專題七電化學(xué)基礎(chǔ)1．理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2．了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。3．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。高頻題型一原電池及其應(yīng)用1．理解原電池的結(jié)構(gòu)及工作原理以銅—鋅原電池為例：2．明確原電池中三個易誤點(diǎn)(1)不要認(rèn)為負(fù)極材料不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)就不能構(gòu)成原電池，如燃料電池的負(fù)極為惰性電極，就不和電解質(zhì)溶液反應(yīng)。(2)活潑金屬不一定做負(fù)極如Mg—NaOH溶液—Al構(gòu)成的原電池，Al自發(fā)的與NaOH溶液發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極。(3)在書寫電極反應(yīng)式時，不要只關(guān)注得失電子，而忽略電解質(zhì)溶液中的某些微粒也有可能參加反應(yīng)。3．掌握分析新型化學(xué)電源的三個要點(diǎn)(1)判斷電極①“放電”時正、負(fù)極的判斷a．負(fù)極：電子流出或發(fā)生氧化反應(yīng)；b．正極：電子流入或發(fā)生還原反應(yīng)。②“充電”時陰、陽極的判斷a．陰極：“放電”時的負(fù)極在“充電”時為陰極；b．陽極：“放電”時的正極在“充電”時為陽極。(2)微粒流向①電子流向a．充電：電源負(fù)極→陰極，陽極→電源正極；b．放電：負(fù)極→正極。提示：無論是電解池還是原電池，電子均不能流經(jīng)電解質(zhì)溶液。②離子流向a．充電：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極；b．放電：陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。(3)書寫電極反應(yīng)式①“放電”時電極反應(yīng)式的書寫a．依據(jù)條件，找出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)，根據(jù)化合價的變化，判斷轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目；b．根據(jù)守恒書寫負(fù)極(或正極)反應(yīng)式，特別應(yīng)注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存。②“充電”時電極反應(yīng)式的書寫充電時的電極反應(yīng)與放電時的電極反應(yīng)過程相反，充電的陽極反應(yīng)為放電時正極反應(yīng)的逆過程，充電的陰極反應(yīng)為放電時負(fù)極反應(yīng)的逆過程。1．(2017·全國卷Ⅲ)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li＋xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是()A．電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4B．電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多解析：A對：原電池工作時，Li＋向正極移動，則a為正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，a極發(fā)生的電極反應(yīng)有S8＋2Li＋＋2e－=Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－=4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－=2Li2S2等。B對：電池工作時，外電路中流過0.02mol電子時，氧化Li的物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為0.14g。C對：石墨烯能導(dǎo)電，利用石墨烯作電極，可提高電極a的導(dǎo)電性。D錯：電池充電時電極a發(fā)生反應(yīng)：2Li2S2－2e－=Li2S4＋2Li＋，充電時間越長，電池中Li2S答案：D2．(2016·全國甲卷)Mg—AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－=Mg2＋B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=AgC．電池放電時Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑解析：該電池中Mg作負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成Mg2＋，A項(xiàng)正確；正極反應(yīng)為AgCl＋e－=Ag＋Cl－，B項(xiàng)錯誤；電池放電時，Cl－從正極向負(fù)極移動，C項(xiàng)正確；在負(fù)極，Mg會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，D項(xiàng)正確。答案：B以新型化學(xué)電源為命題背景考查原電池的結(jié)構(gòu)和工作原理的題型是高考的熱點(diǎn)。通?？疾榈闹R點(diǎn)是原電池電極的判斷、電極和電池反應(yīng)式的書寫、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷、電解質(zhì)溶液中離子的移動方向及有關(guān)計算，在選擇題和綜合填空題中都會考到。難度一般偏大。