1、河南省嵩县一高届高考化学三轮冲刺考点总动员电化学基本原理及应用精考点总动员13电化学基本原理及应用 题型介绍：电化学是高考的必考考点，大多数省市卷中以选择题的形式出现，少数省市卷中与氧化还原反应等结合，以大题的形式考查。考查涉及的知识点有电极的判断，电子、离子流向，电极反应的书写以及得失电子守恒相关的计算。近几年的一个总体趋势为结合最新的信息，考查新型电池、燃料电池及可充电电池。高考选题：【2015新课标卷理综化学】微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交
2、换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O【答案】A【考点定位】原电池原理；难度为一般等级【名师点晴】本题是关于能量转化的题目，电化学包括原电池和电解池。原电池是将化学能转化为电能的装置，组成有正负极、电解质溶液、形成闭合回路，活动性强的电极为负极，发生氧化反应，活动性弱的电极为正极，正极上发生还原反应。电解池是将电能转化为化学能的装置。与外加电源正极连接的为阳极，与电源负极连接的为阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极，则是电极本身失去电子，若电极是惰性电极，则电解质溶液（或熔融状态）阴离子发生还原反应。掌握好阴离子、阳离子的放电顺序、
3、清楚在闭合回路中电子转移数目相等是本题的关键。解题技巧：1、电极的书写（1）判断正负极或阴阳极，根据负极和阳极发生氧化反应、正极和阴极发生还原反应，进行分析；（2）判断反应的物质，如负极一般金属反应，正极阳离子或氧气反应；阳极阴离子放电、阴极阳离子放电进行判断；（3）根据质量守恒和电子得失守恒进行书写、检验，两极反应相加得到总反应。2、电解规律电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度pH电解质溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H
4、4e=2H2水2H2OO22H2增大增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大不变加H2O无氧酸(如HCl) ，除HF外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2酸2HClCl2H2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2减小加CuCl2活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2水和盐2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体不活泼金属的含氧酸盐(如Cu
5、SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：2Cu24e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3高频考点一：可充电电池【典例】【西藏日喀则一中2016届10月月考】镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + MNiOOH + MH，已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH=6 Ni(OH)2 + NO2，下列说法正确的是 （ ）ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e= Ni(OH)2 + OHB充
6、电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e= MH + OH，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液【答案】A【解析】可充电电池在分析过程中搞清楚两个过程充电和放电，充电为电解池，放电为原电池；用双线桥法首先分析该氧化还原反应，找出两极反应的物质，写出两极反应的电极方程式，然后根据电解质溶液进行后面的分析。高频考点二：燃料电池【典例】【辽宁大连八中2016届上期中】一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2。下列对该项燃料电池说法
7、正确的是( )A在熔融电解质中，移向正极 B电池总反应式是：2C4H10+13O28CO2+10H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+2 H2O+ 4e=4OH D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2=4CO2+5H2O【答案】B【解析】燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，难点是电极反应式的书写，注意该电解质中自由移动的离子。正极发生还原反应，正极发生还原反应，（1）在酸性溶液中O2+4e-+H+=4H2O（2）在碱性溶液中, O2+4e-+2H2O=4OH-（3）在熔融碳酸盐中,氧离子与碳酸根离子不能结合，只能与二氧化碳结合生成碳酸根
8、离子， O2+2CO2-+4e-=2CO32-（4）在熔融氧化物介质中，氧气得到电子转化为氧离子，O2+4e-=2O2-。高频考点三：原电池与电解结合考查【典例】【宁夏六盘山高级中学2016届上期中】根据右图回答，下列说法不正确的是() A此装置用于铁表面镀铜时，a为铁B此装置用于电镀铜时，硫酸铜溶液的浓度不变C燃料电池中正极反应为O2(g) + 2e- +2H+H2O D若a为粗铜，b为纯铜，该装置可用于铜的精炼【答案】A【解析】这类试题本身难度不大，但综合性强，在解题过程中首先分清楚池型，是原电池还是电解池；然后找电极，写出电极反应，再分析电子、离子流向。高频考点四：电解规律及应用【典例】
