高中选修4第四章复习——电化学基础
文档属性
| 名称 | 高中选修4第四章复习——电化学基础 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 427.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-01-08 12:23:29 | ||
图片预览
文档简介
本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第四章 电化学基础
知识梳理
一、原电池
1. 定义：把化学能转化为电能的装置
2.构成条件:（1）两种不同的金属（或一种金属与石墨）作电极
（2）插入电解质溶液里
（3）形成闭合回路
3.原电池的化学原理
电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒），
负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
4.半电池：包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。
原电池正负极的判断方法:
负极: (1)相对活泼的金属(2)失电子,发生氧化反应(3)质量减少(4)电解质溶液中阴离子的定向移动方向
正极: (1)相对不活泼的金属 或 非金属(2)得电子,发生还原反应(3)质量增加 或 生成气体
(4)电解质溶液中阳离子的定向移动方向
二、化学电池：利用原电池原理制造的供电装置
①一次电池—不可充电电池—如：干电池
②二次电池——充电电池——如：蓄电池
③燃料电池：燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。
书写电极反应式应注意以下几点：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；
三、电解池：将电能转化成化学能的装置。
电解池形成的条件：
a.有与直流电源相连的两极
b.电解质溶液或熔融的电解质
c.形成闭合回路
电解：在直流电作用下，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
电极名称及判断：
阴极：与电源负极相连的一极,物质在该得到电子,发生还原反应,阳离子向阴极移动
阳极：与电源正极相连的一极,物质在该失去电子,发生氧化反应,阴离子向阳极移动
离子的放电顺序
阳离子（在阴极）： Ag+>Cu2+ ＞H+＞ Na+ (离子得电子能力,氧化性减弱)
阴离子（在阳极）：金属单质(Pt、Au除外) ＞Cl - ＞OH -＞含氧酸根(失电子能力,还原性减弱)
.电解方程式的书写规则
(1)按得失电子数相等来配平电极方程式
(2)若H+或OH-放电,电极方程式写离子形式,电解方程式写H2O
(3)==上标明通电二字
完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解)
硫酸溶液： CuBr2溶液：
KOH溶液： CuSO4溶液：
用惰性电极电解电解质溶液的规律
电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4）的电解
电解电解质型：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如HCl、CuCl2）溶液的电解
电解质和水同时被电解型
A、放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（如NaCl、MgBr2)溶液的电解
B、放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解
相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化
知识点精析
知识点一 原电池
1．定义
2．基本组成
3．构成条件
4．工作原理
5．原电池正、负极的判断方法：
电极名称：
判定方法：（1）根据电极材料的性质确定 ，金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。（2）根据电极反应的本身确定 失电子的反应—氧化反应—负极；得电子的反应—还原反应—正极
原电池电极反应式书写关键：
（1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化；
（2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）；
（3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH- 非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；
（4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。
6．电极反应式和总反应式的书写：
（1）书写方法：
如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理
（2）书写方法步骤
以铅蓄电池放电时的反应为例，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O，电极反应式的书写步骤如下：
负极：Pb-2e-====PbSO4Pb+-2e-====PbSO4
正极：PbO2+2e-====PbSO4PbO2++2e-====PbSO4
HYPERLINK "http://www./" EMBED Equation.3 PbO2+4H+++2e-====PbSO4+2H2O。
（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式）
【例1】（09福建卷11） 控制适合的条件，将反应设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是
A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原
C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极
解析与评价：本题以原电池基本概念为考察背景，属较容易题。乙中I－失去电子放电，故为氧化反应，A项正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，B项正确；
当电流计为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达平衡，C项正确。
加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，而作为负极，D项错。
答案：D
【变式训练1】（09上海卷13）右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
【例2】（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH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NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析与评价： 以考察电极反应式的正误判断和书写的形式出现，属于中等难度。电解质溶液显碱性或中性， 该燃料电极的正极发生反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al＋4OH－－3e＝+ 2H2O，B错； 该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al＋3O2＋4= 4+ 2H2O溶液PH降低，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错.
答案：A
【变式训练2】（09海南卷15）(9分) Li-SOCl2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LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2
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 ；
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 ；
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
【例3】(09天津卷10)（14分）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。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H22LiH
Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。③由②生成的LiH与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 mol。
解析与评价：本题考查氧化还原及原电池的知识。
（1）原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H2 + O2 =2H2O，其中H2从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。
（2）负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH－
（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。
（4）I. Li从零价升至+1价，作还原剂。
II.H2O的H从+1降至H2中的零价，作氧化剂。由反应I，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10-3L=192.68×10-3L。V(LiH)/v(H2)= 192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。20mol LiH可生成20mol H2，实际参加反应的H2为20×80%=1.6mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以1.6molH2可转移3.2mol的电子。
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、分子数，加快电极反应速率
（4）①
②或
③32
【变式训练3】（08海南卷）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 Pb(s) +（aq）= PbSO4(s) +2e—
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 PbSO4(s)+2e—= Pb(s)+ （aq）
知识点二电解池
1．定义
2．基本组成
3．构成条件
4．电极名称的判断方法：
电极名称
判定方法
5．工作原理
离子放电顺序：
电解规律：试写出以石墨为电极分别电解下列溶液的电极反应式和电解总方程式：
1.硫酸钠、氢氧化钠、硫酸 2.硝酸铜、硫酸铜 3.氯化铜 4.氯化钠
①、阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放电顺序是：
K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+
放电由难到易
阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序是：
S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根离子(NO3-、SO42-、CO32-)、F-
失电子由易到难
