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1、專題能力訓練專題能力訓練5電化學基電化學基礎(chǔ)礎(chǔ)-2-專題知識脈絡能力目標解讀熱點考題詮釋-3-專題知識脈絡能力目標解讀熱點考題詮釋-4-專題知識脈絡能力目標解讀熱點考題詮釋1231.(2015全國課標)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是()A.正極反應中有CO2生成B.微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反應為C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O 答案解析解析關(guān)閉解題要領(lǐng):C6H12O6中C的平均化合價為0價,二氧化碳中C的化合價為+4價,所以生成二氧化碳的反應為氧化反應,故C

2、O2在負極生成,A選項錯誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應速率加快,所以微生物促進了反應的發(fā)生,B項正確;質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(即H+)通過,原電池中陽離子向正極移動,C項正確;電池的總反應實質(zhì)是C6H12O6的氧化反應,D項正確。 答案解析關(guān)閉A-5-專題知識脈絡能力目標解讀熱點考題詮釋1232.(2014課標全國)2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是()A.a為電池的正極B.電池充電反應為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放電時,a極鋰的化合價發(fā)生變化D.放電時,溶液中Li+從b向a遷移 答案解析解析關(guān)閉解題要領(lǐng):根據(jù)原電池

3、、電解池的組成及工作原理,確定放電元素及其化合價變化。原電池工作時,b電極上的活潑金屬Li,失去電子變?yōu)長i+;a電極Mn元素得到電子化合價降低。 答案解析關(guān)閉C -6-專題知識脈絡能力目標解讀熱點考題詮釋1233.(2015全國課標)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:溶解度/(g/100 g水) -7-專題知識脈絡能力目標解讀熱點考題詮釋123回答下列問題:(1)該電池的正極反應式為,電池反應的離子方程式為。 (2)

4、維持電流強度為0.5 A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅 g。(已知F=96 500 Cmol-1)-8-專題知識脈絡能力目標解讀熱點考題詮釋123-9-命題熱點一命題熱點二命題熱點三原電池原理及電極反應式的書寫有關(guān)原電池解題的思維路徑-10-命題熱點一命題熱點二命題熱點三問題探究1.如何確定正負極?(1)根據(jù)電極材料判斷:活潑金屬作負極、不活潑金屬(或非金屬)作正極。燃料電池:燃料在負極,氧氣在正極。(2)由反應類型判斷:失電子發(fā)生氧化反應的是負極;得電子發(fā)生還原反應的是正極。(3)依據(jù)電子流向、陰陽離子流向、電流流向判斷:電子流出、電流流入、陰離子流向的電極為負極;電子流入、電流流出、陽離子

5、流向的電極為正極。-11-命題熱點一命題熱點二命題熱點三2.怎樣正確書寫電極反應?(1)電極反應的書寫是關(guān)鍵。常見的步驟及方法:-12-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-13-命題熱點一命題熱點二命題熱點三(2)書寫電極反應式應充分注意介質(zhì)影響。中性溶液反應物中若是H+得電子或OH-失電子,H+和OH-均來自于水的電離;酸性溶液反應物、生成物中均不出現(xiàn)OH-;堿性溶液反應物、生成物中均不出現(xiàn)H+;水溶液中不能出現(xiàn)O2-。3.如何分析實驗現(xiàn)象?分析電極及電極區(qū)的pH及實驗現(xiàn)象時,要從電極反應入手;分析電解質(zhì)溶液中的pH及實驗現(xiàn)象時,要從電池反應入手。-14-命題熱點一命題熱點二命題熱點三例1(1)

6、(2013全國課標)二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點,其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kWhkg-1)。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為,一個二甲醚分子經(jīng)過電化學氧化,可以產(chǎn)生個電子的電量。 (2)(2012課標全國部分)與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應式為,該電池總反應的離子方程式為。 -15-命題熱點一命題熱點二命題熱點三分析推理(1)對于燃料電池負極反應的書寫,需要以下幾個思維步驟:第一步先寫反應物、生成物,注意溶液的環(huán)境:酸性電解質(zhì)中CH3OCH32CO2;第二步寫明轉(zhuǎn)移電子數(shù)

7、,根據(jù)碳元素的化合價變化:CH3OCH3-12e-2CO2;第三步配平,根據(jù)電荷守恒和原子守恒:3H2O+CH3OCH3-12e- 2CO2+12H+。1 mol二甲醚被氧化生成2 mol CO2,失去12NA個電子,故1個二甲醚分子轉(zhuǎn)移12個電子。-16-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-17-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-18-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-19-命題熱點一命題熱點二命題熱點三對點訓練1(2013安徽理綜)熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為:Pb