原電池結(jié)構(gòu)和原理的分析與判斷1．下圖是某校實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計的一套原電池裝置，下列有關(guān)描述不正確的是()A．此裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷．石墨電極的反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電子由Cu電極經(jīng)導(dǎo)線流向石墨電極D．電池總反應(yīng)式：2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：A項(xiàng)，此裝置符合原電池反應(yīng)的設(shè)計，化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為電能，不符合題意；B項(xiàng)，裝置中銅失去電子被氧化，所以銅作負(fù)極，石墨作正極，酸性條件下不可能生成OH－，電極反應(yīng)應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，符合題意；C項(xiàng)，原電池中，電子由負(fù)極(銅)流向正極(石墨)，不符合題意；D項(xiàng)，該原電池總反應(yīng)是銅在酸性溶液中被氧氣氧化生成氯化銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，不符合題意。答案：B2．(2017·長沙模擬)某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．電子由鐵電極經(jīng)溶液向鉑電極遷移B．放電過程中陰離子交換膜右側(cè)溶液顏色逐漸變淺C．正極的電極反應(yīng)式為Fe3＋＋3e－=FeD．若電路中轉(zhuǎn)移1mole－，則陰離子交換膜左側(cè)溶液中減少1molCl－解析：該原電池裝置中，鐵為負(fù)極，鉑為正極，電子由鐵電極流出，經(jīng)導(dǎo)線流入鉑電極，A項(xiàng)錯誤；放電過程中鉑電極發(fā)生反應(yīng)：Fe3＋＋e－=Fe2＋，故陰離子交換膜右側(cè)溶液顏色逐漸變淺，B項(xiàng)正確；正極的電極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－=Fe2＋，C項(xiàng)錯誤；Cl－向負(fù)極(鐵電極)移動，則電路中轉(zhuǎn)移1mole－，陰離子交換膜左側(cè)溶液中增加1molCl－，D項(xiàng)錯誤。答案：B鹽橋的三個作用(1)連接內(nèi)電路，構(gòu)成閉合回路。(2)平衡兩極電荷，使原電池持續(xù)產(chǎn)生電流。(3)避免副反應(yīng)發(fā)生、提高電池效率。新型化學(xué)電池的分析與判斷(一)新型高能可充電電池3．(2017·武漢模擬)研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池，內(nèi)部用AlCleq\o\al(－,4)和有機(jī)陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液，其放電工作原理如圖所示，充放電時AlCleq\o\al(－,4)和Al2Cleq\o\al(－,7)兩種離子在鋁電極上相互轉(zhuǎn)化，其他離子不參與反應(yīng)。下列說法正確的是()A．放電時，有機(jī)陽離子向鋁電極移動B．充電時，陽極反應(yīng)式為：CnAlCl4＋e－=Cn＋AlCleq\o\al(－,4)C．放電時，負(fù)極反應(yīng)式為：Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)D．該電池的總反應(yīng)為：3Cn＋4Al2Cleq\o\al(－,7)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))3CnAlCl4＋Al＋4AlCleq\o\al(－,4)解析：放電時，鋁作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)，有機(jī)陽離子向正極(石墨電極)移動，A項(xiàng)錯誤，C項(xiàng)正確；該電池的總反應(yīng)為：3CnAlCl4＋Al＋4AlCleq\o\al(－,4)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))3Cn＋4Al2Cleq\o\al(－,7)，D項(xiàng)錯誤；由總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)式整理可得正極反應(yīng)式：CnAlCl4＋e－=Cn＋AlCleq\o\al(－,4)，充電時陽極反應(yīng)與放電時正極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，則陽極反應(yīng)式為：Cn＋AlCleq\o\al(－,4)－e－=CnAlCl4，B項(xiàng)錯誤。答案：C4．(2017·東北三省四市二模)我國對可呼吸的鈉—二氧化碳電池的研究取得突破性進(jìn)展，該電池的總反應(yīng)式為4Na＋3CO2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Na2CO3＋C，其工作原理如圖所示(放電時產(chǎn)生的碳酸鈉固體儲存于碳納米管中)。關(guān)于該電池，下列說法錯誤的是()(注：TEGDME是一種有機(jī)溶劑)A．充電時，Na＋從陽極向陰極移動B．可以用乙醇代替TEGDME作有機(jī)溶劑C．放電時，當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時負(fù)極質(zhì)量減小23D．