（山东专用）2020届高考化学一轮复习 专题十三 电化学教师用书（PDF，含解析）

专题十三电化学真题多维细目表真题涉分考点原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护电解原理及其应用关联考点题型难度试题结构核心素养２０１９课标Ⅰ，１２６新型化学电源选择难选项并列科学探究与创新意识２０１８课标Ⅰ，１３６电解原理的应用ＣＯ２、Ｈ２Ｓ的处理选择难选项并列科学探究与创新意识２０１８课标Ⅰ，２７（３）４电解原理的应用填空难设问独立科学探究与创新意识２０１７课标Ⅰ，１１６金属的防护选择中选项并列科学态度与社会责任２０１６课标Ⅰ，１１６电解原理的应用废水的治理选择难选项并列科学探究与创新意识２０１６课标Ⅰ，２８（３）（４）４电解原理的应用填空中设问独立科学探究与创新意识２０１５山东理综，２９（１）７电解原理的应用填空中设问独立科学探究与创新意识２０１４山东理综，３０（１）５电镀填空难设问独立科学探究与创新意识２０１３山东理综，２８（３）（４）５原电池原理应用电镀填空中设问独立科学探究与创新意识２０１２山东理综，１３４金属腐蚀选择中选项并列科学态度与社会责任２０１２山东理综，２８（４）（５）４原电池原理电解精炼填空中设问独立科学探究与创新意识２０１１山东理综，１５４电镀选择中选项并列科学探究与创新意识２０１１山东理综，２９（２）６原电池原理应用填空难设问递进科学探究与创新意识总计卷均分７．４６题／９卷９题／９卷元素化合物选择、填空难选项并列、设问递进科学探究与创新意识占比７．４％考频常见考法命题规律与趋势０１考频赋分本专题内容为高考的高频考点，卷均分为７．４分。０２题型难度试题难度中等偏难。试题在选择题中侧重电化学原理的考查，在非选择题中考查电极反应式的书写和有关的计算。０３考查内容试题涉及的考点有原电池原理及其应用、金属的腐蚀和防护、电解精炼、电镀等，对以上考点以定性考查为主，也涉及定量的计算。０４核心素养学科核心素养以科学探究与创新意识、科学态度与社会责任为主。０５命题趋势预计２０２０年等级性考试以生产、生活和环境保护等实际前景入手，以电化学原理为考查重点。０６备考建议关注新闻和科技发展，利用电化学原理分析有关装置的工作原理。专题十三　电化学１　　　　对应学生用书起始页码Ｐ１５０考点一原电池的工作原理　金属的电化学腐蚀与防护中频考点　　１．原电池原理（１）原电池的工作原理①原电池的电路构成：由电极、导线构成外部电路，由电极、电解质溶液构成内部电路。②原电池的电路沟通：外电路中电子从负极流出沿导线转移到正极；内电路中阴、阳离子在电场作用下分别移向负极、正极。③电极上发生变化的物质负极发生氧化反应正极发生还原反应负极本身或其他还原剂（如燃料电池中的燃料）内电路中的阳离子或其他氧化剂　　（２）原电池中正、负极的判断注意　原电池的正、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式———活泼金属一定是负极。如Ａｌ、Ｍｇ和ＮａＯＨ溶液构成的原电池中，Ａｌ为负极，Ｍｇ为正极。（３）原电池原理的应用①比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性相对较强的金属作负极，而活动性相对较弱的金属（或导电的非金属）作正极。②加快化学反应速率由于形成了原电池，导致反应速率加快。如Ｚｎ与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量ＣｕＳＯ４溶液，形成Ｃｕ－Ｚｎ原电池，加快反应速率。③用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。④设计制作原电池ａ．首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂（一般为活泼金属）作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。ｂ．如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。　　２．