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高三化学二轮专题复习 电化学原理及其应用 蓬莱一中 梁诏才 2018年理综考试说明 理解原电池和电解池的构成、工作原理及 应用。 能正确书写电极反应和电池反应方程式。 了解常见化学电源的种类及其工作原理。 了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐 蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 重难点分析 原电池工作原理及电解池工作原理的理解 两电极上发生的反应 电子的运动方向 离子的运动方向 电极附近或溶液的酸碱性变化的分析 原电池或电解池的电极或电池方程式的书写，尤 其是新型化学电源或新型电解池的电极方程的书 写 金属电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止 金属腐蚀的措施。 正 极 负 极 e e e 失电子 化合价升高 发生氧化反应 阳离子 得电子 化合价降低 发生还原反应 阴离子 强调：电子不下水，离子不上岸 考点一 原电池的构造、工作原理及其应用 (2013江苏单科,9,2分)Mg-H2O2电池可用于驱动无人 驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如下 。该电池工作时,下列说法正确的是( ) A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl-向正极移动 猜出电池反应Mg+H2O2=Mg(OH)2 例题1 Mg-H2O2 (2013课标,10,6分,0.47) 银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘 故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入 食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现 黑色会褪去。下列说法正确的是( ) A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl 猜想出原电池反应是 Al 和 Ag2S反应置换出Ag Al2S3与水 剧烈反应 右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机 光敏燃料（S）涂覆在纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀 铂构成，电池中发生的反应为： TiO2/s TiO2/S（激发态） TiO2/S TiO2/S+e I32e 3I 2TiO2/S+3I 2TiO2/SI3 下列关于该电池叙述错误的是： A电池工作时，I离子在镀铂导电 玻璃电极上放电 B电池工作时，是将太阳能转化 为电能 C电池的电解质溶液中I 和I3 的 浓度不会减少 D电池中镀铂导电玻璃为正极 例题2（2010年新课标理综题T10） （2011海南11，改编）根据 下图，回答问题： （1）烧杯a中发生 反 应，电极反应式为： 。 烧杯b中发生 反应， 电极反应式为： 。 （2）盐桥中阳离子移向烧杯 （填“a”或“b” ） 例题3 还原 氧化 O2+4e-+2H2O4OH- Zn Zn 2+ + 2e- a 负极正极 注意：“强者”优先放电 (2013课标,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电 极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的 陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是 A.电池反应中有NaCl生成 B.电池的总反应是金属钠还原 三价铝离子 C.正极反应为:NiCl2+2e-=Ni+2Cl- D.钠离子通过钠离子导体在两电 极间移动 跟踪练习 猜想电池反应：2Na + NiCl 2 =2NaCl + Ni 强者优先 我国成功研制的一种新型可充电AGDIB电池（铝-石 墨双离子电池）采用石墨、铝锂合金作为电极材料，以 常规锂盐和碳酸酯溶剂为电解液，电池反应为： CxPF6+LiyAl=Cx+LiPF6+Liy-1+Al。放电过电过 程如图图，回 答下列问题问题 ： （1）放电时B为 极 （2）放电时铝能否失电子？ （3）电解液能否用常规锂盐 和水做电解液？ 负 不能 强者优先 不能 重点突破一：盐桥与化学平衡移动 Cu C FeCl3溶液 CuCl2溶液 FeCl3溶液 Cu C 问题问题 引入：若将Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2设计成 原电池，请画出原电池装置图。 盐桥 问题追问： 上述两种原电池中，装置2比装置1的优点是什么？ 盐桥有什么作用？ 重点突破一：盐桥与化学平衡移动 【总结】 1、带盐桥原电池能将氧化剂和还原剂隔离，从而使 氧化反应和还原反应彻底分开，所以能更好的将化学 能转化为电能。 2、盐桥作用：连接两种电解质溶液，使离子能发生 定向移动，从而起导电作用。 重点突破一：盐桥与化学平衡移动 3带盐桥原电池的结构 负极正极 还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物 氧化反应还原反应 【总结】 或惰性电极 思考题： 如何将MnO4-+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O 设计成原电池？ 还原反应（正极） 氧化反应 （负极） cc 酸性KMnO4溶液 FeCl2溶液 负极正极 重点突破一：盐桥与化学平衡移动 思考题： MnO4-+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O 酸性KMnO4和 FeCl2混合溶液 该操作时，电流表(A)指针能否发生偏转？ 不能， 因氧化剂和还原剂在溶液中直接发生氧化还原反应 化学能直接转化为热能。 