2019年高考化學(xué)二輪專題復(fù)習(xí) 專題七 電化學(xué)課件.ppt

專題七電化學(xué) 第二單元 PART1 考綱展示 1 了解原電池和電解池的構(gòu)成 工作原理及應(yīng)用 能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式 了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理 2 了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因 金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施 高頻考點(diǎn)探究 1 原電池裝置考查變遷 核心透析 考點(diǎn)一原電池工作原理及化學(xué)電池 圖7 1 1 鹽橋的作用 原電池裝置由裝置 到裝置 的變化是由鹽橋連接兩個(gè) 半電池裝置 其中鹽橋的作用有三種 隔絕正 負(fù)極反應(yīng)物 避免直接接觸 導(dǎo)致電流不穩(wěn)定 通過(guò)離子的定向移動(dòng) 構(gòu)成閉合回路 平衡電極區(qū)的電荷 2 離子交換膜的作用 由裝置 到裝置 的變化是 鹽橋 變成 質(zhì)子交換膜 離子交換膜是一種選擇性透過(guò)膜 允許相應(yīng)離子通過(guò) 離子遷移方向遵循電池中離子遷移方向 2 圖解原電池的閉合回路形成原理 圖7 2 考查角度一燃料電池 典例探究 答案 C 變式十九大報(bào)告中提出要 打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn) 意味著對(duì)大氣污染防治比過(guò)去要求更高 二氧化硫 空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸 發(fā)電 環(huán)保三位一體的結(jié)合 原理如圖7 3所示 下列說(shuō)法正確的是 A 該電池放電時(shí)質(zhì)子從Pt2電極經(jīng)過(guò)內(nèi)電路流到Pt1電極B Pt1電極附近發(fā)生的反應(yīng)為SO2 2H2O 2e H2SO4 2H C Pt2電極附近發(fā)生的反應(yīng)為O2 4e 2H2O 4OH D 相同條件下 放電過(guò)程中消耗的SO2和O2的體積比為2 1 圖7 3 答案 D 燃料電池電極反應(yīng)方程式的書寫技巧燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置 由于電池總反應(yīng)式與燃料燃燒方程式相似而得名 由于條件不同 燃料并非真的燃燒 另外 燃料電池的考查重點(diǎn)在不同條件下的電解質(zhì)溶液 如酸性 堿性 中性 熔融碳酸鹽 熔融氧化物等 其書寫關(guān)鍵可以歸結(jié)為一句話 什么環(huán)境下用什么離子平衡電性 如正極反應(yīng)式書寫 方法技巧 答案 D 答案 A 突破二次電池的四個(gè)角度 方法技巧 變式 1 如圖7 6所示 某種燃料電池以熔融碳酸鹽為電解質(zhì) 向電極B附近通入1m3空氣 假設(shè)空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為20 并完全反應(yīng) 理論上可消耗相同條件下CH4的體積為m3 2 用CO和H2可以制備甲醇 反應(yīng)為CO g 2H2 g CH3OH g 以甲醇為燃料 氧氣為氧化劑 KOH溶液為電解質(zhì)溶液 可制成燃料電池 電極材料為惰性電極 若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0 8mol 當(dāng)有0 5mol甲醇參與反應(yīng)時(shí) 電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是 圖7 6 原電池的計(jì)算依據(jù)是電子守恒 化學(xué)與物理結(jié)合的計(jì)算 主要涉及兩個(gè)公式 Q It n e F F計(jì)算時(shí)一般取值96500C mol 1 W Uit 方法技巧 1 電解池工作原理示意圖 陽(yáng)極為惰性電極 核心透析 考點(diǎn)二電解池的工作原理及其應(yīng)用 典例探究 例4次磷酸 H3PO2 是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品 具有較強(qiáng)的還原性 H3PO2可用電滲析法制備 四室電滲析法 工作原理如圖7 7所示 陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子 陰離子通過(guò) 1 寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式 2 分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因 3 早期采用 三室電滲析法 制備H3PO2 將 四室電滲析法 中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替 并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜 從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室 其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有雜質(zhì) 該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是 圖7 7 變式 1 甲醇電解法制氫氣比電解水法制氫氣的氫的利用率更高 電解電壓更低 電解裝置如圖7 8 電源的正極為 填序號(hào) a 或 b 其中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 每消耗1mol甲醇 生成H2的體積為 圖7 8 2 以甲醚 空氣 氫氧化鉀溶液為原料的燃料電池為電源 以石墨為電極電解500mL滴有酚酞的NaCl溶液 裝置如圖7 9所示 請(qǐng)寫出電解過(guò)程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象 當(dāng)燃料電池消耗2 8LO2 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 時(shí) 計(jì)算此時(shí)NaCl溶液的pH 假設(shè)溶液的體積不變 氣體全部從溶液中逸出 圖7 9 電解時(shí)電極反應(yīng)方程式的書寫步驟 方法技巧 1 影響金屬腐蝕的兩個(gè)因素 1 對(duì)于金屬本性來(lái)說(shuō) 金屬越活潑 就越容易失去電子而被腐蝕 2 電解質(zhì)溶液對(duì)金屬的腐蝕的影響也很大 如果金屬在潮濕的空氣中 接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液 都容易被腐蝕 核心透析 考點(diǎn)三金屬腐蝕及其防護(hù) 2 金屬腐蝕快慢的三個(gè)規(guī)律 1 金屬腐蝕類型的差異電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐蝕 化學(xué)腐蝕 有防護(hù)措施的腐蝕 2 電解質(zhì)溶液的影響 對(duì)同一金屬來(lái)說(shuō) 腐蝕的快慢 濃度相同 強(qiáng)電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì)溶液 非電解質(zhì)溶液 對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō) 一般電解質(zhì)溶液濃度越大 腐蝕越快 3 活潑性不同的兩金屬與電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池時(shí) 一般活潑性差別越大 負(fù)極腐蝕越快 3 兩種腐蝕與三種保護(hù) 1 兩種腐蝕 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 關(guān)鍵在于電解液的pH 2 三種保護(hù) 電鍍保護(hù) 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 外加電流的陰極保護(hù)法 典例探究 例5 2018 北京卷 驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 實(shí)驗(yàn)如下 燒杯內(nèi)均為經(jīng)過(guò)酸化的3 NaCl溶液 答案 D 下列說(shuō)法不正確的是 A 對(duì)比 可以判定Zn保護(hù)了FeB 對(duì)比 K3 Fe CN 6 可能將Fe氧化C 驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用 的方法D 將Zn換成Cu 用 的方法可判斷Fe比Cu活潑 解析 結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 對(duì)比 可知 連接鋅片后 溶液中沒(méi)有Fe2 A項(xiàng)正確 對(duì)比 中鐵表面產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 故可能是鐵被氧化產(chǎn)生了Fe2 B項(xiàng)正確 由前面分析可知 不能采用 的方法驗(yàn)證鋅保護(hù)鐵 C項(xiàng)正確 由前面分析可知 無(wú)法判斷鐵是否先被腐蝕 D項(xiàng)錯(cuò)誤 變式利用如下實(shí)驗(yàn)探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕 下列說(shuō)法不正確的是 A 上述正極反應(yīng)均為O2 4e 2H2O 4OH B 在不同溶液中 Cl 是影響吸氧腐蝕速率的主要因素C 向?qū)嶒?yàn) 中加入少量 NH4 2SO4固體 吸氧腐蝕速率加快D 在300min內(nèi) 鐵釘?shù)钠骄醺g速率酸性溶液大于中性溶液 答案 B 解析 根據(jù)圖像可知 實(shí)驗(yàn)裝置中的氧氣濃度是逐漸降低的 故此腐蝕為吸氧腐蝕 其正極反應(yīng)為O2 4e 2H2O 4OH A正確 根據(jù)圖像可知 的反應(yīng)速率接近 的反應(yīng)速率接近 且 遠(yuǎn)大于 遠(yuǎn)大于 故陰離子對(duì)腐蝕速率影響不大 N是影響腐蝕速率的主要因素 B錯(cuò)誤 因?yàn)镹是影響腐蝕速率的主要因素 能導(dǎo)致鋼鐵的吸氧腐蝕速率加快 故向?qū)嶒?yàn) 中加入少量 NH4 2SO4固體 吸氧腐蝕速率加快 C正確 溶液顯酸性 顯中性 根據(jù)圖像可知 鐵釘?shù)钠骄醺g速率酸性溶液大于中性溶液 D正確 規(guī)律小結(jié) 1 2018 全國(guó)卷 最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2 H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置 實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除 示意圖如圖7 10所示 其中電極分別為ZnO 石墨烯 石墨烯包裹的ZnO 和石墨烯 石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為 EDTA Fe2 e EDTA Fe3 2EDTA Fe3 H2S 2H S 2EDTA Fe2 命題考向追蹤 歷年動(dòng)態(tài) 圖7 10 該裝置工作時(shí) 下列敘述錯(cuò)誤的是 A 陰極的電極反應(yīng) CO2 2H 2e CO H2OB 協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng) CO2 H2S CO H2O SC 石墨烯上的電勢(shì)比ZnO 石墨烯上的低D 若采用Fe3 Fe2 取代EDTA Fe3 EDTA Fe2 溶液需為酸性 答案 C 解析 根據(jù)圖示可知 ZnO 石墨烯電極上發(fā)生還原反應(yīng) 則該電極為陰極 電極反應(yīng)式為CO2 2e 2H CO H2O A項(xiàng)正確 根據(jù)題干信息及圖中兩電極上的反應(yīng)可知 該電化學(xué) 電解池 裝置中的總反應(yīng)為CO2 H2S CO S H2O B項(xiàng)正確 石墨烯作陽(yáng)極 ZnO 石墨烯作陰極 陽(yáng)極上的電勢(shì)應(yīng)高于陰極上的電勢(shì) C項(xiàng)錯(cuò)誤 若采用Fe3 Fe2 取代EDTA Fe3 EDTA Fe2 溶液需為酸性 否則會(huì)使H2S和S不能穩(wěn)定存在 D項(xiàng)正確 答案 D 解析 鋰比碳活潑 故鋰作負(fù)極 A項(xiàng)錯(cuò)誤 外電路電子由負(fù)極 Li 流向正極 多孔碳材料 B項(xiàng)錯(cuò)誤 充電時(shí) Li 移向陰極 對(duì)應(yīng)原電池的負(fù)極 即為鋰電極 C項(xiàng)錯(cuò)誤 充電時(shí)的反應(yīng)為原電池反應(yīng)的逆過(guò)程 D項(xiàng)正確 3 2017 全國(guó)卷 用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密 耐腐蝕的氧化膜 電解質(zhì)溶液一般為H2SO4 H2C2O4混合溶液 下列敘述錯(cuò)誤的是 A 待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極B 可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C 陰極的電極反應(yīng)式為Al3 3e AlD 硫酸根離子在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng) 答案 C 解析 Al制品表面要形成氧化膜 鋁被氧化失電子 因此電解時(shí)鋁為陽(yáng)極 A項(xiàng)正確 根據(jù)電解原理可知 不銹鋼網(wǎng)接觸面積大 電解效率高 B項(xiàng)正確 陰極反應(yīng)為2H 2e H2 C項(xiàng)錯(cuò)誤 電解時(shí) 電解質(zhì)溶液中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng) D項(xiàng)正確 4 2016 全國(guó)卷 Mg AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池 下列敘述錯(cuò)誤的是 A 負(fù)極反應(yīng)式為Mg 2e Mg2 B 正極反應(yīng)式為Ag e AgC 電池放電時(shí)Cl 由正極向負(fù)極遷移D 負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg 2H2O Mg OH 2 H2 答案 B 解析 該電池中還原性較強(qiáng)的Mg為負(fù)極 失去2個(gè)電子發(fā)生氧化反應(yīng) A項(xiàng)正確 氧化性較強(qiáng)的AgCl為正極 發(fā)生還原反應(yīng) AgCl s Ag aq Cl aq Ag e Ag AgCl是難溶鹽 則正極反應(yīng)式為AgCl e Ag Cl B項(xiàng)錯(cuò)誤 4 2016 全國(guó)卷 Mg AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池 下列敘述錯(cuò)誤的是 A 負(fù)極反應(yīng)式為Mg 2e Mg2 B 正極反應(yīng)式為Ag e AgC 電池放電時(shí)Cl 由正極向負(fù)極遷移D 負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg 2H2O Mg OH 2 H2 由于Mg失去電子成為Mg2 使負(fù)極區(qū)域帶正電 AgCl得到電子生成Ag和Cl 使正極區(qū)域帶負(fù)電 因此Cl 由正極向負(fù)極遷移 使電解質(zhì)溶液保持電中性 C項(xiàng)正確 氧化還原反應(yīng)為放熱反應(yīng) 鎂與熱水能發(fā)生置換反應(yīng)生成Mg OH 2和H2 D項(xiàng)正確 5 某手機(jī)電池采用了石墨烯電池 可充電5min 通話2h 一種石墨烯鋰硫電池 2Li S8 Li2S8 工作原理示意圖如圖7 12 下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是 A 金屬鋰是比能量相對(duì)較高的電極材料B 充電時(shí)A電極為陰極 發(fā)生還原反應(yīng)C 充電時(shí)B電極的反應(yīng) Li2S8 2e 2Li S8D 手機(jī)使用時(shí)電子從A電極經(jīng)過(guò)手機(jī)電路板流向B電極 再經(jīng)過(guò)電池電解質(zhì)流回A電極 2019預(yù)測(cè) 圖7 12 答案 D 解析 單位質(zhì)量的電極材料失去電子的物質(zhì)的量越多 則放出的電能越大 比能量越高 金屬鋰是比能量較高的電極材料 A正確 原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng) 由圖可知 作電源時(shí) B為正極 A為負(fù)極 負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng) 反過(guò)來(lái) 充電時(shí)負(fù)極為陰極 發(fā)生還原反應(yīng) B正確 放電時(shí) B電極上S8得電子生成Li2S8 反應(yīng)為2Li S8 2e Li2S8 則充電時(shí)B電極反應(yīng)為L(zhǎng)i2S8 2e 2Li S8 C正確 電子只能在電極和導(dǎo)線中移動(dòng) 不能在電解質(zhì)中移動(dòng) D錯(cuò)誤 6 利用電解法制備Ca H2PO4 2并得到副產(chǎn)物NaOH和Cl2 下列說(shuō)法正確的是 A C膜可以為質(zhì)子交換膜B 陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O 4e O2 4H C 可用鐵電極替換陰極的石墨電極D 每轉(zhuǎn)移2mole 陽(yáng)極室中c Ca2 降低1mol L 1 圖7 13 答案 C 解析 通過(guò)圖示分析C膜只能是陽(yáng)離子交換膜 A錯(cuò)誤 陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O 2e H2 2OH B錯(cuò)誤 陰極電極不參與反應(yīng) 故可用鐵電極替換陰極的石墨電極 C正確 未給出溶液體積 無(wú)法計(jì)算濃度 D錯(cuò)誤 1 工業(yè)上通過(guò)電化學(xué)原理在鋁表面形成氧化膜來(lái)提高其抗腐蝕能力 工作原理如圖所示 下列說(shuō)法不正確的是 A 碳棒可用銅棒代替 其作用是傳遞電流B 通電一段時(shí)間后 溶液的pH減小C 通電后電子被強(qiáng)制從碳棒流向鋁片使鋁表面形成氧化膜D 可通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)控制氧化膜的形成速率 教師備用習(xí)題 答案 C 2 如圖為一種固體離子導(dǎo)體電池與濕潤(rùn)KI試紙AB連接 Ag 可以在RbAg4I5晶體中遷移 空氣中的氧氣透過(guò)聚四氟乙烯膜與AlI3反應(yīng)生成I2 Ag與I2作用形成電池 下列說(shuō)法中正確的是 A 試紙B端發(fā)生氧化反應(yīng)B Ag 從石墨電極移向銀電極C 試紙A端發(fā)生反應(yīng)2I 2e I2D 若該電池轉(zhuǎn)移1mol電子 則濾紙上生成8gO2 答案 C 解析 Ag和I2作用形成原電池 可以知道在反應(yīng)中Ag被氧化 為原電池的負(fù)極反應(yīng) I2被還原 為原電池的正極反應(yīng) 原電池工作時(shí) 陽(yáng)離子向正極移動(dòng) 陰離子向負(fù)極移動(dòng) A與正極相連為陽(yáng)極 B與負(fù)極相連為陰極 試紙B端為陰極 發(fā)生還原反應(yīng) A錯(cuò)誤 原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng) 即Ag 從銀電極移向石墨電極 B錯(cuò)誤 試紙A端為陽(yáng)極 為碘離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成單質(zhì)碘 C正確 電解碘化鉀溶液 陽(yáng)極碘離子先失電子變?yōu)榈鈫钨|(zhì) 碘離子消耗完 才有氫氧根離子失電子變?yōu)檠鯕?因此該電池轉(zhuǎn)移1mol電子 則濾紙上生成O2的量小于0 25mol D錯(cuò)誤