1、考点二考点二化学能与电能化学能与电能核心回扣题组集训真题研究内容索引 (一一)原电池原理及应用原电池原理及应用1.图解原电池工作原理核心回扣2.原电池装置图的升级考查说明说明(1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。(2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=Zn2Cu而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。(3)盐桥的作用：原电池装置由装置到装置的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。(4)离子交换膜作用：由装置到装置的变化是“盐桥”变成“
2、质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。3.陌生原电池装置的知识迁移(1)燃料电池(2)可逆电池(二二)电解池原理及应用电解池原理及应用1.图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)2.正确判断电极产物(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2，而不是Fe3)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2IBrClOH(水)。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)。3.对比掌握电解规律(
3、阳极为惰性电极)电解类型电解质实例溶液复原物质电解水NaOH、H2SO4或Na2SO4水电解电解质HCl或CuCl2原电解质放氢生碱型NaClHCl气体放氧生酸型CuSO4或AgNO3CuO或Ag2O注意注意电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液， Cu2完全放电之前， 可加入CuO或CuCO3复原， 而Cu2完全放电之后， 溶液中H继续放电， 应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。4.正误判断，下列说法正确的打“”，错误的打“”(1)电解质溶液导电发生化学变化()(2)电解精炼铜
4、和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化()(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液()(4)工业上可用电解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制备Mg和Al()(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()(6)用惰性电极电解CuSO4溶液，若加入0.1 mol Cu(OH)2固体可使电解质溶液复原，则整个电路中转移电子数为0.4NA()5.陌生电解池装置图的知识迁移(1)电解池(2)金属腐蚀返回角度一原电池原理的应用角度一原电池原理的应用1.(2020全国卷，12)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体C
5、O2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是A.放电时， 负极反应为Zn2e4OH=B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC.充电时，电池总反应为2 =2ZnO24OH2H2OD.充电时，正极溶液中OH浓度升高真题研究1234567解析由装置示意图可知， 放电时负极反应为Zn2e4OH= ，A项正确；放电时CO2转化为HCOOH， C元素化合价降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH时，转移电子数为2 mol，B项正确；由装置示意图可知充电时正极(阳极)产生O2，负极(阴极)产生Zn，C项正确；充电时正极(阳极)上发生
6、反应2H2O4e=4HO2，OH浓度降低，D项错误。12345672.(2020全国卷，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：VB216OH11e=4H2O该电池工作时，下列说法错误的是A.负载通过0.04 mol电子时， 有0.224 L(标准状况)O2参与反应B.正极区溶液的pH降低、 负极区溶液的pH升高C.电池总反应为4VB211O220OH6H2O=D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极1234567负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；
7、负极区消耗OH，溶液的pH降低，正极区生成OH，溶液的pH升高，B错误。12345673.2020新高考全国卷(山东)，10微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是A.负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为211234567解析由装置示意图可知，负极区CH3C
8、OO发生氧化反应生成CO2和H，A项正确；隔膜1为阴离子交换膜， 隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极， 钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol 电子通过，则电解质溶液中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO2：CH3COO2H2O8e=2CO27H，正极产生H2：2H2e=H2，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为21，D项正确。1234567角度二电解池原理的应用角度二电解池原理的应用4.(2020全国卷，12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时
9、，Ag注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是A.Ag为阳极B.Ag由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高D.总反应为：WO3xAg=AgxWO31234567解析根据题给信息，通电时Ag注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，可得Ag为阳极，失去电子发生氧化反应，Age=Ag，Ag通过固体电解质向变色层迁移，总反应为WO3xAg=AgxWO3，A、B、D正确；12345675.2020新高考全国卷(山东)，13采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是A.阳极反应为2H2O
10、4e=4HO2B.电解一段时间后，阳极室的pH未变C.电解过程中，H由a极区向b极区迁移D.电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量1234567解析A项，根据题图可知a极为阳极，其反应式为2H2O4e=4HO2，正确；B项，阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室pH保持不变，正确；1234567C项，电解过程中阳离子移向阴极，故H移向b极区，正确；D项，根据电极反应式：阳极反应为2H2O4e=4HO2，阴极反应为2HO22e=H2O2，故a极生成的O2与b极反应的O2不等量，错误。6.2020全国卷，26(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制
