电化学经典例题及练习.doc

【考点直击】
考点一、原电池原理
该考点经常以选择题题型出现。判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓好“一看二标”，即看是否有自发的氧化还原反应存在，以构成原电池的三个条件为标准：两个活泼性不同的电极、插入电解质溶液、形成闭合回路。形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。
【典例1】某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。下列叙述不正确的是
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：2＋＋2e－＝
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，2＋向铜电极移动
【变式1】如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动）。下列叙述正确的是 ( B)
A．a中铁钉附近呈现红色B．b中铁钉上发生还原反应
C．a中铜丝上发生氧化反应D．b中铝条附近有气泡产生

考点二 原电池正负极的判断方法
该考点经常以选择题题型出现。
【典例2】 (2011·北京理综，8)结合下图判断，下列叙述正确的是 (　A　)
A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是－2e－2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－4－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[()6]溶液，均有蓝色沉淀
【变式训练2】如图所示，杠杆两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓4液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是 ( C )
A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低
D．当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A端低B端高

考点三 电极反应式的书写
【典例3】依据氧化还原反应：2 ()＋(s) = 2+ ()＋2(s)设计的原电盐桥
X
Y
A
4溶液
电流计

池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是；电解质溶液Y是；
(2)银电极为电池的极，发生的电极反应为；
X电极上发生的电极反应为；
(3)外电路中的电子是从电极流向电极。

答案：(1)铜(或)；3溶液。 (2)正， ＋e = ； －2。 (3)负()；正()。
【变式3】­2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是4­2。电池的总反应可表示为4＋224＋S＋2。
请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为，发生的电极反应为。
(2)电池正极发生的电极反应为。
(1)锂－e－＋ (2)22＋4e－4－＋S＋2
考点四、　原电池原理的应用
【典例4】(2012大纲∙11)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是
A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④
答案：B
【变式4】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H24溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H24溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H24溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H24溶液中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是(　B　)
　A．A>B>C>D B．A>C>D>．C>A>B>D D．B>D>C>A
答案： B 解析：金属和稀硫酸溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，在正极表面得到电子生成氢气，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。题中由①知A>B；由②知C>D；由③知A>C；由④知D>B。综合以上信息可知金属活动性A>C>D>B。
盐桥原电池的专题突破
1．盐桥的组成和作用
(1)盐桥中装有饱和的、3等溶液和琼脂制成的胶冻。
(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
2．单池原电池和盐桥原电池的对比

图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。
负极：－2e－2＋正极：2＋＋2e－总反应：＋2＋＋2＋
不同点：图1中在4溶液中直接接触2＋，有一部分和2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。
图2中和4溶液在两个池子中，和2＋不直接接触，不存在和2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。
关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。
【典例5】根据氧化还原反应：2＋()＋(s)2＋()＋2(s)设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂­饱和3溶液。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是；电解质溶液Y是。
(2)银电极为电池的极，写出两电极的电极反应式：
银电极：； X电极：。
(3)外电路中的电子是从电极流向电极。
(4)盐桥中向4溶液中迁移的离子是(填序号)。
A．K＋B．C．＋D．
(5)其中4溶液能否被H24(稀)溶液代替。电极能否被石墨代替。
(1)3溶液 (2)正2＋＋2e－2－2e－2＋
(3)(4)B (5)能能
【变式5】已知反应＋2I－＋2H＋＋I2＋H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：
Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸
Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% 溶液
结果发现电流表指针均发生偏转。
试回答下列问题：
(1)两次操作中指针为什么发生偏转？
(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。

(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为；
(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为。
(5)操作Ⅱ过程中，盐桥中的移向烧杯溶液(填“A”或“B”)。
(1)两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能。
(2)(Ⅰ)加酸，c(H＋)增大，平衡向正反应方向移动，43－得电子，I－失电子，所以C1极是负极，C2极是正极。(Ⅱ)加碱，c(－)增大，平衡向逆反应方向移动，33－失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。故化学平衡向不同方向移动，发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同。
(3)2I－－2e－2 (4)33－＋2－－2e－43－＋H2O

【走出误区】机械地认为活泼金属作负极
判断电池的正负极不仅要考虑两极材料的相原电池中对活泼性，还要根据电解质溶液的性质来综合考虑，无论是什么类型的原电池：负极始终发生氧化反应，正极始终发生还原反应。
【例】将片和片用导线联接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池，在这两个原电池中，负极分别为（ ）
A．片、片B．片、片C．片、片D．片、片

