《2023届新高考化学一轮复习化学能与电能的相互转化学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023届新高考化学一轮复习化学能与电能的相互转化学案.docx（35页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、化学能与电能的相互转化【学科素养】1.变化观念与平衡思想：能多角度、动态地分析电池中发生的反应，并运用原理解决实际问题。2证据推理与模型认知：能分析电池中发生的反应，运用原理从定性和定量角度推出合理结论。考点考题考点一：原电池2021全国甲卷第9题2021全国乙卷第11题2020山东等级考第12题2020全国卷第11题2018全国卷第13题2018全国卷第27题(3)2017全国甲卷第11题考点二：化学电源2021湖南选择考第12题2020山东等级考第13题2019全国卷第12题考点三：电解池2021全国乙卷第12题2020全国卷第11题2020山东等级考第14题2020全国卷第11题2019
2、全国卷第13题2018全国卷第12题2018全国卷第11题考点一：原电池(基础性考点) (一)微观层面认识原电池1原电池的概念和反应本质(1)概念：是把化学能转化为电能的装置。(2)本质：能自发进行的氧化还原反应。2构成原电池的三个条件一看反应看能发生自发进行的氧化还原反应二看电极一般是活泼性_不同_的两电极(金属或石墨)三看是否形成闭合回路形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极与电解质溶液相接触；两电极之间直接或间接接触。辨易错(1)中和反应放热，可以设计成原电池。()提示：中和反应中没有电子的转移。(2)原电池装置中，溶液中的阴离子移向正极，阳离子移向负极。()提示：原电池阴离子移向负
3、极，阳离子移向正极。(3)原电池中的两电极一定是活泼性不同的金属材料。()提示：氢氧燃料电池的正负极都是碳电极。3原电池的工作原理(1)图解原电池工作原理(2)以锌铜原电池为例，分析原电池工作原理电极名称负极正极电极材料ZnCu电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向负极到正极盐桥中离子移向阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移深思考(1)中盐桥的作用是什么？提示：形成闭合回路；平衡电荷。(2)装置比装置有哪些优点？提示：防止氧化剂和还原剂直接反应，提高能量转化率。(3)原电池中的三个方向电子方向：负极导线正极。电流方向：正极导线负极。离子的迁移方向：电解质溶液中，
4、阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。助理解以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型(二)宏观层面应用原电池1比较金属的活动性强弱负极：活动性较强的金属；正极：活动性较弱的金属。(一般规律)2加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率加快。3四步法设计制作化学电源4用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。补短板原电池加快反应速率的理解在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2
5、的物质的量要减少。能力点： 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写1原电池电极反应式的书写(1)书写步骤(2)书写方法方法一：拆分法a第一步：写出原电池的总反应，如：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。b第二步：把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，如：正极：2Fe32e=2Fe2负极：Cu2e=Cu2方法二：加减法a第一步：写出总反应，如：LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。b第二步：写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如：Lie=Li(负极)。c第三步：利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极)。2原电池原理与正
6、、负极判断的“五维角度”【典例】(2020全国卷)一种高性能的电池如图所示，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题思维解答本题的思维流程如下：提取信息碱性；硼化钒(VB2)空气；VB2电极反应式信息转化碱性电池溶液中不可能生成H；硼化钒(VB2)空气电池，空气中有氧气，则空气一
7、极通常作正极，则硼化钒一极作正极；根据电极反应式可判断出电子转移情况及硼化钒电极的生成物。联想质疑反应一段时间后，电池中左池溶液的pH是升高还是降低？为什么？提示：降低，因为消耗了OH。【解析】选B。该电池中O2在正极发生的反应为O22H2O4e=4OH ，所以负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应，A正确；根据正负极电极反应式可知使用过程中负极区溶液的pH降低、正极区溶液的pH升高，B错误；根据两极电极反应式可知电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VO，C正确；VB2电极和复合碳电极分别为电池的负极、正极，根据物理学知识可知电流由复合
