电化学试题分析与技巧学生讲义

—台州分部网址：至善教育祝您的孩子成人！成才！成功！至善教育版权所有严禁未经授权的任何商业用途电话：88889079883095831第二单元化学能与电能的转化之电化学试题的分析与技巧本专题的试题包括：新型电池，溶液中离子的放电顺序，电解后溶液pH的求算，原电池、电解池、电镀池的比较分析等。在解题时，所涉及到的方法有正逆判析、电荷守恒、电子守恒等。其主体内容如下：1．原电池、电解池、电镀池的比较—台州分部网址：至善教育祝您的孩子成人！成才！成功！至善教育版权所有严禁未经授权的任何商业用途电话：888890798830958322．用惰性电极对电解质溶液进行电解时的各种变化情况比较注：电解CuCl2溶液，从理论上讲，其浓度减小，水解产生的ｃ(H+)减小，pH增大。但实际上，阳极产生的Cl2不可能全部析出，而有一部分溶于阳极区溶液中，且与H2O反应生成HCl和HClO，故pH减小。经典题：例题1：有a、b、c、d四种金属。将a与b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度盐酸中，d比a反应剧烈。将铜浸入b的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（）A．acdbB．dabcC．dbacD．badc方法：金属越活泼，越易失电子，通常情况下腐蚀也越快。当两种金属相连浸入电解质溶液后，根据得失优先法，对金属活动性与腐蚀快慢可互换判析。例题2：用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH值从6.0变为3.0时（设阴极没有H2放出，且电解液体积不变），电极上应析出银的质量是（）A．27mgB．54mgC．108mgD．216mg方法：无论是原电池，还是电解池，在放电过程中，正负极和阴阳极转移电子的物质的量均相等。此题可根据电子转移守恒求解。总结：电子守恒是解答出此题的关键。部分考生由于对该题中pH=6及H+浓度的变化与转移电子和析出Ag的关系不理解，而出现解题错误。此类试题也可扩展至多种溶液的混合物进行电解（注意混合时各物质间的反应）的情况，也可扩展至原电池与电解池共存及电解池的串联问题。请记住：电子守恒。例题3：下列关于铜电极的叙述正确的是（）A．铜锌原电池中铜是正极B．用电解法精炼粗铜时铜作阳极C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极方法：结合电极反应进行判断。总结：在原电池中，活泼金属作负极，不活泼金属作正极。在电解池中，金属作阳极(Pt、Au除外)金属失电子。金属作阴极，金属不会失电子。—台州分部网址：至善教育祝您的孩子成人！成才！成功！至善教育版权所有严禁未经授权的任何商业用途电话：88889079883095833例题4：实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应：今若制得Cl20.050mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是()A．0.025molB．0.050molC．0.10molD．0.20mol方法：根据转移电子守恒求解。总结：如果套用电解AgNO3溶液时产生1molH+就通过1mol电子的公式解本题时就会发生错误，原因是应用公式的范围不对。题中是在原电池中，而公式适用于电解。例题5：银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为：在此电池放电时,负极上发生反应的物质是（）A．AgB．Zn(OH)2C．Ag2OD．Zn方法：从得失电子分析。本题为新情境试题，解答此类试题要善于理解题示的信息，并将此信息和已学的知识以及要解决的问题联系起来，进行分析和判断。依据原电池工作原理，在负极上发生氧化反应，负极材料一般是较为活泼的金属，在电极反应中失去电子，被氧化。例题6：下图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是()方法：采用淘汰法解题。总结：这是一个综合性很强的电化学问题。首先从电解产物或现象或电极反应式判断电源的正负极（或极板的阴阳极），然后再确定极板的材料是惰性电极还是金属材料。最后确定电解质溶液的溶质成分。若需计算，应放在题目的最后。这是一般的解题程序。例题7：（2000年苏、浙、吉高考理科综合）熔融盐燃烧电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e－阴极反应式：，总电池反应式：。方法：电极放电情况决定于电极材料、电解质溶液及电子流向。确定电极反应时可将题中材料进行拆分，根据放电规律以获得电极反应式与总反应式。总结：该题出错主要原因有：阴阳极与正负极的联系未掌握、正负极材料未拆分清、熔融碳酸盐的作用未理解。以此造成不能正确书写出反应式。—台州分部网址：至善教育祝您的孩子成人！成才！成功！至善教育版权所有严禁未经授权的任何商业用途电话：88889079883095834例题8：氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：粗盐H2ONaOHNa2CO3Cl2H2依据上图，完成下列填空：（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为。与电源负极相连的电极附近，溶液pH（选填：不变、升高或下降）（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为，。（3）如果粗盐中SO42—含量较高，必须添加钡试剂除去SO42—，该钡试剂可以是（选填a，b。c多选扣分）a．Ba（OH）2b．Ba（NO3）2c．BaCl2（4）为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42—，加入试剂的合理顺序为（选填a，b，c多选扣分）a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过、冷却、（填写操作名称）除去NaCl。