2020年浙江湖州高考化学二轮复习-电化学复习

高三化学二轮复习专题四电化学,第二课时,高频考向探究,考向三可逆电池及电池综合【核心透析】一、可逆电池1.判断电极(1)“放电”时正、负极的判断负极:元素化合价升高或发生氧化反应的物质。正极:元素化合价降低或发生还原反应的物质。,高频考向探究,(2)“充电”时阴、阳极的判断阴极:“放电”时的负极在“充电”时为阴极。阳极:“放电”时的正极在“充电”时为阳极。2.微粒流向(1)电子流向充电:电源负极阴极,阳极电源正极。放电:负极正极。提示:无论是放电还是充电过程,电子均不能流经电解质溶液。,高频考向探究,(2)离子流向充电:阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。放电:阳离子移向正极,阴离子移向负极。二、可逆电池及电池综合装置图分析示例1.新型可逆电池原理图像的分析可逆电池原理图像的分析方法理解电化学装置图给出的可逆电池放电、充电时原理信息,利用信息结合电化学原理,确定电极名称或充电放电装置,分析电极反应等。,【示例分析1】我国科学家研发了一种新型液流二次电池,其工作原理如图所示。,高频考向探究,自发,原,2S2-2e-=S22,I3+2e-=3I-,阴极,左侧,负,S22+3I-2S2-+I3,高频考向探究,2.“多池组合”电池原理图像的分析准确判断电池种类是关键,灵活利用电子守恒是处理数据的法宝。具体可按以下三个步骤进行:第一步:判断电极原电池一般是两种不同的金属电极或一个为金属电极、另一个为碳棒作电极;而电解池则一般都是两个惰性电极,如两个铂电极或两个碳棒。或者根据电极反应现象判断:在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极,并由此判断电池类型。,高频考向探究,第二步:利用相关概念进行分析判断在确定了原电池和电解池后,利用有关概念作分析和判断,如电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH的变化及电解质溶液的恢复等。第三步:串联装置中的数据处理原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒,分析时要注意两点:串联电路中各支路电流相等;并联电路中总电流等于各支路电流之和。,【示例分析2】目前研究比较热门的Al-H2O2电池,其电池总反应为2Al+3HO2=2AlO2+OH-+H2O。现以Al-H2O2电池电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制备氢气(右侧装置中隔膜仅阻止气体通过,b、c、d均为惰性电极)。,高频考向探究,负,正,CO(NH2)2-6e-+8OH-=CO32+N2+6H2O,b,2H2O+2e-=H2+2OH-,阳,阴,c极导线b极,高频考向探究,3.有附加装置的新型电化学装置的分析一般先要弄清附加装置的作用,然后结合电化学原理分析解答题设各项。,【示例分析3】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。,高频考向探究,O2+4e-+2CO2=2CO32,A,H2-2e-+CO32=CO2+H2O、CO-2e-+CO32=2CO2,正,负,高频考向探究,【典例探究】例32019全国卷为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-ZnNiOOH二次电池,结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-=NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区,D,高频考向探究,解析三维多孔海绵状Zn表面积较大,可高效沉积ZnO,所沉积的ZnO分散度也高,A项正确;根据总反应方程式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2OZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知,充电时Ni(OH)2(s)在阳极上发生氧化反应:Ni(OH)2(s)-e-+OH-(aq)=NiOOH(s)+H2O(l),B项正确;放电时Zn在负极上发生氧化反应:Zn(s)-2e-+2OH-(aq)=ZnO(s)+H2O(l),C项正确;在放电过程中,阴离子应向负极移动,D项错误。,高频考向探究,变式石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而研发的新型可充放电电池,其反应方程式为LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2,其工作原理如图所示。下列关于该电池的说法正确的是()A.充电时,Li+嵌入LiCoO2中B.放电时,LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-e-=Li1-xCoO2+Li+C.放电时负极反应为Li-e-=Li+D.充电时,若转移1mole-,石墨烯电极增重7g,D,高频考向探究,解析根据电池反应知,负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe-=LiCoO2,充电时,阴极、阳极反应式分别是负极、正极的逆反应的反应式。