高頻考點1 躲不開的氧化還原反應與電化學

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1、 考點1 躲不開的氧化還原反應與電化學 【先來提一題】 1、氧化還原反應 【例】水熱法制備Fe3O4納米顆粒的反應是 3Fe2++2S2O32-+O2+xOH— Fe3O4+S4O62-+2H2O，下列說法中，正確的是 A．每生成1mol Fe3O4，反應轉移的電子總數為2mol B．Fe2+和S2O32-都是還原劑 C．1mol Fe2+被氧化時，被Fe2+還原的O2的物質的量為1/3mol D．x=2 【解析】B；本題根據電荷守恒可確定x的值，3×2-4-x=-2，x=4，Fe3O4中兩個鐵為+3價，一個鐵為+2價，在反應中每生成1mol

2、Fe3O4同時消耗1mol O2，所以轉移的電子數為4 mol，S2O32-中S由+2價升高為+5/2價，所以還原劑有Fe2+、S2O32-，而氧化劑為O2。1mol Fe2+被氧化時，提供1 mol電子，被Fe2+還原的O2的物質的量為1/4mol。 【變式】 氧化還原反應中實際上包含氧化和還原兩個過程。下面是一個還原過程的反應式： NO3－ ＋4H＋＋3e－ = NO＋2H2O KMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四種物質中的一種物質(甲)能使上述還原過程發(fā)生。 (1)寫出并配平該氧化還原反應的方程式：_______________________________

3、________。 (2)反應中硝酸體現了 、 性質。 (3)反應中若產生0.2 mol氣體，則轉移電子的物質的量是 mol。 (4)若1 mol甲與某濃度硝酸反應時，被還原硝酸的物質的量增加，原因是： 。 【解析】硝酸具有氧化性，題目提供的四種物質中只有Cu2O具有還原性，所以反應的方程式為。在反應中，硝酸和Cu2O生成了硝酸銅和水，硝酸表現了酸性和氧化性，根據得失電子守恒，產生0.2 mol NO氣體，轉移0.6 mol電子；當硝酸被還原為NO2時，單位質量的Cu2O消耗的硝酸量增

4、加。 【答案】：（1） （2）酸性 氧化性 （3）0.6 (4)使用了較濃的硝酸，產物中有部分二氧化氮生成。 2、 電化學 【例】圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時間后，在c、d兩極上共收集到336mL（標準狀態(tài)）氣體?；卮穑? （1）直流電源中，M為 極。 （2）Pt電極上生成的物質是 ，其質量為 __g。 （3）電源輸出的電子，其物質的量與電極b、c、d分別生成 的物質的物質的量之比為：2∶___∶_ ∶ 。 （4）AgNO3溶液的濃度（填增大、減小或不變。下同） ， AgNO3溶液的pH

5、 ，H2SO4溶液的濃度 ， H2SO4溶液的pH ___。 （5）若H2SO4溶液的質量分數由5.00%變?yōu)?.02%，則原有5.00%的H2SO4溶液為 g。 【解析】點解5.00%的稀H2SO4，實際上是電解其中的水。陰極產生H2，陽極產生O2，且V(H2)：V(O2)=2:1，據此可確定d極為陰極，則電源的N極為負極，V(H2)=336 mL×2/3=224 mL，即為0.01 mol，V(O2)=336 mL×1/3=112 mL，即為0.005 mol。說明電路上有0.02 mol電子，因此在b極（Pt、陰極）產生Ag：0.02×108=2.16g，即0.02 mo

6、l的Ag。則n（e）：n（Ag）：n（O2）：n（H2）=0.02:0.02:0.005:0.01=2:2:1/2:1；由Ag（陽）電極、Pt（陰）電極和AgNO3溶液組成的電鍍池，因此AgNO3溶液濃度不變，pH也不變。電解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水發(fā)生電解，因此H2SO4溶液濃度增大，pH減小。設原5.00%的H2SO4溶液為xg，電解消耗水0.01×18=0.18g，則：5.00%x=5.02%(x-0.18)，解得： x=45.18g。 【變式】生物體中細胞膜內的葡萄糖（C6H12O6 ）與細胞膜外的堿性富氧液體及細胞膜構成微型的生物原電池。下列有關電極反應及其產物的判

7、斷正確的是 A．負極反應可能是O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ B．負極反應的產物主要是C6H12O6被氧化生成的CO32－、HCO3－、H2O C．正極反應可能是C6H12O6＋24OH――24e－＝6CO2＋18H2O D．正極反應的產物主要是葡萄糖生成的CO2、HCO3－、H2O 【答案】B 根據題給信息可知：原電池的負極應為葡萄糖，正極應為O2。由于細胞液呈弱堿性，所以負極反應為：C6H12O6＋24OH――24e－＝6CO2＋18H2O，生成的CO2與OH-作用生成CO32－、HCO3－。正極反應為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。所以答案為B。 【再來

8、縮一說】 【氧化－還原反應】 一、氧化-還原反應、氧化劑和還原劑、氧化產物和還原產物的判斷 1、表5-1 氧化-還原反應中反應物與生成物的關系 反應物 變化特點 生成物 還原劑 升、失、氧 氧化產物 氧化劑 降、得、還 還原產物 總結：升、失、氧、還、還 降、得、還、氧、氧 2、根據氧化還原反應方程式 化合價升高（失ne—）被氧化 氧化劑 ＋還原劑＝ 還原產物＋氧化產物 化合價降低（得ne—）被還原 （較強）（較強） （較弱） （較弱） 在同一氧化還原反應中， 氧化性：氧化劑＞氧化產物 還原性：還原劑＞還原產物 氧化劑的氧化性越強