8、SO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說法正確的是()A.正極反應式:Ca+2Cl-2e- CaCl2B.放電過程中,Li+向負極移動C.每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g PbD.常溫時,在正負極間接上電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn) 答案解析解析關(guān)閉負極反應為Ca失電子,A錯;放電過程中,陽離子移向正極,B錯;由電池總反應方程式可知,每轉(zhuǎn)移2 mol e-,生成1 mol Pb,即每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成10.35 g Pb,故C錯;D項,由題干信息可知,常溫下,該電池反應不能發(fā)生,故D正確。 答案解析關(guān)閉D-20-命題熱點一命題熱點二命題熱點

9、三電解原理及電極反應式的書寫有關(guān)電解池解題的思維路徑-21-命題熱點一命題熱點二命題熱點三問題探究1.如何判斷陰陽極?判斷原電池和電解池的電極是解題的關(guān)鍵,為了方便記憶,我們可采取口訣或諧音的方法記憶。原電池,正負極;電解池,陰陽極;失去電子負(原電池)陽(電解池)極;發(fā)生氧化定無疑。還可以用諧音幫助記憶:陰得(陰德)陽失;陽氧(陽)陰還。-22-命題熱點一命題熱點二命題熱點三2.怎樣判斷電解產(chǎn)物?(1)陽極產(chǎn)物的判斷。首先看電極,如果是活性電極(金屬活動性順序中Ag以前的金屬,包括Ag)作陽極,則電極材料本身失電子,電極溶解。如果是惰性電極,則看溶液中陰離子的失電子能力,陰離子的放電順序為S

10、2-I-Br-Cl-OH-,其氧化產(chǎn)物依次對應為單質(zhì)S、I2、Br2、Cl2和O2。(2)陰極產(chǎn)物的判斷。直接根據(jù)陽離子放電順序(如下)進行判斷:Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+,其還原產(chǎn)物依次對應為金屬單質(zhì)或低價態(tài)陽離子:Ag、Fe2+、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。3.如何正確書寫電極反應式?根據(jù)溶液環(huán)境,結(jié)合電解產(chǎn)物的判斷,書寫出陰陽極的電極反應方程式。-23-命題熱點一命題熱點二命題熱點三例2(1)(2014全國課標)H3PO2也可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過):-24-命題熱點一命題熱點二命題

11、熱點三寫出陽極的電極反應式。 分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因。 早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2,將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是。 (2)(2014課標全國)PbO2也可以通過石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應式為,陰極上觀察到的現(xiàn)象是;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應式為,這樣做的主要缺點是。 -25-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-26-命題熱點一命題熱點二命題熱點三(4)對于P

12、b(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液,陽極產(chǎn)物是O2嗎?陰陽極產(chǎn)物如何判斷?一般要依據(jù)離子在溶液中的放電順序,活性電極作陽極要先放電溶解,結(jié)合題給信息,知道PbO2可以由電解得到,則Pb2+的化合價升高,失電子,只能在陽極產(chǎn)生,所以陽極產(chǎn)生的是PbO2而非O2。根據(jù)放電順序,陰極產(chǎn)生的是銅單質(zhì)。-27-命題熱點一命題熱點二命題熱點三題后反思(1)寫電極反應時電子的得失易寫反,如寫成2H2O+4e-O2+4H+而丟分,而寫成4OH-4e-2H2O+O2也得分。(2)得到H3PO2的原因,雜質(zhì)產(chǎn)生的原因,學生給出的答案千奇百怪,說明對原理不清楚。即使清楚原理,很多學生語言敘述存在很大問題,沒有

13、說出關(guān)鍵點而丟分。由此提醒我們在今后的學習中多在課堂中練習表述,學會表述。(3)對于Pb(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中陽極反應很多學生沒有審清題,寫成4OH-4e-2H2O+O2而丟分。同樣“陰極上觀察的現(xiàn)象”,而許多學生寫成溶液中的現(xiàn)象而丟分。審清題意成為此題得分的關(guān)鍵點。-28-命題熱點一命題熱點二命題熱點三對點訓練2(2015河北邯鄲一模)用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫,將所得的混合液進行電解循環(huán)再生,這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機理如圖所示,則下列有關(guān)說法中不正確的是()A.X為直流電源的負極,Y為直流電源的正極B.陽極區(qū)pH增

