高考化学专题复习电化学基础 13页

2009 年高考化学专题复习：电化学基础 本专题包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。 要点一 原电池原理及其应用 原电池是一种由化学能转变成电能的装置。其本质是通过自发进行的氧化还原反应，使 反应中电子转移而产生电流。反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生。这便形 成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。 1、原电池的判定 先分析有无外接电源：有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据 原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。 先看电极：两极为导体且活泼性不同； 再看溶液：两极插入电解质溶液中； 三看回路：形成闭合回路或两极接触。 2、原电池正极和负极的确定 ①由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活 泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。 ②由电极现象确定：通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极 发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增 加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。 3、原电池原理的应用 ①利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电 池、新型燃料电池等。 ②原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反应时， 常滴入几滴硫酸铜溶液）；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。 4．原电池的设计方法 以氧化还原反应为基础，确定原电池的正负极、电解质溶液及电极反应。如： 原 理 负 极 正 极 电解 质溶 液 电极反应 Cu c（Fe 3+ ） FeCl3 负极：Cu－2e － ====Cu 2+ 正极：2Fe 3+ +2e － ====2Fe 2+ Zn Ag2O KOH 负极：Zn+2OH－－2e－==== ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e －==== 2Ag+2OH－ Pb PbO2 H2SO4 负极：Pb+SO 2 4 －2e － ==== PbSO4 正极：PbO2+4H + +SO 2 4 +2e － ==== PbSO4+2H2O Pt（H2） Pt（O2） KOH 负极：2H2+4OH － －4e － ==== 4H2O 正极：O2+2H2O+4e － ====4OH － 要点二 金属腐蚀与防护 金属的腐蚀：金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 1．化学腐蚀与电化腐蚀 化学腐蚀 电化腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍 2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以 Fe 为例） 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（pH＜4.3 水膜酸性很弱或中性 电 极 反应 负极 Fe-2e—=Fe2+ 正极 2H++2e—=H2↑ O2+2H2O+4e —=4OH— 总反应式 Fe+2H + =Fe 2+ +H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 3．金属防护的几种重要方法 ①改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。 ②在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。 ③电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要 保护的金属作为电池的正极而受到保护。 4．金属腐蚀速率大小 电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极 要点三 电解原理 1．电解电极产物的判断： 要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。判断电极反应的一般规律是： (1)在阳极上 ①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电 极上放电。 ②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时， 溶液中阴离子的放电顺序是：S 2- >I - >Br - >Cl - >OH - >含氧酸根>F - (2)在阴极上：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的 阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是： Ag + > Fe 3+ > Cu 2+ > H + （酸）> Pb 2+ > Sn 2+ > Fe 2+ > Zn 2+ > H + （水）> Al 3+ > Mg 2+ >…… 2．