8、碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极，D正确。原因分析理论解释(1)分析判断装置中的离子交换膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？是阴离子交换膜，原因：VB2在负极失电子结合OH生成B(OH)。(2)有同学认为：本电池工作时电子从VB2电极出发沿导线到达复合碳电极，再经KOH溶液回到VB2电极，从而构成闭合回路的。此同学的认识是否正确？不正确，原因是电子不能通过溶液，电解质溶液中转移的是离子。命题角度一：原电池装置及电极的判断1分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A.中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应
9、式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2【解析】选B。中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；中电池总反应为2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2，负极反应式为2Al8OH6e=2Al(OH)4，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B项正确；中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C两项错误；中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D项错误。2(2022汕头模拟)一种电池装置如图所示，它能溶解辉铜矿石(主要成分是Cu2S)制得硫酸铜。下列说法正确的是()A.M极为正极BX
10、交换膜为阳离子交换膜CM极上的电极反应式为Cu2S10e4H2O=2Cu28HSOD外电路上每通过2 mol电子，左室溶液增重32 g【解析】选C。电池工作时，M极：Cu2S转化为CuSO4，失电子为负极，则N极为正极，A项错误；M极上的电极反应式为Cu2S10e4H2O=2Cu28HSO，因为M极产生的Cu2与SO的物质的量比为21，故右室中SO需通过X交换膜进入左室，则X交换膜是阴离子交换膜，B项错误，C项正确；因为外电路上每通过2 mol电子，左室溶液中除了有0.2 mol Cu2S溶解，还有右室中的SO通过X交换膜进入左室，故增重超过32 g，D项错误。命题角度二：原电池的工作原理3(
11、2022深圳模拟)锌空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法不正确的是()A.多孔板的目的是增大与空气的接触面积B该电池的正极反应为O24e2H2O=4OHC该电池放电时K向石墨电极移动D外电路电子由Zn电极流向石墨电极再通过电解质溶液流回Zn电极【解析】选D。石墨电极作为正极，多孔板可以增大与空气的接触面积，A正确；正极上氧气被还原，电解质显碱性，所以正极电极反应式为O24e2H2O=4OH，B正确；石墨电极为正极，原电池中阳离子移向正极，即K向石墨电极移动，C正确；电子不能在电解质溶液中流动，D错误。4(2022青岛模拟)利用人工
12、模拟光合作用合成甲烷的原理为CO22H2O=CH42O2，装置如图所示，下列说法错误的是()A.该装置将太阳能转化为电能和化学能B电子从氮化镓电极经负载流向铜电极C.铜电极上电极反应式：CO28H8e=CH42H2OD.向装置中加入少量稀硫酸可提高合成工作效率【解析】选C。由图可知，碳元素价态降低得电子，Cu电极为正极，电极反应式为CO28H8e=CH42H2O，GaN为负极，电极反应式为2H2O4e=O24H，据此作答。A.由图可知，该装置工作时，有电流产生，同时合成甲烷，故太阳能转化为电能和化学能，故A正确；B.原电池工作时，电子由负极(GaN)经外电路流向正极(Cu)，故B正确；C.Cu
13、电极为正极，电极反应式为CO28H8e=CH42H2O，故C错误；D.向装置中加入少量稀硫酸，可提高溶液中离子浓度，增强导电性，提高合成工作效率，故D正确。【加固训练】1根据下图，下列判断中正确的是()A.烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2【解析】选B。由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。2.将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的
14、离子方程式为Co2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)，如将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是()ACd作负极，Co作正极B原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极C根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液【解析】选C。将该反应设计为原电池时，Cd作负极，电极反应为Cd2e=Cd2；Co作正极，电极反应为Co22e=Co，盐桥中的阳离子向正极(乙池)移动。命题角度三：原电池原理的应用5一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A加入少量稀NaOH溶液B加入少