9、【黑龙江实验中学2016届上期中】制备二氧化锰的装置如图，阳极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，阴极以稀硫酸为电解液，电解装置中箭头表示溶液中阳离子移动的方向。下列说法不正确的是（ ） AN是电源的正极 B右侧气孔逸出的气体可能为副产物O2 C石墨电极反应为Mn2+ 2e 2H2O = MnO2 4H+ D电解过程中阳离子交换膜左侧硫酸浓度基本不变，右侧减小。【答案】D【解析】试题分析：A、阳离子向阴极移动，所以说明左侧为阴极，M为电源的负极，N为电源的正极，正确，不选A；B、右侧为阳极，可能溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，正确，不选B；C、石墨电极为阳极，锰离子失去电子生成二氧化锰，电极反应正确
10、，不选C；D、电解过程中阳离子向左侧移动，左侧溶液中氢离子放电生成氢气，溶液的浓度不变，右侧硫酸锰电解生成二氧化锰和硫酸，硫酸的浓度增加，错误，选D。在混合溶液电解过程中，以离子为中心。按照阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，对离子分类；然后根据放电顺序，分别按顺序写出电极反应方程式，最后分析相关的量关系，进行相关的计算。1【2015浙江理综化学】在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）AX是电源的负极B阴极的反应式是：H2O2eH2O2CO22eCOO2C总反应可表示为：H2OCO2H2COO2D
11、阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11【答案】D【考点定位】本题主要是考查电解原理及其应用、电极判断、电极反应式书写、电极产物判断与计算等。【名师点晴】电化学是历年高考的重要考点之一，考查的内容为：提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池，原电池电极名称判断及电极反应式的书写，提供反应方程式设计原电池、电解池（包括电镀池、精炼池），根据电解时电极质量或溶液p H的变化判断电极材料或电解质种类，电解产物的判断和计算，结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化。电化学部分，尤其是原电池、电解池的电极反应式的书写，可以说是对氧化还原反应的灵活应用，实现了氧化还原反应的“合久必分”的发展和延伸
12、。解答电解池相关题目时，应从几步入手：看电极（材料），判断电极本身是否参与反应。看溶液，判断电解液中的阳离子、阴离子种类，从而判断在阴极、阳极发生反应的微粒。看隔膜，判断两极反应发生后阴离子、阳离子的浓度变化，从而判断溶液中微粒穿过阴（阳）离子隔膜的方向和产物。2【2015天津理综化学】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ）A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO42)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡【答案】C【考点定位】本题主要考查了原电池的反
13、应原理，涉及反应类型、离子浓度的变化、电极的判断、离子的移动方向的判断等【名师点睛】电化学反应原理是选修4中的重要内容，也是难点之一。原电池的反应原理的应用，抓住化学反应的本质、正负极的判断、正负极反应类型的判断、电极反应式的书写、总反应方程式的书写、电子的流向、电流的流向、溶液中离子的流向、电极是否参加反应、电子的转移、有关氧化还原反应的计算、溶液质量的变化、离子交换膜的判断、溶液的pH的计算或变化、溶液颜色的变化是解题的关键。综合性较强，针对每个知识点进行详细剖析，使学生真正理解原电池的反应中所涉及的知识。3【2015四川理综化学】用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液PH
14、为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（ ）A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：Cl + 2OH2e= ClO + H2OC阴极的电极反应式为：2H2O + 2e = H2 + 2OHD除去CN的反应：2CN+ 5ClO + 2H+ = N2 + 2CO2 + 5Cl+ H2O【答案】D 【考点定位】电化学基础知识【名师点睛】原电池原理和电解池原理都是建立在氧化还原和电解质溶液基础上，借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化，是高考命题重点，题目主要以选择题为主，主要围绕工作原理、电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。电化学的命题
15、除在继续加强基本知识考查的基础上，更加注重了试题题材的生活化、实用化、情景化，同时也加强了不同知识间的相互渗透与融合，这与新课标所倡导的提高国民科学素养与探究、创新、灵活解决实际问题的能力极为相符，相信今后的电化学命题将会有更新颖的形式与题材出现。4【2015四川理综化学】用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液PH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（ ）A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：Cl + 2OH2e= ClO + H2OC阴极的电极反应式为：2H2O + 2e = H2 + 2OHD除去CN的反应：2CN+ 5ClO
