2021届新高考化学二轮专题复习课件：题型7　电化学原理应用-化学电源与电解技术 .ppt

1、题型7 电化学原理应用 化学电源与电解技术 真题 考情 全国卷全国卷 12020 全国卷科学家近年发明了一种新型ZnCO2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：A 项，放电时 Zn 极为负极，负极反应式为 Zn2e 4

2、OH =Zn(OH)2 4 ，正确；B 项，放电时，正极反应为 CO22e 2H=HCOOH， 每转化 1 mol CO2，转移 2 mol 电子，正确；C 项，充电时，阳极反应式为 2H2O 4e =4HO 2，阴极反应式为 2Zn(OH)2 4 4e =2Zn8OH，将两极电 极反应式相加得总反应，正确；D 项，充电时，正极溶液中 OH 浓度降低，错误。 答案：D 22020 全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 注入到无色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 ( ) AAg为阳

3、极 BAg 由银电极向变色层迁移 CW元素的化合价升高 D总反应为：WO3xAg=AgxWO3 解析：本题重点考查电解原理及其应用。根据题给装置图可知，该装置有外 接电源，为电解池，且 Ag 电极作阳极，故 A 项正确；通电时，阳极反应式为 Age =Ag，生成的 Ag通过固体电解质进入电致变色层，与 WO 3结合得到 AgxWO3，W 的化合价降低，阴极反应式为 WO3xe =WOx 3 ，总反应为 xAg WO3=AgxWO3，故 B、D 项正确，C 项错误。 答案：C 32020 全国卷一种高性能的碱性硼化钒(VB2)- 空气电池如图所 示，其中在VB2电极发生反应：VB216OH 11

4、e=VO3 4 2B(OH) 4 4H2O该电池工作时，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： 由题给信息知 VB2电极上发生失电子的氧化反应， 则 VB2电极为负极， 复合碳电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为：O24e 2H 2O=4OH ，电池总反应方程式为：4VB 211O220OH 6H 2O=8B(OH) 44VO3

5、4 。由 上述分析知，正极的电极反应式为 O24e 2H 2O=4OH ，则电路中通过 0.04 mol e 时，正极有 0.01 mol O 2参加反应，其在标准状况下的体积为 0.224 L，A 项 正确；由正、负极的电极反应式可知，该电池工作时，负极区溶液的 pH 降低， 正极区溶液的 pH 升高， B 项错误； 由上述分析知， 该电池的总反应方程式为 4VB2 11O220OH 6H 2O=8B(OH) 44VO3 4 ， C 项正确； 电流与电子的流动方向 相反，电流从正极出发，沿负载流向负极，再经过溶液最终回到正极，D 项正确。 答案：B 42019 全国卷利用生物燃料电池原理研究

6、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H22MV2 =2H2MV 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 解析：本题涉及原电池的工作原理及应用，以生物燃料电池为载体考查学生 接受、吸收、整合化学信息的能力。借助不同形式的能量转化过程，体现了宏观 辨识与微观探析的学科核心素养和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观 念。 A 项，现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂，然

7、而题述方法合 成氨条件更为温和，同时可将化学能转化为电能，正确；B 项，阴(正)极区，在 固氮酶催化作用下发生反应 N26H 6MV=2NH 36MV2 ，错误；C 项，由 B 项分析可知正极区 N2被还原为 NH3，正确；D 项，原电池工作时，质子(H ) 通过交换膜由负极区向正极区移动，正确。 答案：B 52019 全国卷为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三 维多孔海绵状Zn(3D- Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解 质的3D- ZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s) 2NiOOH(s)H2O(l) 放电 充电 ZnO(s)2Ni(OH)2(

8、s)。 下列说法错误的是( ) A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH (aq)e=NiOOH(s)H 2O(l) C放电时负极反应为Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s)H 2O(l) D放电过程中OH 通过隔膜从负极区移向正极区 解析：本题涉及二次电池知识，以新型三维多孔海绵状 Zn 的信息为切入点， 考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力，运用电化学原理解决实际问题， 体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养。 A 项，依题干信息可知正确；B 项，充电时阳极发生氧化反应，正确；C 项， 放电时 Zn 作负极失去电子，

