2021届高考化学二轮专题复习课件第7讲 电化学（43PPT）.ppt

1、电化学 第7讲 考情分析 1.原电池原电池 2. 电解池电解池 真题回放 1.(2020 全国卷)科学家近年发明了一种新型 Zn- CO2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 Zn2e 4OH=Zn(OH)2 4 B.放电时，1 mol CO2 转化为 HCOOH ，转移的电子数为 2 mol C.充电时，电池总反应为 2Zn(OH)2 4 =2ZnO24OH 2H 2O D.充电时，正极溶液中 OH 浓度升高 解析：放电时，锌为负

2、极发生氧化反应，电极反应为 Zn 失去电子， 生成 Zn(OH)2 4 ， A 项正确； 放电时正极反应为 CO2得到电子生成 HCOOH， 根据电子守恒可知，1 mol CO2得到 2 mol 电子，即转移 2 mol 电子，B 项 正确；充电时，正极(阳极)上发生的电极反应为 4OH 4e=2H 2OO2， 负极(阴极)上发生的电极反应为 Zn(OH)2 4 2e =Zn4OH，所以总反 应为 2Zn(OH)2 4 =2ZnO24OH 2H 2O，C 项正确；由正极(阳极) 的电极反应 4OH 4e=2H 2OO2可知，正极溶液中 OH 浓度下降，D 项错误。 答案：D 2.(2020 全

3、国卷)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 注入无色 WO 3 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( ) A.Ag 为阳极 B.Ag 由银电极向变色层迁移 C.W 元素的化合价升高 D.总反应为 WO3xAg=AgxWO3 解析： 根据给予信息， 通电时Ag 注入无色WO 3薄膜中， 生成AgxWO3， 可得银为阳极，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 WOx 3 ，化合价降低，

4、C 项符合题意。 答案：C 3.(2020 全国卷)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)- 空气电池如下图所 示，其中在 VB2电极发生反应：VB216OH 11e=VO3 4 2B(OH) 4 4H2O。该电流工作时，下列说法错误的是( ) A.负载通过 0.04 mol 电子时，有 0.224 L(标准状 况)O2参与反应 B.正极区溶液的 pH 降低，负极区溶液的 pH 升高 C.电池总反应为 4VB211O220OH 6H 2O=8B(OH) 44VO 3 4 D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极 解析：A 项，空气作正极，发生得电子的还原反应，碱性介质溶液中

5、， 电极反应式为 O24e 2H 2O=4OH ，由关系式“O 24e ”知，负载通 过 0.04 mol 电子时，有 0.224 L(标准状况)O2参与反应，正确；B 项，分析 电极反应式，正极区不断生成 OH ，pH 增大，负极区不断消耗 OH，pH 减小，错误；C 项，叠加正、负极电极反应式，可得电池总反应，正确；D 项， 电流由正极经外电路流向负极， 即复合碳电极负载VB2电极KOH 溶液复合碳电极，正确。 答案：B 4.(2020 山东卷)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，

6、用下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 CH3COO 2H 2O8e =2CO 2 7H B.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 g D.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 解析：根据装置图可知，a 极上 CH3COO 发生氧化反应生成 CO 2，作 电池的负极，结合介质为酸性和守恒规则即可写出电极反应式，A 项正确； 当电路中转移 1 mol 电子时， 根据得失电子守恒， 模拟海水中分别减少 1 mol Na 、1 mol C

7、l，即除盐 58.5 g，C 项正确；正极的电极反应式为 2H2e =H2，负极反应为 CH3COO 2H 2O8e =2CO 27H ，根据转移 电子数相等可推知，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，D 项正确；该装置可实现海水淡化，海水中的氯离子向负极迁 移，钠离子向正极迁移，所以隔膜 1 为阴离子交换膜，隔膜 2 为阳离子交换 膜，B 项符合题意。 答案：B 5.(2020 山东卷)采用惰性电极， 以去离子水和氧气为原料通过电解法制 备过氧化氢的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是 ( ) A.阳极反应为 2H2O4e =4HO 2 B.电解一段

8、时间后，阳极室的 pH 未变 C.电解过程中，H 由 a 极区向 b 极区迁移 D.电解一段时间后，a 极生成的 O2与 b 极反应的 O2 等量 解析：阳极产生氧气，即 a 极为阳极，电极反应为 2H2O4e =4H O2，A 项正确；阳极产生 H 、O 2，H 通过质子交换膜进入阴极室， 所以电解一段时间后，阳极室仍是去离子水，所以 pH 未变，B 项正确；电 解过程中，阳离子向阴极迁移，即 H 由 a 极区向 b 极区迁移，C 项正确；b 极为阴极， 电极反应为 O22H 2e=H 2O2， 根据转移电子数相等可推知， a 极生成的 O2与 b 极反应的 O2的物质的量之比为 12，D

