高考電化學(xué)復(fù)習(xí)解題模型建構(gòu)2023

1、以新型電源為載體考查原電池的原理、電解池原理、電極反應(yīng)式書寫與問(wèn)題的分析每年必考。電化學(xué)裝置的類型從電解質(zhì)方面來(lái)分主要有單液電池、雙液電池、固體電解質(zhì)電池等；從電子轉(zhuǎn)移角度來(lái)分，有常規(guī)的直接電池和新型的間接電池。此類試題主要來(lái)源最新科技成果，陌生度高、綜合性強(qiáng)。體現(xiàn)了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)，考查學(xué)生的遷移運(yùn)用能力和創(chuàng)新思維。1.(2021河北等級(jí)考)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A隔膜允許K通過(guò)，不允許O2通過(guò)B放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽(yáng)極C產(chǎn)生1 Ah電量時(shí)，生成KO2的

2、質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9 g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9 g水解析：由題圖可知，b極上O2轉(zhuǎn)化為KO2，則b極為電池正極，a極為電池負(fù)極，K通過(guò)隔膜由a極向b極遷移，為避免O2氧化K電極，O2不能通過(guò)隔膜，A說(shuō)法正確；放電時(shí)，電流由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，即由b極經(jīng)導(dǎo)線流向a極，充電時(shí)，b極接外接電源的正極，b電極為陽(yáng)極，B說(shuō)法正確；產(chǎn)生1 Ah電量時(shí)，生成KO2與消耗O2的質(zhì)量比為71322.22，C說(shuō)法正確；消耗3.9 g鉀時(shí)，轉(zhuǎn)移0.1 mol e，鉛酸蓄電池消耗0.1 mol H2O，其質(zhì)量為1.8 g，D說(shuō)法錯(cuò)誤。答案：D解析：A對(duì)：三維多

3、孔海綿狀Zn為多孔結(jié)構(gòu)，具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高。B對(duì)：二次電池充電時(shí)作為電解池使用，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價(jià)升高，原子失去電子，陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)。C對(duì)：二次電池放電時(shí)作為原電池使用，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價(jià)升高，原子失去電子，由電池總反應(yīng)可知負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)。D錯(cuò)：二次電池放電時(shí)作為原電池使用，陰離子從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)移動(dòng)。答案：D4(2019全國(guó)卷)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2/MV在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的

4、是( )A相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能B陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H22MV2=2H2MVC正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D電池工作時(shí)質(zhì)子通過(guò)交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)解析：A對(duì)：該反應(yīng)中，可產(chǎn)生電流，反應(yīng)條件比較溫和，沒(méi)有高溫高壓條件。B錯(cuò)：該生物燃料電池中，左端電極反應(yīng)式為MVe=MV2，則左端電極是負(fù)極，應(yīng)為負(fù)極區(qū)，在氫化酶作用下，發(fā)生反應(yīng)H22MV2=2H2MV。C對(duì)：右端電極反應(yīng)式為MV2e=MV，是正極，在正極區(qū)N2得到電子生成NH3，發(fā)生還原反應(yīng)。D對(duì)：原電池中，內(nèi)電路中H通過(guò)交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)。答案：B單液電池是指含有單一

5、電解質(zhì)溶液的化學(xué)電源，其特征是通過(guò)單一電解質(zhì)溶液的離子的定向移動(dòng)形成內(nèi)部電流，其電極反應(yīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為單一簡(jiǎn)單，運(yùn)用基本原電池的工作原理即可解決此類新型化學(xué)電源。 例1(2021湖南等級(jí)考)鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A放電時(shí)，N極為正極B放電時(shí)，左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為Zn22e=ZnD隔膜允許陽(yáng)離子通過(guò)，也允許陰離子通過(guò)解析在該原電池中，活潑金屬鋅做負(fù)極，則N極為正極，A說(shuō)法正確；放電時(shí)，左側(cè)鋅放電產(chǎn)生Zn2，貯液器中ZnBr2