14、大C.圖中的baD.該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-29-命題熱點一命題熱點二命題熱點三金屬的腐蝕與防護電化學定量計算金屬的腐蝕與防護的解題思維路徑-30-命題熱點一命題熱點二命題熱點三問題探究1.金屬防腐的電化學方法有哪些?(1)犧牲陽極的陰極保護法原電池原理:在被保護的鋼鐵設(shè)備上裝若干較活潑金屬如鋅塊,讓被保護的金屬作原電池的正極,簡稱“犧陽保陰”。(2)外加電流的陰極保護法電解池原理:讓被保護的鋼鐵設(shè)備作陰極,惰性電極作陽極,外接直流電源,簡稱“外流保陰”。(3)其他方法:改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu),如制成不銹鋼;加涂防護層如噴油漆、涂油脂、噴鍍等方法。-31

15、-命題熱點一命題熱點二命題熱點三2.有關(guān)電化學定量計算的方法有哪些?(1)根據(jù)總反應式計算。先寫出電極反應,再寫出總反應式,然后根據(jù)總反應式列比例式計算。(2)守恒法計算。用于串聯(lián)電路中電極反應物、產(chǎn)物及電子轉(zhuǎn)移的有關(guān)計算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)守恒。-32-命題熱點一命題熱點二命題熱點三例3(2014上海化學)如下圖所示,將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中。下列分析正確的是 ()A.K1閉合,鐵棒上發(fā)生的反應為2H+2e- H2B.K1閉合,石墨棒周圍溶液pH逐漸升高C.K2閉合,鐵棒不會被腐蝕,屬于犧牲陽極的陰極保護法D.K2閉合,電路中通過0.002NA個電子時,兩極共

16、產(chǎn)生0.001 mol氣體-33-命題熱點一命題熱點二命題熱點三分析推理(1)發(fā)生原電池反應時,是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕?審清溶液的環(huán)境,題中給出的是飽和氯化鈉溶液,所以發(fā)生吸氧腐蝕,鐵棒上是Fe-2e- Fe2+,石墨棒上是O2+2H2O+4e-4OH-。(2)如何判斷鐵棒是否發(fā)生腐蝕?先根據(jù)電源判斷正極與石墨棒相連,石墨棒為陽極,鐵棒為陰極,被保護。要區(qū)別犧牲陽極的陰極保護法和外接電源的陰極保護法的不同之處:正極是活潑金屬還是外接電源。(3)如何求算產(chǎn)生氣體的量?先寫出陰陽極電極反應式,陽極:2Cl-2e- Cl2,陰極:2H+2e-H2。所以轉(zhuǎn)移1 mol電子,共產(chǎn)生1 mol氣體。答案:

17、B對點訓練3為增強鋁的耐腐蝕性,現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源,以Al作陽極、Pb作陰極,電解稀硫酸,使鋁表面的氧化膜增厚。反應原理如下:電池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)電解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2電解過程中,以下判斷正確的是()-34-命題熱點一命題熱點二命題熱點三 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-35-12341.下圖是一套電化學裝置,下列有關(guān)說法錯誤的是() 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)裝置圖分析,A為燃料電池,B為電解池,電解H2SO4溶液,A項正確;B池中電解H2SO4溶液實質(zhì)是電解水,H2SO4溶液濃度增大,pH減小,B項錯誤;

18、a口若消耗1 mol CH4,失去8 mol e-,d口H+得8 mol e-可產(chǎn)生4 mol H2,C項正確,D項也正確。 答案解析關(guān)閉B-36-12342.(2015河南六市檢測)英國赫瑞瓦特大學陶善文博士研究出以尿素為動力的燃料電池新技術(shù)。用這種電池可直接去除城市廢水中的尿素,既能產(chǎn)生凈化的水,又能發(fā)電。尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖所示,關(guān)于該電池描述正確的是 ()A.電池工作時H+移向負極B.該裝置還可以將電能轉(zhuǎn)化為化學能C.理論上電池工作時,每消耗67.2 L O2時,可以凈化2 mol CO(NH2)2D.電池的負極反應式為:CO(NH2)2+H2O-6e- CO2+N2+6H+ 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-37-12343.(2014湖北黃岡中學模擬)乙烯催化氧化成乙醛可設(shè)計成如圖所示的燃料電池,能在制備乙醛的同時獲得電能,其總反應為:A.該電池為可充電電池B.每有0.1 mol O2反應,則遷移H+ 0.4 molD.電子移動方向:電極a磷酸溶液電極b 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-38-1234-39-1234-40-1234