2025屆高考化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)大單元整合　提能力驗(yàn)考情4

大單元整合提能力驗(yàn)考情四電化學(xué)審題模板1.思維過(guò)程2.可充電電池電池狀態(tài)電極名稱及電極反應(yīng)電子流向及離子流向放電(原電池原理)負(fù)極(失電子，發(fā)生氧化反應(yīng))正極(得電子，發(fā)生還原反應(yīng))電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極；陽(yáng)離子流向正極，陰離子流向負(fù)極充電(電解池原理)陰極(得電子，發(fā)生還原反應(yīng))陽(yáng)極(失電子，發(fā)生氧化反應(yīng))電子由外電源負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向陰極，再由陽(yáng)極流向外電源正極；陽(yáng)離子流向陰極，陰離子流向陽(yáng)極舉例：鉛蓄電池①放電(圖1)負(fù)極：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4正極：PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－＋4H＋=PbSO4＋2H2O②充電(圖2)陰極：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)陽(yáng)極：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋圖1圖2有關(guān)電化學(xué)的基本計(jì)算1.根據(jù)得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過(guò)4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題。2.在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C(電量的單位為庫(kù)侖，符號(hào)為C)來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量。鋰電池與鋰離子電池1.鋰電池鋰電池是一類由金屬鋰或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池的負(fù)極材料是金屬鋰或鋰合金，工作時(shí)金屬鋰失去電子被氧化為L(zhǎng)i＋，負(fù)極反應(yīng)均為L(zhǎng)i－e－=Li＋，生成的Li＋經(jīng)過(guò)電解質(zhì)定向移動(dòng)到正極。2.鋰離子二次電池(1)鋰離子電池基于電化學(xué)“嵌入/脫嵌”反應(yīng)原理，替代了傳統(tǒng)的“氧化eq\a\vs4\al(－)還原”理念；在兩極形成的電勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下，Li＋可以從電極材料提供的“空間”中“嵌入”或者“脫嵌”。(2)鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)式一般為6C＋xLi＋＋xe－=LixC6；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)是充電時(shí)陰極反應(yīng)的逆過(guò)程：LixC6－xe－=6C＋xLi＋。(3)鋰離子電池的正極材料一般為含Li＋的化合物，目前已商業(yè)化的正極材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。充電、放電時(shí)正極材料上的電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)如下表：正極材料充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式放電時(shí)正極反應(yīng)式電池總反應(yīng)LiFePO4LiFePO4－xe－=xLi＋＋Li1－xFePO4Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4Li1－xFePO4＋LixC6eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiFePO4＋6CLiCoO2LiCoO2－xe－=xLi＋＋Li1－xCoO2Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2Li1－xCoO2＋LixC6eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiCoO2＋6CLiMn2O4LiMn2O4－xe－=xLi＋＋Li1－xMn2O4Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－=LiMn2O4Li1－xMn2O4＋LixC6eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiMn2O4＋6C原電池(2023·南昌二模)沉積物微生物燃料電池(SMFC)可以將沉積物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)加速沉積物中污染物的去除，用SMFC處理含硫廢水的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(C)A.外電路的電流方向是從b到aB.碳棒a附近酸性增強(qiáng)C.碳棒b存在電極反應(yīng)：S－6e－＋4H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋D.升高溫度可提高電池的能量轉(zhuǎn)化效率【解析】根據(jù)光合菌產(chǎn)生的O2得電子結(jié)合H＋得到H2O，碳棒a為正極，F(xiàn)eSx在硫氧化菌的作用下被氧化為S，S在硫氧化菌的作用下被氧化為SOeq\o\al(2－,4)。a極為正極，正極的電勢(shì)高于負(fù)極，外電路的電流方向是從a到b，A錯(cuò)誤；a為正極，光合菌產(chǎn)生的O2得電子結(jié)合H＋得到H2O，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，酸性減弱，B錯(cuò)誤；升高溫度可能引起光合菌、硫氧菌失去生理活性，降低電池的能量轉(zhuǎn)化效率，D錯(cuò)誤。(2023·福州模擬)鐵碳微電池在弱酸性條件下處理含氮廢水技術(shù)的研究取得突破性進(jìn)展，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(B)A.工作時(shí)H＋透過(guò)質(zhì)子交換膜由甲室向乙室移動(dòng)B.碳電極上的電極反應(yīng)式：2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2OC.處理廢水過(guò)程中兩側(cè)溶液的pH基本不變D.若處理含6.2gNOeq\o\al(－,3)的廢水，則有0.2mol的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜【解析】由圖可知電池工作時(shí)，碳電極是正極，H＋由負(fù)極移向正極，即H＋由乙室通過(guò)質(zhì)子交換膜向甲室移動(dòng)，A錯(cuò)誤；Fe電極發(fā)生反應(yīng)：2NHeq\o\al(＋,4)－6e－=N2↑＋8H＋，碳電極上發(fā)生反應(yīng)：2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，即兩極轉(zhuǎn)移相同電子時(shí)，產(chǎn)生和消耗H＋不等，則兩側(cè)pH會(huì)發(fā)生變化，B正確，C錯(cuò)誤；處理含NOeq\o\al(－,3)的廢水時(shí)，根據(jù)得失電子守恒可知關(guān)系式為NOeq\o\al(－,3)～5e－，透過(guò)質(zhì)子交換膜的H＋與轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量相等，所以處理6.2gNOeq\o\al(－,3)(其物質(zhì)的量是0.1mol)時(shí)，有0.5molH＋透過(guò)質(zhì)子交換膜，D錯(cuò)誤。電解池(2023·廣東卷)用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時(shí)，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說(shuō)法不正確的是(B)A.電解總反應(yīng)：KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB.每生成1molNH3·H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C.電解過(guò)程中，陽(yáng)極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率【解析】由催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極a為陰極，電極反應(yīng)式為NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋7H2O=NH3·H2O＋9OH－；電極b為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。由兩極電極反應(yīng)式可知，電解總反應(yīng)為KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A正確；每生成1molNH3·H2O，陰極得8mole－，同時(shí)雙極膜處有8molH＋進(jìn)入陰極室，即有8mol的H2O解離，B錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，陽(yáng)極室每消耗4molOH－，同時(shí)有4molOH－通過(guò)雙極膜進(jìn)入陽(yáng)極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，C正確；相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H＋和OH－，可提高氨生成速率，D正確。