化学高考热点题型--电化学专题突破

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广东教育·高中2019年第7·8期化学高考热点题型———电化学专题突破

■广东省梅州市平远县平远中学李春燕

广东省梅州市平远县平远中学李家欢

一、典型例题分析

【典例】（2019·全国卷Ⅰ）利用生物燃料电池原理研究室

温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电

子，示意图如图1

所示。下列说法错

误的是

A.相比现有工

业合成氨，该方法

条件温和，同时还

可提供电能

B.阴极区，在

氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+＝2H++2MV+C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

解析：该装置是化学能转化为电能的装置，相比现有工

业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和。由生物燃料

电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极

失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+-e-=MV2+，

放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，

反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池

的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反

应式为MV2++e—=MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用

下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=

6MV2++NH3。

答案：B

【解题思路】

1.判断电池类型。该题考查的是原电池的工作原理。2.找出电极材料、电极反应物及其产物。燃料电池工作

时，左边电极的反应物是MV+，产物是MV2+；右边电极的反

应物是MV2+，产物是MV+。

3.确定电极名称。燃料电池工作时，MV+在左边电极转

化为MV2+，失去电子，发生氧化反应，该电极为负极；

MV2+在右边电极转化为MV+，得到电子，发生还原反应，

该电极为正极。

4.原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极移

向正极，阴离子由正极移向负极。该生物燃料电池工作时，质子通过交换膜由负极区向正极区移动。

5.写电极反应式以及相关反应式。根据生物燃料电池的

示意图，负极区的电极反应式为：MV+-e-=MV2+，MV2+在氢化

酶作用下与H2发生反应：H2+2MV2+=2H++2MV+；正极区的电

极反应式为：MV2++e-=MV+，MV+在固氮酶的作用下与N2发

生反应：N2+6H++6MV+=6MV2++NH3。二、专题突破

1.判断电池类型。

原电池，无电源，是化学能转化为电能的装置。其中干

电池、二次电池放电时、燃料电池、金属发生电化学腐蚀都

属于原电池。

电解池，有电源，是电能转化为化学能的装置。充电电

池（又称为二次电池）充电时属于电解池。

2.确定电极名称，判断电解质溶液中阴阳离子的移动方向。

原电池的负极和电解池的阳极，元素的化合价均升高，

失去电子，发生氧化反应，电解质溶液中的阴离子向该极移动。

原电池的正极和电解池的阴极，元素的化合价均降低，

得到电子，发生还原反应，电解质溶液中的阳离子向该极移动。

3.电极反应式的书写策略

（1）找出电极材料和电极反应物。

原电池除燃料电池的负极反应物一般是活泼的金属单质，

而燃料电池，一般是可燃物作负极反应物。

电解池的阳极反应物，按照物质的放电顺序：活性电极

（金属活动顺序表中Ag以前的金属）>S2->I->Br->Cl->OH->

SO42->NO3->F-，选择正确的反应物。

原电池的正极和电解池的阴极，电极本身一般不参与反

应，而是电极周围的物质参与反应。原电池的正极一般选择

电解质中主要的阳离子作反应物。电解池的阴极需要根据阳

离子得到电子的顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>

Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+；，选择反应物。（2）正确选择电极产物。

电极产物在电解质的环境中，应能稳定存在。如在酸性

介质中，生成的OH-会与H+结合生成H2O，产物是H2O而不

是OH-；在碱性介质中，生成的H+会与OH-结合生成H2O，

产物是H2O而不是H+；在碱性介质中，生成的CO2会与OH-结合生成CO32-，

产物是

CO

3

2-

而不是

CO

2

；

在水溶液中

，

O2-

不图1

119广东教育·高中2019年第7·8期应考方略理综高参

图

4能稳定存在。

（3）电极反应式应遵循电荷守恒和原子守恒的原则。

三、2019年各地高考题型

1.（2019·全国Ⅲ）为提升电池循环效率和稳定性，科学

家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D-Zn）可以高效沉积ZnO的

特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池，

结构如图2所示。电池反应为Zn（s）+2NiOOH（s）+H2O（l）放电充电ZnO（s）+2Ni（OH）2（s）。

