第一讲钟面上的数学问题

河北省石家庄市第一中学电化学专题复习Ⅰ卷II卷Ⅰ卷II卷新课标Ⅰ11山东29新课标Ⅱ26、28福建11海南815四川411北京1227、28上海14五天津49江苏10、11重庆11浙江11安徽25广东9322015年高考电化学考查情况近4年新课标I卷考查12年26：K2FeO4-Zn碱性电池36：精炼粗Cu13年10：除去银器表面的Ag2S27：锂离子电池28：二甲醚直接燃料电池14年27：“四室电渗析”制H3PO215年11：微生物电池了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。考试大纲考纲对知识内容的要求层次：了解、理解（掌握）、综合应用五个关注点电极反应式和电池反应方程式膜结构电化学计算真实的电化学问题新型化学电源测量电源仪器浓HNO3图1Al片Cu片OI/At1t/s图2（2015安徽卷·25）（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0~t1时，原电池的负极是Al，此时正极反应为。关注一：电极反应式和电池反应方程式（2015北京卷·12）在通风橱中进行下列实验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡插入Cu非水介质（2015江苏卷·10）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－＝2H2OC．电池工作时，CO32－向电极B移动D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－电源YXH2OCO2H2CO多孔电极金属氧化物电解质多孔电极O2（2015浙江卷·11）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O－CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是A．X是电源的负极B．阴极的反应式是：H2O＋2eˉ＝H2＋O2－CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉC．总反应可表示为：H2O＋CO2H2＋CO＋O2D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1通电催化剂△（2015广东卷·32）（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为Al－3e－＋7AlCl4－＝4Al2Cl7－。（2014山东卷·30）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。（1）……已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为4Al2Cl7－＋3e－=Al＋7AlCl4－。（2011广东卷·32）……可用于钢材镀铝。（4）……熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl4—和Al2Cl7—形式存在，铝电极的主要电极反应式为Al－3e－＋7AlCl4－＝4Al2Cl7－。对电池原理认识的提升对电极认识的提升对电极反应式书写规律的提升Al做___极，电极反应式_____；Cu做___极，电极反应式_____；电池总反应_____________。教学建议：逆向：电池反应－某一电极反应电池反应：两电极反应叠加（电子守恒）方法提炼观点：复习中穿插“小小专题”正向：正负极的判断↓(－)Al反应物、产物的确定↓(－)Al→AlO2－电子转移↓(－)Al－3e－→AlO2－根据电解质情况结合电荷守恒配平(H＋/H2O、OH－/H2O、CO32－、O2－等)(－)Al－3e－＋4OH－→AlO2－＋2H2O（选修4—P77）厌氧反应有氧反应质子交换膜C6H12O6+H2O微生物O2A（2015新课标I卷·11）AZnCu甲乙1mol•L‾1ZnSO4(aq)阳离子交换膜1mol•L‾1CuSO4(aq)（2015天津卷·4）惰性电极A惰性电极B电源阳离子交换膜气体H2（2015山东卷·29）（2015福建卷·11）关注二：膜结构新课标I卷：C．质子通过交换膜从负极区移向正极区（√）福建卷：B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移（√）天津卷：D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡（×）山东卷：电解过程中Li+向B电极迁移。（旧教材P57）+Cl2Na+ab离子交换膜H+Na+Cl－OH－cdH2（2015上海卷·五）28．离子交换膜的作用为________、______。29．精制饱和食盐水从图中_____位置补充，氢氧化钠溶液从图中______位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）（2015北京卷·27）（2012北京卷·25）（2014新课标Ⅰ卷·27）建议：1．膜的类型质子/阳离子/阴离子交换膜2．方法提炼＊电极→交换膜【溶液电中性】（从两边→到中间）分析产品室可得到H3PO2的原因。结合方程式简述提取CO2的原理（2）③……充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为________。（2010重庆卷·29）（2）②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为_____g。（2013重庆卷·11）膜结构当中的计算阳极：2H2O－4e－＝O2＋4H＋（Δm左↓）2mol16g阴极：2NO3－＋10e－＋6H2O＝N2＋12OH－（Δm右↓）2mol5.6g膜迁移：2molH＋（2g）∴Δm左－Δm右＝(16＋2)－(5.6－2)＝14.4g阳极：VO2＋－e－＋H2O＝VO2＋＋2H＋（Δm左↑）0.5mol1mol膜迁移：0.5molH＋∴Δn(H＋)＝1－0.5＝0.5mol方法提炼：①电极反应引起的变化②膜迁移引起的变化考察学生用数学方法解决电化学问题的能力，多为两极放电量与消耗或生成的物质相关量之间的计算。关注三：电化学计算（2015北京卷·28）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3+＋2I－2Fe2＋＋I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c(I－)降低，导致I－的还原性弱于Fe2+，用右图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。