高中化学电化学考点及题型示例

高三化学二轮专题复习电化学原理及其应用2013年理综考试说明•了解原电池和电解池的工作原理。•了解常见化学电源的种类及其工作原理。•能正确书写电极反应和电池反应方程式。•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。真题呈现1.(2012课标全国理综26题部分)与MnO2Zn电池类似,K2FeO4Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为,该电池总反应的离子方程为。2.(2011课标全国理综部分)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH为-726.5kJ·mol-1,在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为、正极的反应式为。理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)2.(2012课标全国理综36题部分)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为。硫酸铜溶液3.(2011课标全国理综)铁镍蓄电池又称“爱迪生”电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2OFe(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解析:由生成物Fe(OH)2、Ni(OH)2可知该电解液为碱性溶液,Fe化合价升高失去电子为负极,Ni2O3化合价降低,得到电子为正极;A、B选项正确;充电时为电解池,阴极得电子,化合价升高,所以是Fe(OH)2得电子,电极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,阴极附近溶液的pH升高,C选项错误。答案:C原电池、电解池的判定电极名称及发生的反应类型电子、离子的移动方向电子转移的数目相关计算电极反应方程式的书写金属的腐蚀与防护考查重点精炼、电镀、电冶金电化学原理电化学应用干电池考点分析一原电池工作原理及其应用主要考查点：1、原电池反应的特点及正负极反应的特征2、放电时外电路上电子的流动方向内电路上阴阳离子的流动方向3、电极附近溶液的pH变化分析电解质溶液中的pH变化分析4、电极反应式的书写尤其是电解质环境对电极反应的影响5、原电池原理的应用（新型电池、金属腐蚀与防护、原电池原理对反应速率的影响等）例（2011海南11，改编）根据下图，回答问题：（1）烧杯a中发生反应，电极反应式为：。烧杯b中发生反应，电极反应式为：。（2）烧杯a中溶液的pH，烧杯b中溶液的pH。（填“升高”或“降低”）（3）盐桥中阳离子移向烧杯（填“a”或“b”）还原氧化O2+4e-+2H2O=4OH-Zn-2e-=Zn2+升高降低a题型1、原电池工作状态的分析考查：原电池反应理解(电极的判断)；电子、离子的移动方向；电解质溶液的酸碱性变化；电极方程式的书写(2012福建理综)将下图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()。A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C.片刻后甲池中c(SO42-)增大D.片刻后可观察到滤纸b点变红色A练习（09福建卷11，改编）控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极E.电流计读数为零后，若向乙中加入KI固体，则盐桥中的阳离子向甲中移动F.电流计读数为零后，若向甲中加入铁粉，则乙中石墨电极为正极D√√√×√√例现欲以右图所示装置用电化学原理将SO2和O2转化为重要化工原料H2SO4。①通入的气体A为，气体B为，②负极的电极反应式为。正极的电极反应式为。③若以该装置用电化学原理将CO和H2转化成甲醇，则通入的气体B的电极上发生的电极反应为：。SO2O2O2+4e-+4H+=2H2OSO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+CO=CH3OH+4e-+4H+题型2电极方程式的书写考查：正确书写电极反应式的方法；电解质溶液对电极反应式的影响电极反应式的书写现欲以右图所示装置用电化学原理将SO2和O2转化为重要化工原料H2SO4。写出负极的电极反应式，并总结书写电极反应式的步骤。【归纳】书写步骤SO2—SO42-反应物---生成物得失电子数SO2—SO42--2e-SO2—SO42--2e-+4H+配平电荷SO2=SO42--2e-+2H2O+4H+配平原子【方法总结】书写电极方程式应注意的问题注意1：电极反应属离子反应范畴例如：某碱性高铁电池，放电时的电池反应为：2K2FeO4+3ZnFe2O3+ZnO+2K2ZnO2，正极反应式为：2K2FeO4+6e-+5H2O→Fe2O3+10OH-+4K+注意2：电解质溶液对产物存在形式的影响例1甲烷碱性燃料电池放电时负极反应式为：CH4+8OH-→CO2+8e-+6H2O例2（09广东化学14）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B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓×××CO32-AlO2-FeO42-SO2-2e-=H2SO4+2H++2H2O×＿＿SO2=SO42-+4H++2H2O-2e-注意3：电解质溶液环境对电极反应的影响例如：氢氧燃料电池不同环境下的正极反应式的区别电解质正极反应式酸性碱性熔融碳酸盐熔融氧化物书写电极方程式应注意的问题【方法总结】O2+4e-+4H+O2+4e-O2+4e-O2+4e-+2H2O2H2O4OH-2CO32-+2CO22O2-+2H2O+4OH-×练习2：写出CO燃料电池不同环境下的负极反应式电解质负极反应式酸性碱性熔融碳酸盐熔融氧化物CO+H2O-2e-=CO2+2H+CO+2OH--2e-=CO2+H2O×CO+4OH--2e-=