9、项符合题意。 答案：D 6.(2020 天津卷)熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电 池。下图中的电池反应为 2NaxS 放电 充电 Na2Sx(x53，难溶于熔融硫)。 下列说法错误 的是( ) A.Na2S4的电子式为 B.放电时正极反应为 xS2Na 2e=Na 2Sx C.Na 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 解析：A 项，Na2S4属于离子化合物，S2 4 结构为SSSS2 ，4 个硫 原子间形成三对共用电子对，正确；B 项，放电时，正极处 x 个 S 得 2e 后结 合 2 个 Na 生成难溶性的 Na 2Sx，正确；C

10、 项，放电时，Na 作负极，S 作正极， 符合题意；D 项，该电池是以 NaAl2O3为隔膜的二次电池，正确。 答案：C 7.(2020 江苏卷)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。在下图所示的情境中，下列有关说法正确的是( ) A.阴极的电极反应式为 Fe2e =Fe2 B.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 解析：A 项，该装置为原电池，阴极处为正极，参与电极反应的可能是 O2或是溶液中的 H ，错误；B 项，M 比 Fe 活泼，M 将电子转移至 Fe 处， 错误；C 项，F

11、e 表面有金属 M 传过来的电子，则 O2或 H 得到的电子不是 Fe 失去的电子，故 Fe 被保护，正确；D 项，海水中存在电解质溶液，所以更 容易发生电化学腐蚀，错误。 答案：C 考 点 诠 释 考点考点1 原电池原理及其应用 1.原电池装置考查变迁 2.图解原电池的闭合回路形成原理 【例 1】在第十三届阿布扎比国际防务展上，采用先进的氢燃料电池系 统的无人机，创造了该级别 270 分钟续航的新世界纪录。下列有关氢燃料 电池的说法不正确的是( ) A.通入氢气的电极发生氧化反应 B.正极的电极反应式为 O22H2O4e =4OH C.碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 D.放电过程中碱

12、性电解液的 pH 不变 解析：通入氢气的电极失电子发生氧化反应，故 A 正确；正极是氧气得 电子发生还原反应，电极反应式为 O22H2O4e =4OH，故 B 正确；阳 离子向通入氧气的方向移动， 故 C 错误； 放电过程中负极生成的水及时排出， 所以碱性电解液的 pH 不变，故 D 正确。 答案：C 【变式 1】 铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸 性污水的一种工艺，装置如图所示。若上端开口关闭， 可得到强还原性的 H (氢原子)；若上端开口打开，并 鼓入空气，可得到强氧化性的OH(羟基自由基)。下 列说法错误的是( ) A.无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为 Fe 2e =Fe2 B

13、.不鼓入空气时，正极的电极反应式为 H e=H C.鼓入空气时，每生成 1 mol OH 有 2 mol 电子发生转移 D.处理含有草酸(H2C2O4)的污水时，上端开口应打开并鼓入空气 解析：A.无论是否鼓入空气时，铁作为负极，易失去电子生成亚铁离子， 电极反应为：Fe2e =Fe2，A 项正确；B.不鼓入空气时，正极上可得到 强还原性的氢原子，电极反应式为 H e=H ，B 项正确；C.若上端口打 开，并鼓入空气，可得到强氧化性的羟基自由基，电极反应为 2H 2e O2=2 OH， 所以每生成 1 mol 羟基自由基有 1 mol 电子发生转移， C 项错误； D.除去草酸需要氧化性的物质

14、，上端口打开可生成强氧化性的羟基自由基， D 项正确；所以答案选择 C 项。 答案：C 考点考点2 电解原理及其应用 1.“五点”突破电解池 (1)分清阴、阳极； (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)注意放电顺序，正确判断产物； (5)恢复原态措施：电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量 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 CuCO 3 复原，而 Cu2 完全放电之后，应加入 Cu(OH) 2或 Cu2(OH)2

