2011年高考電化學考點分析

一、2011年高考試題分析

縱觀2011年各省市的高考命題，電化學知識的出現頻率很高。從考試題型來看，大多數省份以選擇題的方式呈現，非選擇題的考查省份較2010年明顯增多，說明該部分知識的考查從基礎考查向能力考查轉化。從考試的知識點來看，著重考查電極反應的書寫、兩極的判斷及反應的類型、電子的轉移方向和數目計算、離子的移動方向和電解質的變化。

二、2011年高考考點解析

1． 推斷原電池或電解池中微粒的移動方向。

原電池或電解池的總反應為一氧化還原反應。在原電池電極反應中，還原劑失去電子作為負極，氧化劑得到電子作為正極，由于負極失去電子帶正電荷，而正極得到來自負極的電子而帶負電荷，故在原電池內部，陽離子由負極向正極遷移，而陰離子由正極向負極遷移。在電解池中，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動。

【例1】（2011年安徽，12）研究人員最近發現了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發電，在海水中電池總反應可表示為：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是

A. 正極反應式：Ag＋Cl－－e－=AgCl

B. 每生成1molNa2Mn5O10轉移2mol電子

C. Na＋不斷向“水”電池的負極移動

D. AgCl是還原產物

解析：由電池總反應可知銀失去電子被氧化得氧化產物，即銀做負極，產物AgCl是氧化產物，A、D都不正確；在原電池中陽離子在正極得電子發生還原反應，所以陽離子向電池的正極移動，C錯誤；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價是+18/5價，所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉移電子的物質的量為（4－18/5）×5＝2mol，因此選項B正確。

答案：B

【例2】（2011年廣東，12）某小組為研究電化學原理，設計如圖1裝置。下列敘述不正確的是

A． a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出

B． a和b用導線連接時，銅片上發生的反應為：Cu2＋+2e－= Cu

C． 無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色

D． a和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動

解析：若a和b不連接，則不能構成原電池，單質鐵直接與Cu2＋發生氧化還原反應而置換出銅，方程式為：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，A正確；若a和b用導線連接，則構成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，方程式分別為：Fe－2e－＝Fe2＋、Cu2＋+2e－= Cu，B正確；有A、B分析可知，選項C是正確的；若a和b分別連接直流電源正、負極，則構成電解池，此時銅作陽極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極運動，因此選項D是錯誤的。

答案：D

2． 書寫電極反應式或化學反應方程式。

有關二次電池的充電、放電是高考的重點和熱點問題。試題要求考生在正確分析總反應的基礎上，依據充電、放電的規律進行解題。在解題時要注意充電過程與放電過程的區別與聯系，關于充電電池的氧化還原問題是常考點，這類題有規律。放電時，先要分析氧化劑與還原劑，氧化劑被還原、還原劑被氧化；充電時（電解池），原電池負極反應反著寫為還原過程，發生在陰極，原電池中的正極反應反著寫為氧化過程，發生在陽極。

【例3】（2011年新課標全國）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為： Fe+Ni2O3+3H2O=

Fe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有關該電池的說法不正確的是

A. 電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負極為Fe

B. 電池放電時，負極反應為Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2

C. 電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低

D. 電池充電時，陽極反應為2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O

解析：由放電時的反應可以得出鐵做還原劑失去電子，Ni2O3做氧化劑得到電子，因此選項AB均正確；充電可以看作是放電的逆過程，即陰極為原來的負極，所以電池放電時，負極反應為：Fe+2OH--2e-= Fe(OH)2，所以電池充電過程時陰極反應為Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-，因此電池充電過程中，陰極附近溶液的pH會升高，C不正確；同理分析選項D正確。

答案：C

【例4】（2011年廣東，32）由熔鹽電解法獲得的粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質可采用吹氣精煉法除去，產生的尾氣經處理后可用鋼材鍍鋁。工藝流程如下：

（注：NaCl熔點為801℃；AlCl3在181℃升華）

（1）精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時它們分別與鋁發生置換反應產生新的雜質，相關的化學方程式為①和② ；

