专题一0一 电化学（讲义）——高考化学二轮复习讲练测合集

这是一份专题一0一 电化学（讲义）——高考化学二轮复习讲练测合集，共16页。试卷主要包含了电极的判断方法，新型电池电极反应式的书写，离子交换膜在电化学装置中的应用，以惰性电极电解电解质溶液的规律，电解原理的应用，金属的腐蚀与防护等内容，欢迎下载使用。

考法1、电极的判断方法
考法2、新型电池电极反应式的书写
1、燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
①注意介质环境
②掌握书写程序
其他新型电池
题型建模
镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为xMg＋M3S4MgxM3S4。下列说法错误的是( )
A．放电时Mg2＋向正极移动
B．放电时正极的电极反应式为M3S4＋2xe－===M3Seq \\al(2x－,4)
C．放电时M3S4发生氧化反应
D．充电时阴极的电极反应为xMg2＋＋2xe－===x Mg
【模型解题】
考法3、离子交换膜在电化学装置中的应用
常见的离子交换膜
【解题模型】
三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，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SOeq \\al(2－,4)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。判断ab、cd是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。
①弄清是原电池还是电解池，电极有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极
②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类
Na＋→通过ab→阴极⇒ab是阳离子交换膜
SOeq \\al(2－,4)→通过cd→阳极⇒cd是阴离子交换膜
③根据放电顺序写出电极反应式
阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极的电极反应式为
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－>SOeq \\al(2－,4)，阳极的电极反应式为
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
④根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物
阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；
阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SOeq \\al(2－,4)生成H2SO4。
考法4、以惰性电极电解电解质溶液的规律
考法5、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水（氯碱工业）
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2、电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应：
阳极：Zn－2e－==Zn2＋、Fe－2e－==Fe2＋、Ni－2e－==Ni2＋、Cu－2e－==Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－==Cu。
(4)阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。
3、电镀
图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：
(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应：阳极：Ag－e－===Ag＋；阴极：Ag＋＋e－===Ag。
(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
考法6、金属的腐蚀与防护
1、化学腐蚀与电化学腐蚀
2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例进行分析）
3、金属的防护
(1)电化学防护。
①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
真题赏析1：【2024·新课标卷】一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血糖浓度以葡萄糖浓度计）
电池工作时，下列叙述错误的是( )
A.电池总反应为
B.b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mml电子流入
D.两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a
答案：C
解析：由题图可知，O2在a电极上得电子生成OH-，a电极为原电池正极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO,b电极为原电池负极。在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，该电池的总反应为，A正确；由题图可知，b电极上发生转化：，反应前后CuO的性质和数目不变，故b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用，B正确；根据负极的电极反应式可知当消耗18 mg（0.1 mml）葡萄糖时，转移0.2 mml电子，故理论上a电极有0.2 mml电子流入，C错误；原电池中，阳离子向正极迁移，由分析知，b电极为负极，a电极为正极，故两电级间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a，D正确。
真题赏析2：【2024·全国甲卷】科学家使用研制了一种可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是( )
A.充电时，向阳极方向迁移
B.充电时，会发生反应
C.放电时，正极反应有
D.放电时，电极质量减少，电极生成了
答案：C
