2019高考化学二轮冲刺复习精讲 第一部分 必考部分 第6讲 电化学基础讲义（含解析）.doc

第6讲电化学基础考纲要求1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。学科素养1.变化观念与平衡思想：认识电化学反应的本质是氧化还原反应，能多角度、动态分析电化学反应，并运用电化学原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知：能运用原电池、电解池模型示意图解释电极及电池反应现象，揭示“放电”“充电”“电解”时现象的本质与规律。3.科学探究与创新意识：能够发现和提出有探究价值的新型化学电源、环境污染与防治等电化学问题，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究，能根据实验现象总结规律，并勇于提出自己的独到见解。4.科学精神与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，研究新型高效、绿色化学电源，能对与电化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。 网络构建核心强化1原电池工作原理示意图2原电池正极和负极的5种判定方法3微粒流向(1)电子流向：负极正极(电流的方向正好相反)。注意：电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。(2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。4电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图5电解池阳极和阴极的判定4方法(1)根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。(2)根据电子的流向判断，输出电子的一极为阳极，输入电子的一极为阴极。(3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。(4)根据电解池两极产物判断，一般情况下：阴极上的现象是：析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出；阳极上的现象是：有非金属单质生成(呈气态的有Cl2、O2)或电极质量减小(活性电极作阳极)。6电解池的电极反应及其放电顺序(1)阳离子在阴极上的放电顺序：AgFe3Cu2H(2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2IBrClOH7电解的4大类型及规律8.金属腐蚀与防护的方法(1)金属腐蚀快慢程度的判断方法(2)金属电化学保护的2种方法考点一原电池的工作原理及化学电源 解析充电时该电池为电解池，电解质溶液中阳离子向阴极移动，故K向阴极移动，A项错误；充电时的总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2O，因此c(OH)逐渐增大，B项错误；放电时负极上Zn发生氧化反应，负极反应为Zn4OH2e=Zn(OH)，C项正确；放电时的正极反应为O24e2H2O=4OH，电路中通过2 mol电子时，消耗O2 0.5 mol，在标准状况下的体积为11.2 L，D项错误。答案C燃料电池电极反应方程式的书写技巧燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。由于电池总反应式与燃料燃烧方程式相似而得名，由于条件不同，燃料并非真的燃烧。另外，燃料电池的考查重点在不同条件下的电解质溶液，如酸性、碱性、中性、熔融碳酸盐、熔融氧化物等，其书写关键可以归结为一句话：“什么环境下用什么离子平衡电性。”如正极反应式书写：分点突破角度一：以新型化学电源考查原电池的工作原理1锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)2MnO2(s)H2O(l)=Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)下列说法错误的是()A电池工作时，锌失去电子，电解液内部OH向负极移动B电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g解析A项，锌的化合价升高，失去电子，电解液内部OH向负极移动，正确；B项，根据电池总反应式可判断正极是MnO2，正极发生还原反应，电极反应式为2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)，正确；C项，电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，错误；D项，由总反应式可知每通过0.2 mol电子时负极消耗0.1 mol锌，消耗锌的质量0.1 mol65 gmol16.5 g，正确。答案C2近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电总反应方程式为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH，如图所示。下列说法不正确的是()A放电时，Li透过固体电解质向Cu极移动B放电时，负极的电极反应式为Cu2OH2O2e=2Cu2OHC通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD整个反应过程中，铜相当于催化剂解析由题中装置图和放电时总反应可知，放电时Li为负极，Cu为正极，阳离子向正极移动，A项正确；放电时，负极Li失电子转化成Li，B项错误；结合题中装置图可知，通入空气铜被腐蚀，生成Cu2O，C项正确；铜被腐蚀生成Cu2O，放电时Cu2O又被还原成Cu，所以整个反应过程中Cu相当于催化剂，D项正确。