(2023·全國(guó)甲卷)用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來(lái)提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是(C)A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx－Ti電極上B.Cl－從Cu電極遷移到IrOx－Ti電極C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD.每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽(yáng)極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【解析】由圖可知該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOx－Ti電極為電解池的陽(yáng)極，水在陽(yáng)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O－4e—=O2↑＋4H＋，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O，電解池工作時(shí)，氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室。析氫反應(yīng)為還原反應(yīng)，應(yīng)在陰極發(fā)生，A錯(cuò)誤；離子交換膜為質(zhì)子交換膜，只允許氫離子通過(guò)，Cl－不能通過(guò)，B錯(cuò)誤；水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e—=O2↑＋4H＋，每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成0.25molO2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為5.6L，D錯(cuò)誤?？沙潆婋姵?2023·遼寧卷)某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是(B)A.放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小B.儲(chǔ)能過(guò)程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C.放電時(shí)右側(cè)H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D.充電總反應(yīng)：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋【解析】該儲(chǔ)能電池放電時(shí)，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3＋得電子轉(zhuǎn)化為Fe2＋，充電時(shí)，多孔碳電極為陽(yáng)極，F(xiàn)e2＋失電子生成Fe3＋，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時(shí)負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；儲(chǔ)能過(guò)程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；放電時(shí)，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，左側(cè)的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，總反應(yīng)為PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋，D錯(cuò)誤。(2023·全國(guó)乙卷)室溫鈉－硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉－硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：eq\f(1,2)S8＋e－→eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)，eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)＋e－→Seq\o\al(2－,4)，2Na＋＋eq\f(x,4)Seq\o\al(2－,4)＋2(1－eq\f(x,4))e－→Na2Sx。下列敘述錯(cuò)誤的是(A)A.充電時(shí)Na＋從鈉電極向硫電極遷移B.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→bC.放電時(shí)正極反應(yīng)為2Na＋＋eq\f(x,8)S8＋2e－→Na2SxD.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能【解析】放電時(shí)鈉電極為原電池負(fù)極，硫電極得電子，硫電極為原電池正極。充電時(shí)為電解池裝置，即鈉電極為陰極，陽(yáng)離子移向陰極，所以Na＋由硫電極遷移至鈉電極，A錯(cuò)誤。(2023·梅州二模)近年來(lái)電池研究領(lǐng)域涌現(xiàn)出一類紙電池。某紙電池結(jié)構(gòu)如圖所示，其M極為嵌鋰石墨烯(LixC6)，N極為鈷酸鋰(LiCoO2)，電解質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6)的碳酸酯溶液，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)ixC6＋Li1－xCoO2=LiCoO2＋C6。下列說(shuō)法不正確的是(B)A.放電時(shí)，M電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6－xe－=xLi＋＋C6B.放電時(shí)，Li＋由N極向M極遷移C.充電時(shí)，M極接直流電源負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)D.充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移1mol電子，N極質(zhì)量理論上減少7g【解析】根據(jù)電池總反應(yīng)可知放電時(shí)M極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6－xe－=xLi＋＋C6，A正確；放電時(shí)，原電池的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，Li＋由M極向N極遷移，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，M極接直流電源負(fù)極，為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，C正確；充電時(shí)，N極為陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)：LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋，每轉(zhuǎn)移1mol電子，N極減少1molLi＋，質(zhì)量減少1mol×7g/mol＝7g，D正確。(2023·浙江卷)氯堿工業(yè)能耗大，通過(guò)如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗。下列說(shuō)法不正確的是(B)A.電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電極B的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C.應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D.改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過(guò)提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來(lái)降低電解電壓，減少能耗【解析】電極A上氯離子失電子生成氯氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極A為陽(yáng)極，接接電源正極，A正確；電極B為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋4e－＋O2=4OH－，B錯(cuò)誤；鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右室，與右室生成的氫氧根離子結(jié)合，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，C正確；改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過(guò)反應(yīng)物的氧化性來(lái)降低電解電壓，減少能耗，D正確。(2023·安徽合肥二模)中國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)出如圖裝置實(shí)現(xiàn)CO2的轉(zhuǎn)化，可有效解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題，總反應(yīng)為CO2＋NaCleq\o(=,\s\up7(電解))CO＋NaClO。忽略氣體在溶液中的溶解及溶液的體積變化，下列敘述正確的是(C)A.A極為太陽(yáng)能電池的正極B.電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為Cl－＋2e－＋H2O=ClO－＋2H＋C.理論上轉(zhuǎn)化44gCO2，左室溶液質(zhì)量增重18gD.電解結(jié)束后，電極Ⅱ所在電極室溶液的pH變小【解析】總反應(yīng)為CO2＋NaCleq\o(=,\s\up7(電解))CO＋NaClO，則催化電極Ⅰ附近CO2被還原為CO，為電解池的陰極，催化電極Ⅱ附近NaCl轉(zhuǎn)化為Na