16、+ 2H+ = N2 + 2CO2 + 5Cl+ H2O【答案】D 【考点定位】电化学基础知识【名师点睛】原电池原理和电解池原理都是建立在氧化还原和电解质溶液基础上，借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化，是高考命题重点，题目主要以选择题为主，主要围绕工作原理、电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。电化学的命题除在继续加强基本知识考查的基础上，更加注重了试题题材的生活化、实用化、情景化，同时也加强了不同知识间的相互渗透与融合，这与新课标所倡导的提高国民科学素养与探究、创新、灵活解决实际问题的能力极为相符，相信今后的电化学命题将会有更新颖的形式与题材出现。5【2015福建理综
17、化学】某模拟人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将H2O和CO2转化 为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是（ ）A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原Da电极的反应为：3CO2 + 16H-18e= C3H8O+4H2O【答案】B【考点定位】考查电解池反应原理的应用的知识。【名师点睛】电化学理论是化学学习的重要理论，特别是在科技迅速发展，人均能耗不断增加，能源日趋紧张的今天，了解电化学理论，实现能量的转化，减少对环境的污染和保护，都是非常必要的。电化学知识包括原电池和电解池，首先要确定装置是原电池
18、还是电解池。确定方法是观察图示是否有电源，若有就是电解池，否则就是原电池。电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式、总反应方程式，并根据电性作用原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向。原电池工作时，活动性强的电极为负极，发生氧化反应，活动性弱的电极为正极，正极上发生还原反应。要掌握电化学反应原理，利用好图示及题干提供的信息，是本题解决的关键。6【2015江苏化学】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）A反应CH4H2O3H2CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子B电极A上H2参
19、与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO32向电极B移动 D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO32【答案】D【考点定位】考查原电池的工作原理和电极反应式书写。【名师点睛】考查原电池的工作原理，负极上失电子，正极上得电子，阴离子一般向负极移动，阳离子向正极移动，电极反应式书写，先写化合价变化的物质以及得失电子数，然后根据所给条件配平其他，也可以用总电极反应式减去简单的电极反应式，但要注意还原剂不出现在正极上，氧化剂不出现在负极上，培养学生对氧化还原反应的书写。7【2015上海化学】研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是（ ）Ad为石墨，铁片腐
20、蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e 4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为：2H+ + 2e H2【答案】D【解析】由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：O2 + 2H2O + 4e 4OH，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，
21、铁片不易被腐蚀，正确。D. d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e 4OH，错误。【考点定位】考查金属的电化学腐蚀及防护的知识。【名师点睛】电化学理论是化学学习的重要理论，特别是在科技迅速发展，人均能耗不断增加，能源日趋紧张的今天，了解电化学理论，实现能量的转化，减少对环境的污染和保护，都是非常必要的。电化学知识包括原电池和电解池，首先要确定装置是原电池还是电解池。确定方法是观察图示是否有电源，若有就是电解池，否则就是原电池。电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式、总反应方程式，并根据电
22、性作用原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向。原电池工作时，活动性强的电极为负极，发生氧化反应，活动性弱的电极为正极，正极上发生还原反应。要掌握电化学反应原理，结合电极及电解质溶液的酸碱性正确书写电极反应式，利用好图示及题干提供的信息，是本题解决的关键。8【2014年高考新课标卷第12题】2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是（ ）Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移【答案】C【解析】新型化学电源的分析首先要根据原电池原理
