2021高考化学电化学专题课件

年份•试题题号分值考向（载体）2019•课标ⅠT126生物燃料电池、离子交换膜2019•课标ⅡT275电解法制二茂铁原理2019•课标ⅢT136强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池原理T284碳基电极材料电解氯化氢回收氯气新工艺2018•课标ⅠT136协同转化装置高效去除天然气中CO2和H2ST274三室膜电解技术制备Na2S2O52018•课标ⅡT126室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池T264电解硫酸锌溶液制备单质锌原理2018•课标ⅢT116可充电锂-空气电池T277“电解法”制备KIO32017•课标ⅠT116外加电流的阴极保护法对海港码头钢管桩进行防腐2017•课标ⅡT116电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜2017•课标ⅢT116全固态锂硫电池工作原理考试动态】年份•试题题号分值考向（载体）2019•课标ⅠT126生物燃1考试地图考试地图2电极确定方法原电池电解池负极（阳极）正极（阴极）阴极阳极两池构造电子流向离子移向电极反应反应现象活泼金属不活泼金属、导电非金属连接负极连接正极e-流出e-流入e-流入e-流出阴离子移向阳离子移向阳离子移向阴离子移向氧化反应还原反应还原反应氧化反应电极溶解、有氧化性物质产生电极增重、有还原性物质产生电极增重、有还原性物质产生电极溶解、有氧化性物质产生电极确定方法原电池电解池负极（阳极）正极（阴极）阴极阳极两池3【典例1】【2017•海南】一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为：N2+6H++6e−

=2NH3C．H+由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2A阳极阴极①传输H+②隔离N2和H2【典例1】【2017•海南】一种电化学制备NH3的装置如图所4【典例2】【2019·天津】我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是(

)A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极D+-【典例2】【2019·天津】我国科学家研制了一种新型的高比能5【典例3】【2019•课标Ⅰ】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，示意图如下所示。下列说法错误的是BA．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+

C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动-+500℃、20～50MPa、铁触媒【典例3】【2019•课标Ⅰ】利用生物燃料电池原理研究室温下6【典例4】【2018•课标Ⅰ】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是C

A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性阳极阴极+-【典例4】【2018•课标Ⅰ】最近我国科学家设计了一种CO27电极方程式书写

电极方程式书写8传统解法离子-电子法判断反应物、产物判断反应物、产物化合价升降判断得失电子数除O外其他原子守恒电荷守恒补H+或OH-看O补H+或H2O补H2O并检验电荷守恒补e-电极方程式写法以甲醇碱性燃料电池负极反应式为例CH3OHCO32--2+4-6e-+8OH-+6H2O=CH3OHCO32-+4OH-+6H2O+12OH--6e-+8OH-=酸性：缺H补H+或H2O；碱性：缺H补OH-或H2O。酸性：O+2H+→H2O碱性：O+H2O→2OH-传统解法离子-电子法判断反应物、产物判断反应物、产物化合价升9【练习1】【2012•海南】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

。【练习2】【2013•课标Ⅰ】若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为

。【练习3】【2014四川】MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是

。N2H4N2↑+4OH－+4H2O+8OH－+4OH－－4e－=CH3OCH32CO2+6H++6H++3H2O-12e-+12H+=Mn2＋MnO2+4H＋+2H2O－2e－=【练习1】【2012•海南】肼燃烧生成氮气和水，肼-空气燃料10【练习4】【2014山东】离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的

极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为

。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为

。负

H2“离子-电子”法缺点：不适合非水体系！+AlAl2Cl7－AlCl4－47＋3e－=【练习4】【2014山东】离子液体是一种室温熔融盐，为非水体11【典例5】【2017•课标Ⅲ】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：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是D

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．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Li2S6Li2S423+2Li++2e−=-+【典例5】【2017•课标Ⅲ】全固态锂硫电池能量密度高、成本12【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移C-+【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了132021高考化学电化学专题课件14常见锂离子电池正极材料：

LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn1－x－yNiyCoxO2LiMn2O4

LiFePO4常见锂离子电池正极材料：LiCoO2、LiNiO2、LiM15【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移C-+【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了16电化学腐蚀及防护电化学腐蚀及防护17CC18【典例8】【2017•课标Ⅰ】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整C【典例8】【2017•课标Ⅰ】支撑海港码头基础的钢管桩，常用19DD20交换膜的应用交换膜的应用212021高考化学电化学专题课件22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。2H2O-4e-=4H++O2↑2H2O-4e-=4H++O2↑H+→2HSO3-+2e-=H2↑+SO32-Na+→H++SO32-=HSO3-2HSO3-=S2O52-+H2Oa阳极的电极反应式为23【典例11】【2016·课标Ⅰ】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是A．通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．负极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成←Na+SO42-→阳离子交换膜阴离子交换膜B【典例11】【2016·课标Ⅰ】三室式电渗析法处理含Na2S24【典例12】【2014•课标Ⅰ】H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。(1)写出阳极的电极反应式：

。(2)分析产品室得到H3PO2的原因：

。2H2O-4e-=4H++O2↑H+→←H2PO2-Na+→2H2O+2e-=H2↑+2OH-阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2【典例12】【2014•课标Ⅰ】H3PO2也可用电渗析法制备25电化学中的平衡思想电化学中的平衡思想26【典例13】【2015•北京】为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”反应中Fe3＋和Fe2＋的相互转化。实验如下:根据氧化还原反应的规律,某同学推测ⅰ中Fe2＋向Fe3＋转化的原因:外加Ag＋使c(I－)降低,导致I－的还原性弱于Fe2＋,用如上右图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。（1）K闭合时,指针向右偏转,b作

极。（2）当指针归零(反应达到平衡)后,向U型管左管中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液,产生的现象证实了其推测,该现象是

