标准课-高三-化学-选修4-教学教案16第十六讲电化学综合练习讲义.pdf

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1、第十六讲电化学综合练习 教学目标 （1）学会对比区分原电池和电解池原理 （2）掌握电化学的综合计算 知识梳理 知识点一、原电池原理的四个基本应用 1.用于金属的防护：是被保护的金属制品作原电池的正 极而被保护。 2.设计制作化学电源 （1）首先将氧化还原反应分成两个半反应。 （2）根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 3.比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 4.加快氧化还原反应的速率 一个 自发 进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大 。 典型例题 1 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时

2、间，以下叙述正确的是（） A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C两烧杯中溶液的pH 均增大D产生气泡的速度甲比乙慢 答案： C 2有 A、B、C、D 四种金属，当A、B 组成原电池时，电子流动方向AB ；当 A、D 组 成原电池时， A 为正极： B 与 E 构成原电池时，电极反应式为：E 2 2eE，B2e B 2，则 A、 B、 D、E 金属性由强到弱的顺序为 ( ) AABED BABDE CDEAB DDABE 答案： D 3.请运用原电池原理设计实验，验证Cu 2+、Fe3+氧化性的强弱。请写出电极反应式： 负极：Cu-2e-Cu 2+ 正极：2Fe 3+

3、2e-2Fe2+ 并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向 “ 装置图 ” 常见失分点提示1不注明电极材料名称或元素符号。2不画出电解质溶液(或画 出但不标注 )。3误把盐桥画成导线。4不能连成闭合回路。 知识点二、电解规律总结（据电解质溶液分类，用惰性电极电解） 1电解水型 电解质 (水溶液 ) 电极方程式 电解 物质 总化学 方程式 电解质 浓度 溶液 pH 溶液 复原 含氧酸 (如 H2SO4) 阳极： 4OH 4e =O2 2H2O 阴极： 4H 4e -=2H 2 H2O 2H2O= 电解 O2 2H2 增大 减小加 H2O 强碱 (如 NaOH) 增大加 H

4、2O 活泼金属的含氧 酸盐 (如 KNO3、 Na2SO4) 不变加 H2O 2电解电解质型 电解质 (水溶 液) 电极方程式 电解 物质 总化学方程 式 电解质 浓度 溶液 pH 溶液 复原 无氧酸 (如 HCl) ，除 HF 外 阳极： 2Cl 2e =Cl2 阴极： 2H 2e =H2 酸 2HCl= 电解 H2 Cl2 减小 增大 通入 HCl 气 体 不活泼金属的 无氧酸盐 (如 CuCl2)，除氟 化物外 阳极： 2Cl 2e =Cl2 阴极： Cu 22e =Cu 盐 CuCl2= 电解 CuCl2 加 CuCl2 固体 3.放 H2生碱型 电解质 (水溶液 ) 电极 方程式 电

5、解 物质 总化学方程式 电解质 浓度 溶液 pH 溶液 复原 活泼金属的 无氧酸盐 (如 NaCl) 阳极： 2Cl 2e=Cl2 阴极： 2H2e =H2 水和 盐 2Cl 2H2O= 电解 Cl2 H2 2OH 生成新 电解质 增大 通入 HCl 气体 4.放 O2生酸型 电解质 (水溶液 ) 电极方程式 电解 物质 总化学方程式 电解质 浓度 溶液 pH 溶液复原 不活泼金 属的含氧 酸盐 (如 CuSO4) 阳极： 4OH 4e =2H 2OO2 阴极： 2Cu 24e =2Cu 水和 盐 2Cu 2+2H 2O = 电解 2CuO2 4H 生成新 电解质 减小 加 CuO 或 CuC

6、O3 典型例题 1关于电解NaCl 水溶液，下列叙述正确的是( ) A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B若在阳极附近的溶液中滴入KI 溶液，溶液呈棕色 C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 答案： B 2用惰性电极电解下列电解质溶液，pH 不发生变化的是( D) ANa2S BCuSO4CNaCl DNa2SO4 3.（12 朝阳一模） 10. 关于右图装置说法正确的是（） A装置中电子移动的途径是：负极Fe M 溶液石墨正极 B若M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO C若 M 为 F

7、eCl2溶液，可以实现石墨上镀铁 D若 M 是海水，该装置是通过“ 牺牲阳极的阴极保护法” 使铁不被腐蚀 答案： B 10从 H、Cu 2、Na 、 2 4 SO、 Cl 五种离子中恰当地组成电解质， 按下列要求进行电解： (1).以碳棒为电极，使电解质质量减小，水量不变进行电解，应采用的电解质是_； (2).以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质_； (3).以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少进行电解，则电解质是_。 10 (1)CuCl2、HCl (2)Na2SO4、H2SO4(3)CuSO4、NaCl 知识点三、原电池、电解池、电镀池的判定 1.确定

