2018届高考化学基础知识自查复习检测22.doc
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4、T11/全国丙卷T112015全国卷T11/全国卷T26(1)(2)2014全国卷T122013全国卷T10、T27(5)、T28(5)/全国卷T112012全国卷T26(4)考点1| 原电池的工作原理及应用基础知识自查1概念及反应本质电化学上将能把化学能转化为电能的装置,其本质是发生了氧化还原反应。2构成条件(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入电解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。(4)能自发发生氧化还原反应。3工作原理如图是CuZn原电池,请填空:(1)反应原理电极名称负极正极电极材料ZnCu电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=C
5、u反应类型氧化反应还原反应(2)原电池中的三个方向电子方向:从负极流出沿导线流入正极;电流方向:从正极沿导线流向负极;离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。(3)两种装置的比较图中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2,会有一部分Zn与Cu2直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。图中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中,Zn与Cu2不直接接触,不存在Zn与Cu2直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。(4)盐桥作用连接内电路,形成闭合回路;平衡电荷,使原电池不断产生电流。4原电池原理的三个应
6、用(1)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。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。(2)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。(3)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加快。例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。应用体验1在如图所示的8个装置中,不能形成原电池的是_(填序号),并指出原因。提示只有一个金属,不能构成两极两极金属相同酒精不是电解质溶液,不导电未形成闭合回路2(1)根据反应Fe2Fe3=3Fe2设计的原电池的负极反应
7、式为_,正极反应式为_。(2)根据2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O设计的原电池的正极反应式为_。提示(1)Fe2e=Fe22Fe32e=2Fe2(2)O24e4H=2H2O考点多维探究角度1原电池的工作原理及电极判断1(2015天津高考)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() 【导学号:99682209】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(SO)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CA.Cu作正极,电极上发生还原反应,错误;B.电池工作过程中,
8、SO不参加电极反应,故甲池的c(SO)基本不变;C.电池工作时,甲池反应为Zn2e=Zn2,乙池反应为Cu22e=Cu,甲池中Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池,以维持溶液中电荷平衡,由电极反应式可知,乙池中每有64 g Cu析出,则进入乙池的Zn2为65 g,溶液总质量略有增加,正确;D.由题干信息可知,阴离子不能通过阳离子交换膜。2控制适合的条件,将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()A反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时,甲中石墨电极上Fe3被还原C电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态D电流表读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的
9、石墨电极为负极D由图示结合原电池原理分析可知,Fe3得电子变成Fe2被还原,I失去电子变成I2被氧化,所以A、B正确;电流表读数为零时,Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率,反应达到平衡状态,C正确;D项在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe32I2Fe2I2向左移动,I2被还原为I,乙中石墨为正极,D不正确。3分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是()A中Mg作负极,中Fe作负极B中Mg作正极,电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极,电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极,电极反应式为2H2e=H2B中Mg不与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极
10、;中Fe在浓HNO3中钝化,Cu和浓HNO3反应失去电子作负极,则Fe作正极,A、C错误;中电池总反应为2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2,负极反应式为2Al8OH6e=2Al(OH)4,二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2,B正确;中Cu作正极,电极反应式为O22H2O4e=4OH,D错误。原电池的工作原理简图注意:一般负极金属较活泼,正极金属或非金属不活泼。一般负极溶解或质量减轻,正极有气泡或质量增重。若有盐桥,盐桥中的阴离子移向负极区,阳离子移向正极区。角度2原电池原理的应用4有A、B、C、D、E五块金属片,进行如下实验,试比较金属活动性的强弱: 【导学号
11、:99682210】(1)A、B用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,A极为负极,活动性_;(2)C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,电流由D导线C,活动性_;(3)A、C相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,C极产生大量气泡,活动性_;(4)B、D相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,D极发生氧化反应,活动性_;(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液,E先析出,活动性_。综上所述,这五种金属的活动性从强到弱的顺序为_。答案(1)AB(2)CD(3)AC(4)DB(5)BEACDBE5把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的
