2018届二轮复习电化学原理课件（72张）（全国通用） 73页

第 8 讲　电化学原理 [ 最新考纲 ] 1. 了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。 2. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3. 理解金属发生电化学腐蚀的原因及金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。 新型化学电源的分析与判断 1. (2017· 课标全国 Ⅲ ， 11 ) 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 S 8 材料，电池反应为： 16Li ＋ x S 8 ===8Li 2 S x (2 ≤ x ≤ 8) 。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 电池工作时，正极可发生反应： 2Li 2 S 6 ＋ 2Li ＋ ＋ 2e － ===3Li 2 S 4 B. 电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 g 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 Li 2 S 2 的量越多 答案　 D 2. (2016· 课标全国 Ⅱ ， 11) 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 － ===Mg 2 ＋ 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 ＋ 2H 2 O===Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ 解析　 根据题意， Mg 海水 AgCl 电池总反应式为 Mg ＋ 2AgCl===MgCl 2 ＋ 2Ag 。 A 项，负极反应式为 Mg － 2e － ===Mg 2 ＋ ，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 ＋ 2H 2 O===Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ ，正确。 答案　 B 答案　 C 电解原理在工农业生产中的应用 4. (2017· 课标全国 Ⅱ ， 11) 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 H 2 SO 4 － H 2 C 2 O 4 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： Al 3 ＋ ＋ 3e － ===Al D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析　 A 项，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，正确； B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确； C 项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误； D 项，电解时，阴离子移向阳极，正确。 答案　 C 解析　 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 SO 离子向正极区移动， Na ＋ 向负极区移动，正极区水电离的 OH － 发生氧化反应生成氧气， H ＋ 留在正极区，该极得到 H 2 SO 4 产品，溶液 pH 减小，负极区水电离的 H ＋ 发生还原反应生成氢气， OH － 留在负极区，该极得到 NaOH 产品，溶液 pH 增大，故 A 、 C 项错误， B 正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O 2 生成，错误。 答案　 B 6. [2017· 江苏化学， 16(3)(4)] 铝是应用广泛的金属。以铝土矿 ( 主要成分为 Al 2 O 3 ，含 SiO 2 和 Fe 2 O 3 等杂质 ) 为原料制备铝的一种工艺流程如下： ( 注： SiO 2 在 “ 碱溶 ” 时转化为铝硅酸钠沉淀。 ) (1) “ 电解 Ⅰ” 是电解熔融 Al 2 O 3 ，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是 _________________________________________ 。 (2) “ 电解 Ⅱ” 是电解 Na 2 CO 3 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 ________ 。 金属的腐蚀与防护 7. (2017· 课标全国 Ⅰ ， 11) 支撑海港码头基础的防腐技术，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 解析　 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁 ( 阳极 ) 流向正极，从负极流向钢管桩 ( 阴极 ) ， A 、 B 正确； C 项，题给信息高硅铸铁为 “ 惰性辅助阳极 ” 不损耗，错误。 