解析：充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010ml），电路中转移0.020ml电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020ml，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020ml，D不正确。
1.下列四个常用电化学装置的叙述错误的是( )
A.图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出
B.图Ⅱ所示干电池中锌作负极
C.图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极的电极反应式为
D.图Ⅳ所示电池中正极反应为：
2.一种光照充电电池结构如图所示，充电时光辅助电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下NaI转化为。下列说法正确的是( )
A.充电过程中，光能最终转化为电能
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量无关
C.放电时，电极M为正极，电极反应为
D.放电时N电极室增加离子，理论上外电路转移电子
3.双极膜电池实现了对的高效利用，其原理如图。已知：在直流电作用下，双极膜能够将水离解为氢离子()和氢氧根离子(，这两类离子分别向相反方向迁移。下列说法错误的是( )
A.多孔纳米片电极的电势比电极的电势高
B.电极每减少，理论上双极膜产生和
C.图中的a、b分别表示的离子是
D.电极反应式为
4.以和纳米片为催化电极材料，合成偶氮化合物的装置如图，下列说法正确的是
A.a极的电势低于b极
B.溶液中的OH-通过离子交换膜向N极移动，保持溶液中电荷平衡
C.该电池工作时，M极为阳极，发生还原反应
D.N极的电极反应式为2+→+8OH﹣
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.图Ⅰ水果电池中，锌的活动性比铜强，锌作负极，铜作正极，电子由负极流向正极，A正确；
B.图Ⅱ为锌锰干电池，锌为金属，锌作负极，石墨作正极，B正确；
C.图Ⅲ为铅蓄电池，铅作负极，二氧化铅作正极，放电时负极的电极反应式为，正极反应式为，C错误；
D.图Ⅳ为氢氧燃料电池，氢气作负极失电子，氧气作正极得电子，氧气得电子被还原，由于电解质溶液呈酸性，因此正极电极反应式为：，D正确；
答案选C。
2.答案：D
解析：A.结合该装置，充电过程中，光能最终转化为化学能，故A错误；
B.充电效率与光照产生的空穴量有关，故B错误；
C.放电时，电极M为负极，电极反应为，故C错误；
D.放电时N电极做正极，电极反应为，理论上当外电路转移电子，有从M电极室移向N电极室，所以N电极室共增加离子，故D正确：
故选D。
3.答案：B
解析：由分析可知，多孔纳米片为正极，为负极，则多孔纳米片电极的电势比电极的电势高，故A正确；
电极每减少，转移电子数为，由两极的反应式可知，双极膜中需离解水的物质的量为，产生氢离子、氢氧根离子，故B错误；
原电池中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，故b为，a为，故C正确；
锌发生氧化反应为负极，电极反应为，故D正确。
4.答案：D
解析：由图可知，纳米片上硝基苯发生得电子发生还原反应生成，纳米片上发生失电子的氧化反应，所以纳米片为电解池阴极，纳米片为电解池阳极，则b为直流电源负极，a为直流电源正极，据此分析截图。
A.由分析可知，a为正极，b为负极，故a极的电势高于b极，A错误；
B.由分析可知，M为阳极，N为阴极，故溶液中的OH-通过离子交换膜向M极移动，保持溶液中电荷平衡，B错误；
C.由分析可知，该电池工作时，M极为阳极，发生氧化反应，C错误；
D.由分析可知，N为阴极，发生还原反应，故N极的电极反应式为2→+，D正确；
故答案为：D。
核心素养
变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知
考情预测
电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是热点考查内容，通常会以新型二次电池为载体考查电极方程式的书写、离子的移动方向、金属的电化学腐蚀及防护、计算等，同时也对信息的提取、应用能力进行考查。
预计在2025年高考中，以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理及考生的探究能力。
判断依据
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
原电池
负极
活泼金属
氧化反应
流出
阴离子移向
电极质量减小
正极
不活泼金属或非金属
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或质
量不变
电解池
阳极
与电源正极相连
氧化反应
流出
阴离子移向
电极溶解或pH减小
阴极
与电源负极相连
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或pH增大
钠硫电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极：xS＋2e－===Seq \\al(2－,x)；负极：2Na－2e－===2Na＋
全钒液流电池
总反应：VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O
正极：VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极：V2＋－e－===V3＋
锂铜电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极：Li－e－===Li＋
Mg-H2O2电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；负极：Mg－2e－===Mg2＋
Mg-AgCl电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2
正极：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag；负极：Mg－2e－===Mg2＋
镍铁电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
锂离子电池
总反应：Li1－xCO2＋LixC6LiCO2＋C6(x