。（3）按照上述原理,该同学用上图装置进行实验,证实了ⅱ中Fe2＋向Fe3＋转化的原因。与上述实验对比,不同的操作是

。正左管产生黄色沉淀,指针向左偏转向U型管右管中滴加1mol·L－1FeSO4溶液【典例13】【2015•北京】为探讨化学平衡移动原理与氧化还27【典例14】【2019•课标Ⅱ节选】环戊二烯（）可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式为），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。该电解池的阳极为

，总反应为

。电解制备需要在无水条件下进行，原因为

。Fe电极Fe+2C5H6=Fe(C5H5)2+H2↑水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2+2-1阳极阴极Na++e-=Na【典例14】【2019•课标Ⅱ节选】环戊二烯（28年份•试题题号分值考向（载体）2019•课标ⅠT126生物燃料电池、离子交换膜2019•课标ⅡT275电解法制二茂铁原理2019•课标ⅢT136强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池原理T284碳基电极材料电解氯化氢回收氯气新工艺2018•课标ⅠT136协同转化装置高效去除天然气中CO2和H2ST274三室膜电解技术制备Na2S2O52018•课标ⅡT126室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池T264电解硫酸锌溶液制备单质锌原理2018•课标ⅢT116可充电锂-空气电池T277“电解法”制备KIO32017•课标ⅠT116外加电流的阴极保护法对海港码头钢管桩进行防腐2017•课标ⅡT116电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜2017•课标ⅢT116全固态锂硫电池工作原理考试动态】年份•试题题号分值考向（载体）2019•课标ⅠT126生物燃29考试地图考试地图30电极确定方法原电池电解池负极（阳极）正极（阴极）阴极阳极两池构造电子流向离子移向电极反应反应现象活泼金属不活泼金属、导电非金属连接负极连接正极e-流出e-流入e-流入e-流出阴离子移向阳离子移向阳离子移向阴离子移向氧化反应还原反应还原反应氧化反应电极溶解、有氧化性物质产生电极增重、有还原性物质产生电极增重、有还原性物质产生电极溶解、有氧化性物质产生电极确定方法原电池电解池负极（阳极）正极（阴极）阴极阳极两池31【典例1】【2017•海南】一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为：N2+6H++6e−

=2NH3C．H+由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2A阳极阴极①传输H+②隔离N2和H2【典例1】【2017•海南】一种电化学制备NH3的装置如图所32【典例2】【2019·天津】我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是(

)A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极D+-【典例2】【2019·天津】我国科学家研制了一种新型的高比能33【典例3】【2019•课标Ⅰ】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，示意图如下所示。下列说法错误的是BA．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+

C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动-+500℃、20～50MPa、铁触媒【典例3】【2019•课标Ⅰ】利用生物燃料电池原理研究室温下34【典例4】【2018•课标Ⅰ】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是C

A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性阳极阴极+-【典例4】【2018•课标Ⅰ】最近我国科学家设计了一种CO235电极方程式书写

电极方程式书写36传统解法离子-电子法判断反应物、产物判断反应物、产物化合价升降判断得失电子数除O外其他原子守恒电荷守恒补H+或OH-看O补H+或H2O补H2O并检验电荷守恒补e-电极方程式写法以甲醇碱性燃料电池负极反应式为例CH3OHCO32--2+4-6e-+8OH-+6H2O=CH3OHCO32-+4OH-+6H2O+12OH--6e-+8OH-=酸性：缺H补H+或H2O；碱性：缺H补OH-或H2O。酸性：O+2H+→H2O碱性：O+H2O→2OH-传统解法离子-电子法判断反应物、产物判断反应物、产物化合价升37【练习1】【2012•海南】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

。【练习2】【2013•课标Ⅰ】若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为

。【练习3】【2014四川】MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是

。N2H4N2↑+4OH－+4H2O+8OH－+4OH－－4e－=CH3OCH32CO2+6H++6H++3H2O-12e-+12H+=Mn2＋MnO2+4H＋+2H2O－2e－=【练习1】【2012•海南】肼燃烧生成氮气和水，肼-空气燃料38【练习4】【2014山东】离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的

极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为

。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为

。负

H2“离子-电子”法缺点：不适合非水体系！+AlAl2Cl7－AlCl4－47＋3e－=【练习4】【2014山东】离子液体是一种室温熔融盐，为非水体39【典例5】【2017•课标Ⅲ】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：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是D

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．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Li2S6Li2S423+2Li++2e−=-+【典例5】【2017•课标Ⅲ】全固态锂硫电池能量密度高、成本40【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移C-+【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了412021高考化学电化学专题课件42常见锂离子电池正极材料：

LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn1－x－yNiyCoxO2LiMn2O4

LiFePO4常见锂离子电池正极材料：LiCoO2、LiNiO2、LiM43【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移C-+【典例6】【2014•标卷Ⅱ】2013年3月我国科学家报道了44电化学腐蚀及防护电化学腐蚀及防护45CC46【典例8】【2017•课标Ⅰ】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整C【典例8】【2017•课标Ⅰ】支撑海港码头基础的钢管桩，常用47DD48交换膜的应用交换膜的应用492021高考化学电化学专题课件50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。2H2O-4e-=4H++O2↑2H2O-4e-=4H++O2↑H+→2HSO3-+2e-=H2↑+SO32-Na+→H++SO32-=HSO3-2HSO3-=S2O52-+H2Oa阳极的电极反应式为51【典例11】【2016·课标Ⅰ】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是A．通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．负极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成←Na+SO42-→阳离子交换膜阴离子交换膜B【典例11】【2016·课标Ⅰ】三室式电渗析法处理含Na2S52【典例12】【2014•课标Ⅰ】H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。(1)写出阳极的电极反应式：

。(2)分析产品室得到H3