答案　 C 8. (2015· 上海化学， 14) 研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是 ( 　　 ) A.d 为石墨，铁片腐蚀加快 B.d 为石墨，石墨上电极反应为： O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － C.d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D.d 为锌块，铁片上电极反应为： 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ 解析　 A 项，当 d 为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确； B 项，当 d 为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － ，正确； C 项，当 d 为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确； D 项，当 d 为锌块时，铁片为正极，电极反应为： O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － ，错误。 答案　 D 分析评价 题型：选择题　填空题 评析：常以新型电源为命题背景，考查原电池的构成及工作原理；以电解原理在工农业生产中的应用为背景，考查电解池的工作原理及电解规律；以贴近日常生活的实例为背景，考查两种电化学腐蚀的原理及区别以及常见防腐方法。 启示 ：二轮复习时应抓住燃料电池中介质对电极反应式的影响；新型高能充电电池四个电极式的关系等命题要点进行落实，强化电极方程式书写训练。 高频考点一　原电池原理及应用 [ 考点精要 ] 3. 工作原理 ( 以锌铜原电池为例 ) 说明　 (1) 无论是装置 Ⅰ 还是装置 Ⅱ ，电子均不能通过电解质溶液。 (2) 在装置 Ⅰ 中，由于不可避免会直接发生 Zn ＋ Cu 2 ＋ ===Cu ＋ Zn 2 ＋ 而使化学能转化为热能，所以装置 Ⅱ 的能量转化率高。 [ 考法指导 ] 【考法训练 1 】 ( 带盐桥 ) (2017· 河北衡水高三大联考 ) 某小组用如图装置进行实验，下列说法正确的是 ( 　　 ) 考查两类原电池的工作原理 ( 难度系数 ☆☆ ) A. 盐桥中的电解质可以用 KCl B. 闭合 K ，石墨电极上只生成铜 C. 闭合 K ，电子流动方向为 Ag 电极 ―→ 盐桥 ―→ Fe 电极 D. 导线中流过 0.15 mol e － 时，加入 5.55 g Cu 2 (OH) 2 CO 3 ， CuSO 4 溶液可恢复原组成 解析 　盐桥中的 KCl 与 AgNO 3 溶液反应，生成 AgCl 沉淀堵塞盐桥，接通电路时，离子不能定向移动， A 项错误；石墨为阴极， Cu 2 ＋ 消耗完将由 H ＋ 进一步得电子， B 项错误；电子不能通过盐桥， C 项错误； 5.55 g Cu 2 (OH) 2 CO 3 ( 可写成 2CuO·H 2 O·CO 2 ) 的物质的量为 0.025 mol ，相当于加入 0.05 mol CuO 和 0.025 mol H 2 O ，转移 0.15 mol e － 时，溶液中减少的 n (Cu 2 ＋ ) ＝ 0.05 mol ，转移电子 0.1 mol ，即需加入 0.05 mol CuO ，其余 0.05 mol e － 转移时，消耗 0.025 mol H 2 O ， D 项正确。 答案 　 D 【考法训练 2 】 ( 带交换膜 ) 如图所示装置，开关 K 闭合时，电流表指针发生偏转，下列有关开关 K 闭合时的说法正确的是 ( 　　 ) A.b 极是负极 B.a 极电极反应式为 H 2 － 2e － ===2H ＋ C. 当装置中有 1 mol 电子通过时，右池产生标准状况下 5.6 L 气体 D. 电池总反应式为 2H 2 ＋ O 2 ===2H 2 O 解析 　选项 A ，通入 H 2 的一极为负极，则 a 极为负极， b 极为正极，错误。选项 B ，左池的电解质为 NaOH ，则 a 极电极反应式为 2OH － ＋ H 2 － 2e － ===2H 2 O ，错误。选项 C ， b 极电极反应式为 O 2 ＋ 4H ＋ ＋ 4e － ===2H 2 O ，当通过 1 mol 电子时，右池消耗标准状况下 O 2 5.6 L ，错误。 答案 　 D “ 原电池装置 ” 解题流程 【当场指导】 几类重要的化学电源 ( 难度系数 ☆☆☆ ) A. 放电时，负极的电极反应式为 AlMn 2 O 4 － 3e － ===Mn 2 O 4 ＋ Al 3 ＋ B. 放电时， Al 3 ＋ 向负极移动 C. 充电时， Mn 2 O 4 极与电源的负极相连 D. 充电时， Al 电极质量增加 解析 　首先，根据放电时的总反应式可知，放电时， Al 的化合价升高，进而可确定 Al 电极是该电池的负极；然后，根据二次电池充放电时的特点逐一判断选项。放电时， Al 电极是该电池的负极，发生反应： Al － 3e － ===Al 3 ＋ ， Al 3 ＋ 向正极移动， A 、 B 项错误；放电时， Mn 2 O 4 极是电源的正极，发生反应： Mn 2 O 4 ＋ Al 3 ＋ ＋ 3e － ===AlMn 2 O 4 ，充电时，则由 AlMn 2 O 4 失电子， Mn 2 O 4 极做阳极，与电源的正极相连， C 项错误；充电时， Al 3 ＋ 在 Al 电极得电子生成 Al ， Al 电极质量增加， D 项正确。 答案 　 D 【考法训练 3 】 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼 (N 2 H 4 ) 为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂， KOH 溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是 ( 　　 ) A.b 极发生氧化反应 B.a 极的反应式： N 2 H 4 ＋ 4OH － － 4e － ===N 2 ↑ ＋ 4H 2 O C. 放电时，电流从 a 极经过负载流向 b 极 D. 