精修版高考化学备考专题04 电化学问题的综合探究 含解析.doc
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1、精品文档高考化学10【2016年高考天津卷】氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:_。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。 电解一段时间后
2、,c(OH)降低的区域在_ (填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是_。c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:_。【答案】(1)污染小;可再生;来源广;资源丰富;燃烧热值高;H2+2OH-2e-=2H2O(5)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢(或N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低)。【考点定位】考查化学反应中的能量变化、电解原理及其应用【名师点晴】本题考查的知识点较多,
3、以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时,要注意掌握一般的书写方法:电极反应是一种离子反应,遵循书写离子反应的所有规则;将两极反应的电子得失数配平后,相加得到总反应,总反应减去一极反应即得到另一极反应;负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO32-形式存在);溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时,要注意
4、从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。2.【2015上海化学】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空:(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式。(2)离子交换膜的作用为:、。(3)精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式。【答案】(1) 2Cl2H2OCl2H22OH。(2)阻止O
5、H-进入阳极室,与Cl2发生副反应:2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。(3)a;d;(4)2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O。【考点定位】考查电解原理的应用、氧化还原反应方程式的书写、电离平衡常数在比较离子浓度大小的应用的知识。【名师点睛】氧化还原反应、电解原理、弱电解质的电离平衡理论、盐的水解、离子浓度大小比较是中学化学中的重要知识和理论,要掌握其反应原理、规律、方法、比较依据
6、,再结合实际情况,进行正确的判断,得到相应的答案。1、原电池正负极的判断(1)原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应,如果给出一个化学反应方程式判断正、负极,可以直接根据化合价的升降来判断,发生氧化反应的一极为负极,发生还原反应的一极为正极。(2)判断电极时,不能简单地依据金属的活泼性来判断,要看反应的具体情况,如:a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子,Al作负极,Mg作正极;b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后,比Cu等金属更难失电子,Cu等金属作负极,Fe、Al作正极。2、原电池中电极反应式的书写(1)如果题目给定的是图示装置,先分析正、负极,再根据正、负极反应规律写电极反应式。
7、(2)如果题目给定的是总反应式,可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素化合价的变化情况),再选择一个简单变化情况写电极反应式,另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式,用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。(3)需要特别指出,对于可逆电池的反应,需要看清楚“充电”、“放电”的方向,放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解原理。(4)原电池电极反应式的书写一定要考虑介质的影响。3、电解池的“两看、五注意”:(1)两看:一看“电极材料”:若阳极材料是除金、铂以外的其他金属,则在电解过程中,优先考虑阳极材料本身失去电子被氧化,而不考虑溶液中阴离子放电的难易。再看“
8、离子放电的难易”:若阳极材料是惰性电极,则在电解过程中首先分析溶液中离子放电的难易。(2)五注意:注意正、负(阴、阳),抓守恒(电子、电荷),关注介质。当缺氧时,需加H2O生成H或加OH生成H2O或加CO32生成CO2或加O2生成H2O。在碱性介质中不能出现H或CO2,酸性介质中不能出现OH,特别要关注非水溶液介质(如熔融碳酸盐、熔融金属氧化物及氢化物)。Fe作电极失2e生成Fe2。二次电池放电时体现原电池原理,充电时体现电解池原理。电解池阳极阴离子的放电顺序(失电子由易到难)为S2IBrClOH含氧酸根;阴极阳离子的放电顺序(得电子由易到难)为AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H (水)A
9、l3Mg2NaCa2K。电化学原理的分析和应用是高考的热点。和2016年大纲相比,主要变化有:“理解原电池和电解池的构成”,要求由“了解”提高为“理解”;“理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施”降低为“了解”。因此预测2017年关于新型电源的工作原理分析、电极反应式的书写仍会在高考中出现,必须高度关注。同样电解原理及其应用也是高考的高频考点,因其与氧化还原反应、离子反应,电解质溶液、元素化合物性质等知识联系密切而成为高考的重点和热点。由于电解原理在工业上的应用更加广泛,预测2017年高考,仍会联系化学工艺过程对电解原理的应用进行考查,应给予高度关注。1、与生产生活相
10、联系,考查金属的腐蚀、防腐等电化学知识的应用。2、考查新型可充电电池、燃料电池电极反应式的书写及应用。3、考查电解的基本原理,电解制备物质等电解相关应用。4、考查电化学基本原理与氧化还原反应结合及相关计算。电极的判断1、原电池:根据构成原电池的电极材料判断;根据电子的流向或电流方向判断;根据电解反应进行判断;根据两极现象(产物)判断2、电解池:根据外接电源判断;根据电子流向或电流方向判断;根据电解反应进行判断;根据两极现象(产物)判断电极反应式的书写和判断1、先判断电极名称。并依据电极名称判断该电极发生氧化反应还是还原反应;2、根据发生的反应判断电子得失情况,并找出是何种物质得失电子及得失电子
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