电化学讲义

题型四电化学

考情分析

五年大数据分析

在2021年高考中，对于电化学的考查将继续坚持以新型电池及电解应用装置为背景材料，以题干（装置图）提供电极构成材料、交换膜等基本信息，基于电化学原理广泛设问，综合考查电化学基础知识及其相关领域的基本技能，包括电极与离子移动方向判断、电极反应式书写、溶液的酸碱性和pH变化、有关计算及其与相关学科的综合考查等。

预测以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，因为二次电池不仅实现电极材料循环使用，符合“低耗高效”的时代需求，而且命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；含有离子交换膜的电解池设问空间大，便于考查考生的探究能力。

回归教材

教材知识体系

（对照一轮资料认真梳理）

知识迁移能力

（回归课本探寻问题本源练就“吓不死”神功）

课本原图陌生装置图电池

类型

燃料

电池

电解

池

二次

电池

金属腐蚀

完成习题后自己补充一下

如何识破“纸老虎”在教材中找到问题本

源并解决

解题策略

总体思路：什么池→什么极→什么反应→什么现象→电子离子流向→相关计算。

一、电极判断

原电池：

电解池

二、盐桥的组成和作用

（1）盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

（2）盐桥的作用：Ａ．连接内电路，形成闭合回路；Ｂ．平衡电荷，使原电池不断产生电流。

（3）一室电池缺点：由于氧化剂与还原剂直接接触，工作一段时间后，锌片表面观察到有少量红色铜析出，说明锌片表面存在腐蚀电流，该电池的效率不高，电池不工作时，锌片继续被氧化，使得该电池的可贮存时间不长。

（4）双室盐桥电池优点：利用盐桥防止氧化剂与还原剂直接接触，提高电池效率，延长电池的可贮存时间。

三、多室电解池（IE班一轮复习时编写的微专题，很有用很重要）

多室电解池是利用离子交换膜将电解池隔成多个极室，借助离子交换膜的选择透过性，自动把产品分离开，得到的目标物质更加纯净，降低分离提纯的成本。但多室电解池因交换膜多，离子转移复杂，进出物质种类繁多等因素，导致学生常常分析混乱。接下来，我们详细分析几种多室电解池的工作原理，希望能帮助考生理顺解题思路，攻克电解池难题。

［小结］含离子交换膜的电解池的最大优点，就是能自动把产品（如该电解池产生的NaOH和NaHCO3）分离开，从而降低分离提纯成本

［典型例题］（15山东）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区

［变式训练］1．（16全国卷Ⅰ）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图

所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO错误!可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是（）

A．通电后中间隔室的SO错误!离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C．负极反应为2H2O—4e—＝O2＋4H＋，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

3．四室电解池：

以四室电渗析法制备H3PO2（次磷酸）为例，其工作原理如图所示：电解稀硫酸的阳极室放氧生酸，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2PO2—通过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极室放氢生碱，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室

［典型例题］H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜

原理图及

信息阴阳极室的KHCO3溶液的

浓度基本保持不变

SO2碱吸收液中含有

NaHSO3和Na2SO3

问题多晶铜作＿＿极。阴极的电

极反应式为＿＿＿＿＿＿

阳极的电极反应式为

＿＿＿＿＿＿＿。

电解后室的

NaHSO3浓度增大

阳极的电极反应式为

产品室中的反应为

2．目前海水液化可采用双极膜电液析法、同时获得副产品，其模拟工作原理如图所示。其中双极膜（BP）是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH—,作为H＋和OH—离子源。M、N 为离子交换膜。下列说法正确的是

A．X 电极为电解池的阴极，该电极反应式为： 2H＋—2e—=H2↑

B．电子流向：电源负极→X电极→Y电极→电源正极

C．电路中每转移1mol 电子，X、Y两极共得到标准状况下16.8L的气体

Ｄ． M为阳离子交换膜，A室获得副产品NaOH; 若去掉B室双极膜，B室产物不变

知识拓展

（不是重要知识点，给有兴趣的同学提高用）

一、浓差电池

浓差电池是指电池内物质变化仅由一物质自高浓度向低浓度转变且伴随着吉布斯自由能转变成电能的一类电池。表观上，浓差电池是一种物质转移的物理过程，但这种物质转移是通过电极反应间接地实现的。由于负极和正极反应性质相同，故任意浓差电池

的标准电动势Eθ皆为零。根据产生浓差的物质，浓差电池可分为电极浓差电池和电解质浓差电池。

1．电极浓差电池

电极浓差电池由两个材料相同但浓度不同的金属电极或气压不同的气体电极构成，电解质溶液中相应离子的浓度相同。

a．气体电极构成的浓差电池：两个负载有不同压力的氢气的Pt片插入一定浓度的酸性介质中构成的浓差电池：电池反应：H2（p1）→ H2（p2）。对于自发进行的电池反应，p1＞p2，表观上，高浓度氢气（p1）转化为低浓度氢气（p2）而产生电动势。b．金属汞齐电极构成的浓差电池：两个浓度不同的金属钠汞齐材料插入一定浓度的Na＋溶液中也构成的浓差电池：电池反应：Na （a1）→ Na （a2）。对于自发进行的浓差电池反应，a1＞a2，表观上，高浓度钠汞齐（a1）转化为低浓度钠汞齐（a2）而产生电动势。

2．电解质浓差电池

电解质浓差电池由两个材料和浓度相同的金属或金属微溶盐，或两个材料和气压皆相同的惰性金属，插入浓度不同的相同电解质溶液中构成。

a．金属电极构成的电解质浓差电池：如Ag∣AgNO3（a1）‖AgNO3（a2）∣Ag。电池反应为：Ag＋（a2）→ Ag＋（a1）。对于自发进行的电池反应，a2＞a1，表观上，高浓度电解质离子Ag＋（a2）转化为低浓度电解质离子Ag＋（a1）而产生电动势。称该浓差电池为阳离子可逆的浓差电池。

b．金属微溶电极构成的电解质浓差电池：如Ag，AgCl （s）∣HCl （a1）‖HCl （a2）∣AgCl（s），Ag 。电池反应为：Cl―（a1）→Cl―（a2）。a1＞a2时，电池反应自发进行，E＞0。称该浓差电池为阴离子可逆的浓差电池。