11、取。装置中的离子膜只允许_离子通过，氯气的逸出口是_(填标号)。Naa解析电解精制盐水的电极反应为阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：2H2O2e=H22OH，为了防止阴极产生的OH与阳极产生的Cl2反应，中间的离子交换膜应为阳离子交换膜，只允许Na通过，Cl2在a口逸出。12345677.2020全国卷，28(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：阴极上的反应式为_。1234567CO22e=COO2解析由图示可知，阴极上CO2 CO，且固体电解质能传导O2，则阴极反应式为CO22e=COO2。若生成的乙烯和乙烷的体积比为21， 则消
12、耗的CH4和CO2体积比为_ _。65解析假设生成的乙烯和乙烷的物质的量分别为2 mol和1 mol，由4CH4 2C2H44H2、2CH4 C2H6H2知，生成2 mol乙烯和1 mol乙烷时，共脱去5 mol H2，转移10 mol e，根据电子转移数目守恒可知，此时消耗的CO2为5 mol，消耗的CH4为6 mol，即消耗的CH4和CO2的体积比为65。1234567返回题组一分类书写题组一分类书写“电池电池”电极反应式电极反应式类型一辨析“介质”书写电极反应式1.按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。(1)酸性介质，如H2SO4溶液：负极： 。正极： 。题组集训CH3OH6
13、eH2O=CO26H123456(2)碱性介质，如KOH溶液：负极： 。正极： 。(3)熔融盐介质，如K2CO3：负极： 。正极： 。(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2：负极： 。正极： 。CH3OH6e3O2=CO22H2O123456碱性介质C 其余介质C CO2酸性介质H H其余介质H H2O反思归纳123456类型二明确“充、放电”书写电极反应式2.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2。负极： 。阳极： 。123456Cd2e2
14、OH=Cd(OH)22Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O类型三识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式3.如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。负极： 。正极： 。1234562H2O4e=O24H2CO24H4e=2HCOOH4.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。负极： 。正极： 。123456N2H44e4OH=N24H2OO24e2H2O=4OH类型四锂离子电池电极反应式书写5.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，
15、放电时电池总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。则：负极：_。正极：_。123456LixC6xe=xLiC6Li1xCoO2xexLi=LiCoO2锂离子电池充放电分析锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M：Fe等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCnxe=xLinC正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2总反应：Li1xMO2LixCn nCLiMO2。方法归纳123456类型五可逆反应电极反应式书写6.控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2
16、I2设计成如下图所示的原电池。回答下列问题：(1)反应开始时，负极为_(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为_。(2)电流表读数为_时，反应达到化学平衡状态。(3)当达到化学平衡状态时，在甲中加入FeCl2固体，此时负极为_(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为_。乙2I2e=I2零甲Fe2e=Fe3123456题组二电解池电极反应式书写集训题组二电解池电极反应式书写集训(一)基本电极反应式的书写1.按要求书写电极反应式(1)用惰性电极电解NaCl溶液：阳极： 。阴极： 。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液：阳极： 。阴极： 。2Cl2e=Cl22H2e=H24OH4e=2H2OO2(
17、或2H2O4e=O24H)2Cu24e=2Cu12345(3)铁作阳极，石墨作阴极电解NaOH溶液：阳极： 。阴极： 。(4)用惰性电极电解熔融MgCl2：阳极： 。阴极： 。Fe2e2OH=Fe(OH)22H2O2e=H22OH2Cl2e=Cl2Mg22e=Mg12345(二)提取“信息”书写电极反应式2.按要求书写电极反应式(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为 。(2)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q，写出阳极生成R的电极反应式：_。2Al6e3H2O=Al2O36H12345(3)
18、离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、 和 组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为阳极： 。阴极： 。(4)用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，则电极反应式为阳极： 。阴极： 。2H2e=H212345(5)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，则阳极反应式为 。12345(三)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式3.按要求书写电极反应式(1)电解装置如图，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交
19、换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I26OH= 5I3H2O阳极： 。阴极： 。2I2e=I22H2O2e=H22OH12345(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如图：阳极： 。阴极：_ 。2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)12345题组三学科交叉计算题组三学科交叉计算4.新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇， 高温下允许氧离子(O2)在其间通过。 如图所示， 其中多孔电极不参与电极反应。(1)该电池的负极反应式为_。(2)如果用该电池作为电解装置，当有16 g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为_(1个电子的电量为1.61019C)。CH3OH6e3O2=CO22H2O12345CH48e2H2O=CO28H13.41234512345学科交叉的主要计算公式学科交叉的主要计算公式化学与物理结合的计算，主要涉及两个公式：(1)QItn(e)F，F计算时一般取值96 500 Cmol1。(2)WUIt。方法技巧返回12345更多精彩内容请登录：本课结束
