河南省2016年化學科高考備考指導資料：電化學專題復習想法和做法

電化學專題復習（2014石家莊二?！?2）……下圖為微生物電池MFC和MEC的基本原理示意圖……，下列敘述不正確的是2014年8月全員培訓（2015新課標I卷·11）微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是2015年高考A．正極反應中有CO2生成B．微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應為C6H12O6＋6O2＝6CO2＋6H2OA．電極b、d表面均發(fā)生還原反應B．電極a表面發(fā)生的電極反應式為：C6H12O6＋6H2O－24e－＝6CO2＋24H＋C．MFC左右兩極室分別為厭氧和好氧環(huán)境，而MEC左右兩極室均為厭氧環(huán)境D．利用MEC制氫，當消耗1mol葡萄糖時，理論上可產(chǎn)生6mol氫氣Ⅰ卷II卷Ⅰ卷II卷新課標Ⅰ11山東29新課標Ⅱ26、28福建11海南815四川411北京1227、28上海14五天津49江蘇10、11重慶11浙江11安徽25廣東9322015年高考電化學考查情況近4年新課標I卷考查12年26：K2FeO4-Zn堿性電池36：精煉粗Cu13年10：除去銀器表面的Ag2S27：鋰離子電池28：二甲醚直接燃料電池14年27：“四室電滲析”制H3PO215年11：微生物電池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。了解常見化學電源的種類及其工作原理。理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施?？荚嚧缶V考綱對知識內(nèi)容的要求層次：了解、理解（掌握）、綜合應用（2015安徽卷·25）（4）常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池（圖1），測得原電池的電流強度（I）隨時間（t）的變化如圖2所示，反應過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。（2015北京卷·12）在通風櫥中進行下列實驗：步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面生少量紅棕色氣泡后，迅速停止Fe、Cu接觸后，其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡非水介質(zhì)（2015江蘇卷·10）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是

A．反應CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B．電極A上H2參與的電極反應為：H2＋2OH－－2e－＝2H2OC．電池工作時，CO32－向電極B移動D．電極B上發(fā)生的電極反應為：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－（2015浙江卷·11）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A．X是電源的負極B．陰極的反應式是：H2O＋2eˉ＝H2＋O2－

CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉC．總反應可表示為：H2O＋CO2H2＋CO＋O2D．陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1︰1（2015廣東卷·32）

（5）一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl4—和Al2Cl7—兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化，其它離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為Al－3e－＋7AlCl4－＝4Al2Cl7－。（2014山東卷·30）離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機陽離子、Al2Cl7—和AlCl4—組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。（1）……已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為4Al2Cl7－＋3e－=Al＋7AlCl4－。（2011廣東卷·32）……可用于鋼材鍍鋁。（4）……熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCl4—和Al2Cl7—形式存在，鋁電極的主要電極反應式為Al－3e－＋7AlCl4－＝4Al2Cl7－。對電池原理認識的提升對電極認識的提升對電極反應式書寫規(guī)律的提升Al做___極，電極反應式_____；Cu做___極，電極反應式_____；電池總反應_____________。建議：（舊教材P57）（2015上海卷·五）28．離子交換膜的作用為________、______。29．精制飽和食鹽水從圖中_____位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中______位置流出。（選填“a”、“b”、“c”或“d”）（2015北京卷·27）（2012北京卷·25）（2014新課標Ⅰ卷·

27）建議：1．膜的類型質(zhì)子/陽離子/陰離子交換膜2．方法提煉＊電極→交換膜【溶液電中性】（從兩邊→到中間）分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因。

（2）③……充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個，左槽溶液中n(H＋)的變化量為________。（2010重慶卷·29）（2）②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為_____g。（2013重慶卷·11）陽極：2H2O－4e－＝O2＋4H＋（Δm左↓）2mol16g陰極：2NO3－＋10e－＋6H2O＝N2＋12OH－

（Δm右↓）2mol5.6g膜遷移：2molH＋（2g）∴Δm左－Δm右＝(16＋2)－(5.6－2)＝14.4g陽極：VO2＋－e－＋H2O＝VO2＋＋2H＋（Δm左↑）0.5mol1mol膜遷移：0.5molH＋∴Δn(H＋)＝1－0.5＝0.5mol方法提煉：①電極反應引起的變化②膜遷移引起的變化考察學生用數(shù)學方法解決電化學問題的能力，多為兩極放電量與消耗或生成的物質(zhì)相關(guān)量之間的計算。

