2017年高考熱點題型突破

李春燕　湯國柱

在2017年各地的高考題中，對電化學知識的考查占有很大的比重。電極反應式是電化學知識的核心，所以掌握電極反應式的書寫技巧，是解決電化學問題的關鍵。

一、典型例題分析

【典例】（2017年全國III第11題）全固態鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖？譹？訛所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是

A. 電池工作時，正極可發生反應：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4

B. 電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負極材料減重0.14 g

C. 石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性

D. 電池充電時間越長，電池中的Li2S2量越多

【解析】該題主要考查原電池的工作原理。原電池工作時，電解質溶液中的陽離子Li+向正極移動，a為正極。由圖可知，a極有多種反應，根據放電的多少，正極可發生反應：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，故A正確。負極反應式為Li—e-=Li+，外電路中流過0.02 mol電子，0.02 molLi轉化為Li+，負極材料減重0.14 g，選項B正確。石墨能導電，利用石墨烯作正極，可提高電極a的導電性，選項C正確。根據總式，電池充電時間越長，轉移電子數越多，生成Li和S8越多，電池中的Li2S2量越少，選項D錯誤。

【答案】D

【解題思路】

1. 判斷電池類型。該題考查的是 原電 池的工作原理。

2. 確定電極名稱。原電池工作時，電解質溶液中的陽離子Li+向 正 極移動，則a為正極。

3. 找出電極材料及電極反應物。根據原電池的工作原理，原電池工作時，鋰作負極，石墨能導電，利用石墨烯作正極，可提高電極a的導電性，選項C正確。

4. 正確選擇電極產物。由圖可知，a極有多種反應，根據放電的多少，正極產物有Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8。負極b的產物為Li+。

5. 寫電極反應式。根據電荷守恒和原子守恒，正極可發生反應：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，故A正確；負極反應式為Li—e-=Li+，外電路中流過0.02 mol電子，0.02 molLi轉化為Li+，負極材料減重0.14 g，選項B正確。根據總式，電池充電時間越長，轉移電子數越多，生成Li和S8越多，電池中的Li2S2量越少，選項D錯誤。

二、判斷和書寫電極反應式的技巧

1. 判斷電池類型。

原電池，無電源，是化學能轉化為電能的裝置。其中干電池、二次電池放電時、燃料電池、金屬發生電化學腐蝕都屬于原電池。

電解池，有電源，是電能轉化為化學能的裝置。充電電池（又稱為二次電池）充電時屬于電解池。

2. 確定電極名稱，判斷電解質溶液中陰陽離子的移動方向。

原電池的負極和電解池的陽極，元素的化合價均升高，失去電子，發生氧化反應，電解質溶液中的陰離子向該極移動。

原電池的正極和電解池的陰極，元素的化合價均降低，得到電子，發生還原反應，電解質溶液中的陽離子向該極移動。

3. 找出電極材料及電極反應物。

原電池除燃料電池的負極反應物一般是活潑的金屬單質，而燃料電池，一般是可燃物作負極反應物。

電解池的陽極反應物，按照物質的放電順序：活性電極（金屬活動順序表中Ag以前的金屬）>S■>I■>Br■>Cl■>OH■>SO4■>NO3■>F■，選擇正確的反應物。

原電池的正極和電解池的陰極，電極一般不參與反應，電極周圍的物質參與反應。若是電解質溶液中的離子得到電子參與反應時，原電池的正極一般選擇電解質中主要的陽離子作反應物。電解池的陰極需要根據陽離子得到電子的順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+，選擇反應物。

4. 正確選擇電極產物。

電極產物在電解質的環境中，應能穩定存在。如在酸性介質中，生成的OH-會與H+結合生成H2O，產物是H2O而不是OH-；在堿性介質中，生成的CO2會與OH-結合生成CO32-，產物是CO32-而不是CO2；在堿性介質中，生成的H+會與OH-結合生成H2O，產物是H2O而不是H+；在水溶液中，O2-不能穩定存在。

5. 電極反應式應遵循電荷守恒和原子守恒的原則。

三、2017年高考題及高考模擬題薈萃

1.（2017年全國I第11題）支撐海港碼頭基礎的鋼管柱，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖2所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是

A. 通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B. 通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C. 高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D. 通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整

【解析】該題主要考查電解池原理和金屬的防腐蝕原理。鋼管樁表面腐蝕電流的理解是難點。鋼管柱與電源的負極相連，受保護，通入保護電流抑制鋼管樁表面腐蝕，使金屬電化學腐蝕產生的電流接近零，A正確；通電后，被保護的鋼管柱作陰極，高硅鑄鐵作陽極，因此電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管柱，B正確；根據題干的信息，高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，性質不活潑，所以高硅鑄鐵不損耗，C錯誤；通過外加電流抑制金屬電化學腐蝕產生的電流，因此通入的保護電流應該根據環境條件變化調整。

【答案】C

2.（2017年全國II第11題）用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕氧化膜，電解質溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是endprint

A. 待加工鋁質工件為陽極

B. 可選用不銹鋼網作為陰極

C. 陰極的電極反應式為：Al3++3e-=Al

D. 硫酸根離子在電解過程中向陽極移動

【解析】該題考查的是電解池的工作原理，電解質溶液中的陰離子硫酸根離子和草酸根離子在電解過程中向陽極移動，陽離子氫離子向陰極移動，選項D正確。根據電解池的工作原理，鋁要形成氧化膜，鋁元素化合價升高，失去電子，因此鋁為陽極，選項A正確。不銹鋼網接觸面積大，能增加電解效率，作陰極，所以選項B正確。電極產物在電解質的環境中，應能穩定存在。選項C中，產物Al能與電解質溶液中的H+反應，不能穩定存在，所以C不正確。根據陽離子得電子能力的順序，陰極電極反應式為2H++2e-=H2↑。

