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人教版选修四第四章电化学基础期末基础知识复习及训练含答案

人教版高二化学必修四

第四章、电化学基础期末基础知识复习及训练(含答案)

基础知识点整理

一、原电池基本概念理解。

1、原电池的概念:

把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

2、化学电池的分类:

常见的原电池可以分为三类:

(1)一次电池:

常见一次电池:

碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等;

(2)二次电池:

放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池;

(3)燃料电池:

是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池。

3、原电池的电极反应:

以锌铜原电池为例:

负极:

氧化反应:

Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)

正极:

还原反应:

2H++2e=H2↑(较不活泼金属)

总反应式:

Zn+2H+=Zn2++H2↑

4、常见原电池的电极反应总结。

⑴干电池(属于一次电池)

①结构:

锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。

②电极反应负极:

Zn-2e-=Zn2+

正极:

2NH4++2e-=2NH3+H2

NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收:

MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2++4NH3=Zn(NH3)42+

⑵铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)

1结构:

铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。

2

②A.放电反应负极:

Pb-2e-+SO42-=PbSO4

正极:

PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O

B.充电反应:

阴极:

PbSO4+2e-=Pb+SO42-

阳极:

PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-

总反应式:

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O

5、典型例题分析。

例题1、原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。

下列说法中正确的是(  )

A.

(1)

(2)中Mg作负极,(3)(4)中Fe作负极

B.

(2)中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑

C.(3)中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+

D.(4)中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑

答案:

B

解析:

(1)中Mg作负极;

(2)中Al作负极;

(3)中铜作负极;(4)是铁的吸氧腐蚀,Fe作负极。

所以选B

例题2、利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池。

(1)负极材料是________(写名称),电极反应为__________________。

(2)正极电极反应式为__________________________________。

(3)溶液中SO42—向________极移动。

答案:

(1)铜 Cu-2e-=Cu2+ 

(2)O2+4e-+4H+=2H2O 

(3)负

二、电解池基本概念理解。

1、电解池的概念:

把电能转化为化学能的装置。

(也叫电解槽,与原电池正相反)。

2、电解池的电极名称及反应:

以电解CuCl2溶液的电极反应:

阳极:

与直流电源的正极相连的电极,发生氧化反应

阴极:

与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应

(1)电解CuCl2溶液的电极反应:

阳极:

2Cl--2e-=Cl2(氧化)

阴极:

Cu2++2e-=Cu(还原)

总反应式:

CuCl2=Cu+Cl2↑

(2)电解池的四种类型:

电解水型:

含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐;

电解电解质型:

无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外);

放氢生碱型:

活泼金属的无氧酸盐;

放氧生酸型:

不活泼金属的含氧酸盐。

3、电解反应中反应物的判断——放电顺序

⑴阴极

A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。

B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表:

K+

⑵阳极

A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时:

阴离子失电子:

S2->I->Br->Cl->OH->NO3-等含氧酸根离子>F-

B.阳极是活泼电极时:

电极本身被氧化,溶液中的离子不放电。

三、原电池和电解池的比较

装置

原电池

电解池

装置图

原理

使氧化还原反应中电子作定向移动,从而形成电流。

把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。

这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。

形成条件

①电极:

两种不同的导体相连;

②电解质溶液:

能与电极反应。

①电源;②电极(惰性或非惰性);

③电解质(水溶液或熔化态)。

反应类型

自发的氧化还原反应

非自发的氧化还原反应

电极名称

由电极本身性质决定:

正极:

材料性质较不活泼的电极;

负极:

材料性质较活泼的电极。

由外电源决定:

阳极:

连电源的正极;

阴极:

连电源的负极;

电极反应

负极:

Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)

正极:

2H++2e-=H2↑(还原反应)

阴极:

Cu2++2e-=Cu(还原反应)

阳极:

2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)

电子流向

负极→正极

电源负极→阴极;阳极→电源正极

电流方向

正极→负极

电源正极→阳极;阴极→电源负极

四、金属的电化学防护

1、利用原电池原理进行金属的电化学防护

(1)、牺牲阳极的阴极保护法。

原理:

原电池反应中,负极被腐蚀,正极不变化

应用:

在被保护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块保护钢铁设备

负极:

锌块被腐蚀;正极:

钢铁设备被保护

(2)、外加电流的阴极保护法。

原理:

通电,使钢铁设备上积累大量电子,使金属原电池反应产生的电流不能输送,从而防止金属被腐蚀

应用:

把被保护的钢铁设备作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,均存在于电解质溶液中,接上外加直流电源。

通电后电子大量在钢铁设备上积累,抑制了钢铁失去电子的反应。

(3)、改变金属结构:

把金属制成防腐的合金。

(3)、把金属与腐蚀性试剂隔开:

电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等.

