1、專題十六電化學高考化學高考化學 (北京專用)五年高考A A組自主命題組自主命題北京卷題組北京卷題組考點一原電池工作原理及應用考點一原電池工作原理及應用1.(2014北京理綜,8,6分)下列電池工作時,O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池答案答案B氫燃料電池中,負極上H2放電,正極上O2放電,A、C、D中均不存在O2放電,故選B?？疾辄c考查點本題考查常見化學電源的工作原理。解題關鍵解題關鍵在燃料電池中,負極通入燃料,正極通入氧氣或空氣。2.(2012北京理綜,12,6分)人工光合作用能夠借助太陽能,用CO2和H2O制備化學原料。下圖是通過人工光合作用制備HCO

2、OH的原理示意圖,下列說法不正確的是()A.該過程是將太陽能轉化為化學能的過程B.催化劑a表面發生氧化反應,有O2產生C.催化劑a附近酸性減弱,催化劑b附近酸性增強D.催化劑b表面的反應是CO2+2H+2e-HCOOH答案答案C電池總反應式為2CO2+2H2O2HCOOH+O2。負極:2H2O-4e-O2+4H+,正極:2CO2+4H+4e-2HCOOH。A項,該過程中太陽能先轉化為電能,再轉化為化學能;C項,催化劑a附近生成H+,酸性增強,催化劑b附近消耗H+,酸性減弱,故C項錯誤。3.(2011北京理綜,8,6分)結合下圖判斷,下列敘述正確的是()A.和中正極均被保護B.和中負極反應均是F

3、e-2e-Fe2+C.和中正極反應均是O2+2H2O+4e-4OH-D.和中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液,均有藍色沉淀答案答案AA項,電子從負極流向正極,抑制正極金屬失電子,所以正極均被保護。B項,中的負極反應為Zn-2e-Zn2+。C項,中的正極反應為2H+2e-H2。D項,中負極反應產生的Zn2+不會與K3Fe(CN)6溶液作用產生藍色沉淀。4.(2016北京理綜,26,13分)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(N)已成為環境修復研究的熱點之一。(1)Fe還原水體中N的反應原理如下圖所示。作負極的物質是。正極的電極反應式是。(2)將足量鐵粉投入水體中,經24小時測定N的去除率和pH

4、,結果如下:3O3O3O初始pHpH=2.5pH=4.5N 的去除率接近100%50%24小時pH接近中性接近中性鐵的最終物質形態3OpH=4.5時,N的去除率低。其原因是。(3)實驗發現:在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時,補充一定量的Fe2+可以明顯提高N的去除率。對Fe2+的作用提出兩種假設:.Fe2+直接還原N;.Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。做對比實驗,結果如下圖所示?？傻玫降慕Y論是。3O3O3O同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO(OH)反應生成Fe3O4。結合該反應的離子方程式,解釋加入Fe2+提高N去除率的原因:3O。(4)其他條件與(2)相同,經1小時測定N的去除

5、率和pH,結果如下:與(2)中數據對比,解釋(2)中初始pH不同時,N去除率和鐵的最終物質形態不同的原因:。初始pHpH=2.5pH=4.5N 的去除率約10%約3%1小時pH接近中性接近中性3O3O3O答案答案(1)FeN+8e-+10H+N+3H2O(2)FeO(OH)不導電,阻礙電子轉移(3)本實驗條件下,Fe2+不能直接還原N;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N去除率Fe2+2FeO(OH)Fe3O4+2H+,Fe2+將不導電的FeO(OH)轉化為可導電的Fe3O4,利于電子轉移(4)初始pH低時,產生的Fe2+充足;初始pH高時,產生的Fe2+不足3O4H3O3O解析解析(1)由圖示

6、可知,Fe失去電子作負極,N在正極發生反應轉化為N:N+8e-+10H+N+3H2O。(4)初始pH低時,產生的Fe2+充足,能有效防止FeO(OH)的生成。3O4H3O4H思路分析思路分析認真觀察圖像,準確判斷正負極,結合原電池工作原理作答。知識拓展知識拓展原電池電極反應式書寫的“三步驟”5.(2016北京理綜,12,6分)用石墨電極完成下列電解實驗。下列對實驗現象的解釋或推測不合理的是()A.a、d處:2H2O+2e-H2+2OH-B.b處:2Cl-2e-Cl2C.c處發生了反應:Fe-2e-Fe2+D.根據實驗一的原理,實驗二中m處能析出銅實驗一實驗二裝置現象a、d處試紙變藍;b處變紅,

7、局部褪色;c處無明顯變化兩個石墨電極附近有氣泡產生;n處有氣泡產生;考點二電解原理及應用考點二電解原理及應用答案答案B根據實驗一的實驗現象可判斷出c為陽極,d為陰極,a、d處的電極反應均為2H2O+2e-H2+2OH-,c處的電極反應為Fe-2e-Fe2+,由于Fe2+的顏色較淺,短時間觀察不到明顯的現象?！癰處變紅,局部褪色”說明在該電極上Cl-放電生成了Cl2,電極反應為2Cl-2e-Cl2,Cl2與水發生反應:Cl2+H2OHClO+HCl,HCl溶于水呈酸性,HClO具有漂白性。實驗二中每個銅珠的左側為陽極,右側為陰極,其中銅珠的左側銅放電變成銅離子,銅離子移動到m處,在m處放電變成銅

