专题三 电化学基础考点分析及典型例题(全国卷)

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专题三电化学基础

【对焦高考】

【考点解读】

电化学是氧化还原反应的延伸，是历年高考的热点内容。通常会以新型二次电池为载体考查原电池与电解池原理。备考时要侧重原电池与电解池工作原理中基础考点和复习和电极反应书写技巧的掌握。试题难度中等，预计在今后的高考中对本专题知识的考查会保持稳定。

课题一原电池

【知识清单】

1、原电池的工作原理及其应用

1、原电池的构成条件

（1）具有两个爽朗性别同的电极（金属和金属或金属和导电的非金属）。

（2）电解质溶液。

（3）形成闭合回路。

2、原电池的两极

（1）负极：爽朗性较强的金属，发生反应。

（2）正极：爽朗性较弱的金属或能导电的非金属，发生反应。

3、电极反应式的书写和电子挪移的方向

（1）电极反应式的书写（以Zn-Cu原电池为例，如下图：左图电解质为CuSO

4溶液）

2、常见的化学电源

(1)常见的电池及正、负极反应如与表所示：

【解题技法】

1、规避原电池工作原理的3个易失分点

（1）原电池的闭合回路有多种方式，能够是导线连接两个电极，也能够是两个电极直截了当相连。

（2）电解质中阴、阳离子的定向挪移，与导线中的电子定向挪移形成了一具完

整的闭合回路。原电池中电子的流向与导线中电流的方向相反。

（3）电子别能经过电解质溶液。

注意：原电池的正、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，别要形成爽朗金属一定为负极的思维定式。如：①在原电池Al-NaOH(aq)-Mg中，Al作负极；②在原电池Al-浓H2SO4-Cu中，Cu作负极。

例题：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讲法别正确的是（）

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.质子经过交换膜从负极区移向正极区

D.电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O

答案：A

解析：A项中正极区中惟独O2并没有C元素，依照元素守恒可判定A项别正确；也可先写出正极的反应式O2+4e-+4H+=2H2O，后用总反应C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O减去正极反应,得负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+。B项中微生物的运动会促进电子和运动。C项中质子带正电，依照原电池正负极的判定办法，阳离子向正极挪移，因此此项正确。D项电池总反应为C6H12O6的燃烧反应，此项正确。3、电极方程式书写的三个步骤

①列物质，标得失：负极发生氧化，正极发生还原反应；推断出电极反应产物，标出得失电子的数目。

②看得失，配守恒：电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性溶液中生成的H+应结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒等，并注意配平。

③两式相加，验总式：两电极反应式相加，与总反应式对比验证。

4、书写电极反应式的三个原则

（1）共存原则

因为物质得失电子后在别同介质中的存在形式别同，因此电极反应式的书写必须思考介质环境。当电解质溶液呈酸性时，不会有OH-参加反应；碱性溶液中CO2（或其它酸性气体）不会存在，也不会有H+能加反应。

（2）得氧失氧原则

得氧时，在反应物中加H2O（电解质溶液为酸性时）或OH-（电解质溶液为碱性或中性时）；失氧时，在反应物中加H2O（电解质溶液为碱性或中性时）或H+（电解质溶液为酸性时）。

（3）中性吸氧反应成碱原则

在中性电解质溶液中，经过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的产物是碱。

5、氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，以氢氧燃料电池为基础的变型燃料电池是最近高考中的热点。下面我们就例题来总结燃料电池电极反应方程式的书写步骤：

例：某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO2的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2-能够在固体介质NASICON中

CO

空气

(1)负极的反应式为__________________________________________。

正极的反应式为__________________________________________。

电池总反应为__________________________________________。

(2)假如将上述电池中电解质“氧化钇氧化钠，其中O2-能够在固体介质NASICON中自由挪移”改为熔融的K2CO3，b极通入的气体为氧气和CO2，写出相关的电极反应式。

