1、专题七 电化学及其应用（2）6/5/20241.理解原电池原理。初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。2理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等反应原理。6/5/2024电化学内容在工业生产中有着广泛应用，是高考重点考查的内容之一，其主要考点有：掌握原电池的概念、形成条件、装置中各部分名称、电极反应、导线上电流方向、电子流向、溶液中离子运动方向；正确认识化学腐蚀、电化学腐蚀、析氢腐蚀、吸氧腐蚀并能加以区别；了解金属腐蚀的防护方法；掌握电解的原理及有关规律，能对电极产物进行判断，能对电解后溶液的酸碱性变6/5/2024化加以判断，能正确表示电解的电极反应及总反应；电
2、解原理的应用；关于电解的基本计算。其中：原电池和电解池原理的应用，特别是对新型电池和蓄电池的分析是高考命题热点；学科内易与氧化还原反应相结合，学科间可与物理学的电流、电压、电量相联系，是理综命题的一个主要的结合点；与无机推断相结合出题是新的动向，也可以与实验、计算等结合命题。6/5/2024鉴于高考常考新型电源并与电解相结合的特点和学生往往理不清原电池和电解池的情况，建议复习时首先通过对比和例举典型案例的方法理清有关概念，以防止发生概念的混淆，特别把原电池、电解池、电镀池等的电极反应实质抓准。要通过一系列典型例题使学生抓住新型电源的电极反应式的书写规律并能进行相关的分析。对于电化学计算一定要以
3、“电子守恒”为灵魂，切忌使学生进入常规计算的歧路。6/5/20246/5/2024 探究点一 对原电池原理及应用的考查原电池是把化学能转变成电能的装置。其本质是通过自发进行的氧化还原反应，使反应中电子发生转移而产生电流。总反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。6/5/20241原电池的判定先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件判定，主要是“三看”：先看电极，两极均为导体且活泼性不同；再看溶液，两极均插入电解质溶液中；三看回路，形成闭合回路或两极接触。2原电池正极和负极的确定(1)由两极的
4、相对活泼性确定在原电池中，相对活泼性较强的金属作原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。6/5/2024(2)由电极反应确定负极：发生氧化反应。正极：发生还原反应。(3)由电极现象确定通常情况下，在原电池中某一电极的质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。(4)根据电子流向或电流流向判断电子流出或电流流入的电极为负极，反之为正极。6/5/20246/5/20244原电池原理的应用(1)利用原电池原理可以制造出各种化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新
5、型燃料电池等。(2)原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应的速率(稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴硫酸铜溶液)，分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。6/5/2024例1 2010广东卷改编 铜锌原电池(如图191)所示工作时，下列叙述正确的是()6/5/2024C【解析】Zn是负极，故A错；负极反应和没有形成原电池的氧化还原反应不同，是其中的氧化反应，故B错；在溶液中，阴离子往负极移动，故C正确；在溶液中，阳离子往正极移动，故D错误。6/5/2024【点评】本题考查了原电池的基础知识，包括电极的判断及电极反应式和电解液中离子的移动方向。但以盐桥的形式平衡电解液的电荷分布，大纲地区的
6、考生需要真正理解，原电池中电解液里离子移动的动力是什么。看似容易，其实要求较高。下面的变式题是专门针对有电解液中离子参与电极反应的电极反应式的书写的。6/5/20246/5/2024(1)用酸性电解质时：负极：_，正极：_。(2)用碱性电解质时：负极：_，正极：_。(3)用固体氧化物作电解质时：负极：_，正极：_。(4)如果将H2改为CH4，KOH作电解质时：负极：_，正极：_。6/5/20246/5/20246/5/2024 探究点二 对电解原理及应用的考查电解池的特征是有外接直流电源，是将电能转化成化学能的装置。要抓住其灵魂的内容：阳极：发生氧化反应，当电极材料为活性金属时，电极本身被氧化
7、；若为惰性电极如C、Pt等，是溶液中易失电子的阴离子被氧化。阴极：发生还原反应，一般是溶液中易得电子的阳离子被还原。下面归纳有关规律：6/5/20241.电解规律(1)电极放电规律：活泼电极，阳极放电；惰性电极都不放电。6/5/20246/5/20246/5/20246/5/20246/5/20242电极反应式的书写无论原电池还是电解池，其反应都是氧化还原反应，应根据氧化还原反应书写电极反应式，一般步骤是：判断、书写、兼顾、检验。(1)判断即准确判断原电池和电解池；电极名称和电极反应类型。6/5/2024(2)书写即在确认电极材料的基础上，准确书写电极反应式和总反应式。这是学生感觉最难的地方，
8、要突破这一点，需掌握以下步骤：记住粒子放电顺序，与金属活动顺序表、原子离子氧化还原性等知识结合起来，便可将两极反应物、得失电子状况、产物正确书写；书写电极反应式时，要满足电荷守恒，同一个装置的两个电极反应式还要特别注意电子守恒。6/5/2024(3)兼顾即注意介质，考虑介质中的微粒是否参与电极反应。(4)检验即检验电极反应式是否满足质量守恒和电荷守恒；注意水等弱电解质在反应式中的书写(H 、OH在电极反应中可拆，但总反应中必须写成H2O(类似离子方程式的书写)的形式；电极反应加起来是否与总反应式相符。6/5/20246/5/2024例2 2009全国卷 图192所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依