9、，則其對應的還原產物的還原性就越弱；還原劑的還原性越強，則其對應的氧化產物的氧化性就越弱。 3、根據金屬活動性順序表 在金屬活動性順序表中，金屬的位置越靠前，其還原性就越強（鉑金除外）；金屬的位置越靠后，其陽離子的氧化性就越強。 4、根據元素周期表 同周期元素，隨著核電荷數的遞增，其單質氧化性逐漸增強，還原性逐漸減弱。同主族元素，隨著核電荷數的遞增，其單質氧化性逐漸減弱，還原性逐漸增強。 5、根據反應的難易程度 氧化還原反應越容易進行(表現為反應所需條件越低)，則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強。 6、其它條件 一般溶液的酸性越強或

10、溫度越高，則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強，反之則越弱。 二、氧化-還原反應規(guī)律 1、同一元素相鄰價態(tài)間不發(fā)生氧化還原反應。 2、既有氧化性又有還原性的物質與強還原性物質反應時表現氧化性,與強氧化性物質反應時表現還原性,在自身的氧化-還原反應中既表現氧化性又表現還原性。 3、化合價歸中規(guī)律：同種元素不同價態(tài)的物質之間發(fā)生氧化-還原反應時，生成物中該元素的價態(tài)介于反應物中高價與低價之間，且不能交叉。 4、電子守恒規(guī)律：氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。 如：11P4+60CuSO4+96H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4 5、先強后弱規(guī)律：多種氧化劑與同

11、一種還原劑或多種還原劑與同一種氧化劑反應時，按氧化、還原性強弱的順序依次進行反應。 【電化學理論】 電化學理論包括原電池理論和電解理論。原電池理論的主要內容：判斷某裝置是否是原電池并判斷原電池的正負極、書寫電極反應式及總反應式；原電池工作時電解質溶液及兩極區(qū)溶液的pH的變化以及電池工作時溶液中離子的運動方向；新型化學電源的工作原理。特別注意的是高考關注的日常生活、新技術內容有很多與原電池相關，還要注意這部分內容的命題往往與化學實驗、元素與化合物知識、氧化還原知識伴隨在一起。同時原電池與生物、物理知識相互滲透如生物電、廢舊電池的危害、化學能與電能的轉化、電池效率等都是理綜命題的熱點之一。電

12、解原理包括判斷電解池、電解池的陰陽極及兩極工作時的電極反應式；判斷電解池工作中和工作后溶液和兩極區(qū)溶液的pH變化；電解原理的應用及電解的有關計算。命題特點與化學其它內容（如實驗、電解質理論、環(huán)境保護）綜合，電解原理與物理知識聯系緊密，學科間綜合問題。 一、構成原電池的條件 1.要有活動性不同的兩個電極(一種金屬與另一種金屬或石墨或不溶性的金屬氧化物)； 2.要有電解質溶液； 3.兩電極浸入電解質溶液且用導線連接或直接接觸。 二、金屬的腐蝕 1.金屬腐蝕的實質：金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程。 2.金屬腐蝕分為化學腐蝕和電化腐蝕。 3.化學腐蝕實質：金屬和非電解質或其

13、它物質相接觸直接發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕。其腐蝕過程沒有電流產生。 4.電化學腐蝕實質：不純金屬或合金在電解質溶液中發(fā)生原電池反應。電化腐蝕過程有電流產生。 5.腐蝕的常見類型 ⑴析氫腐蝕 在酸性條件下，負極發(fā)生M-n e-=Mn+，正極發(fā)生2 H++2 e-=H2↑反應。 ⑵吸氧腐蝕 在極弱酸或中性條件下，負極發(fā)生M-n e-=Mn+，正極發(fā)生2H2O+O2+4e-=4 OH-反應。 6.在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢可用下列原則判斷：電解原理引起的腐蝕>原電池引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。 三、原電池、電解(鍍)池電極名稱的確定 (一)確定原電池電

14、極名稱的方法 方法一：根據電極材料的性質確定。 1.對于金屬—金屬電極，活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極； 2.對于金屬—非金屬電極，金屬是負極，非金屬是正極，如干電池等； 3.對于金屬—化合物電極，金屬是負極，化合物是正極。 方法二：根據電極反應的本身確定。 失電子的反應→氧化反應→負極；得電子的反應→還原反應→正極。 (二)確定電解(鍍)池電極名稱的方法 方法一：與外電源正極連接的一極是陽極、與負極連接的一極是陰極。 方法二：電極上發(fā)生氧化反應的是陽極，發(fā)生還原反應的是陰極。 方法三：陰離子移向的一極是陽極，陽離子移向的一極

15、是陰極。 四、分析電極反應及其產物 原電池：負極：M-n e-=Mn+ 正極：(1)、酸性溶液中 2 H+ +2 e-=H2↑ （2）、不活潑金屬鹽溶液 Mn++n e- =M （3）、中性、弱酸性條件下 2 H2O +O2+4 e-=4 OH- 電解(鍍)池： 陽極：⑴若陽極是由活性材料(除C、Pt、Au等以外的其它金屬)做成，陽極反應是陽極金屬失去電子而被氧化成陽離子； ⑵若陽極是由C、Pt、Au等惰性材料做成，陽極反應則是電解液中陰離子在陽極失去電子被氧化。陰離子失去電子能力大小順序為：I->Br-> Cl- > OH- >含氧酸根>F