8、析出。思路分析思路分析d處試紙變藍說明該處有OH-生成,則d處發生了得電子的還原反應,從而確定d為陰極;利用類比的方法確定m處為陰極,然后利用電解原理分析判斷。6.(2013北京理綜,9,6分)用石墨電極電解CuCl2溶液(見右圖)。下列分析正確的是()A.a端是直流電源的負極B.通電使CuCl2發生電離C.陽極上發生的反應:Cu2+2e-CuD.通電一段時間后,在陰極附近觀察到黃綠色氣體答案答案A電解過程中,陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動,陰極與直流電源的負極相連,陽極與直流電源的正極相連,A項正確;電解質在溶液中的電離是因為水分子的作用,與通電無關,B項錯誤;電解過程中陽極上發生的反應

9、為氧化反應,陽極反應為2Cl-2e-Cl2,在陽極附近可觀察到黃綠色氣體,C、D項錯誤。思路分析思路分析觀察電解裝置圖中離子的移動方向,判斷出電解池的陰極、陽極和直流電源的正極、負極,結合電解池的工作原理和電解規律分析判斷。解題關鍵解題關鍵在電解池中,陽離子移向陰極,陰離子移向陽極。7.(2019北京理綜,27節選)氫能源是最具應用前景的能源之一,高純氫的制備是目前的研究熱點。(2)可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫,工作示意圖如下。通過控制開關連接K1或K2,可交替得到H2和O2。制H2時,連接。產生H2的電極反應式是。改變開關連接方式,可得O2。結合和中電極3的電極反應式,說明電極3的作用

10、:。答案答案(2)K12H2O+2e-H2+2OH-制H2時,電極3發生反應:Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2O。制O2時,上述電極反應逆向進行,使電極3得以循環使用解析解析(2)控制開關連接K1時,電極1作陰極,H2O在電極周圍放電產生H2。開關連接K1時,電極3作陽極,Ni(OH)2被氧化為NiOOH;開關連接K2時,電極3作陰極,NiOOH被還原為Ni(OH)2。解題思路解題思路在解答時,我們要認真觀察光伏電池工作示意圖,了解其工作原理。該裝置中開關連接K1、K2均為電解裝置,只不過是電極3分別作陽極和陰極。8.(2018北京理綜,12,6分)驗證犧牲陽極的陰極保護法,實驗如下

11、(燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液)?？键c三金屬的腐蝕與防護考點三金屬的腐蝕與防護在Fe表面生成藍色沉淀試管內無明顯變化試管內生成藍色沉淀下列說法不正確的是()A.對比,可以判定Zn保護了FeB.對比,K3Fe(CN)6可能將Fe氧化C.驗證Zn保護Fe時不能用的方法D.將Zn換成Cu,用的方法可判斷Fe比Cu活潑答案答案D在中,若將Zn換成Cu,此時Fe作負極,其周圍必然會出現Fe2+,Fe2+遇K3Fe(CN)6會出現藍色沉淀,與原來的實驗現象相同,也就是說,在中無論與Fe連接的金屬活動性如何,實驗現象都是一樣的,所以用的方法無法判斷Fe與Cu的活潑性強弱。規律方法規律方法做對比實驗時

12、,一定要弄清哪些實驗條件是相同的,哪些是變化的。9.(2013北京理綜,7,6分)下列金屬防腐的措施中,使用外加電流的陰極保護法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負極B.金屬護欄表面涂漆C.汽車底盤噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊答案答案A外加電流的陰極保護法是指把要保護的金屬連接在直流電源的負極上,使其作為電解池的陰極被保護,A項符合題意;金屬表面涂漆或噴涂高分子膜可防止金屬與其他物質接觸發生反應,B、C選項不符合題意;鋼管連接鎂塊利用的是原電池原理,鎂為負極被氧化,鋼管為正極被保護,D項不符合題意。知識拓展知識拓展金屬防護的常用方法及其特點1.電化學防護法(1)犧牲陽極的陰極保護法:在被保

13、護的鋼鐵設備上裝上若干較活潑金屬(如Zn),使被保護的金屬作原電池的正極;(2)外加電流的陰極保護法:將被保護的鋼鐵設備連接直流電源的負極。2.其他方法(1)改變金屬內部結構,如把金屬制成防腐的合金(如不銹鋼);(2)加涂防護層,如噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等。10.(2010北京理綜,6,6分)下列有關鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是()A.鋼管與電源正極連接,鋼管可被保護B.鐵遇冷濃硝酸表面鈍化,可保護內部不被腐蝕C.鋼管與銅管露天堆放在一起時,鋼管不易被腐蝕D.鋼鐵發生析氫腐蝕時,負極反應是Fe-3e-Fe3+答案答案BA項,鋼管與電源正極連接,則鋼管為電解池的陽極,發生氧化反應被

14、腐蝕;B項,鐵遇冷濃硝酸,表面形成致密的氧化膜,可保護內部不被腐蝕;C項,鋼管與銅管露天堆放在一起時易形成原電池,鋼管作負極被腐蝕;D項,負極反應應為Fe-2e-Fe2+。評析評析本題考查電化學原理的簡單應用,考查考生應用化學知識解決實際問題的能力,屬容易題。1.(2019上海選考,17,2分)關于下列裝置,敘述錯誤的是()A.石墨電極反應O2+4H+4e-2H2OB.鼓入少量空氣,會加快Fe的腐蝕C.加入少量NaCl,會加快Fe的腐蝕D.加入HCl,石墨電極反應式:2H+2e-H2考點一原電池工作原理及應用考點一原電池工作原理及應用B B組統一命題、省（區、市）卷題組組統一命題、?。▍^、市）

15、卷題組答案答案AA項,該原電池裝置的電解質是接近中性的自來水,石墨電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-,故錯誤;B項,鼓入空氣,水中O2濃度增大,O2得電子機會增大,會加快Fe的腐蝕,故正確;C項,加入少量NaCl,增加電解質溶液的導電性,會加快Fe的腐蝕,故正確;D項,加入HCl后,電解質溶液中存在大量H+,石墨電極反應式為2H+2e-H2,故正確。2.(2019江蘇單科,11,4分)氫氣與氧氣生成水的反應是氫能源應用的重要途徑。下列有關說法正確的是()A.一定溫度下,反應2H2(g)+O2(g)2H2O(g)能自發進行,該反應的H0B.氫氧燃料電池的負極反應為O2+2H2O+4e-4

