2022年高考專題復習教學案：專題10電化學及其應用

1、PAGE33專題10電化學及其應用1了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。2了解常見化學電源的種類及其工作原理。3理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。了解金屬腐蝕的危害和防止金屬腐蝕的措施。電化學是氧化還原反應知識的應用和延伸，是歷年高考的熱點內容?？疾榈闹饕R點：原電池和電解池的工作原理、電極反應式的書寫和判斷、電解產物的判斷、金屬的腐蝕和防護。對本部分知識的考查仍以選擇題為主，在非選擇題中電化學知識可能與工業(yè)生產、環(huán)境保護、新科技、新能源知識相結合進行命題。復習時，應注意：1對基礎知識扎實掌握，如電極反應式的書寫、燃料電池的分析等。2電化學問題的探究設計、實物圖分析及新

2、型電池的分析是近年來高考中的熱點，通過在練習中總結和反思，提高在新情境下運用電化學原理分析解決實際問題的能力。一、原電池電極的判斷以及電極方程式的書寫1原電池正、負極的判斷方法：1由組成原電池的兩極材料判斷。一般是活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。2根據電流方向或電子流動方向判斷。電流由正極流向負極；電子由負極流向正極。3根據原電池里電解質溶液內離子的流動方向判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子移向正極，陰離子移向負極。4根據原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的負極失電子發(fā)生氧化反應，其正極得電子發(fā)生還原反應。5電極增重或減輕。工作后，電極質量增加，說明溶液中的陽離子在

3、電極正極放電，電極活動性弱；反之，電極質量減小，說明電極金屬溶解，電極為負極，活動性強。6有氣泡冒出。電極上有氣泡冒出，是因為發(fā)生了析出H2的電極反應，說明電極為正極，活動性弱。2原電池電極反應式和總反應式的書寫1題目給定原電池的裝置圖，未給總反應式：首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。結合介質判斷出還原產物和氧化產物。寫出電極反應式注意兩極得失電子數相等，將兩電極反應式相加可得總反應式。2題目中給出原電池的總反應式：分析原電池總反應式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應的還原產物，氧化劑發(fā)生的反應即為正極反應；找出還原劑及其對應的氧化產物，還原劑參加的反應即為負極反應

4、。當氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物由多種元素組成時，還應注意介質的反應。若有一電極反應較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應，然后再利用總反應式減去該電極反應即得到另一電極反應。說明：在書寫電極反應式時要注意哪些方面1兩極得失電子數目相等；2電極反應式常用“”不用“”表示；3電極反應式中若有氣體生成，需加“”；而弱電解質或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號表示；4寫電極反應式時要保證電荷守恒、元素守恒，可在電極反應式一端根據需要添加H或OH或H2O；5兩電極反應、電池總反應的三個方程式，若已知其中兩個，可由方程式的加減得到第三個。二、原電池工作原理的應用1依據原電池原理比較金屬活動性強弱1

5、電子由負極流向正極，由活潑金屬流向不活潑金屬，而電流方向是由正極流向負極，二者是相反的。2在原電池中，活潑金屬作負極，發(fā)生氧化反應；不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應。3原電池的正極通常具備特定的現(xiàn)象：有氣體生成，或電極質量增加或不變等；負極通常不斷溶解，質量減少。2根據原電池原理，把各種氧化還原反應設計成電池從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應，都可以設計成原電池。關鍵是選擇合適的電解質溶液和兩個電極。1電解質溶液的選擇電解質是使負極放電的物質。因此電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應?；蛘唠娊赓|溶液中溶解的其他物質能與負極發(fā)生反應如空氣中的氧氣。但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行中間連接鹽橋

6、，則左右兩個容器中的電解質溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如，在銅鋅硫酸構成的原電池中，負極金屬鋅浸泡在含有Zn2的電解質溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2的溶液中。2電極材料的選擇電池的電極必須導電。電池中的負極必須能夠與電解質溶液反應，容易失去電子，因此負極一般是活潑的金屬材料。正極和負極之間只有產生電勢差，電子才能定向移動，所以正極和負極不用同一種材料。一般情況下，兩個電極的構成分為4種情況：活潑性不同的兩種金屬。例如，鋅銅原電池中，鋅作電池的負極，銅作電池的正極。金屬和非金屬。例如，鋅錳干電池中，鋅片作電池的負極，石墨棒作電池的正極。金屬和化合物。例如，鉛蓄電池中，鉛板作電池的負極，二氧

