冲刺2019高考化学二轮复习核心考点特色突破突破34电化学原理综合应用(含解析)

突破34 电化学原理综合应用一、【突破必备】1．电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等，通常有下列几种方法：常见微粒间的计量关系式为4e－～4H＋～4OH－～4Cl－～4Ag＋～2Cu2＋～2H2～O2～2Cl2～4Ag～2Cu。

2．两种“串联”装置图比较图1 图2图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。

图2中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过两池的电子数目相等。

二、【真题示例】【真题示例1】(2018新课标Ⅰ卷，节选)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为__________________________。

电解后，________室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

【答案】2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ a【真题示例2】(2018新课标Ⅲ卷，节选)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

(1)写出电解时阴极的电极反应式_________________________________________________。

(2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。

(3)与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有________________________________(写出一点)。

【答案】(1)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(2)K＋由a到b (3)产生Cl2，易污染环境【解析】(1)电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。

(2)电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。

(3)根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。

【真题示例3】(2015新课标Ⅱ卷，节选)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。

该电池放电过程产生MnOOH。

回收处理该废电池可以得到多种化工原料。

回答下列问题：(1)该电池的正极反应式为____________________________________________，电池反应的离子方程式为______________________________________________。

(2)维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________g。

(已知F＝96 500 C·mol－1) 【答案】(1)MnO2＋e－＋H＋===MnOOHZn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH(2)0.05【真题示例4】(2014新课标Ⅰ卷，节选)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。

H3PO2也可用电渗析法制备。

“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)写出阳极的电极反应式______________________________________。

(2)分析产品室可得到H3PO2的原因_______________________________________________________________________________________________________________。

(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。

并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。

其缺点是产品中混有________杂质。

该杂质产生的原因是___________________________________________________。

【答案】(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO－2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(3)PO3－4H2PO－2或H3PO2被氧化【解析】(1)阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。

(2)H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室中的H2PO－2穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H＋＋H2PO－2H3PO2。

(3)如果撤去阳膜，H2PO－2或H3PO2可能被氧化。

三、【随堂小练】1．如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池，装置(Ⅱ)为两电极均为惰性电极的电解池。

下列说法正确的是( )A ．闭合开关K 时，电极B 为负极，且电极反应式为2Br －－2e －===Br 2B ．装置(Ⅰ)放电时，总反应式为2Na 2S 2＋Br 2===Na 2S 4＋2NaBrC ．装置(Ⅰ)充电时，Na ＋从左到右通过阳离子交换膜D ．该装置电路中有0.1 mol e －通过时，电极X 上析出3.2 g Cu【答案】B2．用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是( )A ．当a 、b 都是铜作电极时，电解的总反应方程式为2CuSO 4＋2H 2O=====电解2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑B ．燃料电池工作时，正极反应为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －C ．当燃料电池消耗2.24 L 甲醛气体时，电路中理论上转移0.2 mol e －D ．燃料电池工作时，负极反应为HCHO ＋H 2O －2e －===HCOOH ＋2H ＋【答案】D【解析】A 项，若a 、b 都是铜作电极，则阳极是Cu 放电，而不是电解质溶液中的OH －放电，错误；B 项，酸性介质中不可能生成大量OH －，错误，正确的为O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O ；C 项，未说明气体是否在标准状况下而无法计算，错误；D 项，负极是燃料(HCHO)在酸性条件下失去电子发生氧化反应，正确。

3. 镍氢电池(NiMH)正极板材料为NiOOH ，负极板材料为吸氢合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)2＋M===NiOOH ＋MH 。

(1)放电时负极反应为；(2)充电时阳极反应为。

(3)利用镍氢电池电解50 mL 1.00 mol·L－1食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的X2气体1.12 L(设电解后溶液体积不变)。

则电解后溶液的pH＝______，阳极产生气体的体积在标准状况下是_________L。

【答案】(1)H2－2e－＋2OH－===2H2O(2)Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O(3)14 0.84四、【课后强化专练】1.铝电池性能优越，Al－Ag2O2电池用于电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(隔膜Ⅱ仅阻止气体通过，a、b均为惰性电极)。

下列说法正确的是( )A．Ag电极是正极，反应后该电极区溶液pH减小B．原电池的总反应为：2Al＋3Ag2O2＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag2O＋H2OC．a电极上的电极反应为：CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO2－3＋N2↑＋6H2OD．每消耗2.7 g铝，理论上a、 b两极共产生气体3.36 L(标准状况)【答案】C2.图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。

图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。

下列说法中正确的是( )A．a极要与Y极连接B．N电极发生还原反应，当N电极消耗5.6 L(标准状况下)气体时，则a电极增重64 gC．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为2Cl－－2e－===Cl2↑D．若有机废水中主要含有乙醛，则图甲中M极发生的电极反应为：CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋【答案】D【解析】由图甲分析得出M(或X)为负极，N(或Y)为正极，由图乙分析得出a为阴极，b为阳极。

乙的a极要与甲的X极相连接，A项错误；N极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，a极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当N电极消耗5.6 L(标准状况下) 即0.25 mol O2时，a电极生成0.5 mol Cu，即32 g，B项错误；C.当b电极为惰性电极时，b极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，但当b电极为活性电极时，则电极材料本身失电子，C项错误；图甲装置实质可以理解为酸性条件下的燃料电池，乙醛在M极失电子生成CO2，故配平电极反应式为CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋，D项正确。

3.用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如图所示(a、b为石墨电极)，下列说法正确的是( )A ．电池工作时，正极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －B ．电解时，电子流动路径是负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极C ．试管中NaOH 溶液用来吸收电解时产生的Cl 2D ．当电池中消耗2.24 L(标准状况下)H 2时，b 极周围会产生0.02 mol 气体【答案】C4. 用镁­次氯酸钠燃料电池作电源模拟消除工业酸性废水中的Cr 2O 2－7的过程(将“Cr 2O 2－7”还原为“Cr 3＋”)，装置如图所示 。

下列说法错误的是( )A ．金属铁电极的电极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋B ．装置中电子的流动路线是：C 电极→惰性电极→金属铁电极→D 电极C ．装置工作过程中消耗7.2 g Mg ，理论上可消除0.1 mol Cr 2O 2－7D ．将Cr 2O 2－7处理后的废水比原工业废水的pH 大【答案】B【解析】阳极上Fe 失去电子，阳极的电极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋，A 项正确；装置中电子从负极→阴极，阳极→正极，即电子从C 电极→惰性电极，金属铁电极→D 电极，B 项错误；装置工作过程中消耗7.2 g Mg 时转移0.6 mol 电子，根据各电极上转移电子数目相等，结合阴极的电极反应式Cr 2O 2－7＋6e －＋14H ＋===2Cr 3＋＋7H 2O 可知，理论上能消除0.1 mol Cr 2O 2－7，C 项正确；处理Cr 2O 2－7时消耗废水中的H ＋，即被处理后的废水中H ＋浓度减小，pH 增大，D 项正确。