2023屆新高考二輪復(fù)習 電化學原理 學案

專題六電化學原理核心素養(yǎng)變化觀念與平衡思想證據(jù)推理與模型認知考情預(yù)測電化學是氧化還原反應(yīng)知識的應(yīng)用和延伸，是熱點考查內(nèi)容，通常會以新型二次電池為載體考查電極方程式的書寫、離子的移動方向、金屬的電化學腐蝕及防護、計算等，同時也對信息的提取、應(yīng)用能力進行考查。預(yù)計在2023年高考中，以二次電池以及含有離子交換膜的電解池為背景的命題將成為熱點題型，命題角度豐富，便于同時考查原電池和電解池工作原理及考生的探究能力。考法1、電極的判斷方法判斷依據(jù)電極材料電極反應(yīng)電子流向離子移向電極現(xiàn)象原電池負極活潑金屬氧化反應(yīng)流出陰離子移向電極質(zhì)量減小正極不活潑金屬或非金屬還原反應(yīng)流入陽離子移向電極增重或質(zhì)量不變電解池陽極與電源正極相連氧化反應(yīng)流出陰離子移向電極溶解或pH減小陰極與電源負極相連還原反應(yīng)流入陽離子移向電極增重或pH增大考法2、新型電池電極反應(yīng)式的書寫1、燃料電池電極反應(yīng)式的書寫(以氫氧燃料電池為例)①注意介質(zhì)環(huán)境②掌握書寫程序其他新型電池鈉硫電池總反應(yīng)：2Na＋xS=Na2Sx正極：xS＋2e－=Seq\o\al(2－,x)；負極：2Na－2e－=2Na＋全釩液流電池總反應(yīng)：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O正極：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O負極：V2＋－e－=V3＋鋰銅電池總反應(yīng)：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－正極：Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－負極：Li－e－=Li＋Mg-H2O2電池總反應(yīng)：H2O2＋2H＋＋Mg=Mg2＋＋2H2O正極：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O；負極：Mg－2e－=Mg2＋Mg-AgCl電池總反應(yīng)：Mg＋2AgCl=2Ag＋MgCl2正極：2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag；負極：Mg－2e－=Mg2＋鎳鐵電池總反應(yīng)：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2正極：NiO2＋2e－＋2H2O=Ni(OH)2＋2OH－負極：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2陽極：Ni(OH)2＋2OH－－2e－=NiO2＋2H2O陰極：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－鋰離子電池總反應(yīng)：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)正極：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋=LiCoO2負極：LixC6－xe－=xLi＋＋C6陽極：LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋陰極：xLi＋＋xe－＋C6=LixC6題型建模鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，鎂電池放電時電壓高且平穩(wěn)，因此成為人們研制綠色電池所關(guān)注的重點。有一種鎂二次電池的反應(yīng)為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。下列說法錯誤的是()A．放電時Mg2＋向正極移動B．放電時正極的電極反應(yīng)式為Mo3S4＋2xe－=Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．放電時Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng)D．充電時陰極的電極反應(yīng)為xMg2＋＋2xe－=xMg【模型解題】考法3、離子交換膜在電化學裝置中的應(yīng)用常見的離子交換膜種類允許通過的離子及移動方向說明陽離子交換膜陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負極陽離子和氣體不能通過質(zhì)子交換膜質(zhì)子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H＋通過【解題模型】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示，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SOeq\o\al(2－,4)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。判斷ab、cd是什么交換膜；判斷離子的遷移方向；書寫電極反應(yīng)式；判斷電極產(chǎn)物。①弄清是原電池還是電解池，電極有外接電源→電解池；n→陽極，m→陰極②根據(jù)電極判斷離子的移動方向和交換膜的種類Na＋→通過ab→陰極?ab是陽離子交換膜SOeq\o\al(2－,4)→通過cd→陽極?cd是陰離子交換膜③根據(jù)放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式陰極，陽離子競爭放電，放電順序：H＋>Na＋，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；陽極，陰離子競爭放電，放電順序：OH－>SOeq\o\al(2－,4)，陽極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。④根據(jù)電極反應(yīng)式和離子移動方向確定電極反應(yīng)物陰極H＋放電生成H2，剩余OH－與遷移過來的Na＋生成NaOH；陽極OH－放電生成O2，剩余H＋與遷移過來的SOeq\o\al(2－,4)生成H2SO4?？挤?、以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律考法5、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2、電解精煉銅(1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－=Cu。(4)陽極泥的形成：在電解過程中，活動性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。3、電鍍圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Ag－e－=Ag＋；陰極：Ag＋＋e－=Ag。(4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變?？挤?、金屬的腐蝕與防護1、化學腐蝕與電化學腐蝕類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍2、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例進行分析）類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍3、金屬的防護(1)電化學防護。①犧牲陽極的陰極保護法—原電池原理a．負極：比被保護金屬活潑的金屬；b．正極：被保護的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極保護法—電解原理a．陰極：被保護的金屬設(shè)備；b．陽極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。應(yīng)對真題：（2022·湖北·高考)含磷有機物應(yīng)用廣泛。電解法可實現(xiàn)由白磷直接制備，過程如圖所示（為甲基）。下列說法正確的是（）A．生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子B．陰極上的電極反應(yīng)為：C．在電解過程中廠向鉑電極移動D．電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于答案：D應(yīng)對真題：(2022·廣東，高考)為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是()A.加入溶液產(chǎn)生沉淀B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)C.加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn)D.加入溶液無藍色沉淀生成答案：D應(yīng)對真題：(2022·湖南，高考)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯誤的是()

A.海水起電解質(zhì)溶液的作用B.N膜僅發(fā)生的電極反應(yīng)：C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能D.該鋰—海水電池屬于一次電池答案：D

應(yīng)對真題：(2022·山東，高考)設(shè)計如圖裝置回收金屬鈷。保持