專題十一 電化學(xué)（講義）-2025版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講練測(cè)合集

專題十一電化學(xué)（講義）——高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講練測(cè)合集核心素養(yǎng)變化觀念與平衡思想證據(jù)推理與模型認(rèn)知考情預(yù)測(cè)電化學(xué)是氧化還原反應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用和延伸，是熱點(diǎn)考查內(nèi)容，通常會(huì)以新型二次電池為載體考查電極方程式的書(shū)寫(xiě)、離子的移動(dòng)方向、金屬的電化學(xué)腐蝕及防護(hù)、計(jì)算等，同時(shí)也對(duì)信息的提取、應(yīng)用能力進(jìn)行考查。預(yù)計(jì)在2025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(diǎn)題型，命題角度豐富，便于同時(shí)考查原電池和電解池工作原理及考生的探究能力?？挤?、電極的判斷方法判斷依據(jù)電極材料電極反應(yīng)電子流向離子移向電極現(xiàn)象原電池負(fù)極活潑金屬氧化反應(yīng)流出陰離子移向電極質(zhì)量減小正極不活潑金屬或非金屬還原反應(yīng)流入陽(yáng)離子移向電極增重或質(zhì)量不變電解池陽(yáng)極與電源正極相連氧化反應(yīng)流出陰離子移向電極溶解或pH減小陰極與電源負(fù)極相連還原反應(yīng)流入陽(yáng)離子移向電極增重或pH增大考法2、新型電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1、燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(以氫氧燃料電池為例)①注意介質(zhì)環(huán)境②掌握書(shū)寫(xiě)程序其他新型電池鈉硫電池總反應(yīng)：2Na＋xS===Na2Sx正極：xS＋2e－===Seq\o\al(2－,x)；負(fù)極：2Na－2e－===2Na＋全釩液流電池總反應(yīng)：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O正極：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O負(fù)極：V2＋－e－===V3＋鋰銅電池總反應(yīng)：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－正極：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－負(fù)極：Li－e－===Li＋Mg-H2O2電池總反應(yīng)：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O正極：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；負(fù)極：Mg－2e－===Mg2＋Mg-AgCl電池總反應(yīng)：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2正極：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag；負(fù)極：Mg－2e－===Mg2＋鎳鐵電池總反應(yīng)：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2正極：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－負(fù)極：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2陽(yáng)極：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O陰極：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－鋰離子電池總反應(yīng)：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)正極：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2負(fù)極：LixC6－xe－===xLi＋＋C6陽(yáng)極：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋陰極：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6題型建模鎂及其化合物一般無(wú)毒(或低毒)、無(wú)污染，鎂電池放電時(shí)電壓高且平穩(wěn)，因此成為人們研制綠色電池所關(guān)注的重點(diǎn)。有一種鎂二次電池的反應(yīng)為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)Mg2＋向正極移動(dòng)B．放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為Mo3S4＋2xe－===Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．放電時(shí)Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng)D．