1、专题整合突破第一部分专题二 化学基本理论第7讲 电化学1 高考点击 2 高频考点 3 课 后 热 点 强 化 高 考 点 击最新考纲考向分析1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2.理解金属发生电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、高 频 考 点 A电池工作时，正
2、极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4 B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g考点一 原电池原理、化学电源1(2017全国卷11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺 有 石 墨 烯 的 S8 材 料，电 池 反 应 为：16Li xS8=8Li2Sx(2x8)。下 列 说 法 错 误 的 是导学号 43864220()D C石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D电池充电时间越长，电池中的Li2S2的量越多 解析 本题考查电化学知识。原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8Li2S6Li2
3、S4Li2S2，其中可能有2Li2S62Li2e=3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。2(2016全国卷11)MgAgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 导学号 43864221()A负极反应式为 Mg2e=Mg2
4、B正极反应式为 Age=AgC电池放电时 Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应 Mg2H2O=Mg(OH)2H2B 解析 该题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解决实际问题的能力。该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2，A项正确；正极反应为AgCle=AgCl，B项错误；电池放电时，Cl从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2，D项正确。3(2016全国卷11)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)24。下列说法正确的是 导学号 43864
5、222()A充电时，电解质溶液中 K向阳极移动B充电时，电解质溶液中 c(OH)逐渐减小C放电时，负极反应为：Zn4OH2e=Zn(OH)24D放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况)C 解析 该题考查原电池和电解池相关知识，意在通过电池反应考查离子迁移、溶液酸碱性变化、电极反应式的书写以及简单计算等。K带正电荷，充电时K应该向阴极移动，A 项错误。根据该电池放电的总反应可知，放电时消耗 OH，则充电时，OH浓度应增大，B 项错误。放电时，Zn 为负极，失去电子生成Zn(OH)24，其电极反应为 Zn4OH2e=Zn(OH)24，C 项正确。消耗 1 mol O
6、2转移 4 mol 电子，故转移 2 mol 电子时消耗 0.5 mol O2,0.5 mol O2 在标准状况下的体积为 11.2 L，D 项错误。1原电池工作原理与氧化还原知识的结合不到位，如盘查T1，T2。2要熟悉常见的化学电源及工作原理。盐桥在可逆反应电池中的作用【例】(2017湖北襄阳一中月考)控制适合的条件，将反应 2Fe32I2Fe2I2 设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是 导学号 43864223()A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3被还原D C电池计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体
7、，乙中的石墨电极为负极解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子变成 Fe2被还原，I失去电子变成 I2 被氧化，所以 A、B 正确；电流计读数为零时，Fe3得电子速率等于 Fe2失电子速率，反应达到化学平衡状态，C 正确；在甲中溶入 FeCl2 固体，平衡 2Fe32I2Fe2I2 向左移动，I2 被还原为 I，乙中石墨电极为正极，D不正确。【练习】(2017安徽安庆示范高中联考)已知在酸性条件下发生的反应为 AsO342I2H=AsO33 I2H2O，在碱性条件下发生的反应为 AsO33 I22OH=AsO34 H2O2I。设计如图装置(C1、C2 均为石墨电极)，分别进行下述操作：
8、导学号 43864224.向 B 烧杯中逐滴加入浓盐酸.向 B 烧杯中逐滴加入 40%NaOH 溶液结果发现电流计指针均发生偏转。试回答下列问题：(1)两次操作中指针为什么发生偏转？_。两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之：_ _。(3)操作过程中C1棒上发生的反应为_。(4)操作过程中C2棒上发生的反应为_。(5)操作过程中，盐桥中的K移向_(填“A”或操作中加酸，c(H)增大，AsO34 得电子，I失电子，所以 C1 极是负极，C2 极是正极。操作中加碱，c(OH)增大，AsO33 失电子，I2 得电子，此时，C1
9、 极是正极，C2 极是负极。故发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流计指针偏转方向不同2I2e=I2AsO33 2OH2e=AsO34 H2OA 方法技巧 此类问题的解答策略(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。(2)电子流向的分析方法 改变条件，平衡移动；平衡移动，电子转移；电子转移，判断区域；根据区域，判断流向；根据流向，判断电极。解析 由于酸性条件下发生反应 AsO34 2I2H=AsO33 I2H2O，碱性条件下发生反应 AsO33 I22OH=AsO34 H2O2I，二者都是氧化还原反
10、应，而且满足构成原电池的三大要素：不同环境中的两电极(连接)；电解质溶液(电极插入其中并与电极发生自发反应)；形成闭合回路。当加酸时，c(H)增大，C1 电极上发生反应 2I2e=I2，为负极；C2 电极上发生反应 AsO34 2H2e=AsO33 H2O，为正极。当加碱时，c(OH)增大，C1 电极上发生反应 I22e=2I，为正极；C2 电极上发生反应 AsO33 2OH2e=AsO34 H2O，为负极。燃料电池负极反应式书写新方法：零价法(1)方法说明 燃料电池中，燃料在负极发生失电子的氧化反应，即电池反应中燃料作还原剂。如果将还原剂中各元素记为“零价”，而氧化还原中各元素的化合价均已确
11、定，就可以计算出单位燃料被氧化所失去的净电子数，从而书写出负极反应式。(2)具体步骤 燃料电池中，由于知道燃料在负极发生失电子的氧化反应，假定1 mol燃料参与反应，先确定失去的净电子总数，再由电池所处的化学环境及电荷守恒、质量守恒，直接写出电池负极反应式。其书写规律因为燃料物质种类的不同而有细微差别。下面根据几种不同类型的燃料进一步加以说明。(3)应用实例烃类燃料电池，如甲烷燃料电池共失8e酸性：CH48e2H2O=CO28H碱性：CH48e10OH=CO23 7H2O含氧有机物燃料电池，如甲醇燃料电池共失6e酸性：CH4O6eH2O=CO26H碱性：CH4O6e8OH=CO23 6H2O肼