9、发生氧化反应，正确；D 项，放电时，OH 由正极 区向负极区迁移。 答案：D 6 2018 全国卷最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置， 实现对天然气中 CO2和 H2S 的高效去除。示意图如下图所示，其中电极分别 为 ZnO石墨烯(石墨烯包裹的 ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为： EDTA- Fe2 e=EDTA- Fe3 2EDTA- Fe3 H 2S=2H S2EDTA- Fe2 该装置工作时，下列叙述错误的是( ) A阴极的电极反应：CO22H 2e=COH 2O B协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C石墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的低 D若采用 Fe3

10、 /Fe2取代 EDTA- Fe3/EDTA- Fe2，溶液需为酸性 解析：阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反 应式为 CO22e 2H=COH 2O，A 项正确；结合阳极区发生的反应，可知 协同转化总反应为 CO2H2S=SCOH2O，B 项正确；石墨烯作阳极，其电 势高于 ZnO石墨烯的，C 项错误；Fe3 、Fe2在碱性或中性介质中会生成沉淀， 它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D 项正确。 答案：C 72018 全国卷我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na- CO2 二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网 分别作为电极材料，

11、电池的总反应为：3CO24Na2Na2CO3C。下列说 法错误的是( ) A放电时，ClO 4向负极移动 B充电时释放CO2，放电时吸收CO2 C放电时，正极反应为：3CO24e =2CO2 3 C D充电时，正极反应为：Na e=Na 解析：电池放电时，ClO 4向负极移动，A 项正确；结合总反应可知放电时需 吸收 CO2，而充电时释放出 CO2，B 项正确；放电时，正极 CO2得电子被还原生 成单质 C，即电极反应式为 3CO24e =2CO2 3 C，C 项正确；充电时阳极发 生氧化反应，即 C 被氧化生成 CO2，D 项错误。 答案：D 省市卷省市卷 12020 山东卷微生物脱盐电池是

12、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，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 27H 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2:1 解析：结合图示可知放电时的电极反应如下： 电极名称 电极反应 负极(a 极) CH3COO 2H 2O8e =2CO 27H 正极(b 极) 2H 2e=H 2 根

13、据上述分析可知，A 项正确；该电池工作时，Cl 向 a 极移动，Na向 b 极 移动，即隔膜 1 为阴离子交换膜，隔膜 2 为阳离子交换膜，B 项错误；电路中转 移 1 mol 电子时，向 a 极和 b 极分别移动 1 mol Cl 和 1 mol Na，则模拟海水理 论上可除盐 58.5 g，C 项正确；电池工作时负极产生 CO2，正极产生 H2，结合正、 负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为 2:1，D 项正确。 答案：B 22020 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

14、熔融硫)。下 列说法错误的是( ) ANa2S4的电子式为Na :S :S :S :S :2 Na B放电时正极反应为xS2Na 2e=Na 2Sx CNa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：本题考查电化学知识，考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认 知。Na2S4中 S2 4 中硫原子间以非极性键结合，每个硫原子最外层均达到 8 电子稳 定结构，A 项正确；放电时正极上 S 发生还原反应，正极反应为 xS 2Na 2e =Na 2Sx，B 项正确；熔融钠为负极，熔融硫(含碳粉)为正极，C 项错误；由图 可知，D 项正确。 答案：C 3202

15、0 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。在如图所示的情境中，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：本题考查金属的腐蚀与防护，考查的化学学科核心素养是科学态度与 社会责任。该装置中阴极发生还原反应，A 项错误；金属 M 被氧化，即金属活动 性：MFe，B 项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护， C 项正确；海水中含有大量的 NaCl 等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设 施在河水中的腐蚀速率比在海

16、水中的慢，D 项错误。 答案：C 42019 天津卷我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流 电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的 容量。 下列叙述不正确的是( ) A放电时，a电极反应为I2Br 2e=2IBr B放电时，溶液中离子的数目增大 C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I 被氧化 D充电时，a电极接外电源负极 解析：本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识，通过工作 原理示意图的分析，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池 的原理应用体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。 由工作原理示意图中 Zn

17、2 迁移的方向可判断放电时 a 为正极，b 为负极。放 电时，a 极得到电子，发生还原反应，使溶液中离子数目增大，A、B 项正确；充 电时，a 极接外接电源的正极，D 项错误；充电时，b 极为阴极，电极反应式为 Zn2 2e=Zn，每增重 0.65 g，转移 0.02 mol 电子，a 极为阳极，电极反应式 为 2I Br2e=I 2Br ， 转移 0.02 mol 电子， 有 0.02 mol I被氧化， C 项正确。 答案：D 52019 江苏卷将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如 图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 ( ) A铁被氧化的电极反

