高考化学 二轮复习 专题09 电化学 鲁科版

4.镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池 类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程 中的总反应方程式是： Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO－2
下列说法正确的是( ) A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O
题组一 “一池多变”的燃料电池
题组集训
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＋
解析 (2)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。 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。
电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电 极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不 同，C错误；由图可知，锂离子电池的电极材料为C和LiCoO2， 应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为Li和 S，应为该电池充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂 离子电池充电的过程，D错误。 答案 B
负极移动，⑤错误，⑥正确。
答案 B
2－ 3
解析 根据题意知发生的反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O， 反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO 。CH4为还原剂， 应通入电源的负极，所以①错误； 正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故②、④正 确，③错误；
放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动，阴离子向
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。
有关上述两种电池说法正确的是( )
A.锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移
B.锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应
C.理论上两种电池的比能量相同
D.下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
解析 锂离子电池放电时，为原电池，阳离子Li＋移向正极， A错误； 锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应生成Li，B 正确；
ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。
下列叙述中正确的是( ) A.甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转 B.甲组操作时，溶液颜色变浅 C.乙组操作时，C2作正极 D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
解析 装置Ⅰ中的反应，AsO 34－＋2I－＋2H＋ AsO ＋3
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。
题组集训
题组一 明确原理，设计装置
1.能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学 能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池， 探 究 其 能 量 转 化 效 率 。 限 选 材 料 ： ZnSO4(aq) ， FeSO4(aq) ， CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
答案 (2)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)锌片
方法归纳 1.工作原理 原电池的闭合回路有外电路与内电路之分，外电路的电流是从 正极流向负极，内电路是从负极流向正极，故内电路中的阳离 子移向正极、阴离子移向负极。(盐桥中的阳离子移向正极区， 阴离子移向负极区，以维持电荷守恒)。
会沿导线通过，所以甲组操作，电流计(G)指针不会发生偏转，
但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入 NaOH溶液中，AsO －2e－＋2H2O===AsO ＋2H＋，电子沿导 线到C1棒，I2＋2e－=34－==2I－，所以C2为负极33，－ C1为正极。 答案 D
失误防范 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。
考点二 几种重要的化学电池
知识精讲
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”、 “钮扣电池”、“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。
①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在 同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 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_____________________________________。 (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__________作阳极。
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－ Fe2＋＋I2设计成如下图 所示的原电池。下列判断不正确的是( )
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－ Fe2＋＋I2设计成如下图 所示的原电池。下列判断不正确的是( )
H2O D.正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
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
负极移动，⑤错误，⑥正确。
答案 B
类型“全”归纳
类型“全”归纳
2－ 3
2－ 3
类型“全”归纳
2－ 3
2－ 3
2－ 3
2－ 3
2－ 3
类型“全”归纳
题组二 “久考不衰”的可逆电池
3.已知：锂离子电池的总反应为LixC＋
Li1－xCoO2 放电 C＋LiCoO2
充电
放电
锂硫电池的总反应为2Li＋S 充电 Li2S
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.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D.电流计读数为零后，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＋得电子变成 Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确； 电流计读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反
应达到平衡状态； 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. 下 图 Ⅰ 、 Ⅱ 分 别 是 甲 、 乙 两 组 同 学 将 反 应 “AsO34－ ＋2I－＋2H＋ AsO ＋33－I2＋H2O”设计成的原电池装 置，其中C1、C2 均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图
专题九 电化学
考点一 原电池和电解池的工作原理
知识精讲
1.电化学装置中都有两个电极，分别发生氧化反应与还原反应。 若两个电极插在同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移 动速率不同而导致两极之间出现浓度差，以及因电极本身直接与 离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电流的稳定。为解 决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中，有时 也可在电解池中出现，其主要作用就是构建闭合的内电路，但不 影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。
2.将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向
两极通入CH4和O2，即可产生电流。下列叙述正确的是( ) ①通入CH4的电极为正极 ②正极的电极反应式为O2＋2H2O ＋4e－===4OH－ ③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－ ===CO2＋2H2O ④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－ ===CO23－＋7H2O ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动
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。 (3)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。
A.①③⑤
B.②④⑥
C.④⑤⑥
D.①②③
2－ 3
解析 根据题意知发生的反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O， 反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO 。CH4为还原剂， 应通入电源的负极，所以①错误； 正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故②、④正 确，③错误；
放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动，阴离子向
2.盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而围绕盐桥的电化学 知识已成为新课改地区命题的一个热点，所以有必要分析研究 盐桥问题的考查思路。通常从以下四个方面命题。 (1)考查盐桥的作用。 (2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写。 (3)考查盐桥内溶液离子的移动方向。 (4)考查含盐桥的电化学装置的设计。
方法归纳 2.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液。然后补充缺少的电极材料及电解液。 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。