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文檔簡介
考點考綱1.原電池的工作原理1.了解原電池和電解池的工作原理,能寫出電極反應和總反應,了解常見化學電源及工作原理。2.電解原理及應用2.理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因,金屬腐蝕的危害,防止金屬腐蝕的措施。3.金屬的電化學腐蝕與防護《電化學》的
“4個3”專題3.1.考點呈現(xiàn)電化學原電池電解概念構(gòu)成原理類型概念構(gòu)成原理應用把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。兩極、電解質(zhì)溶液、閉合回路電子離子移動、原電池反應干電池、蓄電池、燃料電池等把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。電源、陰陽兩極、電解質(zhì)溶液離子移動、放電順序、氧化還原反應電解食鹽水、電解精煉銅、電鍍等新型電源真實情境1.簡化(simplify)——+3特點化學能電能原電池電解池電解池工作原理——33333構(gòu)造3反應3方向3應用稀硫酸鋅片銅片原電池工作原理——33333構(gòu)造3反應3方向3類型3.2.模型講解第一,2能2池+四3考點!第二:辨析類型——原電池3類型+電解池2+4類型稀硫酸鋅片銅片Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2Zn+2H+=Zn2++H2Zn-2e-=Zn2+2NH4++2e-=2NH3
+H2Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2Pb-2e-+SO42-
=PbSO4
PbO2+2e-
+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb+
PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O2H2-4e-=4H+O2
+4e-+4H+=2H3
+2H2O2H2+O2
=2H2O1.電解H2O(1)H2SO4HNO3(2)NaOH(3)Na2SO4NaHSO42.電解溶質(zhì)(1)CuCl2(2)FeCl33.放H2生堿(1)NaCl(2)NaBr4.放O2生酸(1)CuSO4(2)AgNO3溶液陽極1.惰性電極2.活性電極1.簡化(simplify)第三:高考改進類型——橋+膜+新Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++Cu鹽橋的作用——使雙液形成閉合回路(1)導電,形成閉合回路;(2)保持正負電荷守恒;(3)避免電池的極化作用;單(雙)膜原電池——陰離子交換膜:只允許陰離子和水分子通過;陽離子交換膜:只允許陽離子和水分子通過;質(zhì)子H+交換膜:只允許H+通過;交換膜的原理——選擇性通過(1)區(qū)域隔開,形成不同的區(qū)域;(2)名稱決定了允許通過的微粒;1.簡化(simplify)(2015-I-11)微生物電池
:C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O(2018-III-11)可充電鋰-空氣電池:總反應:2Li+(1-x/2)O2===Li2O2-x2019-I-12.生物燃料電池:N2+3H2===2NH3負極反應:H2+2MV2+===
2H++2MV+正極反應:N2+6e-+6H+===2NH32019-II-7.強堿性電解質(zhì)的3D?Zn—NiOOH二次電池,總反應:Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)
===ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。1.簡化(simplify)第三:高考改進類型——橋+膜+新第三:高考改進類型——橋+膜+新1.簡化(simplify)第四,典型裝置——觀察新型裝置圖2018-I-13.我國設計CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置2018-I-27.(3)制備Na2S2O3三室膜電解圖2018-Ⅱ-12.可呼吸Na-CO2二次電池2018-Ⅲ-27(3)電解法制備KClO32019-Ⅰ.生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,2019-Ⅲ.強堿性電解質(zhì)的3D?Zn—NiOOH二次電池圖
