區(qū)間五電化學(xué)NO.1“品”高考考情——考什么?怎么考?精準備考!新型化學(xué)電源√2.(2020·全國Ⅰ卷,12)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖,電極為金屬鋅和選擇性催化材料,放電時,溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是(

)√3.(2018·全國Ⅲ卷,11)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是(

)√可逆電池充放電過程分析√√√電化學(xué)原理在環(huán)保、新材料制備中的應(yīng)用1.(2023·全國甲卷,12)用可再生能源電還原CO2時,采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率,裝置如圖所示。下列說法正確的是(

)A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上B.Cl-從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有:2CO2+12H++12e-C2H4+4H2OD.每轉(zhuǎn)移1mol電子,陽極生成11.2L氣體(標準狀況)√2.(2021·全國甲卷,13)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是(

)√3.(2021·全國乙卷,12)沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題,通常在管道口設(shè)置一對惰性電極(如圖所示),通入一定的電流。下列敘述錯誤的是(

)A.陽極發(fā)生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應(yīng)B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC.陰極生成的H2應(yīng)及時通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D.陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理√解析:海水中存在大量的Cl-,在陽極Cl-放電生成Cl2,A敘述正確;陰極H2O放電生成H2和OH-,OH-與Cl2反應(yīng)生成ClO-,因此管道中存在一定量的NaClO,B敘述正確;因為H2為易燃易爆的氣體,所以陰極生成的H2應(yīng)及時通風(fēng)稀釋安全地排入大氣,C敘述正確;陰極產(chǎn)生OH-,因此會在陰極表面形成Mg(OH)2等積垢,需要定期清理以保持良好的導(dǎo)電性,D敘述錯誤?！?.(2020·全國Ⅱ卷,12)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率,從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當通電時,Ag+注入無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍色,對于該變化過程,下列敘述錯誤的是(

)A.Ag為陽極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價升高D.總反應(yīng)為:WO3+xAgAgxWO35.(2018·全國Ⅰ卷,13)最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:√√離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用2.(2019·全國Ⅰ卷,12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯誤的是(