16、-。 陰極：陰極反應一般是溶液中的陽離子得電子的還原反應，陽離子得電子能力大小順序為： Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 必須注意的是，電鍍時通過控制條件，Fe2+和Zn2+得電子的能力強于H+。 【然后典一點】 【氧化還原反應部分】 題型一：基本概念的考查 【例1】下列化工生產過程所發(fā)生的反應不屬于氧化還原反應的是（ ） A．用油脂制肥皂 B．用鋁土礦制金屬鋁 C．用氯氣和消石灰制漂白粉 D．用氫氣和氮氣合成氨 【點撥】判斷氧化還原反應的最基本的方法是看反應

17、前后有無化合價的變化。 題型二：氧化性、還原性強弱的判斷 【例2】氰(CN)2、硫氰(SCN)2的化學性質和鹵素(X2)很相似,化學上稱為擬鹵素 [如：（SCN）2＋H2O HSCN＋HSCNO]。它們陰離子所謂還原性強弱為:Cl-(CN)2>(SCN)2。

18、 【規(guī)律總結】氧化還原反應的方向：由強到弱 強氧化劑+強還原劑——→氧化產物（弱氧化性）+還原產物（弱還原性） 氧化性：氧化劑>氧化產物 還原性：還原劑>還原產物 由此可判斷反應能否進行；比較氧化性或還原性的強弱 【強調1】已知反應：①Cl2+2KBr=2KCl+Br2， ②KClO3 +6HCl=3Cl2+KCl +3H2O，③2KBrO3 +Cl2=Br2 + 2KClO3，下列說法正確的是（ ） A．上述三個反應都有單質生成，所以都是置換反應 B．氧化性由強到弱順序為 KBrO3＞KClO3＞Cl2＞Br2 C．反應②中還原劑與氧化劑

19、的物質的量之比為6：1 D．③中l(wèi)mol還原劑反應則氧化劑得到電子的物質的量為2mol 【點撥】該題主要考查氧化還原反應的規(guī)律、氧化劑和還原劑的判斷、對化學計量數的理解以及得失電子守恒的簡單應用） 題型三：氧化還原反應方程式配平的常見題型 【例3】配平以下氧化還原反應方程式： KMnO4+ H2C2O4+ H2SO4—— CO2+ K2SO4+ MnSO4+ H2O 當KMnO4消耗0.05mol時，產生的CO2的體積為________L(標準狀況)。 【點撥】這是一題有機氧化還原反應方程式的配平，有機氧化還原反應方程式的配平與無機氧化還原反應

20、方程式相似，關鍵是正確標定有機物中碳的化合價。為了方便地標出碳的化合價，在遇到有機物用結構簡式表示時，一定要把它寫成分子式。 +7 +3 +4 +2 KMnO4 + H2C2O4 + H2SO4 —— CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O ↓ ↑ 5×2 2×5 【規(guī)律總結】配平氧化還原反應方程式，判斷氧化還原反應電子轉移的方向和數目。 依據原則：氧化劑化合價降低總數=還原劑化合價升高總數 方

21、法步驟：劃好價、列變化、求總數、配系數。 題型四：有關氧化還原反應的計算 【例4】在100mL溴化亞鐵溶液中通入2.24L氯氣（標況下），則有1/3的溴離子被氧化，求原溴化亞鐵溶液的物質的量濃度？ 【點撥】本題重點考查氧化還原反應的先后順序規(guī)律及計算 【規(guī)律總結】氧化還原反應的典型計算：依據氧化劑得電子總數與還原劑失電子總數相等，列出守恒關系式求解。 題型五：對一類特殊氧化還原反應的考查。變價元素只有一種的 【例5】在一定條件下，NO跟NH3可以發(fā)生反應生成N2和H2O?，F有NO和NH3的混合物1 mol，充分反應后所得產物中，若經還原得到的N2比經氧化得到的N

22、2多1.4g。 （1）寫出反應的化學方程式并標出電子轉移的方向和數目。 （2）若以上反應進行完全，試計算原反應混合物中NO與NH3的物質的量可能各是多少。 【點撥】6molNO還原得到3molN2，4molNH3氧化得到2molN2，兩者相差1mol N2，現相差1.4g， 1.4g÷28g/mol＝0.05mol，相當于0.3molNO和NH3反應。 【規(guī)律總結】變價元素只有一種的氧化還原反應，在教材中和高考試題中經常出現，可分為三種情況： 歧化反應：Cl2＋H2O＝HCl＋HClO 反歧化反應：2H2S＋SO2＝3S＋2H2O 不交叉規(guī)律： H2S＋H2SO4（濃

23、）＝S＋SO2↑＋2H2O 題型六:氧化還原反應考查的新動向 【例6】三聚氰酸可用于消除汽車尾氣中的氮氧化物（如）。當加熱至一定溫度時，它發(fā)生如下分解： （異氰酸，其結構是H–N=C=O）能和反應生成、和。 （1）寫出和反應的化學方程式。分別指明化合物中哪種元素被氧化？哪種元素被還原？標出電子轉移的方向和數目? （2）如按上述反應式進行反應，試計算吸收氣體所消耗的三聚氰酸的質量? 【點撥】首先應根據HNCO的結構，判斷HNCO中N的化合價。這個問題明確后，其他問題就簡單了。 【總結】該題主要考查了物質結構中的化學鍵理論、化合價的涵義、氧化還原反應難得基本概念

