高考化学一轮复习微专题五电化学思维建模（含解析）.docx

微专题五 电化学思维建模一、新型电源及电化学反应式书写1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)2.已知总方程式，书写电极反应式(1)书写步骤步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne)。步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。步骤三：写电极反应式。负极反应：还原剂ne=氧化产物正极反应：氧化剂ne=还原产物(2)书写技巧若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：总反应式：CH3OCH33O2=2CO23H2O正极：3O212H12e=6H2O负极：CH3OCH33H2O12e=2CO212H特别提醒简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结负极正极二、串联电池的两大模型1常见串联装置图模型一外接电源与电解池的串联(如图)A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。模型二原电池与电解池的串联(如图)图乙显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。2“串联”类电池的解题流程【专题精炼】1.我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍，装置原理如图所示，其中固体薄膜只允许Li通过。锂离子电池的总反应为xLiLi1xMn2O4LiMn2O4。下列有关说法错误的是()A.放电时，Li穿过固体薄膜进入水溶液电解质中B.放电时，正极反应为Li1xMn2O4xLixe=LiMn2O4C.充电时，电极b为阳极，发生氧化反应D.该电池的缺点是存在副反应2Li2H2O=2LiOHH2【答案】D【解析】Li为活泼金属，放电时，发生氧化反应，故电极a为负极，阳离子从负极移向正极，即Li穿过固体薄膜进入水溶液电解质中，然后移向电极b，A、B项正确；充电时，电池正极接电源正极，发生氧化反应，是阳极，C项正确；由于固体薄膜只允许Li通过，水不能与Li接触，故不存在Li与水的反应，D项错误。2.硼化钒空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如下图所示，该电池工作时的反应为：4VB211O2=4B2O32V2O5，下列说法正确的是()A.电极a是电源负极B.溶液中的OH向a极移动C.电子由VB2极经KOH溶液流向电极aD.VB2极发生的电极反应为：2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O【答案】D【解析】空气中的O2是氧化剂，故a是电源正极，A错误；电子由VB2极经外电路流向电极a，溶液不传导电子，C错误；VB2极发生的电极反应用总反应减去2H2OO24e=4OH，D正确。3.我国科技工作者首次提出一种新型的Li电池，该电池正极为含有I、Li的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是()A.甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图B.放电时，液态电解质溶液的颜色加深C.充电时，Li穿过隔膜从右侧移向左侧D.放电时，负极反应式为【答案】D【解析】“负极为固态有机聚合物”，即固态有机聚合物在负极失电子，电极反应式为，故乙是原电池工作原理图，A错误、D正确；放电时，正极电极反应式为I2e=3I，I被还原为I，液态电解质溶液颜色变浅，B错误；充电过程为电解过程，阳离子从阳极移向阴极，即甲中Li从左侧移向右侧，C错误。4某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A电流方向：电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu22e=Cu【答案】A【解析】当多个电化学装置串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极电极，电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极为正极，因此电极为电解池的阳极，其电极反应式为Cu2e=Cu2，错误。5下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是()选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3【答案】B【解析】A项，当X为MgSO4时，b极上生成H2，电极质量不增加，错误；C项，X为FeSO4，Y为Al2(SO4)3，b、d极上均产生气体，错误；D项，b极上析出Cu，d极上析出Ag，其中d极增加的质量大于b极增加的质量，错误。6某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_mL(标准状况下)，丙池中_极析出_g铜。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】(1)原电池CH3OH6e8OH=CO6H2O(2)阳极4AgNO32H2O4AgO24HNO3(3)280D1.60(4)减小增大【解析】(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2O。(2)乙池中电解AgNO3溶液，其中C作阳极，Ag作阴极，总反应式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。(3)根据各电极上转移的电子数相同，得n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，故V(O2)22.4 L0.28 L280 mL，m(Cu)64 g1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，使溶液pH减小。7.(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作_极，表面发生的电极反应为_。(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。X为_极，Y极反应式为_。Y极生成1 mol Cl2时，_ mol Li移向_(填“X”或“Y”)极。(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为_；正极反应式为_。(4)MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl负极反应式为_；正极反应式为_。【答案】(1)正CO22e2H=HCOOH(2)正2Cl2e=Cl22X(3)N2H44e4OH=N24H2OO24e2H2O=4OH(4)Mg2e=Mg22AgCl2e=2Ag2Cl【解析】(1)从图示可以看出，左侧H2O转变成O2，O元素被氧化，电极a为负极，电极反应式为2H2O4e=4HO2，H通过质子交换膜进入右侧发生反应，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极，电极反应式为CO22e2H=HCOOH。(2)根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。(3)根据装置可知N2H4N2为氧化反应，在负极上发生反应。8.以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点（1）氨燃料电池使用的电解质溶液是2molL1的KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O该电池负极的电极反应式为；每消耗1.7g NH3转移的电子数目为（2）用氨燃料电池电解CuSO4溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为L（3）纳米级氧化亚铜（Cu2O）是一种重要光电材料现用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质制备纳米级氧化亚铜（Cu2O），电解反应为2Cu+H2OCu2O+H2铜棒上发生的电极反应式为【答案】（1）2NH3+6OH6e=N2+6H2O；0.3NA；（2）4OH4e=O2+2H2O；1.12；（3）2Cu2e+H2O=Cu2O+2H+【解析】（1）电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH3+6OH6e=N2+6H2O，反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4g NH3物质的量=0.1mol，转移的电子数为0.3NA；（2）用氨燃料电池电解CuSO4溶液，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电而析出铜，阳极上电极反应式为：