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文檔簡介
專題七原電池類選擇題解題方法策略考試方向電化學(xué)類試題是高考的必考點(diǎn),在多數(shù)省市的選擇題中考查,少數(shù)以化學(xué)反應(yīng)原理在大題中考查。通查考查電極反應(yīng)方程式的書寫、電子電流以及離子的流動方向的判斷、有關(guān)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目、產(chǎn)物的量和電極增減量等的相關(guān)計(jì)算。原電池的考查是近幾年考查的熱點(diǎn),通??疾榭沙潆婋姵刂谐潆姾头烹妰蓚€(gè)過程的分析,新型燃料電池等。在復(fù)習(xí)過程中學(xué)會分析幾種典型模型,重點(diǎn)訓(xùn)練電極反應(yīng)方程式的書寫,結(jié)合近幾年的高考題訓(xùn)練,靈活運(yùn)用。經(jīng)典題例析【例題1】【2015新課標(biāo)Ⅰ卷】微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是()A.正極反應(yīng)中有CO2生成B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O【答案】A【考點(diǎn)定位】原電池原理;難度為一般等級【名師點(diǎn)晴】本題是關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的題目,電化學(xué)包括原電池和電解池。原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,組成有正負(fù)極、電解質(zhì)溶液、形成閉合回路,活動性強(qiáng)的電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),活動性弱的電極為正極,正極上發(fā)生還原反應(yīng)。電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。與外加電源正極連接的為陽極,與電源負(fù)極連接的為陰極。陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng)。若陽極是活性電極,則是電極本身失去電子,若電極是惰性電極,則電解質(zhì)溶液(或熔融狀態(tài))陰離子發(fā)生還原反應(yīng)。掌握好陰離子、陽離子的放電順序、清楚在閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等是本題的關(guān)鍵。【例題2】【2015天津卷】鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關(guān)敘述正確的是()A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的c(SO42-)減小C.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動,保持溶液中電荷平衡【答案】C【考點(diǎn)定位】本題主要考查了原電池的反應(yīng)原理,涉及反應(yīng)類型、離子濃度的變化、電極的判斷、離子的移動方向的判斷等【名師點(diǎn)睛】電化學(xué)反應(yīng)原理是選修4中的重要內(nèi)容,也是難點(diǎn)之一。原電池的反應(yīng)原理的應(yīng)用,抓住化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)、正負(fù)極的判斷、正負(fù)極反應(yīng)類型的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、總反應(yīng)方程式的書寫、電子的流向、電流的流向、溶液中離子的流向、電極是否參加反應(yīng)、電子的轉(zhuǎn)移、有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、溶液質(zhì)量的變化、離子交換膜的判斷、溶液的pH的計(jì)算或變化、溶液顏色的變化是解題的關(guān)鍵。綜合性較強(qiáng),針對每個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)剖析,使學(xué)生真正理解原電池的反應(yīng)中所涉及的知識。解題方法與策略電化學(xué)類試題具有很強(qiáng)的規(guī)律性和策略性,在解題過程中需要不斷總結(jié),歸納。1、池型判斷(1)根據(jù)概念:原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)根據(jù)是否有外接電源判斷:有的為電解池。(3)根據(jù)可充電電池判斷:放電為原電池,充電為電解池。2、原電池反應(yīng)式的書寫①一般電極反應(yīng)式的書寫列物質(zhì)列物質(zhì)標(biāo)得失看環(huán)境配守恒兩式加驗(yàn)總式按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),判斷出電解反應(yīng)產(chǎn)物,找出得失電子的數(shù)量電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中,應(yīng)能穩(wěn)定存在,如堿性介質(zhì)中生成的H+應(yīng)讓其結(jié)合OH-生成水。電極反應(yīng)式要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒、電子得失守恒等加以配平。兩電極反應(yīng)式相加,與總反應(yīng)離子方程式對照驗(yàn)證。②復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫復(fù)雜電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式—較簡單一極的電極反應(yīng)式如CH4酸性燃料電池中CH4+2O2CO2+2H2O……總反應(yīng)式2O2+8H++8e-4H2O……正極反應(yīng)式CH4+2H2O-8e-CO2+8H+……負(fù)極反應(yīng)式這類試題的一般解題方法為:根據(jù)原電池的形成條件進(jìn)行判斷根據(jù)原電池的形成條件進(jìn)行判斷審題析題解題①活性不同的兩極,②電解質(zhì)溶液,③形成閉合回路,④自發(fā)的氧化還原反應(yīng)原電池的工作原理活潑的材料做負(fù)極,失電子,經(jīng)過外電路流向正極。電流從正極流向負(fù)極,陰離子流向負(fù)極,陽離子流向正極。寫電極反應(yīng)式,進(jìn)行相關(guān)的判斷結(jié)合上面兩步,注意電解質(zhì)溶液的酸堿性及pH的變化,正確書寫出電極反應(yīng)方程式。跟蹤訓(xùn)練1.鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是:Ni(OH)2+M=NiOOH+MH,已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-=6Ni(OH)2+NO2-,下列說法正確的是A.NiMH電池放電過程中,正極的電極反應(yīng)式為:NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-B.充電過程中OH-離子從陽極向陰極遷移C.充電過程中陰極的電極反應(yīng)式:H2O+M+e-=MH+OH-,H2O中的H被M還原D.NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液【答案】A【考點(diǎn)定位】本題主要是考查了原電池和電解池原理的應(yīng)用與有關(guān)判斷,涉及電極反應(yīng)式的書寫、離子的移動方向,電解質(zhì)溶液判斷以及氧化還原反應(yīng)的判斷等【名師點(diǎn)晴】電化學(xué)是歷年高考的重要考點(diǎn)之一,考查的內(nèi)容為:提供電極材料和電解質(zhì)溶液判斷能否形成原電池,原電池電極名稱判斷及電極反應(yīng)式的書寫,提供反應(yīng)方程式設(shè)計(jì)原電池、電解池(包括電鍍池、精煉池),根據(jù)電解時(shí)電極質(zhì)量或溶液pH的變化判斷電極材料或電解質(zhì)種類,電解產(chǎn)物的判斷和計(jì)算,結(jié)合圖像考查電極質(zhì)量或電解質(zhì)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。解答電解池相關(guān)題目時(shí),應(yīng)從幾步入手:①看電極(材料),判斷電極本身是否參與反應(yīng)。②看溶液,判斷電解液中的陽離子、陰離子種類,從而判斷在陰極、陽極發(fā)生反應(yīng)的微粒。③看隔膜,判斷兩極反應(yīng)發(fā)生后陰離子、陽離子的濃度變化,從而判斷溶液中微粒穿過陰(陽)離子隔膜的方向和產(chǎn)物。2.人工光合作用能夠借助太陽能,用CO2和H2O制備化學(xué)原料。下圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖,下列說法不正確的是()A.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng),有O2產(chǎn)生C.催化劑a附近酸性減弱,催化劑b附近酸性增強(qiáng)D.催化劑b表面的反應(yīng)是CO2+2H++2e一=HCOOH【答案】C【考點(diǎn)定位】本題主要是考查原電池的原理【名師點(diǎn)睛】原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng);正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。電子從負(fù)極流出,經(jīng)過導(dǎo)線,流向正極。溶液中的陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。3.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是海水圖海水圖aZnCuCu-Zn合金NM圖b稀鹽酸稀鹽酸PtZn圖c圖dZnMnO2NH4Cl糊狀物碳棒 A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B.圖b中,開關(guān)由M改置于N時(shí),Cu-Zn合金的腐蝕速率減小 C.圖c中,接通開關(guān)時(shí)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干電池放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的【答案】B考點(diǎn):本題考查金屬的腐蝕與防護(hù)。4.【2014新課標(biāo)Ⅱ卷】2013年3月我國科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.a(chǎn)為電池的正極B.電池充電反應(yīng)為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放電時(shí),a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化D.放電時(shí),溶液中Li+從b向a遷移【答案】C【解析】新型化學(xué)電源的分析首先要根據(jù)原電池原理結(jié)合題給信息準(zhǔn)確判斷電源的正、負(fù)極,可從反應(yīng)類型、電極材料的活潑性、外電路中電流方向及電子流向、電解質(zhì)溶液中離子的移動方向及相關(guān)電極反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行判斷;然后理清兩極上的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng);其次要認(rèn)真審題,審清“錯(cuò)誤”、“b的電極材料中含有活潑金屬Li”等關(guān)鍵信息,結(jié)合選項(xiàng)進(jìn)行作答。根據(jù)題給裝置圖判斷,b電極的電極材料中含有活潑金屬鋰,反應(yīng)中易失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),作原電池的負(fù)極,電極反應(yīng)式為Li—e-Li+,a電極為原電池的正極,電極反應(yīng)式為Li1-xMn2O4+xLi++xe-LiMn2O4,電池反應(yīng)為Li1-xMn2O4+xLiLiMn2O4。A、根據(jù)上述分析知,a為電池的正極,正確;B、電池充電反應(yīng)為電池反應(yīng)的逆反應(yīng),充電反應(yīng)為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi,正確;C、放電時(shí),a極錳的化合價(jià)降低,而鋰的化合價(jià)不發(fā)生變化,錯(cuò)誤;D、放電時(shí),溶液中Li+由負(fù)極向正極遷移,即從b向a遷移,正確?!究键c(diǎn)定位】本題主要是考查原電池和電解池的工作原理。【名師點(diǎn)晴】本題以水溶液鋰離子電池體系為載體考查了原電池原理、化學(xué)電源等知識??疾榱藢W(xué)生閱讀材料接受、整合信息的能力,運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識分析、解決化學(xué)實(shí)際問題的能力。熟練掌握原電池原理,準(zhǔn)確判斷正、負(fù)極,明確兩極的電極反應(yīng)及電池反應(yīng)是解題的關(guān)鍵。該類試題的難點(diǎn)在于是電極反應(yīng)式的書寫。5.獲得“863”計(jì)劃和中科院“百人計(jì)劃”支持的環(huán)境友好型鋁碘電池已研制成功,電解質(zhì)為AlI3溶液,已知電池的總方程式為2Al+3I2=2AlI3。