全國

熱門城市 | 全國 北京 上海 廣東

華北地區(qū) | 北京 天津 河北 山西 內(nèi)蒙古

東北地區(qū) | 遼寧 吉林 黑龍江

華東地區(qū) | 上海 江蘇 浙江 安徽 福建 江西 山東

華中地區(qū) | 河南 湖北 湖南

西南地區(qū) | 重慶 四川 貴州 云南 西藏

西北地區(qū) | 陜西 甘肅 青海 寧夏 新疆

華南地區(qū) | 廣東 廣西 海南

  • 微 信
    高考

    關(guān)注高考網(wǎng)公眾號

    (www_gaokao_com)
    了解更多高考資訊

您現(xiàn)在的位置:首頁 > 高考資源網(wǎng) > 高中教案 > 高三化學(xué)教案 > 高三化學(xué)教案:《電化學(xué)解題策略》教學(xué)設(shè)計

電子課本

高考真題

高考模擬題

高中試卷

高中課件

高中教案

高三化學(xué)教案:《電化學(xué)解題策略》教學(xué)設(shè)計

來源:精品學(xué)習(xí)網(wǎng) 2018-11-12 17:29:47

  本文題目:高三化學(xué)教案:電化學(xué)解題策略

  電化學(xué)解題策略

  通過研究近幾年全國各地的高考試題,有關(guān)電化學(xué)試題仍是2012年高考一大亮點,這充分說明電化學(xué)在今后教學(xué)中的重要性。但這類試題往往又是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點,錯誤率較高。如何解答此類問題,現(xiàn)歸納如下:

  【解題策略】

  一. 電化學(xué)中四個極

  正負(fù)極是根據(jù)物理學(xué)上的電極電勢高低而規(guī)定的,多用于原電池。正極電極電勢高,是流入電子(外電路)的電極;負(fù)極電極電勢低,是流出電子(外電路)的電極。

  陰陽極是針對電解池或電鍍池來命名的。陽極是指與電源正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng)的電極;陰極是指與電源負(fù)極相連,發(fā)生還原反應(yīng)的電極。

  二. 電化學(xué)中四個池

  1. 原電池:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。除燃料電池外,一般由活潑金屬作負(fù)極。

  2. 電解池:電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

  3. 電鍍池:應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層新金屬的裝置。通常鍍層金屬接電源正極,待鍍金屬的物件接電源負(fù)極,含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。

  4. 電解精煉池:應(yīng)用電解原理提純某些金屬的裝置,通常提純的金屬接電源正極,該金屬的純凈固體接電源負(fù)極,電解液含有待提純金屬的陽離子。

  三. 原電池電極的四種判斷方法

  1. 根據(jù)構(gòu)成原電池的電極材料判斷:活潑金屬作負(fù)極,較不活潑金屬或?qū)щ姷姆墙饘偌敖饘傺趸镒髡龢O。

  2. 根據(jù)電子流向或電流流向判斷:電子流出或電流流入的電極為負(fù)極,反之為正極。

  3. 根據(jù)電極反應(yīng)進(jìn)行判斷:發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。也可依據(jù)電極附近指示劑(石蕊、酚酞、淀粉試液等)的顯色情況判斷該電極是 或 等放電,從而確定正、負(fù)極。如用酚酞作指示劑,若電極附近溶液變紅色,說明該電極附近溶液顯堿性, 在該電極附近得電子被還原,該電極為正極。

  4. 根據(jù)兩極現(xiàn)象判斷:通常溶解或質(zhì)量減少的一極為負(fù)極;質(zhì)量增加或有氣泡產(chǎn)生的一極為正極。

  四. 電解的四種類型

  1. 只有溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化:如用惰性電極電解 溶液、 溶液,其電解反應(yīng)式分別為:

  2. 形式上看只有水發(fā)生化學(xué)變化:如惰性電極電解 溶液的電解反應(yīng)式均為:

  3. 溶質(zhì)、水均發(fā)生化學(xué)變化:如惰性電極電解 溶液、 溶液,其電解反應(yīng)式分別為:

