苏教版备战高考化学复习专题七把握电化学中氧化还原反应本意 18页

江苏省海门市三厂中学2012届高三化学大一轮复习 专题七 把握《电化学》中氧化还原反应本意 ‎【考纲要求】‎ ‎1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。‎ ‎2.解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。‎ ‎3.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。‎ ‎4.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。‎ ‎【命题趋势与高考预测】‎ ‎09、10、11年三年江苏高考化学试题中几乎没有专门涉及氧化还原反应概念及分析的试题，氧化还原反应的内容主要集中在与原电池和电解池中的相关试题中，以体现考试说明中有关“理解氧化还原反应的本质，了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。”内容要求。12年江苏高考化学试题中氧化还原反应考查的着力点很可能还要考查考生能用氧化还原反应知识去解决原电池、电解池等生产、生活中的实际问题的能力。所以，《电化学》中一定要用氧化还原反应的视角去审视《电化学》中电极反应书写和电子守恒原理的相关计算，把握《电化学》中氧化还原反应的本意。新型电池、电解应用很可能是12江苏高考的热点。‎ ‎【复习安排】‎ 用约六课时左右的时间，完成一轮对《电化学》知识的梳理和简单训练。其中两课时知识的梳理，一课时课堂训练，一课时课后练习，两课时讲评总结。复习时，一定要把新型电池中燃料电池、高铁电池、电解应用中的电子守恒原理相关计算在课堂、检测、讲评和总结中凸现出来。教学中，要注意对原电池、电解池进行对比对照，要在“一池”多变、“一极” 多变（外联、电极、介质）等内容上做文章，让学生在理解中，重点掌握电极反应书写的一般方法和电子守恒的相关计算。‎ ‎【知识呈现】‎ 从“一池”多变引入原电池，介绍原电池原理与金属腐蚀，介绍盐桥的作用与意义。‎ ‎1.原电池 原电池 电极：较活泼金属负极，较不活泼金属或石墨等电极作正极 电极反应 负极：发生氧化反应 正极：发生还原反应 能量转换：化学能转为电能 ‎：‎ 电子离子移向 电子由负极流向正极 阴离子向负极迁，阳离子向正极迁移 原电池条件 电解质溶液，自发的氧化还原反应 两个活泼性不同的电极 闭合回路 ‎2.金属的腐蚀（以钢铁腐蚀为例）‎ 金属的腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 ‎【电极反应】‎ 负极（铁原子）：Fe－2e－＝Fe2＋‎ 正极（碳原子）：2H＋＋2e－＝H2↑‎ ‎【环境】酸性较强的溶液的溶液 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 ‎【环境】酸性较弱的溶液或中性溶液 的溶液 ‎【电极反应】‎ 负极：Fe－2e－＝Fe2＋‎ 正极：2H2O＋O2＋4e－＝4OH-‎ 加覆盖层 牺牲阳极的阴极防护法（原电池原理）‎ 外加电源的阴极防护法（电解原理）‎ 金属的防护 电化学防护 改变金属内部结构 ‎3.金属的防护 电解池 电极连接：阴极和外加电源负极相连；阳极和外加电源正极相连 电极反应 阳极：发生氧化反应 阴极：发生还原反应 ① ；② ； ‎ ‎③ ；④ 。‎ ‎1.组成原电池的条件 ①有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）。‎ ‎②电极材料均插入电解质溶液中。‎ ‎③两电极相连形成闭合电路。‎ ‎④自发的氧化还原反应。‎ 发生还原反应 能量转换：电能转化为化学能 ‎：‎ 电子离子的移向 电子由负极流向阴极，由阳极流向正极 阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移 影响离子放电的因素 的因素 离子浓度：当两种离子放电能力相差不大时，离子浓度可能改变它们的放电顺序。例电解ZnCl2溶液的阴极反应为 Zn2＋＋2e－＝Zn 电极材料：活泼电极做阳极，电极自身发生氧化反应；惰性电极离子放电 阳离子的放电顺序：①阳离子的放电能力与金属活动顺序相反②电解金属活动顺序表中铝前金属的盐溶液（或碱溶液），水电离出来的氢离子在阴极上放电 阴离子的放电顺序：‎ S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根>F－‎ ‎①用惰性电极电解含氧酸、含氧酸盐、氟化物，水电离的氢氧根离子在阳极上放电。②用惰性电极电解铝离子以后的阳离子和氢氧根离子以后的阴离子所组成的电解质溶液，相当于电解水 ‎ ‎ ‎4.电解池 ‎5.常见的化学电源 ‎（1）一次电池：碱性锌锰电池。‎ ‎（2）二次电池：铅蓄电池。‎ ‎（3）燃料电池：氢氧燃料电池。‎ ‎6.原电池和电解池的比较：‎ 装置 原电池 电解池 实例 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。‎ ③闭合回路 ‎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 电子流向同溶液中阴离了移动方向 电流方向 电流方向同溶液中阳离了移动方向 能量转化 化学能变成电能 电能变成化学能 应用 ‎①抗金属的电化腐蚀；‎ ‎②实用电池。‎ ‎①电解食盐水（氯碱工业）；‎ ‎②电镀（镀铜）；‎ ③精炼（精铜）；‎ ‎④电冶（冶炼Na、Mg、Al）。‎ ‎7.电解反应方程式的书写一般步骤：‎ ‎（1）分析电解质溶液中存在的离子；‎ ‎（2）分析离子的放电顺序；‎ ‎（3）确定电极、写出电极反应式；‎ ‎（4）写出电解方程式。‎ ‎8.