第四,典型裝置——觀察新型裝置圖2019-II-27(4)制備二茂鐵(Fe(C5H5)2圖2019-III-(4)電解HCl回收Cl2,用碳基電極材料設計圖2020-I-12新型Zn?CO2水介質(zhì)電池2020-I-27.電池裝置進行實驗驗證第四,典型裝置——觀察新型裝置圖2020-II-12.電致變色器件圖2020-II-26(1)圖(a)制取氯氣2020-III-12堿性硼化釩(VB2)—空氣電池2020-山東-10微生物脫鹽電池2020-山東-13電解法制備雙氧水圖2020-II-28(3)CH4和CO2耦合轉(zhuǎn)化圖第四,典型裝置——觀察新型裝置圖例1.[2018-全國卷Ⅲ-27(3)]【命題意圖】本題以新型電解為背景,考查電化學的相關知識:
(1)3構(gòu)造:陰極/陽極、適當電解質(zhì)溶液、閉合回路;
(2)3方向:電子方向、電流方向、離子方向;
(3)3反應:陰極還原,陽極氧化,總體氧化還原;判斷產(chǎn)物、現(xiàn)象;
(4)3類型:電解食鹽水制備燒堿、電解精煉銅、電鍍;第五,典例剖析——感悟“2能2池4個3”例2.[2019-Ⅲ]為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學家近期利用三維多孔海綿狀
Zn(3D?Zn)可以高效沉積ZnO的特點,設計了采用強堿性電解質(zhì)的3D?Zn—NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是()A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高B.充電時陽極反應為
Ni(OH)2(s)+OH?(aq)?e?===NiOOH(s)+H2O(l)C.放電時負極反應為
Zn(s)+2OH?(aq)?2e?===ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH?通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)第五,典例剖析——感悟“2能2池4個3”【命題意圖】本題以新型二次電池為背景,考查電化學的相關知識:
(1)3構(gòu)造:正極/負極、適當電解質(zhì)溶液、閉合回路;
(2)3方向:電子方向、電流方向、離子方向;
(3)3反應:負極氧化,正極還原,總體氧化還原;判斷產(chǎn)物、現(xiàn)象;
(4)3類型:干電池、蓄電池、燃料電池;例3.2020-III-12.一種高性能的堿性硼化釩(VB2)—空氣電池如下圖所示,其中在VB2電極發(fā)生反應:VB2+16OH—==VO43—+2B(OH)4—+4H2O+11e—該電池工作時,下列說法錯誤的是()A.負載通過0.04mol電子時,有0.224L(標準狀況)O2參與反應B.正極區(qū)溶液的pH降低、負極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應為:
4VB2+11O2+20OH—+6H2O==4VO43—
+8B(OH)4—D.電流由復合碳電極經(jīng)負載、VB2電極、KOH溶液回到復合碳電極第五,典例剖析——感悟“2能2池4個3”思考:(1)本題的切入點?(2)按照認知規(guī)律,寫出VB2電極反應式?2020年濟南模考13.2019年諾貝爾化學獎授予了在鋰離子電池領域作出巨大貢獻的三位科學家。某鋰離子電池以C6Li為負極,Li1-xMO2
為正極,鋰鹽有機溶液Li1-xMO2作電解質(zhì)溶液,電池反應為:C6Li+Li1-xMO2LiMO2+C6Li1-x則下列有關說法正確的是A.金屬鋰的密度、熔點和硬度均比同族的堿金屬低B.該鋰離子電池可用乙醇作有機溶劑C.電池放電時,Li+從正極流向負極D.電池充電時,陽極電極反應式為:
LiMO2-xe—==xLi++Li1-xMO2第五,典例剖析——感悟“2能2池4個3”考點一鹽橋問題面面觀1.為什么設置鹽橋?答:兩極在同一容器內(nèi)時,由于陰陽離子的移動速率不同,導致兩極之間出現(xiàn)濃度差,以及電極本身直接與離子反應,導致兩極之間電勢差變小,影響了電流的穩(wěn)定。所以必須設置鹽橋。2.鹽橋的作用?答:鹽橋的主要作用就是構(gòu)建閉合回路,但不影響反應的實質(zhì),有效地解決了兩極之間電勢差變小的問題。2.鹽橋的構(gòu)造?答:鹽橋內(nèi)常為飽和KCl、KNO3等溶液,并用瓊脂固定。鹽橋是新課改教材中出現(xiàn)的新名詞,以及新課改區(qū)域命題的熱點,鹽橋問題的考查思路常從以下四方面命題:(1)考查鹽橋的作用;(2)考查含鹽橋的電極反應式的書寫;(3)考查鹽橋內(nèi)溶液離子的移動方向;(4)考查含鹽橋的電化學裝置的設計??键c一鹽橋問題面面觀1.根據(jù)下圖,下列判斷中正確的是(
)A.燒杯a中的溶液pH降低B.燒杯b中發(fā)生氧化反應C.燒杯a中發(fā)生的反應為2H++2e-===H2D.燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl--2e-===Cl2題組1明確原理,設計裝置解析:答案B由題給原電池裝置可知,電子經(jīng)過導線,由Zn電極流向Fe電極,則O2在Fe電極發(fā)生還原反應:O2+2H2O+4e-===4OH-,燒杯a中c(OH-)增大,溶液的pH升高。燒杯b中,Zn發(fā)生氧化反應:Zn-2e-===Zn2+??键c一鹽橋問題面面觀題組1明確原理,設計裝置2.[2013·廣東理綜,33(2)(3)](2)能量之間可相互轉(zhuǎn)化:電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學能,而原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能。
