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2020年1月13日星期一高考二轮总复习第二部分化学基本理论【专题二】电化学基础[最新考纲]1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源及其工作原理。3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。1．(2014·北京理综，8)下列电池工作时，O2在正极放电的是()。考点一原电池的工作原理及新型化学电源的分析[重温真题·考情]B2．(2014·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO下列说法正确的是()。A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M还原D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液A3．(2014·课标卷Ⅱ，12)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高考定位以新型化学电源为命题背景考查原电池的结构和工作原理的题型是高考的热点。通常考查的知识点是原电池电极的判断、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，在选择题和非选择题中均有考查。1．原电池的结构及工作原理2．判定原电池的四个角度(1)观察电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；(2)观察溶液——两极插入溶液中；(3)观察回路——形成闭合回路或两极直接接触；(4)观察本质——原电池反应是自发的氧化还原反应。[知能突破·考点]3．原电池原理的应用(1)用于金属的防护把被保护的金属制品与_____金属连接在一起，被保护金属作___极，活泼金属作___极，从而使金属制品得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。(2)加快氧化还原反应的速率一个_________的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_____。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。(3)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作_____的金属比作_____的金属活泼。活泼正负自发进行增大负极正极(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根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计的原电池为：4．不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。(1)酸性介质，如H2SO4。CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为负极：_______________________________正极：___________________________CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋32O2＋6e－＋6H＋===3H2O(2)碱性介质，如KOH溶液。CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO2－3，1molCH3OH失去6mole－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为负极：____________________________________正极：________________________(3)熔融盐介质，如K2CO3。在电池工作时，CO2－3移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO2－3的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO2－3，其电极反应式为负极：_______________________________________正极：_________________________CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－3＋6H2O32O2＋6e－＋3H2O===6OH－CH3OH－6e－＋3CO2－3===4CO2↑＋2H2O32O2＋6e－＋3CO2===3CO2－3(4)掺杂Y2O3的ZrO2固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2－。O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为负极：___________________________________正极：___________________CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O32O2＋6e－===3O2－题组一原电池工作原理的分析与判断1．(2014·福建理综，11)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是()。A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子[题组训练·考能]D2．如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。(1)若a为镁、b为CuCl2，则正极材料为________，负极上的电极反应式为____________________________。(2)若a为镁、b为NaOH，则Mg极上发生________反应(填“氧化”或“还原”)，负极上的电极反应式为______________________________________。(3)若a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为_____________，正极上的电极反应式为____________________________。(4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑_______________。原电池正、负极判断的“五个角度”[思维建模]3．[2013·广东理综，33(2)]能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。(1)完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________________________________________________。(3)甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________。电极逐渐溶解，表面有红色固体析出甲在甲装置中，负极不和Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能1．盐桥的作用(1)使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触。2．电子流向与平衡移动的关系(1)条件改变，平衡移动发生电子转移；(2)移动方向改变，电子转移方向改变。————[总结归纳]————————————————(2)平衡电荷。如在Zn/ZnSO4－Cu/CuSO4原电池中Zn失去电子，Zn2＋进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液中因Zn2＋增多而带正电荷。同时，CuSO4溶液则由于Cu2＋变成Cu，使得SO2－4相对较多而带负电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使两极电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。题组二不同“介质”燃料电池电极反应式的书写4．(2014·杭州二中模拟)据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池可用作空军通信卫星电源，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．电池放电时Na＋从b极区移向a极区B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用C．每消耗1molH2O2，转移的电子为1molD．该电池的正极反应为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2OB5．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。(1)微生物燃料电池需要选择合适的温度，理由是________________________________________________________________________。(3)写出该微生物燃料电池的电极反应式：电极(Ⅰ)反应式为_____________________电极(Ⅱ)反应式为___________________。(4)“质子交换膜”允许溶液中H＋向________(电极名称)迁移，理由是___________________________________________________。微生物燃料电池的放电效率是由微生物的活性决定的，而微生物一般在30～50℃活性最高，温度过高或过低均影响其活性，从而导致电池工作效率低6O2＋24H＋＋24e－===12H2OC6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋葡萄糖在电极(Ⅱ)失去电子，电子经外电路流向电极(Ⅰ)，使电极(Ⅰ)区带负电荷，因此H＋向电极(Ⅰ)区迁移电极(Ⅰ)(5)若该电池生成2.24LCO2(标准状况)，转移电子的物质的量为________。(6)燃料电池中，助燃剂(氧化剂)不一定是氧气。例如，以铂为电极，氢气－氯气在KOH溶液中构成燃料电池，该燃料电池中负极反应式为__________________。燃料电池的总反应方程式为____________________。0.4molH2－2e－＋2OH－=2H2OH2＋Cl2＋2KOH=2KCl＋2H2O燃料电池的分析思路————[思维建模]————————1．(2013·浙江理综，11)电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。考点二电解原理及其应用D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变已知：3I2＋6OH－===IO－3＋5I－＋3H2O下列说法不正确的是()。A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．电解结束时，右侧溶液中含IO－3C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2O=====通电KIO3＋3H2↑D2．(1)[2014·北京理综，26(4)]电解NO制备NH4NO3，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，其工作原理如图所示，电解时阳极的电极反应为____________________，使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是______，说明理由：根据总反应_______________________________________。NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+NH3根据反应8NO+7H2O=4NH4NO3+2HNO3，电解产生的HNO3多．电解.(2)[2014·全国新课标Ⅰ，27(4)]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分析产品室可得到H3PO2的原因___________________。③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2将“四室电渗析法”中阳极室