第8讲 电化学-高考化学二轮复习高分冲刺课件

源的种类及其工作原理。
生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，也与无机推断、实验及化学计
2.理解金属发生化学腐蚀的原 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、负极材料
因，金属腐蚀的危害，防止金 分析和电极反应式的书写。题型新颖、但不偏不怪，只要注意基础知识的
属腐蚀的措施。
落实，以及能力的训练便可以从容应对。
• 2．(2019·天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能 量锌一碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液 器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
• C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 • D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
• [解析] 由题图和题意知，电池总反应是3H2＋ N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池 产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确； 观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋ ，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用
D．充电时，阳极周围溶液的 pH 增大
• [解析] 电池放电时，负极反应式为Pb－2e－===Pb2＋， 正极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，该电 池放电时．两极质量均减少，A项错误，B项正确；充电 时，溶液中Pb2＋向阴极移动，C项错误；充电时阳极反应 式为Pb2＋＋2H2O－－2e－===PbO2＋4H＋，阳极周围溶液 的pH减小，D项错误。
＋
核 心 突 破——补知能、学方法
• ►知能补漏
• 1．原电池的结构及工作原理(以Cu、Zn和稀硫酸构成的
原电池负极为例)
装置
正极
活泼金属，电子流
“惰性”材料，电子
出，阴离子移向负
流入，阳离子移向正
极，发生氧化反应
极，发生还原反应
Zn－2e－===Zn2＋ 总反应：2H＋＋Zn===H2↑＋Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 化学能→电能
• 2．(新题预测)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化
学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原B理如 图所示，下列说法正确的是( )
A．电子从 b 流出，经外电路流向 a B．HS－在硫氧化菌作用下转化为 SO42－的反应是 HS－＋4H2O－8e－===SO24－ ＋9H＋ C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化 D．若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，则有 0.5 mol H＋通过质子交换 膜
2.(2019·全国Ⅲ)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海
绵状 Zn(3D－Zn)可以高效沉积 ZnO 的特点，设计了采用强碱性电解质的 3D－
Zn－ NiOOH 二次电池，结构如图所示。电池反应为 Zn(s)＋ 2NiOOH(s)＋
H2O(l)
放电 充电
ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是(
D
)
A．三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积，所沉积的 ZnO 分散度高
B．充电时阳极反应为 Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l) C．放电时负极反应为 Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l) D．放电过程中 OH－通过隔膜从负极区移向正极区
• ①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋
• ②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋ • 该装置工作时，下列叙述错误C的是( )
• A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O • B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S • C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
[解析] b 电极通入氧气，是正极，a 电极是负极，电子从 a 流出，经外电 路流向 b，A 错误；a 电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即 HS－在硫氧化 菌作用下转化为 SO42－，电极反应是 HS－＋4H2O－8e－===SO24－＋9H＋，B 正确； 如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化， C 错误；若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，根据电荷守恒可知有 0.4 mol H＋通过质子交换膜与 0.1 mol 氧气结合转化为水，D 错误。
• D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋， 溶液需为酸性
[解析] 根据图示可知，ZnO@石墨烯电极上发生还原反应，则该电极为阴 极，电极反应式为 CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A 项正确；根据题干信息及 图中两电极上的反应可知，该电化学装置(电解池)中的总反应为 CO2＋H2S==通=电== CO＋S＋H2O，B 项正确；石墨烯作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，阳极上的电势 应高于阴极上的电势，C 项错误；若采用 Fe3＋/Fe2＋取代 EDTA－Fe3＋/EDTA－ Fe2＋，溶液需为酸性，否则 Fe3＋、Fe2＋可形成沉淀，且 H2S 和 S 不能稳定存在， D 项正确。
• (2)确定电池两极―→判断电子、离子移动方向―→书写电 极反应和电池反应。
• (3)充电电池―→放电时为原电池―→失电子的为负极反应 。
• (4)电极反应式―→总反应离子方程式减去较简单一极的电 极反应式―→另一电极反应式。
备 考 验 证——练典题、重应用
1．(2019·大同一模)Zn－ZnSO4－PbSO4－Pb 电池 装置如图，下列说法错误的是( B )
[解析] 放电时装置为原电池，阴离子向负极移动，A 项正确；根据总反应 可知，放电时二氧化碳在正极得电子被吸收，充电时又被释放出来，B 项正确； 放电时，负极上 Na 失去电子，正极上 CO2 得电子，正极电极反应式为 3CO2＋ 4e－===2CO23－＋C，C 项正确；充电时阴极反应式为 Na＋＋e－===Na，D 项错误。 选 D。
• (4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子 向正极移动，阴离子向负极移动。
• (5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极
• 3．原电池电极反应式、总反应式的书写——运用“3步骤 ”
• 4．解答新型化学电源的步骤
• (1)判断电池类型―→确认电池原理―→核实电子离子移动 方向。
• [解析] A项，该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大 的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高 ，正确；B项，根据题干中总反应可知该电池充电时， Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式 为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，正 确；C项，放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极 反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，正 确；D项，电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正 极区移向负极区，错误。故选D。
3．(2018·全国Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 Na－CO2 二次电池。将 NaClO4 溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别 作为电极材料，电池的总反应为 3CO2＋4Na 2Na2CO3＋C。下列说法错误的 是( D )
A．放电时，ClO－ 4 向负极移动 B．充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2 C．放电时，正极反应为 3CO2＋4e－===2CO23－＋C D．充电时，正极反应为 Na＋＋e－===Na
C
若正极增加7 g，则有NA个电子经电解质由负极 流向正极
阳极材料的质量不断减少
D
若有n mol的Li＋迁移，则理论上负极失去n mol 电子
阴极的电极反应式为Li＋＋e－===Li
• [解析] A．充电过程是电能转化成化学能的过程，故A错 误；B．Li属于活泼金属，加入磷酸，Li会与磷酸反应，故 B错误；C．根据原电池的工作原理，电子从负极经外电 路流向正极，电子不经过电解质，故C错误；D．负极反 应式为Li－e－===Li＋，迁移n mol Li＋，说明通过电子的 物质的量为n mol，即Li失去电子n mol，充电时，电池的 负极接电源的负极，即阴极反应式为Li＋＋e－===Li，故D 正确。
• 2.原电池正、负极的判断
• (1)依据构成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的 金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 。
• (2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反 应；正极发生还原反应。
• (3)依据电子流动方向或电流方向判断。电子由负极流向正 极，电流由正极流向负极。
考点二 电解池原理及应用
真 题 感 悟——悟真题、明方向
• 1．(2017·全国Ⅱ卷，11)用电解氧化法可以在铝制品表面 形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4— CH2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
• A．待加工铝质工件为阳极 • B．可选用不锈钢网作为阴极 • C．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－＝Al • D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
• 4．(2019·全国Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下 氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电 子，B示意图如图所示。下列说法错误的是( )
• A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提 供电能
• B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H ＋＋2MV＋
• [解析] 本题考查电解原理的应用。利用电解氧化法在铝 制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳 极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没 有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液 呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；在电解过程中， 电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。
A．SO24－从右向左迁移 B．电池的正极反应为 Pb2＋＋2e－===Pb C．左边 ZnSO4 浓度增大，右边 ZnSO4 浓度不变 D．若有 6.5 g 锌溶解，有 0.1 mol SO24－通过离子 交换膜