-年高考化学考前易错聚焦易错专题 电化学基础（解析版）

易错专题11电化学基础聚焦易错点：►易错点一化学电源►易错点二电解原理的应用典例精讲易错点一化学电源【易错典例】例1（2024·河南开封·三模）某充电宝锂离子电池的总反应为，某手机镍氢电池总反应为为储氢金属或合金)。有关上述两种电池的说法正确的是A．镍氢电池放电时，为正极B．锂离子电池放电时，向负极迁移C．图中表示锂离子电池给镍氢电池充电D．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为C【分析】锂离子电池放电时负极电极反应式为，正极电极反应式为，充电时，阳极电极反应式为，阴极电极反应式为；镍氢电池放电时负极电极反应式为，正极电极反应式为，充电时阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为。A．镍氢电池放电时，为负极，A错误；B．锂离子电池放电时，向正极迁移，参与正极反应，B错误；C．图中表示锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；D．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为，D错误。【解题必备】1.化学电源关注公众号《全元高考》微信公众号《全元高考》2024届高三押题群享各大主流机构押题，王h雄/天xing获取微信：Neko-2324各大地区专版群内共享扫码添加微信进群（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（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。2.燃料电池（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。一般是氧气做氧化剂，可燃物为还原剂。据电池的基本原理，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液，则正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；若电解质溶液为酸溶液，则正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O；若电解质为熔融碳酸盐，则正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-。3．新型电池的电极反应式锌银电池总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2镍铁电池总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2高铁电池总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH正极：FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2镍镉电池总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2正极：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2Mg­H2O2电池总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O负极：Mg－2e－===Mg2＋Mg­AgCl电池总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2正极：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－负极：Mg－2e－===Mg2＋钠硫电池总反应：2Na＋xS===Na2Sx正极：xS＋2e－===Seq\o\al(2－,x)负极：2Na－2e－===2Na＋全钒液流电池总反应：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O正极：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O负极：V2＋－e－===V3＋锂­铜电池总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－负极：Li－e－===Li＋锂离子电池总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x＜1)正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6【变式突破】1．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）某实验小组用这种电极构建全碱性肼-硝酸根燃料电池(结构如图所示)。已知：双极膜由阴、阳离子膜组成，双极膜中水电离出和，在电场力作用下向两极迁移。下列叙述错误的是A．电极a为负极，电极b为正极B．电极b上的电极反应式为C．转移nmol电子时，负极区质量减少7ngD．电极a上生成时，有向电极b迁移C【分析】由题干原电池装置图可知，电极a为由N2H4转化为N2，发生氧化反应，故a为负极，电极反应为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，则b为正极，电极反应为：+6H2O+8e-=NH3+9OH-。A．由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，A正确；B．由分析可知，电极b上的电极反应式为，B正确；C．由分析可知，转移nmol电子时，负极区逸出7ng的N2，同时流入17ng的OH-，故质量增重10ng，C错误；D．由分析可知，a为负极，电极反应为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，则电极a上生成时电路上通过的电子的物质的量为：=0.8mol，根据电荷守恒可知有向电极b迁移，D正确。2．（2024·宁夏银川·二模）我国科学家设计一种以ZnI2水溶液作为锌离子电池介质的Zn-BiOI电池，通过Bi/Bi3+与I-/I转化反应之间的协同作用实现优异的电化学性能，原理如图所示。碘离子作为氧化还原媒介体，可以加快动力学转化过程，促进更快的电荷转移。下列说法错误的是A．充电时，主要发生的电池反应为2Bi+2Bi2O3+3ZnI2=6BiOI+3ZnB．放电时，部分I-在Zn电极转化为IC．充电时，每生成1molBiOI，转移电子数为3molD．电池工作时，I-与I之间转化反应能够提供额外的电化学容量C【分析】该电池为二次电池，放电时锌作负极，BiOI作正极，放电时电池的总反应为：6BiOI+3Zn=2Bi+2Bi2O3+3ZnI2；充电时的总反应为：2Bi+2Bi2O3+3ZnI2=6BiOI+3Zn。A．由分析可知，充电时，主要发生的电池反应为2Bi+2Bi2O3+3ZnI2=6BiOI+3Zn，A正确；B．由分析可知，放电时，部分I-在Zn电极失去电子转化为I2，然后I2与I-反应转化为I，B正确；C．由总反应可知，每生成6molBiOI时有2molBi参与反应，转移6mol电子，即生成1molBiOI，转移1mole-，C错误；D．由B项分析可知，电池工作时，I-与I之间转化反应能够提供额外的电化学容量，D正确。3．（2024·江西萍乡·二模）锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca—LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为：，下列说法正确的是A．放电时，钙电极为负极，发生还原反应B．充电时，/电极的电极反应式为C．锂离子导体膜的作用是允许Li+和水分子通过，同时保证Li+定向移动以形成电流D．充电时，当转移0.2mol电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻4.0gB【分析】放电时，Ca失电子转化为Ca2+，则钙电极为负极，/电极为正极；充电时，钙电极为阴极，/电极为阳极。A．由分析可知，放电时，钙电极为负极，失电子发生氧化反应，A不正确；B．充电时，/电极为阳极，失电子转化为和Li+，电极反应式为，B正确；C．Ca的金属性强，能与水发生剧烈反应，所以LiPF6-LiAsF6为非水电解质，锂离子导体膜不允许水分子通过，锂离子导体膜允许Li+通过，其主要作用是允许Li+定向移动，构成闭合回路，从而形成电流，C不正确；D．充电时，当转移0.2mol电子时，理论上阴极室电解质中0.1molCa2+得电子生成0.1molCa，同时迁移入Li+0.2mol，质量减轻0.1mol×40g/mol-0.2mol×7g/mol=2.6g，D不正确。易错点二电解原理的应用【易错典例】例2（2024·云南曲靖·二模）我国科学家设计了一种基于时间解耦氨分解的新型可充电电池，以实现到的高效转化，其原理如下图所示，下列说法错误的是A．放电时，极区域减小（忽略体积、温度变化）B．放电时，b极区域发生反应：C．充电时，电流从电极经电解质溶液流向电极D．若放电、充电前后电极的质量相等，则B【分析】由图可知，放电时，a电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)，b电极为正极，水分子在正极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e—=H2↑+2OH—；充电时，与直流电源负极相连的a电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子电极反应式为Zn(OH)+2e—=Zn+4OH—，b电极为阳极，碱性条件下氨分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为。A．由分析可知，放电时，a电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)，放电消耗氢氧根离子，a极区域溶液pH减小，故A正确；由分析可知，放电时，b电极为正极，水分子在正极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e—=H2↑+2OH—，故B错误；由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的a电极为阴极，b电极为阳极，则电流从b电极经电解质溶液流向a电极，故C正确；由分析可知，若放电、充电前后电极a的质量相等，说明外电路转移电子的物质的量相等，则由得失电子数目守恒可知，放电时生成氢气和充电时生成氨气的物质的量比为3：1，故D正确。【解题必备】1.“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。2.常见考点归纳电极判断负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极电子流