1、2022届高考二轮复习专题突破电化学原理与应用第一课时高三化学组高三化学组要点整合一、原电池原理1.原电池正、负极的判断(1)依据原电池两极的电极材料判断。一般较活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应,正极发生还原反应。(3)依据电子流动方向或电流方向判断。电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。(4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。(5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。2.书写电极反应式的三步骤3.解答新型化学电源题型的步骤(1)判
2、断电池类型 确认电池原理 核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极 判断电子、离子移动方向 书写电极反应式和电池总反应式。(3)充电电池 放电时为原电池 失电子的为负极反应。 (4)电极反应式 总反应式减去较简单一极的电极反应式 另一电极反应式。二、 电解池的工作原理1.“五类”依据判断电解池的电极(1)根据物质转化中化合价变化判断:发生氧化反应的一极为阳极,发生还原反应的一极为阴极。例如,CO2在阴极上被还原成烃类和烃类衍生物。(2)根据电子流向判断:电子从电源负极流向阴极,从阳极流出。(3)根据电极类型判断:与电源负极相连的一极为阴极,与电源正极相连的一极为阳极。(4)根据离子迁移方向判
3、断:阴离子向阳极迁移,阳离子向阴极迁移。(5)根据实验现象判断:如在阴极上产生H2,在阳极上产生O2等;金属在阴极上析出,在阳极上溶解(质量减小)。2.书写电极反应式角度1原理分析【例1】下列有关四个常用电化学装置的叙述正确的是()。DA.图所示电池中,MnO2作催化剂B.图所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大C.图所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度不变D.图所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag考点1原电池原理解析解析 碱性锌锰电池放电过程中,二氧化锰得到电子被还原,为原电池的正极,A项错误;铅蓄电池放电时电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H
4、2O,硫酸参加反应,浓度减小,B项错误;电解精炼铜时,粗铜中不仅含有铜还含有其他金属,电解时,粗铜中比铜活泼的金属先失电子,纯铜上只有铜离子得电子,所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜,所以溶液中铜离子浓度减小,C项错误;银锌纽扣电池工作时,正极上氧化银得电子生成银,所以氧化银作氧化剂发生还原反应,D项正确。【例2】(2020山东二模)锂-空气电池是一种可充放电电池,电池反应为2Li+O2 Li2O2,某锂-空气电池的构造原理如图所示。下列说法正确的是()。角度2可充电电池的工作原理A.可选用有机电解液或水性电解液B.含催化剂的多孔材料为电池的负极C.放电时正极反应式为O2+2Li+2e- L
5、i2O2D.充电时锂电极应连接外接电源的正极C解析解析 只能选用有机电解液,不能选用水性电解液,因为锂单质能与水发生反应;含催化剂的多孔材料电极是通入空气的一极,氧气得电子,发生还原反应,该电极是电池的正极;充电时锂电极的电极反应式为Li+e- Li,应与电源的负极相连。考考点点2电解池的工作原理C1.(2020山东烟台高三诊断性测试)下列装置一定能证明2Ag+2I- 2Ag+I2能自发进行的是()。C题组1原电池原理能力提升解析解析 KI溶液与AgNO3溶液反应产生黄色沉淀,说明碘化钾与硝酸银反应生成碘化银和硝酸钾,无法证明2Ag+2I- 2Ag+I2能自发进行;两个电极均为石墨电极,不能发