12、类燃料电池共失4e酸性：N2H44e=N24H碱性：N2H44e4OH=N24H2O1(2016海南10)(双选)某电池以 K2FeO4 和 Zn 为电极材料，KOH 溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是 导学号 43864225()AZn 为电池的负极B正极反应式为 2FeO24 10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时 OH向负极迁移AD 解析 A根据化合价升降判断，Zn 化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；BKOH 溶液为电解质溶液，则正极反应式为 2FeO24 6e8H2O=2Fe(OH)310OH，错误；C该电池放电过程中
13、电解质溶液浓度减小，错误；D电池工作时阴离子 OH向负极迁移，正确；故选 AD。2(2016四川5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。Bd为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：O22H2O4e=4OH，正确。C若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到
14、保护，铁片不易被腐蚀，正确。Dd为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：O22H2O4e=4OH，错误。3(2016天津3)下列叙述正确的是 导学号 43864238()A使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H)B金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度无关C原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生D在同浓度的盐酸中，ZnS 可溶而 CuS 不溶，说明 CuS 的溶解度比 ZnS的小D 解析 该题考查化学基本原理，意在考查考生运用化学概念分析问题的能力。催化剂可以降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，A项错误；金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度有关，
15、O2浓度越大，腐蚀速率越快，B项错误；反应达到平衡时，正负极的电势差为0，所以电池不会产生电流，C项错误；CuS不溶于盐酸，而ZnS溶于盐酸，说明CuS更难溶，对应的溶解度小，D项正确。1不熟悉金属腐蚀与防护的类型，如盘查T1。2金属腐蚀与防护和电化学知识的结合不到位，如盘查T1，T2。金属腐蚀与防护的类型 1金属腐蚀两种类型比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H2e=H2O22H2O4e=4OH负极反应Fe2e=Fe2其他反应Fe22OH=Fe(OH)2 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3 失去部分水转化为
16、铁锈(2)腐蚀快慢的比较 一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀；对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中；活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。2两种保护方法(1)加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。(2)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；外加电流的阴极保护法
17、电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。1糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是 导学号 43864239()A脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为 Fe3e=Fe3C脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为 2H2OO24e=4OHD含有 1.12 g 铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气 336 mL(标准状况)D 解析 在脱氧过程中，由铁、碳作电极，氯化钠溶液作电解质溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程为放热反应；在脱氧过程中，碳作正极，铁作负极，铁失电子发生氧化反应，生成
18、Fe2；在脱氧过程中，Fe 失电子被氧化为 Fe2，Fe2最终还是被氧气氧化为 Fe3，由电子得失守恒知消耗氧气的体积(标准状况下)V(O2)22.4 Lmol131.12 g56 gmol14336 mL。(1)该电化学腐蚀称为_。(2)图中A、B、C、D 4个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。解析(1)金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。(2)发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。2铁及其化合物与生产、生产关系密切。下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。导学号 43864240吸氧腐蚀B3(2015重庆理综11)下图为青铜器在潮湿环境中发生电
19、化学腐蚀的原理示意图。导学号 43864241(1)腐蚀过程中，负极是_(填图中字母“a”或“b”或“c”)；(2)环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_；若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_ L(标准状况)。c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.448 解析(1)根据图示，腐蚀过程中，铜失电子生成 Cu2，则负极是铜，选 c；(2)根据上述分析，正极产物是 OH，负极产物为 Cu2，环境中的 Cl扩散到孔口，与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈 Cu2(OH)3Cl，则离子方程式为 2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl；(3)4.29 gCu2(OH)3Cl 的物质的量为4.29 g214.5g/mol0.02 mol，根据铜原子守恒，Cu2的物质的量为 0.04 mol，负极反应为：2Cu4e=2Cu2，正极反应为 O24e2H2O=4OH，根据正负极放电量相等，则理论上耗氧体积为 0.02 mol22.4 Lmol10.448 L。课后热点强化