【2013步步高化学大一轮复习讲义课件：专题讲座九电化学高考命题的探究

专题讲座九电化学高考命题的探究电化学知识是历年来的命题重点，几乎每年每套化学试卷中都有所涉及，有时出现在选择题中，有时出现在非选择题中。在考查电化学基础知识的前提下，命题题材及角度出现新的变化特点，现主要以近几年电化学试题为例说明。专题讲座九一、关注新型化学电源的高考命题角度新型电池一般具有高能环保，经久耐用，电压稳定，比能量高等特点，取材于这些新型电池的试题，既能体现化学的实用性，又能体现化学命题的时代性、新颖性，使试题在考查电化学知识的同时，又能较好地考查学生分析、灵活解答问题的能力，预测该种命题情景趋势将会继续。1．可充电电池放电时电极极性判断及充电时与电源的连接(1)放电时新型电池中负极材料元素化合价升高的物质发生氧化反应的物质正极材料元素化合价降低的物质发生还原反应的物质(2)可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。专题讲座九2．可充电电池电极反应式的书写方法书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。3．对溶液中离子的移动方向判断放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。专题讲座九【例1】(2011·安徽理综，12)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物专题讲座九解析由电池总反应式可知，Ag在负极失去电子，生成氧化产物AgCl，每生成2molAgCl，即生成1molNa2Mn5O10，转移2mol电子，故A、D错误，B正确；答案B专题讲座九Na＋应向电池的正极移动，C错误。【例2】(2011·新课标全国卷，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是()A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O专题讲座九解析由铁镍蓄电池放电时的产物全部是碱可知，电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe为负极，Ni2O3为正极，A正确；答案C专题讲座九放电时，Fe失电子被氧化，负极反应式为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正确；充电时，阴极发生还原反应，电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，pH增大，C错误；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。【例3】(2010·江苏，11)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()A．该系统中只存在3种形式的能量转化B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化专题讲座九解析太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作马达实现了电能与机械能的转化；在装置X中，电解水生成H2、O2，实现了光能与化学能的转化；在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，A、D错误；答案C专题讲座九氢氧燃料电池的负极上应是H2参加反应，B错误；装置X能利用光能实现H2、O2、H2O的循环再生，C正确。二、电化学与化学实验知识有机融合由于电化学在电极反应分析及电极反应式等知识中，要涉及到电极材料、电解液中离子等性质的分析，因而在电化学考查中就容易与化学实验融合在一起，如电解液的制备、净化、电极反应产物的检验、电化学装置的设计等等，这样就提高了试题的综合度，利于全面考查学生的基础知识及灵活解答问题的能力。在崇尚知识立意、能力考查的命题原则下，相信该类试题将继续受到推崇。专题讲座九【例4】(2009·山东理综，29)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．NaOHb．Znc．Fed．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____g。专题讲座九解析本题考查电化学原理。(1)由原电池原理可知，负极材料是Zn，电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。(2)在金属活动性顺序表中，Cu排在Zn的后面，Cu2＋能将Zn氧化为Zn2＋，从而使Zn电极受到腐蚀，利用反应Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，可用Zn除去Cu2＋，另外几种试剂在除Cu2＋时会引入杂质。(3)电解时阴极发生还原反应，溶液中的H＋在阴极得电子被还原。由关系式Mn2＋―→MnO2―→2e－可得电路中通过2mol电子时，MnO2的理论产量为87g。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↑87专题讲座九【例5】(2010·大纲全国卷Ⅱ，29)右图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色)专题讲座九回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)；①A管溶液由红变黄；②B管溶液由红变黄；③A管溶液不变色；④B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：_____________________；专题讲座九(3)写出B管中发生反应的反应式：______________________；(4)检验a管中气体的方法是_______________________________________________________________________________；(5)检验b管中气体的方法是______________________________________________________________________________；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是___________________________________________。专题讲座九解析(1)由于MgSO4是强酸弱碱盐，在水溶液中存在Mg2＋＋2H22＋2H＋水解平衡，因此水溶液呈酸性，电解前A、B管均显红色。铂丝是惰性电极，电解池中阴离子在阳极发生氧化反应，阳离子在阴极发生还原反应，在A管溶液中，铂丝作阴极，由于H＋的氧化性大于Mg2＋的氧化性，H＋先得电子被还原为H2，Mg2＋与OH－生成Mg(OH)2沉淀，酸性减弱，随着水的电解，OH－浓度增大，颜色由红变黄。而在B管溶液中铂丝作阳极，OH－的还原性大于SO2－4，OH－失电子，随着电解的进行，酸性增大，溶液不变色(始终为红色)。专题讲座九(2)(3)由(1)可知，在A管中发生：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓在B管中：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)(4)(5)H2的常用检验方法是“爆鸣”法，即用拇指按住管口，取出试管a，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰；O2的常用检验方法是木条复燃法，用拇指按住管口，取出试管b正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃。(6)电解一段时间后，将电解液倒入烧杯时，由于两极产生的H＋和OH－[后生成Mg(OH)2]恰好中和，故溶液基本恢复电解前状态(MgSO4浓度增大)，故溶液仍显红色，同时白色的Mg(OH)2沉淀溶解。专题讲座九答案(1)①④(2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)(4)用拇指按住管口，取出试管，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰(5)用拇指按住管口，取出试管正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)专题讲座九三、在元素推断等知识中渗透电化学内容元素推断、物质推断、氧化还原反应、反应速率影响等知识也是命题考查的重点内容。为了拓展知识考查的宽度，体现学科知识的密切相关性，故在该类问题中常设计一些简单的电化学知识考查，以提高试题的综合性，但难度不大。专题讲座九【例6】X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：①X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物；②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。请回答：(1)Z2Y的化学式是____________。(2)Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是_________________________________________________________________。(3)如下图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C(Ⅰ)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极。专题讲座九接通S1后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极)，断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C(Ⅰ)的电极名称是________(填“正极”或“负极”)，C(Ⅱ)的电极反应式是___________________________________________________。(4)铜屑放入稀H2SO4中不发生反应，若在稀H2SO4中放入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是_______________________________________________________________。专题讲座九解析由X、Y、Z、W为原子序数由小到大的四种短周期元素和①②知，X为H，Y为O，Z为Na，W为Cl。则Z2Y为Na2O，Z2Y2与X2Y的反应方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；接通S1后电解饱和NaCl溶液，C(Ⅰ)附近变红说明发生反应2H＋＋2e－===H2↑，c(OH－)增大。而C(Ⅱ)极应为2Cl－－2e－===Cl2↑。当断开S1接通S2后，构成了由H2和Cl2及溶液形成的原电池，H2失电子为负极，Cl2所在极C(Ⅱ)为正极，电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－；铜屑与稀H2SO4不反应，加入X2Y2即H2O2后，由于H2O2具有强氧化性，所以铜屑溶解。专题讲座九答案(