电化学专题讲座

高三化学电化学专题复习知识框架化学电池化学能转变为电能原电池金属的电化学腐蚀（自发进行）氧化还原反应——能量变化电解电解质溶液电解池电镀、铜的精炼电能转变为化学能电解法冶练金属（外界能量推动、自发或不自发）一、原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理负极：较活泼金属；失去电子；发生氧化反应；（阳极）正极：较不活泼金属(或非金属C石墨)；电子流入的一极；发生还原反应；（阴极）阴极：与电源负极相连的极；发生还原反应。

阳极：与电源正极相连的极；发生氧化反应。

形成条件①活动性不同的两电极（连接）；②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）；③形成闭合回路。

①两电极接直流电源；②两电极插入电解质溶液（水溶液或熔化态）；③电极（惰性或非惰性）；○4形成闭合回路。

反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。

由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）正极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）阳极：2Cl--2e-= Cl2↑ （氧化反应）导电外电路：电子由负极→正极溶液中：阳离子→正极阴离子→负极外电路：电子由负极→阴极阳极→正极溶液中：阴离子→阳极，阳离子→阴极能量转化将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用①抗金属的电化学腐蚀；②各种一次、二次电池。

①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。

二、原电池电极反应式和总反应式的书写：书写方法：“对于复杂的原电池反应考试往往是已知的”（1）找出化合价变价的一组元素，由此判断正负极；（负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应）；（2）判断电解质溶液的酸碱性（或是熔融氧化物/碳酸盐）；（3）根据化合价的升降数确定得或失的电子数；（4）根据电解质溶液，利用电解质溶液中存在的离子平衡电荷；（5）根据电解质溶液，完成原子守恒；普通电池：（锌锰干电池、铅酸蓄电池）1．（2016•大连校级模拟）蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。

有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2+Fe+2H2O Fe（OH）2+Ni(OH)2。

书写电极方程式并判断电极负极pH值变化：（1）此电池放电时，负极的电极反应式是____________________________________________________。

（2）此电池放电时，正极的电极反应式是____________________________________________________。

（3）此电池充电时，阳极的电极反应式是___________________________________________________。

2. 以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池。

Al+3NiO(OH)+H2O+NaOH NaAlO2+3Ni(OH)2。

书写电极方程式并判断电极负极pH值变化：（1）此电池放电时，正极的电极反应式是____________________________________________________。

（2）此电池充电时，阳极的电极反应式是_____________________________________________________。

3.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

3Zn+ 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH（1）此电池放电时，负极的电极反应式是____________________________________________________。

（2）此电池放电时，正极的电极反应式是____________________________________________________。

（3）此电池充电时，阳极的电极反应式是___________________________________________________。

燃料电池：可燃物~O2燃料电池（可燃物作负极，氧气/空气作正极），四种电解质溶液类型：（1）碱性电解质：O2 + 4e- +2H2O = 4OH- （2）酸性电解质：O2 + 4e- +4H+ =2H2O（3）熔融金属氧化物：O2 + 4e- = 2O2- （4）熔融碳酸盐：O2 + 4e- +2CO2= 2CO32-4.以甲醇燃料电池为例，书写四种电解质溶液环境下的电极方程式：[练习]科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。

如下图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入C3H8空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导正极生成的O2－。

(1)c电极通入的物质为________。

(2)d电极上的电极反应式为____________________________________。

图解原电池题目：（电子流向、阴阳离子迁移、pH值变化、电极方程式）5.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图如右图所示。

则电池工作时的负极反应为：；6. 以甲烷为燃料的燃料电池的结构示意图如下左图所示。

则电池工作时，负极反应为：；7.有一甲醇燃料电池，其结构示意图如上右图所示，则：(1)该电池工作时，b口通入的物质为，c口通入的物质为。

(2)该电池负极的电极反应式为。

(3)工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有N A个电子转移。

8.某电化学气敏传感器如右图所示，可用于监测环境中NH3的含量。

①电流由极流向极；②溶液中OH-向电极(填a或b)移动；③反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为；④工作过程中，a极附近pH值(降低或升高)；⑤a极的电极反应方程式为：。