18、应式为Fe3e =Fe3 B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 解析：本题涉及的考点为金属的电化学腐蚀，考查了考生接受、吸收、整合 化学信息的能力，体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。 铁作负极，Fe2e =Fe2，A 不正确；电化学腐蚀过程中化学能不可能全 部转化为电能，还有部分转化为热能，B 不正确；活性炭的存在构成了原电池， 加快了负极铁的腐蚀，C 正确；以水代替 NaCl 溶液，铁仍然能发生吸氧腐蚀， 只是吸氧腐蚀的速率会减慢，D 不正确。 答案：C 62019 浙江卷化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应

19、用。 下列说法不正确的是( ) A甲：Zn2 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：Ag2O2e H 2O=2Ag2OH 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 解析：铜锌原电池(电解质溶液为硫酸)中铜作正极，电极反应为 2H 2e =H2，故铜电极附近 H 浓度降低，A 项错误。 答案：A 72018 北京卷验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经 过酸化的3%NaCl溶液)。 在Fe表面生 成蓝色沉淀 试管内无明显 变化 试管内生成 蓝色沉淀 下列说法不正确的是( ) A对比，可以判

20、定Zn保护了Fe B对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化 C验证Zn保护Fe时不能用的方法 D将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼 解析：中 Zn 作负极，发生氧化反应生成 Zn2 ，Fe 作正极被保护，所以取 出的少量 Fe 附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但中没有 Zn 保护 Fe，Fe 在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe 作负极被氧化生成 Fe2 ，所以取 出的少量 Fe 附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比可知 Zn 保护了 Fe，A 项正确；与的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯 中，而后者是在取出的少量 Fe 附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，

21、中出现了蓝 色沉淀，说明有 Fe2 生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化 Fe 生成了 Fe2， B 项正确；通过上述分析可知，验证 Zn 保护 Fe 时不能用的方法，C 项正确； 若将 Zn 换成 Cu，铁氰化钾仍会将 Fe 氧化为 Fe2 ，在铁的表面同样会生成蓝色 沉淀，所以无法判断 Fe2 是不是负极产物，即无法判断 Fe 与 Cu 的活泼性，D 项 错误。 答案：D 考情分析 考向 考点 正、负极判断 离子移动方向 电极反应式、总原电池方程式的正误判断 考情1 新型化学电源 电极及电解液转移电子计算 阴、阳极的判断 离子交换膜的作用 溶液酸碱性的改变及副反应分析 考情2 电解原理与

22、技术 电极方程式的正误判断 电化学腐蚀的原因分析 考情3 金属的腐蚀与防护 金属的防护技术 题型 详解 题型角度1 新型化学电源分析 1.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16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下 列说法错误的是( ) A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li 2e=3Li 2S4 B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g 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 解析：A 对：原电池工作时，Li 向正极移动，则 a 为正极，

23、正极上发生还原 反应，a 极发生的电极反应有 S82Li 2e =Li2S8、3Li2S82Li 2e =4Li2S6、2Li2S62Li 2e=3Li 2S4、Li2S42Li 2e=2Li 2S2等。B 对： 电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子时，氧化 Li 的物质的量为 0.02 mol，质 量为 0.14 g。C 对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极 a 的导电性。 D 错：电池充电时电极 a 发生反应：2Li2S22e =Li 2S42Li ，充电时间越长， 电池中 Li2S2的量越少。 答案：D 2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

24、通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2LiCu2O H2O=2Cu2Li 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O22H2O4e =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 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 Cu2OH2O2e =2Cu2OH，B 错误；放电过程为 2LiCu 2O H2O=2Cu2Li 2OH，可知通空气时，铜被腐蚀，

25、表面产生 Cu 2O，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。 答案：B 3为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其 工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是 ( ) A石墨电极作正极，发生还原反应 B铂电极的电极反应式：C8H1816H2O50e =8CO 250H CH 由质子交换膜左侧向右侧迁移 D每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol电子 解析：由图像知，石墨电极通入 O2，发生还原反应 O24e 4H=2H 2O，