9、次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。6/5/2024(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：电源的N端为_极；电极b上发生的电极反应为_；列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积：_；电极c的质量变化是_g；6/5/2024 电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_。6/5/20246/5/20246/5/20246/5/202
10、4【点评】解答有关电解池问题时，首先要熟悉离子的放电顺序，该题的突破口就是“乙中c电极质量增加”，由此可推出：c处为阴极，因此一定要熟记电极上离子的放电顺序规律。另外，若同一电解池中的电解质溶液为两种或多种时，要注意考虑离子之间的重新组合。2010年各地高考试题中，考查典型电解内容的不多，往往是与其他知识综合在一起，如下在的变式题。6/5/20241.2010山东卷 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。6/5/2024 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3 bC
11、O2 cNaOH dHNO3 6/5/20246/5/20246/5/20246/5/20246/5/20242.2010全国卷 图194是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色)6/5/2024回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号)；A管溶液由红变黄 B管溶液由红变黄 A管溶液不变色 B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：_；6/5/2024(3)写出B管中发生反应的反应式：_；(4)检验a管中气体的方法是_；(5)检验b管中气体
12、的方法是_；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。6/5/20246/5/20246/5/2024 探究点三 新型实用电池分析新型实用电池主要分为燃料电池和可充电电池。对于充电电池，电极反应可以相互转化，原电池(放电时为原电池)负极反应反过来就是电解池(充电时为电解池)阴极反应，同理原电池正极反应反过来就是电解池阳极反应。根据总反应式判断时，注意：(1)“充电”即耗电能，发生电解反应，相当于电解池，“放电”即释放电能，自发发生氧化还原反应，相当于原电池；(2)辨析“原电池”电极名称、电极反应；(3)确定反应方向与电极反应类型。具体分析时，充电按电解池原理分析，放电
13、按原电池原理分析即可。熟练掌握常见的几种实用电池的典型电极反应，其他的可以触类旁通。6/5/20246/5/20246/5/2024【点评】原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。原电池的教学可以从原电池反应的总反应式，可以自发进行的氧化还原反应，负极反应深入展开。电解池的教学要从外加电源的正负极，分析阳极(活性电极时本身参加反应)展开，最终获得被进行的氧化还原反应。为了使同学们对新型实用电池掌握到位，下面以变式题形式，再举几例以飨同学。6/5/20246/5/20246/5/2024A电池工作时，是将太阳能转化为电能B.电池工作时，I离子
14、在镀铂导电玻璃电极上放电C电池中镀铂导电玻璃为正极D电池的电解质溶液中I和I3的浓度不会减少6/5/2024【点评】考查新型原电池，原电池的两电极反应式，电子流向与电流流向，太阳能电池的工作原理，原电池的总反应式等，还考查考生变通能力和心理素质，能否适应陌生的情境下应用所学知识解决新的问题等。6/5/20242.2010江苏卷 图196是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()6/5/2024A该系统中只存在3种形式的能量转化B装置Y中负极的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电
15、能间的完全转化6/5/20246/5/2024 探究点四 对电化学的综合应用能力的考查对电化学的综合应用能力的考查在高考题中包括：原电池电解池联合分析和有关的计算。计算包括两极产物的定量计算、某元素的化合价以及溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量的计算等。不论哪类计算，均可用下列三种方法进行解答。6/5/2024(1)根据电子守恒法计算：此方法可用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出每个电极反应式，再写出总反应式，最后根据反应式列比例式计算。(
16、3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的“桥梁”，建立计算所需的关系式。6/5/20246/5/20246/5/2024下面是针对例题中涉及有关电解规律的计算不够突出，实用电池的类型亦不全的问题安排的备用题，供老师课上选用。6/5/20246/5/20246/5/2024【解析】BA项，高温条件下微生物会变性，所以A错；B项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以B对；C项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以C错；D项，消耗1 mol氧气生成1 mol二氧化碳，标准状况下体积是22.4 L，D错。6/5/20246/5/2024【解析】C 本题考查的内容涉及化学的基本理论和基本知识，既考查了电解原理和金属的活动性顺序，也考查了溶液的浓度、体积和物质的量之间的计算。在思维能力上要求考生能对题设条件进行周密的分析、综合，再做出判断。6/5/2024
