2015高考化学电化学一轮练习
【复习目标】
1、使学生理解原电池工作原理，掌握形成原电池的条件以及原电池正、负极的确定、电极反应式的书写。
2、了解日常生活中常用的化学电源和新型化学电池。
3、了解金属腐蚀的的原理。
【复习重点】
1、原电池工作原理，形成原电池的条件、原电池正、负极的确定、电极反应式的书写。
2、化学电源和新型化学电池。
3、金属腐蚀。
【考点、热点、难点】
一、原电池的构成及反应原理
1、定义:将化学能转变为电能的装置。
实质:是依据一定条件,将氧化还原反应中还原剂失去的电子经过导线传给氧化剂,使氧化反应和还原反应分别在负、正两极进行。
2、形成条件:
①有两种活泼性不同的金属(或一种是非金属)作电极。②有电解质溶液(一般与活泼的电极发生自发的氧化还原反应);③形闭合回路。
二、原电池正负极的判断及电极反应式的书写
1、电极的判断
①根据电极的活泼性:较活泼的金属为负极,较不活泼的金属为正极.
②根据氧化还原反应:发生氧化反应的电极为负极,发生还原反应的电极为正极。
③根据电子流向或电流流向:电子流出(电流流入)的为负极,电子流入(电流流出)的为正极。
2、电极反应式的书写
三、化学电池的工作原理
1、化学电池的主要类型:铅蓄电池、干电池、锂电池、燃料电池。
2、几种化学电池的电极材料、电解质溶液、电极反应式。
3、规律:在酸性介质的电极反应中不出现OH-,在碱性介质的电极反应中不出现H+。
四、金属的腐蚀和防护
1、实质:是金属原子失去电子被氧化为离子的过程,即M-ne-=Mn+。
2、分类(根据与接触的介质类型)
①化学腐蚀:金属与外界物质接触直接发生化学反应。如:铁跟氯气反应而腐蚀。
②电化学腐蚀(简称电化腐蚀):不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,较活泼的金属失电子而被氧化。
3、防护(1)改变金属内部组织结构;(2)覆盖保护层;(3)电化学保护。
4、金属腐蚀快慢的判断:电解池(阳极)>原电池(负极)>纯金属>原电池(正极)>电解池(阴极)
例题1、原电池电极名称不仅与电极材料性质有关,也与电解质溶液有关,下列说法中不正确的是()
A.由铝、铜、稀硫酸溶液组成原电池，负极反应为：Al－3e-= Al3+
B.由镁、铝、氢氧化钠溶液组成原电池，负极反应为：Al－3e-+4OH-= AlO2-+2H2O
C.由铁、铜、氯化铁溶液组成原电池，负极反应为：Cu－2e-= Cu 2+
D.由铝、铜、浓硝酸组成原电池，负极反应为：Cu－2e-= Cu 2+
例题2、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌―锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是()
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e―== Mn2O3(s)+2OH―(aq)
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
例题3、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它们充、放电过程可表示为: 2Ag+ Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2O,此电池工作时负极是Zn,负极反应式是Zn ? 2e- + 2OH- = Zn(OH)2,正极是Ag2O,正极反应式是Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH-,就选用的电解质溶液是③ (①HCl ②H2SO4 ③KOH ④NH4Cl),放电时负极pH变化趋势是变小。
例题4、燃料电池能使燃料跟氧气起化学反应所产生的化学能转变为电能,从负极连续通入煤气、水煤气、氢气、甲烷等可燃性气体,从正极连续通入空气或氧气,用KOH水溶液或熔融的碳酸盐、金属氧化物做电解液,化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。请写出甲烷-氧(KOH溶液做电解液)燃料电池电极反应式和总的化学方程式:
(1)负极CH4 ? 8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O,正极2O2 + 8e- + 4H2O = 8OH- ;
(2)总的化学方程式CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O。
【巩固训练】
1、(1998上海)以下现象与电化学腐蚀无关的是()
A.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈B.黄铜(铜锌合金)制做的铜锣不易产生铜绿
C.银质奖牌久置后表面变暗D.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈
2、下列关于实验现象的描述不正确的是()
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.用锌片做阳极,铁片做阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌
C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面上出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出的速率加快
3、下列几种铁板,在镀层被破坏后,最耐腐蚀的是 ()
A.镀锌铁板B.镀铜铁板C.镀锡铁板D.镀铅铁板
4、如图所示装置,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是()
A.铁圈和银圈左右摇摆不定
B.保持原平衡状态
C.铁圈向下倾斜
D.银圈向下倾斜
5、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,电流由d到c;a、c相连时,c极上产生大量气泡;b、d相连时,b上有大量气泡产生,则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为a>c>d>b。
6、银制器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成硫化银,有人设计用原电池原理可除去硫化银,其处理方法为:将一定浓度的食盐溶液注入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中,负极发生的反应为Al - 3e- = Al3+,正极发生的反应为Ag2S + 2e- = 2Ag + S2-,反应过程中产生臭鸡蛋气味，原电池总反应方程式为2Al + 3Ag2S + 6H2O = 6Ag + H2S↑ + Al(OH)3↓。
7、一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。回答下列问题:
(1)正极反应式是O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O,负极反应式是CH3OH ? 6e- + H2O = CO2↑ + 6H+;
