高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx

高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx

《高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考化学二轮复习第1部分第7讲电化学原理及应用学案

第7讲　电化学原理及应用

知考点　明方向　满怀信心正能量　

设问

方式

①原电池原理及应用

[例]（2017·全国卷Ⅰ，11），（2017·全国卷Ⅲ，11）

②二次电池原理计算及应用

[例]（2018·全国卷Ⅰ，13），（2018·全国卷Ⅱ，12），

（2018·全国卷Ⅲ，11）

③金属的腐蚀及防护

[例]（2018·全国卷Ⅲ，7），（2018·北京卷，7），

（2018·天津卷，3）

④电解池原理及应用

[例]（2018·全国卷Ⅰ，27），（2018·江苏卷，20）

知识点　网络线　引领复习曙光现　

释疑难　研热点　建模思维站高端　

考点一　原电池原理及其应用　

▼命题规律：

1．题型：

选择题、填空题。

2．考向：

考查原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关简单计算。

▼方法点拨：

1．原电池工作原理

2．原电池电极的判断

3．原电池电极反应式的书写

4．燃料电池电极反应式的书写方法

（1）找位置、写式子：

负极“还原剂－ne－―→氧化产物”；正极“氧化剂＋ne－―→还原产物”。

燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在酸性介质分别转化为CO2、H＋；O2转化为H2O。

碱性介质分别转化为CO、H2O；O2转化为OH－。

（2）查电荷，添离子：

检查电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒，在酸性溶液中不添加OH－，在碱性溶液中不添加H＋。

若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。

（3）查原子，添物质：

检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加H2O使原子守恒。

1．

（1）（2018·天津卷）O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。

该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2（C2O4）3是重要的化工原料。

电池的负极反应式：

__Al－3e－===Al3＋（或2Al－6e－===2Al3＋）__。

电池的正极反应式：

6O2＋6e－===6O、6CO2＋6O===3C2O＋6O2。

反应过程中O2的作用是__催化剂__。

该电池的总反应式：

__2Al＋6CO2===Al2（C2O4）3__。

（2）（2017·江苏卷）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。

电极A上H2参与的电极反应为：

__H2＋CO－2e－===CO2＋H2O__。

B上发生的电极反应为__O2＋2CO2＋4e－===2CO__。

电池工作时，CO向电极__A__移动。

（3）（2016·北京卷）用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO）已成为环境修复研究的热点之一。

Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。

作负极的物质是__铁__。

正极的电极反应式是__NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O__。

突破点拨

电池内部电流方向从负极到正极，故H＋从负极产生，流向正极参加正极反应。

解析　

（1）活泼金属作负极，负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3＋，方程式为：

Al－3e－===Al3＋。

根据电池的正极反应，氧气在第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。

将方程式加和得到总反应为：

2Al＋6CO2===Al2（C2O4）3。

（2）A为负极，H2失电子，用CO配平电荷可得电极反应式为H2＋CO－2e－===CO2＋H2O，B为正极得电子，电极反应式为：

O2＋2CO2＋4e－===2CO，根据外电路电子流动方向可以确定内电路中阴离子向负极移动。

（3）由Fe还原水体中的NO的反应原理图可知，Fe被氧化作负极；正极是硝酸根离子被还原为NH，该溶液为酸性电解质溶液，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：

NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O。

【变式考法】

（1）（2018·青州三模）利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b为惰性电极。

利用该装置可将污水中的有机物（以C6H12O6为例）经氧化而除去，从而达到净化水的目的。

a极电极反应式为__C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋__，若左侧有1molC6H12O6被消耗，则右侧溶液的质量增重__216__g。

（2）（2018·清远期末）一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示：

该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。

充电时，Cl－向__下__（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为：

__Mg2＋＋2e－===Mg__。

（3）（2018·湖北七市联考）利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，写出正负极的电极反应式__负极：

8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O__，__正极：

6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－__。

解析　

（1）燃料电池中C6H12O6在负极反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，有24molH＋迁移到右侧，增重24g，同时有6molO2进入溶液，增重192g，所以共增重：