7、化鉛作電池的正極。惰性電極。例如，氫氧燃料電池中，兩根電極均可用olO2，有44 gCO2被還原Da電極的反應為3CO218H18e=C3H8O5H2O解析：選B。結合裝置圖可知該裝置為電解裝置，模擬“人工樹葉”，故為電能轉化為化學能，A項錯誤；b極連接電源的正極，為陽極，在電解池中H向a極陰極區(qū)移動，B項正確；右側H2OO2發(fā)生的是氧化反應，每生成1molO2，轉移4mol電子，C3H8O中碳元素的化合價是2，3CO2C3H8O，轉移18mol電子，故生成1molO2消耗eqf2,3molCO2，C項錯誤；a電極發(fā)生的是還原反應：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D項錯誤?！咀兪教骄?/p>

8、】H31 L22.4 L22.4 L22.4 Lol1，所以nCu2nO2，cCu2L1，原溶液中存在電荷守恒：cK2cCu22cSOeqoal2,4，所以cK2L12L1L1?！咀兪教骄俊吭谌鐖D所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極質量增加2.16 g。試回答下列問題：1電源中X電極為直流電源的_極。2in時，B中共收集224mL標準狀況下氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO4溶液的物質的量濃度為_假設電解前后溶液體積無變化。4若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的處能析出銅【答案】B2【2022年高考海南卷】某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為

9、電解溶質溶液。下列說法正確的是（）AZn為電池的負極B正極反應式為2FeO4210H6e=Fe2O35H2OC該電池放電過程中電解質溶液濃度不變D電池工作時向負極遷移【答案】AD【解析】根據化合價升降判斷，Zn化合價只能上升，故為負極材料，K2FeO4為正極材料，A正確；KOH溶液為電解質溶液，則正極反應式為2FeO426e8H2O=2FeOH310OH，B錯誤；該電池放電過程中電解質溶液濃度減小，C錯誤；電池工作時陰離子OH向負極遷移，D正確。3【2022年高考上海卷】圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，軸表示實驗時流入正極的電子的物質的量，y軸表示（）A銅棒的質量BcZn2CcHDcSO42-

10、【答案】C4【2022年高考四川卷】某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應為：Li1-CoO2LiC6=LiCoO2C61。下列關于該電池的說法不正確的是（）A放電時，Li在電解質中由負極向正極遷移B放電時，負極的電極反應式為LiC6-e-=LiC6C充電時，若轉移1mole-，石墨C6電極將增重7gD充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2-e-=Li1-CoO2Li【答案】C【解析】放電時，陽離子向正極移動，A正確；放電時，負極失去電子，B正確；充電時，若轉移1mol電子，則石墨電極上溶解1/molC6，電極質量減少，C錯誤；充電時陽極失去電子，為原電池的正極的逆反應，D

11、正確。5【2022年高考新課標卷】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na和SO42可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是（）A通電后中間隔室的SO42離子向正極遷移，正極區(qū)溶液ol電子的電量時，會有的O2生成【答案】B6【2022年高考新課標卷】Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是（）A負極反應式為Mg-2e-=Mg2B正極反應式為Age-=AgC電池放電時Cl-由正極向負極遷移D負極會發(fā)生副反應Mg2H2O=MgOH2H2【答案】B【

12、解析】根據題意，電池總反應式為：Mg2AgCl=MgCl22Ag，正極反應為：2AgCl2e-=2Cl-2Ag，負極反應為：Mg-2e=Mg2，A正確，B錯誤；對原電池來說，陰離子由正極移向負極，C正確；由于鎂是活潑金屬，則負極會發(fā)生副反應Mg2H2O=MgOH2H2，D正確。7【2022年高考新課標卷】鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為2ZnO24OH2H2O=2ZnOH。下列說法正確的是（）A充電時，電解質溶液中K向陽極移動B充電時，電解質溶液中逐漸減小C放電時，負極反應為：Zn4OH-2e=ZnOHD放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣（標準狀況

13、）【答案】C8【2022年高考浙江卷】金屬（M）空氣電池（如圖）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為：4MnO22nH2O=4MOHn。已知：電池的“理論比能量”指單位質量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是（）A采用多孔電極的目的是提高電極與電解質溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴散至電極表面B比較Mg、Al、Zn三種金屬空氣電池，Al空氣電池的理論比能量最高CM空氣電池放電過程的正極反應式：4MnnO22nH2O4ne=4MOHnD在M空氣電池中，為防止負極區(qū)沉積MgOH2，宜采用中性電解質及陽離子交換膜【答案】C【

