高考化学二轮复习 讲与练 专题七 电化学及其应用（原卷版）.docxVIP

专题七电化学及其应用

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电化学及其应用

2022年

2022年河北卷〔5〕；2022年湖北卷〔6,14〕；2022年湖南卷〔8〕；2022年广东卷〔10,11,16〕；2022年江苏卷〔6，7〕；2022年辽宁卷〔6,9,14〕；2022年海南卷〔9〕；2022年北京卷〔7,13〕；2022年全国甲卷〔4，5〕,2022年全国乙卷〔6〕等

原电池〔7次〕，化学电源〔6次〕，电解池〔11次〕，金属的化学腐蚀与防护〔4次〕，

电化学计算〔4次〕，

一、原电池的工作原理及应用

1．原电池的概念及构成条件

(1)定义：把化学能转化为电能的装置。

(2)原电池的形成条件

①能自发进行的氧化还原反应。

②两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。

③形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。

2．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

Zn－2e－===Zn2＋

Cu2＋＋2e－===Cu

电极质量变化

减小

增大

反应类型

氧化反应

还原反应

电子流向

由Zn片沿导线流向Cu片

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

盐桥作用

a.连接内电路形成闭合回路

b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流

3.电极的判断

4．原电池的应用

(1)设计制作化学电源

(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。

(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。

(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。

二、常见化学电源及工作原理

1．一次电池

(1)碱性锌锰干电池

负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；

总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

(2)锌银电池

负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；

总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

(3)锂电池

Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2，电池总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。其中负极材料是Li，电极反应式为4Li－4e－===4Li＋，正极反应式为2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－。

2．二次电池

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up11(放电),\s\do4(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)。

特别提醒可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。

3．氢氧燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。

种类

酸性

碱性

负极反应式

2H2－4e－===4H＋

2H2＋4OH－－4e－===4H2O

正极反应式

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

电池总反应式

2H2＋O2===2H2O

三、新型电源及电极反应式的书写

1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)

2．新型燃料电池

(1)燃料电池常用的燃料：H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。

(2)燃料电池常用的电解质

①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。

(3)燃料电池电极反应式书写的常用方法

第一步，写出电池总反应式。

燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。

如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O①

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②

①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。

第二步，写出电池的正极反应式。

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：

①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

②碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e