設計兩種類型的原電池,探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料:銅片,鐵片,鋅片和導線。
ZnSO4(aq),F(xiàn)eSO4(aq),CuSO4(aq);
①完成原電池甲的裝置示意圖(見上圖),并作相應標注。要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。②以銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液,只在一個燒杯中組裝原電池乙,工作一段時間后,可觀察到負極_____。③甲乙兩種原電池可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是__,其原因是___。(3)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理,為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕,在(2)的材料中應選______作陽極。解析
(2)①根據(jù)題給條件和原電池的構(gòu)成條件可得:
a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)組成原電池,Zn作負極,Cu作正極,Zn插入到ZnSO4(aq)中,Cu插入到CuSO4(aq)中。b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)組成原電池,F(xiàn)e作負極,Cu作正極,F(xiàn)e插入到FeSO4(aq)中,Cu插入到CuSO4(aq)中。c.注意:畫圖時要注意電極名稱,電極材料,電解質(zhì)溶液名稱(或化學式),并形成閉合回路。②由于金屬活動性Zn>Fe>Cu,鋅片或鐵片作負極,由于Zn或Fe直接與CuSO4溶液接觸,工作一段時間后,負極逐漸溶解,表面有紅色固體析出。③帶有鹽橋的甲原電池中負極沒有和CuSO4溶液直接接觸,二者不會直接發(fā)生置換反應,化學能不會轉(zhuǎn)化為熱能,幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能;而原電池乙中的負極與CuSO4溶液直接接觸,兩者會發(fā)生置換反應,部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能,化學能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能。
(3)由犧牲陽極的陰極保護法可得,鐵片作正極(陰極)時被保護,作負極(陽極)時被腐蝕,所以應選擇比鐵片更活潑的鋅作負極(陽極)才能有效地保護鐵不被腐蝕。
答案
(2)①
(或其他合理答案)②電極逐漸溶解,表面有紅色固體析出③甲在甲裝置中,負極不和Cu2+接觸,避免了Cu2+直接與負極發(fā)生反應而使化學能轉(zhuǎn)化為熱能(3)鋅片1.工作原理
(1)原電池的閉合回路有外電路與內(nèi)電路之分;(2)外電路的電流是從正極流向負極,內(nèi)電路是從負極流向正極,故內(nèi)電路中的陽離子移向正極、陰離子移向負極;(3)鹽橋中的陽離子移向正極區(qū),陰離子移向負極區(qū),以維持電荷守恒。2.設計思路
(1)首先根據(jù)離子方程式判斷出氧化劑、還原劑,明確電極反應;(2)然后再分析兩極狀態(tài)確定電極材料,若為固態(tài)時可作電極,若為溶液時則只能作電解液。然后補充缺少的電極材料及電解液;
(3)電極材料一般添加與電解質(zhì)溶液中陽離子相同的金屬作電極(使用惰性電極也可),電解液則是一般含有與電極材料形成的陽離子相同的物質(zhì)。最后再插入鹽橋即可??键c一鹽橋問題——方法歸納考點一鹽橋問題面面觀3.控制適合的條件,將反應2Fe3++2I-===2Fe2++I2
設計成如右圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(
)A.反應開始時,乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B.反應開始時,甲中石墨電極上Fe3+被還原C.電流計讀數(shù)為零時,反應達到化學平衡狀態(tài)D.電流計讀數(shù)為零后,在甲中溶入FeCl2固體,乙中的石墨電極為負極題組二“鹽橋”的作用與化學平衡的移動解析:答案D由圖示結(jié)合原電池原理分析可知,F(xiàn)e3+得電子變成Fe2+被還原,I-失去電子變成I2被氧化,所以A、B正確;
