2022年高考化学二轮专题复习讲义：电化学原理及应用

1、PAGE18第7讲电化学原理及应用知考点明方向满怀信心正能量设问方式原电池原理及应用例2022全国卷，11，2022全国卷，11二次电池原理计算及应用例2022全国卷，13，2022全国卷，12，2022全国卷，11金属的腐蚀及防护例2022全国卷，7，2022北京卷，7，2022天津卷，3电解池原理及应用例2022全国卷，27，2022江苏卷，20知识点网络线引领复习曙光现释疑难研热点建模思维站高端考点一原电池原理及其应用命题规律：1题型：选择题、填空题。2考向：考查原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关简单计算。方法点拨：1原

2、电池工作原理2原电池电极的判断3原电池电极反应式的书写4燃料电池电极反应式的书写方法1找位置、写式子：负极“还原剂ne氧化产物”；正极“氧化剂ne还原产物”。燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在酸性介质分别转化为CO2、H；O2转化为H2O。碱性介质分别转化为COeqoal2,3、H2O；O2转化为OH。2查电荷，添离子：检查电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加OH或H的方法使电荷守恒，在酸性溶液中不添加OH，在碱性溶液中不添加H。若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。3查原子，添物质：检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加H2O

3、使原子守恒。112022天津卷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Al2C2O43是重要的化工原料。电池的负极反应式：_Al3e=Al3或2Al6e=2Al3_。电池的正极反应式：6O26e=6Oeqoal,2、6CO26Oeqoal,2=3C2Oeqoal2,46O2。反应过程中O2的作用是_催化剂_。该电池的总反应式：_2Al6CO2=Al2C2O43_。22022江苏卷一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。电极A上H2参与的电极反应为：_H2COeqoal2,32e=CO2H2O_。B上发生的电极反应为_O22CO24e=2COeq

4、oal2,3_。电池工作时，COeqoal2,3向电极_A_移动。32022北京卷用零价铁Fe去除水体中的硝酸盐NOeqoal,3已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NOeqoal,3的反应原理如图所示。作负极的物质是_铁_。正极的电极反应式是_NOeqoal,38e10H=NHeqoal,43H2O_。突破点拨电池内部电流方向从负极到正极，故H从负极产生，流向正极参加正极反应。解析1活泼金属作负极，负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3，方程式为：Al3e=Al3。根据电池的正极反应，氧气在第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为

5、正极反应的催化剂。将方程式加和得到总反应为：2Al6CO2=Al2C2O43。2A为负极，H2失电子，用COeqoal2,3配平电荷可得电极反应式为H2COeqoal2,32e=CO2H2O，B为正极得电子，电极反应式为：O22CO24e=2COeqoal2,3，根据外电路电子流动方向可以确定内电路中阴离子向负极移动。3由Fe还原水体中的NOeqoal,3的反应原理图可知，Fe被氧化作负极；正极是硝酸根离子被还原为NHeqoal,4，该溶液为酸性电解质溶液，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：NOeqoal,38e10H=NHeqoal,43H2O。【变式考法】12022青州三模利用环境中细菌

6、对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b为惰性电极。利用该装置可将污水中的有机物以C6H12O6为例经氧化而除去，从而达到净化水的目的。a极电极反应式为_C6H12O66H2O24e=6CO224H_，若左侧有1molC6H12O6被消耗，则右侧溶液的质量增重_216_g。22022清远期末一种突破传统电池设计理念的镁锑液态金属二次电池工作原理如图所示：该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，Cl向_下_填“上”或“下”移动；放电时，正极的电极反应式为：_Mg22e=Mg_。32022湖北七市联考利用反应6NO28N

7、H3=7N212H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，写出正负极的电极反应式_负极：8NH324e24OH=4N224H2O_，_正极：6NO224e12H2O=3N224OH_。解析1燃料电池中C6H12O6在负极反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O66H2O24e=6CO224H，有24molH迁移到右侧，增重24g，同时有6molO2进入溶液，增重192g，所以共增重：216g。2由图可知，该电池的负极是镁、正极是镁锑合金；充电时，镁是阴极、镁锑合金是阳极，所以C1向下阳极移动；放电时，正极的电极反应式为Mg22e=M

8、g。3由反应6NO28NH3=7N212H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极发生氧化反应，B为正极发生还原反应，再根据电荷守恒和元素守恒可以写出电极反应式。22022湖北八校联考某实验小组依据反应AsOeqoal3,42H2I=AsOeqoal3,3I2H2O设计电池如图1，探究左m右为，则电解过程中转移了_2_mol电子。解析1用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，反应过程中S元素的化合降低，被还原，应该在阴极上反应得到Na2S2O4。若不加隔膜，则部分HSOeqoal,3到阳极失电子发生氧化反应，也可能被阳极产生的氯气氧化，结果都会生成硫酸根离子，得不到