6、濃度不斷增大，B說(shuō)法錯(cuò)誤；充電時(shí)，M極為陰極，電極反應(yīng)式為Zn22e=Zn，C說(shuō)法正確；放電時(shí)Br通過(guò)隔膜進(jìn)入溶液中與Zn2結(jié)合，充電時(shí)Zn2通過(guò)隔膜在雙極性碳和塑料電極上沉積，D說(shuō)法正確。答案B思維建模單液電池分析流程對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練解析： Pt電極上發(fā)生還原反應(yīng)，Pt電極作正極，故A正確；Pt電極為正極，BiVO4電極為負(fù)極，所以Pt電極電勢(shì)高于BiVO4電極電勢(shì)，故B正確；電子從BiVO4電極(負(fù)極)經(jīng)導(dǎo)線流向Pt電極(正極)，但不能進(jìn)入溶液，故C錯(cuò)誤；BiVO4電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D正確。答案：C2(2021浙江選考)鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開

7、關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說(shuō)法不正確的是( )解析：由圖可知，閉合K1時(shí)放電，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，閉合K2時(shí)充電，A為陰極，B為陽(yáng)極。B極發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)消耗OH生成NiOOH，KOH濃度降低。答案：C雙液電池是指基于兩種電解質(zhì)溶液進(jìn)行離子定向移動(dòng)形成內(nèi)部電流的原電池，其裝置較為復(fù)雜，反應(yīng)相對(duì)較難，此類電源需認(rèn)真觀察圖示，分析原理，列清每一個(gè)電極、每一種溶液發(fā)生的變化，綜合解決此類難題。 思維建模雙液電池試題分析第一步分析兩極材料中成分和兩液中的成分；或兩極區(qū)中粒子的轉(zhuǎn)化關(guān)系，確定正極或負(fù)極第二步根據(jù)確定的兩極，分析電極反應(yīng)，離子移向和電子、電流方向等第三步明確問(wèn)題，分析出正確答案對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練

8、3利用微生物可將廢水中苯酚的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，裝置如圖所示。電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( )4四甲基氫氧化銨(CH3)4NOH常用作電子工業(yè)清洗劑，以四甲基氯化銨(CH3)4NCl為原料，采用電滲析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如圖所示(a、b為石墨電極，c、d、e為離子交換膜)，下列說(shuō)法正確的是( )AM為正極Bc、e均為陽(yáng)離子交換膜Cb極電極反應(yīng)式：2H2O4e=O24HD制備1 mol(CH3)4NOH，通過(guò)c膜的離子數(shù)目為2NA解析：該電解池中Cl向電極b遷移，則b電極為陽(yáng)極，a電極為陰極，M為電源的負(fù)極，A錯(cuò)誤；根據(jù)圖示，加入(CH3)4NCl溶液后，(CH3)4N通過(guò)c

9、膜進(jìn)入電極a附近生成(CH3)4NOH，則c膜為陽(yáng)離子交換膜；Cl通過(guò)d膜進(jìn)入d膜右側(cè)，e膜右側(cè)的Na通過(guò)e膜進(jìn)入e膜的左側(cè)，這樣NaCl在d、e兩膜之間富集，將NaCl稀溶液轉(zhuǎn)化為濃溶液，e膜為陽(yáng)離子交換膜，B正確；電極b上溶液中的OH放電，電極反應(yīng)為4OH4e=O22H2O，C錯(cuò)誤；制備1 mol (CH3)4NOH，a電極上生成了1 mol OH，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移了1 mol e，通過(guò)c膜的(CH3)4N數(shù)目為NA，D錯(cuò)誤。答案：B間接電池是以具有“電子傳遞”功能的物質(zhì)為媒質(zhì)，對(duì)反應(yīng)基質(zhì)進(jìn)行氧化或還原，從而得到目的產(chǎn)物。由于媒質(zhì)可以在電化學(xué)裝置中再生而循環(huán)使用，因而可以充分利用資源，實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)

10、濟(jì)性，減少了副產(chǎn)物的產(chǎn)生。 例3(2018全國(guó)卷)最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示，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(yīng)為：EDTA-Fe2e=EDTA-Fe32EDTA-Fe3H2S=2HS2EDTA-Fe2該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是( )A陰極的電極反應(yīng)：CO22H2e=COH2OB協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2H2S=COH2OSC石墨烯上的電勢(shì)比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3/Fe2取代EDTA-Fe3/EDTA-Fe2，溶液需為酸性解析由題中信息可知，石墨烯電極發(fā)生氧化反應(yīng)

