热点5氧化还原反应与电化学原理
考向1氧化还原反应
【真题研磨】
典例(2024·浙江6月选考)利用CH3OH可将废水中的NO3-转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:H++CH3OH+NO3-→X+CO2+H2O(
A.X表示NO2
B.可用O3替换CH3OH
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为6∶5
D.若生成标准状况下的CO2气体11.2L,则反应转移的电子数为2NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
【审答思维】题干划线部分关键信息解读
关键信息
信息解读
对环境无害的物质
对环境无害的物质说明反应中的NO3-转化为N2
O3替换CH3OH
CH3OH中C元素的化合价由-2价升高到+4价,作还原剂,而O3有强氧化性?
转移的电子数
氧化还原反应中的转移电子数为得到的电子数目或者失去的电子数目,而不是两者之和
【失分警示】缺项配平时,可以根据元素种类、元素化合价的变化特点推断物质所含元素,同时结合题干信息中缺项物质的特点进行判断。
【考场技法】
1.氧化还原反应概念间的关系
2.氧化还原反应价态规律
(1)歧化反应规律思维模型
“中间价→高价+低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
(2)价态归中规律思维模型
含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价→中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。
例如:不同价态硫之间可以发生氧化还原反应的是图中的①②③④。
[注意]不会出现⑤中H2S转化为SO2、H2SO4转化为S的情况。
3.电子守恒法解题的思维流程
(1)找出反应中的氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)找出一个原子或离子得失电子数目,从而确定1mol氧化剂或还原剂得失电子数目。
(3)根据题目中各物质的物质的量和得失电子守恒列出等式:n(氧化剂)×变价原子数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子数×化合价变化值,从而求算出答案。
【多维演练】
★★(氧化还原反应概念与计算)氮氧化物是大气污染物之一,如图为科研人员探究消除氮氧化物的反应机理,下列说法不正确的是(B)
A.过程Ⅰ中NO既作氧化剂又作还原剂
B.过程Ⅱ中每生成1molO2时,转移电子的数目约为4×6.02×1023
C.过程中涉及的反应均为氧化还原反应
D.整个过程中Ni2+作催化剂
考向2新型电池的工作原理
【真题研磨】
典例(2024·全国甲卷)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(C)
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2===ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65g,MnO2电极生成了0.020molMnO(OH)
【审答思维】题干划线部分关键信息解读
关键信息
信息解读
MnO2电极上检测到MnO(OH)和少量ZnMn2O4
二氧化锰电极上检测到两种物质中锰元素的化合价均低于+4,因此放电过程中二氧化锰作正极
充电
充电过程相当于电解质被电解的过程,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动
【失分警示】本题若不能从题干给的信息中提取有效信息“少量”,则会误选D。从题干信息可知,二氧化锰电极上的产物不唯一,除MnO(OH)外,还含有少量ZnMn2O4。因此,MnO(OH)的物质的量不足0.020mol。
【考场技法】
1.新型化学电源解题快捷四步骤
2.电极反应式书写的一般步骤
【多维演练】
1.★★★(新型锂电池)LiPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。如图所示为其工作示意图,LiPON薄膜只允许Li+通过,电池反应为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2。下列有关说法正确的是(B)
A.导电介质c为含Li+的盐的水溶液
B.放电时,当电路通过0.3mol电子时,b极薄膜质量增加2.1g
C.充电时,阳极发生反应为xLi++xe-+Si===LixSi
D.LiPON薄膜在充电及放电过程中参与了电极反应,质量发生变化
2.★★★(双极膜电池)我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池,电池工作时,复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH-,在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时,Zn-CO2电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是(B)
A.闭合K1时,Pd电极电势高于Zn电极电势
B.闭合K2时,Pd电极发生还原反应
C