15、CO3复原。 2.掌握电解的四大类型及规律 类型 电极反应 特点 实例 电解 物质 电解液 浓度 pH 电解液 复原 电解 水型 阴极：溶液中的 H 放电生成 H2 阳极：溶液中的 OH 放电生成 O2 NaOH H2SO4 Na2SO4 H2O 增大 增大 加 H2O 减小 不变 电解 电解 质型 电解质的阴、阳离子 分别在两极放电 HCl CuCl2 电解 质 减小 增大 通 HCl 气 体 加 CuCl2 放 H2 生碱 型 阴极：放 H2生成碱 阳极：电解质阴离子 放电 NaCl 电解 质和 水 生成新电 解质 增大 通 HCl 气 体 放 O2 生酸 型 阴极：电解质阳离子 放电 阳

16、极：放 O2生成酸 CuSO4 减小 加 CuO 【例 2】 石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭 运动的特性而研发的新型可充放电电池，其反应式为 LixC6Li1xCoO2 放电 充电 C6LiCoO2，其工作原理如下图 所示。下列关于该电池的说法正确的是( ) A.充电时，Li 嵌入 LiCoO 2中 B.放电时，LiCoO2极发生的电极反应为 LiCoO2 xe =Li 1xCoO2xLi C.放电时负极反应为：Lie =Li D.充电时，若转移 1 mol e ，石墨烯电极增重 7 g 解析：根据电池反应式知，负极反应式为 LixC6xe =C 6xLi ，正极 反

17、应式为 Li1xCoO2xLi xe=LiCoO 2，B、C 错误；充电时，阴极、阳 极反应式与负极、正极反应式正好相反，石墨烯为阴极，C6发生还原反应生 成 LixC6，则 Li 向石墨烯移动，故 A 项错误；充电时，石墨烯电极的电极反 应式为 C6xLi xe =Li xC6， 根据关系式 xe C 6LixC6电极增重的实际 质量为锂元素的质量，所以若转移 1 mol e ，电极增重为 1 mol7 g mol1 7 g，故 D 项正确。 答案：D 【变式 2】用石墨烯锂硫电池电解制备 Fe(OH)2的装置如图所示。电池 放电时的反应为 16LixS8=8Li2Sx(2x8)，电解池两极

18、材料分别为 Fe 和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法 不正确的是( ) A.X 是铁电极，发生氧化反应 B.电子流动的方向：BY，XA C.正极可发生反应：2Li2S62Li 2e =3Li2S4 D.锂电极减重 0.14 g 时，电解池中溶液减重 0.18 g 解析：电解法制备 Fe(OH)2，则铁作阳极，根据题给总反应可知，金属锂 发生氧化反应，作原电池的负极，所以 Y 为阴极，故 X 是铁电极，故 A 项正 确；电子从原电池的负极流至电解池的阴极，然后从电解池的阳极流回到原 电池的正极，即电子从 B 电极流向 Y 电极，从 X 电极流回 A 电极，故 B 项

19、 正确；由图示可知，电极 A 发生了还原反应，即正极可发生反应：2Li2S6 2Li 2e=3Li 2S4， 故 C 项正确； 锂电极减重 0.14 g， 则电路中转移 0.02 mol 电子，电解池中发生的总反应为 Fe2H2O= 电解 Fe(OH)2H2，所以转移 0.02 mol 电子时，电解池中溶液减少 0.02 mol H2O，即减轻 0.36 g，故 D 项错 误。 答案：D 考点考点3 新型化学电池 高考中常见的新型电池有“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌锰电 池”“海洋电池” “燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷 燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO 燃料电池)

20、“锂离子电池”“锌 银电池”“纽扣电池”“MgAgCl 电池”“MgH2O2电池”等。新型电 池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理 知识有以下几点。 1.判断电极 (1)“放电”时正、负极的判断 负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质； 正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。 (2)“充电”时阴、阳极的判断 阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极； 阳极： “放电”时的正极在“充电”时为阳极。 2.微粒流向 (1)电子流向 电解池：电源负极阴极，阳极电源正极； 原电池：负极正极。 (2)离子流向 电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；原电池：阳离子移向 正

21、极，阴离子移向负极。 3.书写电极反应式 (1)“放电”时电极反应式的书写 依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判 断转移电子的数目；根据守恒书写负极(或正极)反应式，应特别注意电极产 物是否与电解质溶液共存。 (2)“充电”时电极反应式的书写 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为 放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。 【例 3】一种新型燃料电池，以镍板为电极插入 KOH 溶液中，分别向两 极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为 C2H618OH 14e =2CO2 3 12H2O。有关此电池的推断不正确