26、 A 项不符合题意。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为 C8H1816H2O50e =8CO250H ，B 项不符合题意。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子 向负极迁移，C 项不符合题意。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计 算 O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D 项符合题意。 答案：D 题型角度2 电解原理与工业技术 1重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾 (K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)。制备 装置如图所示。下列说法错误的是( ) A阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色 B电解过程中阳极附近溶液的

27、pH变小 CK2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7 D阴极每生成1 mol气体，有2 mol带正电荷的阳离子从阳极室移向阴 极室 解析：结合题给装置可判断惰性电极为阳极，不锈钢电极为阴极；阳极室中 K2CrO4转化为 K2Cr2O7，溶液由黄色逐渐变为橙色，A 项正确；阳极室发生氧化 反应，OH 失电子放电，电极反应式为 2H 2O4e =4HO 2，阳极附近溶液 pH 逐渐减小，B 项正确；阳极室中 H 浓度增大，促使发生反应：2CrO2 4 2H Cr2O2 7 H2O，反应前后 Cr 元素化合价没有发生变化，C 项错误；阴极的电 极反应式为 2H2O2e =H 22OH ，每生成 1

28、 mol H 2转移 2 mol 电子，为保 持溶液呈电中性，有 2 mol K 从阳极室向阴极室移动，D 项正确。 答案：C 2用如图所示装置除去含CN 、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为 910，CN 与阳极产生的ClO反应生成无污染的气体，下列说法不正确的 是( ) A用石墨作阳极，铁作阴极 B阳极的电极反应式为Cl 2OH2e=ClOH 2O C阴极的电极反应式为2H2O2e =H 22OH D除去CN 的反应：2CN5ClO2H=N 22CO25Cl H2O 解析：阳极产生 ClO ，发生的反应为 Cl2OH2e=ClOH 2O，该 电解质溶液呈碱性，电解时，用不活泼金属或导电非金

29、属作负极，可以用较不活 泼金属作正极，A、B 两项正确；阴极是水得电子产生 H2和 OH ，C 项正确；溶 液的 pH 为 910， 显碱性， 因而除去 CN 的反应为 2CN5ClO2OH=N 2 2CO2 3 5Cl H 2O，D 项错误。 答案：D 3碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极 易水解。用电解法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是 ( ) A图中左侧电极为阴极，右侧电极为阳极 B阳极反应：CO2e 2CH 3OH=(CH3O)2CO2H C质子通过交换膜从阴极区移向阳极区 D离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷 解析：根据图知，通

30、入氧气的电极上氧气得电子生成水，则通入氧气的电极 是阴极，通入甲醇和 CO 的电极是阳极，则图中左侧电极为阳极，右侧电极为阴 极，A 错误；B 正确；质子(H )在阳极区生成，通过交换膜从阳极区移向阴极区， C 错误；依据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”知：离子液体必须是非水 体系，D 错误。 答案：B 题型角度3 金属腐蚀与防护技术 1.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐 蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是 ( ) A正极反应：SO2 4 5H2O8e =HS9OH B输送暖气的管道不易发生此类腐蚀 C这种情况下，Fe腐蚀的最终产

31、物为Fe2O3 xH2O D管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 解析：原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为 SO2 4 5H2O8e =HS9OH，A 正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性， 失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B 正确；由图示可知，Fe 腐蚀的最终产物为 FeO，C 错误；管道上刷富锌油漆，形成 Zn- Fe 原电池，Fe 为 正极，可以延缓管道的腐蚀，D 正确。 答案：C 2支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防 腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正 确的是( ) A通入保护电流使钢管桩表面

32、腐蚀电流接近于零 B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 解析：A 对：外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流。B 对： 被保护的钢管桩作阴极， 高硅铸铁作阳极， 电解池中外电路电子由阳极流向阴极， 即从高硅铸铁流向钢管桩。C 错：高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递 电流，而不是作为损耗阳极。D 对：保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流， 应根据环境条件变化进行调整。 答案：C 高考必备基础 一、电化学“两池”原理 1构建原电池模型，分析原电池工作原理 构建如图ZnCuH2SO4原

33、电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反 应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负 极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写 电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。 2构建电解池模型，分析电解基本原理 构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识 (如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄 清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的 放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。 3“两池”中“两极”的判断 判断 依据 电极 材料 电极 反应 电子