電流計讀數(shù)為零時Fe3+得電子速率等于Fe2+失電子速率,反應達到平衡狀態(tài);D項在甲中溶入FeCl2固體,平衡2Fe3++2I-===2Fe2++I2向左移動,I2被還原為I-,乙中石墨為正極,D不正確??键c一鹽橋問題面面觀題組二“鹽橋”的作用與化學平衡的移動4.下圖Ⅰ.Ⅱ分別是甲.乙兩組同學將反應“AsO43-+2I-+2H+===AsO33-+I2+H2O”
設計成的原電池裝置,其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸;
乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40%NaOH溶液
下列敘述中正確的是(
)A.甲組操作時,電流計(G)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.甲組操作時,溶液顏色變淺C.乙組操作時,C2做正極D.乙組操作時,C1上發(fā)生的電極反應為:I2+2e-===2I-解析答案D裝置Ⅰ中的反應,AsO43-+2I-+2H+===AsO33-+I2+H2O,當加入適量濃鹽酸時,平衡向右移動,有電子轉(zhuǎn)移,但電子不會沿導線通過,所以甲組操作,電流計(G)指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),但由于I2濃度增大,所以溶液顏色變深。向裝置ⅡB燒杯中加入NaOH溶液中,AsO33--2e-+2H2O===AsO43-+2H+,電子沿導線到C1棒,I2+2e-===2I-,所以C2為負極,C1為正極??键c一鹽橋問題——失誤防范(1)把氧化劑、還原劑均為溶液狀態(tài)的氧化還原反應,
設計成原電池時,必須使用鹽橋!才能實現(xiàn)氧化劑與還原劑的分離,否則不會有明顯的電流出現(xiàn)。(2)電子流向的分析方法:
①改變條件,平衡移動;
②平衡移動,電子轉(zhuǎn)移;
③電子轉(zhuǎn)移,判斷區(qū)域;
④根據(jù)區(qū)域,判斷流向;
⑤根據(jù)流向,判斷電極。難度主要集中在:一是得失電子數(shù)目的判斷,二是電極產(chǎn)物的判斷。
考點二燃料電池與不同“介質(zhì)”以CH3OH、O2燃料電池為例負極:CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+正極:3/2O2+6e-+6H+===3H2O負極:CH3OH-6e-+3CO32-===4CO2↑+2H2O正極:3/2O2+6e-+3CO2===3CO32-負極:CH3OH-6e-+8OH-===CO32-+6H2O正極:3/2O2+6e-+3H2O===6OH-負極:CH3OH-6e-+3O2-===CO2↑+2H2O正極:3/2O2+6e-===3O2-(1)酸性介質(zhì)如H2SO4(2)堿性介質(zhì)如NaOH(3)熔融鹽介質(zhì)如K2CO3(4)熔融氧化物如Y2O3的ZrO3考點二燃料電池與不同“介質(zhì)”1.(2012·四川理綜,11)一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀,負極上的反應為CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+。下列有關說法正確的是(
)A.檢測時,電解質(zhì)溶液中的H+向負極移動B.若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移,則在標準狀況下消耗4.48L氧氣C.電池反應的化學方程式為CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2OD.正極上發(fā)生的反應為O2+4e-+2H2O===4OH-題組一判斷“酸、堿”介質(zhì),理清書寫思路解析:解答本題時審題是關鍵,反應是在酸性電解質(zhì)溶液中進行的。在原電池中,陽離子要往正極移動,A錯;因電解質(zhì)溶液是酸性的,不可能存在OH-,故正極的反應式為O2+4H++4e-===2H2O,D錯轉(zhuǎn)移4mol電子時消耗1molO2,則轉(zhuǎn)移0.4mol電子時消耗2.24LO2,故B錯;電池反應式即正負極反應式之和,將兩極的反應式相加可知C正確??键c二燃料電池與不同“介質(zhì)”題組一判斷“酸、堿”介質(zhì),理清書寫思路2.將兩個鉑電極放置在KOH溶液中,然后分別向兩極通入CH4和O2,即可產(chǎn)生電流。下列敘述正確的是(
)①通入CH4的電極為正極②正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH-
③通入CH4的電極反應式為CH4+2O2+4e-===CO2+2H2O
④負極的電極反應式為CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O
⑤放電時溶液中的陽離子向負極移動⑥放電時溶液中的陰離子向負極移動A.①③⑤
