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1、第9讲“电化学基础”的命题规律及其备考策略电化学知识在高考试题中出现的频率很高，与生产生活、新材料、新科技等问题紧密相连。常以新型电池为背景，考查原电池的相关知识；以电解原理的最新应用为背景，考查电解池的相关知识。主要题型是根据题目所给的信息正确书写电极反应式及电池反应式，新颖性和综合性比较强。1原电池明确工作原理，学会两个判断(1)原电池的工作原理Zn2e=Zn22H2e=H2(2)原电池正、负极的判断方法根据电极材料：一般活泼金属为负极，不活泼金属或非金属为正极；燃料电池中通燃料的为负极，通氧气的为正极。根据反应类型：失电子发生氧化反应的是负极，得电子发生还原反应的是正极。根据相关流向：电
2、子流出、电流流入、阴离子移向的电极为负极；反之则为正极。(3)原电池的判断依据形成条件：有两个活泼程度不同的电极，且与电解质溶液形成闭合回路的装置。铅蓄电池等二次电池：充电时为电解池，放电时为原电池。【例1】铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A一段时间后，铜棒上有红色物质析出B正极反应为：Zn2e=Zn2C在外电路中，电流从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液2电解池理解原理，重在应用(1)电解原理阳极放电顺序：ClOH电极反应：2Cl2e=Cl2阴极放电顺序：Cu2H电极反应：Cu22e=Cu(2)氯碱工业：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2总反应式：2Cl2H2
3、OH2Cl22OH(3)电解硫酸铜溶液：惰性电极作电极：阳极：4OH4e=O22H2O阴极：2Cu24e=2Cu总反应式：2Cu22H2O2CuO24H电解精炼粗铜时：阳极(粗铜)：Cu2e=Cu2阴极(纯铜)：Cu22e=Cu【例2】(2016课标全国，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，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SO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。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反
4、应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成3新型电池掌握分析方法，正确书写反应式(1)分析新型电池的方法根据信息判断装置类型确定电极名称依据原理分析有关变化写出答案。(2)信息型电极反应式的书写方法根据题干要求和信息写出反应物和生成物；根据化合价的变化确定得失电子的数目；根据电解质溶液的酸碱性和电荷守恒或原子守恒补充H2O、H或OH；根据守恒配平电极反应式。【例3】某科研单位用SO2来制备硫酸，装置如下图1。电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。(1)通入SO2的电极为_极，其电极反应式为_；此电
5、极区溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)电解质溶液中的H通过质子交换膜向_(填“左”或“右”)移动，通入O2的电极反应式为_。(3)电池的总反应式_。图1图2(4)用上述反应产生的电能电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢气，装置如图2所示：(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳两极均为惰性电极)。a极为_，电极反应式_；b极为_，电极反应式_。4电化学计算(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物等的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：根据总反应式列比例式计算。(3)根据关系式计算：利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的
6、桥梁，列出计算所需的关系式。【例4】(1)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图，电解过程中的实验数据如图，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。下列说法正确的是()A电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生Ba电极上发生的反应方程式为2H2e=H2和4OH4e=2H2OO2C从P到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 gmol1D曲线0P段表示H2和O2混合气体的体积变化，曲线PQ段表示O2的体积变化(2)如果要使溶液恢复到电解前的状态，向溶液中加入0.8 g CuO即可，则电解后溶液的氢离子的物质的量为_mol。
7、(3)如果向所得溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_mol。(4)如果向所得溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_mol。一、原电池的工作原理及应用1有关电化学知识的描述正确的是()ACaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D理论上说，任何能自发进行
8、的氧化还原反应都可设计成原电池2如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，电极铝和镁都已除去表面氧化膜。当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法不正确的是()A溶液的质量减小程度：乙甲B溶液的导电能力变化：甲乙；C项，甲中阴极：Cu22e=Cu，乙中铝电极：Cu22e=Cu，析出的质量应相等；D项正确。3Ca极通入苯酚，生成CO2，碳元素化合价升高，a极为负极，发生氧化反应，b极通入NO，生成N2，氮元素化合价降低，b极为正极，发生还原反应，故A错误，C正确；B项，根据阳离子向正极移动，可知H应向b极移动，故错误；D项，根据电流流向与电子移动方向相反，可知电流应由b电极
