目，所以转移1mol电子，只有1mol H+迁移，故D错误；故选：C。 4. 在标准状况

20、下，用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极产生12.8g铜时，阳极放出的气体是（） A . 1.12L H2B . 1.12L O2C. 2.24L H2D . 2.24L O2 【答案】D 【解析】用铂电极电解硫酸铜溶液时，阴极反应式为：2Cu2+4e- =2Cu，阳极反应式为：4OH-4e-=2H 2O+O2, 当阴极产生 12.8g铜时，转移电子的物质的量为：12.8 - 64g/mol X 2=0，由）电子守恒可得 n（O2）=0.4mol -4 =0.1mol，体积为:0.1mol X 22.4L/mol=22.4L 故答案选 D。 5. 糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、

21、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。 下列分析正确的是（） A .脱氧过程中铁作为原电池正极 B 负极的电极反应为：F BiVO 4电极为负极， SO3-失电子生成硫酸根、发生氧化反应，电极反应为4OH-+SO2-2e-=SO2-+2H2 O,原电池工作时，电子由负极 BiVO 4电极经过导线进入正极 Pt电极。A . Pt电极上发生还原反应，Pt电极作正极，故 A正确；B . BiVO 4 电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为SO3- -2e- +2OH- =SO2- +H2O,故B正确；C.电子从BiVO 4电极（负 极）经导线流向Pt电极（正极），但不能进入溶液，故 C错误；D .

22、 Pt电极为正极，BiVO 4电极为负极，阴离 子流向负极，故D正确。故答案为 Co 【点评】根据电极上发生的反应判断正负极为解答的关键，明确原电池工作原理即可解答， 题目难度不大。 6.铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。放电时，该电池总反 应式为：Pb+PbO2+2H2SO4. 2PbSO4+2H2O。请根据上述情况判断： (1 )该蓄电池的负极材料是 ，放电时发生 (填 氧化”或 还原”反应。 (2) 该蓄电池放电时，电解质溶液的酸性 (填 增大” 减小”或 不变”，电解质溶液中阴离 子移向 (填正”或负”)极。 (3) 已知硫酸铅为不溶于水的白色沉

23、淀，生成时附着在电极上。试写出该电池放电时，正极的电极反应 (用离子方程式表示) 。 (4) 氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为KOH溶液，则 氢氧燃料电池的负极反应式为 。该电池工作时，外电路每流过1 X 10nol e-，消耗标况下氧气m3。 【答案】(1) Pb;氧化 (2) 减小；负 (3) PbO2+2e-+SO2-+4H + = PbSO4+2H2O (4) H2-2e-+2OH- = 2出0; 5.6 【解析】(1)铅蓄电池中，根据原电池反应式中元素化合价变化知，Pb中Pb元素化合价由0价变为+2 价，被氧化发生氧化反应，所以Pb作负极，故答

24、案为：Pb;氧化；(2)铅蓄电池工作时，硫酸参加反应生成 硫酸铅同时生成水，导致硫酸浓度降低、酸性减小，原电池放电时阴离子向负极移动，故答案为：减小；负； (3)工作时，该铅蓄电池正极上 PbO2得电子发生还原反应，电极反应为PbO2+2e-+SO4-+4H+=PbSO4+2H2O, 答案为：PbO2+2e-+SO2-+4H+=PbSO4+2H2O； (4)燃料与氧气燃烧的总化学方程式为2H2+O2=2H2O，电解质 溶液呈碱性，负极上氢气失电子生成水，则负极的电极方程式为2H2+4OH-4e-=4H2O ；该电池中正极上是氧 气发生得电子的还原反应，其电极反应为：O2+2H2O+4e-=4O

25、H-，则外电路每流过 1 X 10mol e-，消耗氧气为 1 X 10mol - 4=250moJ 所以氧气的体积为 250mol X 22.4L/mol=5.6 X=506m3；故答案为：2H2+4OH-=4H2O+4e-； O2+2H2O+4e-=4OH- ； 5.6。 【点评】 在原电池工作过程中，电子沿导线由负极移向正极，而阴离子通过电解质溶液由正极移向负极。 7 对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。 (1 )硫酸厂的酸性废水中砷(As)元素(主要以H3ASO3形式存在)含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用 化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题： I已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周