版高考化学二轮复习第7讲电化学课堂练习.docx

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版高考化学二轮复习第7讲电化学课堂练习

第七讲　电化学

[最新考纲]

1．理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。

　原电池原理及其应用[学生用书P30]

1．（2017·高考天津卷）下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是（　　）

A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能

B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能

C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能

D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能

解析：

选A。

A项，硅太阳能电池工作时，光能转化为电能，与氧化还原反应无关；B项，锂离子电池放电时，化学能转化为电能，原电池总反应为氧化还原反应；C项，电解质溶液导电时，电能转化为化学能，总反应为氧化还原反应；D项，葡萄糖为人类生命活动提供能量时，葡萄糖发生氧化还原反应，化学能转化为热能。

2．（2016·高考海南卷改编）某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。

下列说法正确的是（　　）

A．Zn为电池的负极

B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O

C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变

D．电池工作时OH－向正极迁移

解析：

选A。

A.根据化合价升降判断，Zn化合价只能升高，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe（OH）3＋10OH－，错误；C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，错误。

[感悟高考]

1．题型：

选择题（主）、填空题（次）

2．考向：

高考对原电池原理的考查主要有以下几点：

离子运动方向的判断（特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交换膜的通过问题），能量转换类型，正负极的判断，正负极与反应类型的对应关系，电极反应式的书写及判断，有关计算问题。

需要考生掌握原电池原理，会运用氧化还原反应的概念规律来分析问题，在平时的学习中重视上述几点的训练。

1．原电池正、负极的判断

（1）依据构成原电池两极的电极材料判断。

一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）依据原电池两极发生反应的类型判断。

负极发生氧化反应；正极发生还原反应。

（3）依据电子流动方向或电流方向判断。

电子流动方向：

由负极流向正极；电流方向：

由正极流向负极。

（4）依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。

阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

（5）依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。

阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2．不同介质中电极反应式的书写技巧和步骤

电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式拆分物质的规则。

（1）先写出电极反应式的主要框架（待配平）

①酸性电解质，主要安排H＋的位置如下

负极：

还原剂－xe－＋______→氧化产物＋H＋；

正极：

氧化剂＋xe－＋H＋→还原产物＋______。

②非酸性电解质（包括碱溶液、熔融盐及氧化物），主要安排阴离子的位置如下

负极：

还原剂－xe－＋阴离子→氧化产物＋______；

正极：

氧化剂＋xe－＋______→阴离子＋还原产物。

（2）依据化合价变化分别计算氧化剂、还原剂与电子得失的比例。

（3）根据电荷守恒配平离子，最后根据原子守恒配平其余物质。

　原电池原理的考查

1．（2017·淄博模拟）电池式氧传感器原理构造如图，可测定O2的含量。

工作时铅电极表面会逐渐附着Pb（OH）2。

下列说法不正确的是（　　）

A．Pt电极上发生还原反应

B．随着使用，电解液的pH逐渐减小

C．ammolO2反应，理论上可使Pb电极增重68amg

D．Pb电极上的反应式为Pb＋2OH－－2e－===Pb（OH）2

解析：

选B。

A.铅作负极失电子产生的铅离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铅，则铂电极作正极，发生还原反应，选项A正确；B.负极反应式：

2Pb＋4OH－－4e－===2Pb（OH）2，正极反应式：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应式：

2Pb＋O2＋2H2O===2Pb（OH）2，反应过程溶液pH不变，选项B不正确；C.根据反应2Pb＋O2＋2H2O===2Pb（OH）2，ammolO2反应，理论上可使Pb电极增重4ammol×17g/mol＝68amg，选项C正确；D.Pb电极为负极，反应式为Pb＋2OH－－2e－===Pb（OH）2，选项D正确。

2．（2015·高考天津卷）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

解析：

选C。

A.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c（SO）基本不变，错误；C.电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。

　“盐桥”的作用与化学平衡的移动

3．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。

下列判断不正确的是（　　）

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

解析：

选D。

由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子生成Fe2＋被还原，I－失电子生成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，所以C正确；在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，所以D不正确。

4．某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表指针偏移。

电子由石墨经导线流向银。

放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2（SO4）3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小―→回到零点―→逆向偏移。

则电压表指针逆向偏移后，银为________（填“正”或“负”）极。

由实验得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是

________________________________________________________________________。

答案：

负　Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag

电子流向的分析方法

（1）改变条件，平衡移动；

（2）平衡移动，电子转移；

（3）电子转移，判断区域；

（4）根据区域，判断流向；

（5）根据流向，判断电极。

　原电池的简单设计

5.

（1）能量之间可相互转化：

电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。

设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：

ZnSO4（aq）、FeSO4（aq）、CuSO4（aq）、铜片、铁片、锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图（见上图），并做相应标注，要求：

在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

②以铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极______________________________________________。

③甲、乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是

________________________________________________________________________。

（2）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在

（1）的材料中应选__________作阳极。

解析：

（1）①根据题给条件和原电池的构成条件可得：

a．若用Zn、Cu、CuSO4（aq）、ZnSO4（aq）组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4（aq）中，Cu插入到CuSO4（aq）中。

b．若用Fe、Cu、FeSO4（aq）、CuSO4（aq）组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4（aq）中，Cu插入到CuSO4（aq）中。

c．画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称（或化学式），并形成闭合回路。

②由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。

③带有盐桥的原电池甲中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。

（2）由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极（阴极）时被保护，作负极（阳极）时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极（阳极）才能有效地保护铁不被腐蚀。

答案：

（1）①（或其他合理答案）

②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出

③甲　在甲装置中，负极不和Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能

（2）锌片

1．原电池的设计思路：

首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。

然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。

然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。

电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极（使用惰性电极也可），电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。

最后再插入盐桥即可。

2．把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。

　新型化学电池[学生用书P32]

1．（2017·高考全国卷Ⅲ，11，6分）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx（2≤x≤8）。

下列说法错误的是（　　）

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

解析：

选D。

原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：

Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02mol电子，负极有0.02molLi（质量为0.14g）被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。

2．（2016·高考全国卷Ⅱ，11，6分）MgAgCl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