用惰性电极电解各类电解质溶液归纳列表：‎ 电解类型 实例 阴极 阳极 电解反应式 溶液pH 恢复 电解水 H2SO4‎ ‎4H＋＋4e－＝2H2↑‎ ‎4OH－―4e－=== 2H2O＋O2↑‎ ‎2H2O2H2↑＋O2↑‎ 降低 加H2O NaOH 升高 NaNO3‎ 不变 电解自身 HBr ‎2H＋＋2e－＝H2↑‎ ‎2Br－－2e－＝Br2↑‎ ‎2HBr H2↑＋Br2↑‎ 升高 通入HBr气体 CuCl2‎ Cu2＋＋2e－=== Cu ‎2Cl－－2e－＝Cl2↑‎ CuCl2 Cu＋Cl2↑‎ ‎-------‎ 加入CuCl2固体 放氢生碱 NaCl ‎2H＋＋2e－＝H2↑‎ ‎2Cl－－2e－＝Cl2↑‎ ‎2 NaCl＋2H2O2 NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ 升高 通入HCl气体 放氧生酸 CuSO4‎ ‎2Cu2＋＋4e－=== 2Cu ‎4OH－―4e－=== 2H2O＋O2↑‎ ‎2 CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2 SO4‎ 降低 加入CuO固体或CuCO3固体 ‎9．电解原理的应用 ‎（1）电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业) ‎ ①电极反应与总反应：‎ 阳极电极反应式: 2Cl－－2e－＝Cl2↑。‎ 阴极电极反应式: 2H＋＋2e－＝H2↑。‎ 总反应式:2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。‎ ②设备（阳离子交换膜电解槽）‎ A.组成：阳极—Ti、阴极—Fe B.阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。‎ C.制烧碱生产过程（离子交换膜法）‎ ‎ ‎ ① 食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等）→加入NaOH溶液→加入 BaCl溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR)‎ ② ③电解生产主要过程（见右上图）：NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。阴极H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，OH－和Na＋形成NaOH溶液。‎ ‎（2）电解冶炼铝 ①原料氧化铝： 铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3‎ ②原理：阳极电极反应式:2O2－－4e－＝O2↑。‎ 阴极电极反应式:Al3＋＋3e－＝Al。‎ 总反应式: 2Al2O3（高温熔融，加冰晶石作助熔剂） 4Al＋3O2↑。‎ ③设备：电解槽（阳极C、阴极Fe）‎ 因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：‎ C＋O2→CO＋CO2，故需定时补充。‎ ‎（3）电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。‎ 镀件必须作阴极，镀层金属必须作阳极，电解质溶液中必须含有镀层金属离子。‎ ‎（4）电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2＋。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥(主要成分为Au、Pt等贵金属)”。‎ ‎（5）电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。‎ ‎【例1】固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如右图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。‎ 下列判断正确的是 A.有O2参加反应的a极为电池的负极 B.b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－＝H2O C.a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－‎ D.该电池的总反应式为2H2＋O22H2O ‎【变式训练1】(10安徽)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见右下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2‎ O，下列有关说法正确的是 A.电子通过外电路从b极流向a极 B.b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－‎ C.每转移0.1mol电子，消耗‎1.12L的H2‎ D.H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 ‎【例2】(10全国)下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏燃料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：‎ TiO2/STiO2/S*(激发态)‎ TiO2/S*―→TiO2/S＋＋e－‎ I＋2e－―→3I－‎ ‎2TiO2/S＋＋3I－―→2TiO2/S＋I 下列关于该电池叙述错误的是 A.电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极上放电 B.电池工作时，是将太阳能转化为电能 C.电池的电解质溶液中I－和I的浓度不会减少 D.电池中镀铂导电玻璃为正极 ‎【变式训练2】(10江苏)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是 A.该系统中只存在3种形式的能量转化 B.装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－‎ C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学 能与电能间的完全转化 ‎【例3】某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是 A.