用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况简析 类 型 电极反应特点 实 例 电解对象 电解质浓度 pH 电解质溶 液复原 电解水型 阴 ： 2H + +2e － ====H2↑ 阳：4OH － －4e － ====2H2O+O2↑ NaOH 水 增大 增大 水 H2SO4 水 增大 减小 水 Na2SO4 水 增大 不变 水 分解电解质 型 电解质电离出 的阴阳离子分 别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 氯化氢 CuCl2 电解质 减小 － 氯化铜 放 H2生碱型 阴极：H2O 放 H2 NaCl 电解质和 生成新电解 增大 氢化氢 生碱 阳极：电解质阴 离子放电 水 质 放 O2生酸型 阴极：电解质阳 离子放电 阳极：H2O 放 O2 生酸 CuSO4 电解质和 水 生成新电解 质 减小 氧化铜 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。 要点四 电解原理在工业生产中的应用 1．电解精炼反应原理(电解精炼铜) 阳极(粗铜)：Cu-2e—=Cu2+，阴极(纯铜)：Cu2++2e—=Cu 阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变。 2．镀铜反应原理 阳极(纯铜)：Cu-2e—=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e—=Cu 溶液中的 Cu2+浓度保持不变。 3．氯碱工业反应原理 阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑，阴极：2H++2e—=H2↑ 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 4．离子交换膜法制烧碱： 电极：阳极用金属钛网制成 阴极由碳钢网制成； 阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。 流程： 精制食盐水： ①加入稍过量的 NaOH 溶液。②加入稍过量 BaCl2溶液（其中①、②顺序可以交换。） ③加入稍过量的 Na2CO3溶液。④过滤（除去 Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3及 泥 沙等）； ⑤在滤液中加适量盐酸（除去过量的 CO3 2— ，调节溶液的 pH）； ⑥通过阳离子交换树脂（除去残留的微量 Ca 2+ 、Mg 2+ 等离子）。 要点五 原电池、电解池、电镀池的比较 原电池 电解池 电镀池 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 属表面镀上一层其它金 属的装置。一种特殊的电 解池 装 置 举 例 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 ②两电极插人电解质溶 液 ③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极， 待镀金属接电源负极 ②电镀液必须含有镀层 金属的离子 电 极 名 称 负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属(或 能导电的非金属等) 阳极：电源正极相连的电 极 阴极：电源负极相连的电 极 阳极：镀层金属； 阴极：镀件 电 极 反 应 负极（氧化反应）：金属 原子失电子； 正极（还原反应）：溶液 中的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：溶液 中的阴离子失电子，或金 属电极本身失电子； 阴极（还原反应）：溶液 中的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：金属 电极失电子； 阴极（还原反应）：电镀 液中阳离子得电子 电 子 流 向 负极 正极 电源负极 阴极 电源正极 阳极 电源负极 阴极 电源正极 阳极 要点六 电化学计算的基本方法 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液 pH 的计算、相对原子质量和阿伏 加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪 类计算，均可概括为下列三种方法： （1）根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类 型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 （2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式 计算。 （3）根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需 的关系式。 要点七 电极反应式的书写方法规律 （1）书写方法思路 ①原电池：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电解池：“书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应 方程式时，弱电解质要写成分子式。” （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 - ====PbSO4   2 4SO左边补充 Pb+ 2 4SO -2e - ====PbSO4 正极： PbO2+2e - ====PbSO4   2 4SO左边补充 PbO2+ 2 4SO +2e - ====PbSO4   ""去向结合反应式判断氧元素 PbO2+4H + + 2 4SO +2e - ====PbSO4+2H2O。（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式） （3）理顺燃料电池电极反应书写步骤 （ 1 ）先写出燃料电池总反应 虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式应该是可燃物在氧气中燃 烧。当然由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物 与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。 （ 2 ）再写出燃料电池正极的电极反应 由于燃料电池正极都是 O2 得电子发生还原反应。所以原料电池正极的电极反应都相同。 当然还要考虑电解质环境。 