把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时， 必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显 的电流出现。 强调： 重点突破一：盐桥与化学平衡移动 氧化剂/还原产物 惰性电极 还原剂/氧化产物 正极 负极 【例题】 控制适合的条件，将反应2Fe32I 2Fe2I2设计成 如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 A. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+ . B. 反应开始时，乙中石墨电极上发生 反应 C. 反应达到化学平衡状态时， 。 D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石 墨电极为 。 E.电流计读数为零后，若向 乙中加入KI固体，则盐桥中 的阳离子向 中移动 F.电流计读数为零后，若向 甲中加入铁粉，则乙中石墨 电极为 极 Fe3Fe2+ 被还原 氧化 Fe2Fe3+ I- I2 正极 I- I2 乙为负极 甲 电流计读数为零 甲为负极 Fe3减小Fe2+增多 反应逆向进行 正 Fe2Fe3+ 甲为负极 甲为负极 重点突破一：盐桥与化学平衡移动 2：原电池中的化学平衡移动 下图、分别是甲、乙两组同学将反应: “AsO43-2I2H AsO33-I2H2O”设计成的原电池 装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量 浓盐酸；乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。 下列叙述中正确的是( ) A.甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B.甲组操作时，溶液颜色变浅 C.乙组操作时，C2作正极 D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为 I22e=2I 跟踪练习 正向移动 逆向移动 I2 2I- SO2 第一步： 第二步： +4+6 第三步： 第四步： 标好化合价，找准得失电子数 根据题意和反应原理，找准反应物和产物 根据电解质环境，配电荷守恒 配原子个数守恒 SO42- SO2 SO42- 2e- SO2 - 2e- SO42-+ 4H+ SO2 -2e- SO42- +4H+ 2H2O H2SO4 重点突破二：电极反应式的书写 问题问题 ： 现现欲用原电电池原理将SO2和O2 转转化为为重要化工 原料H2SO4。负极的电极反应式为 。 书写电极方程式应注意的问题 SO2 注意1：电极反应属离子反应范畴 第一步：根据题意，找准反应物和产物 SO42- 例如：某碱性高铁电池，放电时的电池反应为： 2K2FeO4+3Zn Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，正极反应 式为： 2K2FeO4+6e-+5H2O Fe2O3+10OH-+4K+ 注意2：电解质溶液对产物存在形式的影响 例1甲烷碱性燃料电池放电时负极反应式为： CH4+8OH- CO2+8e-+6H2O 例2（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料 电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金 为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 B以NaOH溶液为电解液时，负极反应为： Al3OH3e-Al(OH)3 CO32- H2SO4 【总结】 Al(OH)4- FeO42- 第三步：根据电解质环境，配电荷守恒 SO2 SO42- + 2e- + 4H+ 注意3：电解质溶液环境对电极反应的影响 例如：氢氧燃料电池不同环境下的正极反应式的区别 电解质电解质正极反应应式 酸性酸性 碱性碱性 熔融碳酸盐熔融碳酸盐 熔融氧化物熔融氧化物 书写电极方程式应注意的问题 + 4OH- O2+4e-+ 4H+ O2+4e- O2+4e- O2+4e- + 2H2O 2H2O 4OH- 2CO32-+ 2CO2 2O2- 【2016年高考海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料， KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是（ ） B正极反应式为2FeO42+ 10H+6e=Fe2O3+5H2O 【总结】 1、(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理 示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 ( ) B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH-2e-=2H2O D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-=2CO32- H2-2e- = +CO32-CO2+H2O 【跟踪练习】 2（2011新课标全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的 总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2 【跟踪练习】 (1)电池放电时，负极反应为 ; 正极反应为 ; (2)电池放电时，负极附近溶液的pH ; 正极附近溶液的pH ; Fe+2OH-2e-+Fe(OH)2 Ni2O3+ 2e- +3H2O2OH-+2Ni(OH)2 减小 升高 (3)电池放电一段时间后，溶液的pH ; 升高 分析电极附近溶液酸碱性变化，应该分析电极反应 分析电解液酸碱性变化，应该分析电池总反应 【方法指导】 不考虑阴阳离子的移动的影响 (2016四川理综,5)某电动汽车配载一种可充放电的锂 离子电池,放电时电池总反应为: Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x1)。 