2、典型例题分析:

例题3、远洋轮船的船体材料是合金钢,为了保障航行安全,延长轮船的使用寿命,通常在与海水接触的船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M。

下列说法不正确的是( )

A.上述保护船壳免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法

B.M可能是锌、镁、锡等金属

C.船壳主要发生吸氧腐蚀

D.在上述保护船壳的过程中,负极反应为M-ne-==Mn+

答案:

B

解析:

利用原电池原理,在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属,使钢铁免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法,A项正确;如果在与海水接触的船壳上镶嵌锡块,由于铁比锡活泼,在船壳、空气、海水构成的原电池中,铁为负极,会加快船壳的腐蚀,B项错误;海水的pH≈8,船壳主要发生吸氧腐蚀,C项正确;在牺牲阳极的阴极保护法中,比铁活泼的金属M作负极,发生氧化反应,D项正确。

 

人教版高二化学必修四

第四章、电化学基础综合训练(含答案)

一、单项选择题。

1、氧化反应和还原反应分别在两个电极上自发进行时,便能构成原电池反应,下列氧化还原反应在一定条件下不能构成原电池反应的是(  )

A.2FeCl2+Cl2===2FeCl3

B.Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag

C.Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O

D.

2、生产铅蓄电池时,在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是:

2PbSO4+2H2O

PbO2+Pb+2H2SO4,下列对铅蓄电池的说法错误的是()

A.需要定期补充硫酸

B.工作时铅是负极,PbO2是正极

C.工作时负极上发生的反应是:

Pb-2e-+

PbSO4

D.工作时电解质的密度减小

3、关于原电池的叙述中正确的是()

A.构成原电池的电极是两种不同的金属

B.原电池是将化学能转化为电能的装置

C.原电池负极发生的电极反应是还原反应

D.原电池的正极是还原剂,总是溶液中的阳离子在此被还原

4、某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+能实现该反应的原电池是()

A.正极为碳,负极为铁,电解质溶液为FeSO4溶液

B.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)2溶液

C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SO4)3

D.正极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSO4

5、下列关于实验现象的描述不正确的是()

A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜

B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡

C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁

D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快

6、如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(  )

A.⑤④②①③⑥B.⑤④③①②⑥

C.②①③④⑤⑥D.⑤③②④①⑥

7、用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(括号内物质),能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(  )

A.AgNO3(AgNO3)  B.NaOH(H2O)

C.KCl(KCl)  D.CuSO4(CuSO4)

8、常温下,NCl3是一种黄色黏稠状液体,是制备新型水消毒剂ClO2的原料,可以采用如图所示装置制备NCl3。

下列说法正确的是(  )

A.每生成1molNCl3,理论上有4molH+经质子交换膜向右侧向左侧迁移

B.可用湿润的淀粉-KI试纸检验气体M

C.石墨极的电极反应式为NH

+3Cl--6e-===NCl3+4H+

D.电解过程中,质子交换膜右侧溶液的pH会减小

9、为了强化安全管理,某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪,其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。

下列说法不正确的是(  )

A.石墨电极作正极,发生还原反应

B.铂电极的电极反应式:

C8H18+16H2O-50e-===8CO2↑+50H+

C.H+由质子交换膜左侧向右侧迁移

D.每消耗5.6LO2,电路中通过1mol电子

10、有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是()

A.图Ⅰ所示电池中,MnO2的作用是催化剂

B.图Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大

C.图Ⅲ所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变D.图Ⅳ所示电池工作过程中,电子由Zn极流向AgO极

二、填空简答题。

11、氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。

下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空:

(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式。

(2)离子交换膜的作用为:

、。

(3)精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出。

(选填“a”、“b”、“c”或“d”)

(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。

写出该反应的化学方程式。

(5)室温下,0.1mol/LNaClO溶液的pH0.1mol/LNa2SO3溶液的pH。

(选填“大于”、“小于”或“等于”)。

浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3–浓度从大到小的顺序为。

已知:

H2SO3Ki1=1.54×10-2Ki2=1.02×10-7

HClOKi1=2.95×10-8

H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-11

12、

(1)“甲醇过氧化氢燃料电池”的结构主要包括燃料腔、氧化剂腔和质子交换膜三部分,放电过程中其中一个腔中生成了二氧化碳。

①放电过程中生成氢离子的反应,发生在________腔中,该腔中的电极反应式为_______________________。

②该电池工作过程中,当消耗甲醇4.8g时,电路中通过的电量为________(法拉第常数F=9.65×104C·mol-1)。

(2)如图所示,通电5min后,c极增重2.16g,同时在A池中收集到标准状况下的气体224mL,设A池中原混合液的体积为200mL。

①F电源为________极;b极为________极;B池为________池。

②A池中b极上的电极反应式为__________________;

a极上产生气体体积为________mL(标准状况)。

③通电前A池中原混合溶液中Cu2+的浓度为________。

 

参考答案

一、单项选择题。

1-5:

CABBC6-10:

ABCDD

二、填空简答题。

11、

(1)2Cl-+2H2O

Cl2↑+H2↑+2OH-。

(2)阻止OH-进入阳极室,与Cl2发生副反应:

2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

(3)a;d;

(4)2KClO3+H2C2O4+2H2SO4=2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.

(5)大于;SO32–>CO32–>HCO3–>HSO3–。

12、

(1)①燃料 CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+ ②8.685×104C

(2)①正 阳 电解(镀)

②4OH--4e-===2H2O+O2↑ 112

③0.025mol·L-1

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