电化学专题概要

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1、河北省石家庄市第一中学,电化学专题复习,2015年高考电化学考查情况,近4年新课标I卷考查,了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和 电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作 原理。 理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害， 防止金属腐蚀的措施。,考试大纲,考纲对知识内容的要求层次： 了解、理解（掌握）、综合应用,五个关注点 电极反应式和电池反应方程式 膜结构 电化学计算 真实的电化学问题 新型化学电源,（2015安徽卷25）（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕

2、色气体产生。0t1时，原电池的负极是Al，此时正极反应为 。,关注一：电极反应式和电池反应方程式,（2015北京卷12）在通风橱中进行下列实验：,非水介质,（2015江苏卷10）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A反应CH4H2O 3H2CO， 每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B电极A上H2参与的电极反应为： H22OH2e2H2O C电池工作时，CO32向电极B移动 D电极B上发生的电极反应为： O22CO24e2CO32,（2015浙江卷11）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理

3、如图所示。下列说法不正确的是 AX是电源的负极 B阴极的反应式是：H2O2eH2O2 CO22eCOO2 C总反应可表示为：H2OCO2 H2COO2 D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11,（2015广东卷32） （5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为Al3e7AlCl4 4Al2Cl7。,（2014山东卷30）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 （1）已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子

4、不参与电极反应，阴极电极反应式为4Al2Cl73e=Al7AlCl4。,（2011广东卷32） 可用于钢材镀铝。（4）熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl4和Al2Cl7形式存在，铝电极的主要电极反应式为 Al3e7AlCl44Al2Cl7。,对电池原理认识的提升 对电极认识的提升 对电极反应式书写规律的提升,Al 做_极，电极反应式_； Cu做_极，电极反应式_；电池总反应_。,教学建议：,逆向：电池反应某一电极反应 电池反应：两电极反应叠加（电子守恒）,方法提炼,观点： 复习中穿插 “小小专题”,（选修4P77）,（2015新课标I卷11）,（2015天津卷4）,（2015山东卷29

5、）,（2015福建卷11）,关注二：膜结构,新课标I卷：C质子通过交换膜从负极区移向正极区（） 福建卷：B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移（） 天津卷：D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动， 保持溶液中电荷平衡（） 山东卷：电解过程中Li+向 B 电极迁移。,（旧教材P57）,（2015上海卷五）,28离子交换膜的作用为_、_。 29精制饱和食盐水从图中_位置补充， 氢氧化钠溶液从图中_位置流出。 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）,（2015北京卷27）,（2012北京卷25）,（2014新课标卷 27 ）,建议：,1膜的类型,质子/阳离子/阴离子交换膜,2方法提炼,电极交换膜【

6、溶液电中性】 （从两边到中间）,分析产品室可得到H3PO2的原因。,结合方程式简述提取CO2的原理,（2）充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H)的变化量为_。,（2010重庆卷29）,（2）若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差 (m左m右)为_g。,（2013重庆卷11）,膜结构当中的计算,阳极：2H2O4eO2 4H （m左） 2mol 16g 阴极：2NO310e6H2ON212OH （m右） 2mol 5.6g 膜迁移：2 mol H（2 g） m左m右(162)(5.62)14.4 g,阳极：VO2eH2OVO22H （m左） 0.5mol

7、 1mol 膜迁移：0.5 mol H n(H) 10.50.5 mol,方法提炼： 电极反应引起的变化 膜迁移引起的变化,考察学生用数学方法解决电化学问题的能力，多为两极放电量与消耗或生成的物质相关量之间的计算。,关注三：电化学计算,（2015北京卷28） 为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3+2I 2Fe2I2” 反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。,（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c(I)降低，导致I的还原性弱于Fe2+，用右图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。 K闭合时，指针向右偏转