15、量NaNO3固体C加入少量NaHSO4固体D加入少量CuSO4溶液【解析】选D。A.加入少量稀NaOH溶液，NaOH和稀盐酸反应生成氯化钠和水，稀盐酸浓度降低，所以反应速率降低且生成氢气的总量减少，故A错误；B.加入硝酸钠，硝酸根离子具有强氧化性，生成NO，不生成氢气，故B错误；C.加入少量NaHSO4，NaHSO4完全电离生成氢离子，相当于增大氢离子浓度，反应速率加快，但增大生成氢气总量，故C错误；D.加入少量硫酸铜溶液，锌和铜离子反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池加快反应速率，且生成氢气总量不变，故D正确。6有A、B、C、D四种金属，做如下实验：将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶
16、液中，B不易腐蚀；将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()AABCDBCDABCDABC DABDC【解析】选C。两种活动性不同的金属和电解质溶液构成原电池，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极。将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，所以A的活动性大于B。金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将A、D分别投入等浓度盐酸溶液中，D比A反应剧烈，所以D的活动性大于A；金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活
17、泼的金属，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，说明B的活动性大于铜。如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明铜的活动性大于C。所以金属的活动性顺序为DABC。7设计原电池装置证明Fe3的氧化性比Cu2强。(1)负极反应式：_。(2)正极反应式：_。(3)电池总反应方程式：_。(4)从不含盐桥、含盐桥两个角度画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：答案：(1)Cu2e=Cu2(2)2Fe32e=2Fe2(3)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(4)不含盐桥含盐桥点睛笔原电池工作原理示意图考点二：化学电源(应用性考点)1一次电池放电后不可再充电的电池。(1)普通锌锰干电池总反应：Zn2MnO22NH4C
18、l=ZnCl2Mn2O32NH3H2O负极：Zn2e=Zn2。正极：2MnO22NH2e=2NH3Mn2O3H2O(2)碱性锌锰电池总反应：Zn2MnO2H2O=2MnOOHZnO负极：Zn2e2OH=ZnOH2O；正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。2二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。例如铅蓄电池总反应：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(1)放电时原电池负极反应：PbSO2e=PbSO4；正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O。(2)充电时电解池阴极反应：PbSO42e=PbSO；阳极反应：PbSO42H2O2e=P
19、bO24HSO。3燃料电池将燃料燃烧的化学能直接转化为电能的装置。(1)氢氧燃料电池总反应：2H2O2=2H2O_；酸性介质负极：H22e=2H_；正极：O24e4H=2H2O。碱性介质负极：H22e2OH=2H2O；正极：O24e2H2O=4OH。熔融的金属氧化物作介质负极：H22eO2=H2O；正极：O24e=2O2。碳酸盐作介质负极：H22eCO=H2OCO2；正极：O24e2CO2=2CO(正极要通入CO2)。(2)甲烷氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，下面只需写出负极反应式即可)CH48e10OH=CO7H2O(碱性介质)CH48e2H2O=CO28H(酸性介质)
20、CH48e4CO=5CO22H2O(碳酸盐作介质)CH48e4O2=CO22H2O(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2)辨易错(1)二次电池充电时，充电器的正极接二次电池的正极。()提示：充电时的连接方法是“正正负负”。(2)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。()提示：原电池中负极发生氧化反应，电解池中阳极发生氧化反应。(3)Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料。()提示：易失去电子的还原剂可以作原电池的负极。(4)碘可用作锂碘电池的材料，该电池反应为2Li(s)I2(s)=2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极。()提示：锂是该电池的负极。能力点一： 一次
