高考化学模拟训练 专题8 电化学基础.docx

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高考化学模拟训练专题8电化学基础

[高考关键词]　1.闭合回路、电子、离子运动。

2.电极名称、电极反应式、总反应式的书写。

3.原理的创新运用、新型电源、实现特殊反应。

4.计算（电极质量变化、pH——电子数相关）。

1．按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。

（1）判断装置的名称：

A池为______，B池为________。

（2）锌极为____极，Cu2＋在溶液中向________（填“Zn”或“Cu”）极运动。

（3）电极反应式

正极________________________________________________________________________，

负极________________________________________________________________________。

（4）若溶液X为滴有酚酞的KCl溶液

①石墨棒C1的电极反应式为____________________，石墨棒C2附近发生的实验现象为__________________________________，溶液中的K＋向__________（填“C1”或“C2”）电极移动；

②当C2极析出224mL气体（标准状况时），锌的质量变化________（填“增加”或“减少”）________g，此时B中溶液的体积为200mL，则pH为________。

（5）若溶液X为CuSO4溶液（足量）

①B池中总反应的离子方程式为__________________________________________________

________________________________________________________________________；

②反应一段时间后，A池中Cu电极增重3.2g，要使B池溶液恢复到起始状态，向溶液中加入适量的______，其质量为________g。

答案　

（1）原电池　电解池　

（2）负　Cu

（3）Cu2＋＋2e－===Cu　Zn－2e－===Zn2＋

（4）①2Cl－－2e－===Cl2↑　产生无色气泡，溶液变红　C2

②减少　0.65　13　（5）①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　②CuO　4（或CuCO3　6.2）

2.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：

（1）铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________（填“化学”或“电化学”）腐蚀。

（2）若试管内液面上升，则原溶液呈__________性，发生__________腐蚀，正极反应式为________________________________________________________________________。

（3）若试管内液面下降，则原溶液呈________________性，发生__________腐蚀，正极反应式为________________________。

答案　

（1）电化学

（2）弱酸或中　吸氧　O2＋2H2O＋4e－===4OH－

（3）较强的酸　析氢　2H＋＋2e－===H2↑

高考题型1　原电池原理　新型化学电源

1．（2016·全国卷Ⅱ，11）Mg－AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。

下列叙述错误的是（　　）

A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑

答案　B

解析　根据题意，Mg－海水－AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。

A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑，正确。

2．（2016·浙江理综，11）金属（M）－空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。

该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M（OH）n。

已知：

电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。

下列说法不正确的是（　　）

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B．比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高

C．M空气电池放电过程的正极反应式：

4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M（OH）n

D．在Mg－空气电池中，为防止负极区沉积Mg（OH）2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜

答案　C

解析　A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极的表面，正确；B项，单位质量的Mg、Al、Zn释放的电子分别为mol、mol、mol，显然铝的比能量比Mg、Zn高，正确；C项，电池放电过程正极O2得电子生成OH－，但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极，故正极不能生成M（OH）n，反应式应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，为避免OH－移至负极而生成M（OH）n，可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止OH－，正确。

1．原电池原理

（1）只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池将化学能转化为电能。

典型的原电池装置如图所示：

（2）外电路：

电子从负极流出，经导线流向正极。

内电路：

可简记作“正向正，负向负”。

注意：

电子不能通过溶液

外电路和内电路共同构成闭合回路，完成自发的氧化还原反应，使化学能自主地转化为电能。

（3）原电池工作原理示意图

2．电极反应式的书写方法

（1）一般电极反应式的书写

（2）复杂电池反应的电极反应式书写

复杂的电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式

如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：

CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O……总反应式

2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式

CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO……负极反应式

考向1　原电池工作原理

1．（2015·天津理综，4）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO）减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

答案　C

解析　A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c（SO）不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M（Zn2＋）>M（Cu2＋），故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

2．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn（OH）2。

下列说法中不正确的是（　　）

A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn

B．负极发生的反应是Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2

C．工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强

D．溶液中的OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动

答案　D

解析　根据总反应Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn（OH）2，分析各物质化合价发生的变化可知，Zn在负极上反应，Ag2O在正极上反应，电解质溶液为KOH溶液，所以负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2，正极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，在负极区OH－被消耗，碱性减弱，pH减小，正极区生成OH－，碱性增强，pH增大，溶液中OH－定向移动到负极。

考向2　“盐桥”及“变态盐桥”电池

3．下列有关铜锌原电池（下图）的叙述正确的是（　　）

A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋

B．取下盐桥，原电池仍可工作

C．在外电路中，电子从正极流向负极

D．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

答案　D

解析　锌比铜活泼，锌是负极，失去电子，A错误；取下盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能再工作，B错误；在外电路中，电子从负极流向正极，C错误；正极是铜，溶液中的铜离子放电，总反应式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，D正确。

4．“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是（　　）

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

答案　B

解析　结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。

A项，负极反应式为Na－e－===Na＋，正极反应式为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应式为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。

5．如图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为__________________________________________；

M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是__________________________________。

答案　xS＋2e－===S　导电和隔绝Na、S的作用

解析　由方程式可知反应中Na被氧化，应为原电池负极，电极方程式为Na－e－===Na＋，正极上硫得电子发生还原反应，所以正极电极反应式为xS＋2e－===S；在该装置中M起到盐桥的作用，有导电和隔绝Na、S的作用。

考向3　“介质”多变的燃料电池

6．如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（　　）

A．a电极是负极

B．b电极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

答案　B

解析　氢氧燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O，因此a电极上发生反应：

2H2－4e－===4H＋，是负极；b电极上发生反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，是正极；氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物H2O是一种无污染物质，故该电池是一种具有应用前景的绿色电源。

氢氧燃料电池中只要通入H2、O2就能工作，无需将H2、O2储藏在电池内部。

7．科学家设想，N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．通入N2的电极发生的电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH

B．反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸

C．该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极

D．通入H2的电极为负极，A为NH4Cl

答案　C

解析　A项，该电池的原理是合成氨，所以正极是氮气发生还原反应，电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH，正确