【考点突破】
考点一、常见的化学电池
【典例1】可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以溶液或溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是
A．以溶液或溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4－
B．以溶液为电解液时，负极反应为：＋3－－3e－＝()3↓
C．以溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
答案：A
【变式】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是，在导线中电子流动方向为
　　　　　(用a、b 表示)。
(2)负极反应式为。
(3)电极表面镀铂粉的原因为。
(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。大量安全储氢是关键技术之一。锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ．2＋H22Ⅱ．＋H2＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是，反应Ⅱ中的氧化剂是。
②已知固体密度为0.823。用锂吸收224L(标准状况)H2，生成的体积和被吸收的H2体积比为。
③由②生成的和H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为。
答案： (1)由化学能转变为电能 由a到b (2)或 (3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率
(4)① H2O　　②1/1148或③32
考点二、燃料电池电极反应判断及书写
【典例分析2】以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：
(1)酸性条件
燃料电池总反应式：4＋2O22＋2H2O①
燃料电池正极反应式：O2＋4H＋＋4e－2H2O②
①－②×2，得燃料电池负极反应式：。
(2)碱性条件
燃料电池总反应式：4＋2O2＋223＋3H2O①
燃料电池正极反应式：O2＋2H2O＋4e－4－②
①－②×2，得燃料电池负极反应式：。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
燃料电池总反应式：4＋2O22＋2H2O①
燃料电池正极反应式：O2＋4e－2O2－②
①－②×2，得燃料电池负极反应式：。
(4)熔融碳酸盐(如：熔融K23)环境下
电池总反应式：4＋2O22＋2H2O。正极电极反应式：O2＋22＋4e－2。电池总反应式－正极电极反应式得负极电极反应式：。

【典例分析3】（2008-北京5）．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溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是( D)
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4－　　
B．工作一段时间后，电解液中的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2＝2H2O
D．用该电池电解2溶液，产生2.242（标准状况）时，有0.1电子转移

【变式训练3】、 (2008-宁夏10)．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇和氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( C )
A．3(g)＋O2(g)＝H2O(1)＋2(g)＋2H＋ ()＋2e－
B．O2(g)＋4H＋ ()＋4e－＝2H2O(1)
C．3(g)＋H2O(1)＝2(g)＋6H＋()＋6e－
D．O2(g)＋2H2O(1)＋4e－＝4－
考点三、可充电电池电极反应式的书写
在书写可充电电池电极的反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。
①原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高
②原电池的正极和电解池阴极发生还原反应，对应元素化合价降低
【典例分析4】（2008-江苏5）．镍镉（）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为溶液，其充、放电按下式进行：(A)
＋2＋2H2()2＋2()2有关该电池的说法正确的是
A．充电时阳极反应：()2－e－＋－ ＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的－向正极移动
【变式练习4】 (2008·海南，7)关于铅蓄电池的说法正确的是 (　　)
A．在放电时，正极发生的反应是(s)＋()－2e－4(s)
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是4(s)＋2e－(s)＋()

考点四、新型电池
【典例分析6】．(2011·福建理综，11)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 (　C　)
A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时－向正极移动D．总反应为2＋2H22＋H2↑
【变式训练6】(2010·浙江理综，9)­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： 2＋＋＋2e－2S＋，有关该电池的下列说法中，正确的是(　B　)
A．­在电池中作为负极材料，该材料中的化合价为＋1价
B．该电池的电池反应式为2＋2S＋
C．负极的电极反应式为－3e－3＋
D．充电时，阴极发生的电极反应式为2S＋－2e－2＋＋
考点五、原电池和工业流程结合
【典例】(2011四川∙29) (4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用)表示)，()作为电池正极材料，溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：()＋()2＋M
①电池放电时，负极的电极反应式为。
②充电完成时，()2全部转化为()。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为
答案：(1)42(s)＋11O2(g)22O3(s)＋82(g) △H＝－3408 (2)2H2O＋2＝H24＋H2 (3)减小氢气的浓度，使分解平衡正向移动，提供的分解率
(4)＋－－e－＝M＋H2O2H2O＋O2＋4e－＝4－

【变式】 (2010重庆卷∙29)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．
(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示．

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由色变为色．
③放电过程中氢离子的作用是和；充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为．
答案：(1)①；②氨水 (2)①
②绿 紫 ③参和正极反应； 通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5

【走近高考】
1．（2012四川-11）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：
32－4e－＋H2O＝3＋4H＋。下列有关说法正确的是
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气
C．电池反应的化学方程式为：32＋O2＝3＋H2O
D．正极上发生的反应是：O2＋4e－＋2H2O＝4－
2．(2010·安徽理综，11)某固体酸燃料电池以4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O22H2O，下列有关说法正确的是 (　D　)
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－4－
C．每转移0.1 电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
3、（2010-江苏11）. 右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( C)
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－＝4－
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，并能实现化学能和电能间的完全转化

