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專題十 電化學(xué)基礎(chǔ)
【考綱展示】
1.了解原電池和電解池的工作原理。
2.了解常見化學(xué)電的種類及其工作原理。
3.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。
【知識回扣】
知識網(wǎng)絡(luò)
要點掃描
一、原電池和電解池電極確定的方法
電化學(xué)中電極的確定是電池反應(yīng)式正確書寫的前提，判斷的方法有：
1.根據(jù)反應(yīng)本質(zhì)速判電極
不論是原電池還是電解池，陽極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極總是發(fā)生還原反應(yīng)（原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)），若能找出電極發(fā)生的反應(yīng)是氧化反應(yīng)，還是還原反應(yīng)，則可迅速確定電極。
2.根據(jù)電子、離子移動方向判斷電極
不論是在原電池還是在電解池中，電子總是從陽極（負(fù)極）流向外電路；電解液中總是陽離子移向陰極（正極），陰離子移向陽極（負(fù)極）。
3.根據(jù)溶液pH變化或電極現(xiàn)象判斷電極
無論是在原電池還是在電解池中，只要是有H2生成的電極，該電極區(qū)溶液的pH就增大，該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，該電極為正極；只要是有O2生成的電極，該電極區(qū)pH就減小，該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，該電極為負(fù)極（陽極）。
二、電極反應(yīng)式的書寫
1.原電池電極反應(yīng)式的書寫
（1）一般電極反應(yīng)式的書寫

（2）復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫

2.電解池電極反應(yīng)式的書寫
首先分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組；然后分別對陰陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式；最后合并兩個電極反應(yīng)式得出電解總方程式。
注意事項：（1）書寫電解池中電極反應(yīng)式時，要以實際參加放電的離子表示，但書寫總方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式；（2）要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，且注明條“電解”。
三、電解計算
1.根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰、陽兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。
2.根據(jù)總反應(yīng)式計算：凡是總反應(yīng)式反映出的物質(zhì)的量關(guān)系都可以列比例式計算。
3.根據(jù)關(guān)系計算：由得失電子守恒定律關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算的關(guān)系式，如
物質(zhì)：H2～O2～Cl2～Cu～Ag～H+～OH—～e—
mol 2 1 2 2 4 4 4 4
【熱點透視】
熱點題型
【典例1】將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是
A.液滴中的Cl—由a區(qū)向b區(qū)遷移
B.液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b
區(qū)遷移，與b區(qū)的OH—形成Fe（OH）2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹
D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，
則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu－2e－=Cu2＋
解析：液滴邊緣O2多，在碳粒上發(fā)生正極反應(yīng)O2＋2H2O＋4e－=4OH－。液滴下的Fe發(fā)生負(fù)極反應(yīng)，F(xiàn)e－2e－=Fe2＋，為腐蝕區(qū)(a)。
A．錯誤。Cl－由b區(qū)向a區(qū)遷移；B．正確；C．錯誤。液滴下的Fe因發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕；D．錯誤。Cu更穩(wěn)定，作正極，反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。
答案：B
命題意圖：本題考查電化學(xué)內(nèi)容中金屬吸氧腐蝕的原理的分析。老知識換新面孔，高考試題，萬變不離其宗，關(guān)鍵的知識內(nèi)容一定要讓學(xué)生自己想懂，而不是死記硬背。學(xué)生把難點真正“消化”了就可以做到一通百通，題目再怎么變換形式，學(xué)生也能回答。
【典例2】下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的2SO4溶液，電極均為石墨電極。
（1）接通電，經(jīng)過一段時間后，測得丙中2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加。
據(jù)此回答問題：
①電的N端為 極；
②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；
③列式計算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： ；
④電極c的質(zhì)量變化是 g；
⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因