【答案】C

3.（2017年海南高考第10題）一種電化學制備NH3的裝置如圖3所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H+.下列敘述錯誤的是（ ）

A. Pb電極b為陰極

B. 陰極的反應式為：N2+6H++6e﹣=2NH3

C. H+由陽極向陰極遷移

D. 陶瓷可以隔離N2和H2

【解析】該電池為電解池，主要考查電解池電極反應式的書寫。由電化學制備NH3的裝置可知，通入氮氣的一端為陰極，通入氫氣的一端為陽極，電解反應N2+3H2■2NH3，電解池中陽離子向陰極移動，Pb電極b上氫氣失去電子，為陽極，故A錯誤；陰極上發生還原反應，則陰極反應為N2+6H++6e﹣=2NH3，故B正確；電解池中，H+由陽極向陰極遷移，故C正確；由圖可知，氮氣與氫氣不直接接觸，陶瓷可以隔離N2和H2，故D正確。

【答案】A

4.（廣西2017屆5月份考前模擬）在微生物作用下電解有機廢水（含CH3COOH），可獲得清潔能源H2。其原理如圖4所示。不正確的是（ ）

A. 通電后，H+通過質子交換膜向右移動，最終右側溶液pH減小

B. 電源B極為負極

C. 與電源A極相連的惰性電極上發生的反應為

CH3COOH- 8e- + 2H2O=2CO2↑+8H+

D. 通電后，若有0 .1molH2生成，則轉移0.2mol 電子

【解析】A. 在陰極上氫離子得電子生成氫氣，但是陽離子氫離子會經過交換膜進入陰極室，陰極室的pH幾乎保持不變，A錯誤；B. 右側產生氫氣，說明是陰極，右側B電極是電源的負極，B正確；C. 在陽極上CH3COOH失電子生成二氧化碳，電極反應式為CH3COOH-8e- + 2H2O=2CO2↑+8H+，C正確；D. 在陰極上氫離子得電子生成氫氣，即2H++2e-=H2↑，因此若有0.1molH2生成，則轉移0.2mol電子，D正確。

【答案】A

5.（南昌市2017屆第三次模擬）Al—Ag2O電池可用作水下動力電源，其原理如圖5所示。電池工作時，下列說法錯誤的是

A. 電子由Al電極通過外電路流向Ag2O/Ag電極

B. 電池負極附近溶液pH升高

C. 正極反應式為Ag2O+2e- + H2O=2Ag+2OH-

D. 負極會發生副反應2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

【解析】A. 鋁為負極，被氧化，Ag2O/Ag為正極，原電池工作時，電子由Al電極通過外電路流向Ag2O/Ag電極，故A正確；B.負極發生氧化反應：Al-3e- + 4OH-=AlO2- + 2H2O，則pH減小，故B錯誤；C. 正極發生還原反應，電極反應式為：Ag2O+2e- + H2O=2Ag+2OH-，故C正確；D.由于電解質呈堿性，鋁可與氫氧化鈉溶液反應：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故D正確。

【答案】B

6.（2017天津第7題Ⅱ（4））某混合物漿液含有Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設計的電解分離裝置（見圖6），使漿液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用。回答問題。

含鉻元素溶液的分離和利用：用惰性電極電解時，■能從漿液中分離出來的原因是_______，分離后含鉻元素的粒子是______；陰極室生成的物質為________（寫化學式）。

【解析】該電池為電解池。用惰性電極電解混合物漿液時，Na+移向陰極，CrO42-通過陰離子交換膜移向陽極，脫離漿液。陽極發生的電極反應式為：2H2O+4e-=O2↑+4H+，H+與CrO42-發生反應：2H++2CrO42-≒Cr2O72- +H2O，所以分離后含鉻元素的粒子是CrO42-和Cr2O72- 。陰極發生的電極反應為：2H2O-2e-=2OH- +H2↑，陰極室生成的物質為NaOH和H2。

【答案】在直流電場作用下，CrO42-通過陰離子交換膜向陽極室移動，脫離漿液；CrO42-和Cr2O72- ； NaOH和H2。

7.（2017年北京第28題（2）③）某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+，發現和探究過程如下：向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。實驗Ⅱ可證實假設d成立（筆者添加：溶液中存在Ag+，可產生Fe3+）。實驗Ⅱ：裝置如圖7所示。其中甲溶液是________，操作及現象是________________。

【解析】原電池實驗需要證明假設d成立：Fe2++Ag+=Fe3++Ag，所以甲溶液應該注入 FeCl2溶液（或FeSO4溶液）。

【答案】0.05 mol·L-1 NaNO3溶液 、 FeCl2溶液（或FeSO4溶液）；按圖連接好裝置，電流表指針發生偏轉，分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深。

8.（2017年江蘇第16題（4））“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖8所示。

陽極的電極反應式為_____________________，陰極產生的物質A的化學式為____________。

【解析】由圖中的信息可知，生成氧氣的為陽極室，溶液中水電離的OH-放電生成了氧氣，破壞了水的電離平衡，產生的H+與CO32-結合轉化為HCO3-，陽極的電極反應式為4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ 。陰極室氫氧化鈉溶液的濃度增大，說明陰極發生了反應：2H2O-2e-=2OH-+H2↑。

【答案】（4）4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ H2

責任編輯 李平安endprint