1、1专题 25 电化学（一）【考情报告】考查角度 考查内容 命题特点原电池的工作原理 电极反应的书写原电池的原理电解原理及其应用电解原理电解相关计算金属的电化学腐蚀与防护金属的腐蚀金属的防护通常以选择题形式考查电极反应式的正误判断，电子、离子等的移动方向，电化学原理在电源的制作、金属腐蚀方面的应用等；以客观题形式考查电极反应式、电池反应式的书写，根据电化学原理设计原电池或电解池等；电子转移数量与反应物、生成物关系的简单换算也是常考题型。【考向预测】电化学知识是高中化学的重要内容之一，因此成为历年高考的必考内容。题型为选择题和非选择题，其中选择题重点考查判断电极、判断离子或电子的移动方向、判断电极
2、上发生的反应类型、判断电极附近或整个溶液的酸碱性、判断电极反应式的正误等；非选择题重点考查电极反应式和电池反应式的书写，画原电池的装置图、电解原理的应用、实验探究金属腐蚀的原因与防护的方法电解相关的计算等。高考要求考生通过分析和综合，能够用自然科学的基础知识解释人类生活和社会发展中遇到的某些问题。近几年出现的新技术、新科技有很多与原电池相关，如宇宙飞船上使用的燃料电池、耐用的锂电池等。同时原电池与生物、物理知识相互渗透如生物电池、废旧电池的危害，化学能与电能的转化等都将是高考试题的热点之一。预测电解池、金属的电化学腐蚀与防护知识与新能源、环境保护、工业生产、制备物质等热点问题相结合，将电化学有
3、关知识、元素及其化合物知识、有机化学知识、电解质溶液的有关知识、化学实验设计、化学计算等融合在一起进行考查，是今后高考命题的一个新的变化。【经典在线】1.知识梳理一、原电池1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2构成条件(1)有两个活泼性不同的电极(常见的为金属或石墨)。2(2)将电极插入电解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路。3工作原理如图是 CuZn 原电池，请填空：(1)电极：负极为 Zn，正极为 Cu。(2)电极反应：负极：Zn2e =Zn2 ，正极：Cu 2 2e =Cu。(3)原电池中的三个方向：电子方向：电子从负极流出经外电路流入正极；电流
4、方向：电流从正极流出经外电路流入负极；离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。4原电池的正负极的判断方法：（1）金属与金属或金属与导电非金属做电极时，较活泼金属做负极；较 不活泼金属做正极。（2）根据电子的流向判断：电子流出的极为负极，电子流入的极为正极；也可以根据电流方向判断：电流流出极为正极，电流流入极为负极；（3）根据发生的反应判断：发生氧化反应的极为负极，发生还原反应的极为正极；（4）根据反应现象判断：一般来说，溶解的一极为负极，有气体或固体析出的一极为正极；（5）如果给出一个方程式判断电极反应，则化合价升高的电极为负极，化合价降低的电极为正极，由此可设计原电
5、池。5几种常见的电池（1）锌-锰干电池（一次电池）：锌为干电池的负极，碳棒为正极。以 NH4Cl、ZnCl 2、MnO 2呈糊状液为电解质溶液。电极反应式：负极（锌筒）：Zn2e Zn 2正极（石墨）： 2NH4 2e 2NH 3 H 2 2NH4 2MnO 2 2e 2NH 3Mn 2O3H 2O总反应：Zn2NH 4 Zn 2 2NH 3H 2 Zn2NH 4 2MnO 2 Zn 2 2NH 3Mn 2O3H 2O（2）铅蓄电池 ：3Pb 为负极，PbO 2为正极，30%的 H2SO4溶液为电解质溶液。负极 Pb：PbSO 42 2e PbSO 4正极 PbO2：PbO 24H SO 42
6、 2e PbSO 42H 2O总反应：PbPbO 22H 2SO4 充 电 放 电 2PbSO42H 2O汽车用电池大多用铅蓄电池（3）燃料电池：氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造为：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。 （一般以 KOH 为电解质溶液）负极 H2：2H 24OH 4e 4H 2O 正极 O2：O 22H 2O4e 4OH 总反应： O 22H 22H 2O（4）高能电池锌银电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O 和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金做负极活性材料，电解质溶液为浓 KOH
7、 溶液，已知电池内 Zn 的氧化产物为 ZnO，如：银-锌电池负极：Zn2OH 2e ZnOH 2O 正极：Ag 2OH 2O2e 2Ag2OH 总反应： Ag 2OZnZnO2Ag6原电池原理的应用：（1）设计化学电源：根据氧化还原反应的特点，将其拆成两个半反应：氧化反应和还原反应，分别作为原电池的负极反应式和正极反应式；若发生氧化反应的物质为金属单质，则用该金属作为负极材料，若为气体或溶液中的某种离子，则用惰性材料做负极；而作为正极的材料必须不如负极活泼，或为惰性电极；电解质溶液选择反应中的电解质即可，若与电解质无关，则需选择一种不能使电极材料消耗的电解质溶液，以增强导电性；（2）判断反应
8、速率：如在制取氢气的过程中，加入少量铜或硫酸铜可形成锌铜原电池，使反应速率加快；（3）判断金属的活泼性：一般情况下，作为负极的金属活泼性较强；如：锌铜原电池；（4）金属防护。二、电解原理及其应用1电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀；2.经典精讲4【经典考题 1】 （2018 新课标 3 卷）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O 2与 Li+在多孔碳材料电极处生成 Li2O2-x（ x=0 或 1） 。下列说法正确的是A放电时，多孔碳材料电极为负极B
9、放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中 Li+向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为 Li2O2-x=2Li+（1 ）O 2【答案】D【解析】分析：本题考查的是电池的基本构造和原理，应该先根据题目叙述和对应的示意图，判 断出电池的正负极，再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。 分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO 2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错误的是A放电时，ClO 4 向负极移动B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2C放电时，正极反应为：3CO 2+4e 2CO 32 +CD充电时，正极反应为：Na +eNa【答案】D5【经典考题 4
