1、2022届高考二轮复习专题突破电化学原理与应用要点整合一、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)判断电池类型 确认电池原理 核
2、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断:阴离子向阳极迁移,阳离子
3、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+2H2O,硫酸参加反应,浓度减小
4、,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- Li2O2D.充电时锂电极应连
5、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,不能发生自发的氧化还原反应,无法形
6、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。下列叙述错误的是()。BA
7、.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充放电,成功地实现了对磁性的
8、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山东师范大学附属中学考前模拟)图
9、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极废水中的有机物失电子发生氧化反应,M
10、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CH3CHO失电子发生氧化反应,
11、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
12、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。2022届高考二轮复习专题突破与量有关的离子方程式书写题组一连续型1.指反应生成的离子因又能跟剩余(过量)的反应物继续反应而跟用量有关。(1)可溶性多元弱酸(或其酸酐)与碱溶液反应。如CO2通入NaOH溶液中：
13、碱过量： ；碱不足： 。(2)多元弱酸(或其酸酐)与更弱酸的盐溶液反应。如CO2通入NaAlO2溶液中：NaAlO2过量： ；NaAlO2不足： 。题组一连续型1.指反应生成的离子因又能跟剩余(过量)的反应物继续反应而跟用量有关。(3)多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸：盐酸不足： ；盐酸过量： 。(4)铝盐溶液与强碱溶液反应铝盐过量： ；强碱过量： 。Al33OH=Al(OH)3题组一连续型1.指反应生成的离子因又能跟剩余(过量)的反应物继续反应而跟用量有关。(5)NaAlO2溶液与强酸溶液反应NaAlO2过量： ；强酸过量： 。(6)Fe与稀HNO3溶液反应Fe过量： ；稀H
14、NO3过量： 。题组二先后型（竞争型）2.一种反应物的两种或两种以上的组成离子，都能跟另一种反应物的组成离子反应，但因反应次序不同而跟用量有关。(1)NH4HSO4溶液与NaOH溶液的反应NaOH不足： ；NaOH过量： 。(2)将Fe(NO3)3溶液与HI混合HI不足： ；HI过量： 。HOH=H2O(3)向含有OH、 的溶液中，逐滴加入稀盐酸至过量，反应的离子方程式依次为 ； ； ； 。OHH=H2OAl(OH)33H=Al33H2O题组二先后型（竞争型）2.一种反应物的两种或两种以上的组成离子，都能跟另一种反应物的组成离子反应，但因反应次序不同而跟用量有关。(4)向含有H、Al3、 的溶
15、液中，逐滴加入NaOH溶液至过量，反应的离子方程式依次为 ； ； ； 。HOH=H2OAl33OH=Al(OH)3(5)FeBr2与少量Cl2反应： ；FeBr2与足量Cl2反应：FeBr2与Cl2的物质的量为1:1反应: 。2Fe2+Cl2 =2Fe3+2Cl-； ； 2Fe2+4Br-+3Cl2 =2Fe3+ +2Br2+6Cl-2Fe2+2Br-+2Cl2 =2Fe3+ +Br2+4Cl-氧化性顺序为：氧化性顺序为：Cl2Br2Fe3+I2S；对应离子的还原性顺序为：对应离子的还原性顺序为：Cl-Br-Fe2+I-S2-题组三配比型3.当一种反应物中有两种或两种以上组成离子参与反应时，因
16、其组成比例不协调(一般为复盐或酸式盐)，当一种组成离子恰好完全反应时，另一种组成离子不能恰好完全反应(有剩余或不足)，因而跟用量有关。(1)Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液反应NaOH不足： ；NaOH过量： 。(2)NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液反应NaHCO3不足： ；NaHCO3过量： 。(3)Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液反应nBa(OH)2n(NaHSO4)11 ，此时溶液呈 性；nBa(OH)2n(NaHSO4)12 ，此时溶液呈 性，若向该溶液中再加入Ba(OH)2溶液，离子方程式为 。碱中(4)NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2溶液反应nNH4Al(SO4)
17、2nBa(OH)211 ；nNH4Al(SO4)2nBa(OH)212 。解题技巧“定一法”书写酸式盐与碱反应的离子方程式(1)根据相对量将少量物质定为“1 mol”，若少量物质有两种或两种以上离子参加反应，则参加反应离子的物质的量之比与物质组成之比相符。(2)依据少量物质中离子的物质的量，确定过量物质中实际参加反应的离子的物质的量。(3)依据“先中和后沉淀”的思路正确书写离子方程式。1.(2019日照市高三模拟)下列离子方程式与所述事实相符且正确的是( )A.用H2O2从酸化的海带灰浸出液中提取碘：2IH2O2=I22OHD D能力提升解析用H2O2从酸化的海带灰浸出液中提取碘，离子方程式：
18、2IH2O22H=I22H2O，故A错误；2.(2020江西模拟)下列离子方程式的书写及评价均合理的是（ ）选项离子方程式评价A将1 mol Cl2通入含1 mol FeI2的溶液中：2Fe22I2Cl2=2Fe34ClI2正确；Cl2过量，可将Fe2、I均氧化B1 molL1的NaAlO2溶液和2.5 molL1的HCl溶液等体积均匀混合： 5H=Al3Al(OH)3H2O正确； 与Al(OH)3消耗的H的物质的量之比为23C过量SO2通入NaClO溶液中：SO2H2OClO=HClO正确；说明酸性：H2SO3强于HClODMg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应：Mg2 OH=MgC
19、O3H2O正确；酸式盐与碱反应生成正盐和水B B解析A项，将1 mol Cl2通入含1 mol FeI2溶液中，Cl2不足，先氧化I，离子方程式：2ICl2=2ClI2，错误；3.(2020天津调研)请按要求书写下列离子方程式：(1)复分解离子反应中，量变引起的变化。将NaHSO4溶液滴入Ba(OH)2溶液中，当溶液恰好呈中性时，反应的离子方程式为_。解析当溶液呈中性时，n(H)n(OH)，可假设Ba(OH)2为1 mol，即Ba2为1 mol，OH为2 mol，需要2 mol NaHSO4，反应的离子方程式为2H Ba22OH=BaSO42H2O；向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶
20、液，至沉淀完全，写出反应的离子方程式：_。在上述溶液中继续滴入NaHSO4溶液，此时离子方程式为_。0.2 molL1的NH4Al(SO4)2溶液与0.3 molL1的Ba(OH)2溶液等体积混合：_。解析NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2按照23的物质的量之比反应生成氢氧化铝、硫酸钡和硫酸铵，离子方程式：2Al3 3Ba26OH=2Al(OH)33BaSO4。(2)氧化还原反应中，反应物及量的变化。向含有a mol FeBr2的溶液中，通入x mol Cl2，若xa_，若x4a_。解析向含有a mol FeBr2的溶液中，通入x mol Cl2，若xa，亚铁离子全部被氧化，溴离子一半被氧化，则反应的离子方程式为2Fe22Br2Cl2=Br22Fe34Cl；若x4a，亚铁离子和溴离子全部被氧化，反应的离子方程式为2Fe24Br3Cl2=2Br22Fe36Cl。2Fe22Br2Cl2=Br22Fe34Cl2Fe24Br3Cl2=2Br22Fe36Cl