21、电池1LiFeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4LiFeS2=Fe2Li2S。下列说法正确的是()A.Li为电池的正极B电池工作时，Li向负极移动C正极的电极反应式为FeS24e=Fe2S2D将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好【解析】选C。根据电池反应式知，放电时Li失电子发生氧化反应，则Li是负极，电极反应式为Lie=Li，FeS2为正极，正极反应式为FeS24e=Fe2S2。通过以上分析知，Li为电池负极，发生氧化反应，故A错误、C正确；放电时，阳离子Li向正极移动，故B错误；将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水
22、溶液，Li和水发生氧化还原反应生成氢气，所以不能将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，故D错误。2普通锌锰干电池的简图如图所示，该电池工作时的总反应为Zn2NH2MnO2=Zn(NH3)22Mn2O3H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是()A.当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原B电池负极反应式为2MnO22NH2e=Mn2O32NH3H2OC原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极D外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g【解析】选C。普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；根据原电池工作原理，负极失电子，B项错误；由负极的电极反
23、应式可知，每通过0.1 mol电子，消耗锌的质量是65 gmol13.25 g，D项错误。【技法积累】请总结一下解答一次电池的一般思维过程。提示：解答一次电池的一般思维过程为：能力点二： 二次电池1二次电池电极反应式的书写方法(1)标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。(2)写：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)(3)减：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。充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，即：充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反；充电时的阴极反应与放电时的负极反应相
24、反。2二次电池充电时的电极连接【典例】(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浓度升高解题思维解答本题的思维流程如下：提取信息电解质溶液1；电解质溶液2；H2OO2；信息转化Zn失电子生成Zn(OH)，为电池负极反应，故
25、电解质溶液1显碱性；电解质溶液2与电解质溶液1不同，应显酸性；放电和充电时的电极反应式不同，充电时，H2O失去电子生成O2联想质疑充电时，外接电源的负极接右侧电极还是左侧电极？为什么？提示：左侧电极。因为左侧要发生还原反应，作阴极。【解析】选D。放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为Zn2e4OH=Zn(OH)，故A正确；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，故B正确；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，故C正确；充电时，正极即为阳
26、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，故D错误。【技法积累】请以思维导图的形式画出解答二次电池的基本思路。提示：二次电池的解题思路(2022茂名模拟)2019年诺贝尔化学奖颁给了在锂离子电池发展方面作出突出贡献的三位科学家。下面是最近研发的CaLiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li通过，电池反应为xCa22LiFePO4xCa2Li1xFePO42xLi。下列说法错误的是()A放电时，负极反应为LiFePO4xe=Li1xFePO4xLiB充电时，Li1xFePO4/LiFeP
27、O4电极发生Li脱嵌，放电时发生Li嵌入C充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上左室中电解质的质量减轻2.6 gDLiPF6LiAsF6为非水电解质，其与Li2SO4溶液的主要作用都是传递离子【解析】选A。由总反应式可知，放电时为原电池反应，Ca化合价升高被氧化为负极，电极反应式为Ca2e=Ca2，Li1xFePO4被还原，为原电池正极反应，电极反应式为Li1xFePO4xLie=LiFePO4，充电是电能转化为化学能的过程，阳极反应和原电池正极相反，阴极反应和原电池负极相反。放电时，负极反应为Ca2e=Ca2，使左室中正电荷数目增多，锂离子导体膜只允许Li通过，使LiPF6LiAsF6电
