2025届高考化学基础知识复习大单元整合　提能力验考情4

大单元整合提能力验考情四电化学审题模板1.思维过程2.可充电电池电池状态电极名称及电极反应电子流向及离子流向放电(原电池原理)负极(失电子，发生氧化反应)正极(得电子，发生还原反应)电子由负极经导线流向正极；阳离子流向正极，阴离子流向负极充电(电解池原理)阴极(得电子，发生还原反应)阳极(失电子，发生氧化反应)电子由外电源负极经导线流向阴极，再由阳极流向外电源正极；阳离子流向阴极，阴离子流向阳极举例：铅蓄电池①放电(图1)负极：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4正极：PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－＋4H＋=PbSO4＋2H2O②充电(图2)阴极：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)阳极：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋图1图2有关电化学的基本计算1.根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。2.在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C(电量的单位为库仑，符号为C)来计算电路中通过的电量。锂电池与锂离子电池1.锂电池锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池的负极材料是金属锂或锂合金，工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－=Li＋，生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。2.锂离子二次电池(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化eq\a\vs4\al(－)还原”理念；在两极形成的电势差的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或者“脱嵌”。(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为6C＋xLi＋＋xe－=LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6－xe－=6C＋xLi＋。(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。充电、放电时正极材料上的电极反应、电池总反应如下表：正极材料充电时阳极反应式放电时正极反应式电池总反应LiFePO4LiFePO4－xe－=xLi＋＋Li1－xFePO4Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4Li1－xFePO4＋LixC6eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))LiFePO4＋6CLiCoO2LiCoO2－xe－=xLi＋＋Li1－xCoO2Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2Li1－xCoO2＋LixC6eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))LiCoO2＋6CLiMn2O4LiMn2O4－xe－=xLi＋＋Li1－xMn2O4Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－=LiMn2O4Li1－xMn2O4＋LixC6eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))LiMn2O4＋6C原电池(2023·南昌二模)沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是(C)A.外电路的电流方向是从b到aB.碳棒a附近酸性增强C.碳棒b存在电极反应：S－6e－＋4H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋D.升高温度可提高电池的能量转化效率【解析】根据光合菌产生的O2得电子结合H＋得到H2O，碳棒a为正极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S在硫氧化菌的作用下被氧化为SOeq\o\al(2－,4)。a极为正极，正极的电势高于负极，外电路的电流方向是从a到b，A错误；a为正极，光合菌产生的O2得电子结合H＋得到H2O，电极反应为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，酸性减弱，B错误；升高温度可能引起光合菌、硫氧菌失去生理活性，降低电池的能量转化效率，D错误。(2023·福州模拟)铁碳微电池在弱酸性条件下处理含氮废水技术的研究取得突破性进展，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(B)A.工作时H＋透过质子交换膜由甲室向乙室移动B.碳电极上的电极反应式：2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2OC.处理废水过程中两侧溶液的pH基本不变D.若处理含6.2gNOeq\o\al(－,3)的废水，则有0.2mol的H＋通过质子交换膜【解析】由图可知电池工作时，碳电极是正极，H＋由负极移向正极，即H＋由乙室通过质子交换膜向甲室移动，A错误；Fe电极发生反应：2NHeq\o\al(＋,4)－6e－=N2↑＋8H＋，碳电极上发生反应：2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，即两极转移相同电子时，产生和消耗H＋不等，则两侧pH会发生变化，B正确，C错误；处理含NOeq\o\al(－,3)的废水时，根据得失电子守恒可知关系式为NOeq\o\al(－,3)～5e－，透过质子交换膜的H＋与转移的电子物质的量相等，所以处理6.2gNOeq\o\al(－,3)(其物质的量是0.1mol)时，有0.5molH＋透过质子交换膜，D错误。电解池(2023·广东卷)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KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(B)A.电解总反应：KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB.每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率【解析】由催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋7H2O=NH3·H2O＋9OH－；电极b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。由两极电极反应式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A正确；每生成1molNH3·H2O，阴极得8mole－，同时双极膜处有8molH＋进入阴极室，即有8mol的H2O解离，B错误；电解过程中，阳极室每消耗4molOH－，同时有4molOH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，C正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，D正确。(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(C)A.析氢反应发生在IrOx－Ti电极上B.Cl－从Cu电极迁移到IrOx－Ti电极C.阴极发生的反应有2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD.每转移1mol电子，阳极生成11.2L气体(标准状况)【解析】由图可知该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx－Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e—=O2↑＋4H＋，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子，发生还原反应，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，B错误；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e—=O2↑＋4H＋，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标准状况下体积为5.6L，D错误。可充电电池(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(B)A.放电时负极质量减小B.储能过程中电能转变为化学能C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧D.充电总反应：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋，D错误。(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：eq\f(1,2)S8＋e－→eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)，eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)＋e－→Seq\o\al(2－,4)，2Na＋＋eq\f(x,4)Seq\o\al(2－,4)＋2(1－eq\f(x,4))e－→Na2Sx。下列叙述错误的是(A)A.充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移B.放电时外电路电子流动的方向是a→bC.放电时正极反应为2Na＋＋eq\f(x,8)S8＋2e－→Na2SxD.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能【解析】放电时钠电极为原电池负极，硫电极得电子，硫电极为原电池正极。充电时为电解池装置，即钠电极为阴极，阳离子移向阴极，所以Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。(2023·梅州二模)近年来电池研究领域涌现出一类纸电池。某纸电池结构如图所示，其M极为嵌锂石墨烯(LixC6)，N极为钴酸锂(LiCoO2)，电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液，电池总反应为LixC6＋Li1－xCoO2=LiCoO2＋C6。下列说法不正确的是(B)A.放电时，M电极反应式为LixC6－xe－=xLi＋＋C6B.放电时，Li＋由N极向M极迁移C.充电时，M极接直流电源负极，发生还原反应D.充电时，每转移1mol电子，N极质量理论上减少7g【解析】根据电池总反应可知放电时M极为负极，电极反应式为LixC6－xe－=xLi＋＋C6，A正确；放电时，原电池的阳离子向正极移动，Li＋由M极向N极迁移，B错误；充电时，M极接直流电源负极，为阴极，发生还原反应，C正确；充电时，N极为阳极，发生还原反应：LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋，每转移1mol电子，N极减少1molLi＋，质量减少1mol×7g/mol＝7g，D正确。(2023·浙江卷)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗。下列说法不正确的是(B)A.电极A接电源正极，发生氧化反应B.电极B的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗【解析】电极A上氯离子失电子生成氯气，发生氧化反应，电极A为阳极，接接电源正极，A正确；电极B为阴极，电极反应式为2H2O＋4e－＋O2=4OH－，B错误；钠离子通过阳离子交换膜进入右室，与右室生成的氢氧根离子结合，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，D正确。(2023·安徽合肥二模)中国科学家设计出如图装置实现CO2的转化，可有效解决温室效应及能源问题，总反应为CO2＋NaCleq\o(=,\s\up7(电解))CO＋NaClO。忽略气体在溶液中的溶解及溶液的体积变化，下列叙述正确的是(C)A.A极为太阳能电池的正极B.电极Ⅱ的电极反应式为Cl－＋2e－＋H2O=ClO－＋2H＋C.理论上转化44gCO2，左室溶液质量增重18gD.电解结束后，电极Ⅱ所在电极室溶液的pH变小【解析】总反应为CO2＋NaCleq\o(=,\s\up7(电解))CO＋NaClO，则催化电极Ⅰ附近CO2被还原为CO，为电解池的阴极，催化电极Ⅱ附近NaCl转化为Na