化学高考专题9电化学基础 考纲解读及题案分析.docx

1、化学高考专题9 电化学基础 考纲解读及题案分析化学高考专题09 电化学基础考纲解读及题案分析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。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、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。电化学原理的分析和应用是高考的热点。和2016年大纲相比，主要变化有：“理解原电池和电解池的构成”，要求由“了解”提高为“理解”；“理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施”降低为“了解”。因此预测2018年关于新型电源的工作原理分析、电极反应式的书写仍会在高考中出现，必须高度关注。同样电解原理及其

2、应用也是高考的高频考点，因其与氧化还原反应、离子反应，电解质溶液、元素化合物性质等知识联系密切而成为高考的重点和热点。由于电解原理在工业上的应用更加广泛，预测2018年高考，仍会联系化学工艺过程对电解原理的应用进行考查，以原电池和电解池的工作原理为基点，考察新情境下化学电源的工作原理和电解原理的应用，应给予高度关注。一、原电池正负极的判断方法和电极反应式的书写1、原电池的正负极的判断：。2、电极反应式的书写（1）一般电极反应式的书写：原电池反应的本质就是氧化还原反应。因此正确书写氧化还原反应方程式并能标出电子转移的方向和数目是正确书写电极反应式的基础，通过电池反应中转移电子的数目可确定电极反应

3、中得失的电子数目，通过电池反应中的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物可确定电极反应中的反应物和产物。具体步骤如下：首先根据题意写出电池反应。标出电子转移的方向和数目，指出氧化剂、还原剂。根据还原剂负极材料，氧化产物负极产物，氧化剂正极材料，还原产物正极产物来确定原电池的正、负极和反应产物。根据电池反应中转移电子的数目来确定电极反应中得失的电子数目。注意环境介质对反应产物的影响。写出正确的电极反应式。流程如下：。（2）复杂电极反应式的书写：。如CH4酸性燃料电池中CH42O2CO22H2O总反应式，2O28H8e4H2O正极反应式，得：CH42H2O8eCO28H负极反应式。二、原电池原理在化工

4、、农业生产及科研中的应用（1）加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。（2）比较金属活动性强弱：两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的金属活泼。例如，有两种金属a、b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a溶解，b极上有气泡产生，则推测a为负极，b为正极，则金属活动性ab。（3）用于金属的防护：使被保护的金属制品做原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌做原电池的负极。（4）设计电池，制造化学电

5、源，如根据以下反应设计的原电池如下表所示：原理负极正极电解质溶液电极反应2FeCl3CuFeCl2CuCl2Cuc(Fe3)FeCl3溶液负极：Cu2eCu2正极：2Fe32e2Fe2（5）探究金属腐蚀的快慢规律：不同类型的腐蚀规律：解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。学.科.网三、电极产物的判断与有关反应式的书写1、电解时电极产物的判断“阳失阴得”，即。2、电解池中电极反应式的书写（1）根据装置书写根据电源确定阴、阳两极确定阳极是否是活性金属电极据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并

6、即得总反应式。（2）由氧化还原反应方程式书写电极反应式找出发生氧化反应和还原反应的物质两极名称和反应物利用得失电子守恒分别写出两极反应式。若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。四、电解的类型、规律及有关计算1、 以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律类型电解质(水溶液)被电解的物质电极产物溶液pH变化的原因、结果电解质溶液复原阳极阴极电解水型含氧酸(如H2SO4)水O2H2水减少，酸溶液的浓度增大，pH减小加H2O强碱(如NaOH)水O2H2水减少，碱溶液的浓度增大，pH增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)水O2H2水

7、减少，盐溶液的浓度增大，pH不变或略变化(若为水解的盐)加H2O电解电解质型无氧酸(如盐酸)，除HF外酸非金属单质(如Cl2)H2H放电，c(H)减小，pH增大通HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外盐非金属单质(如Cl2)金属单质(如Cu)pH基本不变加CuCl2放H2生碱型活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)水和盐非金属单质(如Cl2)H2H放电，c(H)减小，c(OH)增大，pH增大通HCl气体放O2生酸型不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)水和盐O2金属单质(如Cu)OH放电，c(OH)减小，c(H)增大，pH减小加CuO或CuCO32、电解池中有关量的计算或判断：电解

8、池中有关量的计算或判断主要包括以下方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒，解题方法如下：。五、电解原理在工农业生产中的应用1、氯碱工业（1）食盐水的精制：；（2）主要生产过程：。注意：氯碱工业中阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na)通过，而且阻止阴离子(Cl、OH)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。2、电镀(如铁件镀锌)电镀液：含Zn2的盐溶液(如ZnC