其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 解析 　燃料电池燃料 (N 2 H 4 ) 在负极 (a 极 ) 发生氧化反应： N 2 H 4 ＋ 4OH － － 4e － ===N 2 ↑ ＋ 4H 2 O ， O 2 在正极 (b 极 ) 发生还原反应： O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O===4OH － ，总反应为 N 2 H 4 ＋ O 2 ===N 2 ＋ 2H 2 O ， A 项错误， B 项正确；放电时电流由正极流向负极， C 项错误； OH － 在正极生成，移向负极消耗，所以离子交换膜应让 OH － 通过，故选用阴离子交换膜， D 项错误。 答案 　 B 【考法训练 4 】 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 ＋ n O 2 ＋ 2 n H 2 O===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： 4M n ＋ ＋ n O 2 ＋ 2 n H 2 O ＋ 4 n e － ===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 电极反应式的书写方法 （ 1 ）注意介质环境 氢氧燃料电池： 【当堂指导】 (2) 掌握书写程序 高频考点二　电解原理及其应用 1 . 悟透电解池工作原理 ( 阳极为惰性电极 ) 示意图 [ 考点精要 ] 2. 准确判断放电顺序，锁定放电离子 [ 考法指导 ] 【考法训练 1 】 用石墨电极电解 CuCl 2 溶液 ( 如图所示 ) 。下列分析正确的是 ( 　　 ) A.a 端是直流电源的负极 B. 通电使 CuCl 2 发生电离 C. 阳极上发生的反应： Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu D. 通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 电解原理分析 ( 难度系数 ☆☆ ) 解析 　通过图中离子的运动状态可判断连接 a 的电极为阴极，连接 b 的电极为阳极，故 a 端为直流电源的负极， b 端为直流电源的正极， A 项正确； CuCl 2 在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果， B 项错误；阳极发生氧化反应，即 2Cl － － 2e － ===Cl 2 ↑ ，在阳极附近可观察到黄绿色气体， C 项错误， D 项错误。 答案 　 A 【考法训练 2 】 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： 2H 2 O ＋ 2e － ===H 2 ↑ ＋ 2OH － B.b 处： 2Cl － － 2e － ===Cl 2 ↑ C.c 处发生了反应： Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ D. 根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 答案 　 B 电极判断方法 【当堂指导】 判断依据 电极 材料 电极 反应 电子 流向 离子 移向 电极现象 原电池 负极 活泼金属 氧化反应 流出 阴离子移向 电极质量减小 正极 不活泼金属或非金属 还原反应 流入 阳离子移向 电极增重或质量不变 电 解池 阳极 与电源正极相连 氧化反应 流出 阴离子移向 电极溶解或 pH 减小 阴极 与电源负极相连 还原反应 流入 阳离子移向 电极增重或 pH 增大 【典例演示】 (2017· 河南南阳、周口、驻马店等六市一模 ) 将烧碱吸收 H 2 S 后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解，以实现 H 2 S 转化为 S 的目的。下列判断错误的是 ( 　　 ) 电解原理的应用 ( 难度系数 ☆☆ ) 答案 　 C 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 钛电极发生氧化反应 B. 阳极附近溶液的 pH 逐渐增大 C. 离子交换膜应采用阳离子交换膜 D. 阳极反应为 2Cu ＋ 2OH － － 2e － ===Cu 2 O ＋ H 2 O 解析 　钛电极为阴极，发生还原反应， A 项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为 2Cu ＋ 2OH － － 2e － ===Cu 2 O ＋ H 2 O ， OH － 由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜， C 项错误、 D 项正确；由阴极区迁移过来的 OH － 在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的 pH 不变， B 项错误。 答案 　 D A. 阳极室溶液由无色逐渐变成棕黄色 B. 阴极的电极反应式为 4OH － － 4e － ===2H 2 O ＋ O 2 ↑ C. 电解一段时间后阴极室溶液的 pH 升高 D. 电解一段时间后，阴极室溶液 C 中的溶质一定是 (NH 4 ) 3 PO 4 答案　 C “ 电解装置 ” 解题流程 【当堂指导】 高频考点三　金属的腐蚀与防护　 1 . 金属电化学保护的两种方法 [ 考点精要 ] 2 . 金属腐蚀快慢程度的判断方法 [ 考法指导 ] 【考法训练 1 】 (2017· 滕州模拟 ) 用下列装置能达到预期目的的是 ( 　　 ) 结合生产、生活考查金属的腐蚀与防护 ( 难度系数 ☆☆ ) A. 甲图装置可用于电解精炼铝 B. 乙图装置可得到持续、稳定的电流 C. 丙图装置可达到保护钢闸门的目的 D. 