11、，為電解池的陽(yáng)極，則ZnO石墨烯電極為陰極。由題圖可知，電解時(shí)陰極反應(yīng)式為CO22H2e=COH2O，A項(xiàng)正確；將陰、陽(yáng)兩極反應(yīng)式合并可得總反應(yīng)式為CO2H2S=COH2OS，B項(xiàng)正確；陽(yáng)極接電源正極，電勢(shì)高，陰極接電源負(fù)極，電勢(shì)低，故石墨烯上的電勢(shì)比ZnO石墨烯上的高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe3、Fe2只能存在于酸性溶液中，D項(xiàng)正確。答案C思維建模間接電化學(xué)反應(yīng)原理分析模型媒質(zhì)也稱為“電對(duì)”或“介對(duì)”，其首先在電極表面失去(或得到)電子，形成氧化態(tài)(或還原態(tài))在電解溶液中進(jìn)一步氧化(或還原)反應(yīng)基質(zhì)，最終生成目的產(chǎn)物。其原理如圖所示：注意分析電極時(shí)，要注意電極上的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，明確化合價(jià)升降，確定兩電極。

12、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5如圖是一種新型的光化學(xué)電源，當(dāng)光照射光電極時(shí)，通入O2和H2S即產(chǎn)生穩(wěn)定的電流(H2AQ和AQ是兩種有機(jī)物)。下列說(shuō)法不正確的是( )6我國(guó)科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展，利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng)：H2SO2=H2O2S，已知甲池中發(fā)生的反應(yīng)為下列說(shuō)法不正確的是( )固體電解質(zhì)電池是指電解質(zhì)為固體的電池。固體電解質(zhì)必須是離子遷移速率較高的固態(tài)物質(zhì)，因?yàn)槭枪腆w，具有一定的形狀和強(qiáng)度，對(duì)于多數(shù)固體電解質(zhì)而言，只有在較高溫度下，電導(dǎo)率才能符合電池的要求，所以對(duì)于固體電解質(zhì)的電化學(xué)實(shí)際上是高溫電化學(xué)。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練7.為體現(xiàn)節(jié)能減排的理念，中國(guó)研制出了新型固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)，該

13、電池的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )A電子從b極經(jīng)導(dǎo)線流向a極B正極的電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OHC還可以選用NaOH固體作固態(tài)電解質(zhì)D若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1 mol電子，則生成22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO2解析：燃料電池通入氧氣的電極為正極，則a為正極，電子從b極經(jīng)導(dǎo)線流向a極，故A正確；介質(zhì)為固態(tài)熔融介質(zhì)，不存在水溶液，則正極的電極反應(yīng)式為O24e=2O2，故B錯(cuò)誤；CO2能與NaOH反應(yīng)生成Na2CO3，則不可選用NaOH固體作固態(tài)電解質(zhì)，故C錯(cuò)誤；若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1 mol電子，參加反應(yīng)的氧氣為0.25 mol，生成CO2為0.5 mol，體積為11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，故D錯(cuò)誤

14、。答案：A8.新華網(wǎng)報(bào)道，我國(guó)固體氧化物燃料電池技術(shù)研發(fā)取得新突破?？茖W(xué)家利用該科技實(shí)現(xiàn)了H2S廢氣資源回收能量，并得到單質(zhì)硫的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )A電極a為電池正極B電路中每流過(guò)4 mol電子， 正極消耗1 mol O2C電極b上的電極反應(yīng)式：O24H4e=2H2OD電極a上的電極反應(yīng)式：2H2S2O22e=S22H2O電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算是每年高考的必考內(nèi)容，考查的形式主要是在選擇題的某一個(gè)或二個(gè)選項(xiàng)中出現(xiàn)，考查的內(nèi)容主要涉及電極的質(zhì)量變化、產(chǎn)生或消耗氣體的體積、電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。串聯(lián)電池的題型在近幾年的高考中雖出現(xiàn)不多，但通過(guò)這種題型的訓(xùn)練可以加深對(duì)原電池和電解池原理理解。