9、l2溶液) 阳极(Zn)：Zn2e= Zn2阴极(铁件)：Zn22e=Zn电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液中必须含有镀层金属离子。3、电解精炼：如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯：电解质溶液：含Cu2+的盐溶液(如CuSO4溶液)阳极(粗铜)：Zn2eZn2、Fe2eFe2、Cu2eCu2。阴极(纯铜)：Cu22eCu电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag、Au不放电，形成阳极泥(可从阳极泥中提纯Ag、Au)；电解质溶液中c(Cu2)会不断减小，应定期更换电解质溶液。注意：（1）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动

10、性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。电解质溶液中c(Cu2)会不断减小，应定期更换电解质溶液。（2）溶液中各离子浓度的变化：阴离子浓度不变；阳离子中Cu2浓度变小，Zn2、Fe2、Ni2等浓度变大。阳极泥的成分：含有Ag、Pt、Au等贵重金属。六、金属腐蚀与防护电化学腐蚀规律1、对同一种金

11、属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。2活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。3对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，腐蚀越快。4电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。5对于不同氧化剂来说，氧化性越强，金属腐蚀越快。反之，防腐措施由好到差的顺序为：外接电源的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。考点1 原电池正负极的判断方法和电极反应式的书写【例1】甲醇燃料电池由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示意图

12、如下，其总反应为 2CH3OH3O2=2CO24H2O。下列说法不正确的是( )A电极 A 是负极，物质 a 为甲醇B电池工作时，电解液中的 H通过质子交换膜向 B 电极迁移C放电前后电解质溶液的 pH 增大Db 物质在电极上发生的电极反应式为： O2+4e+2H2O4OH【答案】D点睛：原电池负极发生氧化反应、正极发生还原反应；电子由负极流向正极；阳离子移向正极，阴离子移向负极。考点2原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用【例2】下列有关装置图的叙述中正确的是A图a中，如果X为锌电极，开关K放到A处或放到B处都能使铁电极受到保护B图b小试管中的导管开始一段时间内液面上升C为保护钢闸门，图c

13、中的钢闸门应与外接电源的正极相连D图d的右侧烧杯中，导管口有气泡冒出【答案】A【解析】A项，图a中，如果X为锌电极，若开关K放到A处，是外接电流的阴极保护法，若开关K放到B处，是牺牲阳极的阴极保护法，都能使铁电极受到保护，故A正确；B项，图b中，铁在酸性条件下发生析氢腐蚀，U形管内压强增大，小试管中的导管开始一段时间内液面下降，故B错误；C项，若钢闸门与正极相连，则铁为阳极，失去电子发生氧化反应，会加快金属腐蚀，所以图c中为保护钢闸门，应与外接电源的负极相连，故C错误；D项，图d中电解质溶液为中性，金属发生吸氧腐蚀，锥形瓶中压强减小，右侧烧杯中，导管口不会有气泡冒出，故D错误。学.科.网考点3

14、电极产物的判断与有关反应式的书写【例3】电解法处理含Na2CO3废水，同时制备小苏打和烧碱的原理如图所示：下列说法正确的是（ ）A电极M的材料可选用铁单质B气体A为H2C气体B为CO2D导线中通过1 mol电子时，有1molNa+移向M电极【答案】B考点4 电解的类型、规律及有关计算【例4】500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），若液体体积变化忽略不计，下列说法正确的是A原混合溶液中n(K)为2 mol B上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0

15、.5 mol D电解后溶液中c(H+)为2 mol/L【答案】B【解析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，气体的物质的量= =1mol；每生成1mol氧气转移4mol电子，每生成1mol氢气转移2mol电子，每生成1mol铜转移2mol电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质的量= =1mol，则铜离子的物质的量浓度=2mol/L，根据电荷守恒得钾离子浓度=6mol/L-2mol/L2=2mol/L。A、根据分析知，原混合溶液中c(K+)为2mol/L，n(K)=cV=2mol/L0.5L=1mol，选

16、项A错误；B、上述电解过程中共生成1mol氧气，转移电子的物质的量=1mol4=4mol，选项B正确；C、根据以上分析知，铜的物质的量为1mol，选项C错误；D、当电解硝酸铜时溶液中生成氢离子，当电解硝酸钾溶液时，实际上是电解水，所以电解后氢离子的物质的量为氧气的4倍，为1mol4=4mol，则氢离子浓度= =8mol/L，选项D错误。答案选B。考点5电解原理在工农业生产中的应用1、氯碱工业（1）食盐水的精制：；（2）主要生产过程：。注意：氯碱工业中阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na)通过，而且阻止阴离子(Cl、OH)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳

17、极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。2、电镀(如铁件镀锌)电镀液：含Zn2的盐溶液(如ZnCl2溶液) 阳极(Zn)：Zn2e= Zn2阴极(铁件)：Zn22e=Zn电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液中必须含有镀层金属离子。3、电解精炼：如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯：电解质溶液：含Cu2+的盐溶液(如CuSO4溶液)阳极(粗铜)：Zn2eZn2、Fe2eFe2、Cu2eCu2。阴极(纯铜)：Cu22eCu电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag、Au不放电，形成阳极泥(可从阳极泥中提纯Ag、Au)；电解质溶

18、液中c(Cu2)会不断减小，应定期更换电解质溶液。注意：（1）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。电解质溶液中c(Cu2)会不断减小，应定期更换电解质溶液。（2）溶液中各离子浓度的变化：阴离子浓度不变；阳

19、离子中Cu2浓度变小，Zn2、Fe2、Ni2等浓度变大。阳极泥的成分：含有Ag、Pt、Au等贵重金属。【例5】电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中，不正确的是A阴极产生的物质A是H2B溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移C阳极OH放电，H+浓度增大，CO32-转化为HCO3-D物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性【答案】D【解析】A在阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H2e=H2，故A正确；B钠离子是阳离子，在电解池中由阳极室通过阳离子交换膜向阴极室迁移，故B正确；C阳极发生的电极反应式为：2H2O4e=4H+O2，H+浓度增大，H+和C

20、O32发生反应CO32H=HCO3，使CO32转化为HCO3，故C正确；D据图可知，在阴极室生成的是NaOH，若物质B为NaCl，则会引入Cl杂质，故D错误；答案选D。学.科.网考点6 金属腐蚀与防护电化学腐蚀规律1、对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。2活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。3对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，腐蚀越快。4电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。5对于不同氧化剂来说，氧化性越强，金属腐蚀越快。反之，防腐措施由好到差的顺序为：外接电源的阴极保护法

21、防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。【例6】全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的十分之一。一种钢铁锈蚀原理示意图如右，下列说法不正确的是A缺氧区：Fe2e= Fe2+B富氧区：O2 + 2H2O + 4e= 4OHCFe失去的电子通过电解质溶液传递给O2D隔绝氧气或电解质溶液均可有效防止铁生锈【答案】C1下列有关电化学的说法正确的是A铜的金属活泼性比铁弱，可在海轮外壳上镶入若干铜块以减缓铁腐蚀B原电池中，一定由活泼性强的金属作负极，发生氧化反应C原电池放电时的负极和电解池充电时的阴极均发生氧化反应D可充电电池充电时，负极与电源负极相连，正极与电源正极相连【

22、答案】D点睛：本题的易错点为B，原电池中，一般由活泼性强的金属作负极，发生氧化反应，但不是绝对的，活泼性的强弱是相对的，与电解质溶液有关，常说的金属活动性，是指金属在酸中的活泼性。2一种碱性“二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点。其电池总反应为，下列说法不正确的是A电极正极可用多孔碳材料制成B电池负极发生的反应为C理论上，1mol二甲醚放电量是1mol甲醇()放电量的2倍D电池工作时，向电池负极迁移【答案】B【解析】A、采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，而该极是氧气放电，所以是正极，故A正确；B、根据电

23、池总反应为，负极发生氧化反应，电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16 OH-2 CO32-+11H2O，故B错误；C、1mol二甲醚提供12mol电子，而1mol甲醇（CH3OH）提供6mol电子，所以1mol二甲醚放电量是1mol甲醇()放电量的2倍，故C正确；D、阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以向电池负极迁移，故D正确；故选B。点睛：本题考查了燃料电池，明确正负极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液的酸碱性书写。本题的易错点为BC。3中科院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH=2.