②、S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
Ⅰ Ⅱ
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+
Ⅲ Ⅳ
电解质溶液电解规律
Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质型
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
③、电解时溶液pH值的变化规律：
电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化，有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH值增大；
②若阴极上无H2，阳极上产生O2，则电解后溶液pH值减小；
③若阴极上有H2，阳极上有O2，且V(H2)==2V(O2)，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶液，则电解后pH值不变；b 如果原溶液是酸溶液，则pH值变小；c 如果原溶液为碱溶液，则pH值变大；
④若阴极上无H2，阳极上无O2产生，电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性），一旦CuCl2全部电解完，pH值会变大，成中性溶液
6．电极反应式和总反应式的书写：
（1）书写方法：
如果题目给定的是图示装置，先分析阴、阳极，再根据阴、阳极反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。
（2）书写方法步骤
以铅蓄电池充电时的反应为例，总反应为2PbSO4+2H2O ==== Pb+PbO2+2H2SO4，电极反应式的书写步骤如下：
阴极：PbSO4==== Pb-2e- PbSO4==== Pb+-2e-
阳极：PbSO4==== PbO2+2e- PbSO4==== PbO2++2e-
PbSO4+2H2O====PbO2+4H+++2e-。
（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式）
【例4】（09年浙江理综·12）市场上经常见到的标记为Li－ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2。下列说法不正确的是
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－Li＋
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li＋向负极移动
解析与评价：本题主要将原电池电解池的原理以可充电电池为背景进行考察。
A.Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，正确；
B.反应逆向进行时。反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧 化反应又发生还原反应，正确；
C.由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确；
D.原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错
答案：D
【变式训练4】（08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）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KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是 （ ）
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2 －e— + OH- == NiOOH + 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OH-向正极移动
【例5】（08全国Ⅱ卷）右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是 ( )
A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的
B．电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析与评价：本题主要考察电解规律。Na2SO4===2Na＋＋，H2OH＋＋，和移向b电极，Na＋和H＋移向a电极，在b电极 上：4-4e－ ===2H2O＋O2↑，在a电极上：2＋2e－ ===H2↑，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上放电，所以a电极附近的c()＞c()，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。
答案：D
【变式训练5】（09年重庆理综·26）（14分）工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。
（1）题26图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是 ；NaOH溶液的出口为 （填字母）；精制饱和食盐水的进口为 （填字母）；干燥塔中应使用的液体是 。
知识点三 电化学原理的应用
1. 原电池原理的应用
常见的化学电源
金属的电化学腐蚀与防护
2. 电解池原理的应用
氯碱工业：
电 镀：
电冶金：
【例6】（08宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 （ ）
A．CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e－
B．O2(g)+4H+(aq)+4e－=2H2O(1)
C．CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e－
D．O2(g)+2H2O(1)+4e－=4OH－
解析与评价：本题以燃料电池作为考察背景，较容易。甲醇与氧气反应的化学方程式为：2CH3OH＋3O2 AUTOTEXT => \* MERGEFORMAT EMBED PBrush 2CO2＋4H2O，化合价升高的元素为C，所以在负极上甲醇失去电子而放电，在该极上的电极反应式为：CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e－。
答案：C
【变式训练6】（09江苏卷12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：
C．放电过程中，从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下气体
【例7】（08上海卷）取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是 ( )
A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小
解析与评价：其实本题考查的是电解饱和食盐水相关知识，与氯碱工业原理是一致的。a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极负极产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2-2e ===Cl2↑，b为阴极，2H2O－4e－ ===H2↑＋2，所以b极附近的pH增大
答案：D
【变式训练7】工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是________。电解槽中的阳极材料为__________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？_____原因是 。
(3)溴单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是______________________________________。
【例8】（09广东理科基础25）钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。 下列说法正确的是
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
解析与评价：本题主要考察金属的电化学腐蚀与防护，①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确。①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错；铜和钢构成原电池，腐蚀速度加快，C项错；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气的中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错。
答案：A
【变式训练8】（09广东化学10）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是 （ ）
A. 锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
内容 原电池 电解池 电镀池
装置图 CuSO4溶液 盐酸溶液 CuCl2溶液
定义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置
形成条件 ①活动性不同的两电极（连接）；②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）；③形成闭合回路。 ①两电极接直流电源；②两电极插入电解质溶液；③形成闭合回路。 ①镀层金属接电源正极作阳极，镀件接电源负极作阴极；②电镀液必须含有镀层金属的阳离子③形成闭合回路。
两电极规定及反应 负极：较活泼金属；释放电子；发生氧化反应正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)；电子流入一极；发生还原反应。 阴极：与电源负极相连的极；发生还原反应。阳极：与电源正极相连的极；发生氧化反应。 阴极：待镀金属；还原反应。阳极：镀层金属；氧化反应。
电子流向 负极 正极 负极→阴极→阳离子正极←阳极←阴离子 负极→阴极→阳离子正极←阳极
电解液变 化
同步训练
择题(本题包括16个小题，每小题3分，共48分)
1．(2010·宜昌模拟)某学生设计一水果电池：他把一铁钉和碳棒用导线连接好，然后将
铁钉和碳棒平行插入一新鲜西红柿中，再在导线中接一个灵敏电流计．据此下列叙述正确的是 ( )
A．电流计指针不会发生偏转
B．金属铁会被腐蚀
C．碳棒作负极
D．铁表面有气体逸出
解析：该水果电池中，铁钉为负极，碳棒为正极，电流计指针会发生偏转，碳棒表面产生气泡．
答案：B
2．(2009·江苏高考)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示．关于该电池的叙述正确的是 ( )
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 L
解析：微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡，所以该电池不能在高温下工作；该燃料电池的原理为：C6H12O6＋6O2===6CO2↑＋6H2O，根据总反应方程式可书写出电极反应方程式，负极为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，正极为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O；从电极反应方程式显而易见，H＋应从负极移向正极；从总反应方程式可见，每生成1 mol CO2消耗1 mol O2.
