专题11电化学原理及应用高考化学备考易错点专项复习.docx
- 文档编号:26534987
- 上传时间:2023-06-20
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:348.65KB
专题11电化学原理及应用高考化学备考易错点专项复习.docx
《专题11电化学原理及应用高考化学备考易错点专项复习.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《专题11电化学原理及应用高考化学备考易错点专项复习.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
专题11电化学原理及应用高考化学备考易错点专项复习
1.【2017新课标1卷】支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
【答案】C
进行调整,D正确。
2.【2017新课标2卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为
混合溶液。
下列叙述错误的是
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为:
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【解析】根据原理可知,Al要形成氧化膜,化合价升高失电子,因此铝为阳极,A正确;不锈钢网接触面积大,能增加电解效率,B正确;阴极应为阳离子得电子,根据离子放电顺序应是H+放电,即2H++2e−=H2↑,C错误;根据电解原理,电解时,阴离子移向阳极,D正确。
3.【2017新课标3卷】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
【答案】D
进行调整,D正确。
4.【2017江苏卷】下列说法正确的是
A.反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的ΔH<0,ΔS>0
B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀
C.常温下,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10−12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)≤5.6×10−4mol·L−1
D.常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2LH2,反应中转移的电子数为6.02×1023
【答案】BC
【解析】该反应气体的分子数减少了,所以是熵减的反应,△S<0,A错误;锌比铁活泼,形成原电池时锌做负极,所以可以减缓钢铁管道的腐蚀,B正确;常温下,在pH=10的溶液中,c(OH-)=1
mol/L,溶液中含Mg2+浓度最大值为
=5.6
mol/L,C正确;在锌和稀硫酸的反应中每生成1molH2,电子转移的数目为2mole-,在常温常压下,11.2LH2的物质的量不是0.5mol,所以反应中转移的电子数不是6.02
,D错误。
5.【2017海南】一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。
下列叙述错误的是
A.Pb电极b为阴极
B.阴极的反应式为:
N2+6H++6e−=2NH3
C.H+由阳极向阴极迁移
D.陶瓷可以隔离N2和H2
【答案】A
H2,D正确。
6.(2017江苏)铝是应用广泛的金属。
以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:
SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_____(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是_______________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为_______________,阴极产生的物质A的化学式为_______________。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。
在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_______________。
【答案】Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O减小石墨电极被阳极上产生的氧气氧化4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑H2氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜
(1)氧化铝为两性氧化物,可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。
(2为了提高铝土矿的浸取率,氢氧化钠溶液必须过量,所以过滤I所得滤液中含有氢氧化钠,加入碳酸氢钠溶液后,氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水,所以溶液的pH减小。
(3)电解I过程中,石墨阳极上氧离子被氧化为氧气,在高温下,氧气与石墨发生反应生成气体,所以,石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。
(4)由图中信息可知,生成氧气的为阳极室,溶液中水电离的OH-放电生成氧气,破坏了水的电离平衡,碳酸根结合H+转化为HCO3-,所以电极反应式为4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑,阴极室氢氧化钠溶液浓度变大,说明水电离的H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡生成大,所以阴极产生的物质A为H2。
(5)铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。
氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜,所以加入少量的氯化铵有利于AlN的制备。
1.【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是()
A.a、d处:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B.b处:
2Cl--2e-=Cl2↑
C.c处发生了反应:
Fe-2e-=Fe2+
D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
【答案】B
故相当于电镀,即m上有铜析出,D正确。
2.【2016年高考海南卷】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2FeO42−+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
向负极迁移
【答案】AD
【解析】根据化合价升降判断,Zn化合价只能上升,故为负极材料,K2FeO4为正极材料,A正确;KOH
溶液为电解质溶液,则正极反应式为2FeO42−+6e−+8H2O=2Fe(OH)3+10OH−,B错误;该电池放电过程中电
解质溶液浓度减小,C错误;电池工作时阴离子OH−向负极迁移,D正确。
3.【2016年高考上海卷】图1是铜锌原电池示意图。
图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示()
A.铜棒的质量B.c(Zn2+)
C.c(H+)D.c(SO42-)
【答案】C
4.【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。
放电时电池的总反应为:
Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x<1)。
下列关于该电池的说法不正确的是()
A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移
B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-=xLi++C6
C.充电时,若转移1mole-,石墨C6电极将增重7xg
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+
【答案】C
【解析】放电时,阳离子向正极移动,A正确;放电时,负极失去电子,B正确;充电时,若转移1mol电子,则石墨电极上溶解1/xmolC6,电极质量减少,C错误;充电时阳极失去电子,为原电池的正极的逆反应,D正确。
易错起源1、电极产物的判断与有关反应式的书写
例1.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。
下列说法正确的是( )
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1molO2,有44gCO2被还原
D.a电极的反应为:
3CO2+18H+-18e-===C3H8O+5H2O
极为阴极,发生还原反应,电极反应式为:
3CO2+18H++18e-===C3H8O+5H2O,错误。
答案 B
【变式探究】Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图,电解总反应为:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