下列說法不正確的是()A.該電池負(fù)極的電極方程式為Al-3e-=Al3+B.電池工作時(shí),溶液中鋁離子向正極移動C.消耗相同質(zhì)量金屬時(shí),用鋰作負(fù)極時(shí),產(chǎn)生電子的物質(zhì)的量比鋁多D.該電池可能是一種可充電的二次電池【答案】D【解析】試題分析:A、鋁做原電池的負(fù)極,失去電子生成鋁離子,正確,不選A;B、原電池中陽離子向正極移動,正確,不選B;C、7克鋰失去1摩爾電子,27克鋁失去3摩爾電子,所以等質(zhì)量的金屬,鋰產(chǎn)生的電子比鋁多,正確,不選C;D、反應(yīng)不是可逆反應(yīng),是一次電池,錯(cuò)誤,選D。考點(diǎn):原電池的原理6.食品保鮮所用的“雙吸劑”,是由還原劑、生石灰、氯化鈉、炭粉等按一定比例組成的混合物,可吸收氧氣和水。下列分析不正確的是()A.“雙吸劑”中的生石灰有吸水作用B.“雙吸劑”吸收氧氣時(shí),發(fā)生了原電池反應(yīng)C.吸收氧氣的過程中,鐵作原電池的負(fù)極D.炭粉上發(fā)生的反應(yīng)為:O2+4e-+4H+=2H2O【答案】D考點(diǎn):考查原電池原理7.【2014年高考海南卷】鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)LiCIO4。溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。回答下列問題:(1)外電路的電流方向是由____極流向____極。(填字母)(2)電池正極反應(yīng)式為____。(3)是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑?____(填“是”或“否”),原因是____________。(4)MnO2可與KOH和KClO3,在高溫下反應(yīng),生成K2MnO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為________K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為___________。【答案】(1)ba(2)MnO2+e-+Li+=LiMnO2;(3)否電極Li是活潑金屬,能與水反應(yīng);(4)3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O;2:1.【考點(diǎn)定位】本題以鋰錳電池為線索,從考查了原電池電極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、反應(yīng)條件的選擇、化學(xué)方程式的書寫及氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量的關(guān)系;從能力上考查了考生對原電池反應(yīng)原理的了解和掌握情況,考查了考生對氧化還原反應(yīng)的概念、實(shí)質(zhì)、特征的關(guān)系及靈活應(yīng)用能力;考查了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識來解決具體問題的能力。它充分體現(xiàn)了“源于教材又不拘泥于教材”的指導(dǎo)思想,在一定程度上考查了學(xué)生的知識的靈活運(yùn)用能力和分析問題解決問題的能力?!久麕燑c(diǎn)睛】解答本題的思路是:首先應(yīng)該掌握原電池的過程條件、電極名稱、電極判斷、電極反應(yīng)、溶液中離子的移動方向、外電路中電子的移動方向、氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、特征、氧化劑與還原劑等概念。還要清楚加入的物質(zhì)是否還會發(fā)生其它的反應(yīng),判斷加入物質(zhì)的可行性。最后按要求進(jìn)行解答。8.【2015北京卷】為探討化學(xué)平衡移動原理與氧化還原反應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系,某同學(xué)通過改變濃度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I(xiàn)2”反應(yīng)中Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)如下:(1)待實(shí)驗(yàn)=1\*ROMANI溶液顏色不再改變時(shí),再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)=2\*ROMANII,目的是使實(shí)驗(yàn)=1\*ROMANI的反應(yīng)達(dá)到。(2)=3\*romaniii是=2\*romanii的對比試驗(yàn),目的是排除有=2\*romanii中造成的影響。(3)=1\*romani和=2\*romanii的顏色變化表明平衡逆向移動,F(xiàn)e2+向Fe3+轉(zhuǎn)化。用化學(xué)平衡移動原理解釋原因:。(4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,該同學(xué)推測=1\*romani中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,導(dǎo)致I-的還原性弱于Fe2+,用右圖裝置(a、b均為石墨電極)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。=1\*GB3①K閉合時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn),b作極。=2\*GB3②當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達(dá)到平衡)后,向U型管左管滴加0.01mol/LAgNO3溶液,產(chǎn)生的現(xiàn)象證實(shí)了其推測,該現(xiàn)象是。(5)按照(4)的原理,該同學(xué)用上圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),證實(shí)了=2\*romanii中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因,=1\*GB3①轉(zhuǎn)化原因是。=2\*GB3②與(4)實(shí)驗(yàn)對比,不同的操作是。(6)實(shí)驗(yàn)=1\*ROMANI中,還原性:I->Fe2+;而實(shí)驗(yàn)=2\*ROMANII中,還原性:Fe2+>I-,將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是?!敬鸢浮?/p>
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)(2)
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