15、有助于學(xué)生全面融會(huì)貫通知識(shí)。1(2021天津等級(jí)考)如下所示電解裝置中，通電后石墨電極上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是( )Aa是電源的負(fù)極B通電一段時(shí)間后，向石墨電極附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D當(dāng)0.01 mol Fe2O3完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336 mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)解析：通電后石墨電極上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，說(shuō)明石墨電極為陽(yáng)極，則電源b為正極，a為負(fù)極，石墨電極為陰極，故A正確；石墨電極為陽(yáng)極，通電一段時(shí)間后，產(chǎn)生氧氣和氫離子，所以向石墨電極附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色，故B正確；隨著電解的進(jìn)行，銅離子在陰極得電

16、子生成銅單質(zhì)，所以CuCl2溶液濃度變小，故C錯(cuò)誤；當(dāng)0.01 mol Fe2O3完全溶解時(shí)，消耗氫離子為0.06 mol，根據(jù)陽(yáng)極電極反應(yīng)式2H2O4e=O24H，產(chǎn)生氧氣為0.015 mol，體積為336 mL (折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，故D正確。答案：C2(2021山東等級(jí)考)以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池，下列說(shuō)法正確的是( )A放電過(guò)程中，K均向負(fù)極移動(dòng)B放電過(guò)程中，KOH物質(zhì)的量均減小C消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D消耗1 mol O2時(shí)，理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物

17、的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2 L解析：堿性環(huán)境下，甲醇燃料電池總反應(yīng)為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O；N2H4-O2清潔燃料電池總反應(yīng)為N2H4O2=N22H2O；偏二甲肼(CH3)2NNH2中C和N的化合價(jià)均為2價(jià)，H元素化合價(jià)為1價(jià)，所以根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可推知其燃料電池的總反應(yīng)為(CH3)2NNH24O24KOH=2K2CO3N26H2O。放電過(guò)程為原電池工作原理，所以鉀離子均向正極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)分析可知，N2H4-O2清潔燃料電池的產(chǎn)物為氮?dú)夂退淇偡磻?yīng)中未消耗KOH，所以KOH的物質(zhì)的量不變，其他兩種燃料電池根據(jù)總反應(yīng)可知，KOH的物質(zhì)的量減小，B錯(cuò)誤；3(

18、2022煙臺(tái)模擬)相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說(shuō)法不正確的是( )Aa電極的電極反應(yīng)式為4H2O4e=2H24OHBc、d離子交換膜依次為陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜C電池放電過(guò)程中，Cu(1)電極上的電極反應(yīng)式為Cu22e=CuD電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得320 g NaOH解析：濃差電池放電過(guò)程中，Cu(1)電極上發(fā)生使Cu2濃度降低的還原反應(yīng)，作正極，Cu(2)電極上發(fā)生使Cu2濃度升高的氧化反應(yīng)，作負(fù)極，則a電極為電解池的陰極，H2O中

19、的H得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，A項(xiàng)正確；電解過(guò)程中，硫酸鈉溶液中的Na通過(guò)陽(yáng)離子交換膜c進(jìn)入陰極區(qū)，SO通過(guò)陰離子交換膜d進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，B項(xiàng)正確；電池放電過(guò)程中，Cu(1)電極作正極，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu，C項(xiàng)正確；電池從開始工作到停止放電，正極區(qū)硫酸銅溶液的濃度由2.5 molL1降低到1.5 molL1，負(fù)極區(qū)硫酸銅溶液的濃度同時(shí)由0.5 molL1升到1.5 molL1，正極反應(yīng)還原Cu2的物質(zhì)的量為2 L(2.51.5)molL12 mol，電路中轉(zhuǎn)移4 mol電子，電解池的陰極生成4 mol OH，即陰極區(qū)可得4 mol氫氧化鈉，其質(zhì)量為160 g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D提能點(diǎn)

20、(一)串聯(lián)電池串聯(lián)電池中原電池、電解池的判斷1有外接電源的判斷方法則甲為電鍍池，乙、丙均為電解池。2無(wú)外接電源的判斷方法(1)直接判斷非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖所示：A為原電池，B為電解池。(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩種活潑性不同的金屬電極或一種金屬電極和一個(gè)碳棒作電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示：B為原電池，A為電解池。(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)

21、或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖所示：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽(yáng)極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。思維建模串聯(lián)類電池的思維流程綜合應(yīng)用訓(xùn)練1某實(shí)驗(yàn)室用新型二次電池模擬工業(yè)上制備Mn和MnO2的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )Aa電極的電極反應(yīng)為MnO24H2e=Mn22H2OB裝置工作時(shí)，c、d兩個(gè)電極的質(zhì)量都增加Cc電極反應(yīng)為Mn22e=MnDd電極附近溶液的pH增大解析：根據(jù)示意圖可知b為負(fù)極，a為正極，c為陰極，d為陽(yáng)極。c、d的電極反應(yīng)分別為M