甲溶液 ；乙溶液 ；丙溶液 ；
（2）如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？
。
解析：（1）①乙中C電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋+2e－=Cu，即C處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，為負(fù)極，N為正極。丙中為2SO4，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為xg。由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2molH2O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5mol電子，而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的。②甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H2O，陽極b處為陰離子OH－放電，即4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則生成O2為0.5/4=0.125mol，標(biāo)況下的體積為0.125×22.4=2.8L。④Cu2＋+2e－=Cu，轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大。乙中陰極為Cu2＋放電，陽極為OH－放電，所以H＋增多，故pH減小。丙中為電解水，對于2SO4而言，其pH幾乎不變。（2）銅全部析出，可以繼續(xù)電解H2SO4，有電解液即可電解。
答案：（1）①正極 ②4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③2.8L ④16g ⑤甲增大，因為相當(dāng)于電解水；乙減小，OH－放電， H＋增多。丙不變，相當(dāng)于電解水。
（2）可以 因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗�的電解反�?yīng)
技巧點撥：電化學(xué)知識是氧化還原反應(yīng)知識的延續(xù)和深入，在分析電化學(xué)題目時，要注意氧化還原反應(yīng)知識的運用。
熱點預(yù)測
【預(yù)測1】一種充電電池放電時的電極反應(yīng)為（ ）
H2+2OH——2e—=2H2O； NiO(OH)+H2O+e—=Ni(OH)2+OH—
當(dāng) 為電池充電時，與外電正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是（ ）
A. H2O的還原 B. NiO(OH)的還原
C. H2的氧化 D. Ni(OH) 2的氧化
解析：由題中給出的電極反應(yīng)可判斷出做原電池時，H2是還原劑被氧化、NiO(OH)是氧化劑被還原，則充電時H2是還原產(chǎn)物、NiO(OH)是氧化產(chǎn)物，與正極相連的是陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以
“Ni(OH) 2的氧化”正確。
答案：D
命題立意：考查二次電池中的氧化還原問題
技巧點撥：關(guān)于充電電池的氧化還原問題是�？键c，這類題有規(guī)律。原電池時，先要分析氧化劑與還原劑，氧化劑被還原、還原劑被氧化；充電時（電解池），原電池負(fù)極反應(yīng)反著寫為還原過程，發(fā)生在陰極，原電池中的正極反應(yīng)反著寫為氧化過程，發(fā)生在陽極。
【預(yù)測2】有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在OH溶液中構(gòu)成燃料電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是（ ）
A.每消耗1molCH4可以向外電路轉(zhuǎn)移4mol電子
B.負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式為CH4+10OH—=CO32—+7H2O+8e—
C.負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e—=4OH—
D.電池放電后，溶液pH不斷升高
解析：判斷電池正負(fù)極的方法是確定在該電極上的電子得失情況。若得電子，則為正極，反之則為負(fù)極。
CH4在電極上發(fā)生的反應(yīng)類似于燃燒反應(yīng)，即CH4→CO2,（確切地說生成的CO2繼續(xù)與OH反應(yīng)生成2CO3和H2O），碳元素價態(tài)升高，失去電子，是電池的負(fù)極。電極反應(yīng)式為CH4+10OH—=CO32—+7H2O+8e—，B項正確；每當(dāng)有1molCH4被氧化時，失去電子8mol，A項錯誤；O2在正極上得到電子，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e—=4OH—，C項錯誤；總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2OH=2CO3+3H2O反應(yīng)中消耗OH，所以放電時pH不斷下降，D項錯誤。
答案：B
技巧點撥：燃料電池屬于新型化學(xué)電，因其電池總反應(yīng)類似于可燃物燃燒而得名。在書寫（包括判斷）燃料電池的電極反應(yīng)時，可分為三個步驟：一、寫出可燃物燃燒的化學(xué)方程式，分析元素的氧化、還原。二、寫出氧化劑→還原產(chǎn)物，還原劑→氧化產(chǎn)物的表達(dá)式（可能不完整或重復(fù)）。三、結(jié)合電解液成分與還原產(chǎn)物或氧化產(chǎn)物的反應(yīng)確定電極反應(yīng)的最終表達(dá)式。
【直擊高考】
1.下列有關(guān)電池的說法不正確的是（ ）
A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池
B.銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極
