專題十八回歸課本高考命題點——電化學專題

【名師高考導航】
源于教材，高于教材，是高考試題的真實寫照．高考萬變不離其宗，依綱扣本，其中的“宗”和“本”指的都是課本．每年高考結(jié)束，我們都會發(fā)現(xiàn)：“題在書外，根在書內(nèi)”，即很多高考題都源自課本中的定理或定理中的思想方法，或是例題、習題的重新組合等．課本題大多都蘊涵著豐富、深刻的背景．實踐證明，以課本為素材組織高考復習不僅不會影響高考成績，而且是提高成績的非常有效的途徑．

一、原電池原理：
1．茫茫黑夜中，航標燈為航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。
我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt-Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。
在這種電池中①鋁合金是陽極 ②鋁合金是負極③海水是電解液
④鋁合金電極發(fā)生還原反應(yīng)
A．②③ B．②④
C．①②D．①④
2．（12分）Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）該電池的負極材料是 。電池工作時，電子流向 （填“正極”或“負極”）。
（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是 。欲除去Cu2+，最好選用下列試劑中的 （填代號）。
a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3?H2O
（3）MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是 。若電解電路中通過2mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為 。
3．（9分） Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4—SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2。
請回答下列問題：
（1）電池的負極材料為 ，發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；
（2）電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；
（3）SOCl2易揮發(fā)，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，實驗現(xiàn)象是 ，反應(yīng)的化學方程式為 ；
（4）組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是 。

二、可逆電池知識
4．市場上經(jīng)常見到的標記為Li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導Li 的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)為： Li+2Li
下列說法不正確的是（ ）
A．放電時，負極的電極反應(yīng)式：Li-e =Li
B．充電時，Li 既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)
C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)
D．放電過程中Li 向負極移動

三、燃料電池
5．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是（ ）
A．該電池能夠在高溫下工作
B．電池的負極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋
C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負極區(qū)遷移
D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下
CO2氣體
6．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極

7．（14分）氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。
下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，
性質(zhì)穩(wěn)定，請回答：
（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是 ，在導線中電子流動方向為
（用a、b 表示）。
（2）負極反應(yīng)式為 。
（3）電極表面鍍鉑粉的原因為 。
（4）該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下
Ⅰ．2Li+H2 2LIH Ⅱ．LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是 ，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是 。
②已知LiH固體密度為0．82g/cm3。用鋰吸收224L（標準狀況）H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為 。③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80％，則導線中通過電子的物質(zhì)的量為 mol。

四、電解原理
8．Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設(shè)計的制�。瓹u2O的電解池示意圖如下，點解總反應(yīng)：2Cu+H2O==Cu2O+H2O 。下列說法正確的是（ ）

A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣
B．銅電極發(fā)生還原反應(yīng)
C．銅電極接直流電源的負極
D．當有0．1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0．1molCu2O生成。

五、氯堿工業(yè)
9．［化學—選修化學與技術(shù)］（15分）請回答氯堿的如下問題：
（1）氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k（質(zhì)量比）生成的產(chǎn)品。理論上k＝_______（要求計算表達式和結(jié)果）;
（2）原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用。精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na2CO3、②HCl（鹽酸）③BaCl2，這3種試劑添加的合理順序是______________（填序號）
（3）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)（電）能30％以上。在這種工藝設(shè)計中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。


圖中X、Y分別是_____、_______（填化學式），分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)a％與b％的大小_________;
②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應(yīng)正極：______; 負極：_____;這樣設(shè)計的主要節(jié)（電）能之處在于（寫出2處）
________________________________、________________________________。

六、電化學計算
10．（15分）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K2SO4溶液，電極均為石墨電極。
接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10．47%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題：

①電源的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上生成的氣體在標準狀態(tài)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)進行，為什么？


七、金屬的腐蝕和防護
11．右圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛
有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。
下列有關(guān)描述錯誤的是（ ）
A．生鐵塊中的碳是原電池的正極
B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?br>C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：
D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕

八、電化學綜合知識
12．下列敘述不正確的是（ ）
A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽極
B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防船體被腐蝕
C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：
D．工業(yè)上電解飽和和食鹽水的陽極反應(yīng)：
參考答案