22、n22e=Mn，Mn22e2H2O=MnO24H。d電極附近溶液c(H)增大，pH變小，D錯(cuò)誤。答案：D3如圖所示，X、Y、Q、W都是惰性電極，將電源接通后，W 極附近顏色逐漸加深。下列說(shuō)法中不正確的是( )A電源的M極為正極B甲裝置中溶液的pH減小C甲裝置的兩個(gè)電極上都有單質(zhì)生成且物質(zhì)的量之比為11D欲用乙裝置給銅鍍銀，U極應(yīng)該是Ag，電鍍液選擇AgNO3溶液4如圖X是直流電源。Y槽中 c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。(1)電源上b為_極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”，下同)。Z槽中e為_極。連接Y、Z槽線路中，電子流動(dòng)的方向是d_e(填“”或“”

23、)。(2)寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_。寫出Y槽中總反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。寫出Z槽中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_。提能點(diǎn)(二)電化學(xué)相關(guān)的計(jì)算電化學(xué)計(jì)算的三種方法如以通過(guò)4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總覽電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題。典例如圖所示，通電5 min后，電極5的質(zhì)量增加2.16 g，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)a為電源的_(填“正”或“負(fù)”)極，C池是_池。A池陽(yáng)極的電極反應(yīng)為_，C池陰極的電極反應(yīng)為_。(2)如果B池中共收集到224 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)且溶液體積為2

24、00 mL(設(shè)電解過(guò)程中溶液體積不變)，則通電前溶液中Cu2的物質(zhì)的量濃度為_。(3)如果A池溶液是200 mL足量的食鹽水(電解過(guò)程溶液體積不變)，則通電5 min后，溶液的pH為_。思維建模電子守恒法的解題流程第一步找出氧化劑(正極或陰極反應(yīng)物質(zhì))、還原劑(負(fù)極或陽(yáng)極反應(yīng)物質(zhì))及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物第二步根據(jù)相關(guān)信息，找準(zhǔn)一個(gè)電極上原子或離子得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中粒子的個(gè)數(shù))第三步根據(jù)串聯(lián)電路中各電極轉(zhuǎn)移電子相等列出等式綜合應(yīng)用訓(xùn)練1用兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解，當(dāng)有1103 mol的OH放電時(shí)，溶液顯淺藍(lán)色，則下列敘述正確的是( )A陽(yáng)極上析出3.6 mL O2(標(biāo)

25、準(zhǔn)狀況)B陰極上析出32 mg CuC陰極上析出11.2 mLH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D陽(yáng)極和陰極質(zhì)量都無(wú)變化解析：用惰性電極電解CuSO4溶液時(shí)，陰極：2Cu24e=2Cu，陽(yáng)極：4OH4e=O22H2O。當(dāng)有1103 mol的OH放電時(shí)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2為5.6 mL，A錯(cuò)誤；在陰極上析出32 mg Cu，陰極質(zhì)量增加，B正確；C、D錯(cuò)誤。答案：B2如圖甲所示，A為新型高效的甲烷燃料電池，采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。B為浸透飽和硫酸鈉溶液和酚酞溶液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，C、D為電解槽。(1)甲烷燃料電池中負(fù)極反應(yīng)式為_。(2)關(guān)閉K

26、1，打開K2，通電后，B中的紫紅色液滴向d端移動(dòng)，則電源a端為_極，通電一段時(shí)間后，觀察到濾紙c端出現(xiàn)的現(xiàn)象是_。(3)D裝置中有200 mL一定濃度的NaCl與CuSO4的混合溶液，閉合K2、打開K1后理論上兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為_molL1，t2 s時(shí)所得溶液的pH_。(4)若C裝置中溶液為AgNO3溶液且足量，電池總反應(yīng)的離子方程式為_。電解結(jié)束后，為了使溶液恢復(fù)原樣，則可以在反應(yīng)后的溶液中加入_(填化學(xué)式)。離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選