  4. 形式上看溶質(zhì)和水均未發(fā)生化學(xué)變化:如鐵器上鍍銅,電極反應(yīng)式分別為:陽極銅棒: ,陰極鐵器: 。

  五. 書寫電極反應(yīng)的四原則

  1. 加減原則:根據(jù)得失電子守恒,總反應(yīng)式為兩個電極反應(yīng)式之和。若已知一個電極反應(yīng)式,可用總反應(yīng)式減去已知的反應(yīng)式,得另一電極反應(yīng)式。

  2. 共存原則:因為物質(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同,所以電極反應(yīng)式的書寫必須考慮介質(zhì)環(huán)境。堿性溶液中 不可能存在,也不可能有 參加反應(yīng);當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時,不可能有 參加反應(yīng)。如甲烷燃料電池以KOH為電解質(zhì)溶液時:負(fù)極反應(yīng)式: ;正極反應(yīng)式: 。

  3. 得氧失氧原則:得氧時,在反應(yīng)物中加 (電解質(zhì)為酸性時)或 (電解質(zhì)溶液為堿性或中性時);失氧時,在反應(yīng)物中加 (電解質(zhì)為堿性或中性時)或 (電解質(zhì)為酸性時)。如“鈕扣”電池以KOH為電解質(zhì)溶液,其電池總反應(yīng)式為: ,負(fù)極 ,根據(jù)得氧原則,負(fù)極反應(yīng)式為: ;正極 ,根據(jù)失氧原則,正極反應(yīng)式為: 。

  4. 中性吸氧反應(yīng)成堿原則:在中性電解質(zhì)溶液中,通過金屬吸氧所建立起來的原電池反應(yīng),其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。如銀鋅電池、鐵的吸氧腐蝕、以鋁、空氣、海水為材料組成的海水電池等。

  【題型解讀】

  題型一、電極名稱和電極材料的判斷

  例1. 銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,鋅片是( )

  A. 陰極 B. 正極 C. 陽極 D. 負(fù)極

  解析:電解池的兩極分別命名為陰、陽極,原電池的兩極分別命名為正、負(fù)極。題中裝置構(gòu)成的是原電池,鋅片失電子作原電池的負(fù)極。答案:D

  題型二、電極方程式的書寫

  例2. 下圖是電解CuCl2溶液的裝置,其中c、d為石墨電極,則下列判斷正確的是( )

  A. a為負(fù)極,b為正極 B. a為陽極,b為陰極

  C. 電解過程中,d電極的質(zhì)量增加 D. 電解過程中,氯離子的濃度不變

  解析:根據(jù)電流方向可判斷出a為正極,b為負(fù)極,c為陽極,d為陰極。用惰性電極電解CuCl2溶液時,兩個電極上發(fā)生的反應(yīng)陽極(c電極)為: ,陰極(d電極)為: 。答案:C

  題型三、廢舊電池的處理方法

  例3. 隨著人們生活水平的不斷提高,廢舊電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程,其首要原因是( )

  A. 利用電池外殼的金屬材料

  B. 防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水體造成污染

  C. 不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品

  D. 回收其中的石墨電極

  解析:隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高,環(huán)境污染和環(huán)保問題已越來越受到人們的重視,廢舊電池中含有鉛、汞等多種重金屬離子,極易對環(huán)境造成污染。答案:B

  題型四、利用得失電子守恒進(jìn)行計算

  例4. 室溫下,在實驗室中電解500mL某0.03mol/L的NaCl溶液,通電一段時間后溶液的pH從7增加到12時(設(shè)電解時溶液的體積變化忽略不計),則陰極產(chǎn)生氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)和溶液中NaCl的濃度分別為( )

  A. 112mL, 0.02mol/L B. 56mL, 0.02mol/L

  C. 56mL, 0.04mol/L D. 112mL, 0.04mol/L

  解析:室溫下,pH=12時, ,生成的 的物質(zhì)的量為

  。由電極反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等,推導(dǎo)出電子與各物質(zhì)之間物質(zhì)的量的關(guān)系為: 。由生成的 的物質(zhì)的量可直接求得