（2）將Cl2連續通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有 ；固態雜質粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在；

（3）在用廢堿液處理A的過程中，所發生反應的例子方程式為 ；

（4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為極，熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在，鋁電鍍的主要電極反應式為；

（5）鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是。

解析：此題考查了無機化工流程的分析、典型元素化合物性質和電化學知識。（1）由題給信息“氧化鐵和石英砂與鋁發生置換反應，說明兩個反應的反應物分別是Fe2O3和鋁、二氧化硅和鋁，生成物分別是Al2O3和Fe、Al2O3和Si。（2）粗鋁的成分中含有一定量的鈉和氫氣，在700℃時通入氯氣，氯氣會與Na、Al、H2反應生成氯化鈉固體（浮渣）、氯化氫和氯化鋁氣體（AlCl3在181℃升華）。（3）廢堿液會與氣體A中的氯化氫和氯氣反應。（4）由于電鍍池的關鍵是電解質溶液的濃度在電鍍過程中保持不變，所以鋁在AlCl4―作用下在陽極放電轉化為Al2Cl7―，Al2Cl7―在陰極放電轉化為鋁和AlCl4―，鋁附著在鋼材表面形成鍍層。（5）鋼鐵在空氣中主要發生化學腐蝕和電化學腐蝕，腐蝕的發生主要是與空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣接觸有關，由于鋼材表面附著的鋁轉化為氧化鋁隔絕了鋁及鋼材與空氣、二氧化碳和水蒸氣的接觸，防止鋼材腐蝕。

答案：（1）Fe2O3＋2Al■Al2O3＋2Fe，3SiO2＋4Al■2Al2O3＋3Si（2）HCl、AlCl3，NaCl（3）Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O，H+＋OH－＝H2O（4）陽，Al—3e－+7 AlCl4—=4 Al2Cl7―（5）致密氧化鋁膜能隔絕鋼材與空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣接觸，使電化學腐蝕和化學腐蝕不能發生。

3． 判斷兩極產生的現象或結果。

正負極是根據物理學上的電極電勢高低而規定的，多用于原電池，正極電極電勢高，是流入電子（外電路）的電極；負極電極電勢低，是流出電子（外電路）的電極。陰陽極是針對電解池或電鍍池來命名的，陽極是指與電源正極相連，發生氧化反應的電極；陰極是指與電源負極相連，發生還原反應的電極。

【例5】(2011年海南)一種充電電池放電時的電極反應為H2+2OH--2e-=2H2O； NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。當為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發生的反應是

A. H2O的還原B. NiO（OH）的還原

C. H2的氧化D. NiO（OH）2的氧化

解析：由題中給出的電極反應可判斷出做原電池時，H2是還原劑被氧化，NiO（OH）是氧化劑被還原，則充電時H2是還原產物，NiO（OH）是氧化產物，與正極相連的是陽極發生氧化反應，所以“NiO（OH）2的氧化”正確。

答案：D

【例6】（2011年福建）研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是

A． 水既是氧化劑又是溶劑

B． 放電時正極上有氫氣生成

C． 放電時OH－向正極移動

D． 總反應為：2Li＋2H2O＝2LiOH＋H2↑

解析：由電池名稱叫鋰水電池，可推測其總反應為：2Li＋2H2O= 2LiOH＋H2↑，進而寫出其電極反應如下：（—）2Li—2e—＝2Li+，（+）2H2O+2e—＝2OH—＋H2↑，原電池放電時OH－是向負極移動的。結合選項分析A、B、D都是正確的，C是錯誤的。

答案：C

4． 金屬的腐蝕和防護。

電化學腐蝕原理與原電池相同，金屬發生電化學腐蝕是在電解質溶液存在條件下形成無數多的微小原電池而造成的腐蝕。無論是吸氧腐蝕，還是析氫腐蝕不是作為電源使用，故強調的是電極上發生的反應。

