冲刺高考化学复习专题06电化学基础(含解析)

冲刺高考化学复习专题06电化学基础（含解析） 从近几年高考试题分析可以发现，电化学是高考的重要考点，通常在选择题和化学反应原理综合题中进行命题，题目的难点是书写电极反应式，还应特别注意近几年比较流行的三室双隔膜电解池的分析。 1. 原电池和电解池的定义、工作原理和组成是什么？ 原电池 电解池

定义 将电能转变为化学能的装置叫做电解池。 将电能转变为化学能的装置叫做电解池。

工作原理

利用氧化还原反应，将氧化剂和还原剂之

间转移的电子通过导线进行传递，从而形成电流。

在电流通过电解质溶液时，在阳极和阴两

极分别引起氧化反应和还原反应。

组成 正极、负极、电解质溶液 直流电源、阳极、阴极、电解液。 【链接高考】 例题1.(2017-Ⅱ-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－H2C2O4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：Al3＋＋3e－=Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 【解析】本题考查电解原理，利用基本知识即可顺利解决。 A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，失电子被氧化，因此铝为阳极，正确； B项，阴极仅作导体，发生还原反应，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确； C项，阴极反应为氢离子得电子生成氢气，错误； D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。 【答案】C。 2.如何判断原电池和电解池的电极、电子流动方向及离子移动方向？ ①判断原电池正负极的方法： 负极：较活泼金属，发生氧化反应，电子流出的电极。 正极：较不活泼的金属(或石墨) ，发生还原反应，电子流入的电极。 ②判断电解池阴阳极的方法： 阳极：与电源正极相连的电极是阳极；阳极失去电子，发生氧化反应。 阴极：与电源负极相连的电极是阴极；阴极得到电子，发生还原反应。 ③电子流动方向： 原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极；电解池工作时，电子从电解池阳极流向电源正极，再电源负极流向电解池阴极。 ④离子移动方向： 原电池工作时，阳离子向正极(阴极)移动，阴离子向负极(阳极)。电解池工作时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

【链接高考】

例题2.(2018-Ⅲ-11).一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是（ ）

A.放电时，多孔碳材料电极为负极 B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1-x/2)O2 【解析】A.电池放电反应中，锂失去电子做负极，氧气因为得电子，其所在的多孔碳材料电极一定是正极，A错误； B.外电电路电子由负极流向正极，B错误； C.充电时，阳离子向阴极移动，而充电时多孔碳材料区为阳极，C错误； D.放电时锂和空气反应生成Li2O2-x，利用原子守恒及价态变化，即可判断充电时的总反应是正确的。 【答案】D 3. 如何书写原电池电极反应式？ 在近年的高考中，关于原电池的考查重点是电极反应，所以掌握了电极反应式的书写方法，许多问题都可以顺利的解决。 书写步骤： 第一步：分析化学反应，明确氧化剂和还原剂及电解液，知道溶液酸碱性； 第二步：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应，即为负极反应和正极反应。 第三步：配平电极反应式，保证原子守恒和电荷守恒。 ①拆分法： 若已知电池反应的总方程式，先将化学方程式改为离子方程式，再分析化合价，确定正负极、电极的反应物和生成物以及电子转移数目，将氧化还原反应拆分为氧化反应（负极发生氧化反应）和还原反应（正极发生还原反应），最后根据电荷守恒、原子守恒配平，从而得出正负电极的反应式。 在书写电极反应式时，一般先根据电子得失确定电极反应的反应物和生成物及系数，再利用H+或OH-配平电荷，最后利用水使原子守恒。 说明： ①H+、OH－、H2O是否参加反应，要根据实际情况具体分析。 ②电子带负电荷，得电子为负电荷，失去电子为正电荷。 例题：已知向固体Co3O4中加入稀硫酸和Na2S2O3溶液，可以使溶解Co3O4，变成Co2+，溶液中仅含一种酸根离子，若将该反应设计成原电池，请写出该反应的离子方程式和正负极反应式。 离子方程式：4Co3O4+ S2O32-+22H+= 12 Co2++ 2SO42-+11H2O 正极：4Co3O4+8e－+32H+=12 Co2++16H2O 负极：S2O32-－8e－+H2O =2SO42-+10H+ ②加减法： 由于正极反应加负极反应等于总反应，如果已知电池的总反应，要求写出电极反应，可以先写出较易写出的简单电极反应式，然后用总反应的离子方程式减去已知的电极反应式，即可得出较难写出的复杂的电极反应式。 注意：在总反应式减去已知反应式之前，应保证氧化剂或还原剂的系数和总反应式的一致，这样才能使得到正确的电极反应式。 ③燃料电池电极反应式的书写技巧 根据燃料电池的特点，一般在正极发生还原反应的物质都是O2，根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式，也可以利用拆分法直接写出： 负极反应式＝总反应式－正极反应式 酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－=2H2O 碱性溶液：O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 说明：若为酸性电解质溶液，电极反应式中不能出现OH－；若为碱性电解质溶液，电极反应式不能出现