当电解质为碱性或酸性环境时，正极的电极反应为： O2 +4e-+2H2O ＝ 4OH － 当电解质为酸性环境时，正极的电极反应为： O2 +4e-+4H ＋ ＝ 4H2O （ 3 ）最后写出燃料电池负极的电极反应 由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分别在两极（正、负两极）上发 生，故燃料电池负极的电极反应＝燃料电池总反应－ 燃料电池正极的电极反应。在得出燃料 电池负极的电极反应时要注意消去总反应和正极反应中的 O2 。 ①总反应式中没有 H + 或 OH - 参与反应，则若一极消耗 H + 或 OH - ，另一极必生成 H + 或 OH - ② H2在酸性介质中放电生成 H + ，在碱性介质中放电，与 OH - 结合生成 H2O O2在酸性介质中放电与 H + 结合生成 H2O，在碱性介质中放电生成 OH - ③氢氧不够，水来凑 第二部分 08 高考真题 1、（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) +SO4 2— （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)+ SO4 2— （aq） 解析：铅蓄电池的充放电反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4 放电 充电 PbSO4＋2H2O，放电时 Pb 作负极：Pb －2e － ＋SO4 2－ ===PbSO4，在正极上：PbO2＋2e － ＋4H ＋ ＋SO4 2－ ===PbSO4＋2H2O；充电时，H2SO4 的浓度不断增大，阳极上发生的是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。 答案：B。 2、（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：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：2Cl － -2e － ===Cl2 ↑，b 为阴极，2H2O－4e － ===H2↑＋2OH － ，所以 b极附近的 pH 增大。 答案：D 3、（08 全国Ⅰ卷）电解 100mL 含c（H + ）＝0.30mol/L 的下列溶液，当电路中通过 0.04mol 电 子时，理论上析出金属质量最大的是（ ） A．0.10mol/LAg + B．0.02mol/L Zn 2+ C．0.20mol/L Cu 2+ D．0.20mol/L Pb 2+ 解析：根据离子的放电顺序可知，当电路中通过 0.04mol 的电子时，能析出金属的只有选项 A 和 C，根据 Ag ＋ ＋e-===Ag和 Cu 2＋ ＋2e-===Cu可知，析出的金属的物质的量分别为 0.04mol 的 Ag 和 0.02mol 的 Cu，其质量分别为 4.32g 和 1.28g。 答案：A。 4、（08 广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的 U 型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ） ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag + +e - =Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入 AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A． ①② B．②③ C．②④ D．③④ 解析：Cu 作负极，Ag 作正极。负极：Cu-2e-==Cu2+；正极：A+ + e- ==Ag。 在外电路中，电子由 Cu 电极流向 Ag 电极，而电流方向与电子流向相反，所以 1 错。 没有盐桥，原电池不能继续工作，3错。无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化 还原反应，4对。 答案：C 5、（08 广东卷）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ） 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，镶层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 解析：银器在空气中久置会被 O2 所氧化变黑，为化学腐蚀，A 正确。当镀层破损时，Sn-Fe 可形成原电池，不再起到保护作用，B 错。与 Zn 块形成原电池，Zn 作负极（阳极）， 从而保护 Fe 正极（阴极），所以 C 正确；外加电流保护法应该与直流电源的负极相连， 故 D 错。 答案：A、C 6、（08 广东卷）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 放电 充电 LiFePO4，电池的正极材料是 LiFePO4，负极材料是石墨，含 U 导电固体为 电解质。下列有关 LiFePO4电池说法正确的是（ ） A．可加入硫酸以提高电解质的导电性 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减少 D．放电时电池正极反应为：FePO4+Li + +e - =LiFePO4 解析：放电时，负极：Li -- e- ==Li+，正极：FePO4 + Li+ + e- == LiFePO4；充电时，阳 极：LiFePO4 -- e- == FePO4 + Li+ 阴极：Li+ + e- == Li，所以易知 C.D 正确。若 加入硫酸，与 Li 单质（固体）发生反应，所以 A 错；放电时，Li+应（正电荷）在电 池内部（电解质中）向正极移动，故 B 错。 答案：C、D 7、（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 + 2H2O 放电 充电 Cd(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 解析：由充电时方程式中的 Cd 和 Ni 的化合价的变化可知，Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为 KOH， 所以电极反应式为：Ni(OH)2－e － ＋OH-===NiOOH＋H2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)2＋2e － ===Cd＋2OH － ；充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd 作负极，Cd－2e － ＋2OH － ===Cd(OH)2，Cd 周围的 c(OH － )下降，OH － 向负极移动。 