16、OH-C.常溫常壓下,氫氧燃料電池放電過程中消耗11.2LH2,轉移電子的數目為6.021023D.反應2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的H可通過下式估算:H=反應中形成新共價鍵的鍵能之和-反應中斷裂舊共價鍵的鍵能之和答案答案A本題涉及的考點有化學反應自發進行的判據、燃料電池電極反應式的書寫、氣體摩爾體積的應用、焓變的計算,考查學生運用化學反應原理的相關知識分析和解決化學問題的能力,通過氫能源應用的科學實踐活動體現科學探究與創新意識的學科核心素養。A項,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的S0,一定溫度下該反應能自發進行,則H-TS0,故H0;B項,氫氧燃料電池的負極發生氧化反應:H

17、2-2e-2H+;C項,11.2LH2在常溫常壓下不是0.5mol,轉移電子數目不為6.021023;D項,H=反應中斷裂舊共價鍵的鍵能之和-反應中形成新共價鍵的鍵能之和。易錯警示易錯警示H=生成物的總能量-反應物的總能量、H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和,注意二者的區別。3.(2019天津理綜,6,6分)我國科學家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質溶液,提高電池的容量。下列敘述不正確的是()A.放電時,a電極反應為I2Br-+2e-2I-+Br-B.放電時,溶液中離子的數目增大C.充電時,b電極每增重0.65g,溶液中有0.02molI-

18、被氧化D.充電時,a電極接外電源負極答案答案D本題涉及原電池正負極的判斷、電極反應式的書寫等知識,通過工作原理示意圖的分析,考查學生接受、吸收、整合化學信息的能力。新型高能電池的原理應用體現了科學探究與創新意識的學科核心素養。由工作原理示意圖中Zn2+遷移的方向可判斷放電時a為正極,b為負極。放電時,a極得到電子,發生還原反應,使溶液中離子數目增大,A、B項正確;充電時,a極接外接電源的正極,D項錯誤;充電時,b極為陰極,電極反應式為Zn2+2e-Zn,每增重0.65g,轉移0.02mol電子,a極為陽極,電極反應式為2I-+Br-2e-I2Br-,轉移0.02mol電子,有0.02molI-

19、被氧化,C項正確。解題思路解題思路根據示意圖判斷電池的正、負極,再結合圖中微粒變化的情況書寫出電極反應式,根據兩極轉移電子守恒作出正確計算。4.(2019課標,13,6分)為提升電池循環效率和穩定性,科學家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點,設計了采用強堿性電解質的3D-ZnNiOOH二次電池,結構如下圖所示。電池反應為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是()A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高B.充電時陽極反應為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2

20、O(l)C.放電時負極反應為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH-通過隔膜從負極區移向正極區答案答案D本題涉及二次電池知識,以新型三維多孔海綿狀Zn的信息為切入點,考查了學生接受、吸收、整合化學信息的能力,運用電化學原理解決實際問題,體現了變化觀念與平衡思想的學科核心素養。A項,依題干信息可知正確;B項,充電時陽極發生氧化反應,正確;C項,放電時Zn作負極失去電子,發生氧化反應,正確;D項,放電時,OH-由正極區向負極區遷移。解題關鍵解題關鍵掌握原電池和電解池的反應原理及二次電池知識,同時注意從題干中獲取關鍵信息。5.(2019課標,12,6分)利用

21、生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯誤的是()A.相比現有工業合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能B.陰極區,在氫化酶作用下發生反應H2+2MV2+2H+2MV+C.正極區,固氮酶為催化劑,N2發生還原反應生成NH3D.電池工作時質子通過交換膜由負極區向正極區移動答案答案B本題涉及原電池的工作原理及應用,以生物燃料電池為載體考查學生接受、吸收、整合化學信息的能力。借助不同形式的能量轉化過程,體現了宏觀辨識與微觀探析的學科核心素養和關注社會發展、科技進步、生產生活的價值觀念。A項,現有工業合成氨的反應條件是高溫、高壓

22、、催化劑,則題述方法合成氨條件更為溫和,同時可將化學能轉化為電能,正確;B項,陰(正)極區,在固氮酶催化作用下發生反應N2+6H+6MV+2NH3+6MV2+,錯誤;C項,由B項分析可知正極區N2被還原為NH3,正確;D項,原電池工作時,質子(H+)通過交換膜由負極區向正極區移動,正確。思路點撥思路點撥根據電極反應類型確定電極名稱。左電極:MV+MV2+發生氧化反應,故為負極,則右電極為正極。6.(2018課標,11,6分)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是()A.放電時,多孔碳材料電極為負極B.放電時,

23、外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時,電解質溶液中Li+向多孔碳材料區遷移D.充電時,電池總反應為Li2O2-x2Li+(1-)O22x答案答案D本題考查原電池原理和電解原理的綜合運用。A項,依據題意和可充電電池裝置圖判斷出,放電時鋰電極作負極,多孔碳材料電極作正極,錯誤;B項,在原電池中,外電路電子由負極流向正極,即放電時,外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極,錯誤;C項,充電時,電解質溶液中的陽離子向陰極區遷移,即Li+向鋰電極區遷移,錯誤;D項,充電時,Li+在陰極區得到電子生成Li,陽極區生成O2,即電池總反應為Li2O2-x2Li+(1-)O2,正確。2x7.(2016課標