电解过程中，铜电极上有H2产生 B.电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑‎ C.电解一定时间后，石墨电极上无铜析出 D.整个电解过程中，H＋的浓度不断减小 ‎【变式训练3】某学生欲完成2HCl＋2Ag＝2AgCl↓＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是 ‎【课堂训练】‎ ‎1.下列叙述中正确的是 ‎ A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。‎ B.由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。‎ C.马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。‎ D.铜锌原电池工作时，若有‎13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。‎ ‎2.把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为 ‎ A.A＞B＞C＞D B.A＞C＞B＞D C.A＞C＞D＞B D.B＞D＞C＞A ‎ ‎3.(08北京)据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是 A.正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－‎ B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2＝2H2O D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移 ‎4.(10浙江)LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－＝Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是 A.LiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价 B.该电池的电池反应式为：2Li＋FeS＝Li2S＋Fe C.负极的电极反应式为：Al－3e－＝Al3＋‎ D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－＝2Li＋＋FeS ‎5.如图所示是典型氯碱工业的关键设备——离子交换膜电解槽，该电解槽的特点是用离子交换膜将槽分隔为左右两室，它能够阻止一些物质通过，也能允许一些物质通过。下列有关说法正确的是 A.离子交换膜的特点是允许气体分子通过，而不允许阴离子通过 B.图中X是指氧气 C.电解槽右室的电极反应式为2H＋－2e－===H2↑‎ D.电解槽左室也称为阴极室 ‎6.(09江苏)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是 A.该电池能够在高温下工作 B.电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋‎ C.放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标 准状况下CO2气体 L ‎ ‎7.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。‎ ‎(1)目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为 Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2‎ 已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，‎ 以下说法中正确的是 ‎ ‎①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ‎③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③‎ ‎(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为 ‎ ‎ 。‎ ‎(3)另一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：Li＋MnO2→LiMnO2试回答：锂电池比容量特别大的原因是 。锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因 。‎ ‎8.在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加‎2.16 g。试回答：‎ ‎(1)电源中X电极为直流电源的 极。‎ ‎(2)pH变化：A： ，B： ，‎ C： (填“增大”“减小”“不变”)。‎ ‎(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 (设电解前后溶液体积无变化)。‎ ‎(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为 (设电解前后溶液体积无变化)。‎ ‎9.(09天津)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：‎ ‎ (1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是 ，在导线中电子流动方向为 (用a、b表示)。‎ ‎(2)负极反应式为 。‎ ‎(3)电极表面镀铂粉的原因是 。