答案：A。 8、（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：甲醇与氧气反应的化学方程式为：2CH3OH＋3O2 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。 9、（08 山东卷）食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。 (1)粗食盐常含有少量 K + 、Ca 2+ 、Mg 2+ 、Fe 3+ 、SO4 2－ 等杂质离子，实验室提纯 NaCl 的流程如 下： 提供的试剂：饱和 Na2CO3溶液 饱和 K2CO3溶液 NaOH 溶液 BaCl2溶液 Ba(NO3)2溶液 75%乙醇 四氯化碳 ①欲除去溶液 I 中的 Ca 2+ 、Mg 2+ 、Fe 3+ 、SO4 2－ 离子，选出 a 所代表的试剂，按滴加顺序依次 为_________（只填化学式）。 ②洗涤除去 NaCl 晶体表面附带的少量 KCl，选用的试剂为_________。 (2)用提纯的 NaCl 配制 500 mL4.00 mol·L -1 NaCl 溶液，所用 仪器除药匙、玻璃棒外还有________（填仪器名称）。 (3) 电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的 H2为 2 L， 则同样条件下收集的 Cl2______（填“>”、“=”或“<”）2 L， 原因是 __________。装置改进后，可用于制备 NaOH 溶液，若测定溶液中 NaOH 的浓度，常用的方法是_____________。 (4)实验室制备 H2和 Cl2通常采用下列反应： Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑；MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O 据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集 H2的装置_______(填代号)和制备并收集 干燥、纯净 Cl2的装置_________（填代号）。 可选用制备气体的装置： 解析：（1）①要除去 SO4 2－ ，只有选 BaCl2溶液，若选用 Ba(NO3)2，会引入新的离子 NO3 － ，再选 用 NaOH 溶液除去 Mg 2＋ 和 Fe 3＋ 溶液，最后选用 Na2CO3溶液除去 Ca 2＋ ，此处不能选用 K2CO3溶液，否则会引入新的 K ＋ ，再用 HCl 除去过量的 CO3 2－ 。Na2CO3溶液不能加在 BaCl2溶液前，否则会引入 Ba 2＋ 。②除去 NaCl 晶体表面的少量的 KCl，应选用 75% 的乙醇，因为 CCl4有毒，同时 KCl 也不会溶解在 CCl4中。 (3）2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，在阴级区内产生的Cl2能与该区生成的NaOH 反应 NaCl、NaClO 和 H2O，使得部分的 Cl2被消耗，所以同样条件下收集到的 Cl2 小于 2L。 答案：(1)①BaCl2、NaOH、Na2CO3。②75％乙醇。 (2)天平、烧杯、500 mL 容量瓶、胶头滴管。 (3)<；电解生成的氯气与电解生成的 NaOH 发生了反应；中和滴定。 (4)e；d。 10、（08 重庆卷）如题图所示，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 NaCl 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（ ） 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 解析：a、b 均能形成原电池，其中 a中 Fe 作负极：Fe－2e － Fe 2＋ ， 发生氧化反应，Cu 作正极：2H ＋ ＋2e － ===H2↑，发生还原 反应，铜丝附近呈现红色；B 中 Al 作负极： Al＋3e － ===Al 3＋ ，发生氧化反应，而 Fe 作正极： 2H ＋ ＋2e － ===H2↑，发生还原反应。 答案：B。 11、（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：Na2SO4===2Na ＋ ＋SO4 2－ ，H2O H ＋ ＋OH － ，SO4 2－ 和 OH － 移向 b 电极，Na ＋ 和 H ＋ 移向 a 电极，在 b 电极 上：4OH － -4e － ===2H2O＋O2↑，在 a 电极上：2H ＋ ＋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 H ＋ 放电，所以 a 电极附近的 c(OH － )＞c(H ＋ )，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。 12、（08 广东卷）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人 类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（ ） A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析：选项 A 中 Zn－Mn 干电池作负极的是 Zn，石墨作电池的正极，只起导电的作用，被腐蚀 的是 Zn；选项 B 中氢氧燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不是把热能直接转化 为电能；太阳能电池的主要材料是高纯度的单晶硅，它的能量转化高。 答案：C 13、（08 天津卷）下列叙述正确的是（ ） A．在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应 B．