充电时,石墨烯为阴极,发生还原反应生成LixC6,则Li+向石墨烯移动,A错误;放电时,LiCoO2极是正极,发生得电子的还原反应,电极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe-=LiCoO2,B错误;放电时负极反应为LixC6-xe-=C6+xLi+,原电池中无Li单质存在,C错误;充电时,石墨烯电极的电极反应式为C6+xLi+xe-=LixC6,根据关系式xe-C6LixC6,电极增重的实际质量为锂元素的质量,所以若转移1mole-,石墨烯电极增重为1mol7gmol-1=7g,D正确。,命题考向追踪,【历年动态】1.2019天津卷我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极,D,解析根据电池工作原理示意图可以看出,a为电池的正极,电极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-,A项正确;根据正极放电反应可知,阴离子数增加,根据负极放电反应Zn-2e-=Zn2+可知,阳离子数增加,B项正确;充电时,b极电极反应为Zn2+2e-=Zn,b电极每增重0.65g,转移0.02mole-,故有0.02molI-被氧化,C项正确;充电时a电极发生氧化反应,应接电源正极,D项错误。,命题考向追踪,命题考向追踪,2.2018全国卷最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图4-19所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S=2H+S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列叙述错误的是()A.阴极的电极反应:CO2+2H+2e-=CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S=CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,C,解析根据图示可知,ZnO石墨烯电极上发生还原反应,则该电极为阴极,电极反应式为CO2+2e-+2H+=CO+H2O,A项正确;根据题干信息及图中两电极上的反应可知,该电化学(电解池)装置中的总反应为CO2+H2S=CO+S+H2O,B项正确;石墨烯作阳极,ZnO石墨烯作阴极,阳极上的电势应高于阴极上的电势,C项错误;若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,否则会使H2S和S不能稳定存在,D项正确。,命题考向追踪,命题考向追踪,3.2018全国卷我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是()A.放电时,ClO4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3CO2+4e-=2CO32+CD.充电时,正极反应为Na+e-=Na,D,解析放电时,该装置为原电池,阴离子向负极移动,则ClO4向负极移动,A项正确;据电池总反应可知,放电时吸收CO2生成Na2CO3,而充电时则生成CO2,B项正确;放电时,CO2在正极上发生还原反应生成C和CO32,电极反应式为3CO2+4e-=2CO32+C,C项正确;充电时,Na+在阴极上发生还原反应,电极反应式为Na+e-=Na,D项错误。,命题考向追踪,命题考向追踪,【2020预测】4.一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示,石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e-+H2O=MnO(OH)+OH-。该装置工作时,下列叙述正确的是()A.Al电极区的电极反应式:Al-3e-+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+B.石墨电极上的电势比Al电极上的低C.每消耗27gAl,有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上D.若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液,电极反应式相同,A,命题考向追踪,解析MnO2在石墨电极上得电子为正极,Al电极为负极,失电子,发生氧化反应,在氨水中Al失电子生成Al(OH)3沉淀,则负极电极反应式为Al-3e-+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+,A正确;石墨电极为正极,Al电极为负极,正极上的电势比Al电极上的高,B错误;电子只能通过导线由Al电极转移到石墨电极上,C错误;若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液,由于Al(OH)3是两性物质,可以被NaOH溶液溶解,所以电极反应式不相同,D错误。,5.我国科研人员借助太阳能,将光解水制H2与脱硫结合起来,既能大幅度提高光解水制H2的效率,又能脱除SO2,工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.该装置在太阳光下分解水,实现太阳能转化为化学能B.催化剂b附近溶液的pH增大C.催化剂a表面H2O发生还原反应,产生H2D.吸收1molSO2,理