2021高考化學電化學專題課件

年份?試題題號分值考向（載體）2019?課標ⅠT126生物燃料電池、離子交換膜2019?課標ⅡT275電解法制二茂鐵原理2019?課標ⅢT136強堿性電解質的3D?Zn—NiOOH二次電池原理T284碳基電極材料電解氯化氫回收氯氣新工藝2018?課標ⅠT136協(xié)同轉化裝置高效去除天然氣中CO2和H2ST274三室膜電解技術制備Na2S2O52018?課標ⅡT126室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池T264電解硫酸鋅溶液制備單質鋅原理2018?課標ⅢT116可充電鋰-空氣電池T277“電解法”制備KIO32017?課標ⅠT116外加電流的陰極保護法對海港碼頭鋼管樁進行防腐2017?課標ⅡT116電解氧化法在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜2017?課標ⅢT116全固態(tài)鋰硫電池工作原理考試動態(tài)】年份?試題題號分值考向（載體）2019?課標ⅠT126生物燃1考試地圖考試地圖2電極確定方法原電池電解池負極（陽極）正極（陰極）陰極陽極兩池構造電子流向離子移向電極反應反應現(xiàn)象活潑金屬不活潑金屬、導電非金屬連接負極連接正極e-流出e-流入e-流入e-流出陰離子移向陽離子移向陽離子移向陰離子移向氧化反應還原反應還原反應氧化反應電極溶解、有氧化性物質產生電極增重、有還原性物質產生電極增重、有還原性物質產生電極溶解、有氧化性物質產生電極確定方法原電池電解池負極（陽極）正極（陰極）陰極陽極兩池3【典例1】【2017?海南】一種電化學制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H+。下列敘述錯誤的是A．Pd電極b為陰極B．陰極的反應式為：N2+6H++6e?

=2NH3C．H+由陽極向陰極遷移D．陶瓷可以隔離N2和H2A陽極陰極①傳輸H+②隔離N2和H2【典例1】【2017?海南】一種電化學制備NH3的裝置如圖所4【典例2】【2019·天津】我國科學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下。圖中貯液器可儲存電解質溶液,提高電池的容量。下列敘述不正確的是(

)A.放電時,a電極反應為I2Br-+2e-=2I-+Br-B.放電時,溶液中離子的數(shù)目增大C.充電時,b電極每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充電時,a電極接外電源負極D+-【典例2】【2019·天津】我國科學家研制了一種新型的高比能5【典例3】【2019?課標Ⅰ】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BA．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H2+2MV2+

=2H++2MV+

C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應生成NH3D．電池工作時質子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動-+500℃、20～50MPa、鐵觸媒【典例3】【2019?課標Ⅰ】利用生物燃料電池原理研究室溫下6【典例4】【2018?課標Ⅰ】最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉化裝置，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)生反應為：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時，下列敘述錯誤的是C

A．陰極的電極反應：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB．協(xié)同轉化總反應：CO2+H2S＝CO+H2O+SC．石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需為酸性陽極陰極+-【典例4】【2018?課標Ⅰ】最近我國科學家設計了一種CO27電極方程式書寫

電極方程式書寫8傳統(tǒng)解法離子-電子法判斷反應物、產物判斷反應物、產物化合價升降判斷得失電子數(shù)除O外其他原子守恒電荷守恒補H+或OH-看O補H+或H2O補H2O并檢驗電荷守恒補e-電極方程式寫法以甲醇堿性燃料電池負極反應式為例CH3OHCO32--2+4-6e-+8OH-+6H2O=CH3OHCO32-+4OH-+6H2O+12OH--6e-+8OH-=酸性：缺H補H+或H2O；堿性：缺H補OH-或H2O。酸性：O+2H+→H2O堿性：O+H2O→2OH-傳統(tǒng)解法離子-電子法判斷反應物、產物判斷反應物、產物化合價升9【練習1】【2012?海南】肼燃燒生成氮氣和水，肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的反應式為

。【練習2】【2013?課標Ⅰ】若電解質為酸性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為

?！揪毩?】【2014四川】MnO2可作超級電容材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應式是

。N2H4N2↑+4OH－+4H2O+8OH－+4OH－－4e－=CH3OCH32CO2+6H++6H++3H2O-12e-+12H+=Mn2＋MnO2+4H＋+2H2O－2e－=【練習1】【2012?海南】肼燃燒生成氮氣和水，肼-空氣燃料10【練習4】【2014山東】離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機陽離子、Al2Cl7-和AlCl4-組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應接電源的

極，已知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為

。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產物為

。負

H2“離子-電子”法缺點：不適合非水體系！+AlAl2Cl7－AlCl4－47＋3e－=【練習4】【2014山東】離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體11【典例5】【2017?課標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，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是D