金属的腐蚀与防护（１）化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀原理金属与接触到的物质直接反应不纯的金属接触到电解质溶液形成原电池本质Ｍ－ｎｅ－􀪅􀪅Ｍｎ＋Ｍ－ｎｅ－􀪅􀪅Ｍｎ＋现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重　　（２）钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈弱酸性或中性水膜酸性较强负极反应２Ｆｅ－４ｅ－􀪅􀪅２Ｆｅ２＋Ｆｅ－２ｅ－􀪅􀪅Ｆｅ２＋正极反应Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ－􀪅􀪅４ＯＨ－２Ｈ＋＋２ｅ－􀪅􀪅Ｈ２↑总反应２Ｆｅ＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ􀪅􀪅２Ｆｅ（ＯＨ）２Ｆｅ＋２Ｈ＋􀪅􀪅Ｆｅ２＋＋Ｈ２↑　　（３）金属的防护①改变金属的内部结构，增强抗腐蚀能力。②覆盖保护层。③使用电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法{（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）。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活泼本题涉及的考点有原电池原理、金属的电化学腐蚀及其防护方法，考查考生结合实物对实验现象接受、吸收、整合化学信息的能力，体现了“科学探究与创新意识”学科核心素养。解析　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。答案　Ｄ１．（２０１９山东青岛二中期末，１１）一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，其中离子交换膜Ⅰ、Ⅱ分别是氯离子交换膜和钠离子交换膜中的一种，图中有机废水中的有机物􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋２　　　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）可用Ｃ６Ｈ１０Ｏ５表示。下列有关说法正确的是（　　）Ａ．ａ电极为该电池的负极，离子交换膜Ⅰ是钠离子交换膜Ｂ．ａ电极附近溶液的氯离子浓度增大，ｂ电极附近溶液的ｐＨ减小Ｃ．ａ电极的电极反应式为Ｃ６Ｈ１０Ｏ５－２４ｅ－＋７Ｈ２Ｏ􀪅􀪅６ＣＯ２↑＋２４Ｈ＋Ｄ．中间室中Ｎａ＋移向左室，Ｃｌ－移向右室１．答案　Ｃ　该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则ｂ电极是正极，ａ电极是负极。负极上发生反应生成氢离子，为维持溶液呈电中性，咸水中的Ｃｌ－移向左室，则离子交换膜Ⅰ是氯离子交换膜，Ａ项错误；电解质溶液中Ｃｌ－移向左室，ａ电极附近溶液的氯离子浓度增大，ｂ电极消耗氢离子，溶液的ｐＨ增大，Ｂ项错误；ａ电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为Ｃ６Ｈ１０Ｏ５－２４ｅ－＋７Ｈ２Ｏ􀪅􀪅６ＣＯ２↑＋２４Ｈ＋，Ｃ项正确；放电时，电解质溶液中Ｎａ＋移向右室，Ｃｌ－移向左室，Ｄ项错误。２．（２０１９山东滨州期末，１３）某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下装置（图ａ）。图ａ的铁棒末段分别连上一块Ｚｎ片和Ｃｕ片，并静置于含有Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］及酚酞的混合凝胶上，一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化（图ｂ）。下列说法错误的是（　　）Ａ．甲区发生的电极反应式：Ｆｅ－２ｅ－􀪅􀪅Ｆｅ２＋Ｂ．乙区产生Ｚｎ２＋Ｃ．丙区呈现红色Ｄ．丁区呈现蓝色２．答案　Ａ　图ａ中为两种情况的吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌为负极：Ｚｎ－２ｅ－􀪅􀪅Ｚｎ２＋，铁为正极：Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ􀪅􀪅４ＯＨ－，Ａ项错误、Ｂ项正确；铁比铜活泼，铁为负极，生成的Ｆｅ２＋与［Ｆｅ（ＣＮ）６］３－结合产生蓝色沉淀，铜电极产生ＯＨ－，丙区域酚酞变红色，Ｃ、Ｄ项正确。考点二电解原理及其应用高频考点　　１．电极产物的判断（１）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。（２）再分析电解质溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的Ｈ＋和ＯＨ－）。