用惰性电极电解 Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为 1：2 C．用惰性电极电解饱和 NaCl 溶液，若有 1 mol 电子转移，则生成 1 molNaOH D．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 解析：选项 A 中在电解池的阴极是阳离子得到电子，发生的是还原反应；选项 B 中用惰性电 极电解 Na2SO4溶液，实际上是电解水，在阴极上：2H ＋ ＋2e － ===H2↑，在阳极上：4OH － -4e － ===2H2O＋O2↑，所以阴阳两极产物的物质的量之比为 2∶1；选项 C 中 2NaCl＋ 2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，每生成 2mol 的 NaOH 转移的电子数为 2mol，所以转移 1mol 电子，生成的 NaOH 就是 1mol；选项 D 中镀层破损后，镀锡铁组成的原电池，Fe 作负极而被腐蚀，镀锌铁组成的原电池，Zn 作负极，所以镀锡铁板比镀锌铁板更容易 腐蚀。 答案：C。 第三部分 最新模拟题 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， （设电解过程中阴极没有 H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计）电极上析出 银的质量最大为（ ） A.27 mg B.54 mg C.106 mg D.216 mg 解析:首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极：4OH - -4e - ====O2↑+2H2O；阴极： 4Ag + +4e - ====4Ag↓;电解的总反应为：4AgNO3+2H2O====4Ag↓+O2↑+4HNO3;由电解的总反应可 知，电解过程中生成的 n(H + )=n(HNO3)=n(Ag)=(10 -3 mol·L -1 -10 - 6 mol·L -1 )×0.5 L≈5×10 -4 mol， m(Ag)=5×10 -4 mol×108 g·mol -1 =0.054 g=54 mg，因此答案选 B。 答案:B 2、有关右图装置的叙述不正确．．．的是( )。 A．这是一个原电池装置 B．该装置中 Pt 为正极，电极反应为：O2 ＋ 2H2O ＋ 4e － 4OH － C．该装置中 Fe 为阴极，电极反应为：Fe－2e－＋ 2OH－ Fe(OH)2 D．溶液中会出现红褐色的沉淀。 解析：铁和铂两种活动性不同的金属，放在电解质溶液 NaOH 溶液中，组成原电池，A 正 确；通入 O2，发生类似于吸氧腐蚀的变化。Fe 作负极，电极反应为：Fe－2e － ＋ 2OH － Fe(OH)2， Pt 为正极，电极反应为：O2 ＋ 2H2O ＋ 4e － 4OH － ，所以 B 正确 C不正确；Fe(OH)2会和空气中 的 O2继续反应生成 Fe(OH)3：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，出现白色沉淀变为灰绿色最 终变成红褐色的现象，所以 D 正确。 答案：C 3、实验是化学的最高法庭。以镁条、铝片为电极，以稀 NaOH 溶液为电解质溶液构成的原电 池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的 电极反应，进行了如下实验： 如图，剪取约 8cm 的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为 500μA 的教学演示电表的“－”、“＋”端相连接，迅速将两电极插入盛有 1mol/LNaOH 溶液 的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约 500μA，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至 0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约 400μA，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁 条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题： (1)开始阶段，原电池的正极是_______（填“Mg”或“Al”）片；铝片表面产生的气泡是 __________；负极发生的反应是 。 (2)随后阶段，铝片发生的电极反应式是______________________________；镁条表面只 有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O+2e - =H2↑+2OH - （极少），试判断此电极发生的主要反应 是_________________________；铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原 因是 。 解析：本题的关健是解读题目所给信息。(1)开始是铝片有很多气泡，说明H+在铝片上得 电子，铝作正极，镁作负极结合电解质溶液可知发生反应Mg+2OH - -2e - =Mg(OH)2，(2)由指针发 生不同方向偏转可知铝作负极，碱性溶液中发生反应Al+4OH - -3e - =AlO2 - +2H2O。 答 案 ：（ 1 ） Al H2 Mg+2OH - -2e - =Mg(OH ) 2 (2)Al+4OH - -3e - =AlO2 - +2H2O O2+2H2O+4e - =4OH - 铝片中含有杂质，构成原电池。 4、为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分 别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实 验结束时现象的描述不正确的是 ( ) A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．