  參加反應(yīng)的NaCl的物質(zhì)的量為 。剩余NaCl的濃度為

  ,生成的H2為 。答案:B

  題型五、電化學(xué)基礎(chǔ)知識應(yīng)用

  1. 判斷金屬的活動性強弱

  例5. X、Y、Z、M代表四種金屬元素,金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時,X溶解,Z極上有氫氣放出;若電解 和 共存的溶液時,Y先析出;又知 的氧化性強于 ,則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為( )

  A. X>Z>Y>M B. X>Y>Z>M C. M>Z>X>Y D. X>Z>M>Y

  解析:金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀H2SO4中,形成原電池,X溶解說明金屬活動性X>Z;電解 和 共存的溶液時,Y先析出,則金屬活動性Z>Y;離子的氧化性越強,其單質(zhì)的金屬活動性越弱,則金屬活動性Y>M。答案:A

  2. 金屬的腐蝕

  例6. 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后,常出現(xiàn)紅棕色的銹斑,在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是( )

  A.

  B.

  C.

  D.

  解析:洗過的鐵鍋在空氣中放置,可發(fā)生吸氧腐蝕,負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為: ,正極發(fā)生的反應(yīng)為: ,總反應(yīng)式為: ,而 又易被O2氧化為紅褐色的 。答案:D

  題型6、電子守恒法的應(yīng)用。

  例7、500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0 mol?L-1,用石墨作電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時間后,兩極均收集到22.4 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),假定電解后溶液體積仍為500 mL,下列說法正確的是( )

  A.原混合溶液中c(K+)為1 mol?L-1 B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子

  C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5 mol D.電解后溶液中c(H+)為2 mol?L-1

  解析:兩極反應(yīng)為:陰極 Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑ 陽極:4OH--4e-=O2↑+2H2O,兩極都收集1mol氣體,由陽極得到轉(zhuǎn)移電子為4mol,又知生成1molH2轉(zhuǎn)移電子2mol,根據(jù)電子得失守恒,n(Cu2+)=1mol.再通過離子所帶電荷的守恒,在500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中存在關(guān)系:2c(Cu2+)+c(K+)=c(NO3-),可以求出c(K+)=2 mol?L-1 .電解過程中消耗的n(OH-)=4mol,則溶液中留下4mol的H+,c(H+)=8mol?L-1 .

  答案:B

  例8、如下圖所示,若電解5min時銅電極質(zhì)量增加2.16g,試回答:

  (1)電源電極X名稱為_____________。

  (2)pH變化:A___________, B__________, C__________。

  (3)通電5min時,B中共收集224mL氣體(標(biāo)況),溶液體積為200mL。(設(shè)電解前后無體積變化)則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為__________。

  (4)若A中KCl溶液的體積也是200mL,電解后,溶液的pH是___________(設(shè)前后體積無變化)。

  解析:(1)因為Cu電極增重,說明溶液中的Ag+在此極析出,所以Cu極為陰極,Ag極為陽極,那么與Ag極相連的電源Y極為正極,X極為負(fù)極。(2)電解KCl溶液時,陰極上2H++2e-=H2↑,溶液pH增大,電解CuSO4和K2 SO4溶液時,陽極4OH- - 4e-=2H2O+O2↑,溶液pH減小。電解AgNO3溶液實質(zhì)是電鍍,溶液濃度不變,故pH不變。(3)C中銅電極增加2.16gAg,通過的電子為n(e-)= 0.02mol,因為串聯(lián)電池,每個電極通過的電子均為0.02mol,B中陽極4OH- - 4e-=2H2O+O2↑,放出O2為 =0.005mol,陰極放出H2為:0.01mol-0.005mol=0.005mol,根據(jù)H2的物質(zhì)的量推知H+得電子2×0.005mol,則Cu2+得電子為0.02mol -2×0.005mol, CuSO4 的濃度為: 。

