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高频考点•探究突破
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命题热点一 命题热点二 命题热点三
2.怎样正确书写电极反应? (1)电极反应的书写是关键。常见的步骤及方法:
例如:碱性 CH3OH 燃料电池电极反应的书写有 3 个步骤:步骤 1,依据化合价变化确定得失电子数目:负极上燃料为还原剂,碳元素 化合价由-2 价变为+4 价,失去 6 个电子,CH3OH-6e- CO2,正极上 氧气为氧化剂,氧元素化合价由 0 价变为-2 价,O2+4e- 2O2-;步骤 2,依据电解质溶液酸碱性确定产物:由于是碱性溶液,+4 价碳的存在
0.02 mol 电子时,被氧化的 Li 的物质的量为 0.02 mol,质量减少 0.14 g, 正确;C 项,石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极 a 的导电性, 正确;D 项,电池充电时由于 Li+得到电子生成 Li,则电池充电时间越 长,电池中 Li2S2 的量越少,错误。
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Fe3+/Fe2+取代 EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,否则 Fe3+、Fe2+
可形成沉淀,且 H2S 和 S 不能稳定存在,D 项正确。
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3.(2017全国Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极 保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳 极。下列有关表述不正确的是( C ) A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 解题要领 外加电流的阴极保护法,使被保护的钢管桩上无腐蚀电 流,A项正确;通电后,高硅铸铁为惰性阳极,钢管桩为阴极,外电路电 子从阳极流向阴极,B项正确;由于高硅铸铁为惰性阳极,因此应是 海水中的OH-失电子,2H2O-4e- O2↑+4H+,因此阳极材料不被损 耗,C项错误;在外加电流的阴极保护法中,应依据环境条件变化调 整电流大小。
解题要领 根据图示可知,ZnO@石墨烯电极上发生还原反应,则该电
极为阴极,电极反应式为 CO2+2H++2e- CO+H2O,A 项正确;根据 题干信息及图中两电极上的反应可知,该电化学装置(电解池)中的
总反应为 CO2+H2S CO+S+H2O,B 项正确;石墨烯作阳极,ZnO@ 石墨烯作阴极,阳极上的电势应高于阴极上的电势,C 项错误;若采用
该电池的总反应式:
。
答案 Al-3e- Al3+(或 2Al-6e- 2Al3+) 催化剂
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例1(1)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量
密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性,二
甲醚直接燃料电池的负极反应为
,一个二
甲醚分子经过电化学氧化,可以产生
个电子的电量。
(2)与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4
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专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释
2.(2018全国Ⅰ)最近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。示意图如下所示,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+
对点训练1(2018天津理综,节选)O2辅助的Al-CO2电池工作原理 如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物 Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式:
。
电池的正极反应式:6O2+6e- 6O2-
6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2
反应过程中 O2 的作用是
。
(2)FeO42-+3e-+4H2O 2FeO42-+8H2O+3Zn
Fe(OH)3+5OH2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-
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题后反思
(1)在书写负极反应时,因为不遵循守恒规律,导致书写错误,若忽 略溶液的酸碱性,写出了碱性环境下的反应,没有分清正负极,写出 了正极的电极反应。
3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
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解题要领 A 项,在该电池中电极 a 为正极,发生的反应依次为: S8+2Li++2e- Li2S8 3Li2S8+2Li++2e- 4Li2S6 2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4 Li2S4+2Li++2e- 2Li2S2,故 A 正确;B 项,原电池工作时,转移
中,Zn 被氧化为 Zn2+后形成 Zn(OH)2。电极反应为 Zn+2OH--2e-
Zn(OH)2;②写出总反应:在得失电子相等的基础上,将两电极反应相
加得电池总反应:2FeO42-+8H2O+3Zn 2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-。
答案 (1)CH3OCH3+3H2O-12e- 2CO2+12H+ 12
第6讲 电化学基础
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命题热点
考题统计
2019 卷Ⅰ,12 2019 卷Ⅲ,13 2018 卷Ⅱ,12 2018 卷Ⅲ,11 原电池、电解池 2018 卷Ⅲ,27(3) 的工作原理 2017 卷Ⅱ,11 2017 卷Ⅲ,11 2016 卷Ⅱ,11 2016 卷Ⅰ,28(3) 2016 卷Ⅲ,11
(2)在书写正极反应时,写成 FeO42-+5H++3e- Fe(OH)3+H2O ,没 有考虑溶液为碱性环境而不得分,未配平不得分。
(3)总方程式书写常见的两个问题:第一是写成化学方程式,题干 要求写离子方程式;第二是没有配平或不该拆开的物质拆开了。
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5.(2017全国Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理 如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为: 16Li+xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( D )
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-
在电池中作为正极材料,其电极反应式为
,
该电池总反应三
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分析推理 (1)对于燃料电池负极反应的书写,需要以下几个思维 步骤:
第一步先写反应物、生成物,注意溶液的环境: 酸性电解质中CH3OCH3——2CO2; 第二步写明转移电子数,根据碳元素的化合价变化:
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(2)书写电极反应式应充分注意介质影响。 ①中性溶液反应物中若是H+得电子或OH-失电子,H+和OH-均来 自水的电离; ②酸性溶液反应物、生成物中均不出现OH-; ③碱性溶液反应物、生成物中均不出现H+; ④水溶液中不能出现O2-。
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该装置工作时,下列叙述错误的是( C )
A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-
CO+H2O
B.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性
形态是 CO32-;-2 价氧的存在形态为 OH-,负极反应为 CH3OH-6eCO32-,正极反应为 O2+4e- 4OH-;步骤 3,配平:负极反应式为 CH3OH+8OH--6e- CO32-+6H2O,正极反应式为 O2+2H2O+4e4OH-,依据得失电子守恒:负极×2+正极×3 即得电池总反应式。
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原电池原理及电极反应式的书写 有关原电池解题的思维路径
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问题探究 1.如何确定正负极? (1)根据电极材料判断:活泼金属作负极、不活泼金属(或能导电 的非金属)作正极。燃料电池:燃料在负极,氧气在正极。 (2)由反应类型判断:失电子发生氧化反应的是负极;得电子发生 还原反应的是正极。 (3)依据电子流向、阴阳离子流向、电流流向判断:电子流出、电 流流入、阴离子流向的电极为负极;电子流入、电流流出、阳离子 流向的电极为正极。