(新课标)2020高考化学二轮复习第一部分专题突破方略专题九化学反应与能量教学案

题组二 电解原理及其应用

4．如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu 时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量，体积均为100 mL 且电解前后溶液体积变化忽略不计)( )

A．13、7、1 C．1、7、13

B．12、7、2 D．7、13、1

2＋

－

解析：选A。 n(Cu)＝0.32 g÷64 g/mol＝0.005 mol，由电极反应Cu＋2e ===Cu可知转移电电解子为0.01 mol，电解时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中电池总反应方程式分别为2KCl＋2H2O=====2KOH＋H2↑＋Cl2↑、电解电解－－2H2O=====2H2↑＋O2↑、2CuSO4 ＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4 。Ⅰ中生成0.01 mol OH，c(OH)＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L，pH＝13；Ⅱ中电解水，溶液仍然呈中性，溶液的pH＝7；Ⅲ中生成0.01 mol H，c(H )＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L，pH＝1，故选项A正确。

5．(“多膜”电解池)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

＋

＋

(1)写出阳极的电极反应式：_____________________________________________。 (2)分析产品室可得到H3PO2的原因：____________________________________。

(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有

________杂质，该杂质产生的原因是_____________________________。

解析：(1)阳极是由水电离出的OH放电，其反应式为2H2O－4e===O2↑＋4H；(2)阳极室中的H

－－

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＋

＋

穿过阳膜进入产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2；(3)阳极室内可能有部分H2PO2或H3PO2失电子发生氧化反应，导致生成物中混有PO4。

答案：(1)2H2O－4e===O2↑＋4H (2)阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2 (3)PO4 H2PO2或H3PO2被氧化

6．(电解原理的相关计算)(1)甲醇电解法制氢气比电解水法制氢气的氢的利用率更高、电解电压更低。电解装置如图所示。

3－

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＋

＋

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－

3－

电源的正极为______(填“a”或“b”)。其中阳极的电极反应式为____________________；标准状况下，每消耗1 mol甲醇，生成H2的体积为________。

(2)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料的燃料电池为电源，以石墨为电极电解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液，装置如图所示。

请写出电解过程中Y电极附近观察到的现象：_______________________________，当燃料电池消耗2.8 L O2(标准状况下)时，计算此时NaCl溶液的pH＝________(假设溶液的体积不变，气体全部从溶液中逸出)。

解析：(1)根据图示，左边应该是溶液中的氢离子得电子生成氢气，则左边为阴极，右边为阳极，故电源a为负极，b为正极；阳极上发生甲醇失电子变成二氧化碳的反应，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e===CO2↑＋6H；每消耗1 mol甲醇转移6 mol电子，可以生成3 mol氢气，标准状况下体积为67.2 L。

(2)由装置图可知，Y电极与电源正极相连，即为阳极，电解NaCl溶液的阳极反应式为2Cl－2e

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－

－

＋

===Cl2↑，所以可观察到的现象为Y电极附近有气泡产生，上部分气体呈黄绿色；当燃料电池消耗

－

2.8 L O2(标准状况下)时，电路中转移的电子n(e)＝

2.8 L

－1×4＝0.5 mol，根据电子转移守

22.4 L·mol

电解

恒，结合电解NaCl溶液的反应方程式2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可得此时溶液中生成

n(OH－)＝0.5 mol，c(OH－)＝0.5 mol÷0.5 L＝1.0 mol·L－1，所以溶液的pH＝14。

答案：(1)b CH3OH＋H2O－6e===CO2↑＋6H 67.2 L (2)Y电极附近溶液中有气泡产生，上部分气体呈黄绿色 14

电解计算破题“三方法”

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、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：

(1)根据得失电子守恒计算

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)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。 (3)根据关系式计算

根据得失电子守恒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4 mol e为桥梁可构建如下关系式：

－

－

＋

(式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 题组三 电化学原理的综合应用

7．(新题预测)某手机电池采用了石墨烯电池，可充电5 min，通话2 h。一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理示意图如图所示。下列有关该电池的说法不正确的是( )

A．金属锂是比能量相对较高的电极材料 B．充电时A电极为阴极，发生还原反应 C．充电时B电极的反应：Li2S8－2e===2Li＋S8

D．手机使用时电子从A电极经过手机电路板流向B电极，再经过电池电解质流回A电极 解析：选D。单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多，则放出的电能越大，比能量越高，金属锂是比能量较高的电极材料，A正确；原电池中阳离子向正极移动，由题图可知，做电源时，B为

－

＋

正极，A为负极，负极发生失电子的氧化反应，则充电时A为阴极，发生还原反应，B正确；放电时，B电极上S8得电子生成Li2S8，反应为2Li＋S8＋2e===Li2S8，则充电时B电极反应为Li2S8－2e===2Li

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＋

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＋S8，C正确；电子只能在电极和导线中移动，不能在电解质中移动，D错误。 8．(新题预测)某同学做了如下实验：

装置 现象 电流计指针未发生偏转 电流计指针发生偏转 下列说法正确的是( ) A．加热铁片Ⅰ所在烧杯，电流计指针会发生偏转

B．用KSCN溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极 C．铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率相等

D．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、Ⅱ均未被腐蚀

解析：选A。Fe在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀，加热铁片Ⅰ所在烧杯，使铁片Ⅰ失电子的速率加快，导致铁片Ⅰ失电子速率大于铁片Ⅱ失电子速率，会有电子通过电流计，电流计指针会发生偏转，A项正确；右图装置中电流计指针发生偏转，说明形成了原电池，左边烧杯中NaCl溶液浓度较大，腐蚀速率较快，铁片Ⅲ做负极，失电子生成Fe，向其附近溶液加KSCN溶液无现象，铁片Ⅳ做正极被保护，向其附近溶液加KSCN溶液也无现象，因此不能判断电池的正、负极，B项错误；左图装置没有形成原电池，右图装置形成了原电池，形成原电池会加快反应速率，故铁片Ⅲ的腐蚀速率比铁片Ⅰ快，C项错误；铁片Ⅰ、Ⅱ都发生了吸氧腐蚀，但二者的腐蚀速率相同，故电流计指针未发生偏转，D项错误。

9．(新题预测)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的是( )

2＋

A．N为电源正极