24、、判斷氧化還原反應中電子轉移的方向和數目、配平反應方程式和化學計算等多個知識點，體現出高考向學科內綜合過渡的命題思想。 【鞏固2】將agFe、Mg合金溶解在一定量的稀硝酸中，當合金完全溶解后，收集到標準狀況下的NO氣體bL（設硝酸的還原產物只有NO）再向反應后的溶液中加入足量的NaOH溶液，得到沉淀。試計算該沉淀的質量（以a、b字母表示） 【電化學部分】 題型一：原電池原理在燃料電池中的運用 [例1]：有人設計出利用CH4和O2的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是（ ） ①每消耗1molCH4可以向外

25、電路提供8mole- ②負極上CH4失去電子，電極反應式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O ③負極上是O2獲得電子，電極反應式為 O2+2H2O+4e-=4OH- ④電池放電后，溶液PH不斷升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④ [點撥]：本題是考查原電池原理在燃料電池中的具體應用，首先要判斷出電池的正負極，其方法是確定在該電極上發(fā)生的是失電子還是得電子反應，若發(fā)生的是失電子反應是原電池的負極，反之是正極。CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2燃燒反應，即CH4 →CO2嚴格講生成的CO2還與KOH反應生成K2CO3，化合

26、價升高，失去電子，是電池的負極，電極反應式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4參加反應有8mole-發(fā)生轉移，O2在正極上發(fā)生反應，獲得電子，電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-。雖然正極產生OH-，負極消耗OH-，但從總反應CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以電池放電時溶液的PH值不斷下降，故①②正確，③④錯誤。 答案：A 點評：燃料電池在特定條件下發(fā)生的反應就是在一般原電池反應的式子上，加上該條件的影響而得到的最后結果。 [規(guī)律總結]： 1、 原電池電極名稱的判斷方法 （1）根據電極材料的性質確定 金屬

27、—金屬電極，活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極；金屬—非金屬電極，金屬是負極，非金屬是正極；金屬—化合物電極，金屬是負極，化合物是正極。 （2）根據電極反應的本身確定 失電子的反應—氧化反應—負極；得電子的反應—還原反應—正極 2、 原電池電極反應式書寫關鍵 （1）明確電池的負極反應物是電極本身還是其他物質、反應產物及化合價的變化； （2）確定電池的正極反應物是電解質溶液中的離子，還是其他物質（如溶有或通入的氧氣）； （3）判斷是否存在特定的條件（如介質中的微粒H+、OH- 非放電物質參加反應），進而推斷電解質溶液的酸堿性的變化； （4）總的反應式是否滿足質量守

28、衡、得失電子守衡、電荷守衡。 [鞏固]：航天技術上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的總反應都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質是酸，其負極反應可表示為2H2-4e-=H2 ，則其正極反應式為_______________。堿式電池的電解質是堿，其正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，則其負極反應可表示為______________________________。 題型二：電解原理的運用 [例2]：某一學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和NaCl溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收制得

29、有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖所示裝置，則電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是（ ） 電源 a b A.a為正極，b為負極；NaClO和 NaCl B. a為負極，b為正極；NaClO和 NaCl C. a為陽極，b為陰極；HClO和 NaCl D. a為陰極，b為陽極；HClO和 NaCl 電解 [點撥]：石墨作電極電解飽和NaCl溶液發(fā)生的反應是 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑伴隨 進行過程中可能發(fā)生的副發(fā)應為2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，若使Cl2完全吸收制得有較強殺菌消毒能力的消毒液的主

30、要成分是NaClO和NaCl，怎樣才能使產生的Cl2與NaOH充分反應，只有發(fā)生器下端產生Cl2才能確保其被完全吸收，從中可推知電源a為負極，b為正極。 答案：B [點評]：本題是原電池原理在新情境下的具體應用，要求用已有知識對實際問題進行分析處理，從而找出正確的結論。 [規(guī)律總結] （歸納整理） 1、陽極放電次序：非惰性電極>S2->I->Br->Cl->OH->高價含氧酸根離子>F- 陰極放電次序一般為： Ag+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ 當然，微粒的濃度也會影響放電的

31、順序，如電鍍鋅時，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放電次序 Zn2+>H+。 2、電解原理應用： ⑴電解食鹽水：電極反應式：_________________________________________ ⑵電鍍：以鐵件鍍銅為例 陽極材料：_________ 電極反應：___________ 陰極材料：__________ 電極反應：___________ 電鍍液：___________ ⑶精煉銅：陽極材料__________ 陰極材料__________電解質溶液___________ 3、惰性電極電解溶液時各種情況簡析 類 型 電極反應特點 實

32、例 電解對象 電解質濃度 PH 電解質溶液復原 電解水型 分解電解質型 放出H2生成堿型 放出O2生成酸型 題型三：電池判斷 [例3]：按下圖裝置進行實驗，并回答下列問題 Zn C2 Cu C1 A B CuSO4溶液 KCl酚酞溶液 ⑴判斷裝置的名稱：A池為___________ B池為______________ ⑵鋅極為__________極，電極反應式為______

33、___________________ 銅極為__________極，電極反應式為_________________________ 石墨棒C1為______極，電極反應式為________________________ 石墨棒C2附近發(fā)生的實驗現象為_______________________________ ⑶當C2極析出224mL氣體（標準狀態(tài)時，鋅的質量變化（增加或減少）_________g.CuSO4溶液的質量變化了（增加或減少了）_________g [點撥]：A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中構成原電池，B池中兩個電極均為石墨電極，在以A為電源的情況下構成電解池

