2020年高考化学一轮复习 第六章 高考热点微专题系列（七）课件 新人教版

高考热点微专题系列(七)串联电池与膜电池常考题型面面观一、串联电解【典题精析·晓一通百】【典题】(2019·昆明模拟)某实验小组设计如下实验装置探究电化学原理,装置Ⅰ中Zn电极产生ZnO,下列说法正确的是()A.Cu电极质量增加B.装置Ⅱ将化学能转变为电能C.装置Ⅰ中OH-向多孔电极移动D.多孔电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O====4OH-【精析】A.装置Ⅰ中Zn电极产生ZnO,该装置是原电池,锌电极是负极,通入空气的电极是正极,因此装置Ⅱ是电解池,其中锌电极是阴极,Cu电极是阳极,电极溶解,质量减小,A错误;B.装置Ⅱ将电能转变为化学能,B错误;C.装置Ⅰ中OH-向负极,即向锌电极移动,C错误;D.多孔电极是正极,发生氧气得到电子的还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O====4OH-,D正确。答案:D【答题策略·思睿观通】1.“串联”电池原电池和电解池统称为电池,将多个电池串连在一起综合考查电化学知识是高考命题的热点,该类题目能够考查学生对解题方法的掌握情况,需要学生具有缜密的思维能力及巧妙的处理数据能力。2.“串联”电池的解题流程【类题精练·触类旁通】1.某化学学习小组学习电化学后,设计了下面的实验装置图:下列有关该装置图的说法中正确的是()A.合上电键后,盐桥中的阳离子向甲池移动B.合上电键后,丙池为电镀银的电镀池,可在石墨表面镀银C.合上电键后一段时间,丙池中溶液的pH增大D.合上电键后,甲池中锌电极为原电池负极【解析】选D。合上电键后,甲乙形成原电池,乙池为正极,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子向乙池移动,A错误;合上电键后,丙中银电极上析出银,石墨电极上氢氧根离子放电,电解池发生的反应为电解硝酸银溶液:2H2O+4AgNO34Ag+O2↑+4HNO3,B错误,同理,反应生成硝酸,溶液的pH减小,C错误;合上电键后,甲池中发生氧化反应,锌电极为原电池负极,故D正确。电解====2.用如下图所示的装置进行电解,通电一会儿,发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的________极,F为电源的________极。(2)A中发生反应的化学方程式为_______________。(3)在B中观察到的现象是_______________。(4)D端的电极反应式为______________________。【解析】本题实质上是三个电解装置串联,首先判断电源的正、负极,E为负极,F为正极。A中是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。B中Cu为阳极,发生的反应为:Cu-2e-====Cu2+,石墨为阴极,发生的电极反应为:2H++2e-====H2↑,由于水电离出的H+放电,所以溶液中的c(OH-)c(H+),故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极,发生电极反应为2H++2e-====H2↑。答案:(1)负正(2)4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑(3)铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成(4)2H++2e-====H2↑电解====二、离子交换膜在电化学中的应用【典题精析·晓一通百】【典题】(2019·商丘模拟)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理,同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子,A-表示乳酸根离子)。下列有关说法中正确的是()A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜,A-从浓缩室通过向阳极移动B.交换膜Ⅱ为阴离子交换膜,H+从浓缩室通过向阴极移动C.阳极的电极反应式为:2H2O-4e-====4H++O2↑D.400mL0.1mol·L-1乳酸溶液通电一段时间后,浓度上升到0.6mol·L-1,则阴极上产生的H2在标准状况下的体积为4.48L【精析】阳极OH-放电,c(H+)增大,H+从阳极通过交换膜Ⅰ(阳离子交换膜)进入浓缩室,根据电解原理,电解池中的阴离子移向阳极,即A-通过交换膜Ⅱ(阴离子交换膜)从阴极进入浓缩室,这样:H++A-====HA,乳酸浓度增大,A、B项错误;阳极上是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应,电极反应式为:2H2O-4e-====4H++O2↑,C项正确;在阳极上发生电极反应:4OH--4e-====2H2O+O2↑,阴极上发生电极反应:2H++2e-====H2↑,根据电极反应方程式,则有HA～H+～H2,生成HA的物质的量是(0.6-0.1)mol·L-1×0.4L=0.2mol,所以产生的氢气是0.1mol,即0.1mol×22.4L·mol-1=2.24L,D项错误。12答案:C【答题策略·思睿观通】1.离子交换膜的主要作用(1)平衡膜两侧电荷,得到稳定电流。(2)阻隔某些离子或分子,防止某些副反应的发生。(3)确定电极,制备某些特定产品。(4)除去污水中的离子,资源再利用。2.答题三步骤第一步,分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种,判断允许哪种离子通过隔膜。