高考化学二轮复习命题区间五电化学基础.docx

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高考化学二轮复习命题区间五电化学基础

角度一　原电池原理及化学电

1．构建原电池模型，类比分析原电池工作原理

2．原电池正、负极判断的“五个角度”

3．化学电中电极反应式书写的思维模板

（1）明确直接产物：

根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。

（2）确定最终产物：

根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。

（3）配平：

根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意　①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。

1．（2019·浙江4月选考，12）化学电在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。

下列说法不正确的是（　　）

A．甲：

n2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加

B．乙：

正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－

C．丙：

锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄

D．丁：

使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

答案　A

2．（2019·全国卷Ⅰ，12）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。

下列说法错误的是（　　）

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋

C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

答案　B

解析　由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。

该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧（负极区）向右侧（正极区）迁移，D项正确。

3．（2015·全国卷Ⅰ，11）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。

下列有关微生物电池的说法错误的是（　　）

A．正极反应中有CO2生成

B．微生物促进了反应中电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O

答案　A

解析　根据微生物电池工作原理示意图可知，C6H12O6在负极发生氧化反应生成CO2，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋；O2在正极得电子发生还原反应，电极反应式为6O2＋24H＋＋24e－===12H2O，A项错误；微生物促进了反应中电子的转移，B项正确；H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区，C项正确；电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。

4．（2017·全国卷Ⅲ，11）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋S8===8Li2S（2≤≤8）。

下列说法错误的是（　　）

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

答案　D

解析　A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极方程式为Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02mol，其质量为0.14g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；D项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2S

16Li＋S8（2≤≤8），故Li2S2的量会越越少，错误。

题组一　原电池工作原理

1．（2019·武汉二模）n-nSO4-PbSO4-Pb电池装置如图，下列说法错误的是（　　）

A．SO

从右向左迁移

B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===Pb

C．左边nSO4浓度增大，右边nSO4浓度不变

D．若有6.5g锌溶解，有0.1molSO

通过离子交换膜

答案　B

解析　装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SO

从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO

，B项错误；负极反应式为n－2e－===n2＋，产生nSO4，左边nSO4浓度增大，右边nSO4浓度不变，C项正确；6.5g锌溶解，转移0.2mole－，电解液中有0.2mol负电荷通过离子交换膜，即有0.1molSO

通过离子交换膜，D项正确。

2．下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置，下列说法中正确的是（　　）

A．两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极

B．碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化

C．①中MnO2极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－

D．装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5

答案　D

解析　装置①中碘离子失去电子，石墨Ⅰ是负极，装置②中碘酸钠得到电子，石墨Ⅱ作正极，A项错误；根据A项分析可知，碘元素在装置①中被氧化，在装置②中被还原，B项错误；①中MnO2得到电子，溶液呈酸性，则电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C项错误；①中1mol碘化钠失去1mol电子，②中1mol碘酸钠得到5mol电子，则装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5，D项正确。

3．甲醇燃料电池是目前应用比较广泛的一种燃料电池，其工作原理如下图所示：

下列说法正确的是（　　）

A．N为正极，发生氧化反应

B．a气体为氧气，b气体为甲醇

C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小

D．若有1molCO2生成，则有6molH＋从甲池透过交换膜进入乙池

答案　D

解析　燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，失去电子，故M电极为负极，a气体为甲醇，电极反应式为：

CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，甲醇在负极被氧化生成CO2。

有1molCO2生成，则有6molH＋生成，甲池溶液pH减小。

N电极为正极，在其表面发生还原反应；电池中，阳离子从负极移向正极，H＋从甲池通过交换膜进入乙池。

题组二　新型化学电的分析

4．锂-铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。

该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是（　　）

A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动

B．放电时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O

D．整个反应过程中，氧化剂为O2

答案　B

解析　因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A正确；由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B错误；放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，C正确；由C项分析知，Cu先与O2反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，Cu相当于催化剂，O2为氧化剂，D正确。

5．锌-空气电池由活性炭（空气扩散极）、锌、苛性碱溶液构成，其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中，其工作原理如图所示，负极产物是nO。

下列说法正确的是（　　）

A．活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂

B．原理图中的隔离膜为质子交换膜

C．负极反应式为n＋H2O－2e－===nO＋2H＋

D．电池工作时，当电路中通过0.2mol电子时，消耗3.2gO2

答案　A

解析　活性炭有很强的吸附作用，可吸附空气，为电池提供氧化剂，选项A正确；该电池的电解质溶液为苛性碱溶液，负极消耗OH－，正极产生OH－，OH－从正极移向负极，故隔离膜为阴离子交换膜，选项B错误；电解质溶液显碱性，H＋不能稳定存在，正确的负极反应式为n＋2OH－－2e－===nO＋H2O，选项C错误；正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池工作时，当电路中通过0.2mol电子时，消耗0.05molO2，即1.6g，选项D错误。

6．如图所示是一种以液态肼（N2H4）为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。

该固体氧化物电解质的工作温度在700～900℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。

下列说法正确的是（　　）

A．电池内的O2－由电极乙移向电极甲

B．电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O

C．当电极甲上有1molN2H4消耗时，电极乙上有22.4LO2参与反应

D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲

答案　A

解析　该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2－由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1molN2H4时，电极乙上就有1molO2参与反应，在标准状况下O2的体积为22.4L，但题目没有指明该过程是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极（甲）移向正极（乙），D项错误。

7．一种钌（Ru）配合物光敏太阳能电池的工作原理及电池中发生的反应如下图所示：

下列说法正确的是（　　）

A．电极为电池的正极

B．电池工作时，电能转变为光能

C．电池工作时，电极Y上发生还原反应

D．电池的电解质溶液中I－和I

的浓度不断减小

答案　C

解析　电子由负极流向正极，故为电池的负极，A项错误；电池工作时，光能转变为电能，B项错误；电极Y为正极，发生还原反应，C项正确；通过信息③、④可知，电池的电解质溶液中I－和I

的浓度不变，D项错误。

解答新型化学电的步骤

（1）判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。

（2）确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。

（3）充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。

（4）电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。

角度二　电解原理及应用

1．构建电解池模型，类比分析电解基本原理

2．电解池阴、阳极的判断

（1）根据所连接的外加电判断：

与直流电正极相连的为阳极，与直流电负极相连的为阴极。

（2）根据电子流动方向判断：

电子流动方向为从电负极流向阴极，从阳极流向电正极。

（3）根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断：

阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

（4）根据电解池两极产物判断（一般情况下）

①阴极上的现象是析出金属（质量增加）或有无色气体（H2）放出。

②阳极上的现象是有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小（活性电极作阳极）。

3．电解池中的三个易误点

（1）只有水被电解时，不要误认为溶液的pH不变或一定变化。

若电解NaOH溶液，pH增大；电解H2SO4溶液，pH减小；电解Na2SO4溶液