2019-2020年高三化學二輪復習 專題5原電池 電解池及金屬腐蝕學案.doc
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2019-2020年高三化學二輪復習 專題5原電池 電解池及金屬腐蝕學案 【考點分析】1、要求理解原電池和電解池的工作原理,能正確書寫常見電極和電池方程式是高考經(jīng)常考查的內(nèi)容;2、對于常見的化學電源要求了解,并且能夠認識到化學能與電能相互轉化的實際意義極其重要應用;3、要認識到金屬腐蝕的危害,理解金屬發(fā)生腐蝕的原因,能采取適當?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。 【知識概括】 一、知識結構 原電池 電解池 實 質 將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置 將電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置 主要類別 干電池、蓄電池、高能電池,燃料電池 舉 例 電鍍、精煉銅 二、知識點、能力點提示 1、原電池、電解池、電鍍池判斷規(guī)律 若無外電源,可能是原電池,然后依據(jù)原電池的形成條件判定,主要思路是三“看”:先看電極:兩種活潑性不同的金屬(或其中一種非金屬導體)作電極;再看溶液:用導線連接的兩電極與 電解質溶液接觸并形成閉合回路;后看回路:在電解質溶液中能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。 2、原電池的電極、電池反應式的寫法。 3、金屬的腐蝕和防護 ①金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子被氧化: ②金屬腐蝕的類型及比較 化學腐蝕 電化學腐蝕 條件 金屬與非電解質等直接接觸 不純金屬或合金與電解質溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質 金屬被氧化的過程 較活潑金屬被氧化的過程 相互關系:化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發(fā)生,但電化學腐蝕更普遍危害更嚴重。 ③金屬腐蝕快慢的判斷: a.電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐蝕措施的腐蝕; b.同一種金屬的腐蝕:強電解質>弱電解質>非電解質 ④金屬的防護方法:(1)改變金屬的內(nèi)部結構(2)覆蓋保護層(3)電化學保護法 4、分析電解應用的主要方法思路 通電前:電解質溶液的電離過程(包括電解質和水的電離) 離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極 放電能力: 陽極:金屬陽極>S2+>I->Br->Cl->OH->NO>SO>F-。 陰極:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 電極反應: 電極反應式、總反應式 電解結果: 兩極現(xiàn)象、水的電離平衡、離子濃度、溶液酸堿性、PH值變化等 【鞏固練習】 1.電化學在日常生活中有廣泛的應用,下列說法或做法正確的是 ( ) A.2011年5月13日,廣西桂林因局部暴雨遭遇洪水,洪水浸泡的鐵門生銹是因為發(fā)生化學腐蝕 B.白鐵皮(鐵鍍鋅)表面有劃損時,不能阻止鐵被腐蝕 C.廢棄的干電池不能隨意丟棄,但可以土埋處理 D.不能將鐵制自來水管與銅制水龍頭連接 2.中國人民銀行定于2011年4月15日發(fā)行中國京劇臉譜彩色金銀紀念幣,其中銀紀念幣材料為銅芯鍍銀,依據(jù)你所掌握的電鍍原理,你認為銀紀念幣制作時,銅芯應做( ) A.陰極 B.陽極 C.正極 D.負極 3.某同學利用蘋果可以制作水果原電池,如右圖所示。下列說法正確的是 ( ) A.電流計指針偏轉時,說明發(fā)生了氧化還原反應 B.蘋果汁中無電解質 C.兩個電極的材料可以相同 D.水果電池工作時氧化反應和還原反應在同一處進行 4.鋰離子電池已經(jīng)成為應用最廣泛的可充電電池。某種鋰離子電池的結構示意圖如下圖,其中兩極區(qū)間的隔膜只允許Li+通過。電池充電時的總反應化學方程式為:LiCoO2 === Li1-xCoO2+xLi。關于該電池的推論錯誤的是 ( ) A.放電時,Li+主要從負極區(qū)通過隔膜移向正極區(qū) B.放電時,負極反應xLi-xe-= xLi+ C.充電時,有電能轉化為化學能D.