‎ ‎(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：‎ Ⅰ.2Li＋H22LiH Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑‎ ‎①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。‎ ‎②已知LiH固体密度为‎0.82 g/cm3，用锂吸收‎224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。‎ ‎③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为 mol。‎ ‎10.铝的阳极氧化，是一种常用的金属表面处理技术，它能使铝的表面生成一层致密的氧化膜，该氧化膜不溶于稀硫酸。某化学研究小组在实验室中按下列步骤模拟铝表面“钝化”产生过程。‎ ‎(1)配制实验用的溶液。要配制200 mL密度为‎1.2 g/cm3的溶质质量分数为16%的NaOH溶液，需要称取 g NaOH固体。‎ ‎(2)把铝片浸入热的16%的NaOH溶液中约半分钟左右洗去油污，除去表面的氧化膜，取出用水冲洗。写出除去氧化膜的离子方程式 。‎ ‎(3)按右图组装好仪器，接通开关K，通电约25 min。在阳极生成氧化铝，阴极产生气体。‎ 写出该过程中的电极反应式：‎ 阳极： ；‎ 阴极： 。‎ ‎(4)断开电路，取出铝片，用质量分数为1%的稀氨水中和表面的酸液，再用水冲洗干净。写出该过程发生反应的离子方程式： 。‎ ‎【课后练习】‎ 单项选择题：本题包括8小题，每小题2分，共16分。‎ ‎1.下列各组物理量中，都不随取水量的变化而变化的是 A.水的沸点；蒸发水所需热量 B.水的密度；水中通人足量CO2后溶液的pH C.水的体积；电解水所消耗的电量 D.水的物质的量；水的摩尔质量 ‎2.按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标X表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是 A.F表示反应生成Cu的物质的量 B.E表示反应消耗H2O的物质的量 C.E表示反应生成O2的物质的量 D.F表示反应生成H2SO4的物质的量 ‎3.芬兰籍华人科学家张霞昌研制的“超薄型软电池”或2009年中国科技创业大赛最高奖，被称之为“软电池”的纸质电池总反应为：Zn＋2MnO2＋H2O＝ZnO＋2MnOOH。下列说法正确的是 A.该电池中Zn作负极，发生还原反应 B.该电池反应中MnO2起催化作用 C.该电池工作时电流由Zn经导线流向MnO2‎ D.该电池正极反应式为：2MnO2＋2e－＋2H2O＝2MnOOH＋2OH－‎ ‎4.一种碳纳米管（氢气）二次电池原理如右图，该电池的电解质为6mol·L－1KOH溶液。‎ ‎ 下列说法不正确的是 ‎ A.储存H2的碳纳米管放电时为负极，充电时为阴极 ‎ B.放电时负极附近pH减小 ‎ C.放电时电池正极的电极反应为 ‎ NiO(OH)＋H2O＋e－＝Ni(OH) 2＋OH－‎ ‎ D.放电时，电池反应为2H2＋O2＝2H2O ‎5.日本茨城大学研制了一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池（DDFC），该电池有较高的安全性。电池总反应为：CH3OCH3＋3O2＝2CO2＋3H2O ，电池示意如右图,下列说法不正确的是 A.a极为电池的负极 B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极 C.电池正极的电极反应为：4H＋＋O2＋4e－＝2H2O D.电池工作时，1mol二甲醚被氧化时就有6mol电子转移 ‎6.如图所示，a、b、c均为石墨电极，d为碳钢电极，通电进行电解。假设在电解过程中产生的气体全部逸出，下列说法正确的是 A.甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变 B.甲烧杯中a的电极反应式为4OH—―4e－＝O2↑＋2H2O C.当电解一段时间后，将甲、乙两溶液混合，一定会产 生蓝色沉淀 D.当b极增重‎3.2g时，d极产生的气体为‎2.24L ‎（标准状况）‎ 电极a 外电路 电极b 固体氧化物 燃料气 接触面 空气或氧气 电极b排放气 剩余燃料气 ‎7.固体氧化物燃料电池（SOFC）以固体氧化物作为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2－）在其间通过，其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是 A.电极b为电池负极，电极反应式为 O2＋4e－＝2O2－‎ B.固体氧化物的作用是让电子在电池内部通过 C.若H2作燃料气，接触面上发生的反应为：H2＋2OH－－2e－＝2H2O D.若C2H4作燃料气，接触面上发生的反应为：‎ C2H4＋6O2－－12e－＝2CO2＋2H2O ‎8.按右图的装置进行电解实验，A极是铜锌含金，B极为纯铜。电解质溶液中含有足量的Cu2＋。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加‎7.68g，溶液质量增加‎0.03g，则A极合金中Cu、Zn的原子个数比为 A.4：1 B.3：‎1 C.2：1 D.5：3‎ 不定项选择题：本题包括5小题，每小题4分，共计20分。‎ ‎9.早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠， 4NaOH(熔) 4Na ＋ O2↑＋ 2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原理为：‎ ‎3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是 A.