)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動√√電化學(xué)相關(guān)計算電化學(xué)是一個經(jīng)久不衰的考題類型,無論是全國卷還是地方卷均不會爽約。此類題型重點考查原電池、電解池,偶爾考查金屬腐蝕與防護。此類題的難點是原理陌生、裝置陌生,這對考生來說是非常大的挑戰(zhàn)。此類題目往往屬于中高檔難度類型的題目,預(yù)測2024年必考,題目形式應(yīng)該沒有太大變化。1.原電池基本模型NO.2“講”必備知識——考什么,講什么,實現(xiàn)精講!原電池原理及應(yīng)用2.解決原電池問題基本流程(1)分析電池內(nèi)存在的氧化還原反應(yīng),若存在多個氧化還原反應(yīng)還要分析先后順序。(2)畫出雙線橋,分析“半反應(yīng)”;根據(jù)電極材料,電子、電流流動方向,離子移動方向或者題目所給圖示分析出正、負極。(3)綜合考慮電極材料、電解質(zhì)特點以及題目所給的電池構(gòu)造圖寫出正、負極電極反應(yīng)式。(4)對陌生裝置尤其注意兩點:一是裝置圖中相關(guān)物質(zhì)化合價變化(從中可以分析氧化還原的情況),二是箭頭表示的意義(表示粒子移動或表示粒子的轉(zhuǎn)化)。3.原電池基本解題規(guī)律(1)大部分電池一般先寫負極反應(yīng)式,燃料電池一般先寫正極反應(yīng)式;然后用總反應(yīng)(離子方程式)減去負極(燃料電池為正極)反應(yīng)式即得正極(燃料電池為負極)反應(yīng)式。(2)燃料電池常見的四種正極反應(yīng)式。(3)可充電二次電池:先寫放電(原電池)電極反應(yīng)式,把放電電極反應(yīng)式“顛倒過來”即為充電(電解池)電極反應(yīng)式。(4)注意近些年一些非常規(guī)原電池問題時有考查,這些電池有濃差電池、溫差電池、非氧化還原型原電池等,這些電池不符合原電池基本理論(高中所學(xué)原電池理論是基于自發(fā)的氧化還原反應(yīng)理論)。遇到此類問題要根據(jù)題意進行分析,而不能硬套我們所學(xué)的原電池理論。電解池原理及應(yīng)用1.電解原理模型2.電解池的電極反應(yīng)及其放電順序3.電解原理應(yīng)用、常見四種類型電解及電解質(zhì)溶液復(fù)原。4.電解原理解題基本流程(1)先看陽極是否為“惰性電極”,若為活性電極,則放電的就是陽極本身,直接寫出陽極反應(yīng)式;若為惰性電極,則根據(jù)陰離子放電順序?qū)懗鲫枠O反應(yīng)式。(2)根據(jù)陽離子放電順序?qū)懗鲫帢O反應(yīng)式。(3)根據(jù)陰、陽極反應(yīng)式結(jié)合離子方程式書寫規(guī)律,寫出總反應(yīng)。(4)根據(jù)電解總反應(yīng)以及陰、陽極反應(yīng)式進行相關(guān)計算或判斷。[溫馨提示]離子放電順序只是一個在離子濃度相同條件下的理論順序,實際離子放電順序非常復(fù)雜,與溫度、濃度、電流密度、電極材料等多種因素有關(guān)。有時陰離子會在陰極放電,陽離子也可能在陽極放電,不同離子很多時候會同時放電(離子放電順序靠前的,放電的比例高于靠后的離子)。所以分析電解問題時,首先根據(jù)題意分析到底什么物質(zhì)或粒子放電,僅在根據(jù)題意無法作出判斷時才可根據(jù)“離子放電順序”考慮。電極反應(yīng)式書寫規(guī)律電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律類似于氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫規(guī)律,主要的思路是先分析化合價,搞清氧化劑→還原產(chǎn)物,還原劑→氧化產(chǎn)物,然后根據(jù)化合價及物質(zhì)電離情況初步寫出電極反應(yīng)式,最后根據(jù)電荷守恒,結(jié)合內(nèi)電路離子種類、交換膜情況及原子守恒補充相關(guān)離子,使電極反應(yīng)式符合電荷守恒和原子守恒。例如:(2019·天津卷,6)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如圖。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液,提高電池的容量。[分析技巧]1.有些元素化合價分析不出來,可以考慮整體化合價。例如:(2019·全國Ⅰ卷,12)MV2+MV+,雖然不清楚M、V分別顯示的化合價,但是可以總體分析,整體從+2價→+1價,所以該變化對應(yīng)的電極反應(yīng)式為MV2++e-MV+。2.某物質(zhì)是否可拆(是否完全電離)要綜合考慮電解質(zhì)有沒有水、是否為熔融電解質(zhì)、電解質(zhì)強弱、裝置圖隱含的信息等。無水、沒有熔融條件(電離條件不具備)一般不能拆;弱電解質(zhì)、單質(zhì)、氣體等一般不能拆。電化學(xué)原理綜合應(yīng)用1.金屬的腐蝕與防護(1)兩種腐蝕:析氫腐蝕、吸氧腐蝕(主要區(qū)別在于電解質(zhì)溶液的pH)。(2)金屬電化學(xué)防護的兩種方法。2.原電池、電解池串聯(lián)裝置串聯(lián)電路中陰陽極或正負極總是交替出現(xiàn),只要分析出某個電極,則與之相鄰的電極名稱相反(比如某電極是陽極,則與之相鄰的電極為陰極)。3.電化學(xué)綜合計算(1)注意串聯(lián)的原電池或電解池各個電極放電量相等的基本等量關(guān)系。(3)電化學(xué)計算一般根據(jù)得失電子守恒,有時結(jié)合電荷守恒解決。4.電化學(xué)裝置中離子的移動與電勢高低(1)電化學(xué)裝置中離子移動方向可以總結(jié)為原電池為“正正負負(陽離子移向正極,陰離子移向負極)”,電解池為“陰陽陽陰(陰離子移向陽極,陽離子移向陰極)”。(2)電勢問題:原電池中正極電勢高于負極,電解池中陽極電勢高于陰極,可以簡記為“正陽高”。5.各種膜的用途(1)原電池中一般是“單膜(正負極之間)”。原電池中膜的主要作用有兩點:一是隔離正負極某些粒子,防止其發(fā)生反應(yīng)造成內(nèi)放電;二是防止某些粒子在電極表面沉淀析出導(dǎo)致電極活性降低。(2)電解池中很多時候是“雙膜或多膜”。多膜會把整個電解池分割成若干不同的“室”,比如有“陽極室”“陰極室”“產(chǎn)品室”等等。電解池中膜的主要作用是控制離子的移動以期獲得所需的產(chǎn)品或達到除雜、提純等目的。NO.3“練”關(guān)鍵能力——考什么,練什么,實現(xiàn)精練!新型化學(xué)電源1.(2022·湖南卷,8)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注,一種鋰—海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯誤的是(

