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專題能力訓(xùn)練5 電化學(xué)基礎(chǔ),專題知識(shí)脈絡(luò),能力目標(biāo)解讀,熱點(diǎn)考題詮釋,專題知識(shí)脈絡(luò),能力目標(biāo)解讀,熱點(diǎn)考題詮釋,專題知識(shí)脈絡(luò),能力目標(biāo)解讀,熱點(diǎn)考題詮釋,1,2,3,1.(2015全國課標(biāo)Ⅰ)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)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(cuò)誤的是( ),A.正極反應(yīng)中有CO2生成 B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,答案,解析,專題知識(shí)脈絡(luò),能力目標(biāo)解讀,熱點(diǎn)考題詮釋,1,2,3,2.(2014課標(biāo)全國Ⅱ)2013年3月我國科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是( ),A.a為電池的正極 B.電池充電反應(yīng)為LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放電時(shí),a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D.放電時(shí),溶液中Li+從b向a遷移,答案,解析,專題知識(shí)脈絡(luò),能力目標(biāo)解讀,熱點(diǎn)考題詮釋,1,2,3,3.(2015全國課標(biāo)Ⅱ)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),專題知識(shí)脈絡(luò),能力目標(biāo)解讀,熱點(diǎn)考題詮釋,1,2,3,回答下列問題: (1)該電池的正極反應(yīng)式為 ,電池反應(yīng)的離子方程式為 。 (2)維持電流強(qiáng)度為0.5 A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅 g。(已知F=96 500 C·mol-1),,專題知識(shí)脈絡(luò),能力目標(biāo)解讀,熱點(diǎn)考題詮釋,1,2,3,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,原電池原理及電極反應(yīng)式的書寫 有關(guān)原電池解題的思維路徑,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,問題探究 1.如何確定正負(fù)極? (1)根據(jù)電極材料判斷:活潑金屬作負(fù)極、不活潑金屬(或非金屬)作正極。燃料電池:燃料在負(fù)極,氧氣在正極。 (2)由反應(yīng)類型判斷:失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的是負(fù)極;得電子發(fā)生還原反應(yīng)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(fù)極;電子流入、電流流出、陽離子流向的電極為正極。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,2.怎樣正確書寫電極反應(yīng)? (1)電極反應(yīng)的書寫是關(guān)鍵。常見的步驟及方法:,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,(2)書寫電極反應(yīng)式應(yīng)充分注意介質(zhì)影響。 ①中性溶液反應(yīng)物中若是H+得電子或OH-失電子,H+和OH-均來自于水的電離; ②酸性溶液反應(yīng)物、生成物中均不出現(xiàn)OH-; ③堿性溶液反應(yīng)物、生成物中均不出現(xiàn)H+; ④水溶液中不能出現(xiàn)O2-。 3.如何分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象? 分析電極及電極區(qū)的pH及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),要從電極反應(yīng)入手;分析電解質(zhì)溶液中的pH及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),要從電池反應(yīng)入手。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,例1(1)(2013全國課標(biāo)Ⅰ)二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn),其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kW·h·kg-1)。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為 ,一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化,可以產(chǎn)生 個(gè)電子的電量。 (2)(2012課標(biāo)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(yīng)式為 ,該電池總反應(yīng)的離子方程式為 。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,分析推理(1)對(duì)于燃料電池負(fù)極反應(yīng)的書寫,需要以下幾個(gè)思維步驟: 第一步先寫反應(yīng)物、生成物,注意溶液的環(huán)境:酸性電解質(zhì)中CH3OCH3——2CO2; 第二步寫明轉(zhuǎn)移電子數(shù),根據(jù)碳元素的化合價(jià)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(gè)電子,故1個(gè)二甲醚分子轉(zhuǎn)移12個(gè)電子。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(2013安徽理綜)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)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(yīng)為: PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。 下列有關(guān)說法正確的是( ) A.正極反應(yīng)式:Ca+2Cl--2e- CaCl2 B.放電過程中,Li+向負(fù)極移動(dòng) C.每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g Pb D.常溫時(shí),在正負(fù)極間接上電流表或檢流計(jì),指針不偏轉(zhuǎn),答案,解析,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,電解原理及電極反應(yīng)式的書寫 有關(guān)電解池解題的思維路徑,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)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(fù)極;電解池,陰陽極; 失去電子負(fù)(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。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)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(dòng)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?yàn)镾2-I-Br-Cl-OH-,其氧化產(chǎn)物依次對(duì)應(yīng)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(jìn)行判斷:Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+,其還原產(chǎn)物依次對(duì)應(yīng)為金屬單質(zhì)或低價(jià)態(tài)陽離子:Ag、Fe2+、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。 