充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)為xMg2＋＋2xe－===xMg【模型解題】考法3、離子交換膜在電化學(xué)裝置中的應(yīng)用常見(jiàn)的離子交換膜種類允許通過(guò)的離子及移動(dòng)方向說(shuō)明陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)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(guò)陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽(yáng)極或原電池的負(fù)極陽(yáng)離子和氣體不能通過(guò)質(zhì)子交換膜質(zhì)子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H＋通過(guò)【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(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通過(guò)離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)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(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；判斷電極產(chǎn)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(yáng)極，m→陰極②根據(jù)電極判斷離子的移動(dòng)方向和交換膜的種類Na＋→通過(guò)ab→陰極?ab是陽(yáng)離子交換膜SOeq\o\al(2－,4)→通過(guò)cd→陽(yáng)極?cd是陰離子交換膜③根據(jù)放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式陰極，陽(yáng)離子競(jìng)爭(zhēng)放電，放電順序：H＋>Na＋，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；陽(yáng)極，陰離子競(jìng)爭(zhēng)放電，放電順序：OH－>SOeq\o\al(2－,4)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。④根據(jù)電極反應(yīng)式和離子移動(dòng)方向確定電極反應(yīng)物陰極H＋放電生成H2，剩余OH－與遷移過(guò)來(lái)的Na＋生成NaOH；陽(yáng)極OH－放電生成O2，剩余H＋與遷移過(guò)來(lái)的SOeq\o\al(2－,4)生成H2SO4?？挤?、以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律考法5、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）陽(yáng)極反應(yīng)式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應(yīng))總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2、電解精煉銅(1)電極材料：陽(yáng)極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：Zn－2e－==Zn2＋、Fe－2e－==Fe2＋、Ni－2e－==Ni2＋、Cu－2e－==Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－==Cu。(4)陽(yáng)極泥的形成：在電解過(guò)程中，活動(dòng)性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子而溶解，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥。3、電鍍圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽(yáng)極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：Ag－e－===Ag＋；陰極：Ag＋＋e－===Ag。(4)特點(diǎn)：陽(yáng)極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變?？挤?、金屬的腐蝕與防護(hù)1、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍2、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析）類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe－2e－===Fe2＋正極2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍3、金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)。①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法—原電池原理a．負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b．正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極保護(hù)法—電解原理a．陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b．陽(yáng)極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護(hù)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。真題賞析1：【2024·新課標(biāo)卷】一種可植入體內(nèi)的微型電池工作原理如圖所示，通過(guò)CuO催化消耗血糖發(fā)電，從而控制血糖濃度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn)，電池啟動(dòng)。血糖濃度下降至標(biāo)準(zhǔn)，電池停止工作。（血糖濃度以葡萄糖濃度計(jì)）電池工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.電池總反應(yīng)為B.b電極上CuO通過(guò)Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互轉(zhuǎn)變起催化作用C.消耗18mg葡萄糖，理論上a電極有0.4mmol電子流入D.兩電極間血液中的在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的遷移方向?yàn)閎→a答案：C解析：由題圖可知，O2在a電極上得電子生成OH-，a電極為原電池正極，Cu2O在b電極上失電子轉(zhuǎn)化成CuO,b電極為原電池負(fù)極。