高考化学 二轮复习 专题七 电化学 新人教版

答案 负 Fe2＋＋Ag＋ Fe3＋＋Ag
1.把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原 电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否 则不会有明显的电流出现。 2.电子流向的分析方法 (1)改变条件，平衡移动； (2)平衡移动，电子转移； (3)电子转移，判断区域； (4)根据区域，判断流向； (5)根据流向，判断电极。
高考中常见的新型电池有“氢镍电池”、“高铁电 池”、“碱性锌锰电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如 新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子 交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“锌银电 池”、“纽扣电池”、“Mg—AgCl电池”、“Mg—H2O2电池” 等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型 电池考查的电化学原理知识有以下几点。
解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电 池中，阳离子要往正极移动，故A错； 因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e －===2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错； 电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。 答案 C
解析 ①根据题给条件和原电池的构成条件可得： a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极， Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极， Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 c.注意，画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称(或化学式)， 并形成闭合回路。
－4
＋2
解析 A 项， C H4→ C O，则该反应中每消耗 1 mol CH4 转
移 6 mol 电子，错误；
该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以 A 电极即负极上 H2 参与的电极反应为 H2－2e－＋CO23－===CO2＋H2O，错误；
C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极， 错误；
题组二 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 2.控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成 如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( )
A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子生成Fe2＋被还原，I－失 去电子生成I2被氧化，所以A、B正确； 电流表读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；
解析 ①根据题给条件和原电池的构成条件可得： a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极， Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极， Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 c.注意，画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称(或化学式)， 并形成闭合回路。
1.通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 2.工作原理 以锌铜原电池为例：
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
电极反应 Zn－2e－===Zn2＋
反应类型
氧化反应
铜片 Cu2＋＋2e－===Cu
还原反应
电子流向
由Zn沿导线流向Cu
盐桥中 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向 正极 ，Cl－移 离子移向 向 负极
(3)熔融盐介质，如 K2CO3。 在电池工作时，CO23－移向负极。CH3OH 在负极上失去电子， 在 CO23－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 CO23－，其电极反应式为 负极：CH3OH－6e－＋3CO23－===4CO2↑＋2H2O 正极：32O2＋6e－＋3CO2===3CO23－
答案 ①
(或其他合理答案)
②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 ③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
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中 铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选___锌__片_____作阳极。 解析 由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时 被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼 的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。
②由于金属活动性Zn>Fe>Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe 直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表 面有红色固体析出。 ③带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二 者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部 转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两 者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全 部转化为电能。
特别提醒 在书写“放电”时电极反应式时，要注意： (1)阳离子在正极上参与反应，在负极上就必须生成； (2)阴离子在负极上参与反应，在正极上就必须生成。
题组集训 题组一 “一池多变”的燃料电池
1.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的 反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列 有关说法正确的是( ) A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH ＋H2O D.正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极， 错误；
D 项，B 电极即正极上 O2 参与的电极反应为 O2＋4e－＋
2CO2===2CO23－，正确。
答案 D
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
3.书写电极反应式 (1)“放电”时电极反应式的书写 ①依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价 的变化，判断转移电子的数目； ②根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是 否与电解质溶液共存。 (2)“充电”时电极反应式的书写 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳 极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电 时负极反应的逆过程。
A.反应 CH4＋H2O催==△化==剂= 3H2＋CO，每消耗 1 mol CH4 转移 12 mol 电子 B.电极 A 上 H2参与的电极反应为 H2＋2OH－－2e－===2H2O C.电池工作时，CO23－向电极 B 移动 D.电极 B 上发生的电极反应为 O2＋2CO2＋4e－===2CO23－
1.判断电极
(1)“放电”时正、负极的判断 ①负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质； ②正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。 (2)“充电”时阴、阳极的判断 ①阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极； ②阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。
2.微粒流向
(1)电子流向 ①电解池：电源负极→阴极，阳极→电源正极； ②原电池：负极→正极。 提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。 (2)离子流向 ①电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极； ②原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
盐桥 (1)平衡电荷； 的作用 (2)避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)
说明 (1)无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ，电子均不能通 过电解质溶液。 (2)在装置Ⅰ中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋ ===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置Ⅱ 的能量转化率高。
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__________________________________ ____________________________________________________ __________________________________________________。
原电池的设计思路 首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反 应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作 电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的 电极材料及电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液 中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解质 溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。 最后再插入盐桥即可。
专题七 电化学
1.理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；了解常见化学电源的种类 及其工作原理。 2.了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。
考点一 原电池原理的全面突破 考点二 几种重要的化学电池 考点三 电解池的“不寻常”应用 考点四 金属腐蚀与防护的“两种比较”、“两种方法” 考点五 利用“电子守恒”思想突破电化学的计算
D 项，B 电极即正极上 O2 参与的电极反应为 O2＋4e－＋
2CO2===2CO23－，正确。
答案 D
－4
＋2
Hale Waihona Puke Baidu解析 A 项， C H4→ C O，则该反应中每消耗 1 mol CH4 转
移 6 mol 电子，错误；
该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以 A 电极即负极上 H2 参与的电极反应为 H2－2e－＋CO23－===CO2＋H2O，错误；
3.某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质 不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间 后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移 减小―→回到零点―→逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为________极 ( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 。 由 实 验 得 出 Ag ＋ 和 Fe2 ＋ 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ___________________________________。
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极：
3 2
O2＋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 CO23－，1 mol CH3OH 失去 6 mol e－，O2 在正极上得到电子生成 OH－，电 极反应式为 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO23－＋6H2O 正极：32O2＋6e－＋3H2O===6OH－
D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋ I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，不正确。 答案 D
3.某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质 不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间 后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移 减小―→回到零点―→逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为________极 ( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 。 由 实 验 得 出 Ag ＋ 和 Fe2 ＋ 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ___________________________________。