2019届江苏专用版高考化学一轮复习专题八化学能与电能讲义.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专题八 化学能与电能,高考化学,(,江苏省,专用,),考点一原电池原理及其应用,A组,自主命题,江苏卷题组,1.,(2015江苏单科,10,2分,)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的,说法正确的是,(),五年高考,A.反应 CH,4,+H,2,O,3H,2,+CO,每消耗1 mol CH,4,转移12 mol电子,B.电极A上H,2,参与的电极反应为:H,2,+2OH,-,-2e,-,2H,2,O,C.电池工作时,C,向电极B移动,D.电极B上发生的电极反应为:O,2,+2CO,2,+4e,-,2C,答案,DA项,由化合价变化知,每消耗1 mol CH,4,转移6 mol电子;B项,电极A为负极,H,2,参与的,电极反应为H,2,-2e,-,+C,H,2,O+CO,2,;C项,电池工作时,C,向电极A移动;D项,电极B是正极,电极反应为O,2,+4e,-,+2CO,2,2C,。,规律总结,原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。,审题技巧,根据“熔融碳酸盐燃料电池”的示意图,可挖掘出电极反应式的反应物、生成物,再根据电荷守恒写出电极反应式。,2.,2016江苏单科,20(1)(2),7分,0.374铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用,于处理水中污染物。,(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr,2,的酸性废水通过铁炭混合物,在,微电池正极上Cr,2,转化为Cr,3+,其电极反应式为,。,(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu,2+,和Pb,2+,的去除,率,结果如下图所示。,当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu,2+,和Pb,2+,其原因是,。,当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu,2+,和Pb,2+,的去除率不,升反降,其主要原因是,。,答案,(7分)(1)Cr,2,+14H,+,+6e,-,2Cr,3+,+7H,2,O(2分),(2)活性炭对Cu,2+,和Pb,2+,有吸附作用(2分),铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3分),解析,(2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu,2+,和Pb,2+,。,铁炭混合物去除Cu,2+,和Pb,2+,是通过发生置换反应实现的,且发生的是原电池反应(Fe为负极,活性炭为正极),当铁的质量分数达到一定数值后,随着铁的质量分数增加,活性炭的质量分数,减少,铁炭混合物中微电池的数目减少,所以Cu,2+,和Pb,2+,的去除率下降。,易错警示,在书写电极反应式时,一定要关注电解质溶液的环境。如此题中已告知是酸性废,水,因此在书写时应用“H,+,”平衡电荷。,知识拓展,活性炭是一种多孔物质,有很强的吸附能力,可用于吸附有害气体、去除异味、吸,附一些可溶性物质。,B组统一命题、省(区、市)卷题组,1.,(2018课标,11,6分)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O,2,与Li,+,在多孔碳材,料电极处生成Li,2,O,2-,x,(,x,=0或1)。下列说法正确的是,(),A.放电时,多孔碳材料电极为负极,B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极,C.充电时,电解质溶液中Li,+,向多孔碳材料区迁移,D.充电时,电池总反应为Li,2,O,2-,x,2Li+(1-,)O,2,答案,D本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图,判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负,极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶,液中的阳离子向阴极区迁移,即Li,+,向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li,+,在阴极区得到电子生,成Li,阳极区生成O,2,即电池总反应为Li,2,O,2-,x,2Li+(1-,)O,2,正确。,方法技巧,可充电电池的工作原理,可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;分析电化学问题,时,先判断出电极,然后根据工作原理分析。,2.,(2015课标,11,6分,)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其,工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法,的是,(),A.正极反应中有CO,2,生成,B.微生物促进了反应中电子的转移,C.质子通过交换膜从负极区移向正极区,D.电池总反应为C,6,H,12,O,6,+6O,2,6CO,2,+6H,2,O,答案,A根据微生物电池工作原理示意图可知:C,6,H,12,O,6,在负极上发生氧化反应,电极反应式,为,-24e,-,+6H,2,O,6CO,2,+24H,+,;O,2,在正极上发生还原反应,电极反应式为6O,2,+24e,-,+,24H,+,12H,2,O。负极有CO,2,生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质,子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C,6,H,12,O,6,+6O,2,6CO,2,+6H,2,O,正,确。