高三化学单元高中同步测控优化设计第四章本章整合

高中同步测控优化设计GAOZHONGTONGBUCEKONGYOUHUASHEJI本章整合第四章2022内容索引0102知识网络系统构建专题归纳素养整合知识网络系统构建专题归纳素养整合专题1原电池正、负极判断方法(宏观辨识与微观探析)原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不能形成“活泼电极一定作负极”的思维定式。【例题1】

分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是(

)。A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-══6OH-+3H2↑C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-══Fe2+D.④中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-══H2↑

专题2带盐桥的双液原电池(宏观辨识与微观探析)1.盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液与琼胶制成的凝胶。(2)盐桥的作用:①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使原电池不断产生电流。2.单液原电池和带盐桥的双液原电池的对比(1)两装置的相同点。负极:Zn-2e-══Zn2+,正极:Cu2++2e-══Cu,总反应:Zn+Cu2+══Cu+Zn2+。(2)两装置的不同点。图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。图2中Zn与CuSO4溶液分开,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,使化学能转化成电能的转化率提高,电流稳定,且持续时间长。思考(1)在上面带盐桥的双液原电池(图2)中,能用金属丝代替盐桥吗?提示:不可以。(2)在上面图2的双液原电池中,能不能将溶液中的电解质ZnSO4换成NaCl?提示:可以。因金属活动性Na>Zn,锌不能置换出钠,因此电解质可以换成NaCl。设电解质的阳离子对应的金属单质为X。若金属活动性X>Zn,则负极区发生的反应只是Zn的溶解。若金属活动性X<Zn,例如电解质换成硫酸铜,锌就会置换出铜,在表面形成原电池,减少供电量。【例题2】

如图,下列叙述中正确的是(

)。A.烧杯a中的溶液pH降低B.烧杯b中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-══H2↑D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-══Cl2↑答案:B解析:由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则Zn作负极,发生氧化反应:Zn-2e-══Zn2+,B项正确,D项错误;O2在Fe电极发生还原反应:O2+2H2O+4e-══4OH-,烧杯a中c(OH-)增大,溶液的pH升高,A项和C项都错误。专题3新型电源中电极反应式的书写(宏观辨识与微观探析)近年高考中的新型电池种类繁多,诸如储氢电池、高铁电池、海水电池、燃料电池、锂离子电池等,这些新型电源常以选择题的形式呈现。解决这类考题,首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正、负电极或阴、阳极,以及会书写电极反应式等。1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)2.已知总方程式,书写电极反应式(1)书写步骤。①写出电池总反应式,标出电子转移的方向和数目(ne-)。②找出正、负极,失电子的电极为负极;确定溶液的酸碱性。③写电极反应式。负极反应:还原剂-ne-══氧化产物正极反应:氧化剂+ne-══还原产物(2)书写技巧。若某电极反应式较难写时,可先写出较易的电极反应式,该电极反应中转移的电子数必须与总方程式中转移的电子数相同;然后用总反应式减去较易写的电极反应式,即可得出较难写的电极反应式。如CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中负极反应式的书写方法如下。总反应式:CH3OCH3+3O2══2CO2+3H2O正极:3O2+12H++12e-══6H2O负极:CH3OCH3+3H2O-12e-══2CO2+12H+3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应

【例题3】

有一种MCFC型燃料电池,该电池所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为2H2+O2══2H2O,负极反应为H2+-2e-══H2O+CO2。下列说法正确的是(

)。A.电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极,形成闭合回路答案:D【例题4】

Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2══4LiCl+S+SO2↑。请回答下列问题:(1)电池的负极材料为

,发生的电极反应为

。

(2)电池正极发生的电极反应为

。

答案:(1)锂4Li-4e-══4Li+

(2)2SOCl2+4e-══4Cl-+S+SO2↑解析:分析反应的化合价变化,可知Li失电子,在负极发生氧化反应;SOCl2得电子,在正极发生还原反应。(1)负极材料为Li(还原剂),4Li-4e-══4Li+;(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到:2SOCl2+4e-══4Cl-+S+SO2↑。专题4以惰性电极电解电解质溶液的规律(证据推理与模型认知)【例题5】

用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电解前的状态,符合题意的一组是(

)。答案:C解析:电解NaCl溶液时发生反应2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,加H2O不能恢复到电解前的状态,应通入适量HCl气体,A项错误。电解CuSO4溶液时,阴极析出铜,阳极析出O2,物质的量没变,加CuSO4溶液不能恢复到电解前的状态,应加入CuO,B项错误。用惰性电极电解H2SO4溶液实质是电解水,再加入适量水可使H2SO4溶液复原,C项正确。Ag作阳极、Fe作阴极电解AgNO3溶液,实质是Fe上镀Ag,AgNO3溶液浓度不变,不需加AgNO3晶体,D项错误。专题5电化学的有关计算(证据推理与模型认知)1.根据电子守恒法计算用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路上转移的电子数相等。2.根据总反应式中的计量关系进行计算先写出电极反应式,再写出总反应式或直接运用总反应式,列比例式计算。3.根据关系式计算根据得失电子守恒关系确定已知量与未知量之间的关系式。例如关系式:O2~4H+~4OH-~4Ag~2Cu~4e-。【例题6】

在100mLH2SO4与CuSO4的混合液中,用石墨作电极电解,两极上均收集到2.24L气体(标准状况),则原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为(

)。A.1mol·L-1 B.2mol·L-1C.3mol·L-1 D.4mol·L-1答案:A解析:电解H2SO4和CuSO4的混合溶液,阳极H2O放电,生成O2;阴极放电顺序是Cu2+>H+,开始生成Cu,后来生成H2。两极上均收集到2.24

L气体(标准状况),即0.1

mol