题型02 电化学图像分析(原卷版).docx

题型02 电化学图像分析电化学图象题是高考中电化学最常见的呈现方式，通过陌生电化学装置图，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养考查命题角度主要有新型一般电池、新型可充电电池、新型燃料电池、电解池原理及其应用，另外有无离子交换膜也是关注的角度在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电化学知识基础性、综合性、创新性和应用性的考查1．电化学题解题流程2．电化学解题模板第一步：读题逐字逐句读，挖掘关键字，排除无效信息，找到对解题有价值的信息，并作标记第一步：确定装置类型 放电为原电池，充电为电解池第二步：判断电极名称放电时的正极为充电时间阳极，放电时的负极为充电时的阴极第三步：写出电极反应放电时的正极反应颠倒过来为充电时的阳极反应；放电时的负极反应颠倒过来为充电时的阴极反应第四步：分析离子移动由生成一极向消耗一极移动；区域pH变化：OH-生成区，H+消耗区，pH增大；OH-消耗区，H+生成区，pH减小3．原电池及其设计(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。

3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液4)原电池设计步骤4．二次电池结构原理5．锂离子电池充放电分析正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)；LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)；LiMPO4(M：Fe等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋Cn正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2总反应：Li1－xMO2＋LixCnCn＋LiMO26．燃料电池结构分析7．解答燃料电池题目的几个关键点①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应8．燃料电池电极反应式书写的常用方法第一步，写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。

第二步，写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：(1)酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O2)碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－3)固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式9．离子交换膜的类型(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过)以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)(2)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过)以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-②阳极反应式：2I-_2e-=I2③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3-＋5I-＋3H2O④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)(3)质子交换膜(只允许H＋和水分子通过)在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)(4)电渗析法将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn-为含氧酸根离子(5)解题模板第一步，分清隔膜类型。

即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜第二步，写出电极反应，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向第三步，分析隔膜作用在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险1．(2023•全国新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O下列说法错误的是( )A．放电时V2O5为正极B．放电时Zn2+由负极向正极迁移C．充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2OD．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe- =xZn2++V2O5+nH2O2．(2023•全国乙卷，12)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：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx下列叙述错误的是( )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++S8+2e-→Na2SxD．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能3．(2023•湖北省选择性考试，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。

该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h -1下列说法错误的是( )A．b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．离子交换膜为阴离子交换膜C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为2x mol·h -14． (2023•山东卷，11)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作下列说法正确的是( )A．甲室Cu电极为正极B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响5．(2022•全国甲卷)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH) 42-存在)电池放电时，下列叙述错误的是( )A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移B．Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O1．铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。

盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾下面两种原电池说法错误的是( )A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++CuB．电池工作时，导线中电子流向为Zn→CuC．正极反应为Zn-2e-=Zn2+，发生还原反应D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动2．风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下列有关其说法不正确的是( )A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富B．铝储能电池是二次电池C．放电时，Al3+从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能3．科学家报道了一种新型可充电Na/Fe二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是( )A．充电时，X极为阴极，发生了氧化反应B．充电时，Y极的电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O-e-=CaFeO3＋Na＋C．充电时，可用乙醇代替有机电解质溶液D．电极材料中，单位质量金属放出的电能：Na＞Li4．香港城市大学化学工作者首次提出了Al-N2电池(如图)，该电池使用N2为原料，以离子液体(Al2Cl7--AlCl4-)为电解质，既实现了能量的存储，又实现了AlN的生产，和碱反应能产生NH3，可进一步生产氮肥。

下列说法错误的是( )A．Al极为负极，发生氧化反应B．电池总反应为2Al+N2=2C．石墨烯电极反应式为8Al2Cl7-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4-D．生成标准状况下33.6LNH3，电池中转移3mol电子5．如图所示的锂-二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2 LiMnO2下列说法不正确的是( )A．锂片做负极，发生氧化反应B．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中D．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-═LiMnO26．(2024·河北邢台王岳联盟高三联考)我国最近在太阳能光电催化一化学耦合处理硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示下列说法错误的是( )A．该装置中能量转化形式有化学能转化为电能B．该装置工作时，b极为正极C．a极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+D．电路中每通过1 mol e-，可处理34 g H2S7．如图，科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备，总方程式为：NaTi 2(PO4)3+2NaClNa3Ti 2(PO4)3+Cl2。

下列说法正确的是( )A．放电时NaCl溶液的减小B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．充电时的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti 2(PO4)3 D．充电时，电路中每转移2mol e-，理论上从CCl4中释放1molCl28．光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e-)-空穴(h+)下列说法错误的是( )A．电极电势：电极a>电极bB．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合C．电极b发生的电极反应式为D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO2的溶解)9．(2024·辽宁沈阳市第一二〇中学校高三期中)哈尔滨工业大学的研究团队发现，以非晶态Ni(Ⅲ)基硫化物为催化剂，能有效催化OER(析氧反应)和UOR(尿素氧化反。