第二步,写出电极反应式,判断交换膜两侧离子变化,推断电荷变化,根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步,分析隔膜作用。【类题精练·触类旁通】1.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c()减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡24SO【解析】选C。金属活动性ZnCu,Zn为负极,失电子发生氧化反应Zn-2e-====Zn2+,Cu为正极,得电子发生还原反应Cu2++2e-====Cu,A错误;Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池,乙池中Cu2+被Zn2+代替,摩尔质量M(Zn2+)M(Cu2+),c()不变,乙池溶液的总质量增加,B错误,C正确;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,阴离子并不通过交换膜,D错误。24SO2.锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示),电解液为溴化锌水溶液,电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是()A.充电时电极a连接电源的负极B.放电时负极的电极反应式为:Zn-2e-====Zn2+C.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大D.阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应【解析】选A。在充电时,电能转化为化学能,相当于电解池;放电时,化学能转化为电能,相当于原电池。可先分析原电池的正、负极反应式,再分析放电现象或原理,正、负极电极反应式的逆反应就是电解池的阳、阴极反应式,由此分析充电时反应现象或原理。由图示信息和原电池工作原理知,Zn失去电子,发生氧化反应,Zn-2e-====Zn2+,b为原电池的负极,B正确;充电时b极发生还原反应,作电解池阴极,外接电源负极,a应外接电源正极,A错误;放电时a极为正极,发生还原反应,Br2+2e-====2Br-,阳离子通过交换膜进入左侧平衡电荷,C正确;阳离子交换膜只允许阳离子通过,不允许分子和阴离子通过,有效避免Br2与Zn直接发生反应,D正确。3.新型的乙醇电池结构如图所示,它用碘酸类质子溶剂,在200℃左右时供电,其效率比甲醇电池高出32倍,且更安全。已知电池总反应式为:C2H5OH+3O22CO2+3H2O。下列说法不正确的是()A.a极为电池的负极,该电极发生氧化反应B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡到a极C.电池正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-====4OH-D.电池工作时,1molC2H5OH被氧化转移12mol电子【解析】选C。乙醇燃料电池,质子即H+透过质子交换膜,从a流向b,氧气通入的一极b为正极,在碘酸类质子(H+)溶剂中发生还原反应,正极电极反应式为:O2+4e-+4H+====2H2O,故C错,则a为负极,负极发生氧化反应,电流由正极流向负极,即由b到a。由于乙醇化合价较复杂,1molC2H5OH转移的电子,就是3molO2得到的,即为12mol,所以符合题意的选项为C。4.(新题预测)中国第二化工设计院提出,用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H+和H2O通过),下列相关判断正确的是()A.电极Ⅰ为阴极,电极反应式为:2H2O+2e-====2OH-+H2B.电解池中质子从电极Ⅰ向电极Ⅱ作定向移动C.吸收塔中的反应为:2NO+2S2+H2O====N2+4HSD.每处理1molNO电解池质量减少16g23O3O【解析】选C。电极Ⅰ为阴极,阴极上是HS获得电子生成S2,酸性条件下还生成水,电极反应式为:2HS+2H++2e-====S2+2H2O,故A错误;电解池中质子从电极Ⅱ向电极Ⅰ作定向移动,故B错误;吸收池中S2与NO反应生成N2与HS,反应离子方程式为:2NO+2S2+H2O====N2+4HS,故C正确;电解池中发生的反应:4HS====2H2O+O2+2S2,结合吸收塔中的反应:3O24O3O24O24O3O23O3O3O24O2NO+2S2+H2O====N2+4HS,得关系式:2NO～O2～4H+,每处理1molNO电解池质量减少16gO2和2gH+,共18g,故D错误。23O3O5.(2019·临沂模拟)双极膜(BP)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-,作为H+和OH-离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl,其工作原理如图所示,M、N为离子交换膜。下列说法错误的是()A.阴极室发生的反应为:2H++2e-====H2↑B.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜C.若去掉双极膜(BP),阳极室会有Cl2生成D.电路中每转移1mol电子,两极共得到0.5mol气体【解析】选D。阴极室氢离子得电子生成氢气,发生的反应为:2H++2e-====H2↑,故A正确;阴极生成氢氧化钠,钠离子穿过M进入阴极室,所以M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜,故B正确;若去掉双极膜(BP),氯离子进入阳极室放电生成氯气,故C正确;电路中每转移1mol电子,阳极生成0.25mol氧气、阴极生成0.5mol氢气,两极共得到0.75mol气体,故D错误。