高考化学专题复习讲义：电化学原理及应用

第7讲电化学原理及应用

知考点明方向满怀信心正能量

设问

方式

①原电池原理及应

用

[例](2017·

全国卷Ⅰ，

11)，(2017·全国卷Ⅲ，11)

②二次电池原理计

算及应用

[例](2018·全国卷Ⅰ，13)，(2018·全国卷Ⅱ，12)，

(2018·全国卷Ⅲ，11)

③金属的腐蚀及防

护

[例](2018·全国卷Ⅲ，7)，(2018·北京卷，7)，

(2018·天津卷，3)

④电解池原理及应

用

[例](2018·全国卷Ⅰ，27)，(2018·江苏卷，20)

知识点网络线引领复习曙光现

释疑难研热点建模思维站高端考点一原电池原理及其应用

▼命题规律：

1．题型：选择题、填空题。

2．考向：考查原电池电极的判断、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。

▼ 方法点拨：

1．原电池工作原理

2．原电池电极的判断

3．原电池电极反应式的书写

4．燃料电池电极反应式的书写方法

(1)找位置、写式子：负极“还原剂－n e－―→氧化产物”；正极“氧化剂＋n e －―→还原产物”。燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在酸性介质分别转化为CO2、H＋；O2转化为H2O。碱性介质分别转化为CO2－3、H2O；O2转化为OH－。(2)查电荷，添离子：检查电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒，在酸性溶液中不添加OH－，在碱性溶液中不添加H＋。若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。(3)查原子，添物质：检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加H2O使原子守恒。

1．(1)(2018·天津卷)O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

电池的负极反应式：__Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋) __。电池的正极反应式：6O2＋6e－===6O－2、6CO2＋6O－2===3C2O2－4＋6O2。

反应过程中O2的作用是__催化剂__。该电池的总反应式：__2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3__。

(2)(2017·江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。

电极A上H2参与的电极反应为：__H2＋CO2－3－2e－===CO2＋H2O__。B上发生的电极反应为__O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3__。电池工作时，CO2－3向电极__A__移动。

(3)(2016·北京卷)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO－3)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO－3的反应原理如图所示。

作负极的物质是__铁__。正极的电极反应式是__NO－3＋8e－＋10H＋===NH＋4＋3H2O__。

突破点拨

电池内部电流方向从负极到正极，故H＋从负极产生，流向正极参加正极反应。

解析(1)活泼金属作负极，负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3＋，方程式为：Al－3e－===Al3

＋。根据电池的正极反应，氧气在第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到总反应为：2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。

(2)A为负极，H2失电子，用CO2－3配平电荷可得电极反应式为H2＋CO2－3－2e－===CO2＋H2O，B为正极得电子，电极反应式为：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，根据外电路电子流动方向可以确定内电路中阴离子向负极移动。

(3)由Fe还原水体中的NO－3的反应原理图可知，Fe被氧化作负极；正极是硝酸根离子被还原为NH＋4，该溶液为酸性电解质溶液，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：NO－3＋8e－＋10H＋===NH＋4＋3H2O。

【变式考法】

(1)(2018·青州三模)利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b为惰性电极。利用该装置可将污水中的有机物(以C6H12O6为例)经氧化而除去，从而达到净化水的目的。

a极电极反应式为__C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋__，若左侧有1 mol C6H12O6被消耗，则右侧溶液的质量增重__216__g。

(2)(2018·清远期末)一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示：

该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，Cl－向__下__(填“上”或“下”)移动；放电时，正极的电极反应式为：__Mg2＋＋2e－===Mg__。

(3)(2018·湖北七市联考)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，写出正负极的电极反应式__负极：8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O__，__正极：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－__。

解析(1)燃料电池中C6H12O6在负极反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，有24 mol H＋迁移到右侧，增重24 g，同时有6 mol O2进入溶液，增重192 g，所以共增重：216 g。(2)由图可知，该电池的负极是镁、正极是镁锑合金；充电时，镁是阴极、镁锑合金是阳极，所以C1－向下(阳极)移动；放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg。(3)由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极发生氧化反应，B为正极发生还原反应，再根据电荷守恒和元素守恒可以写出电极反应式。

2．(2018·湖北八校联考)某实验小组依据反应AsO3－4＋2H＋＋2I－===AsO3－3＋I2＋H2O设计电池如图1，探究pH对AsO3－4氧化性的影响，测得输出电压与pH 的关系如图2。下列有关叙述错误的是(A)

A．c点时，正极的电极反应为AsO3－4＋2H＋＋2e－===AsO3－3＋H2O

B．b点时，反应处于化学平衡状态

C．a点时，盐桥中K＋向左移动

D．pH＞0.68时，氧化性I2＞AsO3－4

解析由图可知，c点时，电压小于0，即反应逆向进行，负极反应式为AsO3－3－2e－＋H2O===AsO3－4＋2H＋，选项A错误；b点时，电压为零，反应处于平衡状态，选项B正确；a点时，反应正向进行，乙中碘离子失电子，则乙中石墨电