27、擇透過(guò)能力的高分子膜。因它對(duì)離子具有選擇透過(guò)性，且電化學(xué)性能優(yōu)良，在涉及電化學(xué)的工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。由于離子交換膜能將工業(yè)生產(chǎn)與化學(xué)知識(shí)有機(jī)的融合，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，考查學(xué)生的學(xué)以致用能力，故近幾年的電化學(xué)高考試題中年年涉及。主要呈現(xiàn)的是陰、陽(yáng)離子交換膜，質(zhì)子交換膜，雙極膜和氣體膜等，其功能是在于選擇性通過(guò)某些離子和阻斷某些離子或隔離某些物質(zhì)，從而制備、分離或提純某些物質(zhì)，來(lái)豐富人們物質(zhì)需求。1(2021全國(guó)甲卷)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H和OH，并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是( )解析：由題圖可知

28、，在鉛電極乙二酸變成乙醛酸是去氧的過(guò)程，發(fā)生還原反應(yīng)，則鉛電極是電解裝置的陰極，石墨電極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)為2Br2e=Br2，此為陽(yáng)極反應(yīng)式，由分析可知，Br還是陽(yáng)極反應(yīng)物，A、B錯(cuò)誤；制得2 mol 乙醛酸，實(shí)際上是左、右兩側(cè)各制得1 mol乙醛酸，共轉(zhuǎn)移2 mol電子，故理論上外電路中遷移的電子為2 mol，C錯(cuò)誤；電解裝置中，陽(yáng)離子移向陰極(即鉛電極)，D正確。答案：D一、融通必備知能，準(zhǔn)確理解題目1電化學(xué)中的交換膜(1)離子交換膜的種類陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò)，不允許陰離子或某些分子透過(guò)陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò)，不允許陽(yáng)離子或某些分子透過(guò)質(zhì)子交換膜只允許H透過(guò)，不允許其他陽(yáng)離

29、子和陰離子透過(guò)雙極膜由一張陽(yáng)膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽(yáng)復(fù)合膜。該膜特點(diǎn)是在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H和OH并分別通過(guò)陽(yáng)膜和陰膜，作為H和OH的離子源氣體膜只允許氣體通過(guò)，不允許溶液通過(guò)(2)交換膜的功能使離子選擇性定向遷移其目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷。(3)交換膜在中學(xué)電化學(xué)中的作用2含膜電解池裝置分析(1)兩室電解池制備原理：工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿陽(yáng)極室中電極反應(yīng)：2Cl2e=Cl2，陰極室中的電極反應(yīng)：2H2O2e=H22OH，陰極區(qū)H放電，破壞了水的電離平衡，使OH濃度增大，陽(yáng)極區(qū)Cl放電，使溶液中的c(Cl)減小，為保持電荷守恒，陽(yáng)極室中的N

30、a通過(guò)陽(yáng)離子交換膜與陰極室中生成的OH結(jié)合，得到濃的NaOH溶液。利用這種方法制備物質(zhì)，純度較高，基本沒(méi)有雜質(zhì)。陽(yáng)離子交換膜的作用它只允許Na通過(guò)，而阻止陰離子(Cl)和氣體(Cl2)通過(guò)。這樣既防止了兩極產(chǎn)生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和陰極產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。(2)多室電解池3.離子交換膜類型的判斷方法(1)首先寫出陰、陽(yáng)兩極上的電極反應(yīng)。(2)依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余。(3)根據(jù)電極附近溶液呈電中性，從而判斷出離子移動(dòng)的方向。(4)根據(jù)離子移動(dòng)的方向，確定離子交換膜的類型。4有“膜”條件下離子定向移動(dòng)方向的判斷方法二、例析?？碱}型，

31、內(nèi)化技法解題思維建模第一步分清交換膜類型：即交換膜屬于陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜或質(zhì)子交換膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過(guò)交換膜第二步寫出電極反應(yīng)式：判斷交換膜兩側(cè)離子的變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移的方向第三步分析交換膜的作用：在產(chǎn)品制備中，交換膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)分類例析歸納拓展電解原理常用于物質(zhì)的制備，具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，電解原理能使許多不能自發(fā)的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上常用多室電解池制備物質(zhì)，多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，即允許帶某種電荷的離子通過(guò)而限制帶相反電荷的離子通過(guò)，將電解池分為兩室、三室、多室等，以

