高二化学电化学高考化学解题方法——电化学篇 _化学

高考化学解题方法——电化学篇
2021.05.19
近几年，高考化学中电化学部分的题目解题方法具有很强的一致性，甚至不用读题就可以有非常明确的思路。正所谓，一招鲜吃遍天，掌握了这种解题思路，高中电化学从此没有难题！
一、基础知识
1.1 原电池
以自发进行的氧化还原反应为基本反应
1.2 电解池
放电顺序：
a)阴极：阳离子放电
Ag+ > Fe3+ ＞ Cu2+ ＞ H+(酸) ＞ Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ ＞ Zn2+ > H+(水) ＞ Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+
b)阳极：惰性电极(Pt, Au, 石墨)只导电不放电
活性电极材料 > S2- > I- > Br- > Cl- > OH-(水) > 含氧酸根 > F-
注意事项：
阴极中，Fe3+、Fe2+放电顺序。阴极中，H+由酸或水提供时的放电顺序。Al3+及其之后的阳离子在水溶液中不会放电，所以冶炼相关金属需要电解非水环境。阳极中，阴离子在水溶液中不放电。二、做题思路
2.1 总体思路（分清池，判电极，反应式，可解题）：
1)分清原电池、电解池；
2)判断正、负极，或阴、阳极；
3)找出电极反应和电极附近的反应；
4)开始解题。
2.2 考察知识点：
2.2.1 电极方程式的书写（严格按照书写顺序）
1)变价物质和得失电子
2)得失电子守恒配平
3)电荷守恒配平
4)原子守恒配平
必须考察环境：非水体系，某些离子可以存在，如O2-；含水体系，分为酸性、中性、碱性环境。
有机物参与的反应会考察有机物中元素的化合价。
2.2.2 电解质溶液中阴阳离子的移动方向和数目
将某一电极室看作一个整体，整个电极室必须处于电中性状态，由电子得失引起的电极室电荷变化，必定会引发离子移动，最终电极室必须保持电中性。如，负极室失电子造成正电荷堆积，可以将负极室正电荷移除或引入负电荷，由此来判断离子的移动方向。同理，既然将电极室作为一个整体，那么电极室失去1mol电子，为了保持电中性，就要补充1mol正电荷或失去1mol负电荷，据此计算发生移动的阴阳离子的数目。
2.2.3 电极室中溶液质量的变化
将电极室中的溶液看作一个整体，考察外界对其影响，比如向其中加入物质、通过膜的离子交换等。
2.2.4 离子交换膜
以实验目的为目标，以通过不同类型膜的阴阳离子的移动方向为方法，利用膜完成实验目的。
2.2.5 计算题
计算题以电子为研究主体，分为三个部分：1.在整个电路中电流处处相同；2.在两个电极上放电的物质，其得失电子守恒；3.电极附近发生的反应。
三、高考真题：
（2020山东卷）10.微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用右图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例) 。下列说法错误的是()
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1

文章插图
解题思路：
1.分清池：原电池
2.判电极：由乙酸根变为CO2可知，此极失电子，故a极为负极，b极为正极
3.反应式：负极：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+；正极：2H+ + 2e- = H2
4.开始解题：
A 符合得失电子守恒，电荷守恒，原子守恒和所处的环境，正确。
B 实验目的为淡化海水，即钠离子和氯离子要进入到正负极室。负极室失去电子，正电荷堆积，所以需要氯离子中和正电荷，所以隔膜1应为阴离子交换膜，相似的隔膜2为阳离子交换膜，错误。
C 转移1mol电子即负极室多了1mol正电荷，正极室多了1mol负电荷，分别需要1mol氯离子和钠离子来中和电荷，即1mol NaCl，58.5g，正确。
D 负极：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+；正极：H+ +2e- = H2，得失电子守恒，转移8mol电子生成H2和CO2分别为4mol和2mol，正确。
选B
（2020山东卷）13.采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如右图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是()
A.阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量

文章插图
解题思路：
1.分清池：电解池
2.判电极：b极上氧气变为过氧化氢，化合价降低，得电子，所以b极为阴极，a极为阳极
3.反应式：质子交换膜，所以为酸性环境，阳极：2H2O - 4e- = 4H+ + O2↑；阴极：2H+ + O2 + 2e- = H2O2 。
4.开始解题：
A 合理，正确。
B 由电极反应方程式可知，得失电子守恒，阳极生成的H+与阴极消的H+的量是相同的，且H+能通过质子交换膜，所以pH不变，正确。
C 阴极室得电子，负电荷堆积，氢离子由阳极室进入阴极室，正确。
D 由电极反应方程式可知，得失电子守恒，转移1mol电子，阳极生成0.25mol氧气，阴极消耗0.5mol氧气，错误。
【高二化学电化学高考化学解题方法——电化学篇】选D
（2020全国I）12.科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如右,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是()

文章插图
A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-
B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol
C.充电时,电池总反应为2Zn(OH)42- = 2Zn + O2↑ + 4OH- + 2H2O
D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高
1.分清池：同时考察原电池和电解池
2.判电极：放电时，原电池，CO2变为甲酸，C的化合价降低，右侧为正极，左侧为负极；充电时，右侧为阳极，左侧为阴极。
2. 电极反应：原电池，负极：Zn – 2e- + 4OH- = Zn(OH)42-；正极：CO2 + 2e- + 2H+ = HCOOH 。电解池，阴极：Zn(OH)42- + 2e- = Zn + 4OH-；阳极：2H2O – 4e- = O2 + 4H+ 。
4.开始解题：
A 合理，正确。
B 变价元素为C，从+4变为+2，正确。
C 充电时，阴极：Zn(OH)42- + 2e- = Zn + 4OH-；阳极：2H2O – 4e- = O2 + 4H+ 。所以总反应方程式正确。
D 充电时，正极即阳极室，由电极反应方程式可知生成H+，所以OH-浓度下降，错误。
选D
（2021全国甲卷）13. 乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下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。下列说法正确的是

文章插图
A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为：乙二酸+2H++2e-=乙醛酸+H2O
C.制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子
D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下,向铅电极方向迁移
1.分清池：电解池
2.判电极：铅电极由酸变醛，发生还原反应，所以为阴极；石墨电极将Br-氧化为Br2，所以为阳极。
3. 电极反应：阴极：乙二酸 + 2H+ + 2e- = 乙醛酸 + H2O；阳极：2Br- – 2e- = Br2，在电极附近Br2也将乙醛酸氧化为乙二酸。
4.开始解题：
A KBr除了作为电解质导电外，还是阳极放电的物质，同时作为主反应的中间产物，有传递电子的作用，错误。
B 此为阴极反应，错误。
C 由电极反应式可知每生成1个乙醛酸转移2个电子，两个电极室同时产生乙醛酸，所以每生成1个乙醛酸转移1个电子，错误。
D 铅电极连接外电路负极，所以吸引阳离子，正确。
选D
2021.05.28补充：
1.原电池和电解池的能量变化，开始学习的时候都是电能与化学能之间的相互转化，但在实际问题中，设计电池的思路可能只是一个能量的转换装置。如题，我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中发生的反应为

文章插图

文章插图
此类题目的的能量转化要以题目中装置的实际用途为准。此装置的设计目的是将H2S转化为S，而构成原电池的氧化还原反应是由光驱动的，所以能量的转化方式是光能化学能电能化学能。
2021.05.19初稿
2021.05.28补充
2021.05.31补充离子移动和计算的思路
2021.06.01修正了做题思路
2021.06.20 补充了2021全国I卷

高二化学电化学 高考化学解题方法——电化学篇

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