①K闭合时，指针向右偏转，b作正极。②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01mol/LAgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是左管产生黄色沉淀，指针向左偏转。（1）电子流向与电流计指针偏转方向关系（相等）化学中渗透的物理D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化（√）（2015北京卷·12）在通风橱中进行下列实验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡插入Cu（2015新课标II卷·26）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，……（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌0.05g。（已知F＝96500C·mol－1）（2012海南卷·16）（3）若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为___（法拉第常数F=9.65×104C·mol－1，…）（2）Q＝I×t＝n(e－)×F【Q—电量（单位:C）；I—电流强度（单位:A）；t—时间（单位:s）n(e－)—电子的物质的量（单位:mol）；F—法拉第常数（单位:C·mol－1）】C10×3.45molC10×9.65×8mol22.4L1L4141（2013新课标I卷·28）（5）二甲醚直接燃料电池……。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_____，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_____个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度=____(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW·h=3.6×106J)。1000g46gmol-11.20V1296500Cmol-1（3）电功=电量×电动势1kg3.6106JkW-1h-1()1000g46gmol-11.20V1296500Cmol-1=8.39kWhkg-1W＝QE＝nFE＝nqeNAE（4）能量密度：（2015重庆卷·11）（5）图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－＝Cu2(OH)3Cl↓；③若生成4.29gCu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为0.448L（标准状况）。守恒法核心：在各电极上反应的物质得失电子数目相等（方法提炼）Cu2(OH)3Cl~3OH－~3/4O2（×）③该储氢装置的电流效率η＝_____。（η＝生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数×100%，计算结果保留小数点后1位。）（2014重庆卷·11）（4）一定条件下，图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。依据：阴阳两极得失电子数目相等。阳极：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑11.22.8阴极：C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H126xx2H＋＋2e－＝H2↑2yy22.1%10104.22.1126yxyxyx%3.642.1162.1关注四：真实的电化学问题一、考核目标与要求化学科命题注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际，……（一）对化学学习能力的要求1．接受、吸收、整合化学信息的能力2．分析问题和解决（解答）化学问题的能力3．化学实验与探究能力（2014课标Ⅱ卷·27）（3）……；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式：Pb2＋+2H2O－2e－=PbO2↓+4H＋（2014四川卷·11）（4）MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式：Mn2＋+2H2O－2e－=MnO2+4H＋（2014山东卷·30）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。（1）……，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为：4Al2Cl7－＋3e－=Al＋7AlCl4－离子放电顺序问题（2014北京卷·28）……某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解…FeCl2溶液…序号电压/V阳极现象检验阳极产物Ix≥a电极附近出现黄色，有气泡产生有Fe3＋、有Cl2IIa＞x≥b电极附近出现黄色，无气泡产生有Fe3＋、无Cl2IIIb＞x＞0无明显变化无Fe3＋、无Cl2（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl－在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：序号电压/V阳极现象检验阳极产物IVa＞x≥c无明显变化有Cl2Vc＞x≥b无明显变化无Cl2超电势的影响！影响超电势的因素有：电极材料、电极的表面状态、电流密度、温度、电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。建议：1．从氧化还原的本质把握两极反应2．实例：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O在阴极镀上Zn、Cd、Ni等H前金属放电充电测量电源仪器浓HNO3图1Al片Cu片OI/At1t/s图2（2015安徽卷·25）（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。（2015