A．電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S6+2Li++2e?=3Li2S4B．電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多Li2S6Li2S423+2Li++2e?=-+【典例5】【2017?課標Ⅲ】全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本12【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯誤的是A．a為電池的正極B．電池充電反應為LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移C-+【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了132021高考化學電化學專題課件14常見鋰離子電池正極材料：

LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn1－x－yNiyCoxO2LiMn2O4

LiFePO4常見鋰離子電池正極材料：LiCoO2、LiNiO2、LiM15【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯誤的是A．a為電池的正極B．電池充電反應為LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移C-+【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了16電化學腐蝕及防護電化學腐蝕及防護17CC18【典例8】【2017?課標Ⅰ】支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整C【典例8】【2017?課標Ⅰ】支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用19DD20交換膜的應用交換膜的應用212021高考化學電化學專題課件22陽極的電極反應式為

。電解后，

室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5。2H2O-4e-=4H++O2↑2H2O-4e-=4H++O2↑H+→2HSO3-+2e-=H2↑+SO32-Na+→H++SO32-=HSO3-2HSO3-=S2O52-+H2Oa陽極的電極反應式為23【典例11】【2016·課標Ⅰ】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，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SO42－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。下列敘述正確的是A．通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品C．負極反應為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成←Na+SO42-→陽離子交換膜陰離子交換膜B【典例11】【2016·課標Ⅰ】三室式電滲析法處理含Na2S24【典例12】【2014?課標Ⅰ】H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。(1)寫出陽極的電極反應式：

。(2)分析產品室得到H3PO2的原因：

。2H2O-4e-=4H++O2↑H+→←H2PO2-Na+→2H2O+2e-=H2↑+2OH-陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室,原料室的H2PO2-穿過陰膜擴散至產品室,二者反應生成H3PO2【典例12】【2014?課標Ⅰ】H3PO2也可用電滲析法制備25電化學中的平衡思想電化學中的平衡思想26【典例13】【2015?北京】為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯(lián)系,某同學通過改變濃度研究“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”反應中Fe3＋和Fe2＋的相互轉化。實驗如下:根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律,某同學推測ⅰ中Fe2＋向Fe3＋轉化的原因:外加Ag＋使c(I－)降低,導致I－的還原性弱于Fe2＋,用如上右圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。（1）K閉合時,指針向右偏轉,b作

極。（2）當指針歸零(反應達到平衡)后,向U型管左管中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液,產生的現(xiàn)象證實了其推測,該現(xiàn)象是

。（3）按照上述原理,該同學用上圖裝置進行實驗,證實了ⅱ中Fe2＋向Fe3＋轉化的原因。與上述實驗對比,不同的操作是

。正左管產生黃色沉淀,指針向左偏轉向U型管右管中滴加1mol·L－1FeSO4溶液【典例13】【2015?北京】為探討化學平衡移動原理與氧化還27【典例14】【2019?課標Ⅱ節(jié)選】環(huán)戊二烯（）可用于制備二茂鐵（Fe(C5H5)2，結構簡式為），后者廣泛應用于航天、化工等領域中。二茂鐵的電化學制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉（電解質）和環(huán)戊二烯的DMF溶液（DMF為惰性有機溶劑）。該電解池的陽極為

，總反應為

。電解制備需要在無水條件下進行，原因為

。Fe電極Fe+2C5H6=Fe(C5H5)2+H2↑水會阻礙中間物Na的生成；水會電解生成OH?，進一步與Fe2+反應生成Fe(OH)2+2-1陽極陰極Na++e-=Na【典例14】【2019?課標Ⅱ節(jié)選】環(huán)戊二烯（28年份?試題題號分值考向（載體）2019?課標ⅠT126生物燃料電池、離子交換膜2019?課標ⅡT275電解法制二茂鐵原理2019?課標ⅢT136強堿性電解質的3D?Zn—NiOOH二次電池原理T284碳基電極材料電解氯化氫回收氯氣新工藝2018?課標ⅠT136協(xié)同轉化裝置高效去除天然氣中CO2和H2ST274三室膜電解技術制備Na2S2O52018?課標ⅡT126室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池T264電解硫酸鋅溶液制備單質鋅原理2018?課標ⅢT116可充電鋰-空氣電池T277“電解法”制備KIO32017?課標ⅠT116外加電流的陰極保護法對海港碼頭鋼管樁進行防腐2017?課標ⅡT116電解氧化法在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜2017?課標ⅢT116全固態(tài)鋰硫電池工作原理考試動態(tài)】年份?試題題號分值考向（載體）2019?課標ⅠT126生物燃29考試地圖考試地圖30電極確定方法原電池電解池負極（陽極）正極（陰極）陰極陽極兩池構造電子流向離子移向電極反應反應現(xiàn)象活潑金屬不活潑金屬、導電非金屬連接負極連接正極e-流出e-流入e-流入e-流出陰離子移向陽離子移向陽離子移向陰離子移向氧化反應還原反應還原反應氧化反應電極溶解、有氧化性物質產生電極增重、有還原性物質產生電極增重、有還原性物質產生電極溶解、有氧化性物質產生電極確定方法原電池電解池負極（陽極）正極（陰極）陰極陽極兩池31【典例1】【2017?海南】一種電化學制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H+。下列敘述錯誤的是A．Pd電極b為陰極B．陰極的反應式為：N2+6H++6e?