1答案：A
【解析】電池電極只稱為正、負極，故①錯。其中活潑的一極為負極，即為鋁合金，②對。電極在海水中，故海水為電解質(zhì)溶液，③對。④鋁合金為負極，則發(fā)生氧化反應(yīng)，故錯。
2答案：（1）Zn（或鋅） 正極
（2）鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕 b
（3）2H++2e-→H2 ,87g
解析：（1）負極上是失電子的一極 Zn失電子有負極經(jīng)外電路流向正極。（2）鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質(zhì)，所以應(yīng)選Zn將Cu2+ 置換為單質(zhì)而除去。（3）陰極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)， H+得電子生成氫氣。因為MnSO4～MnO2～2 e-,通過2mol電子產(chǎn)生1molMnO2，質(zhì)量為87g。
3答案：（1）鋰 （2分）
（2） （2分）
（3）出現(xiàn)白霧，有刺激性氣體生成 （3分）
（4）鋰是活潑金屬，易與 、 反應(yīng)； 也可與水反應(yīng)（2分）
解析：根據(jù)原電池中負極發(fā)生氧化反應(yīng),失電子可得到（1）答案,再依據(jù)正極負極方程式疊加可得到總方程式,因此（2）也就可以寫出了．（3）只要利用水解的相關(guān)知識就可以寫出該方程式。
點評:本題主要考查原電池和水解的相關(guān)知識．
4答案：D
解析：A、Li從零價升至正價，失去電子，作為負極，正確；
B、反應(yīng)逆向進行時。反應(yīng)物只有一種，故化合價既有升，又有降，所以既發(fā)生氧 化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；
C、由于Li可以與水反應(yīng)，故應(yīng)為非水材料，正確；
D、原電池中陽離子應(yīng)遷移至正極失電子，故錯。
5答案：B
解析：A項，高溫條件下微生物會變性，所以A錯；
B項，負極是葡萄糖失電子生成二氧化碳，所以B對；
C項，原電池內(nèi)部陽離子應(yīng)向正極移動，所以C錯；
D項，消耗1mol氧氣生成1mol二氧化碳，標準狀況下體積是22．4L，D錯。
6答案：A
解析： 電解質(zhì)溶液顯堿性或中性， 該燃料電極的正極發(fā)生反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，A對；鋁作負極，負極反應(yīng)應(yīng)該是鋁失去電子變?yōu)殇X離子，在氫氧化鈉的溶液中鋁離子繼續(xù)與過量的堿反應(yīng)生成偏鋁酸根，因此負極反應(yīng)為：Al＋4OH－－3e＝AlO2——+ 2H2O，B錯； 該電池在堿性條件下消耗了堿，反應(yīng)式為4Al＋3O2＋4OH－= 4AlO2——+ 2H2O溶液PH降低，C錯；電池工作時，電子從負極出來經(jīng)過外電路流到正極，D錯．
7答案：（1）由化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?由a到b
（2） 或
（3）增大電極單位面積吸附 、 分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率
（4）① ② 或 ③32
解析：本題考查電化學知識。（1）原電池的實質(zhì)為化學能轉(zhuǎn)化成電能�？偡磻�(yīng)為2H2 + O2 =2H2O，其中H2從零價升至+1價，失去電子，即電子從a流向b。
（2）負極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH－。（3）鉑粉的接觸面積大，可以加快反應(yīng)速率。（4）I．Li從零價升至+1價，作還原劑。
II．H2O的H從+1降至H2中的零價，作氧化劑。由反應(yīng)I，當吸收10molH2時，則生成20molLiH，V=m/ρ=20×7．9/0．82 ×10-3L=192．68×10-3L。V（LiH）/v（H2）= 192．68×10-3L/224L=8．71×10-4。20mol LiH可生成20mol H2，實際參加反應(yīng)的H2為20×80%=1．6mol，1molH2轉(zhuǎn)化成1molH2O，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以1．6molH2可轉(zhuǎn)移3．2mol的電子。
8答案：A
解析：由電解總反應(yīng)可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項錯誤；石墨作陰極，陰極上是溶液中的H＋反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑，A選項正確；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應(yīng)為2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，當有0．1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0．05molCu2O生成，D選項錯誤。
9答案：（1）k=M（Cl2）/2 M（NaOH）=71/80=1:1．13或0．89（2）③①②
（3）①Cl2 H2 a％小于b％ ②O2+4e-+2H2O＝4OH- H2－2e-+2OH-＝2H2O
③燃料電池可以補充電解池消耗的電能；提高產(chǎn)出堿液的濃度；降低能耗。

解析：（1）只要了解電解飽和食鹽水的化學方程式2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑即可得到，k=M（Cl2）/2 M（NaOH）=71/80=1:1．13或0．89；
（2）只要抓住除鋇離子要放在除碳酸根離子前即可得到順序關(guān)系：③①②；
（3）本題突破口在于B燃料電池這邊，通空氣一邊為正極（還原反應(yīng)），那么左邊必然通H2，這樣Y即為H2 ；再轉(zhuǎn)到左邊依據(jù)電解飽和食鹽水的化學方程式可知唯一未知的就是X，必然為Cl2了；A中的NaOH進入燃料電池正極再出來，依據(jù)O2+4e-+2H2O＝4OH- 可知NaOH+濃度增大。
10答案：（1）①正極 ②4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③2．8L ④16g ⑤甲增大，因為相當于電解水；乙減小，OH－放電， H＋增多。丙不變，相當于電解水。
（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)
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，M為負極，N為正極。丙中為K2SO4，相當于電解水，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)化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K2SO4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。
11答案：B
【解析】a為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強減��；b中酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业�，故B項錯。
12答案：A

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaosan/77143.html

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