【高中化学】高中化学(人教版)选修4同步教师用书:第4章 章末知识网络构建

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章末知识网络构建
一、原电池
二、常见的化学电源
1.一次电池(碱性锌锰干电池)。

正极(C):2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-
负极(Zn):Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
总反应式:①___________________________________________________。

2.二次电池(铅蓄电池)。

放电时:
负极:Pb+SO2-4-2e-===PbSO4
正极:PbO2+SO2-4+4H++2e-===PbSO4+2H2O
总反应式:②__________________________________________________。

充电时:
阴极:与外接电源负极相连PbSO4+2e-===Pb+SO2-4
阳极:与外接电源正极相连
PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+SO2-4+4H+
总反应式:③___________________________________________________。

3.氢氧燃料电池。

酸性电解质溶液:正极:O2+4H++4e-===2H2O
负极:2H2-4e-===4H+
总反应式:④__________________________________________________。

碱性电解质溶液:正极:O2+2H2O+4e-===4OH-
负极:⑤______________________________________________________。

总反应式:O 2+2H 2===2H 2O
三、电解池
四、金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀与
防护⎩⎪⎪⎨⎪
⎪⎧ 金属腐蚀⎩⎪⎨⎪⎧ ① 腐蚀电化学腐蚀⎩⎨⎧ ② 腐蚀③ 腐蚀金属防护⎩⎪⎨⎪⎧ 电化学防护⎩⎨⎧ ④ 的阴极保护法⑤ 的阴极保护法改变金属的内部结构或覆盖保护层等
【答案】
一、①活泼性不同 ②电解质溶液 ③氧化 ④还原
⑤金属的活泼性 ⑥化学反应速率
二、1.①Zn +2MnO 2+2H 2O===Zn(OH)2+2MnOOH
2.②PbO 2+Pb +2H 2SO 4===2PbSO 4+2H 2O
③2PbSO 4+2H 2O===PbO 2+Pb +2H 2SO 4
3.④O 2+2H 2===2H 2O
⑤2H 2+4OH --4e -===4H 2O
三、①与直流电源相连 ②电解质溶液 ③氧化
④还原
四、①化学②析氢③吸氧④牺牲阳极⑤外加电流
章末综合测评(四)
(时间45分钟,满分100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.下列过程通电后才能进行的是()
①电离②电解③电镀④电化学腐蚀
A.①②③B.①②④
C.②③D.全部
【解析】电解、电镀均须外加电源才能实现电能转化为化学能;电离是电解质在水溶液中离解的过程,电化学腐蚀是原电池原理,二者不需要通电。

【答案】 C
2.下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是()
A.电池Ⅰ中锌是正极
B.电池Ⅱ是一次性电池
C.电池Ⅲ工作时,氢气发生还原反应
D.电池Ⅳ工作时,电子由锌通过导线流向碳棒
【解析】电池Ⅰ中锌是负极,铜是正极,A错误;电池Ⅱ为铅蓄电池,属于二次电池,B错误;电池Ⅲ为氢氧燃料电池,H2在负极失去电子发生氧化反应,C错误;电池Ⅳ为锌锰干电池,锌为负极,碳棒为正极,电子由负极流向正极,D正确。

【答案】 D
3.下图有关电化学的示意图正确的是()
【解析】A项,金属性:Sn>Cu,故Sn为负极;B项,电解精炼铜装置中,精铜作阴极,粗铜作阳极;C项,铁片镀锌时,Zn作阳极,Fe作阴极;D 项,电解饱和食盐水时,铁棒产生H2,碳棒电极产生Cl2,故正确。

【答案】 D
4.将下图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()
甲乙
A.Cu电极上发生还原反应
B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C.片刻后甲池中c(SO2-4)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
【解析】由图示装置知为Cu-Zn原电池。

A项,Cu电极作正极,电极反应:Cu2++2e-===Cu,为还原反应,正确;B项,电子不能通过溶液,即不能实现a→b,错误;C项,甲池中c(SO2-4)基本不变,盐桥中Cl-进入甲池,中和产生的Zn2+所带的正电荷;D项,b点为阳极,电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O,a点为阴极,电极反应:2H++2e-===H2↑,故a点变红色。

