高考化学大一轮复习方案(题型分类突破+专题强化训练)专题提升六 电化学原理的综合应用课件 苏教版

(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
图Z6-3
点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是________________________。
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[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)PO34－ H2PO－ 2 或 H3PO2 被氧化
[答案] C
[解析] 该电池放电时是原电池，带正
电荷的阳离子向正极移动，放电时负 极失去电子，电极反应式为LixC6－xe－ ===xLi＋＋C6，A、B项正确；充电时 是电解池，阴极石墨(C6)发生还原反应： xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，若转移1 mol电子，则石墨C6电极增重7 g，阳 极失去电子发生氧化反应，电极反应 式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋ xLi＋， C项错误， D项正确。
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2．微粒流向 (1)电子流向 ①电解池：电源负极→阴极，阳极→电源正极；②原电池：负极→正极。 提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。 (2)离子流向 ①电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；②原电池：阳离子移向正极，阴离子移 向负极。 3．书写电极反应式 (1)“放电”时电极反应式的书写:①依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化 合价的变化，判断转移电子的数目；②根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电 极产物是否与电解质溶液共存。(2)“充电”时电极反应式的书写:充电时的电极反应与放 电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴 极反应为放电时负极反应的逆过程。
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例 2 [2016·全国卷Ⅰ]三室式电渗析法处理含 Na2SO4 废水的原理如图 Z5－2 所示，采用惰性
电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na＋和 SO24－可通过离子交
换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A． 通电后中间隔室的 SO24－离子向正极迁移，
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题型二 电解池的“不寻常”应用 【解题策略】 近几年有关电解应用主要体现在两个方面：治理环境和制备物质；解决此 类问题除了要明确电解原理之外，还需把握以下六点： 1．分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应 为“阳氧阴还”。 2．剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 3．注意放电顺序。 4．书写电极反应式，注意得失电子守恒。 5．正确判断产物。 (1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解 (注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子 的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH － （水）。
正极反应
2H＋＋2e－=H2↑
O2＋2H2O＋4e－=4OH－
负极反应
Fe－2e－=Fe2＋
Fe－2e－=Fe2＋
其他反应
Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分 水转化为铁锈
(2)腐蚀快慢的比较
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①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学 腐蚀>有防护措施的腐蚀；②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中的腐蚀> 弱电解质溶液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀；③活泼性不同的两种金属，活泼性差 别越大，腐蚀越快；④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速 率越快。 2．两种保护方法 (1)加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或 表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的氧化物薄膜。 (2)电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金 属活泼的金属； ②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
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(2)阴极产物直接根据阳离子的放电顺序进行判断： Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋ （水） 6．恢复原态措施。 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极 产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解 CuSO4 溶液，Cu2＋ 完全放电之前，可 加入 CuO 或 CuCO3复原，而 Cu2＋ 完全放电之后继续电解，应加入 Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3 复原。
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例3 [2015·上海卷]研究电
化学腐蚀及防护的装置如
图Z6－4所示。下列有关
说法错误的
是( )
A．d 为石墨，铁片腐蚀加快
图Z6－4
B．d为石墨，石墨上电极反
应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－
===H2↑
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变式题 H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图Z6－3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： _________________________。
[答案] D
[解析] d为石墨，则铁、石墨和海水 通过吸氧腐蚀形成原电池，加快铁 片腐蚀，A项正确；d为石墨是正极， 电极反应为O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－，B项正确；d为锌片， 则由Zn、Fe和海水构成原电池，由 于活泼性Zn＞Fe，则锌作负极，铁 片不易被腐蚀，C项正确；d为锌片 时，铁片是正极，反应为O2＋ 2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。