8、哪个是原电池哪个是电解池。 2.明确判断原电池和电解池的方法。 判断属原电池方法：找自发的氧化还原反应 明确各电极及其反应：原电池连接的则为电解池，正接阳，负接阴。 3.熟练掌握原电池和电解池的工作原理，能准确分析两极反应及现象。 （侧栏）学生易错点：不能准确判断哪个是原电池哪个是电解池？ 典型例题 1.（海淀二模）7下列装置中能将电能转化为化学能的是（） A B C D 答案： D 2.下列叙述正确的是( ) AK与N连接时， X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大 BK 与 N 连接时， X 为氯化钠，石墨电极反应：2H +2e=H 2 CK与M连接时， X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大 D

9、K 与 M 连接时， X 为氯化钠，石墨电极反应：4OH - 4e-=2H 2O+O2 答案： A 3. 如图装置进行实验，关于此装置，下列的叙述正确的是（） AA 池是原电池BB 池是电解池 CZn 极是阴极DA 池溶液变红 答案： D 4.（2014 广东 B 卷）某同学组装了图所示的电化学装置，电极 Al ，其它均为Cu，则下列 说法正确的是（A）A. 电流方向：电极 A 电极 B. 电极 发生还原反应C. 电极 逐渐溶解D. 电极 的电极反应： Cu 2+2e- = Cu 知识点四、电化学计量 1计算类型 原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液pH 的计算、相对原子质量和阿

10、伏 加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。 2应对电化学定量计算的三种方法 (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 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。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4mole为桥梁可构建如下关系式： 阳极产物阴极产物 (式中 M 为金属， n 为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟 记电极反应式，灵活运用关系式便能快

11、速解答常见的电化学计算问题。（提示在电化学计 算中，还常利用Q I t 和 Qn(e) NA 1.60 10 19C 来计算电路中通过的电量。 ） 典型例题 1. （2013 大纲理综） 电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O7 2）时，以铁板作阴、 阳极， 处理过程中存在反应Cr2O7 26Fe2 14H =2Cr 36Fe37H 2O，最后 Cr 3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=Fe 2 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 Cr2O7 2被还

12、原 答案： B 2如图所示，a、b 是石墨电极，通电一段时间后，b 极附近溶液显红色。下列说法正确的 是() AX 极是电源的负极，Y 极是电源的正极 BCu 电极上增重6.4 g 时， b 极产生 4.48 L( 标准状况 )气体 C电解过程中CuSO4溶液的 pH 逐渐增大 Da 极的电极反应式为2Cl2e=Cl2 答案D 3.（13 朝阳二模12） 铅蓄电池是最常见的二次电池，其构造示意图如下。发生反应的化学 方 程 式 为 ： Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+ 2H2O(l) 下列说法不正确 的是（ ） A放电时，正极反应为：PbO2(s)

13、 + 4H +(aq) + SO 4 2-(aq) +2e- = PbSO 4(s) + 2H2O(l) B充电时，应将外接直流电源的正极与铅蓄电池的接线柱A 相接 C实验室用铅蓄电池做电源精炼粗铜时，应将粗铜与接线柱B 相连接 D铅蓄电池做电源电解Na2SO4溶液时，当有2 mol O2产生时，消耗8 mol H2SO4 答案： B 4.（2015 西城二模） 10电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示 意图如下。下列说法不正确 的是（ ） AO2在电极 b 上发生还原反应 B溶液中OH 向电极 a移动 C反应消耗的NH3 与 O2的物质的量之比为 4:5 D负极的电极反

14、应式为：2NH3 6e 6OH=N 26H2O 答案： C 5. 甲、乙两个容器中， 分别加入0.1 molL 1 的 NaCl 溶液与 0.1 molL 1 的 AgNO3溶液后， 以 Pt 为电极进行电解时，在A、B、C、D 各电极上生成物的物质的量之比为() A2241 B2341 C 1422 D1111 答案A 巩固练习 1. 若某池 (电解池或原电池)的总反应离子方程式是Cu2H =Cu2H 2 ，关于此池的有 关说法正确的是（） A该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 B该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 C该池可能是原电池，也可能是电解池 D该池只能是电解池，电解质溶液

15、可以是硫酸铜 答案A 2用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确 的是（ ） AK 与 N 连接时，铁被腐蚀 BK与N连接时，石墨电极产生气泡 CK与M连接时，一段时间后溶液的pH增大 DK 与 M 连接时，石墨电极反应：4OH -4e =2H2O+O2 答案： D 3. 如右图所示， 将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl 溶液的 U 型管中。下列正确的是 （ B） A.K1闭合，铁棒上发生的反应为2H +2e- = H 2 B.K1闭合，石墨棒周围溶液pH 逐渐升高 C.K1闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极保护法 D.K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol 气体

