专题10电化学原卷版

专题10电化学【核心考点梳理】一、原电池1．原电池的工作原理2．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比名称单液原电池双液原电池装置相同点正、负极电极反应，总反应式，电极现象不同点还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长盐桥的组成和作用：①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。3．原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。(4)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。二、常见化学电源及工作原理一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用1.碱性锌锰干电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。正极材料：碳棒电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。2.纽扣式锌银电池总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。正极材料：Ag2O电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。3.锂电池Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。(1)负极材料为锂，电极反应为8Li－8e－===8Li＋。(2)正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SOeq\o\al(2－,3)＋6Cl－。二次电池：放电后能充电复原继续使用1.铅酸蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)(1)放电时——原电池负极反应：Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－===PbSO4(s)；正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。(2)充电时——电解池阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)。2.二次电池的充放电3.二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。燃料电池：氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。三、电解池1．电解池的工作原理2．电极上离子放电顺序(1)阴极：与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：eq\o(→,\s\up11(Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋酸Fe2＋Zn2＋H＋水Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋),\s\do4(得到电子由易到难))(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序：eq\o(→,\s\up11(活泼电极>S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F－),\s\do4(失去电子由易到难))①放电指的是电极上的得、失电子。②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。3．惰性电极电解电解质溶液的四种类型4．电解原理的应用（1）电解饱和食盐水（氯碱工业）阳极反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反应)阴极反应式：2H＋＋2e－=H2↑(还原反应)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑电解精炼铜：电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。电极反应：阳极：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－=Cu。阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。（3）电镀：图为金属表面镀银的工作示意图镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。电极反应：阳极：Ag－e－=Ag＋；阴极：Ag＋＋e－=Ag。特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。四、金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例进行分析）类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－=Fe2＋正极2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－总反应式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3．金属的防护(1)电化学防护。①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属；b．正极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—电解原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性金属或石墨。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。【点对点真题回顾】1.（2023·北京卷）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是A.废气中排放到大气中会形成酸雨B.装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的和D.装置中的总反应为2.（2022·北京卷）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置示意图序号电解质溶液实验现象①阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有②阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素下列说法不正确的是A.①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触B.①中检测到，推测可能发生反应：C.随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移D.②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密3.（2021·北京卷）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。（1）①阳极室产生Cl2后发生的反应有：_______、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。②结合电极反应式说明生成溶液a的原理_______。4.（2020·北京卷）(2)电化学制备方法：已知反应2H2O2=2H2O+O2↑能自发进行，反向不能自发进行，通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2，如图为制备装置示意图。

①a极的电极反应式是____。下列说法正确的是____。A.该装置可以实现电能转化为化学能B.电极b连接电源负极C.该方法相较于早期剂备方法具有原料廉价，对环境友好等优点【点对点模拟仿真】1．（2023·北京·高三统考专题练习）已知某温度下的，，一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下，下列说法错误的是A．该温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的pH=10B．再生塔中产生的离子方程式为C．利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为、D．在溶液中2．（2023·北京·高三统考专题练习）我国科学家以CO2与辛胺[CH3(CH2)7NH2]为原料能够高选择性的合成甲酸和辛腈[CH3(CH2)6CN]，实现了CO2的再利用，有益于解决全球变暖问题。其工作原理如图，已知右池反应过程中无气体生成。下列说法不正确的是A．Ni2P电极的电势高于In/In2O3x电极B．In/In2O3x电极上可能有副产物H2生成C．阴极上的电极反应：CO2+H2O+2e－＝+OH－D．标准状况下，33.6LCO2参与反应时，Ni2P电极有1.5mol辛腈生成3．（2023·北京海淀·人大附中校考三模）一种新型短路膜电池分离装置如下图所示。下列说法中正确的是A．负极反应为：B．正极反应消耗，理论上需要转移电子C．该装置用于空气中的捕获，最终由出口A流出D．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子4．（2023·北京海淀·101中学校考三模）利用微生物燃料电池可处理有机废水获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法正确的是A．正极反应为B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C．工作一段时间后室下降，室升高D．处理理论上B室中有发生迁移5．（2023·北京海淀·北京市十一学校校考三模）库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其方法为将煤中的硫元素在催化剂作用下转化为，再将通入库仑测硫仪中，库仑测硫仪中电解原理示意图如图所示，检测前，电解质溶液中保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束，通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量，下列说法不正确的是A．在电解池中发生反应的离子方程式为B．测硫仪工作时电解池的阳极反应式为C．煤样为，电解消耗的电量为库仑，煤样中硫的质量分数为(已知：电解中转移电子所消耗的电量为96500库仑)D．煤中硫元素在催化剂作用下会有少量产生，使测得的全硫含量偏小6．（2023·北京朝阳·统考三模）某同学利用下列电池装置探究的氧化性和还原性。电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出，下列分析不正确的是A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中B．一段时间后两烧杯溶液中均增大C．当两烧杯溶液中相等时，说明反应已达到平衡状态D．由A、B中的现象可知，还原性小于Fe、氧化性小于7．（2023·北京西城·北师大实验中学校考三模）光电化学装置可以将还原为有机物，实现碳资源的再生利用。图1是光电化学法实现转化的电解装置示意图。在不同电压条件下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率如图2所示。资料：ⅰ．还原性：ⅱ．法拉第效率的定义：(生成的电子)(通过电极的电子)ⅲ．选择性的定义：(生成的)(发生反应的)以下说法不正确的是A．阳极电极反应式为：B．使用光电极可以节约电能，为阴极的转化提供C．由图2通过计算可知：电解电压为时，D．以上实验表明：通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物8．（2023·北京东城·北京五十五中校考模拟预测）我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通过电解法将CO2转化为乙烯。装置示意图如下。已知：电解效率下列说法不正确的是A．纳米Cu催化剂上发生反应：2CO+6H2O+8e−=C2H4+8OH−B．若乙烯的电解效率小于100%，可能是部分CO未能转化成乙烯C．电极b上有O2产生，阳极室溶液n(OH)不变D．若阴极室只生成CO和C2H4，则2n(CO)+8n(C2H4)=4n(O2)9．（2023·北京·高三专题练习）二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如下图。下列说法正确的是A．a极与电源的负极连接B．X溶液显碱性，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸C．电解池a极上发生的电极反应为NH6e+3C1+4OH=NCl3+4H2OD．ClO2发生器内发生的氧化还原反应中，生成的ClO2与NH3的物质的量之比为6:110．（2023·北京·高三统考专题练习）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是A．电解总反应：B．每生成，双极膜处有的解离C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变D．相比于平面结构双极膜