8、，b作 正 极。 当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是左管产生黄色沉淀，指针向左偏转。,（1）电子流向与电流计指针偏转方向关系（相等）,定性,化学中渗透的物理,D针对中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化（）,（2015北京卷12）在通风橱中进行下列实验：,（2015新课标II卷26）酸性锌锰干电池是一种一次性电池， （2）维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌 0.05 g。（已知F96500 Cmol1）,（2012海南卷16）（3）若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），且

9、反应完全，则理论上通过电解池的电量为_（法拉第常数F=9.65104 Cmol1，）,（2）Q It n(e)F 【Q电量（单位: C）；I电流强度（单位: A）；t时间（单位: s） n(e)电子的物质的量（单位: mol） ；F法拉第常数（单位: Cmol1）】,定量,（2013新课标I卷28） （5）二甲醚直接燃料电池 。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度=_ (列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kWh=3.6106J)。,（3）电功=电量电动势,WQEnFE n

10、qeNAE,（4）能量密度：,（2015重庆卷11）（5）图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。,环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为 2Cu23OHClCu2(OH)3Cl ； 若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为 0.448 L（标准状况）。,守恒法,核心：在各电极上反应的物质得失电子数目相等 （方法提炼）,Cu2(OH)3Cl 3OH 3/4O2（）,该储氢装置的电流效率_。 （生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数100%，计算结果保留小数点后1位。）,（2014重庆卷11）（

11、4）一定条件下，图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。,依据：阴阳两极得失电子数目相等。 阳极：4OH4e2H2OO2 11.2 2.8 阴极：C6H66H6eC6H12 6x x 2H2eH2 2y y,关注四：真实的电化学问题,一、考核目标与要求 化学科命题注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际， （一）对化学学习能力的要求 1接受、吸收、整合化学信息的能力 2分析问题和解决（解答）化学问题的能力 3化学实验与探究能力,（2014课标卷27）（3）；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式：Pb2+2

12、H2O2e=PbO2+ 4H,（2014四川卷11）（4）MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式：Mn2+2H2O2e=MnO2+4H,（2014山东卷30）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 （1） ，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为：4Al2Cl73e=Al7AlCl4,离子放电顺序问题,（2014北京卷28） 某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解FeCl2溶液 ,（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl在阳极是

13、否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl 溶液做对照实验，记录如下：,超电势的影响！ 影响超电势的因素有：电极材料、电极的表面状态、电流密度、温度、电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。,建议：,1从氧化还原的本质把握两极反应 2实例：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O 在阴极镀上Zn、Cd、Ni等H前金属,（2015安徽卷25）（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。,（2015北京卷12）在通风橱中进行下列实验：,其它体现真实性的示例,建议：,充分挖掘生

14、产、生活中与电化学密切相关的情景素材,示例1：将Mg、Al磨去氧化膜，连入电路中。开始电流计指针右偏，Al表面有许多气泡，很快电流计读数逐渐减小至0；随后指针左偏，且电流逐渐增大。此外，Al表面气泡有所减少，但未消失；Mg表面只有极少量气泡产生。,“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”,关注五：新型化学电源,新能源汽车的三大核心技术： 1电池及其能源管理系统 2电机及其控制系统 3整车控制系统,（核心中的核心）,锂离子电池的两极材料均为能可逆地嵌入及脱嵌Li+的层状化合物。 这些层状化合物具有提供Li+嵌入及脱嵌的一维、二维、三维通道，在Li+嵌入及脱嵌后，其本身的骨架结构保持不变。,1锂离子电池,

15、六方层状结构：LiMO2（MCo、Ni、Mn等） 尖晶石结构：LiM2O4 （MCo、Ni、Mn等） 橄榄石结构：LiMPO4（MFe等）,常见锂离子电池正极材料：,建议：把握锂离子电池的本质,（2014新课标卷12）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是 Aa为电池的正极 B电池充电反应为 LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C放电时，a极锂的化合价发生变化 D放电时，溶液中Li从b向a迁移,（2014天津卷6）已知：锂离子电池的总反应为：LixCLi1xCoO2 CLiCoO2， 锂硫电池的总反应为：2LiS Li2S。 有关上述两种电池说法正确的是 A锂离子电