3.如何正確書寫電極反應(yīng)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(yīng)方程式。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,例2(1)(2014全國課標(biāo)Ⅰ)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):,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,①寫出陽極的電極反應(yīng)式 。 ②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因 。 ③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(diǎn)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(biāo)全國Ⅱ)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(yīng)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(yīng)式為 ,這樣做的主要缺點(diǎn)是 。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,(4)對(duì)于Pb(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(jià)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)。,,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,題后反思 (1)寫電極反應(yīng)時(shí)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(xué)生給出的答案千奇百怪,說明對(duì)原理不清楚。即使清楚原理,很多學(xué)生語言敘述存在很大問題,沒有說出關(guān)鍵點(diǎn)而丟分。由此提醒我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中多在課堂中練習(xí)表述,學(xué)會(huì)表述。 (3)對(duì)于Pb(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中陽極反應(yīng)很多學(xué)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(xué)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(diǎn)。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)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(jìn)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(jī)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(fù)極,Y為直流電源的正極 B.陽極區(qū)pH增大 C.圖中的ba D.該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2,答案,解析,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,金屬的腐蝕與防護(hù) 電化學(xué)定量計(jì)算 金屬的腐蝕與防護(hù)的解題思維路徑,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,問題探究 1.金屬防腐的電化學(xué)方法有哪些? (1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法——原電池原理: 在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝若干較活潑金屬如鋅塊,讓被保護(hù)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(hù)法——電解池原理: 讓被保護(hù)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(hù)層如噴油漆、涂油脂、噴鍍等方法。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,2.有關(guān)電化學(xué)定量計(jì)算的方法有哪些? (1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。先寫出電極反應(yīng),再寫出總反應(yīng)式,然后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。 (2)守恒法計(jì)算。用于串聯(lián)電路中電極反應(yīng)物、產(chǎn)物及電子轉(zhuǎn)移的有關(guān)計(jì)算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)守恒。,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,例3(2014上海化學(xué))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(yīng)為2H++2e- H2↑ B.K1閉合,石墨棒周圍溶液pH逐漸升高 C.K2閉合,鐵棒不會(huì)被腐蝕,屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D.K2閉合,電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí),兩極共產(chǎn)生0.001 mol氣體,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,分析推理(1)發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí),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(hù)。要區(qū)別犧牲陽極的陰極保護(hù)法和外接電源的陰極保護(hù)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(yīng)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:B,,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3為增強(qiáng)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(yīng)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( ),命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,答案,解析,1,2,3,4,1.下圖是一套電化學(xué)裝置,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( ),答案,解析,1,2,3,4,2.(2015河南六市檢測(cè))英國赫瑞瓦特大學(xué)陶善文博士研究出以尿素為動(dòng)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(shí)H+移向負(fù)極 B.該裝置還可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 C.理論上電池工作時(shí),每消耗67.2 L O2時(shí),可以凈化2 mol CO(NH2)2 D.電池的負(fù)極反應(yīng)式為:CO(NH2)2+H2O-6e- CO2↑+N2↑+6H+,答案,解析,1,2,3,4,3.(2014湖北黃岡中學(xué)模擬)乙烯催化氧化成乙醛可設(shè)計(jì)成如圖所示 的燃料電池,能在制備乙醛的同時(shí)獲得電能,其總反應(yīng)為:,A.該電池為可充電電池 B.每有0.1 mol O2反應(yīng),則遷移H+ 0.4 mol D.電子移動(dòng)方向:電極a→磷酸溶液→電極b,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,