答案B3写出下列新型电池的电极反应式并回答相关问题。(1)肼双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，其工作原理如图1所示。则电池正极反应式为_，电池工作过程中，A极区溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)使用电化学一氧化碳气体传感器可定量检测空气中CO含量，其结构如图2所示。这种传感器利用燃料电池原理，则该电池的负极反应式为_。(3)利用燃料电池的原理来处理氮氧化物是一种新方向。装置如图3所示，在处理过程中石墨电极上反应生成一种氧化物Y。写出氧化物Y的化学式_；石墨电极为_(填“正”或“负”)极，该电极反应为_。(4)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图4，写出电极a的电极反应式：_。(5)一种甲醇燃料电池，如图5所示，使用的电解质溶液是2 molL1的KOH溶液。请写出加入(通入)b物质一极的电极反应式_；每消耗6.4 g甲醇转移的电子数为_。答案(1)H2O22e=2OH减小(2)COH2O2e=CO22H(3)N2O5正O22N2O54e=4NO(4)2NH36OH6e=N26H2O(5)O22H2O4e=4OH1.2NA(1.26.021023)角度二：以可充电电池考查原电池的工作原理4全钒液流储能电池利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能的相互转化，充电时，惰性电极M、N分别连接电源的正极和负极。电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是()A充电过程中，N电极附近酸性减弱B充电过程中，N电极上V3被还原为V2C放电过程中，H由N电极向M电极移动D放电过程中，M电极的反应式为VO 2He=VO2H2O解析充电时N电极与电源的负极相连，N电极为阴极，发生还原反应：V3e=V2，A项错误，B项正确。放电时，M电极为正极，阳离子向正极移动，C项正确。放电时M电极为正极，发生还原反应：VO2He=VO2H2O，D项正确。答案A5高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。下列叙述正确的是()A放电时，负极反应式为3Zn6e6OH=3Zn(OH)2B放电时，正极区溶液的pH减小C充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被还原D充电时，电池的锌电极接电源的正极解析A项，放电时，负极发生氧化反应，负极反应式为3Zn6e6OH=3Zn(OH)2，正确；B项，放电时，正极发生还原反应，电极反应式为2FeO8H2O6e=2Fe(OH)310OH，有OH生成，正极区溶液的pH增大，错误；C项，充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被氧化，错误；D项，充电时，Zn(OH)2在阴极发生还原反应，所以，电池的锌电极接电源的负极，错误。答案A6某锂离子二次电池装置如图所示，其放电时的总反应为Li1xCoO2LixC6=6CLiCoO2。下列说法正确的是()A石墨为正极B充电时，阳极质量不变C充电时，阴极反应式为xLixe=xLiD放电时，正极反应式为xLiLi1xCoO2xe=LiCoO2解析根据装置示意图和电池放电时的总反应可知，锂离子二次电池中石墨作负极，含锂化合物作正极，A项错误；充电时，阳极发生氧化反应：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，阳极质量减小，B项错误；充电时，阴极发生还原反应：6CxLixe=LixC6，C项错误；放电时，正极反应式为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，D项正确。答案D “4方面”突破可充电电池角度三：原电池原理在工业生产中的应用7.一种处理污水的燃料电池模型如右图所示。该电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙。下列叙述不正确的是()AB电极为正极B气体乙可能为CO2CO2在A电极得电子D电池工作时，B电极附近的pH逐渐减小解析A项，电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙，则B电极为负极，错误；B项，有机物是含碳、氢、氧元素的化合物，有机物释放电子、质子(H)生成乙，乙可能为CO2，正确；C项，B电极为负极，则A电极为正极，在燃料电池中，O2在正极得电子，即O2在A电极得电子，正确；D项，细菌将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙，质子(H)浓度增大，则B电极附近的pH逐渐减小，正确。答案A8乙烯催化氧化成乙醛可设计成如下图所示的燃料电池，在制备乙醛的同时还可获得电能，其总反应化学方程式为：2CH2=CH2O22CH3CHO。下列有关说法正确的是()A该电池电极a为正极，b为负极B电子移动方向：电极a磷酸溶液电极bC负极反应式为：CH2=CH22eH2O=CH3CHO2HDb电极有2.24 L O2反应，溶液中有0.4 mol H迁移到b电极上反应解析A项，由化学方程式知，CH2=CH2被氧化，O2被还原，则通入CH2=CH2的一极为负极，即a为负极，b为正极，错误；B项，电子不能通过电解质溶液，错误；C项，从题图可以看出，负极反应为CH2=CH22eH2O=CH3CHO2H，正确；D项，没有指出气体的温度和压强，不能计算O2的物质的量，错误。答案C考点二电解池的工作原理及应用金属的腐蚀与防护类型一电解池的工作原理及应用 解析通电后中间隔室的SO向正极区迁移，正极区溶液水中OH放电，pH降低，Na向负极区迁移，负极区溶液水中H放电，pH增大，A、C项错误；电路中通过1 mol电子的电量，有0.25 mol O2生成，D项错误。