14、解析】多孔電極可以增加氧氣與電極的接觸，使氧氣充分反應，A正確；24克鎂失去2摩爾電子，27克鋁失去3摩爾電子，65克鋅失去2摩爾電子，所以鋁-空氣電池的理論比能量最高，B正確；根據題給放電的總反應4MnO22nH2O=4MOHn，氧氣在正極得電子，由于有陰離子交換膜，正極反應式為O22H2O4e=4OH，C錯誤；負極是金屬失去電子生成金屬陽離子，因為鎂離子或鋁離子或鋅離子都可以和氫氧根離子反應生成氫氧化物沉淀，說明應采用中性電解質或陽離子交換膜，防止正極產生的氫氧根到負極區(qū)反應，D正確。9【2022年高考浙江卷】（15分）催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu

15、/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個平衡反應，分別生成CH3OH和CO。反應的熱化學方程式如下：CO2（g）3H2（g）CH3OH（g）H2O（g）H1=mol-1=1*ROMANICO2（g）H2（g）CO（g）H2O（g）H2=2*ROMANII某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:，經過相同反應時間測得如下實驗數據：【備注】:Cu/ZnO納米棒；:Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉化的CO2中生成甲醛的百分比已知：=1*GB3CO和H2的標準燃燒熱分別為mol-1和mol-1=2*GB3H2O（l）H2O（g）H3=mol-1請回答（不考慮溫度對H的影響）：（5）研究證實，CO

16、2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應發(fā)生在極，該電極反應式是?！敬鸢浮浚?）陰CO26H6e-=CH3OHH2O10【2022年高考天津卷】14分氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應用三個環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}：（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點是_至少答出兩點。但是氫氣直接燃燒的能量轉換率遠低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式：_。（5）化工生產的副產氫也是氫氣的2FeO4，同時獲得氫氣：Fe2H2O2OHFeO423H2，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42，鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產生紅褐色

17、物質。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解一段時間后，cOH降低的區(qū)域在_填“陰極室”或“陽極室”。電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，其原因是_。cNa2FeO4隨初始cNaOH的變化如圖2，任選M、N兩點中的一點，分析cNa2FeO4低于最高值的原因：_?！敬鸢浮浚?）污染??；可再生；22OH-2e-=2H2O（5）陽極室防止Na2FeO4與H2反應使產率降低M點：cOH-低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢或N點：cOH-過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低。（3）MHsyH2gMH2ysH0，該反應屬于氣體的物質的量發(fā)生變化的反應。a平衡時

18、氣體的物質的量不變，壓強不變，正確；b該反應為可逆反應，吸收ymolH2需要大于1mol的MH，錯誤；c降低溫度，平衡向正反應方向移動，平衡常數增大，正確；d向容器內通入少量氫氣，相當于增大壓強，平衡正向移動，v放氫v吸氫，錯誤；故選ac；（4）利用太陽能直接分解水制氫，是將光能轉化為化學能，故答案為：光能轉化為化學能；（5）根據題意鎳電極有氣泡產生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發(fā)生氧化反應，溶液中的氫氧根離子減少，因此電解一段時間后，cOH降低的區(qū)域在陽極室，故答案為：陽極室；氫氣具有還原性，根據題意Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，防止

19、Na2FeO4與H2反應使產率降低，故答案為：防止Na2FeO4與H2反應使產率降低；根據題意Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，在M點，cOH-低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢，在N點：cOH-過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低，故答案為：M點：cOH-低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應慢或N點：cOH-過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低。12022課標全國卷，11，6分微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是A正極反應中有CO2生成B微生物促進了反應中電子的轉移C質子通過交換膜從

20、負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為C6H12O66O2=6CO26H2O答案A22022江蘇化學，10，2分一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是A反應CH4H2Oeqo=,suolCH4轉移12mol電子B電極A上H2參與的電極反應為：H22OH2e=2H2OC電池工作時，COeqoal2,3向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應為：O22CO24e=2COeqoal2,3答案D32022浙江理綜，11，6分在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O、CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是AX是電源的負極B陰極的電極反應式

21、是：H2O2e=H2O2、CO22e=COO2C總反應可表示為：H2OCO2eqo=,suolO2，有44gCO2被還原Da電極的反應為：3CO218H18e=C3H8O5H2O答案B72022四川理綜，4，6分用右圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時，控制溶液olO2，理論上轉移的電子數約為41023B室溫下，ol電子時，所得還原產物的物質的量為mol。（3）用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應實驗，需要的試劑還有。a取少量鋁熱反應所得到的固體混合物，將其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，（填“能”或“不能”）說明固體混合物中無Fe2O3，理由是（用離子方程式說明）?！敬鸢浮浚?

