（北京专用）2020届高考化学一轮复习 专题十六 电化学课件

专题十六电化学高考化学(北京专用)五年高考A组自主命题·北京卷题组考点一原电池工作原理及应用1.(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O2在正极放电的是 ()    A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池答案B氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,A、C、D中均不存在O2放电,故选B。考查点本题考查常见化学电源的工作原理。解题关键在燃料电池中,负极通入燃料,正极通入氧气或空气。2.(2012北京理综,12,6分)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是 () A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强D.催化剂b表面的反应是CO2+2H++2e- HCOOH答案C电池总反应式为2CO2+2H2O 2HCOOH+O2。负极:2H2O-4e- O2↑+4H+,正极:2CO2+4H++4e- 2HCOOH。A项,该过程中太阳能先转化为电能,再转化为化学能;C项,催化剂a附近生成H+,酸性增强,催化剂b附近消耗H+,酸性减弱,故C项错误。3.(2011北京理综,8,6分)结合下图判断,下列叙述正确的是 ()A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e- Fe2+C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e- 4OH-D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,均有蓝色沉淀答案AA项,电子从负极流向正极,抑制正极金属失电子,所以正极均被保护。B项,Ⅰ中的负极反应为Zn-2e- Zn2+。C项,Ⅱ中的正极反应为2H++2e- H2↑。D项,Ⅰ中负极反应产生的Zn2+不会与K3[Fe(CN)6]溶液作用产生蓝色沉淀。4.(2016北京理综,26,13分)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N )已成为环境修复研究的热点之一。(1)Fe还原水体中N 的反应原理如下图所示。 ①作负极的物质是。②正极的电极反应式是。(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定N 的去除率和pH,结果如下:3O3O3O初始pHpH=2.5pH=4.5N 的去除率接近100%50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态  3OpH=4.5时,N 的去除率低。其原因是。(3)实验发现:在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时,补充一定量的Fe2+可以明显提高N 的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设:Ⅰ.Fe2+直接还原N ;Ⅱ.Fe2+破坏FeO(OH)氧化层。①做对比实验,结果如下图所示。可得到的结论是。 3O3O3O ②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高N 去除率的原因:3O。(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定N 的去除率和pH,结果如下:与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,N 去除率和铁的最终物质形态不同的原因:。初始pHpH=2.5pH=4.5N 的去除率约10%约3%1小时pH接近中性接近中性3O3O3O答案(1)①Fe②N +8e-+10H+ N +3H2O(2)FeO(OH)不导电,阻碍电子转移(3)①本实验条件下,Fe2+不能直接还原N ;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N 去除率②Fe2++2FeO(OH) Fe3O4+2H+,Fe2+将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4,利于电子转移(4)初始pH低时,产生的Fe2+充足;初始pH高时,产生的Fe2+不足3O4H3O3O解析(1)由图示可知,Fe失去电子作负极,N 在正极发生反应转化为N :N +8e-+10H+ N +3H2O。(4)初始pH低时,产生的Fe2+充足,能有效防止FeO(OH)的生成。3O4H3O4H思路分析认真观察图像,准确判断正负极,结合原电池工作原理作答。知识拓展原电池电极反应式书写的“三步骤” 5.(2016北京理综,12,6分)用石墨电极完成下列电解实验。下列对实验现象的解释或推测不合理的是 ()A.a、d处:2H2O+2e- H2↑+2OH-B.b处:2Cl--2e- Cl2↑C.c处发生了反应:Fe-2e- Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜实验一实验二装置  现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;……考点二电解原理及应用答案B根据实验一的实验现象可判断出c为阳极,d为阴极,a、d处的电极反应均为2H2O+2e- H2↑+2OH-,c处的电极反应为Fe-2e- Fe2+,由于Fe2+的颜色较浅,短时间观察不到明显的现象。“b处变红,局部褪色”说明在该电极上Cl-放电生成了Cl2,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,Cl2与水发生反应:Cl2+H2O HClO+HCl,HCl溶于水呈酸性,HClO具有漂白性。实验二中每个铜珠的左侧为阳极,右侧为阴极,其中铜珠的左侧铜放电变成铜离子,铜离子移动到m处,在m处放电变成铜析出。思路分析d处试纸变蓝说明该处有OH-生成,则d处发生了得电子的还原反应,从而确定d为阴极;利用类比的方法确定m处为阴极,然后利用电解原理分析判断。6.(2013北京理综,9,6分)用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是 ()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2++2e- CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体答案A电解过程中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,阴极与直流电源的负极相连,阳极与直流电源的正极相连,A项正确;电解质在溶液中的电离是因为水分子的作用,与通电无关,B项错误;电解过程中阳极上发生的反应为氧化反应,阳极反应为2Cl--2e- Cl2↑,在阳极附近可观察到黄绿色气体,C、D项错误。