  (4)A中陰極2H++2e-=H2↑,H+減少n(H+)=0.02mol,

  c(OH-) = ,pH=13。

  答案:(1)負(fù)極(2)增大;減小;不變(3)0.025mol/L(4)13。

  例9、(1)肼(N2H4)又稱聯(lián)氨,是一種可燃性的液體,可用作火箭燃料。已知在101kPa時,32.0gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣,放出熱量624kJ(25℃時),N2H4完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。

  (2)肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%~30%的KOH溶液。

  肼—空氣燃料電池放電時:

  正極的電極反應(yīng)式是 。

  負(fù)極的電極反應(yīng)式是 。

  (3)下圖是一個電化學(xué)過程示意圖。

  ①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是 。

 、诩僭O(shè)使用肼—空氣燃料電池作為本過程中的電源,銅片的質(zhì)量變化128g,則肼一空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣 L(假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%)

  解析:(1)注意32克N2H4為1mol,注意△H應(yīng)與方程式的計量數(shù)相對應(yīng),如N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1);△H=-624kJ/mol

  (2)肼—空氣燃料電池,電解質(zhì)溶液是KOH溶液。故電極反應(yīng)為:

  (正極)O2+2H2O+4e-=4OH- ,(負(fù)極)N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑

  (3)①此圖為電解裝置,銅片為陽極,鋅片為陰極。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu2++2e-=Cu

  ② 銅片減少128g,即轉(zhuǎn)移電子4mol 根據(jù)O2+2H2O+4e-=4OH-計算得,需要氧氣1mol,轉(zhuǎn)化為空氣則需要112L。

  答案:(1)N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1);△H=-624kJ/mol

  (2)O2+2H2O+4e-=4OH- ; N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑

  (3)①Cu2++2e-=Cu ②112

  【專題測試】

  1.下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是

  (  )

  【解析】 選項A,Zn應(yīng)為原電池負(fù)極,Cu為原電池正極。選項B,鹽橋兩邊的燒杯中盛裝的電解質(zhì)溶液應(yīng)互換。選項C,粗銅應(yīng)連接電源正極。選項D,電解飽和NaCl溶液,Cl-在陽極放電產(chǎn)生Cl2,溶液中的H+在陰極獲得電子而產(chǎn)生H2,正確。

  【答案】 D

  2.下列敘述正確的是

  (  )

  ①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置、谠姵氐恼龢O發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng) ③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過原電池的裝置均可實現(xiàn) ④碳棒不能用來作原電池的正極、莘磻(yīng)Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+,能以原電池的形式來實現(xiàn)

  A.①⑤         B.①④⑤

  C.②③④ D.②⑤

  【解析】 ②原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),③不能實現(xiàn),④碳棒可以作原電池的正極。

  【答案】 A

  3.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應(yīng)用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應(yīng)式為:

  Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)

  下列說法錯誤的是

  (  )

  A.電池工作時,鋅失去電子

  B.電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO2(s)+H2O(l)+2e-===Mn2O3(s)+2OH-(aq)

  C.電池工作時,電子由正極通過外電路流向負(fù)極

  D.外電路中每通過0.2 mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g

  【解析】 由所給電池的總反應(yīng)式可知,電池工作時,每有1 mol Zn參加反應(yīng),失去2 mol電子,則會有2 mol電子從負(fù)極Zn開始,流經(jīng)外電路而流向正極,并在正極發(fā)生反應(yīng),2MnO2(s)+H2O(l)+2e-===Mn2O3(s)+2OH-(aq),故外電路每通過0.2 mol電子,Zn的質(zhì)量就減輕6.5 g。

  【答案】 C

  4.科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池,利用細(xì)菌將有機酸轉(zhuǎn)化成氫氣,氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為

  (  )

  A.H2+2OH--2e-===2H2O

  B.O2+4H++4e-===2H2O

  C.H2-2e-===2H+

  D.O2+2H2O+4e-===4OH-

  【答案】 C

  5.鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕,發(fā)生的原電池反應(yīng)為:2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是

  (  )

  A.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為:Fe-2e-===Fe2+

  B.正極發(fā)生的反應(yīng)為:2H2O+O2+2e-===4OH-

  C.原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置

  D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕

  【答案】 A

  6.在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng),同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是