34、，即A原電池帶動B電解池，A池中Zn負極，Cu為正極，B池中C1為陽極，C2為陰極、析出H2，周圍OH-富集，酚酞變紅，且故電路上轉移電子的物質的量為0.01mol×2=0.02mol，根據得失電子守恒鋅極有0.01molZn溶解，即Zn極重量減少0.01mol×65g/mol=0.65g銅極上有0.01molCu析出，即CuSO4溶液增加了0.01mol×(65g/mol-64g/mol)=0.01g 答案：⑴A為原電池 B為電解池 ⑵Zn為負極 Zn-2e-=Zn2+ Cu為正極 Cu2++2e-=Cu C1為正極 2Cl—2e-=C

35、l2↑ C2極發(fā)生的現象為：有無色氣體產生，附近溶液出現紅色 ⑶Zn質量減少0.65g，CuSO4溶液增加0.01g. [規(guī)律總結] 1、 原電池、電解池、電鍍池判定 （1）若無外接電源，可能是原電池，然后根據原電池的形成條件判定； （2）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當陽極金屬與電解質溶液中的金屬離子相同則為電鍍池； （3）若為無明顯外接電源的串聯電路，則應利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應的裝置為原電池。 2、可充電電池的判斷 放電時相當于原電池，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；充電時相當于電解池，放電時的正極變?yōu)殡娊獬氐年枠O，與外

36、電源正極相連，負極變?yōu)殛帢O，與外電源負極相連。 3、電解有關計算方法： （1）串聯電路中各電極得失電子數相等,即電路中通過的電量（電子總數）相等求解。通常存在下列物質的量關系 H2~Cl2 ~ O2 ~Cu ~ 2Ag ~ 2H+ ~ 2OH- （2）根據電極反應式或電解方程式列比例求解 [鞏固]：用Pt作電極，電解串聯電路中分裝在甲、乙兩個燒杯中的200mL NaCl溶液和 的溶液，當產生（標準狀況）時停止電解，取出電極，將兩杯溶液混合，混合液的pH為（設混合后總體積為500mL） ( ) A.1.4 B.5.6

37、 C.7 D.12.6 【綜合試題1】某探究小組用KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應過程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影響反應速率的因素。實驗條件作如下限定：所用酸性KMnO4溶液的濃度可選擇0.010 mol·L-1、0.0010 mol·L-1， 催化劑的用量可選擇0.5 g、0 g，實驗溫度可選擇298 K、323 K。每次實驗KMnO4酸性溶液的用量均為4 mL、H2C2O4溶液（0.10 mol·L-1）的用量均為2 mL。 ⑴已知草酸溶液中各種微粒存在形式的分布曲線圖如下，請寫出KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應的離子方程式

38、 。 ⑵ 請完成以下實驗設計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號： 實驗編號 T/K 催化劑的用量 / g 酸性KMnO4溶液的濃度／mol·L-1 實驗目的 ① 298 0.5 0.010 a. 實驗①和②探究酸性KMnO4溶液的濃度對該反應速率的影響； b. 實驗①和 探究溫度對反應速率的影響； c. 實驗①和 探究催化劑對反應速率的影響。 ② ③ ④ ⑶該反應的催化劑選擇MnCl2還是MnSO4并簡述選擇的理由。

39、 ⑷某同學對實驗①和②分別進行了三次實驗，測得以下實驗數據（從混合振蕩均勻開始計時）： 實驗編號 溶液褪色所需時間 t / min 第1次 第2次 第3次 Ⅰ 14.0 13.0 11.0 Ⅱ 6.5 6.7 6.8 ① 實驗Ⅱ中用KMnO4的濃度變化來表示的平均反應速率為 （忽略混合前后溶液的體積變化）。 ② 該同學分析上述數據后得出“當其他條件相同的情況下，酸性KMnO4溶液的濃度越小，所需要的時

40、間就越短，亦即其反應速率越快”的結論，你認為是否正確 （填“是”或“否”）。他認為不用經過計算，直接根據表中褪色時間的長短就可以判斷濃度大小與反應速率的關系，你認為是否可行 （填“是”或“否”），若不可行（若認為可行則不填），請設計可以直接通過觀察褪色時間的長短來判斷的改進方案： 。 【參考答案】 ⑴ 2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O ⑵ 實驗 編號 T/K 催化劑的用量 / g 酸性KMnO4溶液的濃度／mol·L-1 實驗目的 ① b. ③ c

41、. ④ ② 298 0.5 0.0010 ③ 323 0.5 0.010 ④ 298 0 0.010 ⑶MnSO4，如選用MnCl2，則酸性高錳酸鉀會與Cl－反應，而且引入了Cl－無法證明是Mn2＋起了催化作用 ⑷① 1.0×10－4mol·L－1·min－1 ② 否 否 取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液，分別同時與體積相同、濃度相同的酸性高錳酸鉀溶液反應 【使用和講評建議】 本題素材來源于選修4實驗2－2的設計方案，體現出復習中教材實驗的潛在價值。像這樣值得反復揣摩的教材實驗還有很多。 本題通過KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應

42、過程中溶液紫色消失快慢來探究影響反應速率的因素，重點考查了對比實驗的設計方法，實驗條件控制意識和控制方法，同時考查了對實驗方案的評價與該進。 結合（1），教師強調如何從題目所給信息中來判斷某種未知或不熟悉物質是否是弱電解質？如本題中從圖象中可以判斷H2C2O4是弱電解質，那么，還可以從哪些方面來判斷H2C2O4是弱電解質？ 結合（2），教師可以讓學生先思考：如果要探究反應物濃度、溫度、催化劑對反應速率的影響，通過變換這些實驗條件，至少需要完成哪些實驗進行對比即可得出結論？然后，再讓學生對照（2）看看自己多了什么、少了什么，進而體會實驗條件控制意識和控制方法。 結合（3），教師要點明一些物