,3.,(2016课标,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述,的是,(),A.负极反应式为Mg-2e,-,Mg,2+,B.正极反应式为Ag,+,+e,-,Ag,C.电池放电时Cl,-,由正极向负极迁移,D.负极会发生副反应Mg+2H,2,O,Mg(OH),2,+H,2,答案,BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e,-,Ag+Cl,-,B,项错误。,思路分析,结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性,质书写电极反应式。,4.,(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH,溶液,反应为2Zn+O,2,+4OH,-,+2H,2,O,2Zn(OH,。下列说法正确的是,(),A.充电时,电解质溶液中K,+,向阳极移动,B.充电时,电解质溶液中,c,(OH,-,)逐渐减小,C.放电时,负极反应为:Zn+4OH,-,-2e,-,Zn(OH,D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况),答案,C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH,2Zn+,O,2,+4OH,-,+2H,2,O,电解质溶液中,c,(OH,-,)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH,-,-2e,-,Zn(OH,故C项正确;每消耗1 mol O,2,电路中通过4 mol电子,故D项错误。,5.,(2017课标,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a,常用掺有石墨烯的S,8,材料,电池反应为:16Li+,x,S,8,8Li,2,S,x,(2,x,8)。下列说法错误的是,(),A.电池工作时,正极可发生反应:2Li,2,S,6,+2Li,+,+2e,-,3Li,2,S,4,B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g,C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性,D.电池充电时间越长,电池中Li,2,S,2,的量越多,答案,D电池工作时为原电池,电池内部阳离子向正极移动,根据图示中Li,+,移动方向可知,电,极a为正极,依次发生S,8,Li,2,S,8,Li,2,S,6,Li,2,S,4,Li,2,S,2,的转化,A正确;电池工作时负极反应式为Li-,e,-,Li,+,当转移0.02 mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol,质量为0.14 g,B正确;石,墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li,2,S,2,的量越来,越少,D错误。,思路分析,结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性,质书写电极反应式。,C组,教师专用题组,1.,(2013江苏单科,1,2分,)燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质,均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是,(),A.甲醇 B.天然气,C.液化石油气D.氢气,答案,D氢氧燃料电池的产物只有H,2,O,没有其他物质生成,最为环保。,方法归纳,燃料电池一般以通入O,2,的一极为正极,因此确定正极反应是燃料电池电极反应式,书写的突破点:若为酸性环境,则电极反应为O,2,+4H,+,+4e,-,2H,2,O;若为碱性或中性环境,则电极反应为O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,;若为熔融碳酸盐,则电极反应为O,2,+2CO,2,+4e,-,2C,;若为熔融氧化物,则为O,2,+4e,-,2O,2-,。,易错警示,原电池的两极称为正极和负极,电解池的两极称为阳极和阴极,切勿混淆。,2.,(2013江苏单科,9,2分,)Mg-H,2,O,2,电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水,为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是,(),A.Mg电极是该电池的正极,B.H,2,O,2,在石墨电极上发生氧化反应,C.石墨电极附近溶液的pH增大,D.溶液中Cl,-,向正极移动,答案,C该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H,2,O,2,得电子发生还原反应,电极,反应式为H,2,O,2,+2e,-,2OH,-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C项正确;溶液中Cl,-,移向Mg电极,即Cl,-,向负极移动,D项错误。,方法归纳,原电池正、负极判断的常用方法:若两电极均为金属材料,则较活泼金属一般作,负极;若两电极分别为金属和非金属材料,则金属材料作负极。在原电池工作时,被不断消耗,的电极一般为负极。电子流出的电极为负极,阴离子移向的电极为负极,发生氧化反应的电,极为负极。对于燃料电池,非O,2,通入的电极一般为负极。,考点分析,江苏高考以“电化学”为依托考查氧化还原反应原理的运用,主要内容有电极反,应式的书写,判断电解质溶液浓度、pH的变化,以及能源、环保等热点问题。,3.,(2010江苏单科,11,4分,)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确,的是,(),A.该系统中只存在3种形式的能量转化,B.