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1、专题七电化学基础1(2020全国卷)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是()A放电时，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)B放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2OD充电时，正极溶液中OH浓度升高解析：由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成Zn(OH)；充电时，右侧
2、为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，Zn(OH)发生还原反应生成Zn，以此分析解答。A项，放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为Zn2e4OH=Zn(OH)，正确；B项，放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH时，转移电子数为2 mol，正确；C项，充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上Zn(OH)转化为Zn，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2O，正确；D项，充电时，正极即为阳极，电极反应式为2H2O4e=4HO2，溶液中H浓度增大，溶液中c(H)c(OH)KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH浓度降低，错误
3、。答案：D2(2020全国卷)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB216OH11e=VO2B(OH)4H2O。该电池工作时，下列说法错误的是()A负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VOD电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极解析：根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成VO和B(OH)，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH，反应的电极方程式为O2
4、4e2H2O=4OH，电池的总反应方程式为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VO，据此分析。A项，当负极通过0.04 mol电子时，正极也通过0.04 mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04 mol电子消耗0.01 mol氧气，在标准状况下为0.224 L，正确；B项，反应过程中正极生成大量的OH使正极区pH升高，负极消耗OH使负极区OH浓度减小pH降低，错误；C项，根据分析，电池的总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VO，正确；D项，电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极负载VB2电极KOH溶液复
5、合碳电极，正确。答案：B3(2020天津卷)熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2NaxSNa2Sx(x53，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是()ANa2S4的电子式为B放电时正极反应为xS2Na2e=Na2SxCNa和Na2Sx分别为电池的负极和正极D该电池是以NaAl2O3为隔膜的二次电池解析：根据电池反应：2NaxSNa2Sx可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极反应为：Nae=Na，硫作正极，发生还原反应，电极反应为xS2Na2e=Na2Sx，据此分析。A项，Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，正确；B项，放电时发生的是
6、原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为xS2Na2e=Na2Sx，正确；C项，放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，错误；D项，放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池；充电时，是电解池，NaAl2O3为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，正确。答案:C电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，近几年全国卷高考试题中均涉及电化学基础，命题在继续加强基本知识考查的基础上，更加注重了试题题材的生活化、实用化、情境化，同时也加强了不同知识间的相互渗透与融合，试题的背景较为新颖，侧重考查分析判断、获取信息解答问题及计算能力。题型有以新型电池为背景的选择题和以电极反应式书写为主的填空题，通
7、常考查的知识点是从闭合回路的形成角度分析原电池、电解池的工作原理，电极的判断，电极反应式的书写，电子的转移或电流的方向和溶液中离子的移动方向的判断，溶液pH的变化，离子交换膜作用，有关计算，理解原电池和电解池原理的实际应用等，难度一般偏大。解题时要求掌握“结合反应原理，根据元素化合价变化，正确判断电极发生的反应和书写电极反应方程式”的方法。考点一原电池工作原理和化学电源1工作原理(以锌铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极盐桥的作用起隔离作用，提高能量的转化效率；
8、平衡溶液中的电荷；构成闭合回路2.化学电源(1)放电是原电池反应，充电是电解池反应。(2)判断电池放电时电极极性和材料，可先标出放电(原电池)总反应式电子转移的方向和数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极材料；得到电子的一极为正极，该物质即为正极材料。若判断电池充电时电极极性和材料，方法同前，失去电子的一极为阳极，该物质即为阳极材料；得到电子的一极为阴极，该物质即为阴极材料。(3)放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 (4)可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。 (5)放电(原电池)的负极及充电(
9、电解池)的阳极均失去电子，发生了氧化反应，其变价元素被氧化；放电(原电池)的正极及充电(电解池)的阴极均得到电子，发生了还原反应，其变价元素被还原。 (6)书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)；在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。3燃料电
10、池(1)燃料电池就是将燃料(如氢气、甲烷、乙醇等)氧化时，化学能直接转变为电能的装置。它由燃料、氧化剂、电极、电解质组成。在结构上具有正、负极，且正、负极被电解质分隔。所有燃料电池的基本形式为：将燃料和氧气(或空气)分别充入负极和正极，两者在电极的催化下发生化学反应，从而产生电流。(2)燃料电池在放电时发生的总反应和燃料燃烧的总反应一样。一般是氧气作氧化剂，可燃物作还原剂。根据电池的基本原理可知，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，所以可燃物为负极反应物，氧气为正极反应物。(3)根据燃烧反应的方程式书写电极反应式应遵循原子守恒、电子守恒及电荷守恒，注意电解质溶液参与电极反应，若电解质溶液为碱溶
11、液，则正极反应式为O22H2O4e=4OH；若电解质溶液为酸溶液，则正极反应式为O24H4e=2H2O；若电解质为熔融碳酸盐，则正极反应式为O24e2CO2=2CO。(2019全国卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是()A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动解析：由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV在负极失电子发生氧化反
12、应生成MV2，电极反应式为MVe=MV2，放电生成的MV2在氢化酶的作用下与H2反应生成H和MV，反应的方程式为H22MV2=2H2MV；右室电极为燃料电池的正极，MV2在正极得电子发生还原反应生成MV，电极反应式为MV2e=MV，放电生成的MV与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2，反应的方程式为N26H6MV=6MV22NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。A项，相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV和MV2的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，正确；B项，左室为负极区不是阴极区，MV在负极失电子发生氧化反应生成MV2，电极反应式为MV
13、e=MV2，放电生成的MV2在氢化酶的作用下与H2反应生成H和MV，反应的方程式为H22MV2=2H2MV，错误；C项，右室为正极区，MV2在正极得电子发生还原反应生成MV，电极反应式为MV2e=MV，放电生成的MV与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2，正确；D项，电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，正确。答案：B电极方程式的书写类似于一个完整的氧化还原型离子方程式的配平，先由信息分离出反应物和生成物，然后配平参与变价的离子或物质，再根据介质(酸碱性或熔融化合物)调节电荷守恒，最后用原子个数守恒检查电极反应式是否正确。考点二电解池工作原理及应用1电解产物判断(1)阳
14、极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表中Ag以前的金属)，则电极材料失去电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失去电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，就要看溶液中离子的失电子能力。这时要根据阴离子的放电顺序加以判断。常见阴离子的放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根。(2)阴极产物的判断：直接由阳离子放电顺序进行判断，一般为AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K。2电解类型的确定(1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如H2SO4、NaOH、K2SO4等)的电解。(2)电解质型：无氧酸(除HF外)、不活泼的无氧酸盐(氟化物除外，
15、如HCl、CuCl2等)溶液的电解。(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外，如NaCl)溶液的电解。(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。3“三池”的判断电化学知识包括原电池和电解池，首先要确定装置是原电池还是电解池。若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定；若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其他情况为电解池。4电化学的计算(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中通过的电子数相等。(2)根据总反应式