答案：B
3．(2009·广州综合测试)以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼．下列叙述正确的是 ( )
①粗铜与直流电源负极相连
②阴极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g
④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥
A．①③ B．②④
C．③④ D．②③
解析：粗铜作阳极，与电源正极相连；杂质Ag以单质的形式形成阳极泥．
答案：D
4．下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ( )
解析：镀件上镀铜时，铜应做阳极，与电源正极相连，镀件做阴极，与电源负极相连．
答案：C
5．如图所示，下列关于实验现象的描述正确的是 ( )
a电极 b电极 X溶液 实验现象
A 石墨 石墨 CuCl2 a电极质量增加，b电极放出无色气体
B Fe 石墨 KNO3 a电极质量增加，b电极放出无色气体
C Fe Cu CuSO4 a电极质量增加，b电极质量减少
D 石墨 石墨 HCl a电极放出无色气体，b电极放出无色气体
解析：这是一个电解装置，其中A、D选项中是惰性电极，且电解液都含有氯离子，所以b电极应该放出淡黄绿色的气体(氯气)；B选项中的a电极质量不变；C选项中所组成的电解池相当于电镀池，其中b电极的铜溶解，质量减少，而a电极上析出铜，质量增加．
答案：C
6．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是 ( )
A．装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③中外电路电子由a极流向b极
D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
解析：本题考查原电池和电解池的应用．装置①阳极上Cl－放电，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，A错；装置②待镀铁制品放电，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，与电源负极相连，B错；装置④的离子交换膜只允许阳离子自由通过，D错．
答案：C
7．(2009·萧城模拟)当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是( )
A．当电池负极消耗m g气体时，电解池阳极同时有m g气体生成
B．电池的负极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电解后c(Na2CO3)不变，且溶液中有晶体析出
D．电池中c(KOH)不变；电池中溶液pH变大
解析：碱性氢氧燃料电池负极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应式为2H2＋O2===2H2O，电解质KOH的物质的量不变，但因生成水使c(KOH)减小，pH变小，B、D错误；电解池阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故电池负极消耗m g H2时，电解池阳极有8m g O2生成，A错误；电解饱和Na2CO3溶液，实际被电解的物质为水，故电解过程中会析出Na2CO3·10H2O晶体，但c(Na2CO3)不变，C正确．
答案：C
8．工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制盐酸，流程复杂且造成能量浪费．有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是 ( )
A．两极材料都用石墨，用稀盐酸作电解质溶液
B．通入氢气的电极为原电池的正极
C．电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动
D．通氯气的电极的反应式为Cl2＋2e－===2Cl－
解析：由题可知总反应为H2＋Cl2===2HCl，H2发生氧化反应，通入H2的电极为原电池的负极，反应为H2－2e－===2H＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－.原电池工作时电解质溶液中离子的移动方向是：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动．
答案：B
9．(2009·上海模拟)如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是( )
A．电解一段时间后，往蛋壳中溶液中滴加几滴酚酞，呈红色
B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应
C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
解析：由图可知，蛋壳表面的铁丝为阴极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，碳棒为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，故往蛋壳中滴加酚酞，溶液不会变红．铁丝为阴极，受到保护，附近H＋发生还原反应，故选D.
答案：D
10．镍镉(Ni－Cd)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KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法不正确的是 ( )
A．放电时化学能不能全部转化为电能
B．放电时Cd为该电池的负极，充电时这一端应接直流电源的正极
C．放电时该电池的正极反应为：
NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
D．充电时，阴极反应为：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－
解析：放电时并不能把化学能全部转化为电能，只能部分转化成电能．放电时发生原电池反应，Cd失去电子被氧化，做负极，充电时，这一端发生还原反应，应接直流电 、
源的负极，B错误．
答案：B
11．(2010·深圳第一次调研)用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如下图所示(a、b为石墨电极)．下列说法中，正确的是 ( )
A．电池工作时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电解时，a电极周围首先放电的是Br－而不是Cl－，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者
C．电解时，电子流动路径是：负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.04 g H2
解析：A项中正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；电解时，a电极与原电池正极相连，为电解池的阳极，由于Br－的还原性强于Cl－，因此Br－先放电，B正确；C项中，在电解池内部，溶液是通过阴阳离子的定向移动导电；在整个闭合电路中，转移的电子的物质的量相等，D选项错误．
答案：B
12．按如下图所示装置进行实验(其中C1、C2均是石墨电极)，下列说法中错误的是( )
A．甲池中，Cu极上有气泡放出
B．发现a点附近显红色
C．在C1、C2电极上所产生气体的体积比为2∶1
D．乙池溶液的pH减小
解析：依题意，甲池为原电池，乙池为电解池，甲中锌极为负极，铜极为正极，锌失去电子，H＋在铜极得到电子析出氢气，A正确；浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸相当于电解池，a极为阴极，b极为阳极，电解饱和食盐水，在阴极区生成氢氧化钠，滤纸变红色，B正确；乙装置中，C1为阳极，C2为阴极，电解稀硫酸相当于电解水，在C1极产生氧气，在C2极产生氢气，体积比为1∶2，C错误；电解过程中，乙中硫酸浓度增大，pH减小，D正确．
答案：C
13．(2010·启东质检)一种由甲醇、氧气和强碱溶液(作电解质)组成的新型手机电池，可持续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，则有关说法正确的是 ( )
A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电时负极的电极反应为CH3OH＋8OH－―→CO＋6H2O＋6e－
C．标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
解析：A项中放电时为原电池反应，CH3OH失电子被氧化，该电极为负极；C项中5.6 L O2完全反应，应转移电子×4＝1 mol；D项中氧气得电子与水反应生成OH－，pH升高．
答案：B
14．(2009·临沂质检)2008年10月8日，瑞典皇家科学院宣布美籍华裔科学家钱永健获得2008年度诺贝尔化学奖．少年时代，他就对化学产生了浓厚的兴趣.16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获具有“少年诺贝尔奖”之称的著名奖项．下列说法正确的是 ( )
A．金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B．将水库中的水闸(钢板)与外加直接电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀
C．由原电池原理知所有的合金都比纯金属更易被腐蚀
D．铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生：Fe－3e－===Fe3＋，从而形成铁锈，但此过程铜不被腐蚀
解析：A项，金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程；B项，水闸作电解池的阴极，根据电解原理可知水闸被保护；C项，有些合金(如不锈钢)由于金属的内部组织结构被改变而比纯金属更难被腐蚀；D项，铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋.
答案：B
15．(2010·威海模拟)按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确
的是 ( )
A．铁腐蚀的速度由大到小的顺序是：只接通K1>只闭合K3>都断开>
只闭合K2
B．只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀
C．只接通K2，U形管左、右两端液面均下降
D．先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降
解析：只闭合K1，铁作阳极电解氯化钠溶液，铁失电子生成Fe2＋，H2O在阴极得电子生成H2和OH－，Fe2＋和OH－扩散到U形管底部相遇生成白色氢氧化亚铁沉淀，B项正确．只接通K2，铁作阴极，不能失电子，阴极生成氢气，石墨电极上生成氯气，C项正确．综上分析只接通K1铁腐蚀速率最快；只闭合K3，形成原电池，铁腐蚀的速率次之；都断开时铁自然腐蚀；而只接通K2时铁作阴极被保护，腐蚀速率最慢，故A项正确．
答案：D
16．LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠．已知该电池放电时的电极反应式为：正极FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，负极Li－e－===Li＋.下列说法中正确的是 ( )
A．充电时的总反应为FePO4＋Li===LiFePO4
B．充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连
C．放电时电池内部Li＋向负极移动
D．放电时，在正极上是Li＋得电子被还原
解析：放电时，＋3价铁在正极得电子被还原为＋2价铁，Li在负极失电子生成Li＋，Li＋向正极移动，C、D不正确．充电时的总反应为LiFePO4===FePO4＋Li，A不正确．电池的正极在充电时作阳极，与外接电源的正极相连，B正确．
答案：B
二、非选择题(本题包括6个小题，共52分)
17．(6分)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案．请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性．该原理的离子方程式为
________________________________________________________________________.
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性．试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式．
正极反应式：____________________________________________________.