B.②④⑥C.④⑤⑥D(zhuǎn).①②③解析:根據(jù)題意知發(fā)生的反應為CH4+2O2===CO2+2H2O,反應產(chǎn)生的CO2在KOH溶液中會轉(zhuǎn)化為CO32-。CH4為還原劑,應通入電源的負極,所以①錯誤;正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH-,故②④正確,③錯誤;放電時溶液(原電池內(nèi)電路)中的陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,⑤錯誤,⑥正確。思路歸納對于燃料電池,正極往往通入O2,書寫時應注意:(1)首先書寫正極反應式:①酸性O2+4e-+4H+===2H2O②堿性O2+4e-+2H2O===4OH-(2)然后用總反應式減去正極的電極反應式得到負極的電極反應式。考點二燃料電池與不同“介質(zhì)”3.某燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質(zhì)傳遞H+,其基本結(jié)構(gòu)如圖所示,電池總反應可表示為2H2+O2===2H2O。
請回答:(1)H+由___極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到另一極(填a或b)(2)b極上發(fā)生的電極反應式是__________________。解析:a極為負極,b極為正極,電極反應式分別為:負極:2H2-4e-===4H+,正極:O2+4e-+4H+===2H2O,其中正極上的H+來自負極生成的H+。答案(1)a(2)O2+4e-+4H+===2H2O題組二區(qū)分介質(zhì)“狀態(tài)”,判斷離子流向考點二燃料電池與不同“介質(zhì)”題組二區(qū)分介質(zhì)“狀態(tài)”,判斷離子流向4.科學家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池,其效率更高,可用于航天航空。如下圖所示裝置中,以稀土金屬材料作惰性電極,在兩極上分別通入CH4和空氣,其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO3固體,它在高溫下能傳導正極生成的O2-。(1)c電極的名稱為________。(2)d電極上的電極反應式為_________解析根據(jù)電流的流向,可判斷c為正極,d為負極。在正極通入空氣,電極反應式為2O2+8e-===4O2-,在負極上通入CH4,電極反應式為CH4+4O2--8e-===CO2↑+2H2O。答案(1)正極(2)CH4+4O2--8e-====CO2↑+2H2O失誤防范根據(jù)內(nèi)電路中的離子流向判斷正、負極,在內(nèi)電路中,陽離子由負極區(qū)流向正極區(qū),陰離子由正極區(qū)流向負極區(qū)。考點三突破電解池,應用“不尋常”“四點”突破電解池1.判斷陰陽極:(1)正極-陽極,負極-陰極,兩極反應-陰還陽氧;2.判斷3-方向:電子、電流、離子方向;陽離子-陰極,陰離子-陽極;3.判斷3-反應:注意——放電順序+電極反應+判斷產(chǎn)物;(1)陽極產(chǎn)物,先看電極:活性陽極,則電極材料失電子,電極溶解(注意:鐵作陽極生成Fe2+);惰性電極,陰離子放電順序為S2->I->Br->Cl->OH->酸根
(2)陰極產(chǎn)物,陽離子的放電順序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>H+4.恢復原狀態(tài):“出什么,加什么”原則
一般情況,是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物;
特殊情況,注意分段電解。如用惰性電極電解CuSO4溶液,Cu2+完全放電之前,可加入CuO或CuCO3復原,而Cu2+完全放電之后,應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原??键c三突破電解池,應用“不尋常”1.Li/SO2電池具有輸出功率高和低溫性能好等特點,其電解質(zhì)是LiBr,溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈,電池反應式為2Li+2SO2?Li2S2O4。下列說法正確的是
(
)A.該電池反應為可逆反應B.放電時,Li+向負極移動C.充電時,陰極反應式為Li++e-===LiD.該電池的電解質(zhì)溶液可以換成LiBr的水溶液題組一蓄電池的充電應用解析
答案C本題考查電化學知識。電池充放電是不同反應條件下發(fā)生的,不能叫可逆反應,A項錯誤。放電時,Li+向正極移動,B項錯誤。充電時,陰極發(fā)生還原反應:Li++e-===Li,C項正確。若電解質(zhì)溶液換成LiBr的水溶液,則堿金屬鋰會和水發(fā)生反應,D項錯誤。2.某種可充電聚合物鋰離子電池放電時的反應為Li1-xCoO2+LixC6===6C+LiCoO2,其工作原理示意圖如右。下列說法不正確的是
(
