2022年高考化学微专题电化学的原理与应用

2022年高考化学微专题电化学的原理与应用 考什么？1.原电池原理及其应用2.电解池原理及其应用3.金属的腐蚀与防护 备什么？1.备知识2.备高考3.备方法 【备知识】电化学原电池电解池原理应用原理应用形成条件正负极判断电极反应式书写化学电源比较金属的活泼性金属的腐蚀与防护加快化学反应速率形成条件阴阳极判断电极反应式书写氯碱工业电解精炼铜电镀电解冶炼金属防腐综合分析二次电池电子、电流、阴阳离子流向；溶液pH变化放电充电 负极正极电解质溶液e-失电子，发生氧化反应e-得电子，发生还原反应电子在外电路定向移动形成电流An+Bn-An+Bn-一般较活泼的金属一般较不活泼的金属或碳棒内电路：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动自发进行的氧化还原反应【备知识】1.原电池原理 活性电极：碳棒、Pt以外惰性电极：碳棒、Pt【备知识】2.电解池原理+电源－电解质溶液电极名称电极反应e－e－阳极阴极失电子、氧化反应得电子、还原反应活性电极：电极材料失电子惰性电极：阴离子失电子阳离子得电子阳离子阴离子e－e－阴离子放电顺序:S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根阳离子放电顺序：Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水) 【备高考】考向1：原电池例1：(2013·江苏高考)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。H2O2在石墨电极上发生的电极反应式为____________________________。H2O2＋2e－==2OH－反应物H2O2电极正极（石墨）反应类型还原反应标化合价转移电子数看环境配平关注介质电荷守恒原子守恒-1＋2e－=2OH－ （1）作负极的物质是：___________。（2）正极的电极反应式是:_______________________。FeNO3－＋8e－==NH4＋＋10H＋＋3H2O考向1：原电池【备高考】例2：(2016·北京卷)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3－)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO3－的反应原理如图所示。 （1）电极A上H2参与的电极反应为：____________________________。（2）电极B上发生的电极反应为:____________________________。（3）电池工作时，CO32-向电极____移动（填“A”或“B”）。A【备高考】考向1：原电池例3：(2015·江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。 一般：负极“燃料失电子，发生氧化反应”；正极“O2得电子，发生还原反应”。酸性介质：燃料中的C、H元素分别转化为CO2、H＋，O2转化为H2O。碱性介质：燃料中的C、H元素分别转化为CO32－、H2O，O2转化为OH－。熔融氧化物介质（允许O2－通过）：燃料中的C、H元素分别转化为CO2、H2O，O2转化为O2－。熔融碳酸盐（允许CO32－通过）：燃料中的C、H元素分别转化为CO2、H2O，O2转化为CO32－。【备方法】燃料电池电极反应式的书写 【备高考】考向1：原电池例4：(2012·江苏高考)铝电池性能优越，Al－AgO电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为____________________________________________。－+Al+AgO+NaOH=NaAlO2+Ag+H2O0+1-1+30-2-23112×2×323232 【备高考】考向1：原电池例5：(2019·盐城三模)ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)A.该装置可以在高温下工作B.X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜C.负极反应式：CH3COO－＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋D.该装置工作时，电能转化为化学能C硫还原菌，高温使蛋白质变性从平衡电荷的视角分析C原子平均化合价为0价O2OH－ 例6．(2019·江苏卷)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：_______________________。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是______________________________________________________。CO2＋2e－==HCOO－＋HCO3－＋CO32－+2阴极阳极O2CO2阳极：2H2O－4e－==O2↑＋4H＋HCO3－＋H＋==H2O＋CO2↑K＋→阳极产生O2，pH减小，HCO3－浓度降低；K+部分迁移至阴极区【备高考】考向2：电解池 【备高考】例7．(2018·江苏卷)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：__________________________________。HNO2－2e－＋H2O==3H＋＋NO3－考向2：电解池 例8．(2017·江苏卷)（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________________________。阴极产生的物质A的化学式为__________。2H2O＋4CO32－－4e－==O2↑＋4HCO3－2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－H2【备高考】考向2：电解池 【备高考】例9．(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(　　)D考向2：电解池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电极接外电源负极负极正极二次电池充电：“正”接“正”、“负”接“负” 【备方法】陌生电极反应式书写策略1.由装置图判断是原电池还是电解池；2.从题干和装置图中提取信息，确定反应物和生成物；3.判断电极（正、负极，阴、阳极）及反应类型；4.标化合价确定转移电子数；5.遵守电荷守恒和原子守恒，结合环境配平。 【备高考】考向3：电化学防腐例10．(2019·江苏高考)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如下图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　)A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－==Fe3＋B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀C电化学防腐金属腐蚀的本质M－ne－=Mn+牺牲阳极的阴极保护法原电池原理电解池原理外接电源的阴极保护法 收获知识收获方法收获信心【老师寄语】 直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。巩固练习 【巩固练习】(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为________。(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为_____________________________________________________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是_________________________________________________________。(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为_________________________________。(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO32－向电极_____(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为_______________________________。 【巩固练习参考答案】（1）氧气（或O2）（2）（3）（4）空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性O2＋4H＋＋4e－===2H2Oa