【例7】（2011年浙江，10）將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發現液滴覆蓋的圓周中心區(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(b)，如圖３所示。導致該現象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是

A． 液滴中的Cl―由a區向b區遷移

B． 液滴邊緣是正極區，發生的電極反應為：

O2＋2H2O＋4e－＝ 4OH－

C． 液滴下的Fe因發生還原反應而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區向b區遷移，與b區的OH―形成Fe(OH)2，進一步氧化、脫水形成鐵銹

D． 若改用嵌有一銅螺絲釘的鐵板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負極發生的電極反應為：Cu－2e－＝Cu2＋

解析： Cl－由b區向a區遷移，A錯誤；液滴邊緣O2多，在碳粒上發生正極反應O2＋2H2O＋4e－=4OH－，液滴下的Fe發生負極反應，Fe－2e－=Fe2＋，為腐蝕區(a)，B正確；液滴下的Fe因發生氧化反應而被腐蝕，C錯誤；Cu的金屬性沒有Fe活潑，發生原電池反應時作正極，D錯誤。

答案：B

【例8】（2011年北京，8）結合圖4判斷，下列敘述正確的是

A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護

B. Ⅰ和Ⅱ中負極反應均是Fe－2e－＝Fe2＋

C. Ⅰ和Ⅱ中正極反應均是O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

D. Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍色沉淀

解析：鋅比鐵活潑，裝置Ⅰ中鋅作負極，方程式為Zn－2e－=Zn2＋。鐵作正極，但溶液顯中性，所以發生鋅的吸氧腐蝕，正極反應是O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；鐵比銅活潑，裝置Ⅱ中鐵作負極，負極反應為Fe－2e－＝Fe2＋。銅作正極，但溶液顯酸性，所以正極是溶液中的氫離子得電子，方程式為2H++2e－=H2↑。因為裝置Ⅰ中沒有Fe2＋生成，所以裝置Ⅰ中加入少量K3Fe(CN)6溶液時，沒有藍色沉淀產生。綜上所敘，只有選項A是正確的。

答案：A

5． 電解池原理及應用。

電解是在直流電的作用下，電解質溶液或熔融電解質在陰陽兩極發生氧化還原反應的過程。電解時電解池的陽極連電源正極。電解的目的是為了獲得電解產物，因此一般都采用惰性電極。要想判斷好電解產物，除應明確電場力的作用下陰離子移向陽極，陽離子移向陰極外，還應記準離子的放電順序。陽離子在陰極的放電順序正好與金屬活動順序相反。在陽極陰離子的放電順序突出記住Cl->OH->NO3-即可。應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層新金屬的裝置。通常鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬的物件接電源負極，含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。

【例9】（2011年山東，15）以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是

A. 未通電前上述鍍鋅裝置可構成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程

B. 因部分電能轉化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關系

C. 電鍍時保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應速率

D. 鍍鋅層破損后對鐵制品失去保護作用

解析：電鍍時，通常把待鍍的金屬制品作陰極，把鍍層金屬作陽極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。因此在鐵制品上鍍鋅時，鐵作陰極，鋅作陽極，由于鋅比鐵活潑，因此未通電前可以構成原電池，但此時鋅作負極失去電子，鐵作正極，而電鍍是鋅仍然失電子，所以選項A不正確；在氧化還原反應中必需滿足得失電子守恒，因此電鍍時通過的電量與鋅的析出量有確定關系而與能量變化無關，B不正確；由于電鍍時保持電流恒定，因此導線中通過的電子速率是不變的，所以升高溫度不能改變電解反應速率，C正確；鍍鋅層破損后，由于鋅比鐵活潑，所以即使發生電化學腐蝕也是鋅失去電子而保護了鐵，即選項D也不正確。