關(guān)注三：電化學計算（2015北京卷·28）為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯(lián)系，某同學通過改變濃度研究“2Fe3+＋2I－2Fe2＋＋I2”反應中Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化。（4）根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律，該同學推測i中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因：外加Ag+使c(I－)降低，導致I－的還原性弱于Fe2+，用右圖裝置（a、b均為石墨電極）進行實驗驗證。①K閉合時，指針向右偏轉(zhuǎn)，b作正極。②當指針歸零（反應達到平衡）后，向U型管左管滴加0.01mol/LAgNO3溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測，該現(xiàn)象是左管產(chǎn)生黃色沉淀，指針向左偏轉(zhuǎn)。（1）電子流向與電流計指針偏轉(zhuǎn)方向關(guān)系定性化學中滲透的物理D．針對Ⅲ中現(xiàn)象，在Fe、Cu之間連接電流計，可判斷Fe是否被氧化（√）（2015北京卷·12）在通風櫥中進行下列實驗：步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面生少量紅棕色氣泡后，迅速停止Fe、Cu接觸后，其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡（2015新課標II卷·26）酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，……（2）維持電流強度為0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅

0.05g。（已知F＝96500C·mol－1）（2012海南卷·16）（3）若每個電池甲烷通入量為1L（標準狀況），且反應完全，則理論上通過電解池的電量為___（法拉第常數(shù)F=9.65×104C·mol－1，…）（2）Q＝

I×t＝

n(e－)×F【Q—電量（單位:C）；I—電流強度（單位:A）；t—時間（單位:s）

n(e－)—電子的物質(zhì)的量（單位:mol）；F—法拉第常數(shù)（單位:C·mol－1）】定量（2013新課標I卷·28）（5）二甲醚直接燃料電池……。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應為_____，一個二甲醚分子經(jīng)過電化學氧化，可以產(chǎn)生_____個電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度=____(列式計算。能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1kW·h=3.6×106J)。（3）電功=電量×電動勢W＝QE＝nFE

＝nqeNAE（4）能量密度：（2015重慶卷·11）（5）圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－＝Cu2(OH)3Cl↓

；③若生成4.29gCu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為

0.448L（標準狀況）。守恒法核心：在各電極上反應的物質(zhì)得失電子數(shù)目相等（方法提煉）Cu2(OH)3Cl~3OH－~3/4O2（×）③該儲氫裝置的電流效率η＝_____。（η＝生成目標產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)×100%，計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位。）（2014重慶卷·11）（4）一定條件下，圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫（忽略其它有機物）。依據(jù)：陰陽兩極得失電子數(shù)目相等。陽極：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑11.22.8陰極：C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H126x

x2H＋＋2e－＝H2↑2y

y

一、考核目標與要求化學科命題注重測量自主學習的能力，重視理論聯(lián)系實際，……（一）對化學學習能力的要求1．接受、吸收、整合化學信息的能力2．分析問題和解決（解答）化學問題的能力3．化學實驗與探究能力（2014課標Ⅱ卷·27）（3）……；PbO2也可以通過石墨為電極，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應式：Pb2＋+2H2O－2e－=PbO2↓+4H＋（2014四川卷·11）（4）MnO2可作超級電容材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應式：Mn2＋+2H2O－2e－=MnO2+4H＋（2014山東卷·30）離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機陽離子、Al2Cl7—和AlCl4—組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。（1）……，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為：4Al2Cl7－＋3e－=Al＋7AlCl4－（2014北京卷·28）……某同學使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解…FeCl2溶液…序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗陽極產(chǎn)物Ix≥a電極附近出現(xiàn)黃色，有氣泡產(chǎn)生有Fe3＋、有Cl2IIa＞x≥b電極附近出現(xiàn)黃色，無氣泡產(chǎn)生有Fe3＋、無Cl2IIIb＞x＞0無明顯變化無Fe3＋、無Cl2（4）II中雖未檢測出Cl2，但Cl－在陽極是否放電仍需進一步驗證。電解pH=1的NaCl

溶液做對照實驗，記錄如下：序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗陽極產(chǎn)物IVa＞x≥c無明顯變化有Cl2Vc＞x≥b無明顯變化無Cl2超電勢的影響！影響超電勢的因素有：電極材料、電極的表面狀態(tài)、電流密度、溫度、電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等。建議：1．從氧化還原的本質(zhì)把握兩極反應2．實例：Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O在陰極鍍上Zn、Cd、Ni等H前金屬

