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上期+试题研究+巧用口诀简单解决电化学选择题

2019-04-16余小华

世界家苑 2019年2期
关键词:典例阳极负极

余小华

电化学是高考必考的知识,“考纲”要求是理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用、能书写电极反应式和总反应式。了解常见化学电源种类及工作原理。纵观近几年高考试题,以新型背景的电化学题比较多,学生见到新的信息比较陌生有畏难情绪,所以解答正确率就有影响,如何突破这个问题,学生要巧用以下口诀能很快排除得出选项。通过近几年高考电化学选择题,选项主要考查以下几方面。

一、考查第一类是电解液中离子的移动,如果是原電池口诀为:正正负负(意思为带正电荷的离子向正极移动,带负电荷的离子向负极移动),如果的电解池,口诀为:阴阳相吸(意思是阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动)。

典例1、我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池,将NaClO4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:3CO2+4Na2Na2CO3+C,下列说法错误的是( )

A、放电时,ClO4-向负极移动

【解析】放电时,根据原电池的离子移动口诀正正负负,ClO4-向负极移动,很快得出A正确;

典例2、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H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )

D.选项为硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

【解析】D、在电解池中,根据口诀阴阳相吸,硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,故D正确。

二、考查第二类是电极上所发生的反应类型,如是原电池口诀为:负氧正还(意思是负极发生氧化反应,正极发生还原反应),如是电解池口诀为:阳氧阴还(意思是阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应)。

典例1、我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制装置如图。总反应为CO(NH2)2+H2O= 3H2↑+N2↑+CO2↑。下列说法中错误的是( )

A.a为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应

【解析】A.分析可知a为阳极,故A正确;

典例2、物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池,工作时,b电极的质量不断增大,下列说法错误的是( )

B. a极为负极,发生氧化反应

【解析】B.分析可知a为负极,故B正确;

三、考查的第三类电极附近PH变化和电极质量变化,口诀为:原电池正增负减,电解池为阴盛阳衰。(意思为pH变化原电池为正极增大,负极减小,电解池为阴极增大,阳极减小)。

典例1、我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制装置如图。总反应为CO(NH2)2+H2O= 3H2↑+N2↑+CO2↑。下列说法中错误的是( )

D. 电解一段时间,a极区溶液pH升高

【解析】D.分析可知a为阳极,根据口诀阴盛阳衰 a极区溶液pH减小,故D错误;

典例2、三室式电渗析法处理含Na2SO4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SO42-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SO42-离子向正极区迁移,正极区溶液pH增大

C. 负极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+,负极区溶液pH降低

【解析】A、根据阴阳相吸口诀阴离子向阳极即正极区移动,阴盛阳衰口诀阳极(即正极区)pH减小,故A错误;C错误。

四、考查第四类为电极反应式的书写,如果是单独原电池或电解池口诀为:找两物、定得失、判电荷、查守恒。(意思是在在总反应或从图示中找到化合价变化的反应物和产物,根据化合价变化得出电子转移多少,再根据电荷守恒配平反应其他离子和物质,最后查原子守恒);如是二次电池在刚才基础上口诀为:先原电后电解,负变阴,正变阳,移电子,总反应,相叠加。(意思遇到二次电池,先分析原电池,失电子为负极反应物,根据反应物、产物,写出两极电极反应,电解池就是把原电池的负极反应反过来写,并把失电子移过来变得电子,同理正变阳,总反应可以把两个电极反应加和而得)。

典例1、我国科学家成功研制出新型铝石墨烯(714000 Cn)可充电电池,电解质为阳离子(EMIM+)与阴离子(AlCl4-)组成的离子液体,该电池放电过程示意图如图。下列说法错误的是( )

B. 放电时正极的反应为:Cn+AlCl4--e-=Cn[AlCl4]

D. 充电时的总反应为:3Cn+4Al2Cl7-=Al+4AlCl4-+3Cn [AlCl4]

【解析】由示意图可知放电时铝为负极,被氧化生成Al2Cl7-,由口诀反应物产物就知,电极方程式为Al+7AlCl4--3e-=4Al2Cl7-,正极反应为3Cn [AlCl4]+3e-=3Cn+3AlCl4-,根据负变阴,正变阳,移电子。电解池阴极发生还原反应,电极方程式为4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-,以此解答该题;电解时阳极发生氧化反应,电极反应为Cn+AlCl4--e-=Cn[AlCl4],故B错误;故D正确。

典例2、中科院深圳先进技术研究院成功研发了一种高效低成本储能电池--“铝一石墨”双离子充电电池,电池总反应为Al+xC+Li++PF6-AlLi+CxPF6.下列有关该电池的说法正确的是( )

B. 放电时,负极反应为Al-3e-=Al3+

D. 充电时,阳极反应为xC+PF6--e-=CxPF6

【解析】 根据口诀先原电后电解,负变阴,正变阳,移电子。先根据化合价判断负极反应物及产物,原电池负极反应为LiAl-e-=Al+Li+,阴极反应为Al+Li++e-=LiAl,正极反应为为CxPF6+e-=xC+PF6-,充电时,电极反应与放电时的反应相反,充电时电解池阳极反应为xC+PF6--e-=CxPF6,故B错误;故D正确。

五、考查第五类是电子转移数目,气体体积等计算,口诀为先定性后定量(意思是先看得失电子物质写的对不,如不对就不用计算,如求气体体积,先看说标况了吗,如没说,就不用计算)。

典例:CO2辅助的Na-CO2电池工作原理如下图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C.下列有关说法不正确的是( )

D. 充电时,电路中每转移4mol电子,可释放67.2LCO2

【解析】D、根据口诀先定性后定量标况不知无法根据电子移转求气体的体积,故D错误。

就算在考题中遇到陌生背景,学生也不用心慌,只要掌握原理,熟用口诀,也可以排除选项得出正确答案。

(作者单位:陕西省渭南高级中学)

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