22、）負；4Al2Cl73e=Al7AlCl4；H2（2）3（3）b、d；不能；Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2（或只寫Fe2Fe3-3Fe2）【解析】（1）鋼制品為渡件，電鍍時作陰極，連接電源的負極；電鍍鋁陰極應生成單質鋁，所以陰極電極反應式為：4Al2Cl73e=Al7AlCl4；若改用AlCl3水溶液作電解液，H2O電離產生的H放電生成H2。（2）用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層的化學方程式為：2Al2NaOH6H2O=2NaAlOH43H2還原產物為H2，與轉移電子的對應關系為：H22e，n（H2）=1/2n（e）=1/26mol=3mol。（3）鋁熱反應需要用

23、Mg燃燒提供反應條件，KClO3提供O2，所以b、d正確；H2SO4與Fe2O3反應可生成Fe3，但鋁熱反應生成的Fe可將Fe3還原為Fe2，發(fā)生反應：Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2，加入KSCN，無明顯現(xiàn)象?！究键c定位】本題考查電化學原理、氧化還原反應原理、鋁熱反應、離子的檢驗。9【2022年高考海南卷第16題】（9分）鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應原理如圖所示，其中電解質LiCIO4。溶于混合有機溶劑中，Li通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2?；卮鹣铝袉栴}：（1）外電路的電流方向是由_極流向_極。（填字母）（2）電池正極反應

24、式為_。（3）是否可用水代替電池中的混合有機溶劑_（填“是”或“否”），原因是_。（4）MnO2可與KOH和KClO3，在高溫下反應，生成K2MnO4，反應的化學方程式為_K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物質的量之比為_。【答案】1ba2MnO2e-Li=LiMnO2;3否電極Li是活潑金屬，能與水反應；（4）3MnO2KClO36KOH=3K2MnO4KCl3H2O;2:1【解析】1外電路的電流方向是由正極b流向負極a。（2）在電池正極b上發(fā)生的電極反應式為MnO2e-Li=LiMnO2;3由于負極材料Li是活潑的金屬，能夠與水發(fā)生反應，所以不可用水代替電池中的混合有

25、機溶劑。4根據題意結合原子守恒、電子守恒可得方程式：3MnO2KClO36KOH=3K2MnO4KCl3H2O;K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2根據化合價升降總數等于電子轉移的數目可知：每轉移2mol的電子，產生1mol的MnO2、2molKMnO4。所以生成KMnO4和MnO2的物質的量之比為2:1【考點定位】考查原電池電極的判斷、電極反應式的書寫、反應條件的選擇、化學方程式的書寫及氧化產物與含有產物的物質的量的關系的計算的知識。10【2022年高考重慶卷第11題】（14分）氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關鍵技術，是當前關注的熱點之一。（1）氫氣是清潔能源，其燃

26、燒產物為_。（2）NaBH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應達到NaBO2，且反應前后B的化合價不變，該反應的化學方程式為_，反應消耗1molNaBH4時轉移的電子數目為_。（3）儲氫還可借助有機物，如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應來實現(xiàn)脫氫和加氫：。某溫度下，向恒容密閉容器中加入環(huán)己烷，起始濃度為amol/L，平衡時苯的濃度為bmol/L，該反應的平衡常數K_。（4）一定條件下，題11圖示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫（忽略其它有機物）。導線中電子移動方向為_。生成目標產物的電極反應式為_。該儲氫裝置的電流效率_（100%，計算結果保留小數點后1位）【答案】（1）水或H2O（2）NaBH42H2O=NaBO24H2；4NA或1024（3）mol3/L3（4）ADC6H66H6eC6H12%【解析】（1）氫氣的燃燒產物是水。（2）反應前后B元素的化合價不變，則反應前后B元素的化合價均是3價，因此反應前NaBH4中氫元素的化合價是1價。水中氫元素的化合價是1價，因此反應中還有氫氣生成，則反應的化學方程式為NaBH42H2O=NaBO24H2。NaBH4中氫元素的化合價從1價升高到0價，因此1molNaBH4在反應中失去4mol電子，其數目是4NA或1024。（3）平衡時苯的濃度是bmol/