专题讲座九

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电化学高考命题的探究

电化学知识是历年来的命题重点，几乎每年每套化学试卷中 都有所涉及， 有时出现在选择题中， 有时出现在非选择题中。 在考查电化学基础知识的前提下，命题题材及角度出现新的 变化特点，现主要以近几年电化学试题为例说明。

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一、关注新型化学电源的高考命题角度 新型电池一般具有高能环保，经久耐用，电压稳定，比能量高 等特点， 取材于这些新型电池的试题， 既能体现化学的实用性， 又能体现化学命题的时代性、新颖性，使试题在考查电化学知 识的同时，又能较好地考查学生分析、灵活解答问题的能力， 预测该种命题情景趋势将会继续。 1.可充电电池放电时电极极性判断及充电时与电源的连接 元素化合价升高的物质 负极材料 发生氧化反应的物质 (1)放电时新型电池中 元素化合价降低的物质 正极材料 发生还原反应的物质

(2)可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极 相连，原电池的正极与外电源的正极相连。

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2.可充电电池电极反应式的书写方法 书写可充电电池电极反应式， 一般都是先书写放电的电极 反应式。书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：第 一， 先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目， 指出 参与负极和正极反应的物质； 第二， 写出一个比较容易书 写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解 质溶液共存);第三，在电子守恒的基础上，总反应式减 去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 充电的电极反应与放电的电极反应过程相反， 充电的阳极 反应为放电正极反应的逆过程， 充电的阴极反应为放电负 极反应的逆过程。 3.对溶液中离子的移动方向判断 放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴 离子移向阳极，阳离子移向阴极。

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【例 1】

(2011· 安徽理综，12)研究人员最近发明了一种

“水”电池， 这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别 进行发电，在海水中电池总反应可表示为 5MnO2+2Ag +2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl 下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 ( A.正极反应式：Ag+Cl -e ===AgCl B.每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 2 mol 电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl 是还原产物- -

)

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解析 由电池总反应式可知，Ag 在负极失去电子，生成氧化 产物 AgCl,每生成 2 mol AgCl,即生成 1 mol Na2Mn5O10, 转移 2 mol 电子，故 A、D 错误，B 正确； Na+应向电池的正极移动，C 错误。答案 B

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【例 2】 (2011· 新课标全国卷， 11)铁镍蓄电池又称爱迪生电 池，放电时的总反应为 Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+ 2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是 ( ) A.电池的电解液为碱性溶液，正极为 Ni2O3、负极为 Fe B. 电池放电时， 负极反应为 Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2 C.电池充电过程中，阴极附近溶液的 pH 降低 D.电池充电时，阳极反应为 2Ni(OH)2 +2OH - -2e - ===Ni2O3+3H2O

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解析 由铁镍蓄电池放电时的产物全部是碱可知， 电解液为碱 性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故 Fe 为负极，Ni2O3 为正极，A 正确；放电时，Fe 失电子被氧化，负极反应式为 Fe+2OH -2e ===Fe(OH)2,B 正确；充电时， 阴极发生还原反应， 电极反应式为 Fe(OH)2+2e-===Fe +2OH-,pH 增大，C 错误； 充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为 2Ni(OH)2+2OH- -2e-===Ni2O3+3H2O,D 正确。- -

答案

C

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【例 3】

(2010· 江苏，11)下图是一种航天器能量储存系统 ( )

原理示意图。下列说法正确的是

A.该系统中只存在 3 种形式的能量转化 B.装置 Y 中负极的电极反应式为：O2 +2H2O+4e - ===4OH- C.装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D.装置 X、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，并能 实现化学能与电能间的完全转化

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解析

太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作马

达实现了电能与机械能的转化； 在装置 X 中， 电解水生成 H2、 O2,实现了光能与化学能的转化；在装置 Y 中构成燃料电池， 化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化， A、D 错误；氢氧燃料电池的负极上应是 H2 参加反应，B 错误；装置 X 能利用光能实现 H2、O2、H2O 的循环再生，C 正确。

答案

C

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二、电化学与化学实验知识有机融合 由于电化学在电极反应分析及电极反应式等知识中， 要涉 及到电极材料、 电解液中离子等性质的分析， 因而在电化 学考查中就容易与化学实验融合在一起，如电解液的制 备、 净化、 电极反应产物的检验、 电化学装置的设计等等， 这样就提高了试题的综合度， 利于全面考查学生的基础知 识及灵活解答问题的能力。 在崇尚知识立意、 能力考查的 命题原则下，相信该类试题将继续受到推崇。

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【例4】

(2009· 山东理综，29)Zn-MnO2干电池应用广泛，

其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)该电池的负极材料是____________。电池工作时，电子 流向______________(填“正极”或“负极”)。 (2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某 电极的腐蚀，其主要原因是__________

_____________。 欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的________(填代号)。 a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3· 2O H (3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4溶液。阴极的电极反应式是__________________。 若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为____g。

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解析

本题考查电化学原理。(1)由原电池原理可知，负极材

料是 Zn,电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。

(2)在金属活动性顺序表中，Cu排在Zn的后面，Cu2+能将Zn + + 氧化为Zn2 ,从而使Zn电极受到腐蚀，利用反应Cu2 + Zn===Cu+Zn2+,可用Zn除去Cu2+,另外几种试剂在除Cu2+ 时会引入杂质。(3)电解时阴极发生还原反应， 溶液中的 H 在阴极得电子被还 原。由关系式 Mn2+―→MnO2―→2e-可得电路中通过 2 mol 电子时，MnO2 的理论产量为 87 g。答案 (1)Zn(或锌) 正极(2)锌与还原出来的 Cu 构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b(3)2H++2e-===H2↑ 87+

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【例 5】

(2010· 大纲全国卷Ⅱ,29)右图是

一个用铂丝作电极，电解稀的 MgSO4 溶液的装置，电解液中加有中性红指示 剂，此时溶液呈红色。(指示剂的 pH 变 色范围：6.8~8.0,酸色—红色，碱色— 黄色)

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回答下列问题： (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确 的是________(填编号); ①A 管溶液由红变黄；② B 管溶液由红变黄；③ A 管溶液不 变色；④B 管溶液不变色 (2)写出 A 管中发生反应的反应式：_____________________;

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(3)写出 B 管中发生反应的反应式： ______________________; (4)检验 a 管中气体的方法是____________________________ ___________________________________________________; (5)检验 b 管中气体的方法是___________________________ ___________________________________________________; (6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到 的现象是___________________________________________。

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解析

(1)由于 MgSO4 是强酸弱碱盐，在水溶液中存在 Mg2+

+

+2H2O  Mg(OH)+2H 水解平衡，因此水溶液呈酸性， 2 电解前 A、B 管均显红色。铂丝是惰性电极，电解池中阴离 子在阳极发生氧化反应，阳离子在阴极发生还原反应，在 A 管溶液中，铂丝作阴极，由于 H+的氧化性大于 Mg2+的氧化 性，H+先得电子被还原为 H2,Mg2+与 OH-生成 Mg(OH)2 沉淀，酸性减弱，随着水的电解，OH 浓度增大，颜色由红2 变黄。 而在 B 管溶液中铂丝作阳极， -的还原性大于 SO4-, OH-

OH-失电子，随着电解的进行，酸性增大，溶液不变色(始终 为红色)。