)A.海水起電解質(zhì)溶液作用B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng):2H2O+2e-2OH-+H2↑C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D.該鋰—海水電池屬于一次電池√2.(2023·河北模擬)燃料電池近幾年發(fā)展迅速,如圖是科學(xué)家利用頁巖氣設(shè)計的一種固態(tài)(熔鹽)燃料電池工作示意圖。下列說法錯誤的是(

)√3.(2023·吉林延邊統(tǒng)考二模)某微生物燃料電池在廢水處理和新能源開發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(

)A.該燃料電池不宜在高溫下使用B.電極b為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)√可逆電池充放電過程分析1.(2023·四川巴中一診)鋰離子電池應(yīng)用廣泛,某課題組使用納米Si-C復(fù)合顆粒直接與鋰接觸,形成LixSi,將鋰鹽溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作為電解液,與O2/C電極匹配組成如圖所示原電池。該電池的總反應(yīng)為xO2+2LixSixLi2O2+2Si,下列說法錯誤的是(

)A.該電池放電時,a電極為負極B.放電時,當負極質(zhì)量減少14g時,電解液中轉(zhuǎn)移1molLi+C.充電和放電過程,電解液中Li+濃度都不會改變D.電池充電時,陽極的電極反應(yīng)為Li2O2-2e-O2↑+2Li+√2.一種高壓可充電Zn-PbO2電池工作原理如圖所示,通過復(fù)合膜ab與復(fù)合膜ba反向放置,分隔兩室電解液,復(fù)合膜間是少量H2O,復(fù)合膜ab與ba交界處離子不能通過,復(fù)合膜中a膜是陽離子交換膜,b膜是陰離子交換膜。下列說法錯誤的是(

)A.放電時,K+穿過a膜移向復(fù)合膜ab間B.放電時,復(fù)合膜ba間發(fā)生了H2O解離出H+和OH-的變化√電化學(xué)原理在環(huán)保、新材料制備中的應(yīng)用1.(2023·四川成都聯(lián)考)FeCl3溶液吸收工業(yè)廢氣H2S后可通過電解裝置實現(xiàn)再生,同時將酸性污水中的硝酸鹽降解為無污染物質(zhì),其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(

)A.惰性電極b為電解池的陽極B.H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移√2.(2023·內(nèi)蒙古包頭模擬)2020年,某教授團隊實現(xiàn)了兩電極體系中將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為甲酸的高選擇性合成,裝置工作原理如圖(隔膜a只允許OH-通過)。下列說法錯誤的是(

)A.Ni2P為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.在外電場作用下,OH-由左向右遷移C.In/In2O3-x電極上發(fā)生的反應(yīng):CO2+2e-+H2OHCOO-+OH-D.若Ni2P電極上生成1molCH3(CH2)6CN,理論上通過隔膜a的OH-為2mol√離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用√2.(2023·山東聊城期末)Co是磁性合金的重要材料,也是維生素重要的組成元素。工業(yè)上可用如下裝置制取單質(zhì)Co并獲得副產(chǎn)品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。下列說法正確的是(

)A.A膜為陰離子交換膜,B膜為陽離子交換膜B.若去掉A膜,石墨電極的電極反應(yīng)不變C.當電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時,陽極產(chǎn)生11.2LO2D.若產(chǎn)品室Δn(HCl)=0.2mol,陰極溶液質(zhì)量減少13g√電化學(xué)相關(guān)計算√1.(2023·重慶模擬)利用電化學(xué)原理在厭氧條件下分解有機物的裝置如圖所示。下列說法正確的是(

)A.電流流向:A電極→用電器→B電極B.A電極發(fā)生的電極反應(yīng)為Y-2e-X+2H+C.若左池有100gX轉(zhuǎn)化為Y,理論上右池溶液增加的質(zhì)量為18gD