43、質的酸化方法以及探究時如何控制變量。 結合（4）①，教師要強調起始濃度與加入物質的濃度的關系，學生在這一點上錯誤率還是很高的。而且一定要讓學生明白要結合題給限定條件來考慮。結合（4）②，重溫對實驗方案的評價要考慮的因素有哪些以及針對方案的不足如何加以改進。 石墨 Cu 濃的強堿性電解質溶液 直流電源 【綜合試題2】科學研究發(fā)現納米級的Cu2O可作為太陽光分解水的催化劑。 Ⅰ．四種制取Cu2O的方法 （a）用炭粉在高溫條件下還原CuO制備Cu2O； （b）用葡萄糖還原新制的Cu(OH)2制備Cu2O； （c）電解法制備Cu2O。原理如右圖所示，則陽極電極反應可以表示為

44、 ； （d）最新實驗研究加熱條件下用液態(tài)肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2可制備納米級Cu2O，同時放出N2。該制法的化學方程式為 。 Ⅱ．用制得的Cu2O進行催化分解水的實驗 Cu2O 光照 （1）一定溫度下，在2 L密閉容器中加入納米級Cu2O并通入0.10 mol水蒸氣，發(fā)生反應： 2H2O(g)2H2(g)＋O2(g) △H＝＋484 kJ·mol－1 不同時段產生O2的量見下表： 時間/min 20 40 60 80 n

45、(O2)/mol 0.0010 0.0016 0.0020 0.0020 0 20 40 60 80 100 t/min V(H2) d c b a a 前20 min的反應速率 v(H2O)＝ ；該溫度下，反應的平衡常數的表達式K＝ ；達平衡時，至少需要吸收的光能為 kJ。 （2）用以上四種方法制得的Cu2O在某相同條件下分別對水催化分解，產生氫氣的體積V(H2)隨時間t變化如右圖所示。下列敘述正確的是 （填字母代號）。 A．c、d方法制得的Cu2

46、O催化效率相對較高 B．d方法制得的Cu2O作催化劑時，水的平衡轉化率最高 C．催化效果與Cu2O顆粒的粗細、表面活性等有關 D．Cu2O催化水分解時，需要適宜的溫度 【參考答案】 Ⅰ（c）2Cu－2e－＋2OH－＝Cu2O＋H2O（d）4Cu(OH)2＋N2H42Cu2O＋N2↑＋6H2O Ⅱ（1）5.0×10－5 mol·L－1·min－1 0.97 （2）ACD 【使用和講評建議】 本題以Cu2O為背景，重點考查了電解原理與氧化還原反應原理、影響反應速率和平衡移動的因素，平衡常數的計算；能力考查主要是讀圖、讀數據表的信息能力和素養(yǎng)。 講評時，可讓同學

47、分別寫出Ⅰ中（a）、（b）、（d）發(fā)生反應的化學方程式，主要講解利用電子守恒法配平氧化還原反應方程式，特別是不熟悉的氧化還原方程式（如d）。對（c），建議還應講清陰極的電極反應式、電解總反應式怎么寫，如何判斷外接電源的正負極，溶液中離子、電子、電流的（運動）方向等若干電化學問題。 對于Ⅱ講解時建議抓住兩個重點講解。一個是影響反應速率和平衡移動的因素，平衡常數的計算等課本上的知識點如何在本題中滲透和熟練使用；另一個是組織訓練好學生的讀數據表、讀圖等綜合信息能力和素養(yǎng)，這也是近年高考所體現和追求的。 建議考前對化學反應原理的重要考點進行全面梳理。主要考點包括反應熱與蓋斯定律、反

48、應速率及其影響因素、化學平衡及其影響因素、平衡常數與轉化率、弱電解質的電離平衡與溶液的pH、粒子濃度大小關系、原電池和電解池的工作原理等?？山Y合我市期初、期末（一模）、二模、三模和本次考前訓練題進行全面復習。 【最后煉一練】 【氧化還原反應部分】 1. 24毫升濃度為0.05摩/升的Na2SO3溶液，恰好與20毫升濃度為0.02摩/升的K2Cr2O7溶液完全反應，則元素Cr在被還原的產物中的化合價是( B ) A．+6　　 B．+3　　　 C．+2　　　 D．0 2.某金屬單質跟一定濃度的硝酸反應,假定只產生單一的還原產物.當參加反應的單質與被還原硝酸的物質的量之

49、比為2:1時,還原產物是( C ) A．NO2 B．NO C．N2O D．N2 3.下列敘述中,正確的是( D ) A．含金屬元素的離子不一定都是陽離子 B．在氧化還原反應中,非金屬單質一定是氧化劑 C．某元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時,該元素一定被還原 D．金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質 4.一定條件下硝酸銨受熱分解的未配平化學方程式為：NH4NO3——HNO3+N2+H2O，在反應中被氧化與被還原的氮原子數之比為 ( A ) 　A．5:3 　　　B．5:4　　C．1:1 　　　D．3:5 5.硫代硫酸鈉可作為脫氯劑，已知25.0mL 0.10

50、0 mol·L-1 Na2 S2O3溶液恰好把224mL（標準狀況下）Cl2完全轉化為Cl-離子，則S2O32－將轉化成 ( D ) A．S2－ 　　B．S 　　　C．SO32－　　　　D．SO42－ 6. 已知在酸性溶液中，下列物質氧化KI時，自身發(fā)生如下變化： Fe3+→Fe2+；MnO4-→Mn2+；Cl2→Cl-；HNO2→NO。如果分別用等物質的量的這些物質氧化足量的KI，得到I2最多的是 ( B ) A．Fe3+ B．MnO4- C．Cl2 D．HNO2 7. 將NO3-＋Zn＋OH-＋H2O→NH3＋Zn(OH)42-配平后，離