6、生自发的氧化还原反应,无法形成原电池,无法证明2Ag+2I- 2Ag+I2能自发进行;左边银电极上碘离子失电子产生碘单质,右边银离子在电极上得电子析出银,能证明2Ag+2I- 2Ag+I2能自发进行;碘化银连接电源的正极作阳极,阳极上OH-失电子产生氧气,银电极连接电源负极作阴极,阴极上银离子得电子产生银单质,证明电解硝酸银溶液产生银、氧气和硝酸,无法证明反应2Ag+2I- 2Ag+I2能自发进行。2.(2020山东青岛3月质检)水系锌离子电池是一种新型二次电池,工作原理如图所示。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及黏结剂等)为负极,V2O5为正极,三氟甲磺酸锌Zn(CF3SO3)2为电解液
7、。下列叙述错误的是()。BA.放电时,Zn2+向V2O5电极移动B.充电时,阳极区电解液的浓度变大C.充电时,粉末多孔锌电极发生还原反应D.放电时,V2O5电极上的电极反应式为V2O5+xZn2+2xe- ZnxV2O5解析解析 放电时,阳离子向正极移动,所以Zn2+向V2O5电极移动,A项正确;充电时,阳极发生氧化反应,锌离子通过阳离子交换膜向左移动,所以阳极区电解液的浓度变小,B项错误;充电时,粉末多孔锌电极为阴极,发生还原反应,C项正确。3.(2020福建三明高三期末)某课题组以纳米Fe2O3作电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料),通过在室温条件下对锂离子电池进行循环
8、充放电,成功地实现了对磁性的可逆调控(如图)。下列说法正确的是()。AA.放电时,正极反应式为Fe2O3+6Li+6e- 2Fe+3Li2OB.该电池可以用水溶液作电解质溶液C.放电时,Fe作电池的负极,Fe2O3作电池的正极D.充电完成后,电池被磁铁吸引解析解析 正极发生还原反应,Fe2O3得电子被还原,所以放电时电池的正极反应式为Fe2O3+6Li+6e- 3Li2O+2Fe,A项正确;锂与水能发生反应,所以不可以用水溶液作电解质溶液,B项错误;放电时,Li作电池的负极,Fe2O3作电池的正极,C项错误;充电时,Fe作为阳极生成Fe2O3,磁铁不吸引Fe2O3,D项错误。4.(2020山东
9、师范大学附属中学考前模拟)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是()。C题组2电解池的工作原理A.a极应与X连接B.N极发生还原反应,当N极上消耗11.2 L(标准状况下)O2时,a极增重64 gC.不论b极为何种电极材料,b极的电极反应式一定为2Cl-2e- Cl2D.若有机废水中含有乙醛,则M极的电极反应式为CH3CHO+3H2O-10e- 2CO2+10H+解析解析 根据题给信息知,图甲是将化学能转化为电能的原电池,N极氧气得电子发生还原反应生成水,则N极为原电池的正极,M极废水中的
10、有机物失电子发生氧化反应,M极为原电池的负极。图乙是电解氯化铜溶液的电解池,由于氯离子移向b极,铜离子移向a极,因此a为阴极,应与负极相连,即a极与X相连,b极为阳极,与正极(Y)相连。根据以上分析知,A项正确;N极(正极)氧气得电子发生还原反应,a极上Cu2+得电子发生还原反应,根据得失电子守恒,当N电极上消耗11.2 L(标准状况下)氧气时,a极增重11.2 L22.4 Lmol-14264 gmol-1=64 g,B项正确;b极为阳极,当b极为惰性电极时,电极反应式为2Cl-2e- Cl2,当b极为活性电极时,电极本身失电子发生氧化反应,C项错误;若有机废水中含有乙醛,则图甲中M极为CH
11、3CHO失电子发生氧化反应,发生的电极反应为CH3CHO+3H2O-10e- 2CO2+10H+,D项正确。5.我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2+H2O3H2+N2+CO2。下列说法中错误的是()。AA.a电极为阳极,CO(NH2)2发生还原反应B.b电极的电极反应式为2H2O+2e- H2+2OH-C.每转移6 mol电子,a电极产生1 mol N2D.电解一段时间后,a极区溶液pH减小6.(2020河南中原名校联考)一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时,下列说法正确的是()。DA.图中涉及的能量转化方式共有3种B.两极产生的气体的物质的量之比为11C.电路中每通过1 mol电子,有1 mol H+迁移至a极D.b极上发生的主要反应为N2+6H+6e-2NH3解析解析 图中涉及的能量转化方式有太阳能电能、风能机械能电能,电能化学能等,A项错误;若不考虑H2,O2和NH3的物质的量之比为34,B项错误;H+应向b极迁移,C项错误;b极上发生的反应为N2+6H+6e- 2NH3(主要)、2H+2e- H2(次要),D项正确。