丁图装置可达到保护钢闸门的目的 解析 　电解精炼铝时，粗铝作阳极，纯铝作阴极，但电解质溶液不能是 AlCl 3 溶液，否则阴极上会析出 H 2 ，可以用熔融的 Al 2 O 3 作电解质， A 项错误；装置可以产生电流，但不能提供持续、稳定的电流， B 项错误；丙中形成原电池，钢闸门是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的， C 项错误；丁中形成电解池，钢闸门是阴极，不易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的， D 项正确。 答案 　 D 【考法训练 2 】 某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。 ( 已知 Fe 2 ＋ 遇 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液呈蓝色 ) 。 下列说法不合理的是 ( 　　 ) A. ① 区 Cu 电极上产生气泡， Fe 电极附近滴加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液后出现蓝色， Fe 被腐蚀 B. ② 区 Cu 电极附近滴加酚酞后变成红色， Fe 电极附近滳加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液出现蓝色， Fe 被腐蚀 C. ③ 区 Zn 电极的电极反应式为 Zn － 2e － ===Zn 2 ＋ ， Fe 电极附近滴加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液未出现蓝色， Fe 被保护 D. ④ 区 Zn 电极的电极反应式为 2H 2 O ＋ 2e － ===H 2 ↑ ＋ 2OH － ， Fe 电极附近滴加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液出现蓝色， Fe 被腐蚀 解析　 ① 区发生吸氧腐蚀， Cu 为正极，电极反应式为 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － ===4OH － ， Cu 电极上不产生气泡， A 项错误； ② 区 Cu 为阴极，电极反应式为 2H 2 O ＋ 2e － ===H 2 ↑ ＋ 2OH － ， Cu 电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色， Fe 为阳极，被腐蚀，电极反应式为 Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ ， Fe 电极附近滴加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液出现蓝色， B 项正确； ③ 区 Zn 为负极，电极反应式为 Zn － 2e － ===Zn 2 ＋ ， Fe 为正极，得到保护， C 项正确； ④ 区 Zn 为阴极，电极反应式为 2H 2 O ＋ 2e － ===H 2 ↑ ＋ 2OH － ， Fe 作阳极，被腐蚀，电极反应式为 Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ ， Fe 电极附近滴加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液出现蓝色， D 项正确。 答案　 A [ 模型示例 ] [ 分析建模 ] [ 模型解题 ] 答案 　 C [ 当堂应用 ] A.a 是电池的负极 B. 放电时， A － 向 b 极移动 C. 放电时，负极的电极反应式是 n C － e － ＋ A － ===C n A D. 充电时，电解质中的离子总数保持不变 解析 　充电时 A － 吸附在 a 极形成 C n A ，则 a 极为阳极，发生氧化反应，而放电时 a 极发生还原反应，故 a 为电池的正极， A 项错误；放电时 a 为正极， b 为负极，而放电时阴离子向负极移动， B 项正确；放电时负极上发生氧化反应： LiC n － e － === n C ＋ Li ＋ ， C 项错误；充电时 Li ＋ 、 A － 分别吸附在两极上形成 LiC n 和 C n A ，故电解质中的离子总数逐渐减小， D 项错误。 答案 　 B 【应用 2 】 镍氢电池 (NiMH) 目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。 NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是： 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为： NiOOH ＋ H 2 O ＋ e － ===Ni(OH) 2 ＋ OH － B. 充电过程中 OH － 离子从阳极向阴极迁移 C. 充电过程中阴极的电极反应式： H 2 O ＋ M ＋ e － ===MH ＋ OH － ， H 2 O 中的 H 被 M 还原 D.NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液 解析 　 NiMH 电池在充电过程中的总反应方程式是 Ni(OH) 2 ＋ M===NiOOH ＋ MH ，说明该电池放电时负极为 MH 放电，电极反应式为 MH － e － ＋ OH － ===M ＋ H 2 O ；正极活性物质为 NiOOH ，放电时的电极反应式为 NiOOH ＋ H 2 O ＋ e － ===Ni(OH) 2 ＋ OH － ， A 项正确；充电过程中，电子从阴极 ( 放电时为负极 ) 进入，溶液中的阴离子则从阴极向阳极移动， B 项错误； MH 极为负极，充电过程中该电极为阴极，对应的电极反应式为 M ＋ H 2 O ＋ e － ===MH ＋ OH － ， H 2 O 中的 H 是由于电解而被还原，不是 M 还原所得， C 项错误；若用氨水作为电解质溶液，则 NH 3 与 NiOOH 会反应， D 项错误。 答案 　 A