高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)單元測試 第四章鏈接高考熱點(diǎn)

熱點(diǎn)一原電池的工作原理及其應(yīng)用[熱點(diǎn)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(diǎn)，題型以選擇題、非選擇題為主。(1)選擇題重點(diǎn)考查電極的判斷、電子及離子的移動(dòng)方向、電極反應(yīng)類型、電極附近或整個(gè)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述等。對原電池觀察不仔細(xì)，忽略介質(zhì)的作用，是學(xué)生在高考中失分的主要原因。(2023·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＋H2Oeq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))3H2＋CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－=2H2OC．電池工作時(shí)，COeq\o\al(2－,3)向電極B移動(dòng)D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)解析：選D。A選項(xiàng)，甲烷中的C為－4價(jià)，一氧化碳中的C為＋2價(jià)，每個(gè)碳原子失去6個(gè)電子，因此每消耗1mol甲烷失去6mol電子，所以錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，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＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=3CO2＋H2O，所以錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，碳酸根離子應(yīng)向負(fù)極移動(dòng)，即向電極A移動(dòng)，所以錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，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。(2023·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(qiáng)度(I)隨時(shí)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(shí)，原電池的負(fù)極是Al片，此時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是____________________________________，溶液中的H＋向________極移動(dòng)。t1時(shí)，原電池中電子流動(dòng)方向發(fā)生改變，其原因是________________________________________________________________________。解析：在0～t1時(shí)，正極上NOeq\o\al(－,3)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(dòng)，故H＋向正極移動(dòng)；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(jìn)行，此時(shí)Cu與濃硝酸反應(yīng)而導(dǎo)致Cu作負(fù)極，電子流動(dòng)方向發(fā)生了改變。答案：NOeq\o\al(－,3)＋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(jìn)一步反應(yīng)熱點(diǎn)二電解原理及其應(yīng)用[熱點(diǎn)分析]該熱點(diǎn)在高考考查中以選擇題為主，有時(shí)也出現(xiàn)在非選擇題中以填空形式進(jìn)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(jì)算。學(xué)生對離子放電順序理解不深，不能靈活運(yùn)用，不能正確識(shí)別多個(gè)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(diǎn)：一是電子守恒，二是陰極與陽極相連，以此類推。(2023·高考福建卷)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C．每生成1molO2，有44gCO2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(xiàng)錯(cuò)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(dòng)，B項(xiàng)正確；右側(cè)H2O→O2發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1molO2，轉(zhuǎn)移4mol電子，C3H8O中碳元素的化合價(jià)是－2，3CO2→C3H8O，轉(zhuǎn)移18mol電子，故生成1molO2消耗2/3molCO2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2023·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(fù)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＋CO2eq\o(=,\s\up7(電解))H2＋CO＋O2D．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(xiàng)，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(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，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(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)電極產(chǎn)物及B項(xiàng)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＋CO2eq\o(=,\s\up7(電解))H2＋CO＋O2，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，根據(jù)C項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤。熱點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)[熱點(diǎn)分析]在歷年的高考中，對這部分的考查多以選擇題、實(shí)驗(yàn)題的形式出現(xiàn)，取材于生活實(shí)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(hù)內(nèi)容的考查力度將會(huì)增大，這也體現(xiàn)了新課程實(shí)驗(yàn)的目的。(2023·高考重慶卷)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。(1)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)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(fù)極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；②環(huán)境中的Cl－擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)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gCu2(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(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負(fù)極失電子，因此負(fù)極為c。負(fù)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(fù)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↓。③gCu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為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mol，失去電子mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為mol，所以理論上消耗氧氣的體積為L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。答案：(1)Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O(2)①c②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓③排查落實(shí)練四電化學(xué)基礎(chǔ)一、正誤判斷再落實(shí)1．根據(jù)電流方向或電子流向可判斷原電池正負(fù)極：外電路中，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)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(fù)極：負(fù)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(fù)極相連的是陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。通電時(shí)，電子的流向?yàn)樨?fù)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(shí)，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(hù)船體不受腐蝕的方法叫陽極電化學(xué)保護(hù)法。()6．不銹鋼有較強(qiáng)的抗腐蝕能力是因?yàn)樵阡撹F表面鍍上了鉻。()7．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，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(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為CH3OH＋6OH－－6e－=CO2＋5H2O。()9．在鐵上鍍銅時(shí)，金屬銅作陰極。()10．電解稀硫酸溶液實(shí)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(shí)，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生。()15．原電池工作時(shí)，可能會(huì)伴隨著熱能變化。()16．粗銅電解精煉時(shí)，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(fù)極。()19．在生產(chǎn)生活中，為保護(hù)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(shí)1．鋁－鐵電池(負(fù)極—Al，正極—Fe，電解液—HCl溶液)負(fù)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(fù)極—Al，正極—Mg，電解液—KOH溶液)負(fù)極：________________________________________________________________________；正極：________________________________________________________________________；總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。答案：2Al＋8OH－－6e－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑3．鋰電池(負(fù)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(fù)極反應(yīng)式：負(fù)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(shí)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＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)2Cu2＋＋4e－=2Cu4OH－－4e－=2H2O＋O2↑2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋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－=4Al6O2－－12e－=