原电池电解池专题.doc

高考化学原电池、电解池专题复习
复习思想：氧化还原是主线，电子方向是依据，两极判断是关键，电极反应是难点
【知识点】1．原电池和电解池的比较：
装置
原电池
电解池

实例

定义
这种把 转变为 的装置叫做原电池。
这种把 转变为 的装置叫做电解池。
反应类型

电极名称
由电极本身性质决定：

由外电源决定：
阳极：连电源的 ；
阴极：连电源的 ；
电极反应
负极：Zn-2e-=Zn2+ （ 反应）
正极：2H++2e-=H2↑（ 反应）
阴极：Cu2+ +2e- = Cu （ 反应）
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （ 反应）
电子流向

电流方向

1、右图所示装置中发生反应的离子方程式为：Zn + 2H＋=Zn2＋ + H2↑，下列说法错误的是
A．a、b不可能是同种材料的电极
B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸
C．该装置可看作是铜一锌原电池，电解质溶液是稀硫酸
D．该装置中通过2 mol电子，生成的气体在标况下的体积为22.4L
【知识点】2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别

化学腐蚀
电化腐蚀
一般条件
金属直接和强氧化剂接触
不纯金属，表面潮湿
反应过程
氧化还原反应，不形成原电池。
因原电池反应而腐蚀
有无电流
电流产生
电流产生
反应速率

结果
使金属腐蚀
使较活泼的金属腐蚀
【知识点】3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别
电化腐蚀类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件

正极反应

负极反应

腐蚀作用
是主要的腐蚀类型，具有广泛性
发生在某些局部区域内
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈Fe2O3·xH2O
金属的防护
⑴ 合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。
⑵ 常见方式有：涂油脂、油漆使表面生成致密氧化膜；在表面镀有自我保护作用的另一种金属
⑶电化学保护法
① :接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。
② ：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极
1．有关金属腐蚀的论述，正确的是 (　D　)
A．金属的腐蚀一定伴有电流产生 B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀
C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀
D．发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子
2．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 (　B　)
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀
（2015·上海）3.研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e → 4OH–
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H+ + 2e → H2↑
【知识点】4．电解、电离和电镀的区别

电解
电离
电镀
条件
受直流电作用
受热或水分子作用
受直流电作用
实质
阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应
阴阳离子自由移动，无明显的化学变化
用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金
实例
CuCl2 Cu＋Cl2
CuCl2==Cu2++2Clˉ
阳极 Cu －2e- = Cu2+
阴极 Cu2++2e- = Cu
关系
先电离后电解，电镀是电解的应用
【知识点】5．电解池应用：电镀铜、精炼铜比较

电镀铜
精炼铜

形成条件
作阳极， 作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子
粗铜金属作 ，精铜作 ，CuSO4溶液作电解液
电极反应
阳极 Cu －2e- = Cu2+

阴极 Cu2++2e- = Cu
阳极：主反应：

副反应：
阴极：Cu2+ + 2e- = Cu
溶液变化
电镀液的浓度
溶液中溶质浓度

思考：阳极泥
两极质量改变是否相等 。
1．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
写出电解饱和食盐水的离子方程式
（1）离子交换膜的作用为： 、
（2）精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出（选填“a”“b”“c”“d”）。
2、电解冶炼铝 ⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63-
原理 阳极 阴极 总反应：4Al3++6O2ˉ4Al+3O2↑
设备：电解槽阳极石墨为什么需定时补充？
3.用右图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时，控制溶液PH为9~10，阳极产生的ClO-和CN-氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是 （ ）
A.用石墨作阳极，铁作阴极 B.阳极的电极反应式为：Cl-+2OH- -2e-=ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D．除去CN-的反应：2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
4．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是 （ ）
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O − 4e– = O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

【知识点】6．电解方程式的书写（用惰性电极电解）：
电解质溶液
阳极反应式
阴极反应式
总反应方程式
（条件：电解）
溶液酸碱性变化
恢复原先浓度加入
CuCl2

HCl

Na2SO4

H2SO4

NaOH

NaCl

CuSO4

1．电极产物的判断依据——离子放电顺序和电极材料
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电．放电顺序取决于离子本身性质，也与电极材料有关．电解时所使用的电极分为两类：一类为惰性电极，只起导体的作用（如铂Pt、石墨等）．另一类为活性电极（除铂、金以外的金属），活性电极作阴极，只起导体的作用；若为阳极，电极本身．发生氧化反应。
阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。得电子顺序 ：
阳极的放电顺序：
★★【特别提醒】：若非惰性电极作阳极，失电子的是电极本身
1．铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72–的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72–转化为Cr3＋，其电极反应式为 。
2.FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正极反应式是
3. 工业上用和KOH为原料制取高锰酸钾，主要生产过程分两步进行；第一步，将和KOH固体粉碎，混合均匀，在空气中加热熔化，并连续搅拌，制取；第二步，将的浓溶液进行电解，制取。
（1）电解的浓溶液时，两极发生的电极方程式为：阴极是 ，阳极是 ，电解总的方程式为
4“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为 ，阴极产生的物质A的化学式为____________ 。
5.研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是