9、沿导线流向a电极，故错误。4C即使在潮湿的环境中精铜与空气(O2)的反应也很慢，但当它与钢(船体)、水膜(溶解有O2)形成原电池时会加速钢(船体)的腐蚀。5B根据ClO2eH2O=Cl2OH，可以判断b为正极，a为负极，B项错误。6C根据图示，A作阳极，B作阴极，电极反应式为阳极：Fe2e=Fe2阴极：2H2e=H2然后，Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O由于在阴极区c(H)减小，所以pH增大。根据6H26Fe2Cr2O得，当有13.44 L(标准状况)H2放出时，应有 0.1 mol Cr2O被还原。7DA项，H4O，则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，错误；
10、该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为：H22eCO=CO2H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为：O24eCO2=2CO，正确。8(1)LiLie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2解析分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，Lie=Li；(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。9D在电池中阳离子移向正极PbO2，在电解池中阳离子移向阴极Pb电极，A错误；当
11、消耗3 mol Pb时，转移6 mol e，由转移电子守恒可知生成1 mol Al2O3，B错误；电池正极反应应为PbO24HSO2e=PbSO42H2O，C错误；在电池中，由于Pb电极反应为Pb2eSO=PbSO4，析出的PbSO4附在电极上，电极质量增大，而在电解池中Pb为阴极不参与电极反应，故质量不发生改变，D正确。10D本题应结合电解的原理来具体分析、解决问题。根据阴、阳离子的放电顺序可知，该电解池中的反应如下：阴极：4H2O4e=2H24OH、阳极：2H2O4e=O24H，阳极区K2CrO4溶液中存在平衡：2CrO2HCr2OH2O，H浓度增大，使该平衡右移生成Cr2O。故电解池中的
12、总反应式可写成4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2。故A、B、C项均正确。D项，设K2CrO4转化为K2Cr2O7的转化率为，则：2K2CrO4K2Cr2O7初始量 2 0转化量 2 最终量 22 则有d解得2d，D项错误。11B根据图中信息，电极反应为阳极：C2O24e=CO2阴极：2Ca24e=2CaTiO22Ca=Ti2CaOA项，制得1 mol Ti，外电路应转移4 mol e；C项，制备钛前后，CaO的总量保持不变；D项，“”接线柱应接外接电源的正极， 即PbO2。12A石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为：4OH4e=2H2OO2，阴
13、极先后发生两个反应：Cu22e=Cu，2H2e=H2。从收集到O2为2.24 L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol电子，电解前Cu2的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K)2c(Cu2)c(NO)，c(K)c(H)c(NO)，不难算出：电解前c(K)0.2 molL1，电解后c(H)0.4 molL1。13(1)负(2)增大减小不变(3)0.025 molL1(4)13解析(1)三个装置是串联的电解池。电解A
14、gNO3溶液时，Ag在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag浓度基本不变，pH不变。(3)通电5 min时，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol 电子。B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解Cu
15、SO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x4y0.02 mol(电子转移守恒)，x3y0.01 mol(气体体积之和)，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。(4)通电5 min时，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成 0.02 mol KOH，c(OH)0.02 mol0.2 L0.1 molL1，pH13。14A若该装置为电解池，则a、b两电极的材料可以都为Zn，选项A错误；在保证阳极为Zn时，该电解池的电解质溶液可以为稀盐
16、酸，选项B正确；在保证其中一电极的材料为Zn，另一电极的材料的活动性比Zn弱的情况下，该原电池的电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸都可以，选项C、D正确。15CA项，在原电池内部，阳离子向正极移动，故电池工作时H移向正极，错误；B项，因尿素反应后得到二氧化碳气体，在碱性条件下可被吸收，故电解质溶液不能用KOH溶液，错误；C项，通入尿素的电极为负极，在负极发生氧化反应，故在甲电极上反应方程式为：CO(NH2)2H2O6e=CO2N26H，正确；D项，没有说明气体是不是在标准状况下测得的，错误。16(1)负Fe2e=Fe2(2)B(3)阴2Cl2H2O2OHH2Cl2(4)B(5)乙0.00212解析(1
17、)K与a相连构成原电池，铁作为原电池的负极，失去电子发生氧化反应：Fe2e=Fe2。(2)在Fe上镀的金属必须比铁活泼，所以选择Zn。(3)K与b相连构成电解池，乙与电源负极相连，所以作为电解池的阴极。(4)A项，电解池中阳离子向阴极移动，错误；B项，甲极Cl放电生成Cl2，Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，正确；C项，两电极生成的是等量的H2和Cl2，应通入HCl，若加入盐酸会引进H2O，使溶液浓度变稀，错误；D项，阴极Cl放电结束后，OH放电得到O2，错误。(5)乙电极是H放电，所以该电极处产生了大量的OH，加入酚酞溶液变红；乙电极反应式为2H2e=H2，n(e)2n(H2)20.022 4 L22.4 Lmol10.002 mol c(OH)0.01 molL1，所以pH12。15