第9讲 电化学基础更多q1462031378
第9讲 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.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因及金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。,考点一 原电池的工作原理及新型化学电源,1.(2016·课标全国，11)MgAgCl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Mg2e=Mg2 B.正极反应式为Age=Ag C.电池放电时Cl由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2,重温真题,解析 根据题意，Mg海水AgCl电池总反应式为Mg2AgCl=MgCl22Ag。A项，负极反应式为Mg2e=Mg2，正确；B项，正极反应式为2AgCl2e=2Cl 2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正确。 答案 B,答案 C,3.(2015·课标全国，11)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说法错误的是( ),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.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O,解析 由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为：O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。,答案 A,(2)2016·天津理综，10(1)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题： 与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_ _(至少答出两点)。 但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_ _。,(3)2015·四川理综，11(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_。 (4)2015·海南化学，15(4)下图所示原电池正极的反应式为_。,感悟高考 1.题型：选择题(新型电源) 填空题(电极方程式书写) 2.考向：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计算，难度一般偏大。 特别关注：燃料电池中介质对电极反应式书写的影响；新型高能充电电池四个电极反应关系及书写技巧。,1.构成原电池的前提条件：自发的氧化还原反应。 2.原电池中根据电性关系：电流方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同；电子移动方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同。 电子：由负极通过导线移向正极； 电流：由正极到负极； 电解质溶液(熔融电解质)：阴离子移向负极，阳离子移向正极。,知识精华,3.工作原理(以锌铜原电池为例),说明 (1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。 (2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=CuZn2而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。,4.原电池中三个易误点 (1)不要认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池，如燃料电池的负极为惰性电极，就不和电解质溶液反应。 (2)活泼金属不一定做负极如MgNaOH溶液Al构成的原电池，Al自发的与NaOH溶液发生氧化反应，作负极。 (3)在书写电极反应式时，不要只关注得失电子，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。,状元体会 电极方程式的书写类似于一个完整的氧化还原型离子方程式的配平，先由信息分离出反应物和生成物，然后配平参与变价的离子或物质，再根据介质(H或OH)调节电荷守恒，最后用H2O调节原子守恒。,题组1 原电池工作原理的分析与判断 1.下图是某校实验小组设计的一套原电池装置，下列有关描述不正确的是( ),题组精练,A.此装置能将化学能转变为电能 B.石墨电极的反应式：O22H2O4e=4OH C.电子由Cu电极经导线流向石墨电极 D.电池总反应式：2CuO24HCl=2CuCl22H2O,解析 A项，此装置符合原电池反应的设计，化学能可转化为电能，不符合题意；B项，装置中铜失去电子被氧化，所以铜作负极，石墨作正极，酸性条件下不可能生成OH，电极反应应为O24H4e=2H2O，符合题意；C项，原电池中，电子由负极(铜)流向正极(石墨)，不符合题意；D项，该原电池总反应是铜在酸性溶液中被氧气氧化生成氯化铜，反应的化学方程式为2CuO24HCl=2CuCl22H2O，不符合题意。 答案 B,2.将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是( ),答案 A,3.(2014·广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他电极均为Cu，则 ( ),A. 电流方向：电极电极 B. 电极发生还原反应 C. 电极逐渐溶解 D. 电极的电极反应：Cu22e=Cu,解析 电极为Al，其他电极均为Cu，可判断，是原电池的负极，是原电池的正极，是电解池的阳极，是电解池的阴极，A项，外电路电流方向是从正极流向负极，即电极电极，正确；B项，负极发生氧化反应，错误；C项，正极上的电极反应为Cu22e=Cu，电极有Cu析出逐渐加重，错误；D项，阳极的电极反应为Cu2e=Cu2，错误。 答案 A,解题建模 多池串联 常见的多池串联分两类，一类是有外加电源的多个电解池的串联，一类是无外加电源的多池串联(如第3题)，其解题模板如下： 外加电源型,未加电源的多池串联 自发的氧化还原反应(原电池)两极(原电池)两极(电解池),题组2 高新电池 4.北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为CuPbO22H2SO4=CuSO4PbSO42H2O。,下列说法不正确的是( ) A.Cu为负极，发生氧化反应 B.电池工作时，电流从b经外电路流向a C.该电池工作时，PbO2电极附近溶液的pH增大 D.调节电解质溶液的方法是补充CuSO4 解析 根据电池总反应知，铜为负极，发生氧化反应，A项正确；a为负极，b为正极，电流从b经外电路流向a，B项正确；该电池工作时，PbO2发生还原反应：PbO24HSO=PbSO42H2O，消耗了溶液中的H，溶液pH增大，C项正确；通过总反应可知H2SO4参加了反应，故应补充H2SO4，D项错误。 答案 D,5.(2016·辽宁五校联考)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池之一，其基本组成及反应原理如图所示。下列说法不正确的是( ),A.该系统中只存在化学能和电能的相互转化 B.在移位反应器中，发生反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)(H0)，若温度越高，则v(CO)越大 C.改质器和移位反应器的作用是将CxHy转化为H2和CO2 D.该电池正极的电极反应为O24H4e=2H2O,解析 该系统中存在化学能和电能的相互转化，化学能与热能的相互转化等，A项错误；温度越高，v(CO)越大，B项正确；由图可知CxHy在改质器中转化为H2和CO，CO在移位反应器中转化为CO2，所以改质器和移位反应器的作用是将CxHy转化为H2和CO2，C项正确；燃料电池中，正极上O2得电子，和氢离子反应生成水，电极反应式为O24H4e=2H2O，D项正确。 答案 A,原创总结 燃料电池负极反应式书写新方法：零价法 1.方法说明 燃料电池中，燃料在负极发生失电子的氧化反应，即电池反应中燃料作还原剂。如果将还原剂中各元素记为“零价”，而氧化产物中各元素的化合价均已确定，就可以计算出单位燃料被氧化所失去的净电子数，从而书写出负极反应式。,2.具体步骤 燃料电池中，由于知道燃料在负极发生失电子的氧化反应，假定1 mol燃料参与反应，先确定失去的净电子总数，再由电池所处的化学环境及电荷守恒、质量守恒，直接写出电池负极反应式。其书写规律因为燃料物质种类的不同而有细微差别。下面根据几种不同类型的燃料进一步加以说明。,3.应用实例 (1)烃类燃料电池，如甲烷燃料电池,(2)含氧有机物燃料电池，如甲醇燃料电池,(3)肼类燃料电池,考点二 电解原理及其应用,重温真题,答案 B,2.(2016·北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。,下列对实验现象的解释或推测不合理的是( ) A.a、d处：2H2O2e=H22OH B.b处：2Cl2e=Cl2 C.c处发生了反应：Fe2e=Fe2 D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜,解析 A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H，CleH2O=HClOH，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2，Cu2在m的右面得电子析出铜，正确。 答案 B,3.2014·全国新课标，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”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。 其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是：_ _。,4.(1)2016·浙江理综，28(5)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是_。,电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。 电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为 _。 c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c( Na2FeO4)低于最高值的原因： _。,