24、,11,6分)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述的是()A.負極反應式為Mg-2e-Mg2+B.正極反應式為Ag+e-AgC.電池放電時Cl-由正極向負極遷移D.負極會發生副反應Mg+2H2OMg(OH)2+H2錯誤答案答案BMg-AgCl電池中,Mg為負極,AgCl為正極,故正極反應式應為AgCl+e-Ag+Cl-,B項錯誤。8.(2016課標,11,6分)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質溶液為KOH溶液,反應為2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH。下列說法正確的是()A.充電時,電解質溶液中K+向陽極移動B.充電時,電解質溶液中c(OH

25、-)逐漸減小C.放電時,負極反應為:Zn+4OH-2e-Zn(OHD.放電時,電路中通過2mol電子,消耗氧氣22.4L(標準狀況)24)24)答案答案C充電時為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動,發生的反應為2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O,電解質溶液中c(OH-)增大,故A項、B項均錯誤;放電時負極反應為Zn+4OH2e-Zn(OH,故C項正確;每消耗1molO2,電路中通過4mol電子,故D項錯誤。24)24)思路分析思路分析根據原電池及電解池的工作原理分析判斷。知識拓展知識拓展1.:原電池 陽離子移向正極電解池 陽離子移向陰極2.失電子 原電池負極電解池陽極3.原電池充電時:

26、正極接電源正極,電池正極變陽極。9.(2016四川理綜,5,6分)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時電池總反應為:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x”“”或“=”)。(3)在恒溫恒容的密閉容器中,某儲氫反應:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氫)(4)利用太陽能直接分解水制氫,是最具吸引力的制氫途徑,其能量轉化形式為。(5)化工生產的副產氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色Fe,鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電

27、極區會產生紅褐色物質。已知:Na2FeO4只在強堿性條件下穩定,易被H2還原。24O24O圖1圖2電解一段時間后,c(OH-)降低的區域在(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中,須將陰極產生的氣體及時排出,其原因為。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點中的一點,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:。答案答案(1)污染小、可再生、來源廣、資源豐富、燃燒熱值高(任寫其中2個)H2+2OH-2e-2H2O(2)(3)ac(4)光能轉化為化學能(5)陽極室防止Na2FeO4與H2反應使產率降低M點:c(OH-)低,Na2FeO4穩定性差,且反應慢N點:c(OH-

28、)過高,鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4產率降低解析解析(1)堿性氫氧燃料電池中H2在負極失電子結合OH-生成H2O。(2)兩反應的S均小于0,且均為自發反應,故兩反應均為放熱反應。H2(g)+A(l)B(l)H10O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)H20運用蓋斯定律,+可得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)的H=H1+H2v逆,即v(吸氫)v(放氫),d項不正確。(5)由題意可知,陽極的電極反應式為Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O,陰極的電極反應式為6H2O+6e-3H2+6OH-,故電解一段時間后陽極室c(OH-)降低。陰極產生H2,若不及時

29、排出,則會還原Na2FeO4,使產率降低。由題中信息可知Na2FeO4在強堿性條件下穩定,故c(OH-)較低時Na2FeO4穩定性差;c(OH-)過高時,鐵電極上會產生Fe(OH)3或Fe2O3,導致Na2FeO4產率降低。21(H )yc24O11.(2015上海單科,14,3分)研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列有關說法錯誤的是()A.d為石墨,鐵片腐蝕加快B.d為石墨,石墨上電極反應為:O2+2H2O+4e-4OH-C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕D.d為鋅塊,鐵片上電極反應為:2H+2e-H2考點三金屬的腐蝕與防護考點三金屬的腐蝕與防護答案答案DA項,鐵、石墨及海水構成原電池,Fe為

30、負極,腐蝕加快;B項,鐵在海水中發生吸氧腐蝕,石墨上電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-;C項,若d為鋅塊,由于金屬活動性:ZnFe,Fe為正極,不易被腐蝕;D項,d為鋅塊,發生吸氧腐蝕,鐵片上的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-。12.(2015重慶理綜,11,14分)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術價值和歷史價值。但出土的青銅器大多受到環境腐蝕,故對其進行修復和防護具有重要意義。(1)原子序數為29的銅元素位于元素周期表中第周期。(2)某青銅器中Sn、Pb的質量分別為119g、20.7g,則該青銅器中Sn和Pb原子的數目之比為。(3)研究發現,腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在Cu

31、Cl。關于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用,下列敘述正確的是。A.降低了反應的活化能B.增大了反應的速率C.降低了反應的焓變D.增大了反應的平衡常數(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發生復分解反應,該化學方程式為。腐蝕過程中,負極是(填圖中字母“a”或“b”或“c”);環境中的Cl-擴散到孔口,并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,其離子方程式為;若生成4.29gCu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為L(標準狀況)。(5)如圖所示為青銅器在潮濕環境中發生電化學腐蝕的原理示意圖。答案

32、答案(14分)(1)四(2)10 1(3)A、B(4)Ag2O+2CuCl2AgCl+Cu2O(5)c2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl0.448解析解析(2)Sn和Pb原子的數目之比為=10 1。(3)催化劑可以降低反應的活化能,增大反應速率,但不能改變反應物與生成物的總能量,即對反應的H無影響;反應的平衡常數只隨溫度的變化而變化。(4)復分解反應中各元素化合價均不變。(5)銅作負極失電子,產物是Cu2+;4.29gCu2(OH)3Cl中含有0.04molCu2+,Cu-2e-Cu2+,則轉移0.08mol電子,需耗氧0.02mol,標準狀況下為0.448L。1119g119g