装置Y中负极的电极反应式为:O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生,D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化,答案,CA项,系统中存在光能电能、电能化学能、化学能电能、电能机械能等多,种形式的能量转化;B项,Y中负极的电极反应式为H,2,-2e,-,2H,+,;C项,装置X可电解水生成H,2,和,O,2,;D项,无论是原电池还是电解池都不可能实现电能与化学能间的完全转化。,4.,(2009江苏单科,12,3分,)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关,于该电池的叙述正确的是,(),A.该电池能够在高温下工作,B.电池的负极反应为:C,6,H,12,O,6,+6H,2,O-24e,-,6CO,2,+24H,+,C.放电过程中,H,+,从正极区向负极区迁移,D.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO,2,气体,L,答案,BA项,微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡,故不正确;C项,放电时H,+,向正极区迁,移,故不正确;D项,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO,2,气体22.4 L。,5.,(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O,2,在正极放电的是,(),A.锌锰电池,B.氢燃料电池,C.铅蓄电池,D.镍镉电池,答案,B氢燃料电池中,负极上H,2,放电,正极上O,2,放电,A、C、D中均不存在O,2,放电,故选B。,6.,(2015天津理综,4,6分)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子,通过。下列有关叙述正确的是(),A.铜电极上发生氧化反应,B.电池工作一段时间后,甲池的,c,(S,)减小,C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加,D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡,答案,C题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e,-,Zn,2+,;Cu为正极,电极反,应式为Cu,2+,+2e,-,Cu,发生还原反应。Zn,2+,通过阳离子交换膜向正极移动;乙池溶液中消耗的,Cu,2+,与由甲池迁移过来的Zn,2+,的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通,过阳离子交换膜。故选C。,7.,(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成,为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+,n,O,2,+2,n,H,2,O,4M(OH),n,已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法,不正确的是,(),A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面,B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高,C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4M,n,+,+,n,O,2,+2,n,H,2,O+4,n,e,-,4M(OH),n,D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH),2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜,答案,CA项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O,2,扩散至电,极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量,最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故M,n,+,不能通过,则正极的电极反应式为O,2,+4e,-,+2H,2,O,4OH,-,;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e,-,Mg,2+,为防止负极区沉积,Mg(OH),2,可采用阳离子交换膜阻止OH,-,进入负极区。,评析,本题设计新颖,以新型电池为背景,考查原电池的工作原理。,考点二电解原理及其应用,A组,自主命题,江苏卷题组,1.,2017江苏单科,16(4)(5),6分铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al,2,O,3,含SiO,2,和Fe,2,O,3,等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:,注:SiO,2,在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。,(4)“电解”是电解Na,2,CO,3,溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为,。,(5)铝粉在1 000 时可与N,2,反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH,4,Cl固体并充分混合,有利于,AlN的制备,其主要原因是,。,答案,(4)4C,+2H,2,O-4e,-,4HC,+O,2,H,2,(5)NH,4,Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al,2,O,3,薄膜,解析,本题考查了以铝土矿为原料制备铝的工艺流程,涉及离子方程式的书写和电化学的相,关知识。