（课标Ⅲ）2020版高考化学一轮复习 专题十七 电化学课件

专题十七电化学高考化学(课标Ⅲ)A组课标Ⅲ卷区题组五年高考考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护1.(2019课标Ⅲ,13,6分)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。  下列说法错误的是 ()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e- NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e- ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区答案D本题涉及二次电池知识,以新型三维多孔海绵状Zn的信息为切入点,考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力,运用电化学原理解决实际问题,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。A项,依题干信息可知正确;B项,充电时阳极发生氧化反应,正确;C项,放电时Zn作负极失去电子,发生氧化反应,正确;D项,放电时,OH-由正极区向负极区迁移。解题关键掌握原电池和电解池的反应原理及二次电池知识,同时注意从题干中获取关键信息。2.(2010课标,12,6分)根据下图,可判断出下列离子方程式中错误的是 ()A.2Ag(s)+Cd2+(aq) 2Ag+(aq)+Cd(s)B.Co2+(aq)+Cd(s) Co(s)+Cd2+(aq)C.2Ag+(aq)+Cd(s) 2Ag(s)+Cd2+(aq)D.2Ag+(aq)+Co(s) 2Ag(s)+Co2+(aq)答案A根据原电池知识,金属活动性负极正极,可得三种金属的活动性顺序应为:CdCoAg,则选项中符合此关系的置换反应成立。错因分析由原电池判断金属的活泼性。3.(2011课标,11,6分)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答案C由铁镍蓄电池放电时的总反应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。放电时Fe失电子被氧化,负极反应为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,电极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e- Ni2O3+3H2O,D正确。4.(2013课标Ⅰ,10,6分)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是 ()A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl答案B根据电化学原理可知,Al为负极,电极反应为2Al-6e- 2Al3+;银器为正极,电极反应为:3Ag2S+6e- 6Ag+3S2-;溶液中反应为:2Al3++3S2-+6H2O 2Al(OH)3↓+3H2S↑,三反应相加可知该过程的总反应为:2Al+3Ag2S+6H2O 2Al(OH)3+6Ag+3H2S↑,故B正确,C、D错误;银器表面黑色的Ag2S变成了Ag,质量必然减小,A错误。解题关键掌握原电池工作原理、氧化还原反应及盐类水解等知识并能综合应用是解题的关键。易错警示A项易认为变黑的银器处理之后复原而错选;C项易忽略在溶液中Al3+和S2-发生相互促进的水解反应。5.(2018课标Ⅲ,11,6分)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是 () A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1- )O2↑2x答案D本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在阴极区得到电子生成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1- )O2↑,正确。2x方法技巧①可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;②分析电化学问题时,先判断出电极,然后根据工作原理分析。6.(2017课标Ⅲ,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是 () A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多答案D电池工作时为原电池,电池内部阳离子向正极移动,根据图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的转化,A正确;电池工作时负极反应式为Li-e- Li+,当转移0.02mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02mol,质量为0.14g,B正确;石墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li2S2的量越来越少,D错误。7.(2016课标Ⅲ,11,6分)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH 。下列说法正确的是 ()A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH--2e- Zn(OH D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)24)24)答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH  2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH--2e- Zn(OH ,故C项正确;每消耗1molO2,电路中通过4mol电子,故D项错误。24)24)思路分析根据原电池及电解池的工作原理分析判断。知识拓展1. ::原电池阳离子移向正极电解池阳离子移向阴极2.失电子 ————原电池负极电解池阳极3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。8.(2015课标Ⅱ,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:溶解度/(g/100g水)温度/℃化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为。(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论上消耗锌g。(已知F=96500C·mol-1)(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、和,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为,其原理是。(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是,原因是。答案(14分)(1)MnO2+H++e- MnOOH2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3 、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N ](2)0.05(2分)(3)加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH空气中加热碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分)(4)Fe3+2.76Zn2+和Fe2+分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)24)4H解析(1)该电池为酸性锌锰干电池,电极反应式为负极:Zn-2e- Zn2+,正极:2MnO2+2e-+2H+ 2MnOOH。(2)电量Q=It=0.5A×5×60s=150C,则m(Zn)= ×65g·mol-1≈0.05g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受温度影响较大,NH4Cl的溶解度受温度影响较小,故可通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离。(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=1×10-5mol·L-1×c3(OH-)=1×10-39,c(OH-)=10-11.3mol·L-1,pOH=11.3,则pH=2.7。Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)×c2(OH-)=0.1mol·L-1×c2(OH-)=1×10-17,c(OH-)=10-8mol·L-1,pOH=8,则pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp接近,若不用H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,沉淀Zn2+时,Fe2+也可转化为Fe(OH)2沉淀,从而使制得的ZnSO4·7H2O不纯净。1150C96500Cmol2审题技巧题目给出相关物质的Ksp,说明在分离除杂的过程中,可以利用溶解性,采用调节pH的方法将杂质成分除去。疑难突破除去Fe元素的基本思路是:先将其氧化成Fe3+,然后采用调节pH的方式,将Fe3+转化成沉淀而过滤除去。考点二电解原理及其应用B组课标Ⅰ、课标Ⅱ、自主命题·省(区、市)卷题组考点一原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护1.(2019课标Ⅰ,12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是 ()  A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+ 2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案B本题涉及原电池的工作原理及应用,以生物燃料电池为载体考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。借助不同形式的能量转化过程,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。A项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同时可将化学能转化为电能,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H++6MV+ 2NH3+6MV2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时,质子(H+)通过交换膜由负极区向正极区移动,正确。