答案B解答电解池相关题目的“3看”分点突破角度：电解池的原理及应用1某小组为研究电化学原理，设计了甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述正确的是()A甲、丙中化学能转化为电能，乙中电能转化为化学能BC1、C2分别是阳极、阴极；锌片、铁片上都发生氧化反应CC1上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同D甲中溶液的pH逐渐增大，丙中溶液的pH逐渐减小解析A项，甲没有外接电源，是将化学能转化为电能的装置，为原电池；乙、丙有外接电源，是将电能转化为化学能的装置，为电解池，错误；B项，C1、C2分别连接电源的正、负极，分别是电解池的阳极、阴极；锌片作负极发生氧化反应，铁片作阴极发生还原反应，错误；C项，C1和C3都是阳极，氯离子在阳极上失电子生成氯气，铜片上和铁片上都是氢离子得电子生成氢气，正确；D项，甲中正极和丙中阴极上都是氢离子得电子生成氢气，随着反应的进行，溶液的pH均增大，错误。答案C2(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_，电解过程中Li向_电极迁移(填“A”或“B”)。(2)一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。导线中电子移动方向为_。(用A、D表示)生成目标产物的电极反应式为_。答案(1)LiOH2Cl2e=Cl2B(2)ADC6H66H6e=C6H12类型二电解的相关计算解析阴极可以放电的阳离子依次为0.01 mol Ag、0.01 mol Cu2和H，阳极放电的离子是OH；当阳极生成标准状况下1.12 L O2时，电路中通过电子n(e)0.05 mol40.2 mol，此时Ag、Cu已全部析出，总质量为0.01 mol108 gmol10.01 mol64 gmol11.72 g；因为当Ag、Cu全部析出后，相当于电解水，H浓度不再增加，所以生成的H所带电荷的量与消耗的0.01 mol Ag、0.01 mol Cu2所带电荷的量相等，则溶液中生成c(H)0.3 molL1，pH作电解池阴极(外加电流的阴极保护法)作原电池正极(牺牲阳极的阴极保护法)金属表面处理(覆盖保护层) 考向一新型化学电源的分析与推断1(2018全国卷)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。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：3CO24Na?2Na2CO3C。下列说法错误的是()A放电时，ClO向负极移动B充电时释放CO2，放电时吸收CO2C放电时，正极反应为：3CO24e =2COCD充电时，正极反应为：Nae=Na解析高氯酸根离子是阴离子，电池放电时为原电池装置，阴离子向负极移动，A正确；由题图结合电池总反应知，充电时释放二氧化碳，放电时吸收二氧化碳，B正确；放电时，正极反应可以理解为“CO2得到4e还原为C，余下的两个O2进一步结合CO2生成CO”：3CO24e=2COC，C正确；充电时电池的正极与外接电源的正极相连，作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，应为碳失电子生成CO2，D错误。答案D2(2017全国卷)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：16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC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Li2S2的量越多解析原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2，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。答案D3(2015全国卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为：O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。答案A4(1)(2018天津卷)CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：O2辅助的AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：_。电池的正极反应式：6O26e=6O；6CO26O=3C2O6O2反应过程中O2的作用是_。该电池的总反应式：_。(2)(2017北京卷)实验证明AgFe2=AgFe3能发生，装置如下图。其中甲溶液是_，操作及现象是_。(3)(2016江苏卷)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O转化为Cr3，其电极反应式为_。(4)(2016天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(5)(2015四川卷)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_。解析(1)O2辅助的AlCO2电池中，Al是活泼金属，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Al3e=Al3。由电池的正极反应式可知，O2先生成O，O与CO2反应生成C2O和O2，据此推测，该过程中O2的作用是催化剂。根据正、负极反应式及得失电子守恒得电池的总反应式为2Al6CO2=Al2(C2O4)3。