1、2021年选择性必修一人教版（2019版）第四章 化学反应与电能复习课1、 核心素养提升电化学中涉及的化学反应，不仅有新物质生成，而且还伴有能量之间的转化。要多角度、动态地去分析电化学中的化学反应，既能从宏观上观察认识电化学装置(原电池和电解池)中发生的变化现象，又能从微观的角度(电子的转移、离子的移向等)分析其反应的本质(氧化还原反应)。利用典型的原电池装置和电解池装置，分析其原理，建立相关的思维模型，并能运用模型分析解决问题，如：原电池及其正负极的判定、电解问题的分析方法、电解规律的应用、电解的计算等。伴随着绿色能源的倡导使用，新型电池技术日新月异，要学会分析认识各种新情境电池(或新型电池
2、)的方法。认识电解对社会发展的重大贡献，结合金属的腐蚀与防护和废旧电池的回收利用等问题，既能关注与化学有关的社会问题，认识环境保护的重要性，具有可持续发展意识和绿色化学观念；又能运用所学的化学知识和方法对有关的热点问题作出正确的价值判断。因此，化学反应与电能知识的学习，对促进“变化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”化学核心素养的发展具有重要的价值。二、知识网构建强化训练1、有关电化学知识的描述正确的是()ACaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能B某原电池反应为Cu2
3、AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼胶C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池2、控制合适的条件，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，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极3、乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，下列说法正确的是()A每有0.1 mol O2反应，则迁移H 0.
4、4 molB正极反应式为CH2=CH22e2OH=CH3CHOH2OC电子移动方向：电极a导线电极b电解质溶液电极aD该电池为可充电电池4、我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是()A电池工作时，电子的流向：锂电极导线石墨电极B水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替C电池总反应为2Li2H2O=2LiOHH2D该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气5、如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是()Aa为负极、b为正极Ba为阳极、b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯
5、离子浓度不变6.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是()A电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OHB通入空气的电极为负极C电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2Da、b、c的大小关系为abc7.下列对如图所示的实验装置的判断错误的是()A若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法D若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H2e=H28(2020全国卷，12)科学家近年发明了一
6、种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是()A放电时，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)B放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2OD充电时，正极溶液中OH浓度升高9电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是()AAg为阳极BAg由银
7、电极向变色层迁移CW元素的化合价升高D总反应为：WO3xAg=AgxWO310将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是()A阴极的电极反应式为Fe2e=Fe2B金属M的活动性比Fe的活动性弱C钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快11微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是()A负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离
8、子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2112熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2NaxSNa2Sx(x53，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是()ANa2S4的电子式为Na2NaB放电时正极反应为xS2Na2e=Na2SxCNa和Na2Sx分别为电池的负极和正极D该电池是以NaAl2O3为隔膜的二次电池13、如图是一个电化学的示意图，回答下列问题：(1)甲池是_装置，乙装置中电极A的名称是_。(2)甲装置中通入甲烷的电极反应式为_，乙装置中电极B(Ag)的
9、电极反应式为_，丙装置中D极的生成物是_(填化学式)。(3)一段时间后，当丙池中产生112 mL(标准状况)气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25 时的pH_(已知：氯化钠溶液足量，电解后溶液体积为500 mL)。若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入_(填化学式)。14.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：(1)如图为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_。(2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_，电解过程
10、中Li向_(填“A”或“B”)电极迁移。(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为_。若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为_。强化训练1、有关电化学知识的描述正确的是()ACaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼胶C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D从
11、理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池答案D解析CaOH2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。2、控制合适的条件，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，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案D解析由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3得到电子变为Fe2，被还原，I失去电子变为I2，被氧化，
12、A、B项正确；电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；向甲中加入FeCl2固体，对于2Fe32I2Fe2I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2被氧化，I2被还原，故甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D项错误。3、乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，下列说法正确的是()A每有0.1 mol O2反应，则迁移H 0.4 molB正极反应式为CH2=CH22e2OH=CH3CHOH2OC电子移动方向：电极a导线电极b电解质溶液电极aD该电池为可充电电池答案A解析根据O24H4e=2H2O知，每有0.1 mol O2反应，则迁移H0.4 mol，A项正确；正极
13、上氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为O24H4e=2H2O，B项错误；放电时电子从电极a沿导线流向电极b，C项错误；充电时，不能生成乙烯和氧气，故该电池不是可充电电池，D项错误。4、我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是()A电池工作时，电子的流向：锂电极导线石墨电极B水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替C电池总反应为2Li2H2O=2LiOHH2D该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气答案B解析A项，锂电极为负极，石墨电极为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，正确；B项，负极材料锂能与水反应，不可用水溶液代