电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为：‎ ‎2OH—－2e—＝H2↑＋O2↑‎ B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强 C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数也相同 D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠（如图），电解槽中石墨极为阳极，铁为阴极 ‎10.如右图所示，a、b是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时间，观察到两只玻璃管内都有气泡将电极包围，此时断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转。下列说法不正确的是 A.断开K2，闭合K1一段时间，溶液的pH要变大 B.断开K1，闭合K2时，b极上的电极反应式为：‎ ‎2H＋＋2e－＝H2↑‎ C.断开K2，闭合K1时，a极上的电极反应式为：‎ ‎4OH－―4e－＝O2↑＋2H2O D.断开K1，闭合K2时，OH－向b极移动 ‎11.家蝇的雌性信息素可用芥酸（来自菜籽油）与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。电解总反应式为：C21H41COOH＋X＋4NaOH→ C23H46 ＋2Na2CO3＋2H2O＋H2↑‎ ‎ 芥酸 雌性信息素 则下列说法正确的是 A.X为C2H5COOH B.电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e－＋2H2O→C23H46＋2CO32－＋6H＋‎ C.电解过程中，每转移a mol电子，则生成‎0.5a mol 雌性信息素 D.阴极的还原产物为H2和OH－‎ ‎12.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高而平稳。因而越来越成为人们研制绿色原电池所关注的重点。有一种镁原电池的反应为：‎ 在镁原电池放电时，下列说法错误的是 A.Mg2＋向负极迁移 B.正极反应为：Mo3S4＋2xe－＝Mo3S42x－‎ C.Mo3S4发生氧化反应 D.负极反应为：xMg－2xe－＝xMg2＋‎ ‎13.下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO43－＋2I－＋2H＋AsO33－＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。‎ 下列叙述中正确的是 A.甲组操作时，微安表（G）指针发生偏转 B.甲组操作时，溶液颜色变深 C.乙组操作时，C2做正极 ‎ D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－＝2I－‎ 三、填充题：‎ ‎14.（6分）随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。‎ ‎（1）有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是 ‎ A、CH3OH(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0kJ/mol ‎ B、CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－192.9kJ/mol 又知H2O(l)＝H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出‎32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式 。‎ ‎（2）下图是某笔记本电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。则c电极是 ‎ （填“正极”或“负极”），‎ c电极上发生的电极反应式是 。‎ ‎15.（8分）目前燃料电池中能量转化效率最高的是陶瓷电池，此类电池正面涂有黑色的稀有金属复合氧化物，作为正极，反面是一层较厚的绿色“金属陶瓷”，作为负极。在‎750℃‎实验温度下，空气中的氧分子吸附于黑色正极，氧原子会分别从涂层中“抢走”2个电子，变成氧离子，随后氧离子穿过陶瓷膜，与负极那一边的燃气反应，并释放出能量，氧不断“劫持”电子穿越薄膜，正负两极间便形成电压，产生电流。‎ ‎⑴水煤气成分是 。水煤气又称为合成气，在一定条件下可以合成二甲醚时，还产生一种可以参与大气循环的无机化合物，写出该化学方程式可能是 。‎ ⑵若以水煤气为上述陶瓷电池的燃料气，则电池的 负极反应方程式为 。‎ ‎ (写出一个即可)‎ ‎⑶右图是丙烷、二甲醚燃烧过程中能量变化图，‎ 其中x为各自反应中对应的系数。根据该图写出二甲醚燃烧的热化学方程式 。‎ 江苏省海门市三厂中学2012届高三化学大一轮复习 专题七 把握《电化学》中氧化还原反应本意 参考答案及评分标准 ‎【例1】BD ‎【变式训练1】D 解析：由电极反应式可知，氢气通入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故a为负极、b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错；B项，b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋＝2H2O；C项，没有明确此时是否处于标准状况，故无法计算气体的体积。‎ ‎【例2】A 解析：二氧化钛电极上的材料失去电子作太阳能电池的负极，则镀铂导电玻璃为电池的正极，电解质中的I 到铂电极上得电子转化为I－，然后I－到二氧化钛电极上将部分电子失去，再次转化为I，故整个过程中I、I－浓度不会减少，题目中的四个方程式相加得：可知，该电池的能量转化过程为有机光敏染料吸收光能变为激发态，激发态在电池内部转化为电能后又恢复原态，如此循环。