写出负极反应式和正极反应式 思考题： 1、根据元素守恒确定反应物和产物 Li1-xCoO2 LiCoO2 LixC6 C6 2、根据原子个数守恒配平 Li1-xCoO2 LiCoO2 LixC6 C6 +xLi+ +xLi+ 3、根据电荷守恒配平电子 Li1-xCoO2 LiCoO2+xLi+ LixC6 C6+xLi+ +xe- -xe- 正极反应式： 负极反应式： 我国成功研制的一种新型可充电AGDIB电池（铝-石 墨双离子电池）采用石墨、铝锂合金作为电极材料，以 常规锂盐和碳酸酯溶剂为电解液，电池反应为： CxPF6+LiyAl=Cx+LiPF6+Liy-1+Al。放电过电过 程如图图，放 电时负极反应式和正极反应式。 跟踪练习 CxPF6 =Cx+LiPF6 LiyAl =Liy-1+Al PF6-+e- + Li +-e- 正极反应式： 负极反应式： (2017课标,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、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:16Li+xS8 =8Li2Sx(2x8)。 电池工作时,正极可发生反应. Li2S8 = Li2S6 正极 34+2Li+2e- 【跟踪练习】 用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行 电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示( 电极材料为石墨)。 (1)图中a极要连接电源的)_极， (2)阳极电极反应式为 。 阴极电极反应式为 。 考点二 理解电解池的构成、工作原理及其应用 问题导入： 负 （3）B口流出的物质是_。 C口流出的物质是_。 阴极 阳极氧化反应 SO32-SO42-2e-+2H+H2O 阴极 （强者优先） 还原反应 （强者优先） 2H+2e-=H2 有关电解池原理题目解题思路 阴 极 阳 极 e e 氧化反应 化合价升高 失电子 阳离子 还原反应 化合价降低 得电子 阴离子 电源 + _ 常规电解池的放电规律： 阳极（还原性强的先放电）： 阴极（氧化性强的先放电）： 活泼金属简单阴离子 S2- I- Br- Cl- OH- 简单阳离子 （Ag+ Fe3+ Cu2+ H+) 【总结】 (2011海南)一种充电电池放电时的电极反应为 H2+2OH-=2H2O +2e- ； NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- 当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的 反应是 A. H2O的还原 B. NiO(OH)的还原 C. H2的氧化 D. Ni(OH) 2的氧化 阳极 （氧化反应） 原电池充电时： 负极 接 负极 负极 接 正极 正极 接 【规律总结】 充电电池的“-”接线柱： 放电时为负极（发生氧化反应） 充电时接电源的负极 是阴极（发生还原反应） 充电电池的“+”接线柱： 放电时为正极（发生还原反应） 充电时接电源的正极 是阳极（发生氧化反应） (2011江苏20（4）)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装 置示意图见图12（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均 为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为 。 N2CO(NH2)2 -30+4 +6e-+CO2 +CO32-+8OH-+6H2O 重点突破一：电极反应式书写 【2015福建理综化学】某模拟“人工树叶”电化学实验 装置如右图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料 (C3H8O)。a电极的反应为： 。 CO2 C3H8O 3 +12 -6 +18e- +18H+ +5H2O (2014山东理综,30)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。 由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-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,阴极电极反应式为 。 说明不存在Cl- Cl原子守恒 4Al2Cl7- =7AlCl4- 电极反应式： 7AlCl4- =4Al2Cl7- +3e- -3e- +Al + Al ( 阴极) ( 阳极) 4Al2Cl7- +3e- =7AlCl4-+ Al (2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示,电池总反应为 2Ag+Cl2= 2AgCl。 D.当电路中转移0.01mole-时,通过阳离子交换膜的H+物质的量是 。交换膜左侧溶液中约减少 mol离子。 负极 正极 H+ Ag - e- =Ag +AgClCl -+ 若将上述原电池的电解质溶液 换成MgCl2溶液,当电路中转移 0.1 mol e 时，通过阳离子交 换膜的Mg2+物质的量 。 0.01mol0.01mol 0.01mol 0.02 0.05mol 重点突破二：离子交换膜和“串联”装置 【总结】 外电路转移电子数等于溶液中转移离子的电荷数 1.离子交换膜 (2016-新课标I卷-11改编)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SO42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。 下列叙述不正确的是（ ） A.ab为阳离子交换膜， cd为阴离 子交换膜 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以 得到NaOH和H2SO4产品 C.通电后中间隔室的SO42离子向 正极区迁移，负极区电极反应为： 2H2O+2e- = H2+2OH-，负极区溶液 pH升高 D.当电路中通过1mol 电子的电量 时，通过ab 、cd两膜的离子数目 相等 D SO42- Na