资源简介

1．(人教版选择性必修1)
一种以铝-空气电池为电源的航标灯，只要把灯放入海水几分钟，就会发出耀眼的光。海水为电解质溶液，该电池靠空气中的氧气使铝氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高20～50倍。请写出该电池的电极反应及总反应。
2．(鲁科版选择性必修1)
电化学储能技术
在电力工业中，发电、输电、配电、用电必须同时完成，但居民用电量存在着高峰与低谷时段，并呈现出明显的季节性。如果能够将发电厂的电能存储起来，需要时再释放，可以有效地降低成本。
目前，液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。以全钒液流电池为例，酸性溶液中钒通常以V2+、V3+、VO2+、等形式存在。一种简单钒液流电池的结构及工作原理示意图如图1－3－6所示，其电解液存储在储液罐中，使用时将电解液分别泵入阴极室和阳极室中。充电时，VO2+在阳极被氧化为；V3+在阴极被还原为V2+；具有较高能量的产物被泵回储液罐，将能量储存起来。放电时，发生相反的过程，储液罐中的离子被泵回，在正极室和负极室分别得到或失去电子，释放电能。由于储液罐和反应场所是分离的，液流电池能够突破传统电池的体积限制，这样就可以将储液罐做得很大，以增大储能容量。以液流电池为代表的电化学储能技术可为可再生能源发电提供有力的支持，缓冲昼夜、季节的用电变化对电网的影响。
以新型化学电源为命题背景考查原电池结构和工作原理是高考的热点，考查的知识点是原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向、离子交换膜的作用及有关计算等，难度一般偏大。
1．(2024新课标全国卷，T6)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作(血糖浓度以葡萄糖浓度计)。
电池工作时，下列叙述错误的是(　　)
A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
C　[由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；b电极为电池负极， Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－===2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7，A正确；b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据反应2C6H12O6＋O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极移向正极，故Na＋迁移方向为b→a，D正确。]
2．(2024全国甲卷，T12)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　)
A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
C　[Zn具有比较强的还原性，MnO2具有比较强的氧化性，Zn和MnO2可以自发的发生氧化还原反应，所以MnO2电极为正极，Zn电极为负极，则充电时MnO2电极为阳极、Zn电极为阴极。充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误；放电时，负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2+＋2e－===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B错误；放电时MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应是MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D错误。]
命题点二　以电解饱和食盐水为原型，考查电解原理的应用
1．(鲁科版选择性必修1)
活动探究
电解饱和食盐水
按图1－3－3所示组装电解装置，电极材料为石墨，离子导体为饱和食盐水。
1．请你分析饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中它们的移动方向如何，可能发生的电极反应是什么。
2．接通电源，观察电极表面出现的现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。
3．判断阴极和阳极，写出电极反应和该电解反应的化学方程式。
2．(苏教版选择性必修1)
交流讨论
电解饱和食盐水时，发生如下反应：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
请与同学交流讨论下列问题：
1．在氯化钠溶液中存在Na＋、H＋、Cl－和OH－，请根据实验事实指出哪些离子优先在电极上发生反应。
2．写出阴极和阳极的电极反应式。
3．如图1－23所示，电解池的阴极区和阳极区用阳离子交换膜隔开，使得阴极区的OH－不能进入阳极区。电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH－进入阳极区？
3．(人教版选择性必修1)
实验步骤
1．电解水。
在U形管中注入1 molL-1 Na2SO4溶液，然后向其中滴加1～2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，观察现象。
2．制作一个氢氧燃料电池。
当上述电解过程进行1～2 min后，打开K1，断开直流电源。将两根石墨棒用导线分别与电流表(或发光二极管、音乐盒等)相连，闭合K2，观察现象。
电解饱和食盐水是教材中的重要实验，氯碱工业可以大量制取烧碱和氯气，它们都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于工业生产，故以氯碱工业为情境的考查，历来是高考的命题的热点。考点主要涉及：电极的判断与电极反应式的书写，溶液中离子的移动方向、产物的检验及工业生产中如何得到纯净的产品等，一般难度不大。
1．(2023广东卷，T13)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后(　　)
A．U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2
B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性
C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－
D．断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
D　[闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，阳极电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。根据分析，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO，则a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；b处出现蓝色，说明发生反应：Cl2＋2KI===I2＋2KCl，还原性：I－>Cl－，C错误；断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。]
2．(2024黑吉辽卷，T12) “绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为。下列说法错误的是(　　)
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
A　[据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO－，而HCHO 转化为HCOO－为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理＋H2可知：反应后生成的转化为HCOOH。由元素守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H－，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，而生成的H－在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即：2H－－2e－===H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。由以上分析可知，阳极反应：①===，②HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2，而传统电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，故A错误；阴极水得电子生成氢气，阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH－，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH－通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由以上分析可知，阳极反应涉及：①HCHO＋OH－－e－===HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，由(①＋②)×2得阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑，故D正确。]