)A.放電時LixC6發(fā)生氧化反應B.充電時,Li+通過陽離子交換膜從左向右移動C.充電時將電池的負極與外接電源的負極相連D.放電時,電池的正極反應為Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2考點三突破電解池,應用“不尋?!鳖}組一蓄電池的充電應用解析
答案B。放電時,負極:LixC6-xe-===xLi++6C正極:Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2充電時,陰極:xLi++6C+xe-===LixC6陽極:LiCoO2-xe-===xLi++Li1-xCoO2左為負極,右為正極,放電時,Li+在負極生成,移向正極,充電時,Li+從右向左移動。方法技巧——可充電電池:放電時為原電池,負極氧化,正極還原;外電路中電子由負極流向正極,內(nèi)電路中陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。充電時為電解池,陽極氧化,陰極還原;電池的“+”極與外接直流電源的正極相連,電池的“-”極與外接直流電源的負極相連。題組二電解原理的“不尋常”應用3.某工廠采用電解法處理含鉻廢水,耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極,槽中盛放含鉻廢水,原理示意圖如右,下列說法不正確的是(
)A.A為電源正極B.陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應為Cr2O72-+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2OC.陰極區(qū)附近溶液pH降低D.若氣體不溶解,當收集到H213.44L(標準狀況)時,有0.1molCr2O72-被還原考點三突破電解池,應用“不尋常”解析
答案C根據(jù)圖示,A作陽極,B作陰極,電極反應式為陽極:Fe-2e-===Fe2+陰極:2H++2e-===H2↑然后,Cr2O72-+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O由于在陰極區(qū)c(H+)減小,pH增大。根據(jù)6H2~6Fe2+~Cr2O72-得,當有13.44L(標準狀況)H2放出時,應有0.1molCr2O72-被還原。(一)處理廢水4.電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下:電解池中隔膜僅阻止氣體通過,陰陽兩極均為惰性電極,(1)A極為________,電極反應式為______________。(2)B極為________,電極反應式為______________。(二)制備物質(zhì)題組二電解原理的“不尋常”應用考點三突破電解池,應用“不尋常”解析
答案
(1)陽極CO(NH2)2+8OH--6e-===N2↑+CO32-+6H2O(2)陰極6H2O+6e-===3H2↑+6OH-H2產(chǎn)生是因為H2O電離的H+在陰極上得電子,即6H2O+6e-===3H2↑+6OH-,所以B極為陰極,A極為陽極電極反應式為CO(NH2)2-6e-+8OH-===N2↑+CO32-+6H2O陽極容易錯寫成4OH--4e-===2H2O+O2↑(三)處理廢氣題組二電解原理的“不尋?!睉每键c三突破電解池,應用“不尋常”5.用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2SO3溶液進行電解,可循環(huán)再生NaOH,同時得到H2SO4,其原理如下圖所示。(電極材料為石墨)(1)圖中a極要連接電源的(填正/負)____極,
C口流出的物質(zhì)是________。(2)SO32-放電的電極反應式為_______。(3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強,用平衡移動原理解釋原因________。答案
(1)負硫酸(2)SO32--2e-+H2O===SO42-+2H+(3)H2O
?H++OH-,在陰極H+放電生成H2,c(H+)減小,水的電離平衡正向移動,c(OH-)>c(H+),所以,溶液堿性增強。解析
根據(jù)Na+、SO32-的移向判斷陰、陽極。Na+移向陰極區(qū),
a應接電源負極,b應接電源正極,其電極反應式分別為:陽極:SO32--2e-+H2O===SO42-+2H+陰極:2H2O+2e-===H2↑+2OH-(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正極反應2H++2e-===H2↑O2+2H2O+4e-===4OH-負極反應Fe-2e-===Fe2+其他反應Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹1.兩比較(2)腐蝕快慢的比較①判斷原則:
電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。②同一金屬:
