高考熱點 新人教版選修43

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電化學(xué) 熱點一　原電池的工作原理及其應(yīng)用 [熱點分析]　以高科技或新型電池為背景考查原電池的工作原理，是高考常見的切入點，題型以選擇題、非選擇題為主。 (1)選擇題重點考查電極的判斷、電子及離子的移動方向、電極反應(yīng)類型、電極附近或整個溶液的pH變化，以及判斷電極反應(yīng)式的正誤等。 (2)非選擇題主要考查電極反應(yīng)式的書寫，電極產(chǎn)物的判斷及實驗現(xiàn)象的描述等。 對原電池觀察不仔細，忽略介質(zhì)的作用，是學(xué)生在高考中失分的主要原因。 　(2015高考江蘇卷)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子 B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O C．電池工作時，CO向電極B移動 D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－===2CO 解析：選D。A選項，甲烷中的C為－4價，一氧化碳中的C為＋2價，每個碳原子失去6個電子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol電子，所以錯誤；B選項，熔融鹽中沒有氫氧根離子，因此氫氧根離子不能參與電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式應(yīng)為H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，所以錯誤；C選項，碳酸根離子應(yīng)向負極移動，即向電極A移動，所以錯誤；D選項，電極B上氧氣和二氧化碳得電子生成碳酸根離子，所以正確。 　(2015高考安徽卷)常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池(圖1)，測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示，反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。 　　 0～t1時，原電池的負極是Al片，此時，正極的電極反應(yīng)式是____________________________________，溶液中的H＋向________極移動。t1時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，其原因是________________________________________________________________________。 解析：在0～t1時，正極上NO得電子后結(jié)合H＋生成NO2和H2O；在原電池中，陽離子向正極移動，故H＋向正極移動；由于Al在濃硝酸中發(fā)生了鈍化，生成的氧化膜阻止了反應(yīng)的進行，此時Cu與濃硝酸反應(yīng)而導(dǎo)致Cu作負極，電子流動方向發(fā)生了改變。 答案：NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O 　正　Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，生成的氧化膜阻止了Al的進一步反應(yīng) 熱點二　電解原理及其應(yīng)用 [熱點分析]　該熱點在高考考查中以選擇題為主，有時也出現(xiàn)在非選擇題中以填空形式進行考查，題型穩(wěn)定、難度不大，考查的角度主要有： (1)電解原理、電極反應(yīng)式的書寫。 (2)離子放電順序、電極產(chǎn)物的判斷。 (3)電解質(zhì)溶液pH的變化分析。 (4)與電解有關(guān)的簡單計算。 學(xué)生對離子放電順序理解不深，不能靈活運用，不能正確識別多個裝置之間的聯(lián)系，是造成失分的主要原因。 離子放電順序是正確書寫電極反應(yīng)式、判斷電解產(chǎn)物的關(guān)鍵，必須牢記；對于串聯(lián)電解裝置的理解要抓住兩點：一是電子守恒，二是陰極與陽極相連，以此類推。 　(2015高考福建卷)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實驗裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是(　　) A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能 B．該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原 D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析：選B。該裝置為電解裝置，模擬“人工樹葉”，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項錯誤；b極連接電源的正極，為陽極，H＋為陽離子，在電解池中向a極(陰極)區(qū)移動，B項正確；右側(cè)H2O→O2發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價是－2，3CO2→C3H8O，轉(zhuǎn)移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C項錯誤；a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D項錯誤。 　(2015高考浙江卷)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O－CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如下圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．X是電源的負極 B．陰極的電極反應(yīng)式是H2O＋2e－===H2＋O2－ CO2＋2e－===CO＋O2－ C．總反應(yīng)可表示為H2O＋CO2H2＋CO＋O2 D．陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1 解析：選D。A項，根據(jù)圖示，X極產(chǎn)物為H2和CO，是H2O與CO2的還原產(chǎn)物，可判斷在X極上發(fā)生還原反應(yīng)，由此判斷X極為電源的負極，A項正確；B項，根據(jù)題意，電解質(zhì)為固體金屬氧化物，可以傳導(dǎo)O2－，故在陰極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B項正確；C項，根據(jù)電極產(chǎn)物及B項發(fā)生的電極反應(yīng)可知，該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C項正確；D項，根據(jù)C項的電解總反應(yīng)方程式可知，陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D項錯誤。 熱點三　金屬的腐蝕與防護 [熱點分析]　在歷年的高考中，對這部分的考查多以選擇題、實驗題的形式出現(xiàn)，取材于生活實際與教材，難度不大；但新考綱將電化學(xué)腐蝕提升為理解層次，且金屬的腐蝕問題是涉及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活的問題，體現(xiàn)了化學(xué)服務(wù)于生活的理念，所以高考對金屬腐蝕與防護內(nèi)容的考查力度將會增大，這也體現(xiàn)了新課程實驗的目的。 　(2015高考重慶卷)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價值和歷史價值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進行修復(fù)和防護具有重要意義。 (1)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 (2)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過程中，負極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)； ②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為________________________________________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 解析：(1)復(fù)分解反應(yīng)為相互交換成分的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O。 (2)①負極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負極失電子，因此負極為c。負極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ②正極反應(yīng)產(chǎn)物為OH－，負極反應(yīng)產(chǎn)物為Cu2＋，兩者與Cl－反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 ③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化學(xué)腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 答案：(1)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O (2)①c　②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓?、?.448 排查落實練四　電化學(xué)基礎(chǔ) 一、正誤判斷再落實 1．根據(jù)電流方向或電子流向可判斷原電池正負極：外電路中，電流由正極流向負極，電子由負極流向正極。(　　) 2．根據(jù)兩極發(fā)生的反應(yīng)類型可判斷原電池的正負極：負極上總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上總是發(fā)生還原反應(yīng)。(　　) 3．電解池的工作原理：電解池中與直流電源正極相連的是陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)；與電源負極相連的是陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。通電時，電子的流向為負極―→陰極―→電解質(zhì)―→陽極―→正極。(　　) 4．鍍錫鐵制品和鍍鋅鐵制品的鍍層破損時，鍍錫鐵制品中鐵的腐蝕速率更快。(　　) 5．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫陽極電化學(xué)保護法。(　　) 6．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻。(　　) 7．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，加入少量CuSO4溶液，可使反應(yīng)速率加快。(　　) 8．甲醇和氧氣以及KOH溶液構(gòu)成的新型燃料電池中，其負極上發(fā)生的反應(yīng)為CH3OH＋6OH－－6e－===CO2＋5H2O。(　　) 9．在鐵上鍍銅時，金屬銅作陰極。(　　) 10．電解稀硫酸溶液實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變。(　　) 11．電解稀氫氧化鈉溶液要消耗OH－，故溶液pH減小。(　　) 12．電解硫酸鈉溶液，在陰極上發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(　　) 13．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1。(　　) 14．原電池工作時，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生。(　　) 15．原電池工作時，可能會伴隨著熱能變化。(　　) 16．粗銅電解精煉時，應(yīng)將粗銅與直流電源的正極相連。(　　) 17．金屬的吸氧腐蝕的過程中，正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(　　) 18．燃料電池中加入燃料的電極一定是電池的負極。(　　) 19．在生產(chǎn)生活中，為保護鋼鐵器件免受腐蝕，應(yīng)將該器件與直流電源的正極相連。(　　) 答案：1.√　2.√　3.　4.√　5.　6.　7.√　8.　9.　10　11.　12.　13.√　14. 15．√　16.√　17.√　18.√　19. 二、原電池電極反應(yīng)式或總反應(yīng)式的書寫規(guī)范再落實 1．鋁－鐵電池(負極—Al，正極—Fe，電解液—HCl溶液) 負極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。 答案：2Al－6e－===2Al3＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 2．鎂－鋁電池(負極—Al，正極—Mg，電解液—KOH溶液) 負極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。 答案：2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ 3．鋰電池(負極—Li，正極—石墨，電解液—LiAlCl4－SOCl2) 已知電池總反應(yīng)式：4Li＋2SOCl2===SO2↑＋4LiCl＋S。 試寫出正、負極反應(yīng)式： 負極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________。 答案：4Li－4e－===4Li＋ 2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－ 三、電解池電極反應(yīng)式或總反應(yīng)式的書寫規(guī)范再落實 1．用惰性電極電解下列溶液 (1)NaCl溶液 陰極：________________________________________________________________________； 陽極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。 (2)CuSO4溶液 陰極：________________________________________________________________________； 陽極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)2Cu2＋＋4e－===2Cu 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 2．用惰性電極電解熔融態(tài)Al2O3 陰極：________________________________________________________________________； 陽極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。 答案：4Al3＋＋12e－===4Al 6O2－－12e－===3O2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑ 3．用銅作電極電解下列溶液 (1)H2SO4溶液 陰極：________________________________________________________________________； 陽極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。 (2)NaOH溶液 陰極：________________________________________________________________________； 陽極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ Cu－2e－===Cu2＋ Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑ (2)2H＋＋2e－===H2↑ Cu－2e－＋2OH－===Cu(OH)2 Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