電化學(xué)知識(shí)歸納及考點(diǎn)精煉
(附成套試題與07、08電化學(xué)高考試題解析)
一、高考展望:
電化學(xué)是高考命題的熱點(diǎn)之一。試題常以選擇題居多,也有以填空、簡(jiǎn)答、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等形式命題。由于電化學(xué)中的電路、電量等與物理學(xué)聯(lián)系緊密,在今后的綜合考試中該部分不僅不會(huì)“降溫”,還有“變熱”的趨勢(shì)。在題型上應(yīng)以傳統(tǒng)題為主,在內(nèi)容上與物理學(xué)科的綜合應(yīng)引起重視。
主要考查點(diǎn):電解池、原電池、電鍍池的構(gòu)成條件及區(qū)別,電路中的電子流向、電極反應(yīng)類型與電極種類關(guān)系,金屬活潑件與電極關(guān)系,陰、陽(yáng)極放電順序及應(yīng)用,兩電極反應(yīng)式的書寫,兩電極產(chǎn)物間的相當(dāng)量關(guān)系,兩極產(chǎn)物判斷,電解質(zhì)溶液中離子濃度變化、pH變化,根據(jù)離子、電解產(chǎn)物與電子相當(dāng)量關(guān)系的計(jì)算,反應(yīng)時(shí)的現(xiàn)象等。
二、考點(diǎn)歸納:
1. 理解掌握原電池和電解池(電鍍池)的構(gòu)成條件和工作原理:
2. 掌握電解反應(yīng)產(chǎn)物及電解時(shí)溶液pH值的變化規(guī)律及有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算:
(1)要判斷電解產(chǎn)物是什么,必須理解溶液中離子放電順序:
陰極放電的總是溶液中的陽(yáng)離子,與電極材料無(wú)關(guān)。放電順序是:
K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+
放電由難到易
陽(yáng)極:若是惰性電極作陽(yáng)極,溶液中的陰離子放電,放電順序是:
S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根離子(NO3-、SO42-、CO32-)、F-
失電子由易到難
若是非惰性電極作陽(yáng)極,則是電極本身失電子。
要明確溶液中陰陽(yáng)離子的放電順序,有時(shí)還需兼顧到溶液的離子濃度。如果離子濃度相差十分懸殊的情況下,離子濃度大的有可能先放電。如理論上H+的放電能力大于Fe2+、Zn2+,但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液時(shí),由于溶液[Fe2+]或[Zn2+]>>[H+],則先在陰極上放電的是Fe2+或Zn2+,因此,陰極上的主要產(chǎn)物則為Fe和Zn。但在水溶液中,Al3+、Mg2+、Na+等是不會(huì)在陰極上放電的。
(2)電解時(shí)溶液pH值的變化規(guī)律:
電解質(zhì)溶液在電解過(guò)程中,有時(shí)溶液pH值會(huì)發(fā)生變化。判斷電解質(zhì)溶液的pH值變化,有時(shí)可以從電解產(chǎn)物上去看。
①若電解時(shí)陰極上產(chǎn)生H2,陽(yáng)極上無(wú)O2產(chǎn)生,電解后溶液pH值增大;
②若陰極上無(wú)H2,陽(yáng)極上產(chǎn)生O2,則電解后溶液pH值減;
③若陰極上有H2,陽(yáng)極上有O2,且V(H2)==2V(O2),則有三種情況:a 如果原溶液為中性溶液,則電解后pH值不變;b 如果原溶液是酸溶液,則pH值變。籧 如果原溶液為堿溶液,則pH值變大;
④若陰極上無(wú)H2,陽(yáng)極上無(wú)O2產(chǎn)生,電解后溶液的pH可能也會(huì)發(fā)生變化。如電解CuCl2溶液(CuCl2溶液由于Cu2+水解顯酸性),一旦CuCl2全部電解完,pH值會(huì)變大,成中性溶液。
(3)進(jìn)行有關(guān)電化學(xué)計(jì)算,如計(jì)算電極析出產(chǎn)物的質(zhì)量或質(zhì)量比,溶液pH值或推斷金屬原子量等時(shí),一定要緊緊抓住陰陽(yáng)極或正負(fù)極等電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等這一規(guī)律。
(4)S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
Ⅰ Ⅱ
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+
Ⅲ Ⅳ
電解質(zhì)溶液電解規(guī)律
Ⅰ與Ⅲ區(qū):電解電解質(zhì)型
Ⅰ與Ⅳ區(qū):放氫生堿型
Ⅱ與Ⅲ區(qū):放氧生酸型
Ⅱ與Ⅳ區(qū):電解水型
3. 理解金屬腐蝕的本質(zhì)及不同情況,了解用電化學(xué)原理在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用:
⑴金屬的腐蝕和防護(hù):
①金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是鐵等金屬原子失去電子而被氧化成金屬陽(yáng)離子的過(guò)程,可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。金屬與氧化劑(一般非電解質(zhì))接觸,直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕,如鐵與氯氣接觸發(fā)生的腐蝕為化學(xué)腐蝕。而更普遍存在的,危害也更為嚴(yán)重的是電化學(xué)腐蝕,即不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)引起的腐蝕。如鋼鐵在水膜酸性較強(qiáng)條件下發(fā)生析氫腐蝕Fe-2e-=Fe2+,2H++2e-==H2↑;在水膜酸性很弱或中性條件下,則發(fā)生吸氧腐蝕:2Fe-4e-=2Fe2+,2H2O+O2+4e-==4OH-。
②金屬的防護(hù)方法:
a、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu);b、覆蓋保護(hù)層;c、使用電化學(xué)保護(hù)法
⑵原電池原理的應(yīng)用:
①制作多種化學(xué)電源,如干電池、蓄電池、高能電池、燃料電池;
②加快化學(xué)反應(yīng)速率。如純鋅與鹽酸反應(yīng)制H2反應(yīng)速率較慢,若滴入幾滴CuCl2溶液,使置換出來(lái)的銅緊密附在鋅表面,形成許多微小的原電池,可大大加快化學(xué)反應(yīng);
③金屬的電化學(xué)保護(hù),犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法;
④金屬活動(dòng)性的判斷。
⑶電解原理的應(yīng)用:
①制取物質(zhì):例如用電解飽和食鹽水溶液可制取氫氣、氯氣和燒堿。
②電鍍:應(yīng)用電解原理,在某些金屬或非金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過(guò)程。電鍍時(shí),鍍件作陰極,鍍層金屬作陽(yáng)極,選擇含有鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液為電解質(zhì)溶液。電鍍過(guò)程中該金屬陽(yáng)離子濃度不變。
③精煉銅:以精銅作陰極,粗銅作陽(yáng)極,以硫酸銅為電解質(zhì)溶液,陽(yáng)極粗銅溶解,陰極
析出銅,溶液中Cu2+濃度減小
④電冶活潑金屬:電解熔融狀態(tài)的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金屬單質(zhì)。
三、考點(diǎn)強(qiáng)訓(xùn)
一、選擇題:
( C )2. 實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制氯氣。已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):
負(fù)極:Pb+SO42--2e-==PbSO4 正極:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O
今若制得Cl2 0.05mol,這時(shí)電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是
( B )3. 把a(bǔ)、b、c、d4種金屬浸泡在稀H2SO4中,用導(dǎo)線兩兩相連可構(gòu)成各種原電池。若a、b相連時(shí),a為負(fù)極;c、d相連時(shí),c為負(fù)極;a、c相連時(shí),c為正極;b、d相連時(shí),b為正極。那么這4種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?/p>
A. a>b>c>d B. a>c>d>b C. c>a>b>d D. b>d>c>a
( C )4. 用惰性電極電解下列物質(zhì)的溶液,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,溶液的物質(zhì)的量濃度增大,pH減小的是
A. NaCl B.
CuSO
(AD)5. 為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕,可采用的方法是
A. 將它與直流電源的負(fù)極相連接 B. 將它與交流電源相連接
C. 將它與Cu板相連接 D. 將它與Zn板相連接
(CD)6. 某原電池總反應(yīng)離子方程式:2Fe3++Fe=3Fe2+,不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是
A. 正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液FeCl3
B. 正極為C,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液Fe(NO3)3
C. 正極為Fe,負(fù)極為Zn,電解質(zhì)溶液Fe2(SO4)3
D. 正極為Ag,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液CuSO4
( B )7. 100mL濃度為2mol/L的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng),為加快反應(yīng)速率,又不影響生成氫氣的量,可采用的方法是
A. 加入適量的6mol/L的鹽酸 B. 加入數(shù)滴氯化銅溶液
C. 加入適量蒸餾水 D. 加入適量的氯化鈉溶液
( B )8. 用兩支惰性電極插入500mL AgNO3溶液中,通電電解。當(dāng)電解液的pH值從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解陰極沒(méi)有氫氣析出,且電解液在電解前后體積變化可以忽略),則電極上析出的銀的質(zhì)量大約為
A. 27mg B. 54mg C. 108mg D. 216mg
( A )9. X、Y、Z、M代表四種金屬元素。金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí),Z極上有H2放出;若電解Y2+和Z2+共存的溶液時(shí),Y先析出;又知M2+的氧化性強(qiáng)于Y2+。則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?/p>
A. X>Z>Y>M B. X>Y>Z>M C. M>Z>X>Y D. X>Z>M>Y
( A )10. 鈉硫電池是一種高能電池,它是以熔融的鈉硫?yàn)閮蓸O,以可導(dǎo)電的固體作電解質(zhì),反應(yīng)方程式為:2Na+xS Na2Sx,則以下說(shuō)法正確的是
A. 放電時(shí)鈉作負(fù)極,硫作正極
B. 放電時(shí)鈉極發(fā)生還原反應(yīng)
C. 充電時(shí)鈉極與外電源的正極相連,硫與外電源的負(fù)極相連
D. 充電時(shí),陰極發(fā)生的反應(yīng)為:Sx2--2e-=xS
( C )11. 用質(zhì)量均為
A.