（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为。方法：理清图示过程，再根据要求逐一分析。捷径：（1）电解食盐水，与电源正极相连的电极发生的反应是2Cl——2e—=Cl2↑，与电源负极相连的电极上发生的反应是2H++2e=H2↑，消耗H+，即产生OH—，所以溶液的pH升高。（2）除去Ca2+：Ca2++CO32—=CaCO3↓，除去Mg2+：Mg2++2OH—=Mg（OH）2↓。由于Mg（OH）2的溶解度小于MgCO3，所以Mg2+与OH—，与CO32—混合时，总是生成Mg（OH）2沉淀。（3）除去SO42—应选择Ba2+，如果加入Ba（NO3）2溶液中会引进杂质NO3—，而加入Ba（OH）2，BaCl2就不会增加新的杂质。（4）除杂质时加入Ba2+和OH—无先后之分，但Na2CO3一定在BaCl2之后加入，因为CO32—还要除去多余的Ba2+，过滤沉淀后即认为NaCl被提纯。（5）脱盐工序实际上是分离NaOH和NaCl，由于NaCl溶解度小，因而NaCl首先析出，其操作过程是蒸发（减少溶剂便于溶液浓缩）、冷却、结晶，经过滤得NaCl晶体。（6）如无隔膜会发生：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O，因电解食盐水反应式为2NaCl+2H2O==2NaOH+H2+Cl2，两反应式相加得NaCl+H2O==NaClO+H2↑。以此得该题的答案为：（1）2Cl——2e—=Cl2↑升高（2）Ca2++CO32—=CaCO3↓，Mg2++2OH—=Mg（OH）2↓（3）ac（4）bc（5）蒸发过滤（6）NaCl+H2O===NaClO+H2↑或2NaCl+2H2O====H2↑+2NaOH+Cl2↑、Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。总结：该题为一学科内的综合题，解答时，要求考生从多方考虑题设要求。化盐精制电解脱盐10%NaOH、16%NaCl溶液沉渣50%NaOH溶液NaCl晶体电解电解电解电解—台州分部网址：至善教育祝您的孩子成人！成才！成功！至善教育版权所有严禁未经授权的任何商业用途电话：88889079883095835金钥匙：例题1：常见锌锰干电池在放电时的总反应可表示为：Zn（s）+2MnO2（s）+2NH4+=Zn2++Mn2O3（s）+2NH3+2H2O，该电池放电时，正极区发生反应的物质是()A．ZnB．只有MnO2C．MnO2和NH4+D．Zn2+和NH3方法：根据题示放电反应分析。例题2：在常温下，用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，下列说法中不正确的是()A．溶液的pH不变B．溶液中Na2CO3的物质的量不变C．Na2CO3溶液的浓度不变D．Na2CO3的水解程度不变方法：在用惰性电极电解Na2CO3时，相当于电解水。但由于Na2CO3溶液为饱和溶液，故电解过程中溶液的浓度不变。以此可通过水量改变分析获解。总结：“饱和”二字是该题的有效信息，部分学生由于未能理清溶液为饱和溶液，而将其误认为不饱和，结果错误推出随着电解的进行溶液浓度不断增大的结论。对电解过程中溶液浓度的分析，必须分清原溶液是饱和还是不饱和，以及电解后溶液浓度的变化。例题3：从H、Cu2、Na、SO42、Cl5种离子中两两恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是______。(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是_____。(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是____。方法：本题要求将5种离子分成阴阳离子二类，阳离子为H、Cu2、Na，其放电顺序为Cu2＞H，水溶液中Na在电极上不能得电子；阴离子为SO42、Cl、OH，其放电顺序为Cl＞OH，水溶液中SO42在电极上不能失电子。再根据要求确定电解质。总结：部分学生由于未能理清放电顺序而出错。在确定放电情况时，既要考虑电极材料，又要考虑溶液中离子得失电子的能力，而当溶液相互混合时，还要考虑离子间的反应问题。例题4：将K2MnO4溶液酸化时，可制得KMnO4：3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2+2H2O，但最高产率只有66.7%，所以制取KMnO4常用电解法，即以铁、石墨作电极电解K2MnO4溶液，则下列有关叙述正确的是（）A．铁作阳极，电极反应为：Fe-2e－=Fe2+B．铁作阳极，电极反应为：2H++2e－=H2↑C．石墨作阳极，电极反应为：MnO42--e－=MnO4－D．石墨作阴极，电极反应为：4OH－-4e－=O2↑+2H2O方法：解答本题时要从目的出发，即抓住制取KMnO4这一终结点。以此分析电极材料及电极反应时，不能仅从课本中常见电池理解，还要结合生产实际去分析。总结：由于MnO42-为含氧酸根离子，不少学生未能抓住电解目的，认为MnO42-不可能在电极上放电，又未能正确理解阴阳极上的得失电子问题而错选D。“具体情况具体分析”是马克思主义活的灵魂，在解题时，既要理清、联系课本上的基础知识，又要依据题目要求去求解，唯有学活用活课本知识，方能有所长进。如将电解池的阴阳极隔开与混合，则电解结果也有很大的不同。例题5：某工厂用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水以制得H2和Cl2，并以获得的气体来生产盐酸。生产盐酸时，将电解后所得Cl2和H2按体积比为1︰1.15的比例送入合成炉燃烧器中燃烧。从合成炉上部出来的气体（400℃）经空气冷却至130℃左右，再经石墨冷却器冷却至20~30℃，进入第一干燥塔，用90%左右的硫酸喷淋干燥，出来的气体进入第二干燥塔，用98%的浓硫酸干燥脱水，最后进入降