14、替有机电解质，错误；C项，电池总反应为2Li2H2O=2LiOHH2，正确；D项，由电池总反应知，该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气，正确。5、如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是()Aa为负极、b为正极Ba为阳极、b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变答案C解析电流从电源的正极流出，因此a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液的电极反应分别为阳极(c电极)：2Cl2e=Cl2，阴极(d电极)：Cu22e=Cu，故C项正确。6.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转
15、化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是()A电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OHB通入空气的电极为负极C电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2Da、b、c的大小关系为abc答案A解析题给电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OH，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，A项正确；题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B项错误；由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mol Cl2，理论上转移4 mol电子，则燃料电池中消耗1 mol O2，C项错误；题给燃料电池的负极反应式为2H24e4OH=4H2O，7.下列对如图所示的实验装置
16、的判断错误的是()A若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法D若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H2e=H2答案D解析若X为碳棒，开关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe为原电池的负极，电极反应为Fe2e=Fe2，D项不正确；若X为锌棒，K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流法，K置于B处时，Fe为原电池的正极，属于牺牲阳极法，B项和C项均正确。8(2020全国卷，12)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图
17、如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是()A放电时，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)B放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2OD充电时，正极溶液中OH浓度升高答案D9电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是()AAg为阳极BAg由银电极向变色层迁移CW元素的化合价
18、升高D总反应为：WO3xAg=AgxWO3答案C解析根据题给信息，通电时Ag注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，可得Ag为阳极，失去电子发生氧化反应，Age=Ag，Ag通过固体电解质向变色层迁移，总反应为WO3xAg=AgxWO3，A、B、D正确；WO3得xe生成WO，W元素的化合价降低，C错误。10将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是()A阴极的电极反应式为Fe2e=Fe2B金属M的活动性比Fe的活动性弱C钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快答案C解析阴极得电子，A错误；金属M失电子，其活
19、动性应比铁强，B错误；M失去的电子流入钢铁设施表面，钢铁设施不易失去电子而被保护，C正确；海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中被腐蚀的速率快，D错误。11微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是()A负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为21答
20、案B解析由装置示意图可知，负极区CH3COO发生氧化反应生成CO2和H，A项正确；隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol 电子通过，则电解质溶液中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO2：CH3COO2H2O8e=2CO27H，正极产生H2：2H2e=H2，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为21，D项正确。12熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2NaxSNa2Sx(x53，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是()A
21、Na2S4的电子式为Na2NaB放电时正极反应为xS2Na2e=Na2SxCNa和Na2Sx分别为电池的负极和正极D该电池是以NaAl2O3为隔膜的二次电池答案C解析A对，四硫化二钠属于离子化合物，其中硫达到8电子稳定结构，其电子式为Na2Na；B对，根据总反应可知，S在正极发生反应，电极反应为xS2Na2e=Na2Sx；C错，电池正极是含碳粉的熔融硫；D对，因为该电池可以充电，所以为二次电池，其中NaAl2O3是隔膜，防止熔融钠与熔融硫直接反应。13、如图是一个电化学的示意图，回答下列问题：(1)甲池是_装置，乙装置中电极A的名称是_。(2)甲装置中通入甲烷的电极反应式为_，乙装置中电极B(
22、Ag)的电极反应式为_，丙装置中D极的生成物是_(填化学式)。(3)一段时间后，当丙池中产生112 mL(标准状况)气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25 时的pH_(已知：氯化钠溶液足量，电解后溶液体积为500 mL)。若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入_(填化学式)。答案(1)原电池阳极(2)CH410OH8e=CO7H2OAge=AgH2和NaOH(3)12HCl解析(1)由图可知，甲装置为燃料电池，是原电池，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极，与电池正极相连的电极A为阳极，B为阴极，C为阳极，D为阴极。(2)甲装置中由于电解质为KOH溶液，负极反应为CH410OH8e=C
23、O7H2O，正极反应为O22H2O4e=4OH，乙、丙装置为电解池，B极反应式为Age=Ag，D极发生反应为2H2O2e=H22OH，由于D极消耗了H，破坏了水的电离平衡，最终在D极产生NaOH溶液，故D极产物为H2和NaOH。(3)在丙装置中，阳极C发生的反应：2Cl2e=Cl2，阴极D发生的反应：2H2O2e=H22OH，n(气体)0.005 mol，所以转移的电子的物质的量为n(e)0.005 mol，c(OH)0.01 molL1，c(H)1012 molL1，pH12，n(NaOH)n(HCl)0.005 mol，所以若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入HCl气体0.005 m
24、ol。14.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：(1)如图为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_。(2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_，电解过程中Li向_(填“A”或“B”)电极迁移。(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为_。若改用
25、氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为_。答案(1)aNO2He=NO2H2O(或NO4H3e=NO2H2O、2NOO2=2NO2)(2)LiOH2Cl2e=Cl2B(3)负4Al2Cl3e=Al7AlClH2解析(1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知NO被还原为NO2，电极反应式为NO2He=NO2H2O。(2)根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H2O2e=H22OH，剩余OH与Li结合生成LiOH，所以B极区电解液为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl2e=Cl2，电解过程中Li向B电极迁移。(3)在钢制品上电镀铝，故钢制品作阴极，与电源负极相连。由于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中阴极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl。若电解液改为氯化铝水溶液，水溶液中得电子能力：Al3H，故阴极上的电极反应式为2H2O2e=H22OH。
