高三化学二轮专题复习电化学原理及应用学案

《电化学原理及应用》学案
一．高考考情分析
考查热度：原电池和电解池的考查，是高考试题中的热点，尤其是在新型或较复杂装置中对电化学原理的考查
考查题型：在第Ⅰ卷以选择题的形式，在第Ⅱ卷会以应用性和综合性题中进行。

考查内容：电极判断、微粒（如离子、电子）移动、电解质（如浓度、PH）的变化、电极反应式的书写、现象判断以及根据守恒关系的计算等等。

考查难度：题型比较新颖，但不偏不怪，难度中等，只要掌握基础知识与能力，可以从容应对。

二．必备知识
(1) ; （2） ;
(3) ; (4) 3.原电池装置的改进：
4.电解池工作原理
电解池放电顺序阳极（失电子）：
离子交换膜
ZnSO
4CuSO4
溶液
阴极（得电子）：
①
②
6.二次电池的特点
例如， 1.铅蓄电池
三．电化学问题的一般思路
1.找电极的方法：
①根据反应式、题中信息、反应现象、微粒移动等;②一般先找负极（原电池）、阳极（电解池）;③负极、阳极的判断：失电子，元素化合价升高
2.写电极反应式
①考虑电解质的PH、状态（水溶液或熔融），是否参与反应
②正（或阴）极反应式+负（或阳）极反应式=总反应式
③二次电池放电、充电时电极反应式相反
3.电化学问题解题策略：
①熟悉并理解原电池、电解池的工作原理
②注意题中的信息（如电极材料、电解质、总反应式、装置用途等）
③分析装置图像，突破口是判断电极（元素变价等）及反应式
④阅读题中四个选项，找有效信息，回忆基础模型，快读作答
四．高考真题
1．（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++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42- +Mn2++2H2O
2．（2022·全国乙卷）Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。

近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。

光照时，光催化电极产生电子（e-）和空穴(h+)，驱动阴极反应 (Li++e-=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。

下列叙述错误的是（）
A．充电时，电池的总反应Li2O2=2Li+O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应O2+2Li++2e-=Li2O2
3.（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中 LiMn2O4的可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。

电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。

下列说法不正确的是( )
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节PH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
4.（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。

下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
5.（2022·广东卷）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(如图)。

充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3+2Na+ +2e- = Na3Ti2(PO4)3。

下列说法正确的是( )
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的PH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g
6.（2021·全
国高考甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。

图中的双极膜中间层中的解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别问两极迁移。

下列说法正确的是( )
A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为：+2H++2e- =
+H2O
C．制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子
D．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移
·全国II卷·28题（3）CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：
①阴极上的反应式为_____________________________。

②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH 4和CO 2体积比为_________ 五．课后强化练习
1.利用微生物燃料电池进行废水处理，可实现碳氮联合转化。

某微生物燃料电池工作原理如图所示，其中M 、N 为厌氧微生物电极。

下列有关叙述错误的是( )
A ．负极反应式为
322CH COO 8e 2H O 2CO 7H --+
-+=↑+
B ．电池工作时，H +由M 极区移向N 极区
C ．相同条件下，M 极区生成的CO 2与N 极区生成的N 2的体积之比为3:2
D ．好氧微生物反应器中反应的离子方程式为
4232NH 2O NO 2H
H O +-+
+=++
2．LiFePO 4电池（电解质溶液为LiPF 6的有机溶液）是电动汽车常用的一种电池，其工作原理如图所示，其中LixC 6是单质锂附聚在石墨电极上的一种表示形式。

下列说法错误的是( )
A．充电时，电极a上的电极反应式为LixC6-xe- =xLi+ +C6
B．电动汽车行驶时，正极的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi+ +xe- =LiFePO4
C．放电时，当电路中转移0.2 mol电子时，通过隔膜0.2 mol离子D．隔膜为阳离子交换膜
3．微生物燃料电池能将污水中的乙二胺（H2NCH2CH2NH2）氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。

下列说法错误的是( )
A．a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+ B．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
C．a电极上的电势比b电极上的电势低
D．电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变
4．2017年5月18日，我国海域天然气水合物试采成功，下列分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如下图所示，其中的固体电解质是 Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。

下列有关叙述正确的是（）
A．该分析仪工作时，电极a为正极
B．电极a的反应式为：CH4 + 10OH－－8e－=CO32－+7H2O
C．当固体电解质中有1 mol O2－通过时，电子转移4mol
D．该分析仪可用于分析空气中的天然气的含量
5．科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。

下列关于该电池叙述错误的是( )
A．电池工作时，是将太阳能转化为电能
B．铜电极为正极，电极反应式为：CO2+8e-+8H+＝CH4+2H2O
C．电池内部H+透过质子交换膜从左向右移动
D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量盐酸
6.沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。

下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中Cl-的氧化生成Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
7．我国成功研发出一种新型铝—石墨双离子电池，电池结构如图所示。

电池总反应为：AlLi+Cx(PF6) = xC+Al+PF6-+ Li+，则下列有关说法不正确的是( )
A．放电时，a极的电极反应式是：AlLi-e-=Li+ +Al
B．充电时，b极与外接电源的正极相连
C．充电时，PF6-离子向b极移动
D．电池中电解质溶液可能是LiPF6的水溶液。