【答案】 A
5.铁镍蓄电池放电时的总反应式为Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法正确的是()
A.电池的负极为Ni2O3,正极为Fe
B.电池的电解液可能是碱性溶液,也可能是酸性溶液
C.电池放电时,正极反应式为Ni2O3+3H2O+2e-===2Ni(OH)2+2OH-
D.电池充电时,阳极附近溶液的pH升高
【解析】A项,Fe发生氧化反应,Ni2O3发生还原反应,故Fe为负极,Ni2O3为正极;B项,电池反应产物为Fe(OH)2、Ni(OH)2,在酸性溶液中不存在,故电池的电解液为碱性溶液;D项,电池充电时,阳极反应2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O,阳极附近c(OH-)减小,pH降低。

【答案】 C
6.X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。

X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,外电路电流方向是W→Z;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发生氧化反应。

据此判断四种金属的活动性顺序是()
A.X>Z>W>Y B.Z>X>Y>W
C.X>Y>Z>W D.Y>W>Z>X
【解析】在原电池中,活泼金属作原电池的负极,失去电子发生氧化反应;不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极,阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。

电子由负极经导线流向正极,与电流的方向相反。

因此,X、Y相连时,X为负极,则活动性X>Y;Z、W相连时,电流方向是W→Z,则活动性Z>W;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡,则活动性X>Z;W、Y相连时,W 极发生氧化反应,则活动性W>Y。

综上所述,可以得出金属的活动性顺序:X>Z>W>Y。

故正确答案为A。

【答案】 A
7.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是()
图1图2图3图4
A.图1中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图2中,发生吸氧腐蚀
C.图3中,燃烧灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D.图4中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁相当于原电池的正极
【解析】钢铁吸氧腐蚀的条件为电解质溶液和氧气,故插入海水中的铁棒,越靠近底端,氧气的浓度越小,腐蚀越慢,A错误;图2中,电解质溶液为酸化的氯化钠溶液,发生析氢腐蚀,B错误;燃烧灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀,C正确;用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁失电子,发生氧化反应,作原电池的负极,D错误。

【答案】 C
8.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。

下列说法正确的是()
①X是正极,Y是负极②X是负极,Y是正极
③CuSO4溶液的pH逐渐减小④CuSO4溶液的pH不变
A.①③B.②③
C.①④D.②④
【解析】b极显红色说明在b极附近溶液呈碱性,H+在b极放电,b极为
电解阴极,即Y为负极,则X是正极。

Pt极为阳极,左边总反应为:2CuSO4+2H2O=====
2Cu+O2↑+2H2SO4,pH逐渐减小。

【答案】 A
9.某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他均为Cu,则()
A.电流方向:电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B.电极Ⅰ发生还原反应
C.电极Ⅱ逐渐溶解
D.电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e-===Cu
【解析】当多个池串联时,两电极材料活泼性相差大的作原电池,其他池作电解池,由此可知图示中左边两池组成原电池,右边组成电解池。

A.电子移动方向:电极Ⅰ→A→电极Ⅳ,电流方向与电子移动方向相反,A正确。

B.原电池负极在工作中失电子,被氧化,发生氧化反应,B错误。

C.原电池正极为得电子极,铜离子在电极Ⅱ上得电子,生成铜单质,该电极质量逐渐增大,C错误。

D.电解池中阳极为非惰性电极时,电极本身失电子,形成离子进入溶液中,因为电极Ⅱ为正极,因此电极Ⅲ为电解池的阳极,其电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,D错误。

【答案】 A
10.电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O2-7)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O2-7+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。

下列说法不正确的是()
A.阳极反应为Fe-2e-===Fe2+
B.电解过程中溶液pH不会变化
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2O2-7被还原
【解析】根据电解原理写出电极反应式,然后逐一分析。

A.电解时用铁作阳极,失去电子生成具有还原性的Fe2+,Fe2+将废水中的Cr2O2-7还原为Cr3+。

B.电解过程中消耗H+,溶液的pH发生变化。

C.电解过程中H2O电离出的H+参与反应,c(OH-)增大,Cr3+与Fe3+都与OH-结合为沉淀。

D.根据电极反应式Fe-2e-===Fe2+,可知每转移12 mol e-生成6 mol Fe2+,6 mol Fe2+可还原1 mol Cr2O2-7。

【答案】 B
二、非选择题(本题包括3个小题,共50分)
11.(12分)如下图所示装置中,当线路接通时,发现M(用石蕊试液浸润过的滤纸)a端显蓝色,b端显红色,且知甲中电极材料是锌、银,乙中电极材料是铂、铜,且乙中两电极不发生变化。

回答:
甲乙
(1)甲、乙分别是什么装置?________、________。

(2)写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和电极反应式。

A极:_________________________________________________________;
B极:_________________________________________________________;
C极:_________________________________________________________;
D极:_________________________________________________________。

