【人教版】2020年高考化学命题热点提分攻略专题08电化学难点突破学案

※精品派试卷※专题8电化学全国卷年份题号考点分布原电池电解池I201811★27(3)★201711★201627★11★II201812★★26(4)★201727★11★201626★11★III201811★★27(3)★201728★11★★201627★11★★北京卷201812★天津卷201810(3)★江苏卷201810★从上表我们不难看出，电化学的考查仍是高考中的热点问题。19年的高考中，一是对于电极反应式书写的考查，二是可能以电化学在工农业等生产中的应用为情境，考查电化学原理及应用，并可能会涉及相关计算。考点一电化学原理.原电池工作原理示意图※推荐※下载-X

※精品X试卷※,沿导镂传递，白山流产生氧化反应,沿导镂传递，白山流产生氧化反应.电解池工作原理（阳极为惰性电极）示意图与电源负极相连与电源正极相连还原反应与电源负极相连与电源正极相连还原反应氧化反应.解答电化学问题注意“三看”看有无外接电源，有电源装置为电解池，无电源装置为原电池；二看电极，判断阴阳极和正负极；三看电解质溶液。【典例1】【2018全国1】最近我国科学家设计了一种CO2+H2s协同转化装置，实现对天然气中82和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2s=2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是A.阴极的电极反应：CO2+2H++2e-=CO+H2O.协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性【答案】C※推荐※下载-X

※精品X试卷※【解析】分析：该装置属于电解池，C6在笈。@石里悔电极上转化为发生得到电子的还原反应，为阴极，石墨情电极为阳极，发生失去电子的氧化反应,据此解答。详解:A、C5在石墨悔电极上转化为8,发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CCh+H++2e-=COH20,A正确；B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2s—2e-=2H++S,因此总反应式为CO2+H2S=CO+H,+S,B正确；C、石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO石墨烯电极上的高，C错误；D、由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需要酸性，D正确。答案选C。点睛：准确判断出阴阳极是解答的关键，注意从元素化合价变化的角度去分析氧化反应和还原反应，进而得出阴阳极。电势高低的判断是解答的难点，注意从物理学的角度借助于阳极与电源的正极相连去分析。【典例2】【2018天津】C02是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：(3)02辅助的Al〜C02电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用C02,电池反应产物Al2(C204)3是重要的化工原料。NA1C1）的烹-fNA1C1）的烹-f液it电池的负极反应式：。电池的正极反应式：6O2+6e^=6O2-6CO2+6O2^=3c2Oj-反应过程中o2的作用是。该电池的总反应式：。【答案】Al-3e-=Al3+(或2Al-6e-=2Al3+) 催化剂2A1+6CO=Al(CO)2 2 243【解析】(3)明显电池的负极为Al,所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+,方程式为：Al-3e-=Al3+(或2Al-6e-=2Al3+)。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6C02=Al2(C204)3。【典例3】【2018江苏】下列说法正确的是A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能※推荐※下载-X※精品X试卷※B.反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2Ojs)常温下可自发进行，该反应为吸热反应C.3mol”与1molN2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6X6.02X1023D.在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快【答案】C【解析】分析：A项,氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能,理论上能量特化率高达85好州%;E项,反应4Fe(s)+35=汪注5的AS<0;该反应常温下可自发进行,该反应为放热反应jC项j治与周的反应为可逆反应/3molH2与1训战混合反应生成区地，转移电子数<1汗向1皿D项j酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热,具有高度的专一性、高效催优作用，温度越高酶会发生变性,催化活性降低。详解：A项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%~90%,A项错误；B项，反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的AS<0,该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应，B项错误；C项，整与”的反应为可逆反应，3m01H2与山。地混合反应生成NH3,转移电子数小于6mol，转移电子数小于66.021023,C项正确；D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误；答案选C。点睛：本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。弄清化学反应中能量的转化、化学反应自发性的判据、可逆反应的特点、蛋白质的性质和酶催化的特点是解题的关键。【答题技法】.解答电化学原理的一般思路：.电极判断的“五”方法：判断依据电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象原电池负极活泼金属氧化反应流出阴离子移向电极质量减小正极不活泼金属或非金属还原反应流入阳离子移向电极增重或质量不变电解池阳极与电源正极相连氧化反应流出阴离子移向电极溶解或pH增大阴极与电源负极相还原反应流入阳离子移向电极增重或pH※推荐※下载-X

