08化学能与电能（精讲）-备战2023年高考化学二轮复习精讲精练

备战2023年高考化学二轮复习精讲精练 第八专题 化学能与电能 电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是热点考查内容。通常会以新型二次电池为载体考查原电池原理与电解原理。试题难度中等，预计今后以新型电源及含有离子交换膜的原电池、电解池为背景，以选择题、填空题形式考查工作原理、离子、电子移动方向、电极反应的书写和判断、电解质溶液的判断和计算、交换膜的应用。考查考生的核心素养和探究能力。 核心素养：变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知。 1、电化学的内涵：“异电相吸，竞争放电”。 2、电极判断：把握两大抓手“负极→电子流出→化合价升高→物质被氧化→发生氧化反应”、“正阳、阳极氧化”。 3、电子和离子的移动：把握“电子不下水，离子不上岸”。 4、溶液pH变化的判断：局部看电极反应式、整体看总反应式。 一、电化学基础知识 原电池 电解池 概念 我们把化学能转化为电能的装置叫做原电池。 我们把电能转化为化学能的装置叫电解池。 本质 自发的发生氧化还原反应。 非自发的氧化还原反应 构成要素 ① 两个活泼性不同的电极（金属或非金属） ② 电解质溶液 ③ 闭合回路 ① 直流电源 ② 两个电极 ③ 电解质溶液（或熔融电解质） ④ 闭合回路 工作原理 负极氧化，正极还原 阳极氧化，阴极还原 二、电极的判断 1、原电池的“金钥匙”——负极的判断方法 ( 电子流出的一极 ② 化合价升高的一极 ③ 被氧化（或发生氧化反应）的一极 ④ 较活泼的一极（一般） 负 极 ) 温馨提示： ① 判断正负电极时，如果两个电极都能失去电子时，活动性强的失去电子，即两强相遇勇者胜。如在原电池Al－HNO3（稀）－Cu中，Al作负极。 ② 判断正负电极时，不能简单地依据金属的活动性来判断，要看反应的具体情况。如在原电池Al－NaOH（aq）－Mg中，Al作负极；在原电池Al－HNO3（浓）－Cu中，Cu作负极。 2、电解池的“金钥匙” ①正阳—电极的判断 负阴—电极的判断 ②阳极氧化，阴极还原—电极的判断 三、电子、电流和离子的移动方向 原电池 电解池 电子 由负极 → 导线 → 正极 由负极→ 导线 → 阴极 由阳极→ 导线 → 正极 电流 与电子相反 离子 正正负负 阳极吸引阴离子、阴极吸引阳离子 离子迁移数目 转移多少电子，迁移多少电荷 四、原电池电极反应式的书写（离子反应） 1．找正负——准确找出正、负极反应物，明确得失电子数目。 2．看环境——在电解质的环境中要生成稳定的电极产物。 a．氢气失电子生成H＋、H2O。氢气在酸性环境中失电子，生成H＋；在中性或碱性环境中失电子，生成H2O。 如：①在酸性环境中，氢气作负极的电极反应式H2－2e－＝2H＋；②在碱性环境中，氢气作负极的电极反应式H2－2e－＋OH－＝H2O。 b．氧气得电子生成OH－、H2O、O2－或含氧酸根。氧气在中性或碱性环境中得电子，生成OH－；在酸性环境中得电子，生成H2O；在熔融金属氧化物中得电子，生成O2－；在熔融盐体系中得电子，生成含氧酸根离子。 如：①在碱性环境中，正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；②在酸性环境中，正极电极反应式O2＋4e－＋4H＋＝2H2O；③在熔融金属氧化物中，正极电极反应式为O2＋4e－＝2O2－；④在一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图，写出该电池的电极反应式： 负极：CO－2e－＋CO＝2CO2、H2－2e－＋CO＝H2O＋CO2； 正极：O2＋4e－＋2CO2＝2CO； 总反应式：CO＋H2＋O2＝CO2＋H2O。 c．金属失电子生成金属阳离子（Mn＋），Mn＋在电解质溶液中可生成沉淀、氧化物或其它离子。 如：①在盐酸溶液中，Ag作负极的电极反应式Ag－e－＋Cl－＝AgCl；②在KOH溶液中，Zn作负极的电极反应式Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2。③在碱性条件下，Al作负极的电极反应式 2Al－6e－＋8OH－＝2AlO＋4H2O。 d．在碱性环境中CO2不可能存在，以CO（或HCO）形式存在。如：在碱性环境中，CH4作负极的电极反应式CH4－8e－＋10OH－＝CO＋7H2O。 e．锂离子电池中，正极物质为Li1－xMn2O4和LiMn2O4（或Li1－xCoO2和LiCoO2）时，上述物质中Li元素的化合价为＋1价，O元素的化合价为－2价，所以Li1－xMn2O4（或Li1－xCoO2）中x值越大，则Mn（或Co）元素的化合价越高。由上可知，正极的电极反应式为：Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋＝LiMn2O4；Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋＝LiCoO2。 3．使守恒——电极反应式应遵守三大守恒。