14年市檢二·27、一?！?6（2015安徽卷·25）（4）常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池（圖1），測得原電池的電流強度（I）隨時間（t）的變化如圖2所示，反應過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。（2015北京卷·12）在通風櫥中進行下列實驗：步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面生少量紅棕色氣泡后，迅速停止Fe、Cu接觸后，其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡建議：充分挖掘生產(chǎn)、生活中與電化學密切相關(guān)的情景素材示例1：將Mg、Al磨去氧化膜，連入電路中。開始電流計指針右偏，Al表面有許多氣泡，很快電流計讀數(shù)逐漸減小至0；隨后指針左偏，且電流逐漸增大。此外，Al表面氣泡有所減少，但未消失；Mg表面只有極少量氣泡產(chǎn)生。示例2：選修4教材P88第10題在城市中地下常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路，地上還鋪有地鐵、城鐵的鐵軌，當有電流泄漏入潮濕的土壤中，并與金屬管道形成回路時，就會引起后者的腐蝕。你能用一個原理圖來表示這個過程嗎？試提出防止這類腐蝕的策略。2008年北京奧運會和殘奧會奧運村內(nèi)環(huán)線等三條公交線50輛鋰離子電池純電動客車奧運公交專線25輛混合動力客車出租車隊75輛混合動力轎車賽時公務(wù)用車20輛燃料電池轎車公交示范線路3輛燃料電池客車奧運場館之間320余輛純電動場地車“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”

2014年南京青奧會新采購：650輛K9電動大巴；250輛純電動公交車（采用最新鋰電池，充電只需要3小時，續(xù)駛里程300公里，每公里耗電只需要1度左右，最高時速可達80公里/每小時。）2010年上海世博會巴士寶明線:36輛超級電容器巴士+6輛燃料電池巴士閱江線:120輛電動巴士出租車和運輸巴士150輛混合動力車+350輛混合動力出租車貴賓車和觀光車90輛燃料電池客車+100輛燃料電池觀光車公務(wù)車150輛電動車（安全、運送等）新能源汽車的三大核心技術(shù)：1．電池及其能源管理系統(tǒng)2．電機及其控制系統(tǒng)3．整車控制系統(tǒng)2022年北京冬奧會承諾：2022年P(guān)M2.5比2012年下降45%。污染元兇（“專家”）：燃油機動車占3成措施：淘汰老舊機動車/機動車尾號限行/新能源車替換燃油車——（核心中的核心）

鋰離子電池的兩極材料均為能可逆地嵌入及脫嵌Li+的層狀化合物。這些層狀化合物具有提供Li+嵌入及脫嵌的一維、二維、三維通道，在Li+嵌入及脫嵌后，其本身的骨架結(jié)構(gòu)保持不變。1．鋰離子電池六方層狀結(jié)構(gòu)：LiMO2（M＝Co、Ni、Mn等）尖晶石結(jié)構(gòu)：LiM2O4

（M＝Co、Ni、Mn等）橄欖石結(jié)構(gòu)：LiMPO4（M＝Fe等）常見鋰離子電池正極材料：建議：把握鋰離子電池的本質(zhì)（2014新課標Ⅱ卷·12）2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯誤的是A．a(chǎn)為電池的正極B．電池充電反應為LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化

D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移（2014天津卷·6）已知：鋰離子電池的總反應為：LixC＋Li1＋xCoO2C＋LiCoO2，鋰硫電池的總反應為：2Li＋SLi2S。有關(guān)上述兩種電池說法正確的是A．鋰離子電池放電時，Li+向負極遷移B．鋰硫電池充電時，鋰電極發(fā)生還原反應C．理論上兩種電池的比能量相同D．右圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電

鋰離子電池參考試題：（2007天津卷·13）

……鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷（LiCoO2），充電時，LiCoO2中Li被氧化，Li＋遷移并以原子形式嵌入電池負極材料碳（C6）中，以LiC6表示。電池反應為LiCoO2＋C6CoO2＋LiC6，下列說法正確的是A.充電時，電池的負極反應為LiC6－e－=Li＋＋C6B.放電時，電池的正極反應為CoO2＋Li＋＋e－=LiCoO2×（2013新課標I卷·27）…充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應為6C+xLi++xe-=LixC6

…（5）充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反應方程式_____。（－）LixC6-xe-=6C+xLi+（＋）Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2總：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C鈉離子電池（2014浙江卷·11）鎳氫電池(Ni