答案(1)Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)催化剂2Al6CO2=Al2(C2O4)3(2)FeSO4溶液取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。(3)Cr2O14H6e=2Cr37H2O(4)污染小，可再生，来源广，资源丰富，燃烧热值高(任写其中2个)H22OH2e=2H2O(5)FeS24Li4e=Fe2Li2S(或FeS24e=Fe2S2)考向二电解原理在工农业生产中的应用5(2017全国卷)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H2SO4H2C2O4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：Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析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。答案C6(2018全国卷)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。解析 装置图中左侧与电源正极相连，为三室膜电解槽的阳极，由于阳极室的溶液为稀硫酸，故阳极发生的反应为2H2O4e=4HO2，生成的H穿过阳离子交换膜进入a室与SO2碱吸收液中的SO反应生成HSO，则a室中NaHSO3浓度增加。答案2H2O4e=4HO2a7(1)(2016浙江卷)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是_。(2)(2016天津卷)化工生产的副产物氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析(1)根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，CO2中C呈4价，CH3OH中C呈2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为CO26H6e=CH3OHH2O。(2)根据题意，镍电极有气泡产生是H得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH发生氧化反应，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。答案(1)阴CO26H6e=CH3OHH2O(2)阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点；c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3或(Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低考向三金属的腐蚀与防护8(2015上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为：O22H2O4e=4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为：2H2e=H2解析A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为O22H2O4e=4OH，正确；C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，当d为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O22H2O4e=4OH，错误。答案D9.(2014福建卷)铁及其化合物与生产、生活关系密切。右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。(1)该电化学腐蚀称为_。(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。解析(1)海水接近于中性，则铁闸发生的是吸氧腐蚀。(2)表面海水中O2浓度较大，腐蚀得较快，故B处产生的铁锈最多。答案(1)吸氧腐蚀(2)B题型特点：选择题填空题考向评析：常以新型电源为命题背景，考查原电池的构成及工作原理；以电解原理在工农业生产中的应用为背景，考查电解池的工作原理及电解规律；以贴近日常生活的实例为背景，考查两种电化学腐蚀的原理及区别以及常见防腐方法。答题启示：二轮复习时应抓住燃料电池中介质对电极反应式的影响；新型高能充电电池四个电极式的关系等命题要点进行落实，强化电极方程式书写训练。 电化学原理综合应用类题的突破方法题型特点1多池组合问题：电化学中的多池串联问题，能够考查考生基本知识掌握情况、缜密的思维能力及巧妙处理综合问题的能力。多个电池“串联”在一起，但没有外接直流电源，考生要结合所学知识准确辨认电解池和原电池。这种题型主要考查考生“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养。2带交换膜的电化学装置题：近几年全国卷高考电化学装置一般都带离子交换膜，此类题目新颖度高，考生因理不清交换膜与阴、阳离子的移动方向的关系而出现错误。带膜的电化学装置多应用于物质的制备和提纯。这种题型主要考查学生“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”的化学学科核心素养，一般出现在全国卷的第11题。类型一多池组合问题名师精讲多池组合中电池类型的判断方法1直接判断非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A为原电池，B为电解池。2根据电池中的电池材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。