第十单元 高考题型专项突破 电化学原理的综合应用-【金版教程】2024高考化学一轮复习创新方案word（全国统考版）

高考总复习·化学［全国统考版］ 高考题型专项突破　电化学原理的综合应用 题型1　新型电池 新型电池的主要类型有燃料电池、微生物电池、离子交换膜电池、锂电池、锌电池等，考查原电池工作原理及应用等知识。考查的知识点主要有： 1．电池正、负极的判断。 2．溶液中离子移动的方向、浓度大小的判断。 3．电子转移的方向和数目。 4．电流移动方向的判断。 5．电池电极反应式的书写及正误判断。 例1　(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn­MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O [解题思路分析]　首先根据电极材料及所给信息确定电池的正、负极，由图可知，Zn电极为负极，MnO2电极为正极，原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故A错误，B正确；由电极所处电解质溶液可得该电池的电极反应式，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，正极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，C、D正确。 [答案]　A 例2　(2021·山东高考)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH­O2、N2H4­O2、(CH3)2NNH2­O2清洁燃料电池，下列说法正确的是(　　) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2­O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4­O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L [解题思路分析]　碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O；N2H4­O2清洁燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为－2价，H元素化合价为＋1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；根据上述分析可知，N2H4­O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是：×6、×4、×16，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1 mol O2生成的氮气的物质的量为1 mol，在标准状况下为22.4 L，D错误。 [答案]　C 陌生电池电极反应式的书写 (1)判断正负极 负极判断要点：活泼金属、发生氧化反应、失电子、化合价升高等，正极反之。判断本质：被氧化的为负极，被还原的是正极。 (2)注意酸碱性 电极反应是在一定环境中发生的，一般分非水环境(熔融)和水溶液。非水环境中，物质得失电子后可以直接导电。水环境中一定注意溶液的酸碱性，如碱性环境中，如果生成氢离子要和氢氧根离子结合生成水，酸性气体和氢氧根离子反应生成酸根离子，金属离子可以与氢氧根离子生成氢氧化物；同理，酸性环境中，氧气得电子会与氢离子结合生成水。 (3)留心电子数 同一电池反应中，负极失电子总数等于正极得电子总数，在书写电极反应式时，要留心正负两极得失电子数相等。避免在利用电极反应式叠加得到总反应式，或总反应式与其中一极反应式相消得到另一极反应式时产生错误。 (4)抓住总反应 电池反应一般都是自发进行的氧化还原反应，在书写电极反应式时，有时未必能直接写出某一极反应式，对于陌生的电极反应式，写出其中一极反应式和总反应式，然后利用两式相消，是得出另一极反应式的常用方法。 1．(2022·苏州高三调研)一种Zn­PbO2电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电池工作时电能转化为化学能 B．放电过程中电极a区溶液的pH增大 C．电池工作一段时间后K2SO4浓度增大 D．b极区的反应为PbO2＋4H＋＋4e－===Pb2＋＋2H2O 答案　C 解析　A项，电池工作即原电池放电时，发生化学反应产生电能，即化学能转化为电能，错误；B项，电极a的电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，消耗OH－，pH减小，错误；C项，a为负极、b为正极