负极反应式：_________________________________________________________.
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：______________________，用离子方程式表示其反应原理：_____________________________________________________________.
解析：方案Ⅰ：铁与酸反应而铜与酸不反应．
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液应能与电极反应，实验现象应比较明显．
方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单．
答案：Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Ⅱ：
正极：2H＋＋2e－===H2↑
负极：Fe－2e－===Fe2＋
Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液中，一段时间后观察Fe表面是否有金属铜析出
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
18．(8分)在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：
(1)电源电极X名称为______________．
(2)pH变化：A__________，B__________，C_______________.
(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL.则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为______________(设电解前后溶液体积无变化)．
(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为____________(设电解前后溶液体积无变化)．
解析：(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X极为负极．
(2)A装置电解KCl溶液，生成氢气、氯气和氢氧化钾．B装置生成Cu、O2和H2SO4，溶液中氢离子浓度增大．C装置阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上溶液的物质的量浓度不变．
(3)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同．C装置中转移的电子为＝0.02 mol.经判断，B装置两极上的反应为：
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
根据题意可得：
2n(H2)＋2n(Cu)＝4n(O2)＝0.02 mol，
n(H2)＋n(O2)＝，
解得n(Cu)＝0.005 mol，CuSO4溶液的物质的量浓度为：0.005 mol/0.2 L＝0.025 mol/L
(4)A装置的反应为：
2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑
即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol.
c(OH－)＝＝0.1 mol/L，
故pH＝13.
答案：(1)负极 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol/L
(4)13
19．(9分)(2009·山东高考)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·H2O
(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2 mol电子，MnO2的理论产量为________g.
解析：(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子是从负极流向正极．
(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀．
(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g.
答案：(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
(3)2H＋＋2e－===H2↑ 87
20．(9分)观察图A、B、C，回答下列问题：
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片____________(填“有”或“没有”)气泡产生．再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A)，组成一个原电池，负极为________，正极的电极反应式为__________________________________________________________．
(2)如果烧杯中最初装入的是2 mol/L 500 mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池(见图B，假设产生的气体没有损失)，当在标准状况下收集到11.2 L 的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)__________、__________.
(3)如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中(见图C)，放置数天后，主要发生__________________________________________________电化学腐蚀，写出正极的电极反应式________________________________．
(4)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池，废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程，其最主要原因是________．
A．回收利用电池外壳的金属
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染
C．防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中的石墨电极
解析：铁跟碳相连接插入食盐水中，由于食盐水显中性，且食盐水必定会溶解有少量氧气，所以会发生吸氧腐蚀．
答案：(1)没有 锌
2H＋＋2e－===H2↑
(2)c(H2SO4)＝1 mol/L
c(ZnSO4)＝1 mol/L
(3)吸氧 O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(4)B
21．(8分)(2009·海南高考)Li－SOCl2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LiAlCl4—SOCl2.电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2 ===4LiCl ＋S ＋SO2.
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_____________________________________；
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是___________________________________，
反应的化学方程式为________________________________________________
_______________________________________________________________________；
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂．
(1)负极材料为Li(还原剂)，电极反应为Li－e－=== Li＋.
(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋ 4 e－=== 4Cl－＋ S ＋ SO2.
(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以SOCl2与水反应的现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成．
(4)因为构成电池的两个主要成分中Li能和氧气、水反应，SOCl2也与水反应．
答案：(1)锂 Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
(3)出现白雾，有刺激性气体生成
SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应
22．(12分)如图，p、q为直流电源两极，A为＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡．试回答：
(1)p为________极，A极发生了________反应．
(2)C为_______极，试管里收集到的气体是________；D为_______极，试管里收集到的气体是________．
(3)C极的电极方程式是____________________________________________．
(4)在电解过程中，测得的C、D两极上产生的气体的实验数据如下：
时间(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
阴极生成气体体积(cm3) 6 12 20 29 39 49 59 69 79 89
阳极生成气体 2 4 7 11 16 21 26 31 36 41
体积(cm3)
仔细分析以上实验数据，请说出可能的原因是_____________________________
____________________________________________________________________.
(5)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)．
(6)当电路中通过0.004 mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128 g，则此金属的摩尔质量为________．
解析：(1)接通电源，X沉积于B极，说明B为阴极，则A为阳极，故(1)中q为负极，p为正极，A上发生氧化反应．
(2)H2SO4电解池中，C为阳极，C试管内得O2，D为阴极，此试管内得H2.
(4)C、D两极所得O2、H2体积比应该为1∶2，但实验数据由1∶3随时间变化而增大，到达10分钟时约为1∶2，因为开始O2溶解于溶液中．
(5)A极：X－2e－===X2＋.
B极：X2＋＋2e－===X，两极附近pH不变．
(6)设X的摩尔质量为M g/mol，则
X2＋＋ 2e－ === X
2 mol M g
0.004 mol 0.128 g
得M＝64.