※精品X试卷X连减小考点二电极反应式的书写.“三步”突破原电池电极反应式的书写:分析笆化还原反应I注言正解质溶液环境I介井分析笆化还原反应I注言正解质溶液环境I介井I立负电极反应分析电解质溶液的酸碱性及离F参加反应的情况,确定电极反应，写出电极反应式调整两电极反应式中得失电广数目相等并叠加.消去电子.得他总反应式.电解池电极反应式的书写模式:活泼金属作电极，电极材料本身失电子M-ne 电极反应|电极为惰性也极溶液中较易失电子一的阴离子优先失去电子,IT-ne-电极反应R筹液中较易得铜子的阳离子优先得到电子，M-十ne-=M【典例4】【2018全国1】焦亚硫酸钠（Na2s凡）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:（3）制备Na2sq也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中$02碱吸收液中含有NaHSO3和Na2s03。阳极的电极反应式为。电解后， 室的NaHS03浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2s上。【答案】2H20—4e-=4H++02Ta【解析】臼）阳极发生失去电子的氧化反应,阳极区是稀硫酸,氢氧根放电,则电极反应式为亚。-依一=4H+-KhTc阳极区氢离子增大,通过阳离子交换膜进入3室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。阴极是氢离子放电，氢氧根浓度增大,与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠,所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大口※推荐※下载-X※精品X试卷※【典例5】【2018全国2】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：稀疏酸。下、为口释期r11JL...焙康常浸T氧肥除杂fl还原森杂」滤液一H电理j锌Tnr 一气体液适I 濮遭2 滤渣3相关金属离子［c°（Mn）=0.1mol-L-i］形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为;沉积锌后的电解液可返回工序继续使用。【答案】Zn2++2e-^Zn溶浸【解析】（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn；阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。【典例6】【2018全国3】KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为，其迁移方向是。③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有（写出一点）。用南子交换膜Kfl XOII【答案】2H2O+2e-^=2OH-+Hj K+a到b产生Cl2易污染环境等※推荐※下载-X※精品X试卷※【解析】（31①由图示：阴极为氢氧化钾,溶滞,所以反应为水电离的氢离子得电子,反应为21hO4-2e-=2OH-*以7。②电解时，溶濯中的阳离子应该向阴极迁整F明显是溶液中大量存在的钾离子迁移？方向为由左向右即由a到be③K0O上氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气口考点三电化学综合应用一、电化学计算的基本方法和技巧：原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：.根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。.根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。.根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式：4«-f口式肥、％）一（%V阳根产物2Hj2Cu-4Ag——M.. 2 _网一阴极产物（式中M为金属，n为其离子的化合价数值）该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。二、金属腐蚀与防护的“两种比较”、“两种方法”.两种比较⑴析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H++2e-===Hf2O2+2H2O+4e-===4OH-负极反应Fe-2e-===Fe2+其他反应-Fe2++2OH-===Fe(OH)J※推荐※下载-X\4Fe(0H)2+02+2H20===4Fe(0H)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈⑵腐蚀快慢的比较①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀〉化学腐蚀〉有防护措施的腐蚀；②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中〉弱电解质溶液中〉非电解质溶液中；③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。.两种保护方法⑴加防护层如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。(2)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法一一原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；②外加电流的阴极保护法一一电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。三、电解池的“不寻常”应用“六点”突破电解池.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”。.剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。.注意放电顺序。.书写电极反应式，注意得失电子守恒。.正确判断产物。⑴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，电极溶解注意：铁作阳极溶解生成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S2—>I->Br->Cl->0H-(水)。⑵阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水).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CuS04溶液，Cu2+完全放电之前，可加入在0或CuC03复原，而Cu2+完全放电之后，应加入在(0用2或Cl0H)2C03复原。※推荐※下载-X※精品X试卷※【典例7】【2018全国2】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO,溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的银网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na-i2Na2cO3+C。下列说法错误的是A.放电时，Cl4一向负极移动B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2C.放电时，正极反应为：3c"-=2CO32-+CD.充电时，正极反应为：Na++e-=Na【答案】D【解析】分析：原电池中员极发生失去电子的氧化反应,正极发生得到电子的还早反应j阳离子向正极移动,阻离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。详解；A.放电时是原电池，阴禽子004一向负极移动，A正确；B-电池的总反应为V因此充电时释放C5,放电时吸收05,E正确；C.放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：300=+^-=200^-443^c正瑜D-充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反咫为28¥一V-5一二3g,D错误心答案选4点睛：本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与发电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。【典例8】【2018全国3】一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是※推荐※下载-X※精品X试卷※非水电解质J高聚物隔膜A.放电时，多孔碳材料电极为负极B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移XD.充电时，电池总反应为Li202f2Li+（1—上）02【答案】D【解析】分析：本题考查的是电池的基本构造和原理，应该先根据题目叙述和对应的示意图，判断出电池的正负极，再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。详解：A.题目叙述为：放电时，0与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，2所以多孔碳电极为正极，选项A错误。B.因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），选项B错误。C.充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。D.根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是02与Li+得电子转化为Li202T，电池的负极反应应该是单质Li失X电子转化为Li+,所以总反应为：2Li+（1—2）02=Li202M充电的反应与放电的反应相反，所以为Li202T=2LiX+（1—2）02，选项D正确。点睛：本题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题，还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意：放电的负极，充电时应该为阴极；放电的正极充电时应该为阳极。【典例9】【2018北京】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。※推荐※下载-X

ZriXlI一段时网后满人-KJFXCN闾溶族TIM；工对溶液时同垢取出的少睡的降附近的滞渣时向后n>ZriXlI一段时网后满人-KJFXCN闾溶族TIM；工对溶液时同垢取出的少睡的降附近的滞渣时向后n>=取出梢■少晡的U附近的溶液在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是・・・A.对比②③，可以判定Zn保护YFeB.对比①②，KjFe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn