2012届高考化学电化学专题教案

专题十八回归课本高考命题点——电化学专题

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源于教材，高于教材，是高考试题的真实写照．高考万变不离其宗，依纲扣本，其中的“宗”和“本”指的都是课本．每年高考结束，我们都会发现：“题在书外，根在书内”，即很多高考题都源自课本中的定理或定理中的思想方法，或是例题、习题的重新组合等．课本题大多都蕴涵着丰富、深刻的背景．实践证明，以课本为素材组织高考复习不仅不会影响高考成绩，而且是提高成绩的非常有效的途径．

一、原电池原理：
1．茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。
我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。
在这种电池中①铝合金是阳极 ②铝合金是负极③海水是电解液
④铝合金电极发生还原反应
A．②③ B．②④
C．①②D．①④
2．（12分）Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是 。电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极”）。
（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 。欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的 （填代号）。
a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3?H2O
（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为 。
3．（9分） 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 ；
（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 ；
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。

二、可逆电池知识
4．市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li 的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为： Li+2Li
下列说法不正确的是（ ）
A．放电时，负极的电极反应式：Li-e =Li
B．充电时，Li 既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li 向负极移动

三、燃料电池
5．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是（ ）
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下
CO2气体
6．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（ ）
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al（OH）3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

7．（14分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，
性质稳定，请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为
（用a、b 表示）。
（2）负极反应式为 。
（3）电极表面镀铂粉的原因为 。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下
Ⅰ．2Li+H2 2LIH Ⅱ．LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0．82g/cm3。用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为 mol。

四、电解原理
8．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取．Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2O 。下列说法正确的是（ ）

A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0．1mol电子转移时，有0．1molCu2O生成。

五、氯碱工业
9．［化学—选修化学与技术］（15分）请回答氯碱的如下问题：
（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品。理论上k＝_______（要求计算表达式和结果）;
（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是______________（填序号）
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

图中X、Y分别是_____、_______（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小_________;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：______; 负极：_____;这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）
________________________________、________________________________。

六、电化学计算
10．（15分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5．00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10．00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10．47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：

①电源的N端为 极；
②电极b上发生的电极反应为 ；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积： ；
④电极c的质量变化是 g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液 ；
乙溶液 ；
丙溶液 ；
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

七、金属的腐蚀和防护
11．右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛
有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。
下列有关描述错误的是（ ）
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

八、电化学综合知识
12．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．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
D．工业上电解饱和和食盐水的阳极反应：
参考答案

1答案：A
【解析】电池电极只称为正、负极，故①错。其中活泼的一极为负极，即为铝合金，②对。电极在海水中，故海水为电解质溶液，③对。④铝合金为负极，则发生氧化反应，故错。
2答案：（1）Zn（或锌） 正极
（2）锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
（3）2H++2e-→H2 ,87g
解析：（1）负极上是失电子的一极 Zn失电子有负极经外电路流向正极。（2）锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2+ 置换为单质而除去。（3）阴极上得电子，发生还原反应， H+得电子生成氢气。因为MnSO4～MnO2～2 e-,通过2mol电子产生1molMnO2，质量为87g。
3答案：（1）锂 （2分）
（2） （2分）
（3）出现白雾，有刺激性气体生成 （3分）
（4）锂是活泼金属，易与 、 反应； 也可与水反应（2分）
解析：根据原电池中负极发生氧化反应,失电子可得到（1）答案,再依据正极负极方程式叠加可得到总方程式,因此（2）也就可以写出了．（3）只要利用水解的相关知识就可以写出该方程式。
点评:本题主要考查原电池和水解的相关知识．
4答案：D
解析：A、Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，正确；
B、反应逆向进行时。反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧 化反应又发生还原反应，正确；
C、由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确；
D、原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错。
5答案：B
解析：A项，高温条件下微生物会变性，所以A错；
B项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以B对；
C项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以C错；
D项，消耗1mol氧气生成1mol二氧化碳，标准状况下体积是22．4L，D错。
6答案：A
解析： 电解质溶液显碱性或中性， 该燃料电极的正极发生反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al＋4OH－－3e＝AlO2——+ 2H2O，B错； 该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al＋3O2＋4OH－= 4AlO2——+ 2H2O溶液PH降低，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错．
7答案：（1）由化学能转变为电能 由a到b
（2） 或
（3）增大电极单位面积吸附 、 分子数，加快电极反应速率
（4）① ② 或 ③32
解析：本题考查电化学知识。（1）原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H2 + O2 =2H2O，其中H2从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。
（2）负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH－。（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。（4）I．Li从零价升至+1价，作还原剂。
II．H2O的H从+1降至H2中的零价，作氧化剂。由反应I，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V=m/ρ=20×7．9/0．82 ×10-3L=192．68×10-3L。V（LiH）/v（H2）= 192．68×10-3L/224L=8．71×10-4。20mol LiH可生成20mol H2，实际参加反应的H2为20×80%=1．6mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以1．6molH2可转移3．2mol的电子。
8答案：A
解析：由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，当有0．1mol电子转移时，有0．05molCu2O生成，D选项错误。
9答案：（1）k=M（Cl2）/2 M（NaOH）=71/80=1:1．13或0．89（2）③①②
（3）①Cl2 H2 a％小于b％ ②O2+4e-+2H2O＝4OH- H2－2e-+2OH-＝2H2O
③燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度；降低能耗。

解析：（1）只要了解电解饱和食盐水的化学方程式2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑即可得到，k=M（Cl2）/2 M（NaOH）=71/80=1:1．13或0．89；
（2）只要抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序关系：③①②；
（3）本题突破口在于B燃料电池这边，通空气一边为正极（还原反应），那么左边必然通H2，这样Y即为H2 ；再转到左边依据电解饱和食盐水的化学方程式可知唯一未知的就是X，必然为Cl2了；A中的NaOH进入燃料电池正极再出来，依据O2+4e-+2H2O＝4OH- 可知NaOH+浓度增大。
10答案：（1）①正极 ②4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③2．8L ④16g ⑤甲增大，因为相当于电解水；乙减小，OH－放电， H＋增多。丙不变，相当于电解水。
（2）可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应
解析：（1）①乙中C电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2＋+2e－=Cu，即C处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10．47%，得x=4．5g，故为0．25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0．5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③转移0．5mol电子，则生成O2为0．5/4=0．125mol，标况下的体积为0．125×22．4=2．8L。④Cu2＋+2e－=Cu，转移0．5mol电子，则生成的m（Cu）=0．5/2 ×64 =16g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
11答案：B
【解析】a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。
12答案：A

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