CO32-+2H2OCO+CO32--2e-=2CO2CO+O2--2e-=CO2例（2011新课标全国）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，电解质溶液为强碱性(1)电池放电时，负极反应为;正极反应为;(2)电池放电时，负极附近溶液的pH;正极附近溶液的pH;Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2Ni2O3+2e-+3H2O=2OH-+2Ni(OH)2减小升高(3)电池放电一段时间后，溶液的pH;升高分析电极附近溶液酸碱性变化，应该分析电极反应的影响分析电解液酸碱性变化，应该分析电池总反应的影响【方法指导】不考虑阴阳离子的移动的影响题型3溶液酸碱性变化分析考查：原电池工作原理的理解例（07年山东理综29（2），改编）若将设计成原电池，请画出原电池装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。CuCFeCl3溶液负极正极题型4、设计原电池考查：原电池反应的理解；原电池原理的灵活应用正极材料能否选择铁？不能正误判断：做原电池负极的金属材料活泼性一定比做正极的金属强关闭K1,镁做，铝做。关闭K2,镁做，铝做。【方法指导】2、原电池电极的判断应该基于反应，不能仅依靠活性的差别×负极正极负极正极1、常规原电池中负极材料的活性一般强于正极材料浓盐酸问题1不能，原电池反应应该是自发进行的氧化还原反应能否将反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计成原电池？能否将反应Cu+H2SO4CuSO4+H2设计成原电池，为什么？问题2能否将2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计成电解池？能若要设计一个电化学装置实现Cu+H2SO4=CuSO4+H2，则应该如何设计？【总结】原电池反应必须是自发进行的氧化还原反应电解池反应既可以是自发进行的氧化还原反应，也可以是非自发进行的氧化还原反应能电解池例：右图中，两电极上发生的电极反应如下：a极：Cu2＋＋2e－＝Cu，b极：Fe－2e－＝Fe2＋，则以下说法不正确的是A.该装置可能是电解池B.a极上一定发生还原反应C.a、b可能是同种电极材料D.该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能×考点分析二电解池工作原理及其应用主要考查点：1、阴阳极定义的理解2、电解池放电规律的灵活运用3、电解时外电路上电子的流动方向内电路上阴阳离子的流动方向4、电解质溶液中变化分析5、电极反应式的书写尤其是新型功能电解池的电极反应式的书写6、电解池原理的应用（铜的精炼、电镀、二次电池的充电、金属腐蚀的防护、有关电池的计算）3H2O+1、（09山东卷29(3),改编）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。阳极的电极反应式是。【问题】【方法指导】新情景题目中的电极反应式书写，一定要尊重题干信息2H++2e-=H2↑Mn2+→MnO22H2O++4H+-2e-+4例如：（2010山东卷29（1）②）以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为。AlAl3+×Al2O32+6H+-6e-87g题型1电解池中电极反应式的书写==SCY固体介质H2N2N2NH3H2H+钯电极A钯电极B2、2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到570℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨（装置如下图）。请回答：钯电极A是电解池的极（填“阳”或“阴”），该极上的电极反应式是。【跟踪练习】阴N2+6e－+6H+=2NH3题型2电解池工作状态的分析下列说法正确的是1、（09安徽卷12,改编）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，电解总反应：2Cu+H2OCu2O+H2↑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。E.电解后，溶液的pH不变F.铜电极上发生的电极反应式是：2Cu+H2OCu2O+2e-+2H+2Cu+2OH-=Cu2O+2e-+H2OA2.(2012浙江理综)以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下图所示:下列说法不正确的是()。A.在阴极室,发生的电极反应为:2H2O+2e-2OH-+H2↑B.在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区H+浓度增大,使平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向右移动C.该制备过程总反应的化学方程式为:4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑D.测定阳极液中K和Cr的含量,若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为d,则此时铬酸钾的转化率为(1-𝑑2)D3.(2011海南)一种充电电池放电时的电极反应为H2+2OH-=2H2O+2e-；NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是A.H2O的还原B.NiO(OH)的还原C.H2的氧化D.Ni(OH)2的氧化√原电池充电时：负极负极接正极正极接【规律总结】(2011全国II卷10)用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的A．CuSO4B．H2OC．CuOD．CuSO4·5H2O【方法指导】电解质溶液复原:分析总电池反应中溶液成分的减小,加入的物质应该是阴阳两极生成的单质化合而得到的物质。电极材料电