51、子方程式中H2O的系數是 ( C ) A．2 B．4 C．6 D．8 8．已知KH和H2O反應生成H2和KOH，反應中1molKH（ A ） A．失去1mol電子 B．得到1mol電子 C．失去2mol電子 D．沒有電子得失 【電化學部分】 1．將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯，在一定條件下通電一段時間后, 析出鉀、鎂、鋁的物質的量之比為 ( D ) A．1：2：3 B．3：2：1 C．6：3：1　D．6：3：2 2．實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣，已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應：Pb

52、+2H2SO4+PbO2 ＝ 2PbSO4+2H2O今若制得Cl20.050摩，這時電池內消耗的H2SO4的物質的量至少是 (　C　) A．0.025摩 B．0.050摩 C．0.10摩　 D．0.20摩 3．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時,正極上發(fā)生的電極反應是 ( C ) A．2H++2e- =H2 B．Fe2++2e- =Fe C．2H2O+O2+4e-=4OH- D．Fe3++e-=Fe2+ 4．下列關于銅電極的敘述正確的是 ( AC ) A．銅鋅原電池中銅是正極　　

53、 B．用電解法精煉銅時粗銅作陰極 C．在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極　 　D．電解稀硫酸制H2、O2時銅作陽極 5．用惰性電極電解M（NO3）x的水溶液，當陰極上增重ag時，在陽極上同時產生bL氧氣（標準狀況）：從而可知M的原子量為 （ C ） 　A．22.4ax/b B．11.2ax/b　 C．5.6ax/b　 　D．2.5ax/b 6．.氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應式是　(1/2)H2+NiO（OH）＝ Ni（OH）2。根據此反應式判斷，下列敘述中正確的是（ CD ） A

54、．.電池放電時，電池負極周圍溶液的OH-不斷增大 B．.電池放電時，鎳元素被氧化 C．.電池充電時。氫元素被還原　　　 D．.電池放電時，H2是負極 7．關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是 （ B ） A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色 D．電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性 8．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1mol CuO后恰好恢復到電解前的濃度和PH。則電解過程中轉移的

55、電子數為（ D ） A、0.1mol B、0.2mol C、0.3mol D、0.4mol 9．已知蓄電池在充電時作電解池，放電時作原電池。鉛蓄電池上有兩個接線柱，一個接線柱旁標有“+”，另一個接線柱旁標有“—”。關于標有“+”的接線柱，下列說法中正確的是 A．充電時作陽極，放電時作正極 B．充電時作陽極，放電時作負極 C．充電時作陰極，放電時作負極 D．充電時作陰極，放電時作正極 10．消毒、殺菌，是抗“非典”消毒劑。一種家用環(huán)保消毒液產生裝置。其原理中用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，制得有較強殺菌能力的消毒液，該儀器的原理如圖所示，

56、試回答：（1）“84”消毒液在日常生活中被廣泛使用。該消毒液無色， pH大于7，對某些有色物質有漂白作用。你認為它可能的有效成分 是 A．SO2 B．Na2CO3 C．KMnO4 D．NaClO （2）寫出電極名稱 a極 ，b極 ?。 （3）消毒液的有效成分是 。 （4）寫出有關離子方程式? 。 （5）若在電解過程中因溫度上升，生成了少量的NaClO3，即發(fā)生了反應：3Cl2 + 6 NaOH =5 NaCl + NaClO3 + 3H2O 測量得n (NaClO

57、):n(NaClO3) = 5∶1，則整個過程中，氧化產物與還原產物的物質的量之比是 。 答案：（1）D（2）由"為使氯氣完全被吸收"應在電解槽下部產生氯氣，故a極為負極，b極為正極。（3）由方程式：Cl2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H2O有效成分為：NaClO （4）2Cl- + H2O=2 OH- + H2↑ + Cl2↑　　　　Cl2 + 2OH-= Cl- + ClO- + H2O（5）由于整個過程氯氣完全被吸收，氯化鈉、水為原料，所以H2、 NaClO與NaClO3為產物；其中H2為還原產物，和為氧化產物，由：1mol Cl→1mo

58、l ClO-失電子2 mol，1mol Cl→1mol ClO3-失電子6 mol，若設NaClO為5 mol則NaClO3為1mol，氧化產物為6mol，共失電子：5 mol×2 + 6 mol = 16mol，而生成1mol H2需轉移電子2mol，則：n(H2)= 16mol／2 = 8 mol，故氧化產物與還原產物的物質的量之比是： 6：8=3：4 11．據報道，科研人員新近開發(fā)出一種由甲醇和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池，可供手機連續(xù)使用一個月才充一次電．據此請回答以下問題： （1）甲醇是______極，電極反應是____________________． （2

59、）電池反應的離子方程式是__________________________________． （3）這種電池若用在宇宙飛船上還可為宇航員提供生活用水．已知每消耗1mol甲醇將生成a mol水和放出Q kJ的能量，在實際使用中這種電池每產生3.6×103kJ電能就生成m g水．則該電池把化學能轉化為電能的效率為____________．（用含a、Q、m的代數式表示）． （4）這種電池輸出的電壓為b V，要使標有b V、12W的小燈泡發(fā)光1小時，實際應消耗甲醇多少克？ 答案：（1）負 CH3OH-6e-+8OH-＝CO+6H2O （2）CH3OH+O2+2OH-＝CO+3H2O或2C

