高中化學(xué)新教材同步選擇性必修第一冊 第4章 本章知識體系構(gòu)建與核心素養(yǎng)提升（同步講義）

本章知識體系構(gòu)建與核心素養(yǎng)提升電化學(xué)中涉及的化學(xué)反應(yīng)，不僅有新物質(zhì)生成，而且還伴有能量之間的轉(zhuǎn)化。要多角度、動態(tài)地去分析電化學(xué)中的化學(xué)反應(yīng)，既能從宏觀上觀察認(rèn)識電化學(xué)裝置(原電池和電解池)中發(fā)生的變化現(xiàn)象，又能從微觀的角度(電子的轉(zhuǎn)移、離子的移向等)分析其反應(yīng)的本質(zhì)(氧化還原反應(yīng))。利用典型的原電池裝置和電解池裝置，分析其原理，建立相關(guān)的思維模型，并能運(yùn)用模型分析解決問題，如：原電池及其正負(fù)極的判定、電解問題的分析方法、電解規(guī)律的應(yīng)用、電解的計(jì)算等。伴隨著綠色能源的倡導(dǎo)使用，新型電池技術(shù)日新月異，要學(xué)會分析認(rèn)識各種新情境電池(或新型電池)問題的方法。認(rèn)識電解對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)，結(jié)合金屬的腐蝕與防護(hù)和廢舊電池的回收利用等問題，既能關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會問題，認(rèn)識環(huán)境保護(hù)的重要性，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念；又能運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識和方法對有關(guān)的熱點(diǎn)問題作出正確的價(jià)值判斷。因此，化學(xué)反應(yīng)與電能知識的學(xué)習(xí)，對促進(jìn)“變化觀念與平衡思想”“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展具有重要的價(jià)值。例1(2019·全國卷Ⅰ，12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是()A．相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能B．陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2＋2MV2＋2H＋＋2MV＋C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D．電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動答案B解析由題圖和題意知，電池總反應(yīng)是3H2＋N22NH3。該合成氨反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，并形成原電池產(chǎn)生電能，反應(yīng)不需要高溫、高壓和催化劑，A項(xiàng)正確；觀察題圖知，左邊電極發(fā)生氧化反應(yīng)MV＋－e－MV2＋，為負(fù)極，不是陰極，B項(xiàng)錯誤；正極區(qū)N2在固氮酶作用下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，C項(xiàng)正確；電池工作時，H＋通過交換膜，由左側(cè)(負(fù)極區(qū))向右側(cè)(正極區(qū))遷移，D項(xiàng)正確。例2(2019·全國卷Ⅲ，13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D－Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D－Zn－NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是()A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B．充電時陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－NiOOH(s)＋H2O(l)C．放電時負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－ZnO(s)＋H2O(l)D．放電過程中OH－通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)答案D解析該電池采用的三維多孔海綿狀Zn具有較大的表面積，可以高效沉積ZnO，且所沉積的ZnO分散度高，A正確；根據(jù)題干中總反應(yīng)可知該電池充電時，Ni(OH)2在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成NiOOH，其電極反應(yīng)式為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－NiOOH(s)＋H2O(l)，B正確；放電時Zn在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成ZnO，電極反應(yīng)式為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－ZnO(s)＋H2O(l)，C正確；電池放電過程中，OH－等陰離子通過隔膜從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)，D錯誤。例3(2019·浙江4月選考，12)化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是()A．甲：Zn2＋向Cu電極方向移動，Cu電極附近溶液中H＋濃度增加B．乙：正極的電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－C．丙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會變薄D．?。菏褂靡欢螘r間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降答案A解析甲裝置屬于原電池，Zn較Cu活潑，作負(fù)極，Zn失電子變Zn2＋，電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅電極，銅電極負(fù)電荷變多，吸引了溶液中的陽離子，因而Zn2＋和H＋向Cu電極方向移動，H＋氧化性較強(qiáng)，得電子變H2，2H＋＋2e－H2↑，因而c(H＋)減小，A項(xiàng)錯誤；Ag2O作正極，得到來自Zn失去的電子，被還原成Ag，結(jié)合KOH作電解液，故電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，B項(xiàng)正確；Zn為較活潑電極，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－Zn2＋，鋅溶解，因而鋅筒會變薄，C項(xiàng)正確；鉛蓄電池總反應(yīng)式為PbO2＋Pb＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O，可知放電一段時間后，H2SO4不斷被消耗，因而電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降，D項(xiàng)正確。例4(2019·天津，6)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅－碘溴液流電池，其工作原理示意圖如圖。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是()A．放電時，a電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－2I－＋Br－B．放電時，溶液中離子的數(shù)目增大C．充電時，b電極每增重0.65g，溶液中有0.02molI－被氧化D．充電時，a電極接外電源負(fù)極答案D解析根據(jù)電池的工作原理示意圖，可知放電時a電極上I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－2I－＋Br－，A項(xiàng)正確；放電時正極區(qū)I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，負(fù)極區(qū)Zn轉(zhuǎn)化為Zn2＋，溶液中離子的數(shù)目增大，B項(xiàng)正確；充電時b電極發(fā)生反應(yīng)Zn2＋＋2e－Zn，b