题型02 电化学图像分析-2024年高考化学答题技巧与模板构建

题型02 电化学图像分析 电化学图象题是高考中电化学最常见的呈现方式，通过陌生电化学装置图，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养考查。命题角度主要有新型一般电池、新型可充电电池、新型燃料电池、电解池原理及其应用，另外有无离子交换膜也是关注的角度。在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电化学知识基础性、综合性、创新性和应用性的考查。 1．电化学题解题流程 2．电化学解题模板 第一步：读题 逐字逐句读，挖掘关键字，排除无效信息，找到对解题有价值的信息，并作标记。 第一步：确定装置类型 放电为原电池，充电为电解池。 第二步：判断电极名称 放电时的正极为充电时间阳极，放电时的负极为充电时的阴极。 第三步：写出电极反应 放电时的正极反应颠倒过来为充电时的阳极反应；放电时的负极反应颠倒过来为充电时的阴极反应。 第四步：分析离子移动 由生成一极向消耗一极移动；区域pH变化：OH-生成区，H+消耗区，pH增大；OH-消耗区，H+生成区，pH减小。 3．原电池及其设计 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 (4)原电池设计步骤 4．二次电池结构原理 5．锂离子电池充放电分析 正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)；LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)；LiMPO4(M：Fe等) 负极材料：石墨(能吸附锂原子) 负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋Cn 正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2 总反应：Li1－xMO2＋LixCnCn＋LiMO2。 6．燃料电池结构分析 7．解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 8．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＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② 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－===2O2－。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 9．离子交换膜的类型 (1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过) 以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开 ①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋ ②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu ③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 ④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) (2)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过) 以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开 ①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- ②阳极反应式：2I-_2e-=I2 ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3-＋5I-＋3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极) (3)质子交换膜(只允许H＋和水分子通过) 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 ①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑ ②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋ ③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 ④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) (4)电渗析法 将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn-为含氧酸根离子 (5)解题模板 第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移