[解析] (1)阳极是水电离出的 OH－放电，其反应式为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)阳极 室中的 H＋穿过阳膜进入产品室，原料室的 H2PO－ 2 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成 H3PO2。(3)阳极室内可能有部分 H2PO－ 2 或 H3PO2 失电子发生氧化反应，导致生成物中混 有 PO34－。
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题型一 重要的化学电源 【解题策略】 高考中常见的新型电池有“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌锰电池”“ 海洋电池”“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质 子交换膜燃料电池、CO燃料电池)“锂离子电池”“锌银电池”“纽扣电池”“Mg— AgCl电池”“Mg—H2O2电池”等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依 托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。 1．判断电极 (1)“放电”时正、负极的判断 ①负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质；②正极：元素化合价降低或发生还原 反应的物质。 (2)“充电”时阴、阳极的判断 ①阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；②阳极：“放电”时的正极在“充电 ”时为阳极。
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变式题 铁及其化合物与生产、生活关系密切。图 Z6－5是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的 剖面示意图。 (1)该电化腐蚀称为________。 (2)图中A、B、C、D四个区域， 生成铁锈最多的是________ (填字母)。
[答案] (1)吸氧腐蚀 (2)B
[解析] (1)若为析氢腐蚀则B、 C、D的腐蚀程度相同，则该电 化学腐蚀为吸氧腐蚀。(2)氧气 的浓度越大，吸氧腐蚀越严重， 则B区域产生铁锈最多。
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例1 [2016·四川卷]某电动汽车配载一种可充 放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为Li1 －xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋ C6(x<1)。下列 关于该电池的说法不正确的是( ) A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－ ===xLi＋＋C6 C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极 将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe －===Li1－xCoO2＋xLi＋
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变式题 [2016·河南洛阳二模]科学家设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电 解质溶液，可制造出既能提供电源，又能固氮的新型燃料电池，装置如图Z6－1所示，
下列说法不正确的是( )
A．该电池外电路电流从通入H2的电极流 向通入N2的电极 B．反应过程中溶液的pH会变大，故需要
B．正极区溶液 pH 增大
C．该法在处理含 Na2SO4 废水时可以得到 D． NaOH 和 H2SO4 产品
图Z6－2
C．负极反应为 2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液 pH 降低
D．当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2 生成
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[答案] B [解析] 通电时中间隔室的SO42-向正极移动，正极为水电离出的OH－失去电子，溶液中H＋浓度 增大，溶液的pH减小，A项错误；该法处理含Na2SO4的废水，在负极区和正极区分别得到 NaOH和H2SO4，B项正确；负极为水电离出的H＋得电子被还原，溶液中c(OH－)增大，负极区 溶液pH升高，C项错误；正极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电路中转移1 mol电子时， 生成0.25 mol O2，D项错误。
图Z6－5
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题型四 有关电化学的计算 【解题策略】 1．原电池和电解池的计算主要包括以下几个方面： (1)根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)； (2)溶液pH的计算； (3)相对原子质量和阿伏伽德罗常数的计算； (4)产物的量与电荷量关系的计算。 2．解题方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电 路中转移的电子数相等。
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题型三 金属腐蚀与防护的“两种比较”“两种方法” 【解题策略】 关于金属的腐蚀和防护是常考知识点，由于这一部分内容难度较小，所以 考题相对也较容易。复习时对这一部分要注意抓住两个比较和两种方法。 1．两种比较 (1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型 条件
析氢腐蚀 水膜呈酸性
吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性或中性
加入盐酸
C．通入N2的电极发生的电极反应式为 N2＋6e－＋8H＋===2NH4+ D．通入H2的电极为负极，A为NH4Cl
图Z6－1
题型分类突破
[答案] A
[解析] 电流从正极流向负极，即电流从通入N2的电极流向通入H2的电极，故A错误；放电过程 中，负极电极反应为H2－2e－===2H＋，正极电极反应为N2＋8H＋＋6e－===2NH4+，总反应 式为N2＋3H2＋2H＋===2NH4+，消耗氢离子，电解质溶液pH升高，故需要加入盐酸，故B正 确；正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH4+，电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH4+， 故C正确；H2为负极，A为NH4Cl，故D正确。
专题提升六 PART 06
电化学原理的综合应用
题型分类突破│专题强化训练专题提升六 电化学原理的综合应用
考情剖析
从高考试题来看，电化学是高考命题的热点之一。随着全球能源逐渐枯竭，研发、推 广新型能源迫在眉睫，新型化学电源成了高考的高频考点。试题常以新型可逆电池为 素材来考查原电池、电解池工作原理、工作中电极周围的变化、电解质溶液的变化等。 如2016年四川卷第5题，2016年全国卷Ⅱ第11题，2016年全国卷Ⅲ第11题，2015年 全国卷Ⅰ第11题(考查微生物电池工作原理)，2015年全国卷Ⅱ第26题(考查酸性锌锰 干电池的工作原理及计算)。另外近几年有关电解池在污水治理、物质制备以及环境保 护等方面应用的试题开始频频出现，如2016年全国卷Ⅰ第11题，2015年四川卷第5题 等。