充電時,負極(C)上鋰元素被氧化 5.下列實驗裝置符合實驗目的是 ( ) 目的 粗銅的精煉 驗證NaCl溶液(含酚酞)的產(chǎn)物 在鐵制品上鍍銅 構成原電池 裝置 選項 A B C D 6.有如下3個實驗: 實驗1 將金屬X與金屬Y用導線連接,浸入電解質溶液中,Y不易腐蝕 實驗2 將片狀的金屬X、W分別投入等濃度鹽酸中都有氣體產(chǎn)生,W比X反應劇烈 實驗3 用惰性電極電解等物質的量濃度的Y和金屬Z的硝酸鹽混合溶液,在陰極上首先析出單質Z 依據(jù)上述實驗現(xiàn)象,下列推測正確的是 ( ) A.金屬的活動性順序:Y>Z>X>W B.實驗1中,Y作正極 C.Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出 D.用X、Z和稀硫酸可構成原電池,X作正極 7.某?;顒有〗M為探究金屬腐蝕的相關原理,設計了如下圖a所示裝置,圖a的鐵棒末段分別連上一塊Zn片和Cu片,并靜置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝膠上。一段時間后發(fā)現(xiàn)凝膠的某些區(qū)域(如下圖b示)發(fā)生了變化,已知Fe2+可用K3Fe(CN)6來檢驗(呈藍色)。則下列說法不正確的是 ( ) A.甲區(qū)發(fā)生的電極反應式:Fe-2e-= Fe2+ B.乙區(qū)產(chǎn)生Zn2+ C.丙區(qū)呈現(xiàn)紅色 D.丁區(qū)呈現(xiàn)藍色 8.已知反應Cu(s)+2Ag+(aq)===Cu2+(aq)+2Ag(s)為一自發(fā)進行的氧化還原反應,將其設計成如右圖所示原電池。下列說法中正確的是 ( ) A.電極X是正極,其電極反應為Cu-2e-= Cu2+ B.銀電極質量逐漸減小,Y溶液中c(Ag+)增大 C.當X電極質量減少0.64g時,電解質溶液中有0.02mol電子轉移 D.外電路中電流計的指針有偏轉 9.2011年3月18日至19日,受“吃碘鹽能防止核輻射”等謠言的影響,我國部分地區(qū)出現(xiàn)搶購食鹽現(xiàn)象。已知碘鹽的主要成分是KIO3和NaCl,KIO3在工業(yè)上可用電解法制取,以石墨和鐵為電極,電解KI溶液,反應方程式為KI+H2O→KIO3+H2↑(未配平)。下列有關說法中不正確的是 ( ) A.電解時,石墨作陽極,鐵作陰極 B.電解時,在陰極上產(chǎn)生氫氣 C.電解前后電解質溶液pH變大 D.電解中,每轉移0.6mole-,理論上可得到0.1mol無水KIO3晶體 10.豐田PRIUS汽車采用Ni-MH電池作為車載電源,Ni-MH電池的充放電原理如下圖所示,下列說法正確的是( ) A.放電時負極反應為:M+H2O+e-=== MH+OH- B.充電時陽極反應為:Ni(OH)2+OH--e-=== NiOOH+H2O C.放電時正極附近溶液酸性增強 D.充電時陰極上M轉化為M+ 11.右圖裝置中X和Y均為石墨電極,電解液為500mL某藍色溶液,電解一段時間,觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質生成,Y電極有無色氣體生成;溶液中原有溶質完全電解后,停止電解,取出X電極,洗滌、干燥、稱量,電極增重1.6g。下列有關說法中不正確的是 ( ) A.X電極是陰極 B.Y電極產(chǎn)生氣體的體積為0.224L C.電解后溶液的pH=1 D.要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài),需加入一定量的CuO或CuCO3 12.用惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液,實驗裝置如下圖甲。電解過程中的實驗數(shù)據(jù)如下圖乙,橫坐標表示電解過程中轉移電子的物質的量,縱坐標表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標準狀況)。則下列說法不正確的是 ( ) A.電解過程中,a電極表面先有紅色物質析出,后有氣泡產(chǎn)生 B.b電極上發(fā)生的反應方程式為:4OH--4e-= 2H2O+O2↑ C.曲線0~P段表示O2的體積變化 D.從開始到Q點時收集到的混合氣體的平均摩爾質量為12gmol-1 13.某?;瘜W興趣小組進行探究性活動:將氧化還原反應:2Fe3++2I-2Fe2++I2,設計成鹽橋原電池。提供的試劑:FeCl3溶液,KI溶液;其它用品任選。請回答下列問題: (1)請畫出設計的原電池裝置圖,并標出電極材料,電極名稱及電解質溶液。 (2)發(fā)生氧化反應的電極其電極反應式為 。 (3)反應達到平衡時,外電路導線中 (填“有”或“無”)電流通過。 (4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體,當固體全部溶解后,則此時該溶液中電極變?yōu)? (填“正”或“負”)極。 14.(1)某課外活動小組同學用下圖甲裝置進行實驗,試答下列問題: ①若開始時開關K與a連接,則鐵發(fā)生電化學腐蝕中的 腐蝕。 ②若開始時開關K與b連接,則總反應的離子方程式為 。 (2)芒硝化學式Na2SO4l0H2O,無色晶體,易溶于水,是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學設想,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,用圖乙所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉,無論從節(jié)省能源還是提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學理念。 ①此時通過陰離子交換膜的離子數(shù) (填“大于”“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。②制得的氫氧化鈉溶液從出口 (填“A”“B”“C”或“D”)導出。 ③通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因 。 ④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池,則電池負極的電極反應式為 。 15.有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝,將電解池與燃料電池相組合,相關流程如下圖所示(電極未標出): 回答下列有關問題: (1)電解池的陰極反應式為 。 (2)通入空氣的電極為 ,燃料電池中陽離子的移動方向 (“從左向右”或“從右向左”)。(3)電解池中產(chǎn)生2mol Cl2,理論上燃料電池中消耗 molO2。 (4)a、b、c的大小關系為: 。 16.高鐵酸鹽(Na2FeO4、BaFeO4等),既可作為新型凈水劑,又可作為高鐵電池的正極材料。已知:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。 (1)實驗室可以采用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鈉:質量分數(shù)為8%的次氯酸鈉溶液中加入氫氧化鈉和硫酸鐵,寫出反應發(fā)生的離子方程式: 。 (2)某化學興趣小組在實驗室模擬工業(yè)上電解法制備高鐵酸鈉:向U型管左端注入2mol/LNaOH溶液,右端注入14mol/LNaOH溶液,中部塞入用濾紙做成的小球;將銅電極插入U型管左端;鐵電極插入U型管右端。①實驗前要充分打磨鐵電極表面,主要目的是 。 ②在上圖方框中標出電源的正負極。 ③接通電源后,銅電極上的現(xiàn)象為不斷產(chǎn)生大量細小氣泡,電極反應為 ;鐵電極周圍溶液堿性 ,電極反應為 。 (3)高鐵酸鈉(Na2FeO4)作為水處理劑兼具絮凝劑和消毒殺菌劑的作用,被科學家們公認為綠色消毒劑。請簡述高鐵酸鈉消毒、凈水的原理: 。 17.某興趣小組的同學用下圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時,觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉。請回答下列問題: (1)甲池為 (填“原電池”、“電解池”或“電鍍池”),通入CH3OH電極的電極反應為 。 (2)乙池中A(石墨)電極的名稱為 (填“正極”、“負極”或“陰極”、“陽極”),總反應式為 。 (3)當乙池中B極質量增加5.40g時,甲池中理論上消耗O2的體積為 mL(標準狀況),丙池中 極析出 g銅。 (4)若丙中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,電鍵閉合一段時間后,甲中溶液的pH將 (填“增大”、“減小”或“不變”);丙中溶液的pH將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。 ‘- 配套講稿:
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