思路分析观察电解装置图中离子的移动方向,判断出电解池的阴极、阳极和直流电源的正极、负极,结合电解池的工作原理和电解规律分析判断。解题关键在电解池中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。7.(2019北京理综,27节选)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。 ①制H2时,连接。产生H2的电极反应式是。②改变开关连接方式,可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:。答案(2)①K12H2O+2e- H2↑+2OH-③制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2+OH--e- NiOOH+H2O。制O2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用解析(2)①控制开关连接K1时,电极1作阴极,H2O在电极周围放电产生H2。③开关连接K1时,电极3作阳极,Ni(OH)2被氧化为NiOOH;开关连接K2时,电极3作阴极,NiOOH被还原为Ni(OH)2。解题思路在解答时,我们要认真观察光伏电池工作示意图,了解其工作原理。该装置中开关连接K1、K2均为电解装置,只不过是电极3分别作阳极和阴极。8.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。考点三金属的腐蚀与防护①②③   在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是 ()A.对比②③,可以判定Zn保护了FeB.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼答案D在①中,若将Zn换成Cu,此时Fe作负极,其周围必然会出现Fe2+,Fe2+遇K3[Fe(CN)6]会出现蓝色沉淀,与原来①的实验现象相同,也就是说,在①中无论与Fe连接的金属活动性如何,实验现象都是一样的,所以用①的方法无法判断Fe与Cu的活泼性强弱。规律方法做对比实验时,一定要弄清哪些实验条件是相同的,哪些是变化的。9.(2013北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是 ()A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块答案A外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与其他物质接触发生反应,B、C选项不符合题意;钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。知识拓展金属防护的常用方法及其特点1.电化学防护法(1)牺牲阳极的阴极保护法:在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属(如Zn),使被保护的金属作原电池的正极;(2)外加电流的阴极保护法:将被保护的钢铁设备连接直流电源的负极。2.其他方法(1)改变金属内部结构,如把金属制成防腐的合金(如不锈钢);(2)加涂防护层,如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等。10.(2010北京理综,6,6分)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 ()A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e- Fe3+答案BA项,钢管与电源正极连接,则钢管为电解池的阳极,发生氧化反应被腐蚀;B项,铁遇冷浓硝酸,表面形成致密的氧化膜,可保护内部不被腐蚀;C项,钢管与铜管露天堆放在一起时易形成原电池,钢管作负极被腐蚀;D项,负极反应应为Fe-2e- Fe2+。评析本题考查电化学原理的简单应用,考查考生应用化学知识解决实际问题的能力,属容易题。1.(2019上海选考,17,2分)关于下列装置,叙述错误的是 () A.石墨电极反应O2+4H++4e- 2H2OB.鼓入少量空气,会加快Fe的腐蚀C.加入少量NaCl,会加快Fe的腐蚀D.加入HCl,石墨电极反应式:2H++2e- H2↑考点一原电池工作原理及应用B组统一命题、省（区、市）卷题组答案AA项,该原电池装置的电解质是接近中性的自来水,石墨电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,故错误;B项,鼓入空气,水中O2浓度增大,O2得电子机会增大,会加快Fe的腐蚀,故正确;C项,加入少量NaCl,增加电解质溶液的导电性,会加快Fe的腐蚀,故正确;D项,加入HCl后,电解质溶液中存在大量H+,石墨电极反应式为2H++2e- H2↑,故正确。2.(2019江苏单科,11,4分)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 ()A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)能自发进行,该反应的ΔH0B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2,转移电子的数目为6.02×1023D.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和答案A本题涉及的考点有化学反应自发进行的判据、燃料电池电极反应式的书写、气体摩尔体积的应用、焓变的计算,考查学生运用化学反应原理的相关知识分析和解决化学问题的能力,通过氢能源应用的科学实践活动体现科学探究与创新意识的学科核心素养。A项,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔS0,一定温度下该反应能自发进行,则ΔH-TΔS0,故ΔH0;B项,氢氧燃料电池的负极发生氧化反应:H2-2e- 2H+;C项,11.2LH2在常温常压下不是0.5mol,转移电子数目不为6.02×1023;D项,ΔH=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和。易错警示ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量、ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,注意二者的区别。3.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一