34、流向 离子 移向 电极现象 负极 活泼金属 氧化反应 流出 阴离子 移向 电极质量 减小 原电池 正极 不活泼金属 或非金属 还原反应 流入 阳离子 移向 电极增 重或质 量不变 阳极 与电源正 极相连 氧化反应 流出 阴离子 移向 电极溶解 或pH减小 电解池 阴极 与电源负 极相连 还原反应 流入 阳离子 移向 电极增重 或pH增大 二、“交换膜”技术在两池中的应用 种类 允许通过的离子及移动 方向 说明 阳离子 交换膜 阳离子移向电解池的 阴极或原电池的正极 阴离子和气 体不能通过 阴离子 交换膜 阴离子移向电解池的 阳极或原电池的负极 阳离子和气 体不能通过 质子交 换膜 质子移向电解

35、池的阴 极或原电池的正极 只允许H 通 过 如：三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，采用惰性电 极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na 和SO2 4 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。判断ab、 cd是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。 模型解题 弄清是原电池还是电解池，判断电极 有外接电源电解池；n阳极，m阴极 根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类 Na 通过ab阴极ab是阳离子交换膜 SO2 4 通过cd阳极cd是阴离子交换膜 根据放电顺序写出电极反应式 阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H

36、Na，阴极的电极反应式为 2H2O2e =H 22OH ； 阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH SO2 4 ，阳极的电极反应式为 2H2O4e =O 24H 。 根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物 阴极H 放电生成H 2，剩余OH 与迁移过来的Na生成NaOH； 阳极OH 放电生成O 2，剩余H 与迁移过来的SO2 4 生成H2SO4。 三、新型化学电源电极反应式书写 1燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例) (1)注意介质环境 (2)掌握书写程序 2其他新型一次电池 总反应：2NaxS=Na2Sx 钠硫 电池 正极：xS2e =S2 x 负极：2Na2e =2Na 总反应：

37、VO 22H V2 放电 充电 V3 VO2H 2O 全钒液 流电池 正极：VO 22H e=VO2H 2O 负极：V2 e=V3 总反应：2LiCu2OH2O=2Cu2Li 2OH 锂- 铜 电池 正极：Cu2OH2O2e =2Cu2OH 负极：2Li2e =2Li 总反应：H2O22H Mg=Mg22H 2O Mg- H2O2 电池 正极：H2O22H 2e=2H 2O 负极：Mg2e =Mg2 总反应：Mg2AgCl=2AgMgCl2 Mg- AgCl 电池 正极：2AgCl2e =2Cl2Ag 负极：Mg2e =Mg2 3.充电(可逆)电池 总反应：Ag2OZnH2O 放电 充电 2A

38、gZn(OH)2 锌银 电池 正极：Ag2OH2O2e =2Ag2OH 负极：Zn2OH 2e=Zn(OH) 2 阳极：2Ag2OH 2e=Ag 2OH2O 阴极：Zn(OH)22e =Zn2OH 总反应：NiO2Fe2H2O 放电 充电 Fe(OH)2Ni(OH)2 镍铁 电池 正极：NiO22e 2H 2O=Ni(OH)22OH 负极：Fe2e 2OH=Fe(OH) 2 阳极：Ni(OH)22OH 2e=NiO 22H2O 阴极：Fe(OH)22e =Fe2OH 总反应：Cd2NiOOH2H2O 放电 充电 Cd(OH)22Ni(OH)2 镍镉 电池 正极：2NiOOH2H2O2e =2N

39、i(OH) 22OH 负极：Cd2e 2OH=Cd(OH) 2 阳极：2Ni(OH)22OH 2e=2NiOOH2H 2O 阴极：Cd(OH)22e =Cd2OH 总反应：3Zn2K2FeO48H2O 放电 充电 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH 锌铁 电池 正极：2FeO2 4 6e 8H 2O=2Fe(OH)310OH 负极：3Zn2e 6OH=3Zn(OH) 2 阳极：2Fe(OH)310OH 6e=2FeO2 4 8H2O 阴极：3Zn(OH)26e =3Zn6OH 总反应：Li1xCoO2LixC6 放电 充电 LiCoO2C6(x1) 锂离子 电池 正极Li1xCoO2xe