6.高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为 ；与MnO2—Zn电池类似，K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为 ，该电池总反应的离子方程式为 。

高考化学专题复习：电化学综合题型
电化学题型一：计算（由电极反应式中的氧化剂失去的电子=还原剂得电子）
1．原电池的有关计算
【练习】1.据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是 （ ）
A.正极反应式为：O2+2H2O+4e- = 4OH― B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2 = 2H2O
D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移
2.电解池有关电解的计算
1、用两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是( )A.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg
电化学题型二：PH的变化和计算
1、原电池PH值的变化
【练习】1.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是
A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl－向正极移动
2、电解时pH的变化
①电极区域：阴极H+放电产生H2，破坏水的电离平衡云集OH－，阴极区域pH变大；阳极OH－放电产生O2，破坏水的电离平衡云集H+，阳极区域pH变小。
②电解质溶液：电解过程中，既产生H2，又产生O2，则原溶液呈酸性的pH变小，原溶液呈碱性的pH变大，原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）；电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。电解过程中，只产生H2，pH变大。电解过程中，只产生O2，pH变小。
1、在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，2.5 mol/L CuSO4溶液，如有0.2 mol电子发生转移，试回答下列问题：⑴电解后得到的Cu的质量是         ，得到O2的体积（标准状况）是           ，溶液的pH是       。⑵如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差         ，电解液的pH         （填“变小”、“变大”或“不变”）
2．如下图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(　B　)

A． Pt为阴极，Cu为阳极
B． b极的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑
C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D．Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体
电化学题型三：区分原电池与电解池
1、右图中A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：
（1）电源A上的a为______________极（2）滤纸B上发生的总化学方程式为：                   。
（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为：______________，电极f上发生的反应为：_________，槽中盛放的电镀液可以是____________溶液。
2、下图装置中：
（1）当A键断开，B、C闭合时，甲为        池，乙为       池；
（2）当A、C两键断开时，乙中铁极增重1.6g，则被氧化的铁有        g；
（3）将乙中两极都换成石墨，硫酸铜溶液换H2SO4后断开B、C两键，闭合A键，则甲为        池，乙为         池，当甲中锌极减轻6.5g时，乙中共放出气体        mL（标况）。

3、（上海单科化学卷，T12）如右图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，
Fe
C

K1
K2
饱和NaCl溶液
G
下列分析正确的是
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋+2e→H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002 NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体
含酚酞的饱和食盐水
K1
K2
石墨
直流电源
A
铜
4、(2012安徽∙11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H++2Cl− Cl2↑+H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e—＝2Cl−
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
电化学题型四：供电与用电
1、右图所示装置中，  甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为    极；②电极b上发生的电极反应           
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积：                        ；
④电极c的质量变化是               g；⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液             ；乙溶液               ；  丙溶液             ；
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什？                        
2、 课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题:
（1）电源A 极的名称是___________。
（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是_______________。
（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是__________。
（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是_____（填“铜”或“银”），电镀液的主要成分是___（填化学式）。
（5）装置丁中的现象是________________________________________。

3.铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O研读右图，下列判断不正确的是
A．K 闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SO42－
B．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2 mol
C．K闭合时，II中SO42－向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极
电化学题型五：充电与放电
1.．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＋H2O
2、（浙江理综化学卷，T11）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M = NiOOH + MH。已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH－ =6 Ni(OH)2 + NO2－下列说法正确的是
A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－
B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移
C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH－，H2O中的H被M还原
D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
3、（全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是
A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－
B．电池的电解液可为KOH溶液
C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H2O＋e－
D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高
4.()银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是(　　)
A．处理过程中银器一直保持恒重 B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3 D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
5、 Li—Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－＝Li2S＋Fe有关该电池的下列中，正确的是（）
A．Li—Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价
B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS＝Li2S＋Fe
C．负极的电极反应式为Al−3e－＝Al3＋
D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－=2Li＋＋FeS
6．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为
FePO4 + Li LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导
电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是 (　D　)
A．可加入硫酸以提高电解液的导电性 B．放电时电池内部Li＋向负极移动
C．充电过程中，电池正极材料的质量增加 D．放电时电池正极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4