專題06電化學原理應用一、考情分析核心素養變化觀念與平衡思想證據推理與模型認知考綱理解原電池和電解池的構成、工作原理及應用，能書寫電極反應和總反應方程式，了解常見化學電源的種類及其工作原理了解金屬發生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施考情預測電化學是氧化還原反應知識的應用和延伸，是熱點考查內容，通常會以新型二次電池為載體考查電極方程式的書寫、離子的移動方向、金屬的電化學腐蝕及防護、計算等，同時也對信息的提取、應用能力進行考查。預計在2022年高考中，以二次電池以及含有離子交換膜的電解池為背景的命題將成為熱點題型，命題角度豐富，便于同時考查原電池和電解池工作原理及考生的探究能力。考點分布電化學的認識模型考點剖析考點1、原電池的工作原理考點2、電極方程式的書寫1、電極方程式書寫方法總結2、燃料電池電極反應式的書寫(以氫氧燃料電池為例)、考點3、二次電池考點4、電解池的工作原理1、電解池的工作原理2．電極上離子放電順序(1)陰極：與電極材料無關。氧化性強的先放電，放電順序：eq\o(→,\s\up7(Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋酸Fe2＋Zn2＋H＋水Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋),\s\do5(得到電子由易到難))(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發生氧化反應。若是惰性電極作陽極，放電順序：eq\o(→,\s\up7(活潑電極>S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子＞F－),\s\do5(失去電子由易到難))[微點撥]①放電指的是電極上的得、失電子。②活性電極指的是除去Au、Pt以外的金屬，惰性電極指的是Pt、Au、C電極，不參與電極反應。③陰極材料若為金屬電極，一般是增強導電性但不參與反應。3．惰性電極電解電解質溶液的四種類型考點5、電解原理的應用1、電解飽和食鹽水（氯堿工業）陽極反應式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應)陰極反應式：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應)總反應方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2、電解精煉銅(1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應：陽極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－=Cu。(4)陽極泥的形成：在電解過程中，活動性位于銅之后的銀、金等雜質，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，它們以金屬單質的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。3、電鍍圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據此回答下列問題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。(2)電解質溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3)電極反應：陽極：Ag－e－=Ag＋；陰極：Ag＋＋e－=Ag。(4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。考法6、金屬的腐蝕與防護1、化學腐蝕與電化學腐蝕類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現象無電流產生有微弱電流產生本質金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯系兩者往往同時發生，電化學腐蝕更普遍2、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例進行分析）類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應負極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯系吸氧腐蝕更普遍3、金屬的防護(1)電化學防護。①犧牲陽極的陰極保護法—原電池原理a．負極：比被保護金屬活潑的金屬；b．正極：被保護的金屬設備。②外加電流的陰極保護法—電解原理a．陰極：被保護的金屬設備；b．陽極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內部結構，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。考點7、離子交換膜在電化學裝置中的應用1、常見的離子交換膜種類允許通過的離子及移動方向說明陽離子交換膜陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負極陽離子和氣體不能通過質子交換膜質子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H＋通過離子交換膜的功能(1)選擇性透過離子，平衡電荷，形成閉合回路(2)隔離某些分子和離子，防止副反應——氯堿工業(3)應用于制備物質、分離物質等【解題模型】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。判斷ab、cd是什么交換膜；判斷離子的遷移方向；書寫電極反應式；判斷電極產物。①弄清是原電池還是電解池，電極有外接電源→電解池；n→陽極，m→陰極②根據電極判斷離子的移動方向和交換膜的種類Na＋→通過ab→陰極?ab是陽離子交換膜SOeq\o\al(2－,4)→通過cd→陽極?cd是陰離子交換膜③根據放電順序寫出電極反應式陰極，陽離子競爭放電，放電順序：H＋>Na＋，陰極的電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；陽極，陰離子競爭放電，放電順序：OH－>SOeq\o\al(2－,4)，陽極的電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。④根據電極反應式和離子移動方向確定電極反應物陰極H＋放電生成H2，剩余OH－與遷移過來的Na＋生成NaOH；陽極OH－放電生成O2，剩余H＋與遷移過來的SOeq\o\al(2－,4)生成H2SO4。考點8、新型化學電池單液電池雙液電池間接電池媒質也稱為“電對”或“介對”，其首先在電極表面失去(或得到)電子，形成氧化態(或還原態)在電解溶液中進一步氧化(或還原)反應基質，最終生成目的產物。其原理如下圖所示：【典例剖析】1、(2021·廣東卷)火星大氣中含有大量，一種有參加反應的新型全固態電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極，碳納米管為正極，放電時()A.負極上發生還原反應 B.在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極 D.將電能轉化為化學能2、(2021·廣東卷)鈷（Co）的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。圖5為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是()A.工作時，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo，Ⅰ室溶液質量理論上減少16gC.移除兩交換膜后，石墨電極上發生的反應不變D.電解總反應：3、(2021·河北卷)電池結構如圖，a和b為兩個電極，其中之一為單質鉀片。關于該電池，下列說法錯誤的是()A.隔膜允許通過，不允許通過B.放電時，電流由b電極沿導線流向a電極；充電時，b電極為陽極C.產生1Ah電量時，生成的質量與消耗的質量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時，鉛酸蓄電池消耗0.9g水4、(2021·湖南卷)鋅/溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網的備用電源等。三單體串聯鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法錯誤的是()A.放電時，N極為正極B.放電時，左側貯液器中的濃度不斷減小C.充電時，M極的電極反應式為D.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過5.世界某著名學術刊物介紹了一種新型中溫全瓷鐵-空氣電池，其結構如圖所示。下列有關該電池放電時的說法正確的是()A．a極發生氧化反應B．正極的電極反應式為FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－C．若有22.4L(標準狀況)空氣參與反應，則電路中有4mol電子轉移D．鐵表面發生的反應為xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH26.（2022·福建省廈門市六校一聯）我國電動汽車產業發展迅猛，多種車型采用三元鋰電池，該電池放電時工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．無論充電或放電，A極電勢均低于B極B．充電時，外電路中流過0.1

mol電子，A極質量減少0.7

gC．放電時，正極反應為D．失去活性鋰元素的三元正極材料可采用化學方法再生，實現循環利用7.（2021·四川省綿陽市下學期一診）一種處理的電化學裝置如圖所示（已知電極a、b均為石墨烯電極，陽膜只允許通過）。下列說法錯誤的是()A.a是該電池的負極B.b電極反應式：C.一段時間后，陽膜左側硫酸溶液的濃度減小D.反應過程中，氫離子從陽膜左側向右側移動8.（2021·廣西北海一模）標準電極常用于測定其它電極的電勢，測知電極的電勢高于Cu電極的電勢。以下說法正確的是()A.溶液可用代替B.電極反應為C.若把體系換作體系，電壓表的示數變大D.微孔瓷片起到阻隔