10、】下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( )A水中的钢闸门连接电源的负极B金属护栏表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜D地下钢管连接镁块【答案】A 【解析】A 项使用的是外加电流的阴极保护法，正确；金属护拦表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜属于物理防腐，不是电化学防护法，B、C 项错误；地 下钢管连接镁块是牺牲阳极的阴极保护法，D 项错误。【经典考题 5】 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：CH 3CH2OH4e H 2O = CH3COOH4H 。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
11、 4.48 L 氧气C电池反应的化学方程式为：CH 3CH2OHO 2 = CH3COOHH 2OD正极上发生的反应为：O 24e 2H 2O = 4OH【答案】C 【经典考题 6】人工光合作用能够借助太阳能，用 CO2和 H2O 制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH 的原理示意图，下列说法不正确的是( )6e太阳光催化剂a催化剂bH质子交换膜A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂 a 表面发生氧化反应，有 O2产生C催化剂 a 附近酸性减弱，催化剂 b 附近酸性增强D催化剂 b 表面的反应是 CO22H 2e 一 HCOOH【答案】C 【解析】由题意知，这是太阳能电池，是
12、太阳能引发原电池反应，形成电能，再转化为化学能，A 项正确。CO2和水生成 HCOOH 的化学方程式为： ，负极 a 反应为：2H 2O4e = 4H O 2(B 项正确，C 项错)；正极 b 反应为：2CO 24H 4e = 2HCOOH(D 项正确) 【解题技巧】书写原电池的电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后 结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。1电极反应式书写的一般方法(1)拆分法：写出原电池的总反应。如 2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2 。把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守
13、恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe 3 2e =2Fe2 ，负极：Cu2e =Cu2 。(2)加减法：写出总反应。如 LiLiMn 2O4=Li2Mn2O4。写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如 Lie =Li (负极)。利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即 LiMn2O4Li e =Li2Mn2O4(正极)。2燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。7如甲烷燃料电池(电解质为 NaOH 溶液)的反应式为：CH42O 2=CO22H 2O CO22Na
14、OH= =Na2CO3H 2O 式式得燃料电池总反应式为CH42O 22NaOH= =Na2CO33H 2O。第二步：写出电池的正极反应式：根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是 O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：a酸性电解质溶液环境下电极反应式：O 24H 4e =2H2O。b碱性电解质溶液环境下电极反应式：O 22H 2O4e =4OH 。c固体电解质(高温下能传导 O2 )环境下电极反应式：O 24e =2O2 。d熔融碳酸盐(如：熔融 K2CO3)环境下电极反应式：O 22CO 24e =2CO 。23第三步：根据电池总反应式和正
15、极反应式写出电池的负极反应式：电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。【规律总结】误点警示：（1）原电池工作时，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。不要混淆。（2）不要认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池，如燃料电池的负极为惰性电极，就不和电解质溶液反应。（3）活泼金属不一定做负极如 MgNaOH 溶液Al 构成的原电池，Al 自发的与 NaOH 溶液发生氧化反应，作负极。（4）不要错误地认为电子通过电解质溶液，在闭合电路中电子走陆路(导线)，离子走水路(电解质溶液)，电子不能通过电解质溶液。（5）在书写电极反应式时，不要
16、只关注得失电子，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。如酸性氢氧燃料电池中的正极反应式为 O24e 4H =2H2O，而不是 O24e =2O2 或O24e 2H 2O=4OH 。（6）在碱性燃料电池中有时易把正极反应错写为：4OH 4e =O22H 2O，应为O24e 2H 2O=4OH 。（7）电解质溶液复原的原则：“减少什么补什么” ，即加入的物质与析出的物质相同或等价。不要只注意恢复电解前的电解质的量，而忽视了溶液的浓度。如恢复电解 CuSO4溶液原状，应加入 CuO 或 CuCO3，不能加 Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3，这样会使“H 2O”增加；电解盐酸从溶液中出去的是 H2和 Cl2(11)，故补入时应通入 HCl 气体而不是加入盐酸。8（8）如果电解质和水同时被电解则产物一般为三种：如 AgNO3溶液、C uSO4溶液、NaCl 溶液等，可以此作为推断题的突破口。（9）在电解食盐水的过程中，阴极区显碱性。不要错误认为阴极上产生的 OH 因带负电荷，移向阳极，使阳极显碱性。（10）只有水被电解时，不要误认为溶液的 pH 不变化或一定变化。若电解 NaOH 溶液 pH 增大、电解 H2SO4溶液 pH 减小、电解 Na2SO4溶液 pH 不变。