33、mol120.7g207g mol評析評析本題以青銅器修復為載體考查元素周期表、催化劑的作用、方程式的書寫、金屬的防腐等基礎知識,難度不大。13.(2014安徽理綜,28,14分)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發生電化學腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時測量容器中的壓強變化。(1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格):編號實驗目的碳粉/g鐵粉/g醋酸/%為以下實驗作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0(2)編號實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時,容器中壓強明顯小于起始

34、壓強,其原因是鐵發生了腐蝕,請在圖3中用箭頭標出發生該腐蝕時電子流動方向;此時,碳粉表面發生了(填“氧化”或“還原”)反應,其電極反應式是。(3)該小組對圖2中0t1時壓強變大的原因提出了如下假設,請你完成假設二:假設一:發生析氫腐蝕產生了氣體;假設二:;(4)為驗證假設一,某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設計一個實驗方案驗證假設一,寫出實驗步驟和結論。實驗步驟和結論(不要求寫具體操作過程):答案答案(1)(2)吸氧編號實驗目的碳粉/g鐵粉/g醋酸/%2.0碳粉含量的影響還原2H2O+O2+4e-4OH-(或4H+O2+4e-2H2O)(3)反應放熱,溫度升高(4)實驗步

35、驟和結論(不要求寫具體操作過程):藥品用量和操作同編號實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管);通入氬氣排凈瓶內空氣;滴入醋酸溶液,同時測量瓶內壓強變化(也可測溫度變化,檢驗Fe2+等)。如果瓶內壓強增大,假設一成立。否則假設一不成立。(本題屬于開放性試題,合理答案均給分)解析解析(1)由表格數據知:組實驗作參照,組實驗探究醋酸濃度的影響,所以鐵粉質量不變;組實驗中醋酸濃度和鐵粉質量未變,碳粉質量減少,所以實驗目的是探究碳粉含量的影響。(2)由圖2知,t2時瓶內壓強明顯小于起始壓強,說明鐵發生了吸氧腐蝕;Fe和碳構成了原電池的兩極,電子由負極Fe流向正極碳,碳粉表面發生了還原反應,電極反應式為2H2O

36、+O2+4e-4OH-或4H+O2+4e-2H2O。(3)由圖2知,0t1時瓶內壓強增大,假設二可以為Fe與醋酸反應放熱使氣體受熱膨脹?？键c一原電池工作原理及應用考點一原電池工作原理及應用三年模擬A A組組 20172019 20172019年高考模擬年高考模擬考點基礎題考點基礎題組組1.(2019北京朝陽一模,9)我國科研人員借助太陽能,將光解水制H2與脫硫結合起來,既能大幅度提高光解水制H2的效率,又能脫除SO2,工作原理如下圖所示。下列說法不正確的是()A.該裝置可將太陽能轉化為化學能B.催化劑a表面發生還原反應,產生H2C.催化劑b附近的溶液pH增大D.吸收1molSO2,理論上能產生

37、1molH2答案答案CA項,從題干可知,該裝置借助太陽能光解水制備H2,此過程中太陽能轉化為化學能;B項,從題圖中電子的移動方向可知,左側電極為正極,右側電極為負極,正極得到電子,發生還原反應:4H2O+4e-2H2+4OH-;C項,負極發生的反應為SO2+4OH-2e-S+2H2O,c(OH-)減小,pH減小;D項,由得失電子守恒可得:SO22e-H2,故吸收1molSO2,理論上可以生成1molH2。24O2.(2019北京海淀期末,6)鋅錳堿性干電池是依據原電池原理制成的化學電源。電池中負極與電解質溶液接觸直接反應會降低電池的能量轉化效率,稱為自放電現象。下列關于原電池和干電池的說法不正

38、確的是()原電池裝置示意圖干電池裝置示意圖A.兩者正極材料不同B.MnO2的放電產物可能是KMnO4C.兩者負極均發生Zn失電子的反應D.原電池中Zn與稀H2SO4存在自放電現象答案答案BA項,原電池的正極材料為Cu,干電池的正極材料為二氧化錳和碳粉,兩者不同;B項,二氧化錳在正極發生還原反應,Mn元素化合價降低;C項,原電池和干電池的負極均為鋅,發生失去電子的氧化反應;D項,由題意可知,原電池中的鋅為負極,且鋅是位于金屬活動性順序中氫之前的活潑金屬,會與稀硫酸發生化學反應,故存在自放電現象。解題關鍵解題關鍵本題考查原電池原理的應用,明確正、負極及電極上發生的反應是解答的關鍵。3.(2019北

39、京海淀期末,12)科學家很早就提出鋰-空氣電池的概念,它直接使用金屬鋰作電極,從空氣中獲得O2,和以LiFePO4作電極的鋰離子電池相比,增大了電池的能量密度(指標之一是單位質量電池所儲存的能量)。下圖是某種鋰-空氣電池的裝置示意圖,放電時,下列說法不正確的是()A.金屬鋰為負極B.若隔膜被腐蝕,不會影響該電池正常使用C.多孔碳電極上發生的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-D.鋰-空氣電池能量密度大的原因之一是轉移等量電子時,金屬鋰比LiFePO4質量小答案答案BA項,觀察裝置示意圖知,放電時Li+由金屬鋰電極向多孔碳電極移動,故多孔碳電極為正極,金屬鋰為負極;B項,若隔膜被腐蝕,導致金

40、屬鋰電極與水溶液接觸發生反應,增大金屬鋰電極的消耗,會影響該電池的正常使用;C項,多孔碳電極為正極,電解質環境為堿性環境,空氣中的O2得電子,故電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-;D項,能量密度的指標之一是單位質量電池所儲存的能量,能量的多少可以以轉移電子的多少來衡量,而轉移等量的電子時,金屬鋰比LiFePO4質量小。思路分析思路分析鋰-空氣電池是原電池,鋰失電子作負極,電極反應式為Li-e-Li+;根據題圖知,該原電池為堿性電池,正極上氧氣得電子發生還原反應,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-,據此分析解答。易錯警示易錯警示本題難點是選項B,學生易忽略鋰能與水反應,隔膜破損后,