,(4)阳极应是H,2,O电离出的OH,-,放电,生成O,2,和H,+,在Na,2,CO,3,溶液充足的条件下,H,+,与C,反应生,成HC,故阳极的电极反应式为:4C,+2H,2,O-4e,-,4HC,+O,2,;阴极的电极反应式为:,4H,2,O+4e,-,2H,2,+4OH,-,所以物质A为H,2,。,(5)铝粉表面有Al,2,O,3,薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH,4,Cl固体,NH,4,Cl分解生成的HCl能与,Al,2,O,3,反应,破坏Al,2,O,3,薄膜,有利于Al和N,2,反应。,2.,2014江苏单科,20(1),5分,0.30硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫,化氢获得硫单质有多种方法。,(1)将烧碱吸收H,2,S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区,发生如下反应:,S,2-,-2e,-,S,(,n,-1)S+S,2-,写出电解时阴极的电极反应式:,。,电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成,。,答案,(5分)(1)2H,2,O+2e,-,H,2,+2OH,-,+2H,+,(,n,-1)S+H,2,S,解析,(1)由电解原理知,阴极发生还原反应,又因为是碱性溶液中,所以电极反应式为2H,2,O+,2e,-,H,2,+2OH,-,。由题意知,在酸性条件下生成单质S,所以离子方程式为,+2H,+,(,n,-1)S+H,2,S。,命题归纳,化工流程题中一般会涉及陌生方程式的书写,要求学生阅读、分析、理解、运用,题中的信息,才能准确写出方程式。从近几年高考看,此类方程式的书写已成为必考题,要求写,出的方程式涉及的反应类型可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。,方法归纳,陌生方程式书写的关键点是准确找出反应物和产物,可以通过流程图或题中给出,的文字和图像信息,也可以利用自己储备的知识。因此必须读透流程图中的信息并筛选出有,用信息。,B组统一命题、省(区、市)卷题组,1.,(2018课标,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO,2,+H,2,S协同转化装置,实现对天然气中CO,2,和H,2,S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和,石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:,EDTA-Fe,2+,-e,-,EDTA-Fe,3+,2EDTA-Fe,3+,+H,2,S,2H,+,+S+2EDTA-Fe,2+,该装置工作时,下列叙述错误的是,(),A.阴极的电极反应:CO,2,+2H,+,+2e,-,CO+H,2,O,B.协同转化总反应:CO,2,+H,2,S,CO+H,2,O+S,C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低,D.若采用Fe,3+,/Fe,2+,取代EDTA-Fe,3+,/EDTA-Fe,2+,溶液需为酸性,答案,C本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应可知该极发生氧化反应,为阳,极,则ZnO石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:CO,2,+2H,+,+2e,-,CO+H,2,O,A正确;装置工作时,涉及三个反应,Fe,2+,与Fe,3+,的转化循环进行,总反应为CO,2,与H,2,S之间的反应,根据得失电子守恒,可知总反应为:CO,2,+H,2,S,CO+H,2,O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO石墨烯与电源,负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高,C错误;Fe,2+,、Fe,3+,均在酸性环境中稳定存,在,D正确。,审题技巧,解题的关键是电极名称的确定。如本题中CO,2,CO为还原反应阴极,Fe,2+,Fe,3+,为氧化反应阳极。,2.,(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO,2,二次电池。将Na-,ClO,4,溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:,3CO,2,+4Na,2Na,2,CO,3,+C。下列说法错误的是,(),A.放电时,Cl,向负极移动,B.充电时释放CO,2,放电时吸收CO,2,C.放电时,正极反应为:3CO,2,+4e,-,2C,+C,D.充电时,正极反应为:Na,+,+e,-,Na,答案,D本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4Na-4e,-,4Na,+,正极反应为,3CO,2,+4e,-,C+2C,;Na,+,移向正极,C,、Cl,移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相,反,B正确;充电时,阳极反应为2C,+C-4e,-,3CO,2,D错误。,规律总结,二次电池充、放电的电极判断,二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充电时,的阴极。,3.,(2017课标,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工,作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是,(),A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零,B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩,C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流,D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,答案,C本题考查外加电流的阴极保护法。