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专项突破三电化学高考命题的探究,电化学知识是历年高考的命题重点,几乎每年高考中都有所涉及,有时出现在选择题中,有时出现在非选择题中。随着全球能源逐渐枯竭,研发、推广新型能源迫在眉睫,因此,化学中的新型电源成为科学家研究的重点方向之一,也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源有“氢镍电池”“高铁电池”“锌锰碱性电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”“银锌电池”“纽扣电池”等,一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大,因此许多考生感觉难度大。 虽然该类试题貌似新颖,但应用的解题原理还是原电池的知识,只要细心分析,得分比较容易。,考法突破,一、命题规律 1.新型电池的正、负极的判断 题目一般会给出相应的反应物、生成物或反应方程式,只要根据元素的价态去分析即可: 新型电池中,2.书写新型电池的电极反应式 第一步:分析物质得失电子情况,据此确定正、负极上发生反应的物质。 第二步:分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 第三步:写出比较容易书写的电极反应式。 第四步:若有总反应式,可用总反应式减去第三步中的电极反应式(电子转移数目相等),即得另一极的电极反应式。 3.新型电池充、放电时各物质变化的判断 电池充电的实质是把放电时发生的变化再复原的过程,即放电是原电池、充电是电解的过程,如铅蓄电池放电、充电的变化为,放电时充电时 负极:Pb PbSO4 阴极:PbSO4 Pb 正极:PbO2 PbSO4 阳极:PbSO4 PbO2 4.新型电池中离子的移动方向 在原电池内部,阴离子移向负极、阳离子移向正极。这是因为负极失电子,生成大量阳离子积聚在负极附近,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极得电子,该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷,所以溶液中的阳离子要移向正极。虽然从微观上讲不参与电极反应的离子也会发生移动,但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。 5.多池串联问题 多个电池“串联”在一起,但没有外接直流电源时,两个电极活泼性差,异最大的装置为原电池,其余均为电解池。 6.电化学与化学实验的有机融合 电化学知识中涉及对电极材料、电解液中的离子等的分析,因而就容易与化学实验融合在一起进行考查,如电解液的制备、净化,电极反应产物的检验,电化学装置的设计等,提高了试题的综合度。 7.在元素推断题中渗透电化学内容 元素推断是高考考查的重点内容,为了拓展知识考查的宽度,体现学科知识的密切相关性,故常在该类问题中设计一些简单的电化学知识。 8.原电池与化学平衡相结合 将自发进行的氧化还原反应设计成原电池,根据阴、阳离子的移动来考查化学平衡移动原理。,二、解题流程,典例1如图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2 N2+2H2O。下列说法 正确的是(),A.甲池中负极上的电极反应式为N2H4-4e- N2+4H+ B.乙池中石墨电极上发生的反应为4OH-4e- 2H2O+O2 C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH减小 D.甲池中每消耗0.1 mol N2H4,乙池电极上则会析出6.4 g固体,答案B,解析A项,甲池的电解质溶液是氢氧化钾溶液,因此负极不可能生成H+, 正确的电极反应式为N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O;B项,乙池中石墨电 极是阳极,OH-失电子发生氧化反应;C项,甲池总反应生成了水,则氢氧化钾溶液浓度变小,pH减小;D项,根据各个电极流过的电量相等知N2H42Cu,则消耗0.1 mol N2H4,乙池电极上会析出12.8 g铜。,1-1空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC 是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的充电电池。下图为RFC的工作原理示意图,下列有关说法中正确的是(),A.当有0.1 mol电子转移时,a极产生标准状况下1.12 L O2 B.b极上发生的电极反应是4H2O+4e- 2H2+4OH- C.c极上发生还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入A D.d极上发生的电极反应是O2+4H+4e- 2H2O,答案C由题图可知a为阴极,b为阳极,则气体X为H2,气体Y为O2;c为正极,d为负极。正极、阴极发生还原反应,负极、阳极发生氧化反应,A、B、D错误;在原电池中阳离子移向正极,C正确。,1-2用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示,下列说法中正确的是(),C.当燃料电池消耗2.24 L甲醛气体时,电路中理论上转移0.2 mol e- D.燃料电池工作时,负极反应为HCHO+H2O-2e- HCOOH+2H+,A.当a、b都是铜时,电解的总反应方程式为2CuSO4+2H2O 2H2SO4+ 2Cu+O2 B.燃料电池工作时,正极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,答案D氧气在正极通入,甲醛在负极通入,因此a是阴极,b是阳极。当a、b都是铜时,相当于是铜的精炼,A错误;电解质为酸性电解质,则正极反应为O2+4H+4e- 2H2O,B错误;2.24 L甲醛的物质的量不一定是 0.1 mol,则不能计算转移的电子数,C错误;负极甲醛失去电子转化为甲酸,D正确。,典例2如图是一套电化学装置,对其有关说法错误的是() A.装置A是原电池,装置B是电解池 B.反应一段时间后,装置B中溶液pH增大 C.a口若通入1 mol CH4,d口可产生4 mol气体 D.a口通入C2H6时的电极反应为C2H6-14e-+18OH-2C+12H2O,B,答案B 解析A项,根据图示可以判断,A为原电池,B为电解池;B项,电解H2SO4溶液,实际上是电解水,所以装置B中溶液pH减小;C项,若a口通入1 mol CH4,d口产生的是H2,根据得失电子守恒应产生4 mol H2。,2-1某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水,当K闭合时,Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是() A.溶液中c(A2+)减小 B.B极的电极反应式:B-2e- B2+ C.Y电极上有Cl2产生,发生还原反应 D.反应初期,X电极周围出现白色胶状沉淀,D,答案D根据Y极有黄绿色气体生成可知,Y极的电极反应式为2Cl 2e- Cl2,即Y为电解池的阳极,则B为原电池的正极,A为原电池的负 极。A项,A极的电极反应式为A-2e- A2+,溶液中c(A2+)增大;B项,B极 为正极,发生还原反应;C项,Y极为电解池的阳极,发生氧化反应;D项,X电极上H+放电,则c(H+)减小,c(OH-)增大,OH-与Al3+结合会形成Al(OH)3白色胶状沉淀。,2-2如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜。下列说法中正确的是(),A.H+透过质子交换膜由右向左移动 B.铜电极应与X相连接 C.M电极的反应式:H2NCONH2+H2O-6e-CO2+N2+6H+ D.当N电极消耗0.25 mol气体时,则铁电极增重16 g,答案CA项,由图甲可知,O2在N电极上发生还原反应,故N为正极,H+移向正极;B项,由于乙装置是Fe上镀铜,所以Cu为阳极,接电源正极,故与Y相连;C项,甲装置生成环境友好物质;D项,O2+4e-+4H+2H2O,Cu2+2e-Cu,所以O22Cu,故当N电极上消耗0.25 mol气体时,铁电极增重32 G。,
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