第6章 素养提升 综合运用电化学原理分析解决电化学的热点问题-【优化探究】2024高考化学一轮复习高考总复习配套教参（人教版双选 新教材 新高考）

综合运用电化学原理分析解决电化学的热点问题 授课提示：对应学生用书第210页 突破一　电化学中的特殊“池子” 1．特殊的原电池 一般情况下，能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池，但也存在一些特殊情况。 (1)沉淀反应、中和反应等非氧化还原反应也可以设计为原电池。 类型①：利用沉淀反应设计的原电池 电极反应 负极：Ag－e－＋Cl－===AgCl； 正极：Ag＋＋e－===Ag； 总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl。 类型②：利用中和反应设计的原电池 电极反应 负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O； 正极：2H＋＋2e－===H2↑； 总反应：H＋＋OH－===H2O。 (2)利用离子浓度差也可以设计成原电池，即“浓差电池”，其总反应是一个体系的物理状态的变化。 电极反应 负极：Ag－e－===Ag＋； 正极：Ag＋＋e－===Ag。 (3)可逆的氧化还原反应也可设计成原电池，改变物质的浓度，电极反应式会发生变化。 电极反应 ①反应开始时，负极为乙中的石墨，电极反应为2I－ －2e－===I2； ②当达到化学平衡状态时，向甲中加入FeCl2固体，此时负极为甲中的石墨，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋。 2．复杂的有机电化学装置 根据有机物分子的特点判断电极：加氢去氧发生还原反应，所在电极作阴极；加氧去氢发生氧化反应，所在电极作阳极，进而书写电极反应式。 乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。 阳极区发生的反应为2Br－－2e－===Br2，Br2＋OHC—CHO＋2OH－―→2Br－＋OHC—COOH＋H2O； 阴极区发生的反应为＋2H＋＋2e－―→＋H2O 双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移。 3．协同转化装置 特点：电极反应产物又发生了其他反应。 解题关键：分清楚哪个是电极反应，哪个是电极区反应，要注意电极及电极区均可能存在多个反应。 我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。装置如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为 ①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋； ②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋。 该装置工作时， 阴极的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－=== CO＋H2O； 阳极的电极反应为H2S－2e－===2H＋＋S； 协同转化的总反应式为CO2＋H2S=== CO＋H2O＋S。 1．浓差电池指电池内物质变化仅是一种物质从高浓度状态向低浓度转移的一类电池。如图所示的浓差电池示意图，下列有关说法正确的是(　　) A．a极为原电池负极 B．c为Cu2＋交换膜 C．电流计指针指向0时，两极的CuSO4浓度相等 D．转移1 mol电子时，右池增重48 g 解析：左侧硫酸铜溶液浓度大，所以左侧发生还原反应：Cu2＋＋2e－=== Cu，为正极，右侧硫酸铜溶液浓度小，所以右侧发生氧化反应：Cu－2e－=== Cu2＋，为负极。根据分析可知，a极为原电池正极，A错误；左侧消耗Cu2＋，右侧生成Cu2＋，为了平衡电荷，左侧的SO需迁移到右侧，所以c为阴离子交换膜，B错误；根据浓差电池的定义可知，当两室硫酸铜溶液浓度相等时，将不再产生电流，C正确；转移1 mol电子时，右池生成0.5 mol Cu2＋，左侧迁移到右侧0.5 mol SO，所以右池增重即0.5 mol CuSO4 的质量，为0.5 mol×160 g/mol＝80 g，D错误。 答案：C 2．环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。 该电解池的阳极为____________，总反应为__________________________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：Fe电极　Fe＋2===＋H2↑[或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]　水会阻碍中间物Na的生成，水电解时生成的OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2 3．(双选)最近一个科学研究小组创建了一种通过连续电解将能量储存为化学能的装置。在氧化钇基质的阳极和二氧化钛涂覆的钛阴极之间是可通过H＋的固