22、的是( ) A.通入氧气的电极为正极 B.参加反应的 O2与 C2H6的物质的量之比为 72 C.放电一段时间后，KOH 的物质的量浓度将下降 D.放电一段时间后，正极区附近溶液的 pH 减小 解析：A 项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B 项，1 mol 乙烷参与反应时转移 14 mol 电子，则参与反应的氧气的量为14 mol 4 7 2 mol，故正确；C 项，根据电极反应式或总反应方程式可知，溶剂变多， 溶质变少，浓度下降，故正确；D 项，放电时正极产生 OH ，则 pH 增大，D 错。 答案：D 【变式 3】某新型电池，以 NaBH4(B 的化合价为3 价)和 H

23、2O2作原料， 负极材料采用 Pt，正极材料采用 MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应 具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘 探等无空气环境的电源，其工作原理如图所 示。下列说法不正确的是( ) A.每消耗 3 mol H2O2，转移 6 mol e B.电池工作时 Na 从 b 极区移向 a 极区 C.a 极上的电极反应式为：BH 48OH 8e=BO 26H2O D.b 极材料是 MnO2，该电池总反应方程式：NaBH44H2O2=NaBO2 6H2O 解析：由图中信息可知，NaBH4是还原剂，在负极上被氧化为 BO 2，电 极反应式为 BH 48OH 8e=BO 26H2O，H2

24、O2是氧化剂，在正极上被 还原为 OH ，电极反应式为 4H 2O28e =8OH，该电池总反应方程式为 NaBH4 4H2O2=NaBO26H2O。 所以电极 a 是负极、 电极 b 是正极。 A. 每 消耗 3 mol H2O2， O 的化合价从1 降到2， 故转移 6 mol e ， A 正确； B. 电 池工作时 Na 从负极区移向正极区， B 不正确； C. a 极上的电极反应式为 BH 4 8OH 8e=BO 26H2O，C 正确；D. b 极材料是 MnO2 ，该电池总反应 方程式为 NaBH4 4H2O2=NaBO2 6H2O，D 正确。 答案：B 考点考点4 电化学知识及其规

25、律的综合应用 1.电化学计算的基本方法和技巧 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 根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所 需的关系式。 2.金属的腐蚀与防护 (1)金属腐蚀的快慢规律 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的

26、腐蚀一般化学腐蚀有防腐 措施的腐蚀。 (2)两种防护方法 加防护层：如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐 蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐 蚀的金属或生成一层致密的薄膜。 电化学防护法 牺牲阳极的阴极保护法；外加电流的阴极保护法。 (3)防腐效果比较 外加电流的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的防 护未采取任何防护措施。 【例 4】金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学 腐蚀外， 还有“氧浓差腐蚀”， 如在管道或缝隙等处 的不同部位氧的浓度不同， 在氧浓度低的部位是原电 池的负极。下列说法正确的是( ) A.纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀 B.

27、钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为 Fe3e =Fe3 C.海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用 D.在图示氧浓差腐蚀中，M 极处发生的电极反应为 O22H2O4e =4OH 解析：纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学 腐蚀，A 错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为 Fe2e =Fe2， B 错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，Fe 作负极，加快了海 轮的腐蚀，C 错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M 处 O2浓度高，该处 O2得到电子，其电极反应式为 O22H2O4e =4OH，D 正确。 答案：D 【变式 4】某同学利用如图所示装

28、置探究金 属的腐蚀与防护条件。 (已知Fe2 遇K 3Fe(CN)6 溶液呈蓝色)。 下列说法不合理的是( ) A.区 Cu 电极上产生气泡，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液后出现 蓝色，Fe 被腐蚀 B.区 Cu 电极附近滴加酚酞后变成红色， Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6 溶液出现蓝色，Fe 被腐蚀 C.区 Zn 电极的电极反应式为 Zn2e =Zn2，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液未出现蓝色，Fe 被保护 D.区 Zn 电极的电极反应式为 2H2O2e =H 22OH ， Fe 电极附 近滴加 K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe 被腐蚀 解析：区发生吸氧腐

29、蚀，Cu 为正极，电极反应式为 O22H2O4e =4OH ，Cu 电极上不产生气泡，A 项错误；区 Cu 为阴极，电极反应式 为 2H2O2e =H 22OH ，Cu 电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成 红色，Fe 为阳极，被腐蚀，电极反应式为 Fe2e =Fe2，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，B 项正确；区 Zn 为负极，电极反应式为 Zn 2e =Zn2，Fe 为正极，得到保护，C 项正确；区 Zn 为阴极，电极反应 式为 2H2O2e =H 22OH ，Fe 为阳极，被腐蚀，电极反应式为 Fe2e =Fe2，Fe 电极附近滴加 K 3Fe(CN)6溶液出现蓝色，D 项正确。 答案：A