将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防,止钢管桩被腐蚀,外加保护电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流,故其表面腐蚀电流接近,于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生氧化反应,失去电子,电子从高硅铸铁流,向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项错,误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。,审题技巧,本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属,作为阳极材料,是活性电极,优先于溶液中的粒子放电,且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳,极,“惰性”说明在此条件下铁不放电,只是起导电作用(辅助)。做题时,应“具体问题具体分,析”,不能一味地“按章办事”。,4.,(2017课标,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶,液一般为H,2,SO,4,-H,2,C,2,O,4,混合溶液。下列叙述错误的是,(),A.待加工铝质工件为阳极,B.可选用不锈钢网作为阴极,C.阴极的电极反应式为:Al,3+,+3e,-,Al,D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,答案,C本题考查电解原理的应用。,O,3,发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴,极材料应为金属或导电的非金属,可选用不锈钢网,B正确;电解质溶液中含有大量H,+,故阴极的,电极反应式为2H,+,+2e,-,H,2,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。,知识拓展,关于电解原理的“不寻常”应用,1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。,2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素CO(NH,2,),2,制氢气。,3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN,-,。,5.,(2014大纲全国,9,6分,)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物,镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法,不正确,的是,(),A.放电时正极反应为:NiOOH+H,2,O+e,-,Ni(OH),2,+OH,-,B.电池的电解液可为KOH溶液,C.充电时负极反应为:MH+OH,-,H,2,O+M+e,-,D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高,答案,C在金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)中,MH(M为零价,H为零价)在负极发生反应:MH,+OH,-,-e,-,M+H,2,O,NiOOH在正极发生反应:NiOOH+H,2,O+e,-,Ni(OH),2,+OH,-,电解液可为,KOH溶液,A、B正确;充电时,阴极反应式为M+H,2,O+e,-,MH+OH,-,C错误;MH中氢密度越大,单位体积电池所储存电量越多,即电池能量密度越高,D正确。,评析,本题对充电电池充、放电时的电极反应式的书写及电解液的选择等进行了考查。试题,的起点高,落点低,难度中等,区分度很好。,6.,(2014课标,12,6分,)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。,下列叙述,错误,的是,(),A.a为电池的正极,B.电池充电反应为LiMn,2,O,4,Li,1-,x,Mn,2,O,4,+,x,Li,C.放电时,a极锂的化合价发生变化,D.放电时,溶液中Li,+,从b向a迁移,答案,C由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li,+,从负极(b)向正极(a)迁移,A项、,D项正确;该电池放电时,负极:,x,Li-,x,e,-,x,Li,+,正极:Li,1-,x,Mn,2,O,4,+,x,Li,+,+,x,e,-,LiMn,2,O,4,a极Mn元素,的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。,7.,(2016课标,11,6分)三室式电渗析法处理含Na,2,SO,4,废水的原理如图所示,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S,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S,离子向正极迁移,正极区溶液pH增大,B.该法在处理含Na,2,SO,4,废水时可以得到NaOH和H,2,SO,4,产品,C.负极反应为2H,2,O-4e,-,O,2,+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O,2,生成,答案,B负极区(阴极)电极反应为:4H,+,+4e,-,2H,2,正极区(阳极)电极反应为:4OH,-,-4e,-,2H,2,O+O,2,。A项,通电后S,向正极移动,正极区OH,-,放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负,极反应为4H,+,+4e,-,2H,2,溶液pH增大;D项,当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol,O,2,生成。,思路梳理,1.