12、稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他条件不变,则图像是_。解析(1)a中加入CuSO4,消耗一部分Zn,Cu、Zn形成原电池,反应速率加快,所以a放出H2的量减少,但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn,但不影响产生H2的量,速率也加快。(3)CH3COONa与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH,从而减慢反应速率,但产生H2的量
13、没发生变化。答案(1)A(2)B(3)C6请运用原电池原理设计实验,验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式,负极:_,正极:_,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。答案Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2原电池设计的思维模板(1)正、负极材料的选择:根据氧化还原关系找出正、负极材料,一般选择活泼性较强的金属作为负极;活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(2)电解质溶液的选择:电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接
14、盐桥),则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。(3)画装置图:注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线,要形成闭合回路。考点2| 常见化学电源的原理及电极反应式的书写基础知识自查1一次电池(以碱性锌锰干电池为例) 总反应为ZnMnO2H2O=Mn(OH)2ZnO。负极:Zn2OH2e=ZnOH2O;正极:MnO22H2O2e=Mn(OH)22OH。2二次电池(1)铅蓄电池是最常见的二次电池,总反应为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(2)二次电池充电时的电极连接3燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分为酸性和碱性两种。介质酸性碱性负极反应式2H24e
15、=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O注:燃料电池的电极不参加电极反应,外通入的燃料发生负极反应,O2发生正极反应。书写电极反应时,注意介质的参与反应。应用体验1已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2请回答下列问题:(1)放电时,负极反应式为_,正极反应式为_。(2)充电时,阴极反应式为_,阳极反应式为_。(3)放电时,K向_极迁移,负极的溶液pH的变化为_。(4)充电时,镍镉电池的负极应与外接电源的_极相连。提示(1)Cd2e2OH=
16、Cd(OH)22NiOOH2e2H2O=2Ni(OH)22OH(2)Cd(OH)22e=Cd2OH2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O(3)正减小(4)负2以CO为燃料气,请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应式和总反应式(填入表格中)。提示O24e4H=2H2O2CO4e2H2O=2CO24H2COO2=2CO2O24e2H2O=4OH2CO4e8OH=2CO4H2O2COO24OH=2CO2H2OO24e=2O22CO4e2O2=2CO22COO2=2CO2O24e2CO2=2CO2CO4e2CO=4CO22COO2=2CO2考点多维探究角度1常见化学电源的原理分析1
17、(2017长沙模拟)比亚迪双模电动汽车使用的是高铁电池,其总反应为3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH3Zn2K2FeO48H2O,下列说法正确的是()A放电时,若有6 mol电子发生转移,则有2 mol K2FeO4被氧化B放电时,正极反应为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OHC充电时,电池的负极与外接电源的负极相连D充电时,阴极附近溶液的pH变小C由反应方程式可知,放电时,K2FeO4被还原,A项错误;放电时正极得电子,电极反应为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH,B项错误;充电时,电池的负极与外接电源的负极相连,C项正确;充电时,阴极附近溶液的pH变大,D项错误。2(201
18、7信阳市一模)某充电宝锂离子电池的总反应为xLiLi1xMn2O4LiMn2O4,某手机镍氢电池总反应为NiOOHMHMNi(OH)2(M为储氢金属或合金),有关上述两种电池的说法不正确的是()A锂离子电池放电时,Li向正极迁移B镍氢电池放电时,正极的电极反应式:NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHC如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电D锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:LiMn2O4xe=Li1xMn2O4xLiDA项,锂离子电池放电时阳离子移向正极,所以Li向正极迁移,故A正确;B项,放电时,正极发生还原反应,方程式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH,故B正确;C项,题图表示用锂离
19、子电池为放电过程,而镍氢电池为充电过程,故负极Li接M极发生MHe=MH,故C正确;D项,锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:Lie=Li,故D错误。3(2016全国丙卷)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2ZnO24OH2H2O=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:Zn4OH2e=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)CA项,充电时,电解质溶液中K向阴极移动,错误;B项,充电时,总反应方程式为2Zn(OH)2ZnO24
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