41、鋰與水發生反應,不符合該電池的設計原理。需要學生熟記和學會運用基礎知識。4.(2018北京海淀期末,3)下圖所示為鋅銅原電池。下列敘述中正確的是()A.鹽橋的作用是傳導離子B.外電路電子由銅片流向鋅片C.鋅片上的電極反應式為Zn2+2e-ZnD.外電路中有0.2mol電子通過時,銅片表面增重約3.2g答案答案A鋅銅原電池中,鋅為負極,銅為正極,在外電路中,電子由鋅片流向銅片,故B錯誤;鋅為負極,鋅片上的電極反應式為Zn-2e-Zn2+,故C錯誤;銅片上的電極反應式為Cu2+2e-Cu,當外電路中有0.2mol電子通過時,銅片上生成0.1mol的銅,增加的質量為0.1mol64g/mol=6.4

42、g,故D錯誤。5.(2018北京朝陽期中,12)一種鋰銅可充電電池,工作原理如圖所示。在該電池中,非水系電解液和水系電解液被鋰離子固體電解質陶瓷片(LISICON)隔開。下列說法中不正確的是()A.陶瓷片允許Li+通過,不允許水分子通過B.放電時,N為電池的正極C.充電時,陰極反應為Li+e-LiD.充電時,接線柱A應與外接電源的正極相連答案答案DA項,由于金屬鋰能與水反應,故陶瓷片不允許水分子通過;B項,觀察圖中離子的移動方向,結合原電池原理知,放電時N為正極,M為負極;C項,充電時,N為陽極,M為陰極,陰極發生的反應為Li+e-Li;D項,充電時,M為陰極,故接線柱A應與外接電源的負極相連

43、。6.(2019北京朝陽期末,11)在不同電壓下用惰性電極電解飽和NaCl溶液制備少量NaClO,實驗結果如下:考點二電解原理及應用考點二電解原理及應用實驗電壓U1U2U3現象a極產生少量氣泡,b極無明顯氣泡a極產生較多氣泡,b極產生少量氣泡a極產生大量氣泡,b極逸出大量黃綠色氣體下列分析不正確的是()A.、中,a極均發生了還原反應B.、中均能發生Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.電解時OH-由b極向a極移動D.不宜采用實驗的電壓制備NaClO答案答案CA項,a極為陰極,電解池陰極發生得到電子的還原反應;B項,、中均能發生Cl2與NaOH的反應;C項,電解池中陰離子移向陽極,即

44、OH-由a極向b極移動;D項,U3電壓下氯氣大量逸出,造成原料浪費,故不宜采用實驗的電壓制備NaClO。思路分析思路分析裝置中a為陰極,b為陽極,溶液中氯離子在b極失電子發生氧化反應,氫離子在a極得到電子發生還原反應,電壓不同電極上的反應速率不同,發生的反應也有所不同。7.(2019北京海淀期末,10)為探究電解的放電規律,進行如下實驗:下列說法不正確的是()A.對比可知,陰極放電順序是:Cu2+H+Na+B.對比可知,陽極放電順序是:Cl-OH-SC.對比可知,陽極是銅時,會先于溶液中的離子放電D.對比可知,電解得到金屬只能用熔融態,不能用水溶液序號陽極材料陰極材料電解質陽極產物陰極產物石墨

45、石墨0.1molL-1CuCl2溶液Cl2Cu石墨石墨0.1molL-1NaCl溶液Cl2H2石墨石墨0.2molL-1CuSO4溶液O2Cu銅石墨0.2molL-1CuSO4溶液Cu2+Cu石墨石墨熔融NaClCl2Na24O答案答案DA項,對比可知,當陽離子為Cu2+時,陰極產物為Cu;當陽離子為Na+時,陰極產物為H2,說明陰極放電順序為Cu2+H+Na+。B項,對比可知,當陰離子為Cl-時,陽極產物為Cl2;當陰離子為S時,陽極產物為氧氣,說明陽極放電順序為Cl-OH-S。C項,對比可知,當陽極材料為Cu時,陽極產物為Cu2+,說明Cu先于溶液中的離子放電。D項,由實驗可知,電解水溶液

46、也可以得到金屬。24O24O思路分析思路分析在電解池的電解質溶液中,得電子能力強的離子優先放電;電解池的陽極若是活潑電極,則金屬電極本身失電子,發生氧化反應,此時不會發生電解質溶液中的離子放電的情況,根據對照實驗結合電解池的工作原理以及放電順序來回答即可。8.(2019北京朝陽期中,14)用多孔石墨電極完成下列實驗:下列對實驗現象的解釋或推測不合理的是()A.中,b極反應:2H2O-4e-O2+4H+B.中,析出紅色固體:Cu2+H2Cu+2H+C.中,只可能發生反應:2Ag+CuCu2+2AgD.中,a極上既發生了化學過程,也發生了物理過程中,a、b兩極均產生氣泡中,a極上析出紅色固體中,a

47、極上析出白色固體答案答案CA項,觀察電解裝置圖知,中用惰性電極電解硫酸鈉溶液,b作陽極,OH-放電生成氧氣,即2H2O-4e-O2+4H+;B項,在中a作陰極,生成H2,由于電極a為多孔石墨電極,把a放入中,多孔石墨電極帶過來的H2還原Cu2+生成銅單質,所以中a極上析出紅色固體,即Cu2+H2Cu+2H+;C項,從中取出a放入中,多孔石墨電極表面覆著的銅置換出銀,帶過來的S與AgNO3反應,a極上析出白色固體,發生反應:2Ag+CuCu2+2Ag、2Ag+SAg2SO4;D項,中a極上發生還原反應,并且a極為多孔石墨電極易吸附氫氣。24O24O9.(2019北京海淀期末,19)某校學習小組探