负极：__________________________________________。

正极：__________________________________________。

电池总反应：__________________________________________。

答案:(1)CO+O2--2e-=CO

2；O

2

+4e-=2O2-；2CO+O

2

=2CO

2

。

（2）2CO+2CO

32--4e-=4CO

2

；O

2

+2CO

2

+4e-=2CO

3

2-；2CO+O

2

=2CO

2

。

◎归纳反思燃料电池电极反应式的书写步骤：

（1）首先写出电池总反应式：燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。

如甲烷燃料电池（电解质为NaOH溶液）的反应式为CH

4+2O

2

=CO

2

+2H

2

O①,

CO

2+2NaOH=Na

2

CO

3

+H

2

O②①+②得燃料电池总反应：

CH

4+2O

2

+2NaOH=Na

2

CO

3

+3H

2

O，得其离子方程式为CH

4

+2O

2

+2OH-=CO

3

2-+3H

2

O。

（2）然后写出电池的正极反应

依照燃料电池的特点，普通在正极上发生还原反应的物质基本上O

2

，电解质溶液别同，其电极反应式有所别同，常见的类型有：

①酸性电解质溶液环境下的电极反应式：O2+4H++4e-=2H2O。

②碱性电解质溶液环境下的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-。

③固体电解质（高温下能传导O2-）环境下的电极反应式：O2+4e-=2O2-。

④熔融碳酸盐（如熔融的K2CO3）环境下的电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO32-。

（3）最终依照电池的总反应和正极反应经过数学运算写出负极反应式：

电池的总反应-电池正反应=电池的负反应。因为O

2

别是负极反应物，所以

在举行两式相减时，要完全消去O

2

。

课题二电解池

【对点训练】

1.“软电池”采纳一具薄层纸片作为传导体，在其中一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的带电离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为：

Zn+2MnO

2+H

2

O=2MnO(OH)+ZnO。下列讲法正确的是（）

A该电池的正极为锌

B该电池反应中二氧化锰起催化作用

C电池正极反应式：2MnO

2+2e-+2H

2

O=2MnO(OH)+2OH-

D当0.1molZn彻底溶液时，流经电解液的电子的物质的量为0.2mol

2.Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（）

A负极反应式为Mg-2e-=Mg2+B正极反应式为Ag++e-=Ag

C电池放电时Cl-由正极向负极挪移D负极会发生副反应Mg+2H

2O=Mg(OH)

2

+H

2

↑

3.某电动汽车配载一种可充电的锂离子电池，放电时电池的总反应为：

Li

1-xCoO

2

+Li

x

C

6

=LiCoO

2

+C

6

(x〈1)。下列有关该电池的讲法别正确的是（）

A.放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移

B.放电时，负极的电极反应式为Li

xC

6

-xe-=xLi++C

6

C.充电时，若转移1mole-，石墨（C

6

）电极将增重7xg

D.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO

2-xe-=Li

1-x

CoO

2

+xLi+

4.金属（M）-空气电池（如下图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和挪移设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：

4M+nO

2+2nH

2

O=4M(OH)。

阴离子交换膜多孔电极

已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放的最大电能。

下列讲法别正确的是（）

A.采纳多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池，Al-空气电池的理论比能量最高

C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-=4M(OH)n

D.在Mg-空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采纳中性电解质及阳离子交换膜

5.“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。下列讲法正确的是（）

2(C2O4)3

A.该装置能将电能转化为化学能

B.正极的电极反应为C2O42--2e-=2CO2↑

C.每得到1mol草酸铝，电路中转移3mol电子D.利用该技术可捕捉大气中的CO2

6.电化学气敏传感器可用于监控环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列讲法别正确的是（）

Pt电极(b)

2

A.O2在电极b上发生还原反应

B.溶液中OH-向电极a挪移

C.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4:5

D.负极的电极反应式为:2NH3-6e-+6OH-=N2+H2O

7.一种三室微生物电池污水处理系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C5H10O5表示。下列有关讲法正确的是（）

硝酸根废水

有机废水硝酸根废水

Cl-交换膜咸水Na+交换膜

A.该装置为原电池，b是原电池的负极

B.中间室：Na+移向右室，Cl-移向左室，a极区溶液的PH减小

C.b极反应式为2NO3--10e-+12H+=N2↑+6H2O

D.当左室有4.48LCO2（标准状况下）生成时，右室产生N2的物质的量为0.8mol

（1）小红同学以为，以上两种检验办法均能证明铁发生了吸氧腐蚀。

①实验ⅰ中的现象是___________________________________。

②用电极反应式解释实验ⅰ中的现象：___________________________________。（2）查阅资料：K3[Fe