(AD)12. 用石墨電極電解AlCl3溶液時(shí),下圖所示的電解液變化曲線合理的是
A B C D
( C )13. 用惰性電極電解下列溶液,一段時(shí)間后,再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(中括號(hào)內(nèi)),溶液能與原來(lái)溶液完全一樣的是
A. CuCl2 [CuSO4] B. NaOH [NaOH] C. NaCl [HCl] D. CuSO4 [Cu(OH)2]
( D )14. 以Pt作電極,用電源串聯(lián)電解分別裝在兩個(gè)燒杯里的200mL 0.3mL/L NaCl溶液和300mL 0.1mol/L的AgNO3溶液,過(guò)一段時(shí)間取出電極,將兩杯溶液混合,則對(duì)混合液的pH值判斷正確的是
A. 小于7
B. 大于
(BC)15.(05廣東)一種新燃料電池,一極通入空氣,另一極通入丁烷氣體;電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對(duì)該燃料說(shuō)法正確的是
A. 在熔融電解質(zhì)中,O2-由負(fù)極移向正極
B. 電池的總反應(yīng)是:
C. 通入空氣的一極是正極,電極反應(yīng)為:O2 + 4e- = 2O2-
D. 通入丁烷的一極是正極,電極反應(yīng)為:C4H10 + 26e- + 13O2 = 4CO2 + 5H2O
( B )16.(05全國(guó)卷I)關(guān)于電解NaCl水溶液,下列敘述正確的是
A.電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣,在陰極得到金屬鈉
B.若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI試液,溶液呈棕色
C.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液,溶液呈無(wú)色
D.電解一段時(shí)間后,將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中,充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?/p>
( D )17.(05廣東)下列于化學(xué)有關(guān)的敘述正確的是
A. 銅鋅原電池中,銅為負(fù)極
B. 0.1molN2與0.3molH2在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成0.2molNH3。
C. 1mol/LAlCl3溶液中,鋁離子物質(zhì)的量濃度為1mol/L。
D. 18gH2O中含1mol氧原子
( C )18.(05江蘇)高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為 :
下列敘述不正確的是
A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為:Zn―2e― +2OH―= Zn(OH)2
B.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為:Fe(OH)3 ―3e― + 5 OH― = FeO + 4H2O
C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子,正極有1mol K2FeO4被氧化
D.放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)
( D )19. (05上海)關(guān)于如右圖所示裝置的敘述,正確的是
A. 銅是陽(yáng)極,銅片上有氣泡產(chǎn)生
B. 銅片質(zhì)量逐漸減少
C. 電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片
D. 氫離子在銅片表面被還原
( D )20.(05天津)金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),可用電解法制備高純度的鎳,下列敘述正確的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+ )
A.陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式:Ni2+ + 2e― == Ni
B.電解過(guò)程中,陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等
C.電解后,溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2+ 和Zn2+
D.電解后,電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和Pt
( C )21. 氫鎳電池是近年開發(fā)出來(lái)的可充電電池,它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述正確的是
A. 電池放電時(shí),電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大
B. 電池放電時(shí),鎳元素被氧化
C. 電池充電時(shí),氫元素被還原
D. 電池充電時(shí),陰極反應(yīng)為Ni(OH)2+OH--e-===NiO(OH)+H2O
( D )22. 將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián),在一定條件下通電一段時(shí)間后,析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為
A. 1∶2∶3
B. 3∶2∶
( D )23. 以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是
A. 黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠
B. 生鐵比軟鐵心(幾乎是純鐵)容易生銹
C. 鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件,在接觸處易生鐵銹
D. 銀質(zhì)獎(jiǎng)牌長(zhǎng)期放置后,獎(jiǎng)牌的表面變暗
( BC )24.(03上海)右圖是電解CuCl2溶液的裝置,其中
c、d為石墨電極,則下列有關(guān)判斷正確的是
A. a為負(fù)極,b為正極
B. a為陽(yáng)極,b為陰極
C. 電解過(guò)程中,d電極質(zhì)量增加
D. 電解過(guò)程中,氯離子濃度不變
( C )25. (00全國(guó)卷)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是
A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中,銅片表面出現(xiàn)氣泡
B.用鋅片做陽(yáng)極,鐵片做陰極,電解氯化鋅溶液,鐵片表面出現(xiàn)一層鋅
C.把銅片插入三氯化鐵溶液中,在銅片表面出現(xiàn)一層鐵
D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴氯化銅溶液,氣泡放出速率加快
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