28、解质中的Li通过锂离子导体膜移入右室，正极反应为Li1xFePO4xLixe=LiFePO4，电极发生Li嵌入，A错误；充电时，阳极发生：LiFePO4xe=xLiLi1xFePO4，电极发生Li脱嵌，阴极发生：Ca22e=Ca，转移0.2 mol电子时，有0.2 mol Li从右室通过锂离子导体膜移入左室，左室电解质中有0.1 mol Ca2得电子生成Ca沉积在钙电极上，故左室中电解质的质量减轻400.1 g70.2 g2.6 g，B、C正确；钙与水能够剧烈反应，所以，左室中的LiPF6LiAsF6电解质一定为非水电解质，Li2SO4溶液为右室中的电解质溶液，它们的主要作用都是传递离子，形成
29、电流，构成闭合回路，D正确。【加固训练】1某研究院实验室宣布其在锂离子电池领域实现重大研究突破：推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。石墨烯电池反应式为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2，其工作原理如图所示。下列关于该电池的说法不正确的是()A.该电池若用隔膜可选用质子交换膜B石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度C充电时，LiCoO2极发生的电极反应为：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLiD废旧的该电池进行“放电处理”让Li从石墨烯中脱出而有利于回收【解析】选A。A项，由电池反应，则需要锂离子由负极移向正极，所以该电池不可选用质子交换膜，选项A不正确；B项，石墨
30、烯超强电池，该材料具有极佳的电化学储能特性，从而提高能量密度，选项B正确；C项，充电时，LiCoO2极是阳极，发生的电极反应为：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，选项C正确；D项，根据电池反应式知，放电时锂离子加入正极，从石墨烯中脱出，选项D正确。2(2019全国卷)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的Z
31、nO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D. 放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区【解析】选D。Zn作负极被氧化生成ZnO，三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，沉积的ZnO分散度高，A正确。充电时阳极发生氧化反应，根据电池反应的充电过程可知，阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，B正确。放电时负极发生氧化反应，根据电池反应的放电过程可知，负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，C正确。放电时，电池内部阳
32、离子由负极移向正极，阴离子由正极移向负极，D错误。能力点三： 燃料电池书写燃料电池电极反应式的三大步骤：(1)第1步：先写出燃料电池总反应式一般是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。燃烧产物可能与电解质溶液反应，此时需要写总反应方程式。(2)第2步：写出燃料电池正极的电极反应式基础反应：O24e=2O2。电解质为固体时：O24e=2O2。电解质为熔融的碳酸盐时：O22CO24e=2CO。电解质为中性或碱性环境时：O24e2H2O=4OH。电解质为酸性环境时：O24e4H=2H2O。(3)第3步：写出燃料电池负极的电极反应式燃料电池负极的电极反应式燃料电池总反应式燃料电池正极的电极反应式。1(202
33、2清远模拟)一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是()A.a电极是该电池的正极B电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极Cb电极发生还原反应DH由右室通过质子交换膜进入左室【解析】选C。a电极上，苯酚转化为CO2，C元素的化合价升高，发生氧化反应，故a电极是该电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，则电池工作时，电流由b电极沿导线流向a电极，B项错误；b电极上，NO转化为N2，N元素化合价降低，发生还原反应，C项正确；阳离子向电池正极移动，b电极为正极，故H由左室通过质子交换膜进入右室，D项错误。2(2022珠海模拟)中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措
34、施，力争于2030年前达到碳峰值，2060年前实现碳中和。我国科学家研发了一种水系可逆ZnCO2电池，电池工作时，复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H和OH，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，ZnCO2电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.闭合K1时，H通过a膜向Pd电极方向移动B闭合K1时，Zn表面的电极反应式为Zn4OH2e=Zn(OH)C闭合K2时，Zn电极与直流电源正极相连D闭合K2时，在Pd电极上有CO2生成【解析】选C。闭合K1时为原电池，Pd为正极，H通过a膜向正极移动，故A项正确；闭合K1时为原电池，Zn为负极，原电池中阴离子移向负极，