【解析】由甲中电极材料及M中现象知,甲为原电池,Zn为负极,银为正极,乙为电解池,C为阳极,D为阴极。

【答案】(1)原电池电解池
(2)A极(负极Zn):Zn-2e-===Zn2+;B极(正极Ag):Cu2++2e-===Cu;C
极(阳极Pt):2OH--2e-===H2O+1
2O2↑;D极(阴极Cu):2H
++2e-===H2↑
12.(18分)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4放电
充电
2PbSO4
+2H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少11.2 g。

请回答下列问题。

(1)A是铅蓄电池的________极,铅蓄电池正极反应式为_________________,放电过程中电解液的密度________(填“减小”、“增大”或“不变”)。

(2)Ag电极的电极反应式是________,该电极的电极产物共________g。

(3)Cu电极的电极反应式是________________________________________,
CuSO4溶液的浓度________(填“减小”、“增大”或“不变”)。

(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线,则x表示________。

a.各U形管中产生的气体的体积
b.各U形管中阳极质量的减少量
c.各U形管中阴极质量的增加
【解析】(1)当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极质量减少11.2 g,说明Fe电极为阳极,则B为电源正极,A为负极;铅蓄电池负极反应为Pb+SO2-4-2e-===PbSO4,总反应减去负极反应可得正极反应;放电过程中c(H2SO4)减小,故电解液密度减小。

(2)左U形管Ag电极为阴极:2H++2e-===H2↑,由H2~2e-可知n(H2)=0.2 mol,故m(H2)=0.4 g;
(3)右U形管Cu电极为阳极:Cu-2e-===Cu2+,阴极(Zn):Cu2++2e-===Cu,相当于电镀池,故c(CuSO4)不变。

(4)a中,右侧U形管无气体产生,故不符合;b中,左U形管阳极Fe溶解,右U形管阳极Cu溶解,且单位时间内减少量m(Cu)>m(Fe),故符合;c中,左U形管阴极质量不变,故不符合。

【答案】(1)负PbO2+4H++SO2-4+2e-===PbSO4+2H2O减小
(2)2H++2e-===H2↑0.4
(3)Cu-2e-===Cu2+不变
(4)b
13.(20分)如图装置中,b电极用金属M制成,a、c、d为石墨电极,接通电源,金属M沉积于b极,同时a、d电极上产生气泡。

试回答:
(1)a 为________极,c 极的电极反应式为______________________________。

(2)电解开始时,在B 烧杯的中央,滴几滴淀粉溶液,你能观察到的现象是:__________________________________________________________________,
电解进行一段时间后,罩在c 极上的试管中也收集到了气体,此时c 极上的电极反应为________。

(3)当d 极上收集到44.8 mL 气体(标准状况)时停止电解,a 极上放出了________mol 气体,若b 电极上沉积金属M 的质量为0.432 g ,则此金属的摩尔质量为________。

(4)电解停止后加蒸馏水使A 烧杯中的溶液体积仍为200 mL ,取这种溶液加入到25.0 mL 0.100 mol·L -1 HCl 溶液中,当加入31.25 mL 溶液时刚好沉淀完全。

试计算:电解前A 烧杯中MNO 3溶液的物质的量浓度为________。

【解析】 (1)由题意知b 极:M ++e -===M ,故b 极为阴极,a 极为阳极;则c 极为阳极,电极反应为:2I --2e -===I 2。

(2)由于c 极产生I 2,故c 极附近溶液首先变蓝,d 极反应:2H 2O +2e -===H 2↑+2OH -;无I 2生成,故d 极附近无现象;当c 极I -放电完全后,OH -放电:2H 2O -4e -===O 2↑+4H +。

(3)a 极反应:2H 2O -4e -===O 2↑+4H +(或4OH --4e -===O 2↑+2H 2O),d 极反应:2H 2O +2e -===H 2↑+2OH -(或2H ++2e -===H 2↑),由得失电子守恒知
2H 2~O 2,n (O 2)=12n (H 2)=44.8×10-3L 22.4 L·mol
-1×12=1×10-3mol ;M (M +)=m (M)=0.432 g ,n (M)=n (e -)=4×10-3 mol ,则M (M)=0.432 g 4×10-3 mol
=108 g·mol -1。

(4)电解后c (AgNO 3)=0.025 L ×0.1 mol·L -10.031 25 L
=0.08 mol /L ,n (Ag +)=0.08 mol/L ×0.2 L =0.016 mol ,
电解前c (AgNO 3)=0.016 mol +0.004 mol 0.2 L =0.1 mol/L 。