答案：(1)正 氧化 (2)阳 氧气 阴 氢气
(3)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
(4)开始时C、D两极气体体积比为1∶3,10分钟时约为1∶2，说明开始时氧气溶解于溶液中
(5)不变 (6)64 g/mol
小结：
原电池
（电解质溶液）
负 极
正 极
e-
（氧化反应）
（还原反应）
1、盐桥的作用：
使Cl-向锌盐方向移
动，K+向铜盐方向移动，
使Zn盐和Cu盐溶液一直
保持电中性，从而使电
子不断从Zn极流向Cu
极。
分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物
阴阳两极附近有哪些离子
G
Zn
Cu
Pt
Pt
Cu
Fe
e-沿导线
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网
第四章 电化学基础
知识梳理
一、原电池
1. 定义：把化学能转化为电能的装置
2.构成条件:（1）两种不同的金属（或一种金属与石墨）作电极
（2）插入电解质溶液里
（3）形成闭合回路
3.原电池的化学原理
电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒），
负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
4.半电池：包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。
原电池正负极的判断方法:
负极: (1)相对活泼的金属(2)失电子,发生氧化反应(3)质量减少(4)电解质溶液中阴离子的定向移动方向
正极: (1)相对不活泼的金属 或 非金属(2)得电子,发生还原反应(3)质量增加 或 生成气体
(4)电解质溶液中阳离子的定向移动方向
二、化学电池：利用原电池原理制造的供电装置
①一次电池—不可充电电池—如：干电池
②二次电池——充电电池——如：蓄电池
③燃料电池：燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。
书写电极反应式应注意以下几点：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；
三、电解池：将电能转化成化学能的装置。
电解池形成的条件：
a.有与直流电源相连的两极
b.电解质溶液或熔融的电解质
c.形成闭合回路
电解：在直流电作用下，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
电极名称及判断：
阴极：与电源负极相连的一极,物质在该得到电子,发生还原反应,阳离子向阴极移动
阳极：与电源正极相连的一极,物质在该失去电子,发生氧化反应,阴离子向阳极移动
离子的放电顺序
阳离子（在阴极）： Ag+>Cu2+ ＞H+＞ Na+ (离子得电子能力,氧化性减弱)
阴离子（在阳极）：金属单质(Pt、Au除外) ＞Cl - ＞OH -＞含氧酸根(失电子能力,还原性减弱)
.电解方程式的书写规则
(1)按得失电子数相等来配平电极方程式
(2)若H+或OH-放电,电极方程式写离子形式,电解方程式写H2O
(3)==上标明通电二字
完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解)
硫酸溶液： CuBr2溶液：
KOH溶液： CuSO4溶液：
用惰性电极电解电解质溶液的规律
电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4）的电解
电解电解质型：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如HCl、CuCl2）溶液的电解
电解质和水同时被电解型
A、放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（如NaCl、MgBr2)溶液的电解
B、放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解
相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化
知识点精析
知识点一 原电池
1．定义
2．基本组成
3．构成条件
4．工作原理
5．原电池正、负极的判断方法：
电极名称：
判定方法：（1）根据电极材料的性质确定 ，金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。（2）根据电极反应的本身确定 失电子的反应—氧化反应—负极；得电子的反应—还原反应—正极
原电池电极反应式书写关键：
（1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化；
（2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）；
（3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH- 非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；
（4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。
6．电极反应式和总反应式的书写：
（1）书写方法：
如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理
（2）书写方法步骤
以铅蓄电池放电时的反应为例，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O，电极反应式的书写步骤如下：
负极：Pb-2e-====PbSO4Pb+-2e-====PbSO4
正极：PbO2+2e-====PbSO4PbO2++2e-====PbSO4
HYPERLINK "http://www./" EMBED Equation.3 PbO2+4H+++2e-====PbSO4+2H2O。
（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式）
【例1】（09福建卷11） 控制适合的条件，将反应设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是
A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原
C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极
解析与评价：本题以原电池基本概念为考察背景，属较容易题。乙中I－失去电子放电，故为氧化反应，A项正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，B项正确；
当电流计为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达平衡，C项正确。
加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，而作为负极，D项错。
答案：D
【变式训练1】（09上海卷13）右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
【例2】（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH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NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析与评价： 以考察电极反应式的正误判断和书写的形式出现，属于中等难度。电解质溶液显碱性或中性， 该燃料电极的正极发生反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al＋4OH－－3e＝+ 2H2O，B错； 该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al＋3O2＋4= 4+ 2H2O溶液PH降低，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错.
答案：A
【变式训练2】（09海南卷15）(9分) Li-SOCl2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LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2
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 ；
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 ；
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
【例3】(09天津卷10)（14分）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。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H22LiH
Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。③由②生成的LiH与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 mol。
解析与评价：本题考查氧化还原及原电池的知识。
（1）原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H2 + O2 =2H2O，其中H2从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。
（2）负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH－
（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。
（4）I. Li从零价升至+1价，作还原剂。
II.H2O的H从+1降至H2中的零价，作氧化剂。由反应I，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10-3L=192.68×10-3L。V(LiH)/v(H2)= 192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。20mol LiH可生成20mol H2，实际参加反应的H2为20×80%=1.6mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以1.6molH2可转移3.2mol的电子。
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、分子数，加快电极反应速率
（4）①
②或
③32
【变式训练3】（08海南卷）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 Pb(s) +（aq）= PbSO4(s) +2e—
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 PbSO4(s)+2e—= Pb(s)+ （aq）
知识点二电解池
1．定义
2．基本组成
3．构成条件
4．电极名称的判断方法：
电极名称
判定方法
5．工作原理
离子放电顺序：
电解规律：试写出以石墨为电极分别电解下列溶液的电极反应式和电解总方程式：
1.硫酸钠、氢氧化钠、硫酸 2.硝酸铜、硫酸铜 3.氯化铜 4.氯化钠
①、阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放电顺序是：
K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+
放电由难到易
阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序是：