【解析】 由反应得在通电时Cu失电子,发生氧化反应,在阳极放电,与电源的正极相连。
石墨作阴极,发生还原反应:
2H++2e-===H2↑。
根据反应方程式
2Cu~Cu2O~2e-
12
0.05mol 0.1mol
故B、C、D错误。
【答案】 A
【名师点睛】
1.电解时电极产物的判断
(阴离子放电顺序:
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根)
阴极→溶液中的阳离子得电子,生成相应的单质或低价化合物。
(阳离子放电顺序:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+)
2.电极反应式的书写
(1)首先判断阴、阳极,分析电极材料,判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。
阳极为金属活性电极时,电极材料放电。
(2)再分析溶液中的离子种类,根据离子放电顺序,分析电极反应,并判断电极产物,写出电极反应式。
(3)电解水溶液时,应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电反应。
3.电解化学方程式的书写
(1)必须在等号上标明通电或电解。
(2)只是电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。
如电解CuCl2溶液:
CuCl2
Cu+Cl2↑。
(3)只有水被电解,只写水及电解产物即可。
如:
电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时,化学方程式可以写为:
2H2O
2H2↑+O2↑。
(4)电解质、水同时被电解,则都要写进方程式。
如电解饱和食盐水:
2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH。
【锦囊妙计,战胜自我】
当电解过程中电解的是水和电解质时,电极反应式中出现的是H+或OH-放电,但在书写总反应式时要将反应物中的H+或OH-均换成水,在生成物中出现的是碱或酸,同时使阴极、阳极反应式得失电子数目相同,将两个电极反应式相加,即得到总反应的化学方程式。
易错起源2、电解类型及有关计算
例2.用右图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。
下列说法不正确的是( )
A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式:
Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
答案 D
【变式探究】下图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。
(指示剂的pH变色范围:
6.8~8.0,酸色——红色,碱色——黄色)
回答下列问题:
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号);
①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄
③A管溶液不变色④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式:
___________________;
(3)写出B管中发生反应的反应式:
___________________;
(4)检验a管中气体的方法是__________________________;
(5)检验b管中气体的方法是____________________________________;
(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是
_____________________________________________________________。
MgSO4,即沉淀溶解,溶液呈红色。
根据上述分析,a中收集的是氢气,b中收集的是O2。
【答案】
(1)① ④
(2)2H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===2OH-+H2↑),
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
(3)4OH--4e-===2H2O+O2↑
(或2H2O-4e-===4H++O2↑)
(4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声,管口有蓝色火焰
(5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内会复燃
(6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)
【名师点睛】
1.以惰性电极电解电解质溶液的类型
类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解
水型
阴:
4H++4e-===2H2↑
阳:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
NaOH
水
增大
增大
加水
H2SO4
水
增大
减小
加水
Na2SO4
水
增大
不变
加水
电解
电解
质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
通氯化氢
CuCl2
电解质
减小
加氯化铜
放H2
生碱型
阴极:
H2O放H2生碱
阳极:
电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
通氯化氢
放O2
生酸型
阴极:
电解质阳离子放电
阳极:
H2O放O2生酸
CuSO4
电解质和水
生成新电解质
减小
加氧化铜
2.电解池中有关量的计算或判断
电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面:
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,解题方法有如下:
(1)根据电子守恒法计算:
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算:
先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式计算。
(3)根据关系式计算:
根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。
【锦囊妙计,战胜自我】
(1)若阴极为H+放电,则阳极区c(OH-)增大;若阳极为OH-放电,则阴极区c(H+)增大;若阴极、阳极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,电解质溶液浓度增大。
(2)用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。
易错起源3、化学腐蚀与电化学腐蚀
例3.下列说法正确的是( )
A.若H2O2分解产生1molO2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023
B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7
C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
D.一定条件下反应N2+3H22NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)
解析 A项,2H2O2===2H2O得到e-×2+O失去e-×22↑,生成1molO2,理论转移2mol电子,错误;B项,醋酸是弱酸,两者等体积混合后,醋酸过量较多,溶液呈酸性,pH<7,错误;D项,达到平衡时,
=
,错误。
答案 C
【变式探究】如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升,则原溶液呈________性,发生________腐蚀,电极反应,负极
____________________________,正极______________________________。
(3)若试管内液面下降,则原溶液呈________性,发生________腐蚀,电极反应,负极
____________________________,正极__________________________。
了新气体所致,即铁钉发生了析氢腐蚀,据此写出电极反应。
【答案】
(1)电化学
(2)弱酸性或中 吸氧 2Fe-4e-===2Fe2+
O2+4e-+2H2O===4OH-
(3)较强的酸 析氢 Fe-2e-===Fe2+
2H++2e-===H2↑
【名师点睛】
化学腐蚀
电化学腐蚀(主要)
定义
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀
不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应,较活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀
吸氧腐蚀(主要)
析氢腐蚀
条件
金属与物质直接接触
水膜中溶有O2,显弱酸性或中性
水膜酸性较强
本质
金属被氧化而腐蚀
较活泼金属被氧化而腐蚀
现象
无电流产生
有微弱电流产生
反应式
2Fe+3Cl22FeCl3
负极:
Fe-2e-===Fe2+
正极:
2H2O+O2+4e-===4OH-
正极:
2H++2e-===H2↑
【锦囊妙计,战胜自我】
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 专题 11 电化学 原理 应用 高考 化学 备考 易错点 专项 复习