‎ ‎【变式训练2】C 解析：太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作；马达实现了电能与机械能的转化；在装置X中，电解水生成H2、O2，实现了电能与化学能的转化；在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，A、D错误；氢氧燃料电池的负极上应是H2参加反应，B错误；装置X能利用光能实现H2、O2、H2O的循环再生，C正确。‎ ‎【例3】BD ‎【变式训练3】C ‎【课堂训练】‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 选项 D B D B C B ‎1.解析：两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中，活动金属中的电子流向不活动的电极，因此活动金属是负极。镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀。铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn－2e－＝Zn2＋，1molZn失去2mol电子,0.2mol锌（质量为‎13克）被溶解电路中有0.4mol电子通过。故选D。答案：D ‎ ‎2.解析：金属组成原电池，相对活泼金属失去电子作负极，相对不活泼金属作正极。负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有物质析出，由题意得活泼性A＞B、A＞C、C＞D 、D＞B，故正确答案为B。答案：B ‎ ‎4.A中LiAl在电池中作为负极材料，但该材料中的Li是单质，化合价为0；该电池的负极反应为2Li－2e－＝2Li＋，电池反应为2Li＋FeS＝Li2S＋Fe，故B正确，C不正确；充电时，阴极得电子发生的电极反应式为Li2S＋Fe2＋＋2e－＝2Li＋FeS。‎ ‎7.（1）B （2）Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。‎ ‎（3）锂的摩尔质量小；2Li＋2H2O→2LiOH＋H2↑‎ ‎8.(1)负　(2)增大　减小　不变 ‎(3)0.025 mol/L　(4)13‎ ‎9.(1)由化学能转变为电能　由a到b ‎(2)2H2＋4OH－－4e－＝4H2O或H2＋2OH－－2e－＝2H2O ‎(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率（本题考查读题能力，铂粉作用在题设中有说明，在学习中要注意自学能力的培养）‎ ‎(4)①Li　H2O　②1/1 148或8.71×10－4　③32‎ ‎ 解析：②2Li＋H22LiH ‎ ‎22.4 L 16 g 吸收‎224 L H2时，生成的LiH的质量为‎160 g，LiH体积与被吸收的H2体积比为：∶‎224 L＝1∶1 148‎ ‎③LiH＋H2O＝LiOH＋H2↑‎ ‎ ‎8 g 1 mol ‎160 g LiH与H2O作用生成20 mol H2，H2完全被氧化失40 mol电子，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40 mol×80%＝32 mol。‎ ‎9答案（1）由化学能转变为电能 由a到b ‎（2）2H2＋4OH――4e－＝4H2O或H2＋2OH－－2e－＝2H2O ‎（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率 ‎（4）①Li H2O ‎②1/1148或8.71×10－4‎ ‎③32‎ ‎10.解析(1)m[NaOH(aq)]＝ρV＝200 mL×‎1.2 g/cm3＝‎240 g，m(NaOH)＝m[NaOH(aq)]·w＝‎240 g×16%＝‎38.4 g。‎ ‎(2)铝片表面的氧化膜为Al2O3，是一种两性氧化物，可与强碱反应生成偏铝酸盐和水。‎ ‎(3)阳极是Al失去电子，与H2O共同作用转化成Al2O3；阴极是电解质溶液中的H＋得到电子而转化成H2。‎ ‎(4)NH3·H2O属于弱碱，写离子方程式时要写成化学式的形式。‎ ‎10答案(1)38.4　‎ ‎(2)Al2O3＋2OH－＝2AlO＋H2O ‎(3)2Al＋3H2O－6e－＝Al2O3＋6H＋‎ ‎6H＋＋6e－＝3H2↑‎ ‎(4)NH3·H2O＋H＋＝NH＋H2O ‎【课后练习】‎ 单项选择题：本题包括8小题，每小题2分，共16分。‎ 不定项选择题：本题包括5小题，每小题4分，共20分。‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ 选项 B B D D D B D B 题号 ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ 选项 D B AC AC BD 三、填充题 ‎14.（6分）⑴CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－280.9kJ/mol ‎ ⑵负极 CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋‎ ‎15.（8分）⑴CO、H2‎ ‎ 3CO＋3H2＝ CH3OCH3 ＋CO2 或 2CO＋4H2 ＝CH3OCH3 + H2O ‎⑵CO＋O2－－2e－＝CO2 或 2H2＋O2－－2e－＝2H2O ‎⑶CH3OCH3(g)＋3O2(g) 2CO2(g)＋3H2O(l)；ΔH＝－1455kJ·mol－1‎ 附件一：‎ 三厂中学2012届高三化学电极反应方程式汇总 ‎1.锌锰电池，负极是锌，正极是炭棒。电极质是拌湿的NH4Cl、MnO2是去极剂，除去炭棒上的氢气膜，减小电池的内阻。正极反应是NH4＋水解而提供H＋，其电极反应和总反应分别为：  负极：Zn―2e－===Zn2＋‎ ‎ 正极：2NH4＋＋2e－＋2MnO2===2NH3＋H2O＋Mn2O3  总： Zn＋2NH4＋＋2MnO2===Zn2＋＋2NH3＋H2O＋Mn2O3‎ ‎2.铅蓄电池放电，负极是Pb，正极是PbO2、H2SO4是电解质。