(2)总的化学方程式是2CH3OH + 3O2 = 4H2O + 2CO2↑ ;
(3)电解液中的H+向正极移动;向外电路释放电子的电极是负极。
【强化训练】
1、下列事实不用电化学理论解释的是()
A.镀锌铁比镀锡铁耐用B.轮船水线以下的航壳上装一定数量的锌块
C.铝片不用特殊方法保护D.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
2、下列关于金属腐蚀正确的是()
A.金属在潮湿空气中的腐蚀实质是:M + nH2O = M(OH)n + n/2H2↑
B.金属的化学腐蚀实质是:M － ne- = Mn+,电子直接转移给氧化剂
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
3、下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是()
A.在氧化还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强
C.甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D.将甲、乙做电极组成原电池时,甲是负极
4、一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2C2H6 ＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是()
A.负极反应为14H2O＋7O2＋28e－=28OH－B.放电过程中KOH的物质的量浓度不变
C.放电一段时间后，负极周围的pH升高D.每消耗1 mol C2H6 ，则电路上转移的电子为14 mol
5、钮扣电池的两极材料分别是Zn和Ag2O,电解质溶液是KOH溶液,其电极反应式是:Zn-2e-+2OH-=ZnO
+H2O,Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应式为:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。则下列判断中正确的是()
A.Zn为负极,Ag2O为正极B.Zn为正极,Ag2O为负极
C.原电池工作时,负极区pH变小D.原电池工作时,负极区pH增大
6、金属的腐蚀可分为化学腐蚀和民化学腐蚀。钢铁发生吸氧腐蚀时,正极是碳,发生还原反应,电极反应式为; O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,负极是铁,发生氧化反应,电极反应式为Fe ? 2e- = Fe2+。
7、(1)利用反应:Zn + 2FeCl3 = ZnCl2 +2FeCl2 ,设计一个原电池,
画出实验装置图,并指出正极为Pt,电极反应式为
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+;负极为Zn,电极反应式为Zn ? 2e- = Zn2+。
(2)常温下,以铁片、铜片为电极,浓硝酸为电解质构成原电池。
负极材料为Cu,正极的电极反应式为NO3- + 2H+ + e- = NO2↑ + H2O。
(3)用铝丝将铝片和镁条连在一起插入NaOH溶液中,镁条上发生的反应为2H2O + 2e- + = H2↑ + 2OH-,
原因是Al、Mg和NaOH溶液构成原电池，Al与NaOH反应失去电子为负极，Mg为正极。
8、设计出燃烧电池，使汽油（设其分子式为C5H12）氧
化直接产生电流是21世纪最富有挑战性的课题之一。
最近有人设计出一种固体燃料电池。固体氧化锆―氧化
钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)
在其间通过。该电池的工作原理如右图所示，其中多孔
电极a、b均不参与电极反应，请据图回答：
(1)a极为电池的正极，电极反应式为8O2 + 32e- =16O2-。
(2)总反应方程式为C5H12+8O2 = 5CO2+6H2O，则b极反应式为
C5H12 ? 32e- + 16O2- = 5CO2 + 6H2O。
专题二十二 电化学
第二课时 电解原理
【复习目标】
1、理解电解的基本原理,掌握一般反应产物的判断方法，学会确定电解池的阴、阳极。
2、通过对比、分析,明确原电池与电解池的区别和联系。
3、了解铜的电解精炼和电镀铜及氯碱工业反应原理，正确书写电极反应方程式和电解的总化学方程式。
【复习重点】
1、电解的基本原理。
2、电解的应用。
【考点、热点、难点】
一、电解池
1、定义:将电能转化为化学能的装置。
2、形成条件：
(1)两个电极:阳极(和外加电源正极相连)和阴极(和外加电源负极相连)；
(2)电解质溶液或熔化的电解质；
(3)形成闭合回路。
3、电解池的反应原理:电源 电流 电子转移 氧化还原
二、电解池电极判断及电解规律
1、阴、阳极判断依据:(1)与电源连接方式,(2)电极反应,(3)三个流向。
2、电解时电极产物的判断
(1)阳极产物判断①非惰性电极:电极本身失电子而溶解,②惰性电极:溶液中阴离子失电子。
放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根
(2)阴极产物判断:电极不参加反应,溶液中阳离子放电。
放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3>Mg2+>Na+
3、惰性电极电解的类型
(1)电解水型:如电解NaOH、H2SO4、Na2SO4等溶液;(2)分解电解质型:如电解CuCl2等溶液;
(3)放氢生碱型:如电解NaCl、KBr等溶液;(4)放氧生酸型:如电解CuSO4、AgNO3等溶液。
三、电解原理的应用：
1、电解精炼铜:以精铜作阴极,以粗铜作阳极,电解硫酸铜溶液。
2、电镀
(1)电极:阳极―镀层金属,阴极―待镀金属,电镀液―含有镀层金属离子的溶液。
(2)电镀特点:电极本身参加了反应,电镀过程中电镀液的浓度不变。
3、氯碱工业
(1)电解前应净制以除去Mg2+、Ca2+、SO42-等杂质离子;
(2)电极反应式:阳极(石墨)2Cl- - 2e- = Cl2↑,阴极(钢铁)2H+ + 2e- = H2↑,
总反应2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
(3)离子交换膜的作用:防止氯气和氢气接触爆炸,防止氢氧化钠进入阳极区与氯气反应。
【典型例题】
例题1、(03上海)右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关
的判断正确的是()
A.a为负极、b为正极 B.a为阳极、b为阴极
C.电解过程中，d电极质量增加D.电解过程中，氯离子浓度不变
例题2、(03广东)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是()
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液p H不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
例题3、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠
溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的
装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()
A.a为正极，b为负极；NaClO和NaClB.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
例题4、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.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
例题5、我国缺碘病区极广，防治缺碘病的主要措施是食盐加碘。1996年我国政府以国家标准的方式规定
食盐的碘添加剂是KIO3。
(1)可用盐酸化的KI和淀粉的混和物检验食盐是否为加碘盐，反应化学方程式为IO3- + 5I- + 6H+=3I2 + 3H2O;
(2)可用电化学方法制备KIO3。原理是：以石墨为阳极，不锈钢为阳极，以KI溶液(加入少量K2Cr2O7)为电解质溶液，在一定电流强度和温度下进行电解。其电解总反应方程式为：KI+3H2O KIO3+3H2↑。
试写出两极反应式：阳极I- - 6e- + 6OH- = IO3- + 3H2O，阴极6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH-。
【巩固练习】
1、(02广东)在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是()
A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
2、(00广东)用铂电极(惰性)电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是()
A.稀NaOH溶液 B.HCl溶液C.酸性MgSO4溶液D.酸性AgNO3溶液
3、(99全国)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反
应式是1/2H2 + NiO(OH) Ni(OH)2,根据此反应式判断，下列叙述中正确的是()
A.电池放电时，镍元素被氧化B.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
C.电池充电时，氢元素被还原D.电池放电时，H2是负极
4、(00上海)在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e→Ag在电极上放电，基析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为()
A.1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g
5、下图中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的a为正极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
(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：Zn ? 2e- = Zn2+，
电极f上发生的反应为：Zn2+ + 2e- = Zn，
槽中盛放的镀液可以是ZnSO4或Zn(NO3)2 (只要求填两种电解质溶液)。
6、用惰性电极电解2 L 1 mol/L的硝酸铜溶液，当某一电极增重6.4g时，求溶液中氢离子（H＋）的物质的量浓度是多少？（电解时溶液体积变化忽略不计）。(0.1mol/L)
【强化训练】
1、右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是( A )
2、(94全国) X、Y、Z、M代表四种金属元素.金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+和Z2+离子共存的溶液时,Y先析出;又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子.则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为()
A.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y
3、(98全国)下列关于铜电极的叙述正确的是()
A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时铜作阳极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
4、已知铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，在放电时起原电池的作用，充电时起电解池的作用。铅蓄电池发生反应的化学方程式可表示为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
(1)放电时电极反应式负极Pb ? 2e- + SO42- = PbSO4；正极PbO2 +2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O;
(2)当蓄电池作为电源，电解CuSO4溶液生成6.4gCu时，蓄电池内消耗H2SO40.2mol。
5、下列五个烧杯中均有天然水铁被腐蚀由快到慢的顺序是：(4) (2) (1) (3) (5)。
6、(98上海)氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：
依据上图，完成下列填空：
(1)在电解过程中，与电
源正极相连的电极上所发生
反应的化学方程式为
2Cl- - 2e- = Cl2↑，
与电源负极相连的电极附近，溶液pH值升高（选填：不变、升高或下降）
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为
Ca2+ + CO32- = CaCO3↓、Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓。
(3)如果粗盐中SO42-含量较高，必须添加钡式剂除去SO42-，该钡试剂可以是a、c（选填a、b、c，多选扣分） a Ba(OH)2 b Ba(NO3)2 C BaCl2
(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入试剂的合理顺序为b、c（选填a，b，c多选扣分）
a 先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂 b 先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
c 先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发、冷却、过滤（填写操作名称）除去NaCl
(6)在离子交换膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为
NaCl + H2O NaClO + H2↑。