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共26张PPT)
教材“源”题4
电化学
1．(人教版选择性必修1)
一种以铝-空气电池为电源的航标灯，只要把灯放入海水几分钟，就会发出耀眼的光。海水为电解质溶液，该电池靠空气中的氧气使铝氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高20～50倍。请写出该电池的电极反应及总反应。
命题点一　以新电池(快充、储能)为原型，考查电化学原理的综合应用
2．(鲁科版选择性必修1)
电化学储能技术
在电力工业中，发电、输电、配电、用电必须同时完成，但居民用电量存在着高峰与低谷时段，并呈现出明显的季节性。如果能够将发电厂的电能存储起来，需要时再释放，可以有效地降低成本。
以新型化学电源为命题背景考查原电池结构和工作原理是高考的热点，考查的知识点是原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向、离子交换膜的作用及有关计算等，难度一般偏大。
电池工作时，下列叙述错误的是(　　)
A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
√
C　[由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；b电极为电池负极， Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋
2OH－===2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7，A正确；b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据反应2C6H12O6＋O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极移向正极，故Na＋迁移方向为b→a，D正确。]
A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
√
C　[Zn具有比较强的还原性，MnO2具有比较强的氧化性，Zn和MnO2可以自发的发生氧化还原反应，所以MnO2电极为正极，Zn电极为负极，则充电时MnO2电极为阳极、Zn电极为阴极。充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误；放电时，负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2+＋2e－===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B错误；放电时MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应是MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D错误。]
命题点二　以电解饱和食盐水为原型，考查电解原理的应用
2．接通电源，观察电极表面出现的现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。
3．判断阴极和阳极，写出电极反应和该电解反应的化学方程式。
2．写出阴极和阳极的电极反应式。
3．如图1－23所示，电解池的阴极区和阳极区用阳离子交换膜隔开，使得阴极区的OH－不能进入阳极区。电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH－进入阳极区？
3．(人教版选择性必修1)
实验步骤
电解饱和食盐水是教材中的重要实验，氯碱工业可以大量制取烧碱和氯气，它们都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于工业生产，故以氯碱工业为情境的考查，历来是高考的命题的热点。考点主要涉及：电极的判断与电极反应式的书写，溶液中离子的移动方向、产物的检验及工业生产中如何得到纯净的产品等，一般难度不大。
√
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
√1．(人教版选择性必修1)
一种以铝-空气电池为电源的航标灯，只要把灯放入海水几分钟，就会发出耀眼的光。海水为电解质溶液，该电池靠空气中的氧气使铝氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高20～50倍。请写出该电池的电极反应及总反应。
2．(鲁科版选择性必修1)
电化学储能技术
在电力工业中，发电、输电、配电、用电必须同时完成，但居民用电量存在着高峰与低谷时段，并呈现出明显的季节性。如果能够将发电厂的电能存储起来，需要时再释放，可以有效地降低成本。
目前，液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。以全钒液流电池为例，酸性溶液中钒通常以V2+、V3+、VO2+、等形式存在。一种简单钒液流电池的结构及工作原理示意图如图1－3－6所示，其电解液存储在储液罐中，使用时将电解液分别泵入阴极室和阳极室中。充电时，VO2+在阳极被氧化为；V3+在阴极被还原为V2+；具有较高能量的产物被泵回储液罐，将能量储存起来。放电时，发生相反的过程，储液罐中的离子被泵回，在正极室和负极室分别得到或失去电子，释放电能。由于储液罐和反应场所是分离的，液流电池能够突破传统电池的体积限制，这样就可以将储液罐做得很大，以增大储能容量。以液流电池为代表的电化学储能技术可为可再生能源发电提供有力的支持，缓冲昼夜、季节的用电变化对电网的影响。
以新型化学电源为命题背景考查原电池结构和工作原理是高考的热点，考查的知识点是原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向、离子交换膜的作用及有关计算等，难度一般偏大。
1．(2024新课标全国卷，T6)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作(血糖浓度以葡萄糖浓度计)。
电池工作时，下列叙述错误的是(　　)
A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
2．(2024全国甲卷，T12)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　)
A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
命题点二　以电解饱和食盐水为原型，考查电解原理的应用
1．(鲁科版选择性必修1)
活动探究
电解饱和食盐水
按图1－3－3所示组装电解装置，电极材料为石墨，离子导体为饱和食盐水。
1．请你分析饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中它们的移动方向如何，可能发生的电极反应是什么。
2．接通电源，观察电极表面出现的现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。
3．判断阴极和阳极，写出电极反应和该电解反应的化学方程式。
2．(苏教版选择性必修1)
交流讨论
电解饱和食盐水时，发生如下反应：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
请与同学交流讨论下列问题：
1．在氯化钠溶液中存在Na＋、H＋、Cl－和OH－，请根据实验事实指出哪些离子优先在电极上发生反应。
2．写出阴极和阳极的电极反应式。
3．如图1－23所示，电解池的阴极区和阳极区用阳离子交换膜隔开，使得阴极区的OH－不能进入阳极区。电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH－进入阳极区？
3．(人教版选择性必修1)
实验步骤
1．电解水。
在U形管中注入1 molL-1 Na2SO4溶液，然后向其中滴加1～2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，观察现象。
2．制作一个氢氧燃料电池。
当上述电解过程进行1～2 min后，打开K1，断开直流电源。将两根石墨棒用导线分别与电流表(或发光二极管、音乐盒等)相连，闭合K2，观察现象。
电解饱和食盐水是教材中的重要实验，氯碱工业可以大量制取烧碱和氯气，它们都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于工业生产，故以氯碱工业为情境的考查，历来是高考的命题的热点。考点主要涉及：电极的判断与电极反应式的书写，溶液中离子的移动方向、产物的检验及工业生产中如何得到纯净的产品等，一般难度不大。
1．(2023广东卷，T13)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后(　　)
A．U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2
B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性
C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－
D．断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
2．(2024黑吉辽卷，T12) “绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为。下列说法错误的是(　　)
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
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