40、 xLi=LiCoO 2 负极：LixC6xe =xLiC 6 阳极：LiCoO2xe =Li 1xCoO2xLi 阴极：xLi xeC 6=LixC6 四、金属腐蚀原理及防护方法总结 (1)常见的电化学腐蚀有两类： 形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀； 形成电解池时，金属作阳极。 (2)金属防腐的电化学方法： 原电池原理牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相连，较活 泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金属作正极。 注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极 的阴极保护法。 电解池原理外加电流的阴极保护法：被保护的金属与电池负极相 连，形成电解池，作阴极。 模考 精练

41、1一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H 。下列叙述错误的是( ) APd电极b为阴极 B阴极的反应式为N26H 6e=2NH 3 CH 由阳极向阴极迁移 D陶瓷可以隔离N2和H2 解析：A 项，此装置为电解池，总反应是 N23H22NH3，Pd 电极 b 上是 氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd 电极 b 为阳极，错误；B 项，根 据 A 项分析，Pd 电极 a 为阴极，反应式为 N26H 6e=2NH 3，正确；C 项， 根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳离子移向阴极，正确；D 项， 根据装置图，陶瓷隔离 N2和 H2，正确。 答案：A 2世界某

42、著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结 构如图所示。 下列有关该电池放电时的说法正确的是( ) Aa极发生氧化反应 B正极的电极反应式为FeOx2xe =FexO2 C若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移 D铁表面发生的反应为xH2O(g)Fe=FeOxxH2 解析：a 极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A 错误；O2在正 极发生反应，电极反应式为 O24e =2O2，B 错误；由 B 项分析可知，电路 中有 4 mol 电子转移时正极上消耗 1 mol O2，在标准状况下的体积为 22.4 L，则 通入空气的体积约为 22.4 L51

43、12 L，C 错误；由图可知，铁表面 H2O(g)参与 反应生成 H2，则发生的反应为 xH2O(g)Fe=FeOxxH2，D 正确。 答案：D 3科学家设想，N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液， 可制造出既能提供电能又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。下列说法 不正确的是( ) A通入N2的电极发生的电极反应式为N26e 8H=2NH 4 B反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸 C该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极 D通入H2的电极为负极，A为NH4Cl 解析：A 项，该电池的原理是合成氨，所以正极是氮气发生还原反应，电极 反应式为 N26e 8H=2N

44、H 4，正确；B 项，反应过程中，H 不断被消耗， pH 变大，需要加入盐酸，正确；C 项，该装置是原电池装置，电流由正极通过 外电路流向负极，即由通入氮气的电极沿外电路流向通入氢气的电极，错误；D 项，通入 H2的电极为负极，A 为 NH4Cl，正确。 答案：C 4我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制 出一种水系锌离子电池，该电池的总反应式为xZnZn1xMn2O4 放电 充电 ZnMn2O4(0x1)。下列说法正确的是( ) A充电时，Zn2 向ZnMn 2O4电极迁移 B充电时，阳极反应：ZnMn2O42xe =Zn 1xMn2O4xZn 2 C放电时，每

45、转移1 mol e ，ZnMn 2O4电极质量增加65 g D充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化 解析：放电时锌失电子发生氧化反应，所以锌是负极材料，尖晶石型锰酸锌 (ZnMn2O4)为正极，充电时，Zn 为阴极，阳离子(Zn2 )向 Zn(阴极)迁移，A 错误； B 正确；放电时，每转移 2 mol e ，ZnMn 2O4电极质量增加 65 g，C 错误；充放 电时锌与锰的化合价都发生变化，D 错误。 答案：B 5锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原 理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通过电解质迁移 入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

46、下列有关说法正确的是( ) A外电路的电流方向是由a极流向b极 B电池正极反应式为MnO2e Li=LiMnO 2 C可用水代替电池中的混合有机溶剂 D每转移0.1 mol电子，理论上消耗Li的质量为3.5 g 解析：Li 是负极，MnO2是正极，且 Li 是活泼金属，能与水直接反应。 答案：B 6用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解 质溶液一般为H2SO4- H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( ) A待加工铝质工件为阳极 B可选用不锈钢网作为阴极 C阴极的电极反应式为Al3 3e=Al D硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析：A 对：该电解池阳极发生的电极反应为 2H2O4e =4HO 2，氧 气将铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极。B 对， C 错：阴极发生的电极反应为 2H 2e=H 2，阴极可选用不锈钢网作电极。 D 对：电解质溶液中的阴离子向阳极移动。 答案：C