=2NH3C．H+由陽極向陰極遷移D．陶瓷可以隔離N2和H2A陽極陰極①傳輸H+②隔離N2和H2【典例1】【2017?海南】一種電化學制備NH3的裝置如圖所32【典例2】【2019·天津】我國科學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下。圖中貯液器可儲存電解質溶液,提高電池的容量。下列敘述不正確的是(

)A.放電時,a電極反應為I2Br-+2e-=2I-+Br-B.放電時,溶液中離子的數(shù)目增大C.充電時,b電極每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充電時,a電極接外電源負極D+-【典例2】【2019·天津】我國科學家研制了一種新型的高比能33【典例3】【2019?課標Ⅰ】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BA．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H2+2MV2+

=2H++2MV+

C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應生成NH3D．電池工作時質子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動-+500℃、20～50MPa、鐵觸媒【典例3】【2019?課標Ⅰ】利用生物燃料電池原理研究室溫下34【典例4】【2018?課標Ⅰ】最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉化裝置，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)生反應為：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時，下列敘述錯誤的是C

A．陰極的電極反應：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB．協(xié)同轉化總反應：CO2+H2S＝CO+H2O+SC．石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需為酸性陽極陰極+-【典例4】【2018?課標Ⅰ】最近我國科學家設計了一種CO235電極方程式書寫

電極方程式書寫36傳統(tǒng)解法離子-電子法判斷反應物、產物判斷反應物、產物化合價升降判斷得失電子數(shù)除O外其他原子守恒電荷守恒補H+或OH-看O補H+或H2O補H2O并檢驗電荷守恒補e-電極方程式寫法以甲醇堿性燃料電池負極反應式為例CH3OHCO32--2+4-6e-+8OH-+6H2O=CH3OHCO32-+4OH-+6H2O+12OH--6e-+8OH-=酸性：缺H補H+或H2O；堿性：缺H補OH-或H2O。酸性：O+2H+→H2O堿性：O+H2O→2OH-傳統(tǒng)解法離子-電子法判斷反應物、產物判斷反應物、產物化合價升37【練習1】【2012?海南】肼燃燒生成氮氣和水，肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的反應式為

?！揪毩?】【2013?課標Ⅰ】若電解質為酸性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為

?！揪毩?】【2014四川】MnO2可作超級電容材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應式是

。N2H4N2↑+4OH－+4H2O+8OH－+4OH－－4e－=CH3OCH32CO2+6H++6H++3H2O-12e-+12H+=Mn2＋MnO2+4H＋+2H2O－2e－=【練習1】【2012?海南】肼燃燒生成氮氣和水，肼-空氣燃料38【練習4】【2014山東】離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機陽離子、Al2Cl7-和AlCl4-組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應接電源的

極，已知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為

。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產物為

。負

H2“離子-電子”法缺點：不適合非水體系！+AlAl2Cl7－AlCl4－47＋3e－=【練習4】【2014山東】離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體39【典例5】【2017?課標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，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是D

A．電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S6+2Li++2e?=3Li2S4B．電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多Li2S6Li2S423+2Li++2e?=-+【典例5】【2017?課標Ⅲ】全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本40【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯誤的是A．a為電池的正極B．電池充電反應為LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移C-+【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了412021高考化學電化學專題課件42常見鋰離子電池正極材料：

LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn1－x－yNiyCoxO2LiMn2O4

LiFePO4常見鋰離子電池正極材料：LiCoO2、LiNiO2、LiM43【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯誤的是A．a為電池的正極B．電池充電反應為LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移C-+【典例6】【2014?標卷Ⅱ】2013年3月我國科學家報道了44電化學腐蝕及防護電化學腐蝕及防護45CC46【典例8】【2017?課標Ⅰ】支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整C【典例8】【2017?課標Ⅰ】支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用47DD48交換膜的應用交換膜的應用492021高考化學電化學專題課件50陽極的電極反應式為

。電解后，

室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5。2H2O-4e-=4H++O2↑2H2O-4e-=4H++O2↑H+→2HSO3-+2e-=H2↑+SO32-Na+→H++SO32-=HSO3-2HSO3-=S2O52-+H2Oa陽極的電極反應式為51【典例11】【2016·課標Ⅰ】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，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SO42－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。下列敘述正確的是A．通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品C．負極反應為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成←Na+SO42-→陽離子交換膜陰離子交換膜B【典例11】【2016·課標Ⅰ】三室式電滲析法處理含Na2S52【典例12】【2014?課標Ⅰ】H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。(1)寫出陽極的電極反應式：

。(2)分析產品室得到H3