下列说法错误的是

A.三维多孔海绵状Zn

具有较高的表面积，所沉

积的ZnO分散度高

B.充电时阳极反应为

Ni（OH）2（s）+OH-（aq）-e-＝

NiOOH（s）+H2O（l）

C.放电时负极反应为Zn（s）+2OH-（aq）-2e-＝ZnO（s）+

H2O（l）

D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区

解析：三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力

强，所沉积的ZnO分散度高。该电池为二次电池。放电时相

当于是原电池，根据总反应式可知，负极反应式为Zn（s）＋

2OH－（aq）－2e－＝ZnO（s）＋H2O（l），正极反应式为NiOOH（s）＋H2O（l）

＋e－＝Ni（OH）2（s）＋OH－（aq）；原电池中阳离子向正极移动，阴

离子向负极移动，则该电池放电过程中OH－通过隔膜从正极

区移向负极区。充电时相当于是电解池，阳极发生失去电子

的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni（OH）2失去电子转

化为NiOOH，电极反应式为Ni（OH）2（s）＋OH－（aq）－e－＝NiOOH（s）

＋H2O（l）。

答案：D

2.（2019·天津）

我国科学家研制了一种

新型的高比能量锌-碘

溴液流电池，其工作原

理示意图如3所示。图

中贮液器可储存电解质

溶液，提高电池的容

量。下列说法错误的是（）

A.放电时，a电极反应为I2Br－+2e－=2I－+Br－B.放电时，溶液中离子的数目增大

C.充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI-被氧化

D.充电时，a电极接外电源负极

解析：该电池为二次电池。放电时，b极，Zn失去电子

变成Zn2＋，作负极，其电极反应式为Zn-2e－═Zn2＋；a极，碘

元素得电子变成碘离子，作正极，其电极反应式为I2Br－+2e－=

2I－+Br－，溶液中离子数目离子由1mol变成3mol。充电时，a

极为阳极，与外电源的正极相连，其电极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－；b极为阴极，与外电源的负极相连，其电极反应式

为Zn2＋+2e－=Zn。充电时，b电极每增重0.65g，转移0.02mol

电子，溶液中有0.02molI-被氧化。

答案：D

3.（2019·江苏）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿

润后，置于如图4所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。

下列有关该实验的说法正确的是

A.铁被氧化的电极反应

式为Fe-3e-＝Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能

全部转化为电能

C.活性炭的存在会加速

铁的腐蚀

D.以水代替NaCl溶液，

铁不能发生吸氧腐蚀

解析：本题考查铁的电化学腐蚀。根据电解质溶液的酸

碱性可判断电化学腐蚀的类型，电解质溶液为酸性条件下，

铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；

正极反应为：2H++2e-=H2↑；电解质溶液为碱性或中性条件

下，发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：

O2+2H2O+4e-=4OH-。铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，

还有一部分转化为热能。活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中

构成了许多微小的原电池，会加速铁的腐蚀。

答案：C

4.（2019·江苏）CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，

充分利用碳资源。电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。

电解CO2制HCOOH的原理示意图如图5所示。

①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极

反应式：________。

②电解一段时间

后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原

因是________。

解析：该题重点考查电解池的电极反应式的书写。根据

电解原理，阴极上得到电子，元素化合价降低，将CO2还原

成HCOO－，先写出CO2＋2e－→HCOO－，然后根据原子守恒，得

出CO2＋H＋＋2e－=HCOO－，或者为CO2＋HCO3－＋2e－=HCOO－＋CO32－。

阳极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，pH减小，H＋与HCO3－反

应，同时部分K＋迁移至阴极区。

【答案】①CO2＋HCO3－＋2e－=HCOO－＋CO32－，或CO2＋H＋＋2e－=

HCOO－②阳极产生O2，pH减小，同时部分K＋迁移至阴极区。

5.（2019·全国Ⅱ）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6所示，其中电解液为溶图2导电线圈尼龙保护屋

NiOOH隔膜

3D-Zn

贮液器贮

液器用电器

隔膜

泵泵图3图5

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