48、究不同條件對電解FeCl2溶液產物的影響。所用實驗裝置如下圖所示,其中電極為石墨電極:【查閱文獻】.Fe2+、Fe3+在溶液中可與Cl-結合分別形成FeC、FeC。.電解過程中,外界條件(如電解液pH、離子濃度、電壓、電極材料等)會影響離子的放電能力?！緦嶒炗涗洝?4l36l序號實驗條件實驗現象陰極陽極pH=01mol/LFeCl2溶液電壓1.5V電極上產生無色氣體濕潤淀粉碘化鉀試紙始終未見變藍取陽極附近溶液于試管中,滴加KSCN溶液,溶液變紅pH=4.91mol/LFeCl2溶液電壓1.5V未觀察到氣泡產生,電極表面有銀灰色金屬光澤的固體析出電結束后,將電極浸泡在鹽酸中,觀察到有大量氣泡產生

49、濕潤淀粉碘化鉀試紙始終未見變藍陽極附近出現紅褐色渾濁取陽極附近濁液于試管中,先用酸酸化,再滴加KSCN溶液,溶液變紅(1)結合陰極實驗現象的分析實驗中陰極的電極反應式為。用化學用語表示實驗中產生陰極現象的原因:。對比實驗、的陰極現象,可以獲得的結論是。(2)結合陽極實驗現象的分析甲同學認為實驗中Cl-沒有放電,得出此結論依據的實驗現象是。陽極附近溶液滴加KSCN溶液變紅,依據此現象分析,陽極反應可能是Fe2+-e-Fe3+、。對比實驗、的陽極現象,解釋產生差異的原因:?！緦嶒炗懻摗?3)有同學提出,改變條件有可能在陽極看到“濕潤淀粉碘化鉀試紙變藍”的現象,可能改變的條件是,對應的實驗方案是。答

50、案答案(1)2H+2e-H2Fe2+2e-Fe和Fe+2H+Fe2+H2其他條件相同時,pH=0,pH較小,c(H+)較大時,陰極H+優先于Fe2+放電產生H2,而pH=4.9,pH較大,c(H+)較小時,陰極Fe2+優先于H+放電產生Fe或整體回答:由pH=0變為pH=4.9,c(H+)減小,H+放電能力減弱,Fe2+放電能力增強(2)濕潤淀粉碘化鉀試紙始終未見變藍FeC-e-Fe3+4Cl-(或寫為FeC+2Cl-e-FeC)隨著溶液pH的降低,c(H+)升高,抑制水解平衡Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+正向移動,難以生成Fe(OH)3或正向回答:隨著溶液pH的增大,c(H+)減小,

51、有利于水解平衡Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+正向移動,生成Fe(OH)324l24l36l(3)可改變條件1:改變c(Cl-)保持其他條件不變,用2mol/LFeCl2溶液和n(n0)mol/LNaCl溶液等體積混合的溶液作為電解液c(Fe2+)=1mol/L,c(Cl-)2mol/L,觀察陽極“濕潤淀粉碘化鉀試紙”上的現象可改變條件2:改變電壓保持其他條件不變,增大電壓(或改變電壓),觀察陽極“濕潤淀粉碘化鉀試紙”上的現象解析解析(1)實驗中電解FeCl2溶液,陰極產生的無色氣體只能是H2,故電極反應式為2H+2e-H2;實驗和實驗唯一的區別是溶液pH不同,結合電解結束后加入鹽酸的操

52、作說明析出的固體是鐵,因此實驗的c(H+)較低,陰極Fe2+放電析出鐵,即Fe2+2e-Fe,加入鹽酸后生成氫氣,即Fe+2H+Fe2+H2;對比實驗和的陰極現象,可以驗證題干里給出的文獻:電解液的pH會影響離子的放電能力,酸性較強時,H+放電,酸性較弱時,Fe2+放電。(2)甲同學根據濕潤的淀粉KI試紙始終未變藍色,確定Cl-未放電,則陽極生成的Fe3+,不應該是被Cl2氧化得到的,結合文獻資料,確定此時生成Fe3+的反應為Fe2+-e-Fe3+、FeC-e-Fe3+4Cl-或寫為FeC+2Cl-e-FeC;實驗和的唯一區別是溶液pH不同,實驗溶液酸性強,陽極的Fe3+幾乎不水解,實驗溶液酸

53、性弱,Fe3+幾乎徹底水解生成Fe(OH)3紅褐色沉淀,即隨著溶液pH的降低,c(H+)升高,抑制水解平衡Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+正向移動,難以生成Fe(OH)3。(3)結合題意,影響離子放電能力的因素較多,為了實現陽極生成Cl2,可以選擇的改變可能有增24l24l36l加Cl-的濃度或者改變電壓;根據控制變量的原則,設計實驗為保持其他條件不變,用2mol/LFeCl2溶液和n(n0)mol/LNaCl溶液等體積混合的溶液作為電解液c(Fe2+)=1mol/L,c(Cl-)2mol/L,觀察陽極“濕潤淀粉碘化鉀試紙”上的現象。解題關鍵解題關鍵本題考查了電解原理的分析應用、電極反應