  (  )

  ①原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng)、谠姵卣龢O和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)、墼姵刎(fù)極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng)、茉姵刎(fù)極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)

  A.①② B.②③

  C.③④ D.①④

  【解析】 原電池的負(fù)極和電解池的陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng)。原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)。

  【答案】 B

  7.用惰性電極分別電解足量的下列物質(zhì)的水溶液一段時間后,向剩余電解質(zhì)溶液中加入一定量的一種物質(zhì)(括號內(nèi)),溶液能恢復(fù)到與原來溶液完全一樣的是

  (  )

  A.CuCl2(CuO) B.NaOH(NaOH)

  C.NaCl(HCl) D.CuSO4〔Cu (OH)2〕

  【解析】 首先分析各水溶液中存在哪些陰、陽離子,判斷陰、陽兩極參加反應(yīng)的離子是什么?溶液中減少的是什么?顯然A中電解的是CuCl2,B中被電解的是水,D中減少的是CuO,與添加的物質(zhì)不符被否定。

  【答案】 C

  8.氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池,它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是:

  12H2+NiO(OH) Ni(OH)2

  根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述中正確的是

  (  )

  A.電池放電時,電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大

  B.電池放電時,鎳元素被氧化

  C.電池充電時,氫元素被氧化

  D.電池放電時,H2是負(fù)極

  【解析】 放電時,反應(yīng)向右進(jìn)行,氫被氧化為H+,負(fù)極區(qū)pH減小,鎳元素被還原,而充電時,反應(yīng)向左進(jìn)行,氫元素被還原。

  【答案】 D

  9.若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是:Cu+2H+===Cu2++H2↑,則下列關(guān)于該裝置的有關(guān)說法正確的是

  (  )

  A.該裝置可能是原電池,也可能是電解池

  B.該裝置只能是原電池,且電解質(zhì)溶液為硝酸

  C.該裝置只能是電解池,且金屬銅為該電解池的陽極

  D.該裝置只能是原電池,電解質(zhì)溶液不可能是鹽酸

  【解析】 不能是原電池,Cu+H+不能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

  【答案】 C

  10.用惰性電極電解2 L 1.0 mol?L-1CuSO4溶液,在電路中通過0.5 mol電子后,調(diào)換正負(fù)極繼續(xù)電解,電路中通過了1 mol電子,此時溶液中c(H+)為(假設(shè)體積不變)

  (  )

  A.1.5 mol?L-1 B.0.75 mol?L-1

  C.0.5 mol?L-1 D.0.25 mol?L-1

  【解析】 調(diào)換正負(fù)極前后電極反應(yīng)式的比較情況如下:

  前陽:4OH--4e-===2H2O+O2↑陰:2Cu2++4e-===2Cu

  后陽:2Cu-4e-===2Cu2+(先)4OH--4e-===2H2O+O2↑(后)陰:2Cu2++4e-===2Cu

  由上反應(yīng)知:電路中轉(zhuǎn)移的1.5 mol電子中,只有1 mol由OH-放電產(chǎn)生,即消耗的n(OH-)=1 mol,亦即溶液中積累的n(H+)=1 mol,故c(H+)=0.5 mol/L。

  【答案】 C

  11.把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯(lián),在一定條件下通電一段時間后,析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為

  (  )

  A.1∶2∶3       B.3∶2∶1

  C.6∶3∶1 D.6∶3∶2

  【答案】 D

  12.下列描述中,不符合生產(chǎn)實際的是

  (  )

  A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽極

  B.電解法精煉粗銅,用純銅作陰極

  C.電解飽和食鹽水制燒堿,用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極

  D.在鍍件上電鍍鋅,用鋅作陽極

  【答案】 A

  13.如下圖所示,通電后,A極上析出Ag,對該裝置的有關(guān)敘述正確的是 (  )

  A.P是電源的正極

  B.F極上發(fā)生的反應(yīng)為:4OH--4e-===2H2O+O2↑

  C.通電后,甲、乙、丙三池中,除了E、F兩極外,其他電極均參加了反應(yīng)