放電時，正極反應(yīng)為3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C解析：充電時，該裝置為電解池，陽離子向陰極移動，A正確。Na能夠與乙醇反應(yīng)，乙醇不能作溶劑，B錯誤。由電池的總反應(yīng)式4Na＋3CO2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Na2CO3＋C可知，放電時負(fù)極上發(fā)生金屬鈉失電子變成鈉離子的反應(yīng)，當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時消耗1mol金屬鈉，負(fù)極質(zhì)量減少23g，C正確。放電時，負(fù)極反應(yīng)為4Na－4e－=4Na＋，總反應(yīng)減負(fù)極反應(yīng)得正極反應(yīng)為3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C，D正確。答案：B1．分析建模2．判斷方法：速判電極方程式正誤(1)查“三對應(yīng)”：一是位置對應(yīng)，即氧化反應(yīng)只能在電解池的陽極或原電池的負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)只能在電解池的陰極或原電池的正極發(fā)生；二是H＋、OH－與介質(zhì)酸堿性的對應(yīng)，即酸性介質(zhì)，電極產(chǎn)物中不應(yīng)有OH－；堿性介質(zhì)，電極產(chǎn)物中不應(yīng)有H＋；三是電極名稱與電化學(xué)裝置類型是否對應(yīng)，即原電池中是正極、負(fù)極，電解池中是陰極、陽極。(2)查“三守恒”：即電極反應(yīng)式是否滿足質(zhì)量守恒、電荷守恒和得失電子守恒。(二)“一池多變”的燃料電池5．(2017·成都三診)某化學(xué)小組擬設(shè)計微生物燃料電池將污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成環(huán)境友好的物質(zhì)，工作原理如圖所示(a、b均為石墨電極)。下列分析正確的是()A．a(chǎn)電極發(fā)生反應(yīng)：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O=2CO2↑＋N2↑＋16H＋B．質(zhì)子交換膜處H＋由右向左移動C．該電池在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．開始放電時b電極附近pH不變解析：a電極上乙二胺轉(zhuǎn)化為CO2，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，A項(xiàng)錯誤；a電極為負(fù)極，b電極為正極，質(zhì)子交換膜處H＋向正極移動，即由左向右移動，B項(xiàng)錯誤；該微生物燃料電池工作時，在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C項(xiàng)正確；由題圖知，b電極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故開始放電時，b電極附近溶液中c(H＋)降低，pH增大，D項(xiàng)錯誤。答案：C6．(2017·長春質(zhì)檢)使用新型電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl—NH4Cl為電解質(zhì)溶液，可制造出一種既能提供電能，又能實(shí)現(xiàn)氮固定的新型燃料電池，原理如圖所示。下列有關(guān)分析正確的是()A．通入H2的一極為正極B．分離出的物質(zhì)X為HClC．電池工作一段時間后，溶液pH減小D．通入N2的一極的電極反應(yīng)式為：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)解析：由題給條件可知，該電池的總反應(yīng)為N2＋3H2＋2HCl=2NH4Cl，H2失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則通入H2的一極為負(fù)極，A項(xiàng)錯誤；分離出的物質(zhì)X為NH4Cl，B項(xiàng)錯誤；反應(yīng)消耗HCl，故電池工作一段時間后，溶液pH增大，C項(xiàng)錯誤；通入N2的一極的電極反應(yīng)式為：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，D項(xiàng)正確。答案：D不同“介質(zhì)”下燃料電池電極反應(yīng)式的書寫，大多數(shù)學(xué)生感到較難。主要集中在：一是得失電子數(shù)目的判斷，二是電極產(chǎn)物的判斷。下面以CH3OH、O2燃料電池為例，分析電極反應(yīng)式的書寫。(1)酸性介質(zhì)，如H2SO4：CH3OH在負(fù)極上失去電子生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在H＋作用下生成H2O。電極反應(yīng)式為負(fù)極：CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋正極：eq\f(3,2)O2＋6e－＋6H＋=3H2O(2)堿性介質(zhì)，如KOH溶液：CH3OH在負(fù)極上失去電子，在堿性條件下生成COeq\o\al(2－,3)，1molCH3OH失去6mole－，O2在正極上得到電子生成OH－，電極反應(yīng)式為負(fù)極：CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O正極：eq\f(3,2)O2＋6e－＋3H2O=6OH－(3)熔融鹽介質(zhì)，如K2CO3：在電池工作時，COeq\o\al(2－,3)移向負(fù)極。CH3OH在負(fù)極上失去電子，在COeq\o\al(2－,3)的作用下生成CO2氣體，O2在正極上