典例示范 应用尝试1如图表示用酸性氢氧燃料电池为电源进行的电解实验。下列说法中正确的是()A燃料电池工作时，正极反应为O22H2O4e=4OHBa极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出Ca极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出Da、b两极均是石墨时，a极上产生的O2与电池中消耗的H2体积比为21解析因为是酸性燃料电池，所以正极反应为O24e4H=2H2O，A项错误；a极与电池的正极相连，为电解池的阳极，所以铁失电子逐渐溶解，b极上有铜析出，B项错误；a极是粗铜，b极是纯铜时，形成电解精炼铜的装置，C项正确；a极上产生1 mol O2时转移4 mol电子，转移4 mol电子时消耗2 mol H2，则相同条件下，生成的氧气与消耗的H2的体积比为12，D项错误。答案C2如图所示，X、Y、Q、W都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是()A电源的M极为正极B甲装置中溶液的pH减小C甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为11D欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液解析A项，W极附近颜色逐渐加深，说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极，W极为阴极，W极连接电源的负极，N为负极，M为正极，正确；B项，甲装置用惰性电极电解CuSO4溶液，产物为Cu、O2、H2SO4，生成H2SO4，c(H)增大，溶液的pH减小，正确；甲装置在电解时生成Cu和O2，n(Cu)n(O2)21，错误；D项，电镀时镀层金属作阳极，即U极应该是Ag，电镀液为AgNO3溶液正确。答案C3假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生C当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当K闭合后，A、B装置中pH变大，C、D装置中pH不变解析当K闭合时，B装置构成原电池，在电路中作电源，整个电路中电子的流动方向为；B装置中消耗H，pH变大，A装置中相当于电解饱和食盐水，pH变大，C装置中相当于在银上镀铜，pH不变；D装置中相当于铜的电解精炼，pH不变。答案A类型二带交换膜的电化学装置题名师精讲1阳离子交换膜的使用原理阳离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过孔道，而阴离子移动到孔道处，受到孔道带负电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H)通过，其他离子不能通过。2阴离子交换膜的使用原理阴离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带正电荷的基团，阴离子可以自由通过孔道，而阳离子移动到孔道处，受到孔道带正电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。3离子交换膜类型的判断方法依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型，判断时首先要写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余；依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则，判断出离子移动的方向，进而确定离子交换膜的类型。例如离子交换膜法淡化海水的实验装置如图：阳极室中的电极反应为2Cl2e=Cl2，剩余Na，要维持阳极室内电荷守恒，则Cl通过a膜进入阳极室，故a为阴离子交换膜，阴极室中的电极反应为2H2O2e=H22OH，反应生成OH，要维持阴极室内电荷守恒，则Na通过b膜进入阴极室，故b为阳离子交换膜。典例示范应用尝试一、使用阳离子(或质子)交换膜的电化学装置4为了强化安全管理，某油库引进了一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法中不正确的是()A石墨电极作正极，发生还原反应B铂电极的电极反应式为C8H1816H2O50e=8CO250HCH由质子交换膜左侧向右侧迁移D每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol电子解析A项，石墨作正极，正极上O2得电子发生还原反应，正确；B项，铂电极上C8H18失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H1816H2O50e=8CO250H，正确；C项，阳离子移向正极，所以H由质子交换膜左侧向右侧迁移，正确；D项，未指明标准状况下，无法计算，错误。答案D5根据反应2CrO2H?Cr2OH2O，用惰性电极电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7。下列说法不正确的是()Aa连接电源负极Bb极反应式为2H2O4e=O24HCc为阳离子交换膜D通过2 mol电子时生成1 mol Cr2O解析A项，右池CrO转化为Cr2O，应增加H浓度，b电极上OH失电子发生氧化反应，促进水的电离，则b电极为阳极，a电极为阴极，连接电源负极，正确；B项，b极上发生氧化反应，其反应式为2H2O4e=O24H，正确；C项，a电极为阴极，阴极上H2O得电子生成H2，同时生成OH，则电解后溶液中OH浓度增大，溶液电荷不守恒，右侧溶液中Na通过离子交换膜进入左池，则c为阳离子交换膜，正确；D项，通过2 mol电子时右侧电极生成2 mol H，促进2CrO2H?Cr2OH2O平衡右移，根据勒夏特列原理生成Cr2O的物质的量小于1 mol，错误。