  D.通電后,甲池溶液的pH減小,而乙、丙兩池溶液的pH不變

  【答案】 B

  14.如下圖所示,X、Y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色、無臭

  氣體放出。符合這一情況的是 (  )

  a極板 b極板 X電極 Z溶液

  A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4

  B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH

  C 銀 鐵 正極 AgNO3

  D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2

  【答案】 A

  15.天津是我國研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(LiCoO2),充電時LiCoO2中Li被氧化,Li+遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳(C6)中,以LiC6表示。電池反應(yīng)為LiCoO2+C6 CoO2+LiC6,下列說法正確的是

  (  )

  A.充電時,電池的負(fù)極反應(yīng)為LiC6-e-===Li++C6

  B.放電時,電池的正極反應(yīng)為CoO2+Li++e-===LiCoO2

  C.羧酸、醇等含活潑氫的有機物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)

  D.鋰離子電池的比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)低

  【解析】 A項,充電時,發(fā)生電解池反應(yīng),電池負(fù)極即為電解池陰極,發(fā)生還原反應(yīng)Li++C6+e-===LiC6;B項,放電時發(fā)生原電池反應(yīng)電池正極發(fā)生還原反應(yīng);C項,含活潑氫的有機物作電解質(zhì)易得電子;D項,鋰相對原子質(zhì)量小,其密度最小,所以鋰離子電池的比能量高。

  【答案】 B

  16.將Mg條、Al條平行插入一定濃度的NaOH溶液中,如下圖所示用導(dǎo)線連接起來。下列敘述符合事實的是 (  )

  A.斷開K2,閉合K1時,Al電極反應(yīng)為:Al+4OH--3e-===AlO-2+2H2O

  B.斷開K2,閉合K1時,由于Mg比Al活潑,故Mg失去電子被氧化成Mg2+

  C.斷開K1,閉合K2時,電子由Mg向Al流動

  D.斷開K1,閉合K2時,溶液中立即會有白色沉淀析出

  【解析】 斷開K2,閉合K1時,Al、Mg、NaOH構(gòu)成原電池,Al能自發(fā)與NaOH溶液反應(yīng)而失去電子,為原電池的負(fù)極:Al+4OH--3e-===AlO-2+2H2O,故選項A正確,B錯誤。斷開K1,閉合K2時,構(gòu)成電解NaOH溶液的電解池,Al接電源的正極為電解池的陽極,被溶解:Al-3e-===Al3+,生成的Al3+馬上與溶液中過量的OH-反應(yīng)生成AlO-2,看不到白色沉淀析出。Mg接電源的負(fù)極為電解池的陰極,溶液中的H+在該極獲得電子而產(chǎn)生H2:2H++2e-===H2↑。電子流向為:Mg→NaOH溶液→Al,故選項C、D錯誤。

  【答案】 A

  17.(10分)如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素,某同學(xué)做了如下探究實驗:

  序號 內(nèi)容 實驗現(xiàn)象

  1 常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月 干燥的鐵絲表面依然光亮

  2 常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時 鐵絲表面依然光亮

  3 常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月 鐵絲表面已變得灰暗

  4 將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面略顯灰暗

  5 將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面已變得灰暗

  6 將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面灰暗程度比實驗5嚴(yán)重

  回答以下問題:

  (1)上述實驗中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實驗序號)________;在電化學(xué)腐蝕中,負(fù)極反應(yīng)是__________________;正極反應(yīng)是______________________;

  (2)由該實驗可知,可以影響鐵銹蝕速率的因素是___________________________

  ______________________________________________________________________;

  (3)為防止鐵的銹蝕,工業(yè)上普遍采用的方法是________________________(答兩種方法)。

  【解析】 由實驗現(xiàn)象(鐵絲表面變灰暗)得出發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的實驗為3、4、5、6,負(fù)極Fe失電子變成Fe2+被腐蝕,正極均為O2放電。從能否構(gòu)成原電池的條件等方面來回答問題(2)。從改變物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面,從覆蓋保護(hù)層、原電池原理等方面進(jìn)行思考來回答問題(3)。