54、、電極反應現象的分析判斷、實驗方案的設計等知識點,掌握基礎是解題關鍵。10.(2019北京海淀期末,2)家用暖氣片大多用低碳鋼材料制成,一旦生銹不僅影響美觀,也會造成安全隱患。下列防止生銹的方法中,存在安全隱患的是()A.在暖氣片表面鍍錫B.在暖氣片表面涂漆C.在暖氣片表面涂鋁粉D.非供暖期在暖氣片內充滿弱堿性的無氧水考點三金屬的腐蝕與防護考點三金屬的腐蝕與防護答案答案AA項,鐵的金屬活潑性大于錫,暖氣片表面錫鍍層破損后易形成原電池,鐵作負極易發生反應:Fe-2e-Fe2+,有安全隱患;B項,暖氣片表面涂漆可以隔絕空氣中的氧氣和水蒸氣,無安全隱患;C項,鋁的金屬活潑性大于鐵,在暖氣片表面涂鋁粉

55、,涂層破損后易形成原電池,鐵作正極被保護,無安全隱患;D項,弱堿性環境中,鐵易發生吸氧腐蝕,但由于電解質溶液中無氧氣,不能構成吸氧腐蝕的條件,鐵受到保護,無安全隱患。解題關鍵解題關鍵本題考查金屬的腐蝕與防護,明確金屬作原電池的正極或電解池的陰極時不易被腐蝕是解答的關鍵。11.(2019北京朝陽期中,3)2018年國家文物局對北洋海軍軍艦“經遠艦”進行海上考古,考古隊為艦體焊接鋅塊以實施保護。下列判斷不合理的是()A.焊接鋅塊后的負極反應:Fe-2e-Fe2+B.上述保護方法中可用鎂合金塊代替鋅塊C.腐蝕的正極反應:2H2O+O2+4e-4OH-D.考古隊采用的是犧牲陽極的陰極保護法答案答案AA

56、項,艦體焊接鋅塊后,由于鋅比鐵活潑,鋅作負極,鐵作正極,故負極反應為Zn-2e-Zn2+;B項,鎂比鐵活潑,可用鎂合金塊代替鋅塊保護艦體;C項,艦體被腐蝕發生的是吸氧腐蝕,正極反應為2H2O+O2+4e-4OH-;D項,考古隊為艦體焊接鋅塊采用的是犧牲陽極的陰極保護法。12.(2019北師大附中期中,3)圖的目的是精煉銅,圖的目的是保護鋼閘門。下列說法不正確的是()A.圖中a為純銅B.圖中S向b極移動C.圖中如果a、b間連接電源,則a連接負極D.圖中如果a、b間用導線連接,則X可以是銅24O答案答案DA項,由題圖可知,a為陰極,b為陽極,粗銅作陽極,純銅作陰極,所以a為純銅;B項,電解時,電解

57、質溶液中的陰離子向陽極移動,所以圖中S向陽極(b極)移動;C項,外加電流的陰極保護法中,被保護的金屬連接電源負極,所以圖中如果a、b間連接電源,則a連接負極;D項,犧牲陽極的陰極保護法中,被保護的金屬作原電池正極,圖中如果a、b間用導線連接,則形成原電池,X應作負極,其所用金屬的活潑性應大于鐵。24O13.(2019北京豐臺期末,9)用鐵鉚釘固定銅板,通常會發生腐蝕,如下圖所示,下列說法不正確的是()A.鐵鉚釘作負極被銹蝕B.鐵失去的電子通過水膜傳遞給O2C.正極反應:O2+4e-+2H2O4OH-D.鐵鉚釘變化過程:FeFe2+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3xH2O答案答案BA項,鐵

58、的金屬性比銅強,鐵作負極,鐵鉚釘被氧化而銹蝕;B項,電子應從Fe流向Cu;C項,負極反應為2Fe-4e-2Fe2+,正極反應為O2+4e-+2H2O4OH-;D項,根據C項的分析,電化學腐蝕的產物為Fe(OH)2,其可被繼續氧化為Fe(OH)3,最終得到的是Fe2O3xH2O。14.(2019北京西城二模,12)研究生鐵的銹蝕,下列分析不正確的是()A.中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生鐵片明顯銹蝕B.中,生鐵片未明顯銹蝕的原因之一是缺少H2OC.中正極反應:O2+4e-+2H2O4OH-D.對比,說明苯能隔絕O2序號實驗現象8小時未觀察到明顯銹蝕8小時未觀察到明顯銹蝕1小時觀察到明顯銹蝕

59、答案答案DA項,對比可知中NaCl溶液中溶解O2較少,不足以使生鐵片明顯銹蝕,正確;B項,苯屬于非電解質,中無H2O,不滿足電化學腐蝕的條件,正確;C項,鐵在中性環境下發生吸氧腐蝕,正極反應為O2+4e-+2H2O4OH-,正確;D項,中觀察到明顯銹蝕,則中NaCl溶液中溶有的氧氣的量比中多,說明苯不能隔絕O2,錯誤。B B組組2017201920172019年高考模擬年高考模擬專題綜合題組專題綜合題組時間:30分鐘分值:65分一、選擇題(每小題6分,共42分)1.(2019北京朝陽一模,6)我國科技創新成果斐然,下列成果與電化學無關的是()答案答案AA項,由圖可知,利用有機金屬材料吸附與轉化

60、CO2,與電化學無關;B、C、D項均與電化學有關。2.(2019北京西城期末,13)下圖是一種新型的光化學電源,當光照射光電極時,通入O2和H2S即產生穩定的電流(H2AQ和AQ是兩種有機物)。下列說法不正確的是()A.負極的電極反應為2I-2e-I2B.總反應為H2S+O2H2O2+SC.H+通過陽離子交換膜從正極區進入負極區D.電源工作時發生了光能、化學能、電能間的轉化答案答案CA項,負極發生失電子的氧化反應,根據題圖可知電極反應為2I-2e-I2;B項,根據題圖可知,總反應為H2S+O2H2O2+S;C項,負極區的H+通過陽離子交換膜進入正極區;D項,光化學電源工作時涉及了光能、化學能、