35、所以OH移向Zn，负极上Zn失去电子结合OH生成Zn(OH)，电极方程式为Zn4OH2e=Zn(OH)，故B项正确；闭合K2时为电解池，Zn电极上发生还原反应，应与直流电源的负极相连，故C项错误；闭合K2时Pd电极上发生氧化反应，HCOOH被氧化生成CO2，故D项正确。点睛笔电极协同反应(1)电极反应的产物，再与电解质溶液反应的情况，形成电极反应与协同反应的多步反应，通常发生在电极的一个区域。(2)要分清三种反应：电极反应，电极区反应，总反应。【加固训练】1手持技术的氧电化学传感器可用于测定O2含量，下图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定O2含量过程中，电解质溶液的质量保持不变。一定
36、时间内，若通过传感器的待测气体为a L(标准状况)，某电极增重了b g。下列说法正确的是()A.Pt上发生氧化反应BPb上的电极反应式为4OH4e=O22H2OC反应过程中转移OH的物质的量为0.25 molD待测气体中氧气的体积分数为0.7b/a【解析】选D。根据装置图分析可知，该池为原电池，通入氧气的一极为正极，乙电极即Pb电极为负极，A项，Pt电极通氧气，为正极，发生还原反应，A错误；B项，Pb电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极方程式为2Pb4OH4e=2PbO2H2O，B错误；C项，Pb电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极方程式为2Pb4OH4e=2PbO2H2O，结合4 mol
37、氢氧根离子，电极质量增重32 g，该电极增重的质量为b g，则转移OH的物质的量为0.125b mol，C错误；D项，根据C的分析可知，转移电子物质的量为0.125b mol，由电极方程式为O22H2O4e=4OH，消耗氧气的体积为22.40.125b/4 L0.7b L，故氧气的体积分数为0.7b/a，D正确。2(2022广州模拟)我国科学家研发了一种水系可逆ZnCO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H和OH，工作原理如图所示。下列说法错误的是()Aa膜是阳离子膜，b膜是阴离子膜B放电时负极的电极反应式为Zn4OH2e=Zn(OH
38、)C充电时CO2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸D外电路中每通过1 mol电子，复合膜层间有1 mol H2O解离【解析】选C。A.复合膜中H2O解离成H和OH，根据图中复合膜中H通过a膜、OH通过b膜可知，a膜是阳离子膜，b膜是阴离子膜，故A正确；B.充电时锌极发生还原反应，放电时负极电极反应为Zn4OH2e=Zn(OH)，故B正确；C.原电池中Zn为负极、多孔Pd纳米片为正极，正极上CO2发生得电子的还原反应生成HCOOH，故C错误；D.复合膜中H2OHOH，由于电子所带电荷数与H或OH所带电荷数相等，所以外电路中每通过1 mol电子，通过a膜的H或通过b膜的OH物质的量均为1 mol，即复
39、合膜层间有1 mol H2O解离，故D正确。考点三：电解池(基础性考点) (一)从微观层面理解电解池1电解与电解池(1)电解：微点拨电解与电离的区别电解需通电而电离不需通电就能进行。电解是化学变化；而电离是在水中或熔融状态下断键离解为离子，属于物理变化。(2)电解池：电能转变为_化学能_的装置。(3)电解池构成的“3个条件”。与电源相连的两个电极。电源正极电解池阳极发生氧化反应；电源负极电解池阴极发生还原反应。电解质溶液(或熔融电解质)。形成闭合回路。2电解池的组成和工作原理(惰性电极电解CuCl2溶液)(1)从电子、离子、电流的移动方向角度理解电解池的工作原理电子移动方向：电源负极电解池阴极
40、；电解池的阳极电源的正极。离子移动方向：阳离子：移向电解池阴极；阴离子：移向电解池阳极。电流移动方向：电源的正极电解池阳极；电解池阴极电源负极。助理解一幅图理解电子、离子、电流的移动方向 (注意：)电子不能通过电解质溶液。) (2)从离子的放电先后顺序角度理解电解池的工作原理深思考上述电解CuCl2溶液的电解池的惰性电极都换成铁电极时，电极反应有何变化？提示：如果换成铁电极，在阳极，铁失电子，在阴极，铜离子得到电子。(二)从宏观层面应用电解池电解的四种基本类型：1电解水型电解质(水溶液)电解物质电解质浓度溶液pH含氧酸 (如H2SO4)H2O增大减小强碱 (如NaOH)增大活泼金属的含氧酸盐(
41、如KNO3)不变2电解电解质型电解质(水溶液)电解物质电解质浓度溶液pH无氧酸(如HCl)HCl减小增大不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)CuCl23.放H2生碱型电解质(水溶液)电解物质电解质是否发生变化溶液pH活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)NaCl和H2O生成新电解质增大4.放O2生酸型电解质(水溶液)电解物质电解质是否发生变化溶液pH不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)CuSO4和H2O生成新电解质减小能力点一： 电解池两极的判断及电极反应式的书写1电解池阴、阳极判断的“五种方法”2“三看法”正确书写电解反应式1按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)用惰性电极电解熔融的MgCl2阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(2)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式