正负极生成的Pb2＋同时SO42－结合生成难溶的PbSO4‎ ‎(1)放电： 负极：Pb―2e－＋SO42－===PbSO4‎ ‎   正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－===PbSO4＋2H2O ‎(2)充电： 阳极：PbSO4＋2H2O―2e－===PbO2＋4H＋＋SO42－‎ 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO42－‎ 总： Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－ 2PbSO4＋2H2O ‎☆3.高铁电池总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ‎ ‎(1)放电： 负极：Zn―2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ ‎             正极：FeO42－＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－‎ ‎(2)充电： 阳极：Fe(OH)3＋5OH－―3e－===FeO42－＋4H2O ‎              阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－‎ ‎☆4.氢氧燃料电池，分别以KOH和H2SO4作电解质的电极反应如下： (1)碱作电解质：负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O ‎   正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎(2)酸作电解质：负极：H2―2e－===2H＋ 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O ‎(3)熔盐（移动O2－）电解质：负极：2H2―4e－＋2O2－=== 2H2O 正极：O2＋4e－=== 2O2－‎ 总： 2H2＋O2=== 2H2O ‎5.甲烷、空气燃料电池，电极反应为：‎ ‎(1)碱性电解质：负极：CH4―8e－＋10OH－=== CO32－＋7H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O=== 4OH－ 总： CH4＋2O2＋2OH－=== CO32－＋3H2O (2)酸性电解质：负极：CH4―8e－＋2H2O=== CO2＋8H＋ 正极：2O2＋8e－＋8H＋=== 4H2O 总： CH4＋2O2=== CO2＋2H2O ‎ ‎☆6.甲醇、空气（含CO2），电极反应为：‎ ‎☆（1）碳酸锂熔融盐燃料电池 负极：CH3OH―6e－＋3CO32－===4CO2＋2H2O                  正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO32－‎ 总： 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O ‎（2）碱性电解质燃料电池 负极：CH3OH―6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总： 2CH3OH＋3O2＋4OH—===2CO32－＋6H2O ‎7.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极材料分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，总反应为Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO，该电池的电极反应为：‎ 负极：Zn－2e－＋2OH－=== ZnO＋H2O ‎ 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－‎ ‎8.航海上的Al-海水-空气电池，其总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3‎ 负极：4Al―12e－＋12OH－===4Al(OH)3‎ 正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH—‎ ‎☆9.可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，电解质溶液显中性或碱性，铝合金为负极，空气电极为正极，电极反应为：‎ 负极：Al＋4OH－―3e－===AlO2－＋2H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎10.镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：‎ ‎ 负极：2Al－6e－＋8OH－=== 2AlO2－＋4H2O 正极：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ 总： 2Al＋2OH—＋2H2O === 2AlO2－＋3H2↑‎ ‎11.（11浙江）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。‎ 负极：Fe－2e－=== Fe2＋ 液滴下的Fe发生，即腐蚀区（a）‎ 正极：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－ 液滴边缘O2多，在碳粒上发生 总： 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3‎ ‎ 4Fe＋3O2＋6H2O=== 4Fe(OH)3‎ ‎12.以稀硫酸为电解质溶液，铝为阳极，进行电解，在铝表面生成一层氧化膜：‎ 阳极：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋‎ 阴极：6H＋＋6e－===3H2↑‎ 总： 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑‎ ‎13.以石墨棒为电极电解Cu(NO3)2水溶液，电极反应方程式和总离子反应方程式为：‎ 阳极：4OH－―4e－=== 2H2O＋O2↑‎ 阴极：2Cu2＋＋4e－=== 2Cu 总： 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋‎ 附件二：‎ 三厂中学2012届高三化学电极反应方程式默写 ‎1.锌锰电池，负极是锌，正极是炭棒。电极质是拌湿的NH4Cl、MnO2是去极剂，除去炭棒上的氢气膜，减小电池的内阻。正极反应是NH4＋水解而提供H＋，其电极反应和总反应分别为：  负极： 。‎ ‎ 正极：2NH4＋＋2e－＋2MnO2===2NH3＋H2O＋Mn2O3  总： Zn＋2NH4＋＋2MnO2===Zn2＋＋2NH3＋H2O＋Mn2O3‎ ‎2.铅蓄电池放电，负极是Pb，正极是PbO2、H2SO4是电解质。正负极生成的Pb2＋同时SO42－结合生成难溶的PbSO4‎ ‎(1)放电： 负极： 。‎ ‎   正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－===PbSO4＋2H2O ‎(2)充电： 阳极：PbSO4＋2H2O―2e－===PbO2＋4H＋＋SO42－‎ 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO42－‎ 总： Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－ 2PbSO4＋2H2O ‎☆3.高铁电池总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ‎ ‎(1)放电： 负极： 。‎ ‎             正极： 。‎ ‎(2)充电： 阳极：Fe(OH)3＋5OH－―3e－===FeO42－＋4H2O ‎              阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－‎ ‎☆4.氢氧燃料电池，分别以KOH和H2SO4作电解质的电极反应如下： (1)碱作电解质：负极： 。‎ ‎   正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎(2)酸作电解质：负极：H2―2e－===2H＋ 正极： 。‎ ‎(3)熔盐（移动O2－）电解质：负极： 。‎ ‎ 正极： 。‎ 总： 2H2＋O2=== 2H2O ‎5.甲烷、空气燃料电池，电极反应为：‎ ‎(1)碱性电解质：负极： 。‎ ‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O=== 4OH－ 总： CH4＋2O2＋2OH－=== CO32－＋3H2O (2)酸性电解质：负极： 。‎ ‎ 正极：2O2＋8e－＋8H＋=== 4H2O 总： CH4＋2O2=== CO2＋2H2O ☆6.甲醇、空气（含CO2），电极反应为：‎ ‎☆（1）碳酸锂熔融盐燃料电池 负极： 。                  正极： 。‎ 总： 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O ‎（2）碱性电解质燃料电池 负极： 。‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总： 2CH3OH＋3O2＋4OH—===2CO32－＋6H2O ‎7.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极材料分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，总反应为Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO，该电池的电极反应为：‎ 负极：Zn－2e－＋2OH－=== ZnO＋H2O ‎ 正极： 。‎ ‎8.航海上的Al-海水-空气电池，其总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3‎ 负极： 。‎ 正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－‎ ‎☆9.可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，电解质溶液显中性或碱性，铝合金为负极，空气电极为正极，电极反应为：‎ 负极： 。‎ 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎10.镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：‎ ‎ 负极： 。‎ 正极：6H2O＋6e－====6OH－＋3H2↑‎ 总： 2Al＋2OH—＋2H2O === 2AlO2－＋3H2↑‎ ‎11.（11浙江 ‎）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。‎ 负极：Fe－2e－=== Fe2＋ 液滴下的Fe发生，即腐蚀区（a）‎ 正极： 。 液滴边缘O2多，在碳粒上发生 总： 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3‎ ‎ 4Fe＋3O2＋6H2O=== 4Fe(OH)3‎ ‎12.以稀硫酸为电解质溶液，铝为阳极，进行电解，在铝表面生成一层氧化膜：‎ 阳极： 。 ‎ 阴极：6H＋＋6e－===3H2↑‎ 总： 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑‎ ‎13.以石墨棒为电极电解Cu(NO3)2水溶液，电极反应方程式和总离子反应方程式为：‎ 阳极：4OH－―4e－=== 2H2O＋O2↑‎ 阴极：2Cu2＋＋4e－=== 2Cu 总： 。‎