C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D.鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極
2. 以ZnCl2和Cl為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是（ ）
A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程
B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無關(guān)
C.電鍍時保持電流恒定，升高溫度不會改變電解反應(yīng)速率
D.鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護(hù)作用
3.可用于電動汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說法正確的是（ ）
A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應(yīng)都為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B.以NaOH溶液為電解液時，負(fù)極反應(yīng)為：Al＋3OH－－3e-＝Al（OH）3↓
C.以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變
D.電池工作時，電子通過外電路從正極流向負(fù)極
4.如下圖所示，a、b是多孔石墨電極，某同學(xué)按圖示裝置進(jìn)行如下實驗：斷開2，閉合1一段時間（上為2，下為1），觀察到兩只玻璃管內(nèi)部有氣泡將電極包圍，此時斷開1，閉合2，觀察到電流計A的指針有偏轉(zhuǎn)，下列說法不正確的是（ ）
A.斷開2，閉合1時，a極上的電極反應(yīng)式為：
4OH——4e—=O2↑+2H2O
B.斷開2，閉合1一段時間，溶液的pH要變大
C.斷開1，閉合2時，b極上的電極反應(yīng)為：2H++2e—=H2↑
D.斷開1，閉合2時, OH—向b移動
5.氫氧燃料電池以氫氣為還原劑，氧氣作氧化劑，電極為多孔鎳，電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液。以下數(shù)種說法：
①負(fù)極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e—=2OH—；②負(fù)極反應(yīng)為：H2+4OH——4e—=4H2O；③電池工作時正極區(qū)堿性增強(qiáng)，負(fù)極區(qū)堿性減弱；④電池工作時溶液中陰離子移向正極。正確的組合是（ ）
A.①④ B.②④ C.①③④ D.②③
6.研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5nO2＋2Ag＋2NaCl=Na2n5O10＋2AgCl，下列“水” 電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是（ ）
A.正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－=AgCl
B.每生成1 mol Na2n5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子
C.Na＋不斷向“水”電池的負(fù)極移動
D. AgCl是還原產(chǎn)物
7. 氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示：
（1）溶液A的溶質(zhì)是 ；
（2）電解飽和食鹽水的離子方程式是
；
（3）電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的PH在2～3，用化學(xué)平衡移動原理解釋鹽酸的作用 ；
（4）電解所用的鹽水需精制。去除有影響的Ca2＋、g2＋、NH4＋、SO42－[c(SO42－)＞c(Ca2＋)]。
自流程如下（淡鹽水和溶液A電解池）：

①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是 。
②過程Ⅰ中將NH4+轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是 。
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，過程Ⅱ中除去的離子有
④經(jīng)過程Ⅲ處理，要求鹽水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg •L—1,若鹽水b中NaClO的含量是7.45 mg •L—1，則處理10m3 鹽水b ，至多添加10% Na2SO3溶液 kg（溶液體積變化忽略不計）。
8. 常溫下電解200mL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)系如右圖所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），根據(jù)下圖中信息回答下列問題。
（1）原混合溶液中NaCl和CuSO4的物質(zhì)的量濃度分別為 、 。
（2）t2時所得溶液的pH= 。
專題十
1.B 2.D 3. A 4.C 5.C 6.B
7. （1）NaOH（2）2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（3）氯氣與水反應(yīng)：Cl2＋H2O HCl＋HClO，增大HCl的濃度可使平衡逆向移動，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的溢出。（4）①g(OH)2 ②2NH4＋＋3Cl2＋8OH－=8H2O＋6Cl－＋N2↑
③SO42－、Ca2＋ ④1.76
8.（1）c(NaCl)=0.1mol•L—1 c（CuSO4）=0.1mol•L—1 （2）1

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