答案D6(2018全国卷)KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式：_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。解析电解池中阴极发生得电子的还原反应，故阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2；电解过程中，阳离子(K)通过阳离子交换膜由电解池的左侧(阳极)移向右侧(阴极)。答案2H2O2e=2OHH2K由a到b二、使用阴离子交换膜的电化学装置7电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I26OH=IO5I3H2O，下列说法不正确的是()A右侧发生的电极方程式：2H2O2e=H22OHB电解结束时，右侧溶液中含有IOC电解槽内发生反应的总化学方程式：KI3H2O=KIO33H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变解析电解的电极反应，阳极2I2e=I2，使左侧溶液变蓝色；3I26OH=IO5I3H2O，则一段时间后，蓝色变浅；IO通过阴离子交换膜向右侧移动；阴极2H2O2e=H22OH，右侧放出H2。如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜：阳极2I2e=I2，多余K通过阳离子交换膜迁移至阴极；阴极2H2O2e=H22OH，保证两边溶液呈电中性，电解槽内总反应为2I2H2OI2H22OH。答案D8纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()A钛电极发生氧化反应B阳极附近溶液的pH逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O解析钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。答案D三、阴、阳离子交换膜共用的电化学装置9用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。下列有关叙述不正确的是()A图中a极连接电源的负极BA口放出的物质是氢气，C口放出的物质是氧气Cb极电极反应式为SO2eH2O=SO2HD电解过程中阴极区碱性明显增强解析A项，Na移向阴极区，SO移向阳极区，所以a极为阴极，应接电源负极，正确；B项，阴极区H放电生成氢气，阴极电极反应式为2H2O2e=H22OH，从A口出来的是氢气，b板应接电源正极，阳极电极反应式为SO2eH2O=SO2H，从C口流出的是浓度较大的硫酸，错误；C项，b为阳极，SO在阳极失去电子变成SO，阳极电极反应式为SO2eH2O=SO2H，正确；D项，阴极电极反应为2H2O2e=H22OH，c(OH)增大，碱性增强，正确。答案B10次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：回答下列问题：(1)写出阳极的电极反应式：_。(2)分析产品室可得到H3PO2的原因_。(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_。解析(1)阳极为水电离出的OH放电，电极反应式为2H2O4e=O24H。(2)阳极室中的H穿过阳膜进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。(3)在阳极区H3PO或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO。答案(1)2H2O4e=O24H(2)阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(3)POH2PO或H3PO2被氧化专题跟踪训练(六)能力练(20分钟50分)一、选择题(每小题6分，共42分)1(2018云南曲靖一模)下列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池B锌锰干电池中，锌电极是负极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极解析A项，锂电池属于可充电电池，属于二次电池，故说法正确；B项，锌锰干电池中，锌是活泼金属，作负极，故说法正确；C项，燃料电池是把化学能转化成电能的装置，故说法正确；D项，原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，锌作负极，铜作正极，电子从锌电极经外电路流向铜极，故说法错误。答案D2下图所示的日常生活装置中，与手机充电时的能量转化形式相同的是()解析A项是将电能转化成化学能；B项是将水的势能转化成电能；C项是将太阳能转化成热能；D项是将化学能转化成电能。答案A3下列有关电化学的示意图中正确的是()解析A项，Zn应为原电池负极，Cu为原电池正极；B项，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换；C项，粗铜应连接电源正极；D项，电解饱和NaCl溶液，Cl在阳极放电产生Cl2，溶液中的H在阴极获得电子而产生H2，正确。答案D4(2018江西赣州统考)根据图示判断下列叙述符合事实的是()A按图连接并放置一段时间后，Fe片表面会“镀”上一层铜B按图连接好导线后(Zn片与Cu片相接触)，灵敏电流表指针会发生非常明显的偏转C按图连接并放置片刻，在Fe片附近加一滴KSCN溶液，溶液变为红色D按图连接并放置一段时间后，在Sn片上有无色气泡聚集解析按图连接后，铁与电源的正极相连，作阳极，铁失去电子，Fe片表面不会“镀”上一层铜，A不正确；按图连接好导线后，由于Zn片与Cu片相接触，电子直接传递到铜片，因此灵敏电流表