32、達(dá)到濃縮、凈化、提純及電化學(xué)合成的目的。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1將電化學(xué)法和生物還原法有機(jī)結(jié)合，利用微生物電化學(xué)方法生產(chǎn)甲烷，裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A離子交換膜可允許H通過(guò)B通電時(shí)，電流方向?yàn)椋篴電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體電子導(dǎo)體bC陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為CH3COO2H2O6e=2CO27HD生成0.1 mol CH4時(shí)陽(yáng)極室中理論上生成CO2的體積是4.48 L(STP)解析：根據(jù)左電極上CH3COO轉(zhuǎn)化為CO2，發(fā)生氧化反應(yīng)，知左電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為CH3COO8e2H2O=2CO27H，根據(jù)右電極上CO2轉(zhuǎn)化為CH4，發(fā)生還原反應(yīng)，知右電極為陰極，電極反應(yīng)為CO28e8H=CH42H2O。根據(jù)電

33、極反應(yīng)知，陽(yáng)極生成的H能通過(guò)離子交換膜移向陰極，A項(xiàng)正確，C錯(cuò)誤；左電極為陽(yáng)極，右電極為陰極，則a為正極，b為負(fù)極，電流方向?yàn)椋赫龢O(a)導(dǎo)線(電子導(dǎo)體)電解質(zhì)溶液(離子導(dǎo)體)導(dǎo)線(電子導(dǎo)體)負(fù)極(b)，B項(xiàng)正確；根據(jù)陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)知，陰極上生成0.1 mol CH4時(shí)，轉(zhuǎn)移0.8 mol電子，陰極上生成0.2 mol CO2，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 L，D項(xiàng)正確。答案：C2(2021年8省聯(lián)考重慶卷)雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成。雙極膜內(nèi)層為水層，工作時(shí)水層中的H2解離成H和OH，并分別通過(guò)離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。下圖為NaBr溶液的電滲析

34、裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是( )A出口2的產(chǎn)物為HBr溶液B出口5的產(chǎn)物為硫酸溶液CBr可從鹽室最終進(jìn)入陽(yáng)極液中D陰極電極反應(yīng)式為2H2e=H2解析：電解時(shí)， 溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，溶液中的Na向陰極移動(dòng)，與雙極膜提供的氫氧根離子結(jié)合，出口2的產(chǎn)物為NaOH溶液，A錯(cuò)誤；電解時(shí)， 溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，溶液中的Br向陽(yáng)極移動(dòng)，與雙極膜提供的氫離子結(jié)合，故出口4的產(chǎn)物為HBr溶液，鈉離子不能通過(guò)雙極膜，故出口5不是硫酸，B錯(cuò)誤；結(jié)合選項(xiàng)B，Br不會(huì)從鹽室最終進(jìn)入陽(yáng)極液中，C錯(cuò)誤；電解池陰極處，發(fā)生的反應(yīng)是物質(zhì)得到電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，水解離成H和

35、OH，則在陰極處發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2，D正確。答案：D例2用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2B通電后陰極區(qū)溶液pH會(huì)增大CK通過(guò)交換膜從陰極區(qū)移向陽(yáng)極區(qū)D純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出解析陽(yáng)極區(qū)為粗KOH溶液，陽(yáng)極上OH失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：4OH4e=2H2OO2，A項(xiàng)正確；陰極上H2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O2e=H22OH，陰極區(qū)附近溶液中c(OH)增大，pH增大，B項(xiàng)正確；電解時(shí)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，故K通過(guò)陽(yáng)離子交換膜從陽(yáng)極區(qū)移向陰極區(qū)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極區(qū)生成KOH，故純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出，D項(xiàng)正確。答案C歸納拓展利用電解原理來(lái)分離、提純物質(zhì)，如電解精煉銅的過(guò)程中，將粗銅作陽(yáng)極，含Cu2的溶液為電解液，通直流電，在陽(yáng)極銅及比銅活潑的雜質(zhì)金屬失電子，在陰極只有Cu2得電子析出，從而提純了銅，也可以通過(guò)離子間帶同種電荷的相互排斥遠(yuǎn)離，帶異性電荷的相互吸引靠近，實(shí)現(xiàn)不同離子的定向遷移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的分離與提純，并由此判斷出離子的移動(dòng)方向。電解法是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)簡(jiǎn)