4、 (2011·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＋2O3＋3H2()2＋2()2下列有关该电池的说法不正确的是 ( C 　)
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为2O3、负极为
B．电池放电时，负极反应为＋2－－2e－()2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的降低
D．电池充电时，阳极反应为2()2＋2－－2e－2O3＋3H2O
5．(2011·山东理综，29)科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。
(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是。
(2)右图为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320 ℃左右，电池反应为22，正极的电极反应式为。M(由2O和2O3制得)的两个作用是。和铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的倍。
(3)2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为，向该溶液中加入少量固体4，溶液(填“增大”、“减少”或“不变”)。2S溶液长期放置有硫析
出，原因为(用离子方程式表示)。
．(1)232＋2―→232＋H2↑2[或(热)碱溶液]
(2)＋2e－(或2＋＋＋2e－2)
离子导电(导电或电解质)和隔离钠和硫　4.5
(3)c(＋)＞c(S2－)＞c(－)＞c(－)＞c(H＋)　减小2S2－＋O2＋2H22S↓＋4－

电化学对应练习
1．(2013海南4)电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：
2 = 2 2 +2。有关该电池的说法正确的是
A．为电池的正极B．负极反应为
C．不能被 溶液激活D．可用于海上应急照明供电
2．（2013海南12）下图所示的电解池I和中，a、b、c和d均为电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。符合上述实验结果的盐溶液是
选项
X
Y
A．
4
4
B．
3
(3)2
C．
4
2 (4)3
D．
4
3
3. （2013新课标2,11）“”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是
A. 电池反应中有生成
B. 电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C. 正极反应为：2 + 2e－ = + 2－
D. 钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
4（2013安徽10）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：4+2 224。
下列有关说法正确的是
A． 正极反应式：2- 22
B． 放电过程中，向负极移动
C． 每转移0.1电子，理论上生成20.7
D.常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转

5．（2013江苏）2O2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． 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 增大
D．溶液中－向正极移动

6．（2013浙江11）电解装置如图所示，电解槽内装有及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6—3—+5I—+3H2O,下列说法不正确的是
A．右侧发生的电极方程式：2H22e—2↑+2—
B．电解结束时，右侧溶液中含有3—
C．电解槽内发生反应的总化学方程式3H23+3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变
7．(2013全国) 锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6＋－6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。

(1)2中，元素的化合价为。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式；可用盐酸代替H24和H2O2的混合液，但缺点是。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式。
(5)充放电过程中，发生2和2之间的转化，写出放电时电池反应方程式。
(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有(填化学式)。

电
极

电
极
直流电源
质子交换膜
题11图
A
B
·
·
8.(2013重庆11)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
⑴催化反硝化法中，H2能将3－还原为N2。25℃时，反应进行10，溶液的由7变为12。
①N2的结构式为
②上述反应的离子方程式为，其平均反应速率υ(3－)为 ·L－1
③还原过程中可生成中间产物2－，写出3种促进2－水解的方法
⑵电化学降解3－的原理如题11图所示。
①电源正极为（填A或B），阴极反应式为
②若电解过程中转移了2电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为克
9. （2013新课标2,36）〔化学——选修2:化学和技术〕（15分）
锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图（a）所示。

回答下列问题：
（1）普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：
+ 24 + 22 = (3)22 + 2
①该电池中，负极材料主要是，电解质的主要成分是，正极发生的主要反应是。
②和普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是。
（2）图（b）表示回收利用废旧普通锌锰电池工艺（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。

①图（b）中产物的化学式分别为A，B。
②操作a中得到熔块的主要成分是K24。操作b中，绿色的K24溶液反应生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为。
③采用惰性电极电解K24溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是
（填化学式）。
10．（2013山东-28）金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是
a．2O3 b． c．2S d．2O3
（2）辉铜矿（2S）可发生反应222H24+5O244+2 H2O，该反应的还原剂是，当1 O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为。向4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是
（3）右图为电解精炼银的示意图，（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为
（4）为处理银器表面的黑斑（2S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并和铝接触，2S转化为，食盐水的作用为

答案：
1、D 2 3 4 5 6
7. (1)+3 (2)2A1+20H－+6H22()4－+3H2↑
(3)22+3H242O224+242↑+4H2O 2H2O22H22↑
有氯气生成，污染较大
(4)4+2433↓+(4)2422↑ (5)1－262+6C
(6)＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 ()3、3、24
8.⑴①N≡N②23－＋5H2N2＋2－＋4H2O，0.001③加酸，升高温度，加水
⑵①A，23－＋6H2O＋10e－＝N2↑＋12－②14.4
9.
10.（1）（2）2S；4；氢气（3）a；33＋4＝↑+2H2O
（4）做电解质溶液，形成原电池。