S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根离子(NO3-、SO42-、CO32-)、F-
失电子由易到难
②、S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
Ⅰ Ⅱ
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+
Ⅲ Ⅳ
电解质溶液电解规律
Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质型
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
③、电解时溶液pH值的变化规律：
电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化，有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH值增大；
②若阴极上无H2，阳极上产生O2，则电解后溶液pH值减小；
③若阴极上有H2，阳极上有O2，且V(H2)==2V(O2)，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶液，则电解后pH值不变；b 如果原溶液是酸溶液，则pH值变小；c 如果原溶液为碱溶液，则pH值变大；
④若阴极上无H2，阳极上无O2产生，电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性），一旦CuCl2全部电解完，pH值会变大，成中性溶液
6．电极反应式和总反应式的书写：
（1）书写方法：
如果题目给定的是图示装置，先分析阴、阳极，再根据阴、阳极反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。
（2）书写方法步骤
以铅蓄电池充电时的反应为例，总反应为2PbSO4+2H2O ==== Pb+PbO2+2H2SO4，电极反应式的书写步骤如下：
阴极：PbSO4==== Pb-2e- PbSO4==== Pb+-2e-
阳极：PbSO4==== PbO2+2e- PbSO4==== PbO2++2e-
PbSO4+2H2O====PbO2+4H+++2e-。
（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式）
【例4】（09年浙江理综·12）市场上经常见到的标记为Li－ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2。下列说法不正确的是
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－Li＋
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li＋向负极移动
解析与评价：本题主要将原电池电解池的原理以可充电电池为背景进行考察。
A.Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，正确；
B.反应逆向进行时。反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧 化反应又发生还原反应，正确；
C.由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确；
D.原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错
答案：D
【变式训练4】（08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）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KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是 （ ）
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2 －e— + OH- == NiOOH + 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OH-向正极移动
【例5】（08全国Ⅱ卷）右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是 ( )
A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的
B．电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析与评价：本题主要考察电解规律。Na2SO4===2Na＋＋，H2OH＋＋，和移向b电极，Na＋和H＋移向a电极，在b电极 上：4-4e－ ===2H2O＋O2↑，在a电极上：2＋2e－ ===H2↑，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上放电，所以a电极附近的c()＞c()，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。
答案：D
【变式训练5】（09年重庆理综·26）（14分）工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。
（1）题26图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是 ；NaOH溶液的出口为 （填字母）；精制饱和食盐水的进口为 （填字母）；干燥塔中应使用的液体是 。
知识点三 电化学原理的应用
1. 原电池原理的应用
常见的化学电源
金属的电化学腐蚀与防护
2. 电解池原理的应用
氯碱工业：
电 镀：
电冶金：
【例6】（08宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 （ ）
A．CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e－
B．O2(g)+4H+(aq)+4e－=2H2O(1)
C．CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e－
D．O2(g)+2H2O(1)+4e－=4OH－
解析与评价：本题以燃料电池作为考察背景，较容易。甲醇与氧气反应的化学方程式为：2CH3OH＋3O2 AUTOTEXT => \* MERGEFORMAT EMBED PBrush 2CO2＋4H2O，化合价升高的元素为C，所以在负极上甲醇失去电子而放电，在该极上的电极反应式为：CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e－。
答案：C
【变式训练6】（09江苏卷12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：
C．放电过程中，从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下气体
【例7】（08上海卷）取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是 ( )
A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小
解析与评价：其实本题考查的是电解饱和食盐水相关知识，与氯碱工业原理是一致的。a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极负极产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2-2e ===Cl2↑，b为阴极，2H2O－4e－ ===H2↑＋2，所以b极附近的pH增大
答案：D
【变式训练7】工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是________。电解槽中的阳极材料为__________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？_____原因是 。
(3)溴单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是______________________________________。
【例8】（09广东理科基础25）钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。 下列说法正确的是
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
解析与评价：本题主要考察金属的电化学腐蚀与防护，①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确。①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错；铜和钢构成原电池，腐蚀速度加快，C项错；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气的中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错。
答案：A
【变式训练8】（09广东化学10）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是 （ ）
A. 锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
内容 原电池 电解池 电镀池
装置图 CuSO4溶液 盐酸溶液 CuCl2溶液
定义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置
形成条件 ①活动性不同的两电极（连接）；②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）；③形成闭合回路。 ①两电极接直流电源；②两电极插入电解质溶液；③形成闭合回路。 ①镀层金属接电源正极作阳极，镀件接电源负极作阴极；②电镀液必须含有镀层金属的阳离子③形成闭合回路。
两电极规定及反应 负极：较活泼金属；释放电子；发生氧化反应正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)；电子流入一极；发生还原反应。 阴极：与电源负极相连的极；发生还原反应。阳极：与电源正极相连的极；发生氧化反应。 阴极：待镀金属；还原反应。阳极：镀层金属；氧化反应。
电子流向 负极 正极 负极→阴极→阳离子正极←阳极←阴离子 负极→阴极→阳离子正极←阳极
电解液变 化
同步训练
择题(本题包括16个小题，每小题3分，共48分)
1．(2010·宜昌模拟)某学生设计一水果电池：他把一铁钉和碳棒用导线连接好，然后将
铁钉和碳棒平行插入一新鲜西红柿中，再在导线中接一个灵敏电流计．据此下列叙述正确的是 ( )
A．电流计指针不会发生偏转
B．金属铁会被腐蚀
C．碳棒作负极
D．铁表面有气体逸出
解析：该水果电池中，铁钉为负极，碳棒为正极，电流计指针会发生偏转，碳棒表面产生气泡．
答案：B
2．(2009·江苏高考)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示．关于该电池的叙述正确的是 ( )
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 L
解析：微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡，所以该电池不能在高温下工作；该燃料电池的原理为：C6H12O6＋6O2===6CO2↑＋6H2O，根据总反应方程式可书写出电极反应方程式，负极为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，正极为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O；从电极反应方程式显而易见，H＋应从负极移向正极；从总反应方程式可见，每生成1 mol CO2消耗1 mol O2.