H＋。 在某些以熔融态氧化物做电解质时，在电极反应中O2得电子变成O2-。例如，甲烷燃料电池： 总反应式： CH4＋2O2=CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－=4O2－ 负极反应式：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O 在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)做电解质时，在电极反应中，O2得电子变成CO32-。例如，甲烷燃料电池： 总反应式： CH4＋2O2=CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋4CO2＋8e－=4CO32－ 负极反应式：CH4＋4CO32－－8e－=5CO2＋2H2O 例题：请写出在以氢氧化钾为电解液时，用辛烷（C8H18）做燃料电池的负极反应。 方法一：加减法 总反应：C8H18+25/2O2+16OH-=8CO32-+17H2O 正极：25/2O2＋25H2O＋50e－=50OH－ 负极： C8H18+66OH－-50e－=8CO32-+42H2O 方法二：拆分法 先写出利用化合价分析，确定电极上发生电子转移的反应物和生成物，并算出转移电子数目，然后先后利用电荷守恒和原子守恒配平 C8H18-50e－—8CO32- C8H18+66OH－-50e－—8CO32- 负极反应式： C8H18+66OH－-50e－=8CO32-+42H2O 必须掌握的重要的原电池反应： ①铅蓄电池： 负极：Pb＋SO42-－2e ＝PbSO4↓ 正极：PbO2＋4H+＋SO42-＋2e ＝PbSO4↓＋2H2O 蓄电池进行充电，其电极反应为： 阳极：PbSO4＋2H2O－2e ＝PbO2＋4H+＋SO42- 阴极：PbSO4＋2e ＝Pb＋SO42- 蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O ②燃料电池： 种类 酸性 碱性 负极反应 2H2－4e－=4H＋ 2H2＋4OH－－4e－=4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋=2H2O O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O

【链接高考】 例题3.(1)[2011-全国卷-27(5)]在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为___________________、正极反应式为_______________。 (2)[2012-海南-13(4)]肼燃烧生成氮气和水，肼-空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_______________________。 (3)(2013-1-28)若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______。 （4）2012-26(4). K2FeO4-Zn可以组成碱性电池，与MnO2-Zn电池类似。 K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________。 【解析】 （1）CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋ 3/2O2＋6H＋＋6e－=3H2O （2）N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2↑ （3）CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+ （4）FeO42－＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－ 2FeO42－＋3Zn＋8H2O=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－ 4. 电解池电极反应式的书写方法是什么？ ①书写电极反应式的步骤： 第一步：明确电解池阴阳极电极材料及溶液中存在的离子。 第二步：判断阴阳两极附近离子种类，根据离子放电顺序，确定放电离子。 第三步：根据氧化还原反应规律写出阴阳两极电极反应式和电解总方程式。 ②阳极放电顺序： 若是活性电极(金属活动顺序表Ag及以前金属)作阳极，则是电极本身失电子放电。 Fe－2e－= Fe2+ 或Cu－2e－= Cu2+ 若是惰性电极(Pt、Au、石墨) 作阳极，溶液中的阴离子放电。由于阳极发生的是氧化反应，所以阴离子按照还原性强弱的顺序放电。常见阴离子的放电顺序是：S2－>I－>Br－>Cl－> OH－ 最常见的阴离子在阳极放电的电极反应式： 2C1－－2e－=C12↑ 4OH—－4e—=2H2O+ O2↑ 2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ ③阴极放电顺序： 阴极放电的一般是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 由于阴极发生的是还原反应，所以阳离子放电能力与其氧化性有关，溶液中的阳离子按照氧化性强弱的顺序放电。 常见阳离子的放电顺序是： Ag＋>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+> A13+>Na+ 最常见的阳离子在阴极放电的电极反应式： Cu2++2e-=Cu 2H＋+2e-=H2 ↑ 2H2O+2e-＝H2↑+2OH- 说明：在水溶液中，Na+、A13+等活泼金属离子不参加放电，这些离子只有在熔融时放电。 特例：MnO4－+ 8H++5e－=Mn2+ + 8H2O 【特别说明】 ①若阳极是溶液中由水提供的OH-放电，则一般写成：2H2O-4e-＝O2↑+4H+；若阴极是溶液中由水提供的的H+放电，则一般写成：2H2O+2e-＝H2↑+2OH- ②放电顺序不是绝对不变的，有时随着外界条件发生变化，也会发生变化。在做题时，一定要具体问题，具体分析，不能生搬硬套。 2018-Ⅱ-26.(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为：Zn2++2e-=Zn。 常见的电解反应： ①电解NaCl溶液