216g。

（2）由图可知，该电池的负极是镁、正极是镁锑合金；充电时，镁是阴极、镁锑合金是阳极，所以C1－向下（阳极）移动；放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg。

（3）由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极发生氧化反应，B为正极发生还原反应，再根据电荷守恒和元素守恒可以写出电极反应式。

2．（2018·湖北八校联考）某实验小组依据反应AsO＋2H＋＋2I－===AsO＋I2＋H2O设计电池如图1，探究pH对AsO氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2。

下列有关叙述错误的是（　A　）

A．c点时，正极的电极反应为AsO＋2H＋＋2e－===AsO＋H2O

B．b点时，反应处于化学平衡状态

C．a点时，盐桥中K＋向左移动

D．pH＞0.68时，氧化性I2＞AsO

解析　由图可知，c点时，电压小于0，即反应逆向进行，负极反应式为AsO－2e－＋H2O===AsO＋2H＋，选项A错误；b点时，电压为零，反应处于平衡状态，选项B正确；a点时，反应正向进行，乙中碘离子失电子，则乙中石墨电极为负极，原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中K＋向左移动，选项C正确；pH＞0.68时，电压小于0，反应逆向进行，碘单质作氧化剂，所以氧化性I2＞AsO，选项D正确。

3．（2018·荆州质检）直接乙醇燃料电池（DEFC）具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。

现有以下三种乙醇燃料电池。

（1）三种乙醇燃料电池中正极反应物均为__氧气__。

（2）碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为__C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O__，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是__空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH__。

（3）酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为__O2＋4H＋＋4e－===2H2O__。

（4）熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向电极__a__（填“a”或“b”）移动，电极b上发生的电极反应式为__O2＋2CO2＋4e－===2CO__。

解析__

（1）三种乙醇燃料电池中由于正极发生还原反应，所以正极反应物均为氧气。

（2）碱性乙醇燃料电池中，乙醇中的C转化为CO，电极a上发生的电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH。

（3）酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，其上发生的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

（4）熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向负极电极a移动，电极b上发生还原反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。

电极反应式的书写

（1）原电池中一般电极反应式的书写：

（2）复杂的电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式。

考点二　电解原理及其应用　

▼命题规律：

1．题型：

选择题、填空题。

2．考向：

根据电解现象判断电源正、负极，并进一步考查离子移向，电极反应及简单计算。

根据电源正、负极考查电解相关基础知识。

电解原理在工农业生产中的应用。

▼方法点拨：

1．“5点”突破电解池原理应用问题

（1）分清阴极、阳极——与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。

（2）剖析离子移向——阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。

（3）书写电极反应式——注意得失电子守恒。

（4）正确判断电极反应和产物——①阳极如果是活性电极，则电极材料失电子，电极溶解（注意：

铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋）；如果是惰性电极，溶液中阴离子的失电子能力（放电顺序）为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－（水）。

②阴极产物根据阳离子的放电顺序进行判断：

Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋。

（5）电解质恢复措施——电解后电解质溶液恢复用质量守恒法分析。

一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3复原。

2．电化学计算破题“三方法”

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。

通常有下列三种方法：

（1）根据电子守恒计算

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

（2）根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

（3）根据关系式计算

根据得失电子守恒定律建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

1．

（1）（2018·全国卷Ⅰ）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　。

电解后，__a__室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

（2）（2018·全国卷Ⅲ）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式__2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑__。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__K＋__，其迁移方向是__a到b__。

（3）（2017·天津卷）某混合物浆液含有Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4，考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（如图），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。

回答问题。

用惰性电极电解时，CrO能从浆液中分离出来的原因是__在直流电场作用下，CrO通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液__，分离后含铬元素的粒子是__CrO、Cr2O__；阴极室生成的物质为__NaOH和H2__（写化学式）。

突破点拨

（1）电极反应式书写思路：

先确定反应物和生成