24、5)中的葡萄糖作为燃料转化成葡萄糖内酯并获得能量。下列说法正确的是( )Aa极为正极B随着反应不断进行，负极区的pH不断增大Cb极的电极反成为:MnO2+2H2O+2e-=Mn2+4OH-D当消耗0.01mol葡萄糖时，电路中转移0.02mol电子【答案】D点睛：本题考查燃料电池，题目很新颖，明确原电池原理是解题关键，原电池反应都是自发进行的氧化还原反应，遵循氧化还原反应原理，燃料电池中，燃料在负极上发生氧化反应，氧化剂在正极上发生还原反应，注意电极反应式的书写要考虑电解质溶液的酸碱性。4近年来，我国在航空航天事业上取得了令人瞩目的成就，科学家在能量的转化，航天器的零排放作出了很大的努力，其中

25、为了达到零排放的要求，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，设计了一种装置（如图）实现了能量的转化，总反应方程式为2CO2=2CO+O2。关于该装置下列说法正确的是（ ）A装置中离子交换膜为阳离子交换膜B反应完毕，电解质溶液碱性减弱CN型半导体为阳极，P型半导体为阴极DCO2参与X电极的反应方程式：CO2+2e+H2O=CO+2OH【答案】D5中国研究人员成功开发出一款锂-氮可充电电池，该电池系统由锂电池阳极、可传递Li+的醚类电解质、碳布阴极组成，其原理为6Li+N2=2Li3N 。以下说法合理的是A放电时Li+由正极移向负极B也可以用氯化锂水溶液做电解质传递Li+C放电时正极反应：6Li+

26、+ N2 + 6e- = 2Li3ND充电是固氮过程【答案】C【解析】A负极失去电子，Li+由负极移向正极，A错误；B锂元素较为活泼，遇水剧烈反应，所以不能以水溶液做电解质，B错误；C放电时，正极得到电子，与氮气和Li+反应：6Li+ + N2 + 6e- = 2Li3N，C正确；D充电是生成氮气的过程，D错误。所以选择C。6全钒氧化还原电池是一种新型可充电池，不同价态的含钒离子作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的酸性电解液储罐中。其结构原理如图所示，该电池放电时，右槽中的电极反应为：V2+-e-=V3+，下列说法正确的是 ( )A放电时，右槽电解液pH不变B充电时，阴极电解液pH升高C

27、放电时，左槽的电极反应式：VO2+2H+e-=VO2+H2OD充电时，每转移1mol电子，右槽中n(H+)的变化量为1mol【答案】C点睛：本题考查了原电池和电解池，会根据得失电子判断原电池正负极和电解池阴阳极，知道充电电池中原电池正负极发生的电极反应式是电解池阳极、阴极电极反应式的逆反应，该电池放电时，右槽中的电极反应为：V2+-e-=V3+，为被氧化的过程，应为原电池负极反应，则左槽为原电池正极，发生还原反应，电极方程式应为VO2+2H+e-=VO2+H2O，充电时电极反应为放电电极反应的逆反应，以此解答该题。7一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢,下列有关说法正确的是（ ）A气

28、体X是氢气，电极E是阴极 BH+由左室进入右室，发生还原反应C该储氢过程就是C6H6与氢气反应过程 D电极D的电极反应式为C6H6+6H+6e-=C6H12【答案】D点睛：本题考查电解池工作原理的应用，掌握电化学反应原理，利用好图示及题干提供的信息，是解题的关键。电化学知识包括原电池和电解池，首先要确定装置是原电池还是电解池，注意观察题给信息结合实验装置图判断。电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。结合电解质溶液的酸碱性及交换膜的特点书写电极反应式，如本题D项；根据电性作用原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向，如本题B项。学.科.网8某科研小组研究

29、采用BMED 膜堆(示意图如右)，模拟精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知： 在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H+和OH-。下列说法错误的是（ ）A电极a连接电源的正极 BB为阳离子交换膜C电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D排出的是淡水【答案】B【解析】A氢氧根离子向左侧移动，这说明电极a是阳极，所以电极a连接电源的正极，A正确；B氯离子通过交换膜进入左侧与氢离子结合生成酸，所以B为阴离子交换膜，B错误；C由于氯离子放电会产生有毒气体氯气，所以电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产

30、生，C正确；D海水中的氯离子向左侧移动，钠离子向右侧移动，因此排出的是淡水，D正确，答案选B。9为了减少钢管因锈蚀造成的损失，某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法错误的是A在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生析氢腐蚀B在潮湿的酸性土壤中金属棒M 将电子通过导线流向钢管C在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M 移动，抑制H+与铁的反应D金属棒M 与钢管用导线连接后可使钢管表面的腐蚀电流接近于零【答案】C10电解原理在化学工业中有广泛应用。不仅可以制备物质，还可以提纯和净化。（1）电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离了交换膜只允许阳离子通过，请回答以