  【答案】 (1)3、4、5、6

  Fe-2e-===Fe2+(或2Fe-4e-===2Fe2+)

  2H2O+O2+4e-===4OH-

  (2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)存在

  (3)電鍍、發(fā)藍(lán)等表面覆蓋保護(hù)層,犧牲陽極的陰極保護(hù)法等

  18.(10分)二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料。工業(yè)上以軟錳礦為原料,利用硫酸亞鐵制備高純二氧化錳的流程如下:

  某軟錳礦的主要成分為MnO2,還含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分陽離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時溶液的pH見下表,回答下列問題:

  沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Cu(OH)2

  pH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7

  沉淀物 Zn(OH)2 CuS ZnS MnS FeS

  pH 8.0 ≥0.42 ≥2.5 ≥7 ≥7

  (1)硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4,酸浸時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。

  (2)濾渣A的主要成分為__________________。

  (3)加入MnS的目的是除去________________雜質(zhì)。

  (4)堿性鋅錳干電池中,MnO2參與的電極反應(yīng)方程式為___________________________

  ________________________________________________________________________。

  (5)從廢舊堿性鋅錳干電池中可以回收利用的物質(zhì)有________________________(寫出兩種)。

  【解析】 (2)軟錳礦酸浸后,濾液中主要含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+和H+,當(dāng)加氨水調(diào)pH至5.4時,根據(jù)題目所給表格,此pH下,只有Al3+、Fe3+可沉淀完全。

  (3)在pH=5.4時,Cu2+、Zn2+可以硫化物的形式沉淀完全,而MnS在此情況下不可溶解形成Mn2+和S2-,因此加入MnS是為了除去Cu2+和Zn2+。

  【答案】 (1)MnO2+2FeSO4+2H2SO4===MnSO4+

  Fe2(SO4)3+2H2O (2)Fe(OH)3、Al(OH)3 (3)Cu2+、Zn2+

  (4)MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-(或2MnO2+H2O+2e-===Mn2O3+2OH-) (5)鋅、二氧化錳

  19.(13分)物質(zhì)X是中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì),X既能與稀硫酸反應(yīng),又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。

  (1)若X為氧化物,X的化學(xué)式是________________。

  (2)若X為單質(zhì),X用于焊接鋼軌反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________

  ________________________________________________________________________。

  (3)若X與稀硫酸反應(yīng)生成無色無味的氣體A,與濃氫氧化鈉溶液加熱反應(yīng)生成氣體B。等物質(zhì)的量的A和B在水溶液中反應(yīng)又生成X。

  X與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________;

  X與足量稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式是________________________________

  ________________________________________________________________________。

 、僭谟詈狡髦,可以不斷的將座艙內(nèi)的空氣通過盛有金屬過氧化物(以過氧化鈉為例)的容器,以除去A。反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________。

  ②科學(xué)家設(shè)計出新的航天飛船內(nèi)的空氣更新系統(tǒng)。其中一步是A和氫氣在200~250 ℃時,鎳催化劑作用下,生成甲烷和另一物質(zhì)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________。

  ③熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如下圖所示:

  C(Ⅰ)的電極名稱是________(填正極或負(fù)極)。該燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是______________________。

  熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖

  【答案】 (1)Al2O3 (2)2Al+Fe2O3=====高溫2Fe+Al2O3

  (3)HCO-3+H+===H2O+CO2↑

  NH+4+HCO-3+2OH-===NH3?H2O+CO2-3+H2O

 、2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2

 、贑O2+4H2=====Ni200~250 ℃CH4+2H2O

  ③負(fù)極 2H2+O2===2H2O

  20.(11分)新型鋰離子電池在新能源的開發(fā)中占有重要地位,可用作節(jié)能環(huán)保電動汽車的動力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料,它的制備方法如下:

  方法一:將碳酸鋰、乙酸亞鐵[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后,在800 ℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰,同時生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出。