強電解質(zhì)溶液中腐蝕>弱電解質(zhì)溶液中腐蝕>非電解質(zhì)溶液中腐蝕。③活潑性不同兩種金屬:
活潑性差別越大,腐蝕越快。④同種電解質(zhì)溶液:
電解質(zhì)溶液濃度越大,金屬腐蝕的速率越快??键c四“兩比較+兩方法”,突破金屬的腐蝕與防護考點四“兩比較+兩方法”,突破金屬的腐蝕與防護(1)加防護層
1在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料;
2采用電鍍或表面鈍化等方法,在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬。(2)電化學防護
①犧牲陽極的陰極保護法——
原電池原理:正極-被保護金屬,負極-較活潑的金屬;
②外加電流的陰極保護法——
電解原理:陰極為被保護的金屬,陽極為惰性電極。2.兩方法考點四“兩比較+兩方法”,突破金屬的腐蝕與防護1.利用下圖裝置進行實驗,開始時,a、b兩處液面相平,密封好,放置一段時間。下列說法不正確的是(
)A.a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕,b管發(fā)生析氫腐蝕B.一段時間后,a管液面高于b管液面C.a(chǎn)處溶液的pH增大,b處溶液的pH減小D.a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應式:Fe-2e-===Fe2+題組一兩種腐蝕的比較解析
答案
C根據(jù)圖判斷,左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕,右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕,其電極反應為:左邊負極:Fe-2e-===Fe2+正極:O2+4e-+2H2O===4OH-右邊負極:Fe-2e-===Fe2+正極:2H++2e-===H2↑a處、b處的pH均增大,C錯誤??键c四“兩比較+兩方法”,突破金屬的腐蝕與防護題組一兩種腐蝕的比較2.右圖是用鐵鉚釘固定兩個銅質(zhì)零件的示意圖,若該零件置于潮濕空氣中,下列說法正確的是(
)A.發(fā)生電化學腐蝕,銅為負極,銅極產(chǎn)生H2B.銅易被腐蝕,銅極上發(fā)生還原反應,吸收O2C.鐵易被腐蝕,鐵發(fā)生氧化反應,F(xiàn)e-2e===Fe2+D.發(fā)生化學腐蝕:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+解析答案C發(fā)生吸氧腐蝕,正極反應O2+2H2O+4e-===4OH-,負極反應:2Fe-4e-===2Fe2+失誤防范正確判斷“介質(zhì)”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。潮濕的空氣、中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕;NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕??键c四“兩比較+兩方法”,突破金屬的腐蝕與防護題組二腐蝕快慢與防護方法的比較3.(2012·山東理綜,13)下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是(
)
A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴重B.圖b中,開關由M改置于N時,Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C.圖c中,接通開關時Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大D.圖d中,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析答案B
A項,插入海水中的鐵棒靠近液面的位置與氧氣接觸,易發(fā)生吸氧腐蝕;B項,開關由M改置于N時,Zn作負極,Cu-Zn合金作正極,合金受到保護;C項,接通開關形成原電池,Zn作負極,Zn的腐蝕速率增大,但氣體是在Pt電極上生成;D項,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是Zn發(fā)生氧化反應而自放電??键c四“兩比較+兩方法”,突破金屬的腐蝕與防護題組二腐蝕快慢與防護方法的比較4.下列與金屬腐蝕有關的說法,正確的是(
)A.圖1中,鐵釘易被腐蝕B.圖2中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,沒有藍色沉淀出現(xiàn)C.圖3中,燃氣灶的中心部位容易生銹,主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D.圖4
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