高考化学二轮复习 专题2 化学基本理论 第7讲 原电池与电解池学案

第7讲原电池与电解池考纲定位命题热点及考频考题核心素养1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。1.新型化学电源2017年卷T11；2016年卷T11；2016年卷T11；2015年卷T11；2014年卷T121.变化观念认识原电池和电解池反应的实质。2.科学探究通过实验探究相关电化学问题。3.模型认知运用原电池和电解池模型解释一些化学现象。4.社会责任对与电化学相关的社会热点问题能进行正确的价值判断。2.电解原理及应用2017年卷T11；2016年卷T11；2014年卷T27(4)3.电化学原理的综合应用2017年卷T11命题热点1新型化学电源(对应学生用书第26页)储知识剖解重点难点备考1原电池正、负极的判断方法2原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写 (2)复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：CH42O22OH=CO3H2O总反应式2O24H2O8e=8OH正极反应式CH410OH8e=7H2OCO负极反应式3四步突破可充电电池悟真题挖掘关键信息解题例1(2017全国卷)全能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中C石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多审题指导题眼挖掘关键信息原电池，电解质为固态电池内部，阳离子(Li)移向电池的正极Li化合价升高，失去电子，是负极电子守恒DA对：原电池工作时，Li向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S82Li2e=Li2S8、3Li2S82Li2e=4Li2S6、2Li2S62Li2e=3Li2S4、Li2S42Li2e=2Li2S2等。B对：电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g。C对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。D错：电池充电时电极a发生反应：2Li2S22e=Li2S42Li，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少。方法技巧四步解决新型化学电源问题(1)判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和电池反应。(3)充电电池放电时为原电池失去电子的为负极反应。(4)电极反应总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式另一电极反应式。对点练沿着高考方向训练1(2017九江等八校4月联考)锂铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力， 其中放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH， 下列说法不正确的是() 【导学号：97184078】A放电时，正极的电极反应式为Cu2OH2O2e=2OH2CuB放电时，电子透过固体电解质向Li极移动C通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD整个反应过程中，氧化剂为O2B放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH，正极上Cu2O反应，碱性条件下通空气时，铜被氧化，表面产生Cu2O，A、C正确；放电时，阳离子向正极移动，则Li透过固体电解质向Cu极移动，但电子不能在电解质中移动，B错误；D.碱性条件下通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，放电时Cu2O转化为Cu，则整个反应过程中，铜相当于催化剂，氧化剂为O2，故D正确。2(2017衡水中学考前模拟)一种光化学电池的结构如下图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl(s)=Ag(s)Cl(AgCl)，Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面，接着Cl(AgCl)eCl(aq)，若将光源移除，电池会立即回复至初始状态。下列说法正确的是() 【导学号：97184079】A光照时，电流由Y流向XB光照时，Pt电极发生的反应为2Cl2e=Cl2C光照时，Cl向Ag电极移动D光照时，电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq)D光照时，AgCl在X电极得到电子，X电极是正极，Y电极是负极，电流由X流向Y，A错误；光照时，Pt电极发生的反应为2Cue=Cu2，B错误；光照时，Cl向负极Pt电极移动，C错误。3(2017武汉模拟)下图是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是()A该电池不能在高温下工作B电池的负极反应为：C6H12O66H2O24e=6CO224HC放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H从阳极 室进入阴极室D微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生 物相容性等优点，值得研究与推广C高温条件下微生物会死亡，该电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成二氧化碳气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。4(2017江西师大附中三模)我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式： xZnZn1xMn2O4ZnMn2O4(0xaD该过程中的产品主要为H2SO4和H2B根据Na和SO的移向可知Pt()为阴极，电极反应为2H2e=H2，Pt()为阳极，电极反应为HSOH2O2e=SO3H、SO2eH2O=SO2H。4(2017湖北七市调研)如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是() 【导学号：97184083】A反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区B乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe2e=Fe2C通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O24e2H2O=4OHD反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变A甲装置为甲醚燃料电池，充入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，充入甲醚燃料的一极为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极。5(2017信阳一模)某充电宝锂离子电池的总反应为xLiLi1xMn2O4LiMn2O4(0x1)，某手机镍氢电池总反应为NiOOHMHMNi(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是()A锂离子电池放电时，Li向正极迁移B镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2 OHC如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电D锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4xe=Li1xMn2O4 xLiDA项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li向正极迁移， A正确；B项，放电时，正极发生还原反应，方程式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，B正确；C项，题图表示锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，故负极Li接M极发生MHe=MH，C正确；D项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Lie=Li，故D错误。归纳总结两种“串联”装置图比较图1图2图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图2中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过两池的电子数目相等。提能力针对热点题型训练(见专题限时集训T4、T8、T11、T14)复习效果验收| 真题试做预测尝鲜(对应学生用书第31页)体验高考真题1(2017全国卷)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动CA对：该电解池阳极发生的电极反应为2Al3H2O6e=Al2O36H，铝化合价升高失电子，所以待加工铝质工件应为阳极。B对，C错：阴极发生的电极反应为2H2e=H2，阴极可选用不锈钢网作电极。D对：电解质溶液中的阴离子向阳极移动。2(2016全国乙卷)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2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成BA项正极区发生的反应为2H2O4e=O24H，由于生成H，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O2e=H22OH，阴离子增多，中间隔室的Na向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O4e=O24H，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。3(2016全国卷)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A负极反应式为Mg2e=Mg2B正极反应式为Age=AgC电池放电时Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2BMgAgCl电池的电极反应：负极Mg2e=Mg2，正极2AgCl2e=2Ag2Cl，A项正确，B项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。4(2015全国卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2OA图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O24e4H=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O224e24H=12H2O，负极的电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，两式相加得电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O，故D正确。5(2014全国卷节选)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过): 【导学号：97184084】(1)写出阳极的电极反应式_。(2)分析产品室可得到H3PO2的原因_。(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_。【解析】(1)阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=4HO2。(2)H2O放电产生H，H进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：HH2POH3PO2。(3)如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能被氧化。【答案】(1)2H2O4e=O24H(2)阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(3)POH2PO或H3PO2被氧化预测2018年高考考情预测 预测2018年仍以传统题型为主，会更加突出实际应用，要特别关注装置图的绘制、金属的腐蚀和绿色能源的开发。1室温时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2，组成的原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是() 【导学号：97184085】A该原电池的正极反应为Zn2e=Zn2B电池工作一段时间后，甲池的c(Cl)增大C一段时间后，乙池中溶液的红色逐渐褪去D石墨电极上发生氧化反应C该电池的总反应为Zn2Fe3=2Fe2Zn2，Zn为负极，电极反应为Zn2e=Zn2，A错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池中c(Cl )不变，B错误；由于右烧杯中的Fe3被还原为Fe2，所以右烧杯中溶液的红色逐渐褪去，C正确；石墨电极为正极，得电子，发生还原反应，D错误。 2纳米氧化亚铜在制作陶瓷等方面有广泛应用。利用电解的方法可得到纳米Cu2O，电解原理如图所示。下列有关说法不正确的是() 【导学号：97184086】Ab极为负极B铜极的电极反应式为2Cu2e2OH=Cu2OH2OC钛极附近逸出O