  方法二:將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液,以鐵棒為陽極,石墨為陰極,電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥,在800 ℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。

  在鋰離子電池中,需要一種有機聚合物作為正負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì),該有機聚合物的單體之一(用M表示)的結(jié)構(gòu)簡式如下:

  請回答下列問題:

  (1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。其原因是________________________________________________________________________。

  (2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中,除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外,還有________、________、________(填化學(xué)式)生成。

  (3)在方法二中,陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為__________________________

  ________________________________________________________________________。

  (4)寫出M與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:___________________________

  ________________________________________________________________________。

  (5)已知該鋰離子電池在充電過程中,陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵,則該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________。

  【解析】 (1)因制備該電池電極材料的原料為乙酸亞鐵,產(chǎn)品為磷酸亞鐵鋰,為防止亞鐵化合物被氧化,故兩種制備方法的過程必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。

  (2)方法一中除生成磷酸亞鐵鋰和乙酸外,由碳酸鋰可生成CO2氣體,由磷酸二氫銨可生成NH3和水蒸氣,故除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外,還有CO2、H2O和NH3生成。

  (3)分析方法二所給條件,抓住幾個關(guān)鍵點:①鐵作陽極;②磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液為電解液;③析出磷酸亞鐵鋰沉淀,所以陽極的電極反應(yīng)式為:Fe+H2PO-4+Li+-2e-===LiFePO4+2H+。

  (4)分析M的結(jié)構(gòu)簡式可知,M分子中既含甲基丙烯酸酯的結(jié)構(gòu),又含碳酸二酯的結(jié)構(gòu)(見下圖):

  由此可分析寫出M與足量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。

  (5)該電池放電時正極的電極反應(yīng)為充電時陽極電極反應(yīng)的逆過程,即由磷酸鐵生成磷酸亞鐵鋰,故放電時正極的電極反應(yīng)式為:FePO4+Li++e-===LiFePO4。

  【答案】 (1)為了防止亞鐵化合物被氧化

  (2)CO2 H2O NH3

  (3)Fe+H2PO-4+Li+-2e-===LiFePO4+2H+

  (4)

  HOCH2CH2OH+Na2CO3+CH3OH

  (5)FePO4+Li++e-===LiFePO4

  21.(8分)常溫下電解200 mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液,理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如圖中Ⅰ、Ⅱ所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積),根據(jù)圖中信息進(jìn)行下列計算:

  (1)原混合溶液中NaCl和CuSO4的物質(zhì)的量濃度。

  (2)t2時所得溶液的pH。

  (3)電解至t3時,消耗水的質(zhì)量。

  【解析】 (1)陽極首先逸出的是氯氣:n(NaCl)=2n(Cl2)=0.02 mol,則c(NaCl)=0.1 mol/L。

  陽極得到336 mL氣體中,含0.01 mol Cl2和0.005 mol O2,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為:0.01 mol×2+0.005 mol×4=0.04 mol。

  此過程中陰極剛好全部析出銅:

  n(CuSO4)=n(Cu)=0.04 mol2=0.02 mol,

  則c(CuSO4)=0.02 mol0.2 L=0.1 mol/L。

  (2)t2時溶液中c(Na+)=0.1 mol/L,c(SO2-4)=0.1 mol/L。

  根據(jù)電荷守恒有:c(H+)=2×0.1 mol/L-0.1 mol/L=0.1 mol/L,即溶液的pH=1。

  【答案】 (1)c(NaCl)=0.1 mol/L、c(CuSO4)=0.1 mol/L

  (2)pH=1 (3)0.72 g

收藏

高考院校庫(挑大學(xué)·選專業(yè),一步到位!)

高校分?jǐn)?shù)線

專業(yè)分?jǐn)?shù)線

日期查詢

京ICP備10033062號-2 北京市公安局海淀分局備案編號:1101081950

違法和不良信息舉報電話:010-56762110     舉報郵箱:wzjubao@tal.com

高考網(wǎng)版權(quán)所有 Copyright © 2005-2022 0u5j96q.cn . All Rights Reserved

知識商店