9.右图所示是一种酸性燃料电池作为酒精检测仪，可以通过电化学反应，在液晶显示屏显示数值，从而检测酒精含量。

当有2.24L(标况下)O2参与反应时，电路中通过的电子数为N A,此时，有mol C2H5OH通过检测器，同时有mol H+穿过交换膜；该电池的负极反应式为。

10.通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下：①Pt电极上发生的是反应(填“氧化”或“还原”)。

②写出NiO电极的电极反应式: 。

11.一种尿素燃料电池结构如下图所示。

其工作时负极的电极反应式可表示为：。

12.一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是A．a电极发生还原反应，做原电池的正极B．b电极反应式为：2NO3－＋10e－＋12H+＝N2↑＋6H2OC．H+由右室通过质子交换膜进入左室D．标况下，电路中产生6moLCO2同时产生22.4L的N213.(2012·四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。

下列有关说法正确的是A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－14．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流。

下列正确的是①通入CH4的电极为正极②正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动A．①③⑤B．②④⑥C．④⑤⑥D．①②③➢盐桥电池15.(2015·天津理综，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO42-)减小C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡16.控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。

下列判断不正确的是()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C．电流计读数为零时，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，乙中的石墨电极为负极➢锂电池：（简单锂电池，复杂锂电池）(1)金属Li单质一定是负极：负极反应：Li- e- == Li+(2)电解质溶液：通常是聚合物电解质，只传导Li+，一般不能是水溶液，否则会膨胀爆炸；(3)简单锂电池：单纯Li单质作负极，高价态氧化物等(MnO2, CoO2, FePO4)作正极；(4)复杂锂电池：层状结构的石墨作为Li单质的载体，负极材料表示为：LiCn 或LixCn正极材料表示为：CoO2或Li1-X CoO21. Li-MnO2 / FePO4 / SOCl22.Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。

3.某种聚合物锂离子电池放电时的反应为CoO2 + LiC6 == 6C + LiCoO2。

书写放电时正负极电极反应方程式：4.某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1-x CoO2 + Li x C6 == 6C + LiCoO2，其电池如图所示。

下列说法不正确的是：A．放电时，Li x C6发生氧化反应B．充电时，Li+通过阳离子交换膜从左向右移动C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D．放电时，电池的正极反应为Li l-x CoO2 + xLi+ + xe- = LiCoO2【锂电池练习】1．（2015•路桥区模拟）随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。

特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（LiCoO2）电池，其工作原理如图，A 极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式：Li x C6+Li1﹣x CoO2C6+LiCoO2。

下列说法不正确的是（）A．充电时Li+从右边流向左边B．放电时，正极锂的化合价未发生改变C．充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为：Li1﹣x CoO2+xLi++xe﹣=LiCoO2D．废旧钴酸锂（LiCoO2）电池进行“放电处理”让Li+进入石墨中而有利于回收2．（2015•赤峰校级模拟）锂空气电池放电时的工作原理如图所示．下列叙述正确的是（）A．放电时Li+由B极向A极移动B．电池放电反应为4Li+O2+2H2O=4LiOHC．正极反应式为O2+4H++4e﹣=2H2O D．电解液a可以为LiCl溶液3．（2015•陕西三模）锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池，电池总反应式为V2O5+xLi═Li x V2O5，下列说法不正确的是（）A．向外供电时，锂离子向负极移动B．负极上反应的物质是锂，正极上反应的物质是V2O5 C．正极的电极反应为：V2O5+xe﹣+xLi+═Li x V2O5 D．负极的电极反应为：xLi﹣xe﹣═xLi+4．（2015•安徽模拟）新一代锂电池的反应为：FePO4+Li LiFePO4该电池可用于电动汽车，其以含Li+的导电固体为电解质．下列有关LiFePO4电池说法正确的是（）A．放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e﹣═LiFePO4 B．充电时LiFePO4只发生氧化反应不发生还原反应C．充电过程中，电池正极材料的质量增加D．加入硫酸可以提高电解质的导电性5.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。