16、 4下图中X、Y 分别是直流电源的两极，通电后发现a 极板质量增加，b 极板处有无色无 味气体放出，符合这一情况的是( A) a 极板b 极板X 电极Z 溶液 A 锌石墨负极 CuSO4 B 石墨石墨负极 NaOH C 银铁正极 AgNO3 D 铜石墨负极 CuCl2 5. （12 朝阳二模 11） 空间实验室 “ 天宫一号 ” 的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC） ， RFC 是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池。下图为RFC 工作原理示 意图，有关说法正确的是(D ) A. 当有 0.1mol 电子转移时，a 极产生 1.12L O2（标准状况下） B. b 极上发生

17、的电极反应是：4H2O + 4e - = 2H 2 + 4OH - C. d 极上发生的电极反应是：O2 + 4H + + 4e- = 2H 2O D. c 极上进行还原反应，B 中的 H +可以通过隔膜进入 A 6用石墨作电极电解1 mol L 1 的 CuSO4溶液，当c(Cu 2)为 0.5 mol L1 时，停止电解， 向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态() ACuSO4BCuO CCu(OH)2DCuSO4 5H2O 答案B 7下列关于实验现象的描述不正确的是() A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀H2SO4中，铜片表面出现气泡 B用锌片作阳极，铁片作阴极，电解Zn

18、Cl2溶液，铁片表面出现一层锌 C把铜片插入FeCl3溶液中，在铜片表面出现一层铁 D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快 答案： C 8将洁净的金属片Fe、Zn、A、B 分别与Cu 用导线连接浸在合适的电解质溶液里。实验 并记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表所示： 金属电子流动方向电压 /V Fe Fe Cu+0.78 Zn Zn Cu+1.10 A CuA 0.15 B B Cu+0.3 根据以上实验记录，完成以下填空： (1)构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越_(填“ 大” 、 “ 小”)。 (2)Zn、A、B 三种金属活动性由强到弱

19、的顺序是_。 (3)Cu 与 A 组成的原电池，_为负极，此电极反应式为_。 (4)A 、B 形成合金，露置在潮湿空气中，_先被腐蚀。 答案： (1)大(2)ZnBA (3)Cu；Cu 2e Cu2 (4)B 拓展提升 1.某原电池总反应的离子方程式为2Fe 3 Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池是（ ） A正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3 B正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3 C正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3 D正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3 答案C 2.（2013 东城二模） 11下图是将SO2转化为重要的化

20、工原料H2SO4的原理示意图，下列 说法不正确 的是（ ） A该装置将化学能转化为电能 B催化剂b 表面 O2发生还原反应，其附近酸性增强 C催化剂a 表面的反应是：SO22H2O 2e - SO 4 2-4H+ D若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的 H2O 的质量比为8: 15 答案： B 3.（2015 丰台一模） 11NO2、O2和熔融 KNO3可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使 用过程中石墨I 电极上生成氧化物Y，Y 可循环使用。下列说法正确的是（） AO2在石墨 附近发生氧化反应 B该电池放电时NO3向石墨 电极迁移 C石墨 附近发生的反应：3NO2 +

21、2e NO+ 2NO3 D相同条件下，放电过程中消耗的NO2和 O2的体积比为41 答案： D 4用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向右侧烧杯中加入0.1 mol CuO 后 CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。下列说法中不正确的是() A铜棒为正极，其电极反应式为2H2e=H2 B烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出 C反应中消耗锌的质量为13 g D导线中通过的电子的物质的量为0.2 mol 答案C 5实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应： 负极： PbSO 2 42e=PbSO4 正极： PbO2 4HSO 2 42

22、e=PbSO42H2O 今欲制得 Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是() A0.025 mol B0.050 mol C 0.10 mol D0.20 mol 答案C 6两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中， 通电电解。 当电解液的pH 从 6.0 变为 3.0 时(设 电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析 出银的质量最大为() A27mg B54mg C106mg D216mg 答案B 7有A、 B、 C、D、E 五块金属片，进行如下实验：A、B 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中， A 极为负极；

23、C、D 用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由 D 导线 C ；A、C 相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中， C 极产生大量气泡；B、D 相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中， D 极发生氧化反应；用惰性电极电解含B 离子和 E 离子的溶液， E 先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是() AABCDE BACDBE CCABDE DBDCAE 答案B 8在如图所示的装置中，若通直流电5min 时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。 (1)电源中 X 电极为直流电源的_极。 (2)pH 变化： A：_，B：_，C：_(填“ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或“ 不变 ”)。 (3)通电 5min 时，B 中共收集224mL( 标准状况下 )气体，溶液体积为200mL， 则通电前 CuSO4 溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。 (4)若 A 中 KCl 足量且溶液的体积也是200mL ，电解后，溶液的pH 为_(设电解前 后溶液体积无变化)。 答案(1)负(2)增大减小不变(3)0.025molL 1 (4)13