23、结合题给信息准确判断电源的正、负极，可从反应类型、电极材料的活泼性、外电路中电流方向及电子流向、电解质溶液中离子的移动方向及相关电极反应的实验现象进行判断；然后理清两极上的电极反应式及电池反应；其次要认真审题，审清“错误”、“b的电极材料中含有活泼金属Li”等关键信息，结合选项进行作答。根据题给装置图判断，b电极的电极材料中含有活泼金属锂，反应中易失电子，发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应式为LieLi，a电极为原电池的正极，电极反应式为Li1-xMn2O4+x Li+x e LiMn2O4，电池反应为Li1-xMn2O4+xLi LiMn2O4。A、根据上述分析知，a为电池的正极，正确；
24、B、电池充电反应为电池反应的逆反应，充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi，正确； C、放电时，a极锰的化合价降低，而锂的化合价不发生变化，错误；D、放电时，溶液中Li由负极向正极迁移，即从b向a迁移，正确。【命题意图】本题以水溶液锂离子电池体系为载体考查了原电池原理、化学电源等知识。考查了学生阅读材料接受、整合信息的能力，运用所学化学知识分析、解决化学实际问题的能力。熟练掌握原电池原理，准确判断正、负极，明确两极的电极反应及电池反应是解题的关键。9【2015上海化学】（本题共12分）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交
25、换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。 （2）离子交换膜的作用为： 、 。（3）精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式 。（5）室温下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH 0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH。（选填“大于”、“小于”或“等于”）。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中
26、，SO32、CO32、HSO3、HCO3 浓度从大到小的顺序为 。已知： H2SO3 Ki1=1.5410-2 Ki2=1.0210-7 HClO Ki1=2.9510-8 H2CO3 Ki1=4.310-7 Ki2=5.610-11【答案】（1） 2Cl2H2OCl2H22OH。（2）阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。（3）a；d；（4）2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.（5）大于；SO32CO32HCO3HSO3。【解析】（
27、2）图中的离子交换膜只允许阳离子通，是阳离子交换膜，可以允许阳离子通过，不能使阴离子通过，这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室，与氯气发生反应，阻止Cl-进入阴极室，使在阴极区产生的NaOH纯度更高。同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。（3）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。（4）KClO3有氧化性，H2C2O4有还原性，在酸性条件下KClO3可以和草酸（H2C
28、2O4）生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。则根据电子守恒及原子守恒，可得该反应的化学方程式是：2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.（5）NaClO、Na2SO3都是强碱弱酸盐，弱酸根离子发生水解反应，消耗水电离产生的H+，破坏了水的电离平衡，当最终达到平衡时，溶液中c(OH-)c(H+)，所以溶液显碱性。形成盐的酸越弱，盐水解程度就越大。消耗的离子浓度越大，当溶液达到平衡时，剩余的离子浓度就越小。由于H2SO3的Ki2=1.0210-7；HClO的Ki1=2.9510-8，所以酸性：HSO3-HClO，因此溶
29、液的pH: NaClO Na2SO3。由于电离程度：H2SO3 H2CO3HSO3-HCO3-，浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，水解程度：CO32SO32，所以离子浓度：SO32CO32；水解产生的离子浓度：HCO3- HSO3-。但是盐水解程度总的来说很小，主要以盐电离产生的离子存在。所以在该溶液中SO32、CO32、HSO3、HCO3 浓度从大到小的顺序为SO32CO32HCO3HSO3。【考点定位】考查电解原理的应用、氧化还原反应方程式的书写、电离平衡常数在比较离子浓度大小的应用的知识。【名师点睛】氧化还原反应、电解原理、弱电解质的电离平衡理论、盐的
30、水解、离子浓度大小比较是中学化学中的重要知识和理论，要掌握其反应原理、规律、方法、比较依据，再结合实际情况，进行正确的判断，得到相应的答案。10【2015北京理综化学】（14分）研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。（4）利用右图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取CO2的原理： 。用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 。【答案】（4）a室：2H2O-4e=O2+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3+H+=CO2+H2O。c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水