【答案】(1)阳2I--2e-===I2
(2)c极附近的溶液首先变为蓝色4OH--4e-===2H2O+O2↑
(3)0.001108 g/mol
(4)0.1 mol·L-1
高中化学解题技巧全汇总
化学热点题型分析
化学计算
在高中化学中,计算题的主要功能是考查考生掌握基础知识的广度和熟练程度以及知识的系统性。

这类题目考查的形式既有直接的简单化学计算和间接的应用化学原理推算,常见的方法有假设法、关系式法、差量法、守恒法等。

化学反应图像
化学反应图像题的特征是将一些关键的信息以图像、图表的形式给出,把题目中的化学原理抽象为数学问题,目的是考查考生从图像、图表中获得信息、处理和应用相关信息的能力以及对图像、图表的数学意义和化学意义之间对应关系的转换运用能力。

实验仪器的创新
实验仪器的创新使用一般体现为三个“一”:一个装置的多种用途、一种用途的多种装置和一种仪器的多种用法,该类试题主要考查考生的思维发散能力。

化学热点方法聚焦
化学计算中的4种常用方法
一、假设法
所谓假设法,就是假设具有某一条件,推得一个结论,将这个结论与实际情况相对比,进行合理判断,从而确定正确选项。

1.极端假设法
主要应用:(1)判断混合物的组成。

把混合物看成由某组分构成的纯净物进行计算,求出最大值、最小值,再进行讨论。

(2)判断可逆反应中某个量的关系。

把可逆反应看作向左或向右进行到底的情况。

(3)判断可逆反应体系中气体的平均相对分子质量大小的变化。

把可逆反应看成向左或向右进行的单一反应。

(4)判断生成物的组成。

把多个平行反应看作单一反应。

2.状态假设法
状态假设法是指在分析或解决问题时,根据需要,虚拟出能方便解题的中间状态,并以此为中介,实现由条件向结论转化的思维方法。

该方法常在化学平衡的计算中使用。

3.过程假设法
过程假设法是指将复杂的变化过程假设为(或等效为)若干个简单的、便于分析和比较的过程,考虑等效状态的量与需求量之间的关系,进而求解的方法。

该方法在等效平衡的计算中使用概率非常高。

4.变向假设法
变向假设法指在解题时根据需要改变研究问题的条件或结论,从一个新的角度来分析问题,进而迁移到需要解决的问题上来,从而得到正确的答案。

二、关系式法
在多步反应中,关系式法可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。

正确书写关系式是用关系式法解化学计算题的前提。

1.根据化学方程式找关系式
特点:在多步反应中,上一步反应的产物即是下一步反应的反应物。

2.通过化学反应方程式的叠加找关系
适用于多步连续反应或循环反应。

方法:将其中几个有关联的化学反应方程式进行适当变形(改变化学计量数),然后相加,消去中间产物,即得总的化学反应方程式。

三、差量法
差量法解题的关键是正确找出理论差量。

其解题步骤如下:
(1)分析题意:分析化学反应中各物质之间的数量关系,弄清引起差值的原因。

(2)确定是否能用差量法:分析差值与始态量或终态量之间是否存在比例关系,以确定是否能用差量法。

(3)写出正确的化学反应方程式。

(4)根据题意确定“理论差量”与题中提供的“实际差量”,列出比例关系,求出答案。

四、守恒法
“守恒法”利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解。

它的优点是用宏观的统揽全局的方式列式,不去探求某些细枝末节,直接抓住其中特有的守恒关系,快速建立算式,简捷巧妙地解答题目。

常用的方法有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。

1.质量守恒
依据:化学反应中反应物的总质量与生成物的总质量相等。

2.电子得失守恒
依据:氧化还原反应中得失电子数一定相等。

应用:氧化还原反应和电化学的有关计算。

3.电荷守恒
依据:反应前后参加反应的离子所带的电荷总量不变(或在电解质溶液中阴、阳离子所带的负、正电荷总数相等)。

方法:首先要确定体系,并找出体系中阴、阳离子的种类,每个离子所带的电荷数及其物质的量;然后根据阴、阳离子所带的电荷总数相等列出计算式。

应用:溶液中离子浓度关系的推断,也可用于有关量的计算。

化学反应图像题的解题方法
一、离子反应图像
考查知识点:根据图像考查反应发生的先后顺序、书写离子反应方程式、分析溶液的成分、离子的共存与推断、计算反应物的量或由离子反应画出相应的图像等。