通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括由水电离出的H,+,和OH,-,)。,2.通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作,阳极时,活泼金属优先放电)。,3.正确书写电极反应式,要注意原子数、电荷数是否守恒。,4.能结合题目要求分析电解时的各种变化情况,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度,的变化、pH的变化等。,8.,2018课标,27(3),4分焦亚硫酸钠(Na,2,S,2,O,5,)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。,回答下列问题:,(3)制备Na,2,S,2,O,5,也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO,2,碱吸收液中含有NaHSO,3,和,Na,2,SO,3,。阳极的电极反应式为,。电解后,室的NaHSO,3,浓度,增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na,2,S,2,O,5,。,答案,(3)2H,2,O-4e,-,O,2,+4H,+,a,解析,(3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H,2,SO,4,实际放电的是水电离出的OH,-,电极反应,式为2H,2,O-4e,-,O,2,+4H,+,。电解过程中,阳离子(H,+,)向右侧移动,则a室中S,+H,+,HS,NaHSO,3,浓度增大。,9.,(2015北京理综,27,14分,)研究CO,2,在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿,领域。,(1)溶于海水的CO,2,主要以4种无机碳形式存在,其中HC,占95%。写出CO,2,溶于水产生HC,的方程式:,。,(2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳。,写出钙化作用的离子方程式:,。,同位素示踪法证实光合作用释放出的O,2,只来自于H,2,O。用,18,O标记物质的光合作用的化学,方程式如下,将其补充完整:,+,(CH,2,O),x,+,x,18,O,2,+,x,H,2,O,(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶,解无机碳,可采用如下方法:,气提、吸收CO,2,。用N,2,从酸化后的海水中吹出CO,2,并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚,线框中的装置补充完整并标出所用试剂。,滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO,3,再用,x,molL,-1,HCl溶液滴定,消耗,y,mL HCl溶,液。海水中溶解无机碳的浓度=,molL,-1,。,(4)利用下图所示装置从海水中提取CO,2,有利于减少环境温室气体含量。,结合方程式简述提取CO,2,的原理:,。,用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的方法是,。,答案,(14分)(1)CO,2,+H,2,O,H,2,CO,3,、H,2,CO,3,H,+,+HC,(2)2HC,+Ca,2+,CaCO,3,+CO,2,+H,2,O,x,CO,2,2,x,O,(3),(4)a室:2H,2,O-4e,-,4H,+,+O,2,H,+,通过阳离子膜进入b室,发生反应:H,+,+HC,CO,2,+H,2,O,c室的反应:2H,2,O+2e,-,2OH,-,+H,2,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装,置入口海水的pH,解析,(3)向盛有海水的装置中通入N,2,应长进短出,酸化海水应用难挥发的H,2,SO,4,。,由NaHCO,3,+HCl,NaCl+CO,2,+H,2,O可以看出,n,(NaHCO,3,)=,n,(HCl),c,(C)=,=,=,molL,-1,。,(4)a室为阳极室,H,2,O放电生成的H,+,可通过阳离子膜进入b室与HC,反应产生CO,2,;c室为阴极,室,H,2,O放电生成OH,-,使c室溶液呈碱性,故用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近,装置入口海水的pH后,再将其排回大海。,评析,本题以研究CO,2,在海洋中的转移和归宿为载体,考查了方程式的书写、物质,的分离与提取、电化学、化学计算等,综合性较强,有难度但不失基础。,C组,教师专用题组,1.,(2015浙江理综,11,6分)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H,2,O-CO,2,混合气体制备H,2,和,CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法,不正确,的是,(),A.X是电源的负极,B.阴极的电极反应式是:H,2,O+2e,-,H,2,+O,2-,CO,2,+2e,-,CO+O,2-,C.总反应可表示为:H,2,O+CO,2,H,2,+CO+O,2,D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11,答案,D由图示可看出:H,2,OH,2,、CO,2,CO均为还原反应,X应为电源负极,A项正确;阴极,电极反应式为H,2,O+2e,-,H,2,+O,2-,和CO,2,+2e,-,CO+O,2-,阳极电极反应式为2O,2-,-4e,-,O,2,总,反应为H,2,O+CO,2,H,2,+CO+O,2,B、C项正确;阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21,D,项不正确。