60、H2OH+3O2+4OH-＝2CO+6H2O （3）（提示：由題知：生成mg水放出能量1度電等于3600kJ，則此電池的能量利用率為3600/（）） （4） 2010年高考電化學考點例析 2010年高考已塵埃落定， 廣大高三的師生又將迎來2011年高考?？v觀2010年各地的高考試題，筆者研究了其中部分有關電化學的考題，希望對迎考的師生有所幫助。 電化學知識主要包括原電池和電解池的基本原理及其應用，說明的是化學能和電能的相互轉化關系，與氧化還原反應的知識密切聯系，考題不拘泥于對常見裝置的考察，常常引申聯系新型的裝置設備，考察學生知識的遷移能力，有的題目中包含其他問題或

61、被包含在其他問題之中，考察學生的綜合能力等等?，F就2010年部分高考化學試題中有關考題分析如下： 一、常見形式，知識有所擴展 例題1（全國II卷、29題） 右圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。（指示劑的pH變色范圍：6.8~8.0，酸色—紅色，堿色—黃色） 回答下列問題： （1）下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是 ① ④ （填編號）； ①A管溶液由紅變黃； ② B管溶液由紅變黃； ③ A管溶液不變色； ④B管溶液不變色； （2）寫出A管中發(fā)生反應的反應式：； （

62、3）寫出B管中發(fā)生反應的反應式：； …… （6）電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內觀察到的現象是 溶液呈紅色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）（3分）。 解析：本題是典型的電解池問題與實驗的結合，分析清楚電解池的工作原理，有助于解決實驗問題。MgSO4為強酸弱堿鹽，溶液顯酸性，表現為紅色，還是活潑金屬的含氧酸鹽，電解該溶液實際是電解水，A為陰極，發(fā)生反應2H+＋2e-=H2↑顯堿性，A管溶液由紅變黃，且Mg2+與OH—可生成白色Mg(OH)2沉淀；B為陽極，發(fā)生反應4OH—－4e-=2H2 O＋O2↑顯酸性即硫酸溶液，B管溶液不變色。a管收集的是氫氣，b管收集的是氧氣，依據兩

63、種氣體的性質進行檢驗。將電解液倒入燒杯內，陰極的白色沉淀Mg(OH)2和陽極的硫酸進行酸堿中和反應，生成MgSO4和H2 O，表現為溶液呈紅色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）。 例題2（廣東卷、23題） 銅鋅原電池（如圖9）工作時，下列敘述正確的是（B C ） 解析：本題考查的是銅鋅原電池的基本工作原理及鹽橋的應用，此內容是選修4的基本內容，檢驗學生的基礎知識是否牢固。負極：Zn－2e-=Zn2+ ,正極：Cu2+＋2e-=Cu ,總反應：Zn＋Cu2+= Zn2+＋Cu ，外電路中，電子從負極流向正極，溶液中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。鹽橋屬于新增知識點

64、，所起的作用就是連通兩溶液，使陰陽離子能定向移動。 例題3（福建卷、11題） 鉛蓄電池的工作原理為：研讀右圖，下列判斷不正確的是 （ C ） A. K 閉合時，d電極反應式： B. 當電路中轉移0.2mol電子時，I中消耗的為0.2 mol C. K閉合時，II中向c電極遷移 D. K閉合一段時間后，II可單獨作為原電池，d電極為正極 解析：鉛蓄電池是“兩池”的結合體，放電時符合原電池原理，充電時符合電解池原理。K 閉合時，I為原電池，根據已知方程式知，其中a為PbO2做正極，b為Pb做負極，所以II為電解池，c為陰極d為陽極，d的電極反應式為：，A正確。根據已知

65、方程式知，轉移的電子與消耗的硫酸物質的量相等，B正確。II為電解池，陰離子向陽極移動，向d電極遷移，C不正確。K閉合一段時間后，II的兩個電極分別附著Pb和PbO2,所以可單獨作為原電池，d電極為正極，D正確。 以上各題均來源于教材，以實驗裝置圖的形式出現，有利于學生對化學反應進行分析判斷，要求學生能夠應用學習的基本原理去解決問題。 二、變換形式，考察基本概念 例題4（全國I卷、10題） 右圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖，電池的一個電極由有機光敏染料（S）涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉑構成，電池中發(fā)生的反應為： TiO2/S→TiO2/S*（激發(fā)態(tài))

66、 TiO2/S*→TiO2/S＋＋e－ I3－＋2e－→3I－ 2TiO2/S＋＋3I－→2TiO2/S＋I3－ 下列關于該電池敘述錯誤的是（ A ） A、電池工作時，I－離子在鍍鉑導電玻璃電極上放電 B、電池工作時，是將太陽能轉化為電能 C、電池的電解質溶液中I－和I3的濃度不會減少 D、電池中鍍鉑導電玻璃為正極 解析：本題列舉了一種新型電池，拓寬了學生的視野，也提出了挑戰(zhàn)，電池從形式到內容都是學生不熟悉的，其實，只要學生理解了原電池的基本原理并且能夠通過仔細觀察示意圖，就能夠發(fā)現解題的鑰匙。太陽能作用TiO2/S→TiO2/S*（激發(fā)態(tài))，染料敏化TiO2電極失去電子為負極，TiO2/S*→TiO2/S＋＋e－，鍍鉑導電玻璃為正極，I3－＋2e－→3I－，太陽能轉化為電能，兩極生成物可以反應2TiO2/S＋＋3I－→2TiO2/S＋I3－，由此可見電解質溶液中I－和I3的濃度不會減少，因此A為錯誤的。 例題5（江蘇卷、11題） 右圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。 下列說法正確