答案：B
3．(2009·广州综合测试)以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼．下列叙述正确的是 ( )
①粗铜与直流电源负极相连
②阴极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g
④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥
A．①③ B．②④
C．③④ D．②③
解析：粗铜作阳极，与电源正极相连；杂质Ag以单质的形式形成阳极泥．
答案：D
4．下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ( )
解析：镀件上镀铜时，铜应做阳极，与电源正极相连，镀件做阴极，与电源负极相连．
答案：C
5．如图所示，下列关于实验现象的描述正确的是 ( )
a电极 b电极 X溶液 实验现象
A 石墨 石墨 CuCl2 a电极质量增加，b电极放出无色气体
B Fe 石墨 KNO3 a电极质量增加，b电极放出无色气体
C Fe Cu CuSO4 a电极质量增加，b电极质量减少
D 石墨 石墨 HCl a电极放出无色气体，b电极放出无色气体
解析：这是一个电解装置，其中A、D选项中是惰性电极，且电解液都含有氯离子，所以b电极应该放出淡黄绿色的气体(氯气)；B选项中的a电极质量不变；C选项中所组成的电解池相当于电镀池，其中b电极的铜溶解，质量减少，而a电极上析出铜，质量增加．
答案：C
6．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是 ( )
A．装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③中外电路电子由a极流向b极
D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
解析：本题考查原电池和电解池的应用．装置①阳极上Cl－放电，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，A错；装置②待镀铁制品放电，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，与电源负极相连，B错；装置④的离子交换膜只允许阳离子自由通过，D错．
答案：C
7．(2009·萧城模拟)当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是( )
A．当电池负极消耗m g气体时，电解池阳极同时有m g气体生成
B．电池的负极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电解后c(Na2CO3)不变，且溶液中有晶体析出
D．电池中c(KOH)不变；电池中溶液pH变大
解析：碱性氢氧燃料电池负极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应式为2H2＋O2===2H2O，电解质KOH的物质的量不变，但因生成水使c(KOH)减小，pH变小，B、D错误；电解池阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故电池负极消耗m g H2时，电解池阳极有8m g O2生成，A错误；电解饱和Na2CO3溶液，实际被电解的物质为水，故电解过程中会析出Na2CO3·10H2O晶体，但c(Na2CO3)不变，C正确．
答案：C
8．工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制盐酸，流程复杂且造成能量浪费．有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是 ( )
A．两极材料都用石墨，用稀盐酸作电解质溶液
B．通入氢气的电极为原电池的正极
C．电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动
D．通氯气的电极的反应式为Cl2＋2e－===2Cl－
解析：由题可知总反应为H2＋Cl2===2HCl，H2发生氧化反应，通入H2的电极为原电池的负极，反应为H2－2e－===2H＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－.原电池工作时电解质溶液中离子的移动方向是：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动．
答案：B
9．(2009·上海模拟)如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是( )
A．电解一段时间后，往蛋壳中溶液中滴加几滴酚酞，呈红色
B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应
C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
解析：由图可知，蛋壳表面的铁丝为阴极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，碳棒为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，故往蛋壳中滴加酚酞，溶液不会变红．铁丝为阴极，受到保护，附近H＋发生还原反应，故选D.
答案：D
10．镍镉(Ni－Cd)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KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法不正确的是 ( )
A．放电时化学能不能全部转化为电能
B．放电时Cd为该电池的负极，充电时这一端应接直流电源的正极
C．放电时该电池的正极反应为：
NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
D．充电时，阴极反应为：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－
解析：放电时并不能把化学能全部转化为电能，只能部分转化成电能．放电时发生原电池反应，Cd失去电子被氧化，做负极，充电时，这一端发生还原反应，应接直流电 、
源的负极，B错误．
答案：B
11．(2010·深圳第一次调研)用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如下图所示(a、b为石墨电极)．下列说法中，正确的是 ( )
A．电池工作时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电解时，a电极周围首先放电的是Br－而不是Cl－，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者
C．电解时，电子流动路径是：负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.04 g H2
解析：A项中正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；电解时，a电极与原电池正极相连，为电解池的阳极，由于Br－的还原性强于Cl－，因此Br－先放电，B正确；C项中，在电解池内部，溶液是通过阴阳离子的定向移动导电；在整个闭合电路中，转移的电子的物质的量相等，D选项错误．
答案：B
12．按如下图所示装置进行实验(其中C1、C2均是石墨电极)，下列说法中错误的是( )
A．甲池中，Cu极上有气泡放出
B．发现a点附近显红色
C．在C1、C2电极上所产生气体的体积比为2∶1
D．乙池溶液的pH减小
解析：依题意，甲池为原电池，乙池为电解池，甲中锌极为负极，铜极为正极，锌失去电子，H＋在铜极得到电子析出氢气，A正确；浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸相当于电解池，a极为阴极，b极为阳极，电解饱和食盐水，在阴极区生成氢氧化钠，滤纸变红色，B正确；乙装置中，C1为阳极，C2为阴极，电解稀硫酸相当于电解水，在C1极产生氧气，在C2极产生氢气，体积比为1∶2，C错误；电解过程中，乙中硫酸浓度增大，pH减小，D正确．
答案：C
13．(2010·启东质检)一种由甲醇、氧气和强碱溶液(作电解质)组成的新型手机电池，可持续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，则有关说法正确的是 ( )
A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电时负极的电极反应为CH3OH＋8OH－―→CO＋6H2O＋6e－
C．标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
解析：A项中放电时为原电池反应，CH3OH失电子被氧化，该电极为负极；C项中5.6 L O2完全反应，应转移电子×4＝1 mol；D项中氧气得电子与水反应生成OH－，pH升高．
答案：B
14．(2009·临沂质检)2008年10月8日，瑞典皇家科学院宣布美籍华裔科学家钱永健获得2008年度诺贝尔化学奖．少年时代，他就对化学产生了浓厚的兴趣.16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获具有“少年诺贝尔奖”之称的著名奖项．下列说法正确的是 ( )
A．金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B．将水库中的水闸(钢板)与外加直接电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀
C．由原电池原理知所有的合金都比纯金属更易被腐蚀
D．铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生：Fe－3e－===Fe3＋，从而形成铁锈，但此过程铜不被腐蚀
解析：A项，金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程；B项，水闸作电解池的阴极，根据电解原理可知水闸被保护；C项，有些合金(如不锈钢)由于金属的内部组织结构被改变而比纯金属更难被腐蚀；D项，铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋.
答案：B
15．(2010·威海模拟)按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确
的是 ( )
A．铁腐蚀的速度由大到小的顺序是：只接通K1>只闭合K3>都断开>
只闭合K2
B．只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀
C．只接通K2，U形管左、右两端液面均下降
D．先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降
解析：只闭合K1，铁作阳极电解氯化钠溶液，铁失电子生成Fe2＋，H2O在阴极得电子生成H2和OH－，Fe2＋和OH－扩散到U形管底部相遇生成白色氢氧化亚铁沉淀，B项正确．只接通K2，铁作阴极，不能失电子，阴极生成氢气，石墨电极上生成氯气，C项正确．综上分析只接通K1铁腐蚀速率最快；只闭合K3，形成原电池，铁腐蚀的速率次之；都断开时铁自然腐蚀；而只接通K2时铁作阴极被保护，腐蚀速率最慢，故A项正确．
答案：D
16．LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠．已知该电池放电时的电极反应式为：正极FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，负极Li－e－===Li＋.下列说法中正确的是 ( )
A．充电时的总反应为FePO4＋Li===LiFePO4
B．充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连
C．放电时电池内部Li＋向负极移动
D．放电时，在正极上是Li＋得电子被还原
解析：放电时，＋3价铁在正极得电子被还原为＋2价铁，Li在负极失电子生成Li＋，Li＋向正极移动，C、D不正确．充电时的总反应为LiFePO4===FePO4＋Li，A不正确．电池的正极在充电时作阳极，与外接电源的正极相连，B正确．
答案：B
二、非选择题(本题包括6个小题，共52分)
17．(6分)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案．请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性．该原理的离子方程式为
________________________________________________________________________.
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性．试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式．
正极反应式：____________________________________________________.