（３）然后列出阴、阳两极的放电顺序：２．各类电解质的电解规律类型电解质特点实例电解产物阴极阳极电极反应特点电解对象电解质溶液的变化电解质溶液的复原电解水型含氧酸Ｈ２ＳＯ４可溶性强碱ＮａＯＨ活泼金属含氧酸盐ＫＮＯ３Ｈ２Ｏ２阴极：４Ｈ＋＋４ｅ－􀪅􀪅２Ｈ２↑阳极：４ＯＨ－－４ｅ－􀪅􀪅２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑水浓度增大加Ｈ２Ｏ电解电解质型无氧酸ＨＣｌＨ２Ｃｌ２不活泼金属无氧酸盐ＣｕＣｌ２ＣｕＣｌ２电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电电解质浓度减小通ＨＣｌ加ＣｕＣｌ２放Ｈ２生碱型活泼金属无氧酸盐ＮａＣｌＨ２Ｃｌ２阴极：２Ｈ＋＋２ｅ－􀪅􀪅Ｈ２↑阳极：电解质阴离子放电电解质和水生成新电解质通ＨＣｌ放Ｏ２生酸型不活泼金属含氧酸盐ＣｕＳＯ４ＣｕＯ２阴极：电解质阳离子放电阳极：４ＯＨ－－４ｅ－􀪅􀪅２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑电解质和水生成新电解质加ＣｕＯ　　注意　电解水型的电解质溶液为不饱和溶液时才符合上述规律。３．原电池、电解池和电镀池的比较原电池电解池电镀池定义将化学能转化成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理，在某些金属表面镀上一层其他金属的装置装置举例形成条件①活动性不同的两个电极②电解质溶液③形成闭合回路④自发的氧化还原反应①两个电极接直流电源②两个电极插入电解质溶液中③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的阳离子电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解池，但有限制条件：阳极必须是镀层金属，阴极是镀件电极反应负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中的金属阳离子得电子􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十三　电化学３　　　　续表原电池电解池电镀池电子流向负极导线　→正极电源负极导线　→阴极电源正极导线　←阳极电源负极导线　→阴极电源正极导线　←阳极带电粒子的移向阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池反应原理举例负极：Ｚｎ－２ｅ－􀪅􀪅Ｚｎ２＋正极：２Ｈ＋＋２ｅ－􀪅􀪅Ｈ２↑总反应：Ｚｎ＋２Ｈ＋􀪅􀪅Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑阳极：２Ｃｌ－－２ｅ－􀪅􀪅Ｃｌ２↑阴极：Ｃｕ２＋＋２ｅ－􀪅􀪅Ｃｕ总反应：ＣｕＣｌ２电解􀪅􀪅Ｃｕ＋Ｃｌ２↑阳极：Ｚｎ－２ｅ－􀪅􀪅Ｚｎ２＋阴极：Ｚｎ２＋＋２ｅ－􀪅􀪅Ｚｎ溶液中Ｚｎ２＋浓度不变主要应用牺牲阳极的阴极保护法；制造多种新的化学电源电解饱和食盐水（氯碱工业）；电冶金（冶炼Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ）；精炼铜镀层金属为铬、锌、镍、银等，使被保护的金属抗腐蚀能力增强，增加美观和表面硬度实质使氧化还原反应中的电子通过导线定向转移，形成电流使电流通过电解质溶液，而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程相同之处均发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等　　（２０１７课标Ⅱ，１１，６分）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为Ｈ２ＳＯ４－Ｈ２Ｃ２Ｏ４混合溶液。下列叙述错误的是（　　）Ａ．待加工铝质工件为阳极Ｂ．可选用不锈钢网作为阴极Ｃ．阴极的电极反应式为：Ａｌ３＋＋３ｅ－􀪅􀪅ＡｌＤ．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动本题涉及的考点有电解原理、铝单质的性质，考查了考生结合题给信息解决实际问题的能力，体现了“科学探究与创新意识”学科核心素养。解析　Ａｌ０→Ａｌ＋３２Ｏ３发生氧化反应，故铝质工件为阳极，Ａ正确；阴极材料为金属或导电的非金属，可选用不锈钢网，Ｂ正确；电解质溶液中含有大量Ｈ＋，故阴极的电