实质:离子反应图像问题,归根结底,考查的实质仍然是离子反应和离子共存问题。

1.离子反应图像
溶液中存在多种还原剂(或氧化剂),加入同一种氧化剂(或还原剂)时,必须按照“强者先行”的原则,考虑反应的先后顺序。

只有当“强”的反应完后,“弱”的才能发生反应。

2.离子共存及离子计算图像
离子共存图像要谨防离子共存的陷阱,特别要注意一些隐含条件和隐性关系;离子计算的前提是掌握离子反应方程式的书写,特别要注意物质间量的关系,遵循三大守恒原则和溶液电中性原则。

二、化学平衡图像
化学平衡图像是中学化学基础图像知识的一个重要方面,它能把抽象的化学平衡理论形象直观地表述出来。

化学平衡图像题是高考必考题型之一,根据图像坐标表示的意义,将常考的化学平衡图像分成如下三类。

1.量值-时间图像
图像中的纵、横轴分别代表物质的数量(如浓度、百分含量、转化率、产率等)与反应时间(过程),将可逆反应中物质的数量随时间的变化体现在图像中。

该类题解答时要明确曲线“走势”代表的意义,并由此确定反应进行的方向,再进一步确定改变的条件。

千万要注意此类图像中可能出现的“交点”并不代表平衡点,只有某种量值不随时间改变时的点才是平衡点。

2.量值-条件图像
将物质或反应体系的某种量值与温度、压强、浓度、催化剂中的某一种之间的关系,反映在图像中。

解答时首先要仔细观察图像,找出相关量值间的变化关系,然后将图像中的这种对应关系与理论知识进行对照,分析其是否符合理论上推导出来的关系,最后确定答案。

3.量值-时间-条件图像
该类图像反映的是某一物质的量值(如浓度、转化率、产率、百分含量等)与一种或两种外界条件(温度、压强、催化剂)随时间的变化关系。

其图像构成的特征是图像中有一表明反应已达到平衡的突变点(平衡点、最大值、最小值)。

解题思路:依建立平衡所需时间的长短→反应速率的相对大小(时间短速率大)→确定影响反应速率的不同条件间的关系(反应速率大条件强)→再根据物质量值的变化判断平衡的移动方向,由此得出的移动方向应与由勒夏特列原理确定的方向一致。

三、电化学图像
近年高考中对电化学的考查出现了新的变化,以装置图为载体来考查电化学的相关知识,成为近年高考的新亮点。

1.原电池和电解池的工作原理
破解关键:正、负极或阴、阳极的判断。

2.原电池与电解池的互变
原电池与电解池可以相互转化,利用这一原理可以制造二次电池。

二次电池中,放电时是原电池,充电时是电解池,放电时的负极反应与充电时的阴极反应相反,放电时的正极反应与充电时的阳极反应相反。

化学实验的创新探究
一、球形干燥管的创新使用
1.A装置为尾气吸收装置,用来防倒吸,原理类似于倒置在水中的漏斗。

2.B装置为简易的过滤器,可净化天然水。

如果去掉上边两层,可用活性炭对液体中的色素进行吸附。

3.C装置是一微型反应器。

该装置既可节约药品,又可防止污染。

如铜丝在该装置中燃烧时,Cl2封闭在干燥管内,实验结束后剩余的Cl2不仅可以用水吸收,还可以观察CuCl2溶液的颜色。

4.D装置为一简易的启普发生器,可用于H2、CO2等的制取。

5.E装置起干燥、除杂或缓冲气流的作用。

二、仪器连接的创新与改进
1.仪器巧妙连接,取代启普发生器
2.仪器创新连接,防止尾气倒吸
(1)倒立漏斗式:这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积,有利于吸收液吸收气体。

当易溶性气体被吸收液吸收时,导管内压强减小,吸收液上升到漏斗中。

由于漏斗容积较大,导致烧杯中的液面下降,使漏斗口脱离烧杯中的液面,漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内,从而防止吸收液倒吸。

(2)肚容式:当易溶于吸收液的气体被吸收液吸收后,导气管内压强减小,使吸收液倒吸进干燥管中,吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内,从而防止吸收液倒吸。

这种装置与倒立漏斗式的功能类似。

(3)蓄液式:当吸收液发生倒吸时,倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来,以防止吸收液进入受热仪器或反应容器中。

(4)脱离式:因导管没有与液体接触,从而无法产生倒吸。

(5)液防式:通过改变试剂的方法达到防倒吸的目的。

如吸收HCl时,HCl不溶于四氯化碳而无法倒吸,HCl从四氯化碳中逸出进入水中而溶解。

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