在負(fù)極區(qū)，葡萄糖被CuO氧化為葡萄糖酸，CuO被還原為Cu2O，該電池的總反應(yīng)為，A正確；由題圖可知，b電極上發(fā)生轉(zhuǎn)化：，反應(yīng)前后CuO的性質(zhì)和數(shù)目不變，故b電極上CuO通過(guò)Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互轉(zhuǎn)變起催化作用，B正確；根據(jù)負(fù)極的電極反應(yīng)式可知當(dāng)消耗18mg（0.1mmol）葡萄糖時(shí)，轉(zhuǎn)移0.2mmol電子，故理論上a電極有0.2mmol電子流入，C錯(cuò)誤；原電池中，陽(yáng)離子向正極遷移，由分析知，b電極為負(fù)極，a電極為正極，故兩電級(jí)間血液中的在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的遷移方向?yàn)閎→a，D正確。真題賞析2：【2024·全國(guó)甲卷】科學(xué)家使用研制了一種可充電電池（如圖所示）。電池工作一段時(shí)間后，電極上檢測(cè)到和少量。下列敘述正確的是()A.充電時(shí)，向陽(yáng)極方向遷移B.充電時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)C.放電時(shí)，正極反應(yīng)有D.放電時(shí)，電極質(zhì)量減少，電極生成了答案：C解析：充電時(shí)該裝置為電解池，電解池中陽(yáng)離子向陰極遷移，即向陰極方向遷移，A不正確；放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為，則充電時(shí)陰極反應(yīng)為，即充電時(shí)Zn元素化合價(jià)應(yīng)降低，而選項(xiàng)中Zn元素化合價(jià)升高，B不正確；放電時(shí)電極為正極，正極上檢測(cè)到和少量，則正極上主要發(fā)生的電極反應(yīng)是，C正確；放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少0.65g（物質(zhì)的量為0.010mol），電路中轉(zhuǎn)移0.020mol電子，由正極的主要反應(yīng)可知，若正極上只有生成，則生成的物質(zhì)的量為0.020mol，但是正極上還有生成，因此，的物質(zhì)的量小于0.020mol，D不正確。1.下列四個(gè)常用電化學(xué)裝置的敘述錯(cuò)誤的是()圖Ⅰ水果電池圖Ⅱ干電池圖Ⅲ鉛蓄電池圖Ⅳ氫氧燃料電池A.圖Ⅰ所示電池中，電子從鋅片流出B.圖Ⅱ所示干電池中鋅作負(fù)極C.圖Ⅲ所示電池為二次電池，放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為D.圖Ⅳ所示電池中正極反應(yīng)為：2.一種光照充電電池結(jié)構(gòu)如圖所示，充電時(shí)光輔助電極受光激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴，空穴作用下NaI轉(zhuǎn)化為。下列說(shuō)法正確的是()A.充電過(guò)程中，光能最終轉(zhuǎn)化為電能B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量無(wú)關(guān)C.放電時(shí)，電極M為正極，電極反應(yīng)為D.放電時(shí)N電極室增加離子，理論上外電路轉(zhuǎn)移電子3.雙極膜電池實(shí)現(xiàn)了對(duì)的高效利用，其原理如圖。已知：在直流電作用下，雙極膜能夠?qū)⑺x解為氫離子()和氫氧根離子(，這兩類離子分別向相反方向遷移。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.多孔納米片電極的電勢(shì)比電極的電勢(shì)高B.電極每減少，理論上雙極膜產(chǎn)生和C.圖中的a、b分別表示的離子是D.電極反應(yīng)式為4.以和納米片為催化電極材料，合成偶氮化合物的裝置如圖，下列說(shuō)法正確的是A.a極的電勢(shì)低于b極B.溶液中的OH-通過(guò)離子交換膜向N極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡C.該電池工作時(shí)，M極為陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)D.N極的電極反應(yīng)式為2+→+8OH﹣

答案以及解析1.答案：C解析：A.圖Ⅰ水果電池中，鋅的活動(dòng)性比銅強(qiáng)，鋅作負(fù)極，銅作正極，電子由負(fù)極流向正極，A正確；B.圖Ⅱ?yàn)殇\錳干電池，鋅為金屬，鋅作負(fù)極，石墨作正極，B正確；C.圖Ⅲ為鉛蓄電池，鉛作負(fù)極，二氧化鉛作正極，放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為，正極反應(yīng)式為，C錯(cuò)誤；D.圖Ⅳ為氫氧燃料電池，氫氣作負(fù)極失電子，氧氣作正極得電子，氧氣得電子被還原，由于電解質(zhì)溶液呈酸性，因此正極電極反應(yīng)式為：，D正確；答案選C。2.答案：D解析：A.結(jié)合該裝置，充電過(guò)程中，光能最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯(cuò)誤；B.充電效率與光照產(chǎn)生的空穴量有關(guān)，故B錯(cuò)誤；C.放電時(shí)，電極M為負(fù)極，電極反應(yīng)為，故C錯(cuò)誤；D.放電時(shí)N電極做正極，電極反應(yīng)為，理論上當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移電子，有從M電極室移向N電極室，所以N電極室共增加離子，故D正確：故選D。3.答案：B解析：由分析可知，多孔納米片為正極，為負(fù)極，則多孔納米片電極的電勢(shì)比電極的電勢(shì)高，故A正確；電極每減少，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為，由兩極的反應(yīng)式可知，雙極膜中需離解水的物質(zhì)的量為，產(chǎn)生氫離子、氫氧根離子，故B錯(cuò)誤；原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)、陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故b為，a為，故C正確；鋅發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，電極反應(yīng)為，故D正確。4.答案：D解