,2.,(2014浙江理综,11,6分,)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类,型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是:Ni(OH),2,+M,NiOOH+MH,已知:6NiOOH+NH,3,+H,2,O+OH,-,6Ni(OH),2,+N,下列说法正确的是,(),A.NiMH电池放电过程中,正极的电极反应式为:NiOOH+H,2,O+e,-,Ni(OH),2,+OH,-,B.充电过程中OH,-,离子从阳极向阴极迁移,C.充电过程中阴极的电极反应式:H,2,O+M+e,-,MH+OH,-,H,2,O中的H被M还原,D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液,答案,A镍氢电池放电时负极电极反应式为MH-e,-,+OH,-,M+H,2,O,正极电极反应式为,NiOOH+e,-,+H,2,O,Ni(OH),2,+OH,-,故A项正确;充电时,阴离子移向阳极,故B项错误;H,2,O分子中,有一个转变为MH中H,M并没有参与反应,故C项错误;从题干所给的反应方程式中可以看出,KOH溶液、氨水会将NiOOH转化为Ni(OH),2,使电池失去放电能力,故D项错误。,3.,(2014广东理综,11,4分)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极为Al,其他电极均为Cu,则,(),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,答案,A由图示可分析出该图中为原电池的负极,为电解池的阴极,电子流向为电极,A电极,电流方向:电极A电极,A正确。Al电极发生氧化反应,B错误。电极,发生的电极反应为Cu,2+,+2e,-,Cu,电极上有Cu生成,C错误。电极的电极反应为Cu-2e,-,Cu,2+,D错误。,4.,(2015福建理综,9,6分,)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是,(),A.X可能是金属铜B.Y不可能是氢气,C.Z可能是氯化钠D.Z可能是三氧化硫,答案,A若用惰性电极电解CuCl,2,溶液,可以生成Cu和Cl,2,Cu可以在Cl,2,中燃烧生成CuCl,2,故X,可能是金属铜,A正确;若用惰性电极电解HCl的水溶液,可生成H,2,和Cl,2,H,2,和Cl,2,在点燃的条件下,可以生成HCl,故Y可能是H,2,故B错误;在水溶液中Na,+,不可能放电,故C错误;若Z是三氧化硫,则,Z的水溶液为H,2,SO,4,溶液,电解H,2,SO,4,溶液得到的X和Y作用不会生成三氧化硫,故D错误。,5.,(2015山东理综,29,15分,)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由,电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。,(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为,溶液(填化学式),阳极电极反应式为,电解过程中Li,+,向,电极,迁移(填“A”或“B”)。,(2)利用钴渣含Co(OH),3,、Fe(OH),3,等制备钴氧化物的工艺流程如下:,Co(OH),3,溶解还原反应的离子方程式为,。铁渣中,铁元素的化合价为,。在空气中煅烧CoC,2,O,4,生成钴氧化物和CO,2,测得充分煅烧后固,体质量为2.41 g,CO,2,体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为,。,答案,(1)LiOH2Cl,-,-2e,-,Cl,2,B,(2)2Co(OH),3,+S,+4H,+,2Co,2+,+S,+5H,2,O或Co(OH),3,+3H,+,Co,3+,+3H,2,O,2Co,3+,+S,+H,2,O,2Co,2+,+S,+2H,+,+3Co,3,O,4,解析,(1)B极区产生H,2,则B极区发生还原反应,为阴极;A极电极反应式为2Cl,-,-2e,-,Cl,2,为,阳极。A极区电解液为LiCl溶液,B极区电解液为LiOH溶液;Li,+,(阳离子)向阴极(B电极)移动。,(2)向浸液中加入了具有氧化性的NaClO,3,和O,2,所以铁渣中的铁元素为+3价。设钴氧化物的化,学式为Co,x,O,y,由,x,CoC,2,O,4,+,O,2,Co,x,O,y,+2,x,CO,2,(59,x,+16,y,)g 2,x,22.4 L,2.41 g 1.344 L,则,=,解得,x,y,=34,则钴氧化物的化学式为Co,3,O,4,。,6.,2014北京理综,26(4),4分NH,3,经一系列反应可以得到HNO,3,和NH,4,NO,3,如下图所示。,(4)中,电解NO制备NH,4,NO,3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH,4,NO,3,需补,充物质A。A是,说明理由:,。,答案,(4)NH,3,根据反应:8NO+7H,2,O,3NH,4,NO,3,+2HNO,3,电解产生的HNO,3,多,解析,由图示知,阴极反应为:NO+6H,+,+5e,-,N,+H,2,O,阳极反应为:NO+2H,2,O-3e,-,N,+,4H,+,根据得失电子守恒可判断出:当转移的电子数目相同时,阳极产生的N,的物质的量多于,阴极产生的N,的物质的量,为使电解产物全部转化为NH,4,NO,3,可补充NH,3,。,7.,(2017天津理综,7节选,6分)某混合物浆液含Al(OH),3,、MnO,2,和少量Na,2,CrO,4,。考虑到胶体的,吸附作用使Na,2,CrO,4,不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分,离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答中的问题。,.含铬元素溶液的分离和利用,(4)用惰性电极电解时,Cr,能从浆液中分离出来的原因是,分离后含铬元素的粒子是,;阴极室生成的物质为,(写化学式)。,答案,(4)在直流电源作用下,Cr,通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液Cr,和Cr,2,NaOH和H,2,解析,(4)依据离子交换膜的性