9、连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降。2阳极失电子发生氧化反应，所以电极反应式为MnOeqoal2,4e=MnOeqoal,4；根据阳极区反应MnOeqoal2,4e=MnOeqoal,4，锰原子的物质的量不变，仍为L，电解一段时间后，溶液中nK/nMn6：5，所以反应后nK，则阳极区的K定向移动到阴极区的物质的量为2，所以阴极生成KOH的物质的质量为56g/mol。3根据电化学降解NOeqoal,3的原理图可知，Ag/ol电子，阳极析出eqfX,4molO2，同时有XmolH进入阴极室，阳极室质量减少9Xg；阴极室中放出，同时有XmolHXg进入阴极室，因此阴极室质量减少，故膜两侧电解液的质

10、量变化差m左m右9Xg，所以X2。22022安徽A10联考用如下装置处理含KMnO4的废液，使Mn元素转化为MnO2沉淀，从而消除重金属污染，下列说法错误的是DAMnOeqoal,4处理完全后，实验结束时左侧可能会生成沉淀B右侧产生的Fe2沉淀MnOeqoal,4的离子方程式为：7H2O3Fe2MnOeqoal,4=3FeOH3MnO25HC当电路中转移6mole时，可以产生87gMnO2沉淀D为了增大右侧溶液的导电性可以加稀硫酸造成强酸性环境解析根据题意并结合图示，铁电极为电解池的阳极，发生氧化反应生成Fe2，在弱酸性条件下Fe2与MnOeqoal,4发生氧化还原反应使Mn元素转化为MnO2

11、沉淀。MnOeqoal,4处理完全后，阳极生成的Fe2会通过阳离子交换膜进入左侧，则左侧会生成FeOH2沉淀，选项A正确；右侧产生的Fe2在弱酸性条件下将MnOeqoal,4还原为MnO2，本身被氧化为FeOH3，所以离子方程式为：7H2O3Fe2MnOeqoal,4=3FeOH3MnO25H，选项B正确；根据阳极电极反应：Fe2e=Fe2，当电路中转移6mole时，生成3molFe2，根据Fe2沉淀MnOeqoal,4的离子方程式可知生成1molMnO2，质量为87g，选项C正确；强酸性条件下，MnOeqoal,4与Fe2反应为：MnOeqoal,45Fe28H=Mn25Fe34H2O，则不

12、能使Mn元素转化为MnO2沉淀，选项D错误。32022湖南G10联盟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，可用于航空航天。如图1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CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2离子O24e=2O2。1c电极为_正_极，d电极上的电极反应式为_CH48e4O2=CO22H2O_。2如图2所示为用惰性电极电解L1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_4OH4e=2H2OO2_。若a电极产生56mL标准状况气体，则所得溶液的L标准状况气体时，被电解的OH的物质的量为eqf56mL,224

13、00mLmol14，故溶液中cHeqf,L1，故溶液的ol1。32022湖北重点高中新起点某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞如图1。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。1请完成以下实验设计表表中不要留空格：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照醋酸浓度的影响_碳粉含量的影响_2编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_吸氧腐蚀_，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了_还原反应_“氧化”或“还原”反应，其电

14、极反应式是_2H2OO24e=4OH或4HO24e=2H2O_。3该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：_反应放热，温度升高，体积膨胀_。解析1探究影响化学反应速率因素的实验，每次只能改变一个变量，故有中铁的量不变，为；中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。2压强与气体的物质的量成正比，从图中可以看出，气体的量先增加，后减少，故为吸氧腐蚀；活泼金属做负极，故碳为正极，发生还原反应。3从体积的影响因素着手，温度升高，体积增大。答案享资源练类题弯道超越显功力二次电源问题考向预测二次电源问题是电化学中重要的命题模型，既

15、能考查考生电解池原理、原电池原理的知识，又能考查考生应用知识解决综合问题的能力，因此备受命题者的青睐解题关键分析建模失分防范1对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；2可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时原“”极与外接直流电源的正极相连，原“”极与外接直流电源的负极相连【预测】镁及其化合物一般无毒或低毒、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的焦点。其中一种镁原电池的反应为MgMo3S4eqo,sugMo3

16、S4。下列说法错误的是A放电时Mg2向正极迁移B充电时阳极反应为Mo3Seqoal2,42e=Mo3S4C充电时Mo3S4发生氧化反应D放电时负极反应为Mg2e=Mg2思维导航规范答题：放电时阳离子向正极移动，选项A正确；充电时阳极发生氧化反应，所以Mo3Seqoal2,4失去电子生成Mo3S4，选项B正确；充电时Mo3S4是生成物，选项C错误；放电时负极发生氧化反应，Mg失去电子生成Mg2，选项D正确。答案：C【变式考法】2022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：3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是DA放电时，ClOeqoal,4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=2COeqoal2,3CD充电时，正极反应为：Nae=Na解析原电池中负极发生失去