负极反应式：_________________________________________________________.
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：______________________，用离子方程式表示其反应原理：_____________________________________________________________.
解析：方案Ⅰ：铁与酸反应而铜与酸不反应．
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液应能与电极反应，实验现象应比较明显．
方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单．
答案：Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Ⅱ：
正极：2H＋＋2e－===H2↑
负极：Fe－2e－===Fe2＋
Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液中，一段时间后观察Fe表面是否有金属铜析出
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
18．(8分)在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：
(1)电源电极X名称为______________．
(2)pH变化：A__________，B__________，C_______________.
(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL.则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为______________(设电解前后溶液体积无变化)．
(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为____________(设电解前后溶液体积无变化)．
解析：(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X极为负极．
(2)A装置电解KCl溶液，生成氢气、氯气和氢氧化钾．B装置生成Cu、O2和H2SO4，溶液中氢离子浓度增大．C装置阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上溶液的物质的量浓度不变．
(3)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同．C装置中转移的电子为＝0.02 mol.经判断，B装置两极上的反应为：
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
根据题意可得：
2n(H2)＋2n(Cu)＝4n(O2)＝0.02 mol，
n(H2)＋n(O2)＝，
解得n(Cu)＝0.005 mol，CuSO4溶液的物质的量浓度为：0.005 mol/0.2 L＝0.025 mol/L
(4)A装置的反应为：
2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑
即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol.
c(OH－)＝＝0.1 mol/L，
故pH＝13.
答案：(1)负极 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol/L
(4)13
19．(9分)(2009·山东高考)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·H2O
(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2 mol电子，MnO2的理论产量为________g.
解析：(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子是从负极流向正极．
(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀．
(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g.
答案：(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
(3)2H＋＋2e－===H2↑ 87
20．(9分)观察图A、B、C，回答下列问题：
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片____________(填“有”或“没有”)气泡产生．再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A)，组成一个原电池，负极为________，正极的电极反应式为__________________________________________________________．
(2)如果烧杯中最初装入的是2 mol/L 500 mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池(见图B，假设产生的气体没有损失)，当在标准状况下收集到11.2 L 的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)__________、__________.
(3)如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中(见图C)，放置数天后，主要发生__________________________________________________电化学腐蚀，写出正极的电极反应式________________________________．
(4)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池，废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程，其最主要原因是________．
A．回收利用电池外壳的金属
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染
C．防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中的石墨电极
解析：铁跟碳相连接插入食盐水中，由于食盐水显中性，且食盐水必定会溶解有少量氧气，所以会发生吸氧腐蚀．
答案：(1)没有 锌
2H＋＋2e－===H2↑
(2)c(H2SO4)＝1 mol/L
c(ZnSO4)＝1 mol/L
(3)吸氧 O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(4)B
21．(8分)(2009·海南高考)Li－SOCl2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LiAlCl4—SOCl2.电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2 ===4LiCl ＋S ＋SO2.
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_____________________________________；
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是___________________________________，
反应的化学方程式为________________________________________________
_______________________________________________________________________；
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂．
(1)负极材料为Li(还原剂)，电极反应为Li－e－=== Li＋.
(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋ 4 e－=== 4Cl－＋ S ＋ SO2.
(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以SOCl2与水反应的现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成．
(4)因为构成电池的两个主要成分中Li能和氧气、水反应，SOCl2也与水反应．
答案：(1)锂 Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
(3)出现白雾，有刺激性气体生成
SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应
22．(12分)如图，p、q为直流电源两极，A为＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡．试回答：
(1)p为________极，A极发生了________反应．
(2)C为_______极，试管里收集到的气体是________；D为_______极，试管里收集到的气体是________．
(3)C极的电极方程式是____________________________________________．
(4)在电解过程中，测得的C、D两极上产生的气体的实验数据如下：
时间(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
阴极生成气体体积(cm3) 6 12 20 29 39 49 59 69 79 89
阳极生成气体 2 4 7 11 16 21 26 31 36 41
体积(cm3)
仔细分析以上实验数据，请说出可能的原因是_____________________________
____________________________________________________________________.
(5)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)．
(6)当电路中通过0.004 mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128 g，则此金属的摩尔质量为________．
解析：(1)接通电源，X沉积于B极，说明B为阴极，则A为阳极，故(1)中q为负极，p为正极，A上发生氧化反应．
(2)H2SO4电解池中，C为阳极，C试管内得O2，D为阴极，此试管内得H2.
(4)C、D两极所得O2、H2体积比应该为1∶2，但实验数据由1∶3随时间变化而增大，到达10分钟时约为1∶2，因为开始O2溶解于溶液中．
(5)A极：X－2e－===X2＋.
B极：X2＋＋2e－===X，两极附近pH不变．
(6)设X的摩尔质量为M g/mol，则
X2＋＋ 2e－ === X
2 mol M g
0.004 mol 0.128 g
得M＝64.
答案：(1)正 氧化 (2)阳 氧气 阴 氢气
(3)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
(4)开始时C、D两极气体体积比为1∶3,10分钟时约为1∶2，说明开始时氧气溶解于溶液中
(5)不变 (6)64 g/mol
小结：
原电池
（电解质溶液）
负 极
正 极
e-
（氧化反应）
（还原反应）
1、盐桥的作用：
使Cl-向锌盐方向移
动，K+向铜盐方向移动，
使Zn盐和Cu盐溶液一直
保持电中性，从而使电
子不断从Zn极流向Cu
极。
分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物
阴阳两极附近有哪些离子
G
Zn
Cu
Pt
Pt
Cu
Fe
e-沿导线
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网