答案：C

【例10】（2011年北京，26）氯堿工業中電解飽和食鹽水的原理示意圖如圖5所示：

（1）溶液A的溶質是；

（2）電解飽和食鹽水的離子方程式是；

（3）電解時用鹽酸控制陽極區溶液的pH在2～3，用化學平衡移動原理解釋鹽酸的作用；

（4）電解所用的鹽水需精制。去除有影響的Ca2＋、Mg2＋、NH4＋、SO42－[c(SO42－)＞c(Ca2＋)]。精致流程如下（淡鹽水和溶液A來電解池）：

①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質是 。

②過程Ⅰ中將NH4+轉化為N2的離子方程式是。

③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，過程Ⅱ中除去的離子有 。

④經過程Ⅲ處理，要求鹽水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg /L，若鹽水b中NaClO的含量是7.45 mg /L ，則處理10m3 鹽水b ，至多添加10% Na2SO3溶液kg（溶液體積變化忽略不計）。

解析：（1）電解時在電極的作用下，溶液中的陽離子向陰極作定向運動，陰離子向陽極作定向運動，所以電解飽和食鹽水時Na＋和H＋向陰極運動并放電，但H＋比Na＋易得電子，所以H＋首先放電，方程式為2H＋＋2e－=H2↑。由于H＋是水電離出的，所以隨著H＋的不斷放電，就破壞了陰極周圍水的電離平衡，OH－的濃度就逐漸增大，因此溶液A的溶質是NaOH。由于Cl－比OH－易失電子，所以在陽極上CI－首先放電，方程式為2Cl－－2e－=Cl2↑。因此電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl－＋2H2O■2OH－＋H2↑＋Cl2↑。（2）見解析（1）。（3）由于陽極上生成氯氣，而氯氣可溶于水，并發生下列反應Cl2＋H2O?葑HCl＋HClO，根據平衡移動原理可知增大鹽酸的濃度可使平衡向逆反應方向移動，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的溢出。（4）由于溶液中含有Mg2＋，所以用溶液A（即NaOH）調節溶液的pH時，會產生Mg(OH)2沉淀，即鹽泥a中還含有Mg(OH)2；淡鹽水中含有氯氣，氯氣具有強氧化性，可將NH4+氧化為N2，而氯氣被還原成Cl－，方程式為2NH4＋＋3Cl2＋8OH－=8H2O＋6Cl－＋N2↑；沉淀轉化的實質就是沉淀溶解平衡的移動，一般說來，溶解度小的沉淀轉化成溶解度更小的沉淀容易實現。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小，所以加入BaCO3后，溶液中的SO42－就結合Ba2+生成更難溶的BaSO4沉淀，同時溶液中還存在Ca2+而CaCO3也屬于難溶性物質，因此還會生成CaCO3沉淀；NaClO具有強氧化性，可將Na2SO3氧化成Na2SO4，方程式為Na2SO3+NaClO＝Na2SO4+NaCl。10m3 鹽水b中含NaClO的物質的量為■=1mol，由方程式可知消耗Na2SO3的質量為1mol×126g/mol＝126g。若設需要10% Na2SO3溶液的質量為x，則有■=5mg／L，解得x＝1760g，即至多添加10% Na2SO3溶液1.76kg。

答案：（1）NaOH（2）2Cl－＋2H2O■2OH－＋H2↑＋Cl2↑（3）氯氣與水反應：Cl2＋H2O?葑HCl＋HClO，增大HCl的濃度可使平衡逆向移動，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的溢出。（4）① Mg(OH)2 ②2NH4＋＋3Cl2＋8OH－=8H2O＋6Cl－＋N2↑③SO42－、Ca2＋④1.76

展望今后，對于電化學高考命題會繼續在上述幾考點進行命題，同時也會出既涉及新能源、環境保護、工業生產等熱點問題，以及利用電解原理實現用通常方法難以制備的物質等方面的內容，應引起足夠的重視。無論試題如何變化，只要我們在復習過程中將電化學知識的核心內容“原電池、電解池中所發生的反應都是氧化還原反應”融會貫通，就能解答好各種類型的題，并取得好成績。

（作者單位：東莞中學松山湖學校）

責任編校 李平安