实验结束时，装置Ⅰ一定比装置Ⅱ左侧液面低 C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 解析：这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题，主要考查的是如何分析铁钉所处的 环境，对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用，同时考查了盐酸具有挥发性，浓硫酸具有吸水 性等知识点。装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出 H2，使左侧液面下降右铡液 面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁氧体的金属丝由铁丝换成 了铜丝，由于 Fe 比 Cu 活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的被侵蚀而放出更多的 H2，使左铡液面下降更多，右铡液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉 的还是铜 丝，但由 于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没 有被侵蚀。 答案：B 5、在盛有稀碳酸钠溶液的烧杯中，插入惰性电极，电解一段时间后，溶液中无晶体析出，则 下列说法错误的是( ) A．溶液的浓度增大 B．溶液的 pH 增大 C．溶液中钠离子与碳酸根离子的比变大 D．溶液的质量分数不变。 解析：电解碳酸钠溶液，实际是电解水，因此，溶液的浓度变大，质量分数增大，碱性增 强，碳酸根离子的水解程度减小，所以钠离子与碳酸根离子的比变小， 所以 C错。 答案：C 6、电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板， 通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： A - + X Y a (1)若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚 酞试液，则： ①电解池中 X 极上的电极反应式为___________________________。在 X 极附近观察到的 现象是__________________。 ②Ｙ电极上的电极反应式为___________________________，检验该电极反应产物的方法 是___________________________。 (2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液 a 选用 CuSO4溶液，则： ①X 电极的材料是__________________，电极反应式为__________________。 ②Y 电极的材料是__________________，电极反应式为__________________。（说明：杂 质发生的电极反应不必写出） 解析：与电源正极相连的电极为阳极，发生氧化反应。与电源负极相连的电极为阴极， 发生还原反应；分析题意，X 作阴极，溶液中的 H + 在 X 极放电，产生 H2，电极反应为 2H + +2e － =H2↑，由于 H + 减少，破坏水的电离平衡，使 X 极附近存在大量 OH － 使滴有酚酞的溶液变红色。 Y 作阳极，发生的反应为 2Cl － －2e － =Cl2↑，利用湿润的 KI—淀粉试纸变蓝色，可以检验 Cl2 的存在。 (2)若用电解方法，精炼粗铜，即得到纯度更高的铜单质；电解质溶液中必须含有 Cu 2+ ， 发生 Cu 2+ +2e － =Cu，还原反应；要求电极材料，X极为纯铜，Y极材料为粗铜，电极反应式：Cu －2e － =Cu 2+ ，氧化反应。 答案：(1)①2H + +2e － =H2↑ 放出气体，溶液变红。②2Cl － －2e － =Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀 粉试纸放在Y电极附近观察试纸是否变蓝色。(2)①纯铜 Cu 2+ +2e － =Cu ②粗铜 Cu－2e － ====Cu 2+ 7、靠一组镍氢电池驱动，一台试运行的混合动力公交车两年内跑了 10 万公里。大功率镍氢 动力电池及其管理模块，是国家“十五”863 计划电动汽车重大专项中一项重要课题。我国镍 氢电池居世界先进水平，我军潜艇将装备国产大功率镍氢动力电池。常见镍氢电池的某极是 储氢合金 LaNi5H6 (LaNi5H6中各元素化合价均为零)，电池反应通常表示为 w.w.w.k.s.5.u.c.o.m LaNi5H6 + 6NiO(OH) LaNi5 + 6Ni(OH)2 下列说法正确的是 A．放电时储氢合金作正极 B．充电时储氢合金作阳极 C．充电时阳极周围 c(OH - )增大 D．放电时负极反应：LaNi5H6 + 6OH - - 6e - = LaNi5 + 6H2O 解析：镍氢电池放电时作原电池，发生反应：LaNi5H6 + 6NiO(OH) = LaNi5 + 6Ni(OH)2， 由负氧正还，可知 NiO(OH)发生还原反应，作正极，储氢合金作负极，得负极反应：LaNi5H6 + 6OH - - 6e - = LaNi5 + 6H2O，正极反应为 6NiO(OH) + 6H2O + 6e - = 6Ni(OH)2 + 6OH - 。充电时， LaNi5为阴极，Ni(OH)2作阳极，由放电时反应，可得电极反应方程式，所以 D 正确。 答案：D 8、用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中 加入 0.1mol Cu2 (OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和 pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解 过程中共转移的电子数为 A．0.4mol B．0.5mol C．0.6mol D．0.8mol 解析：电解硫酸铜溶液的方程式为：2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4。要想使电 解后的溶液恢复原状，我们可以加入 CuO、CuCO3(反应后生成 CO2脱离溶液)。现在加入 0.1mol Cu2 (OH)2CO3和 H2SO4反应后，相当于加入 0.2 molCuO 和 0.1 molH2O，说明电解硫酸铜时，硫 酸铜反应结束了还电解了水。由电子守恒可得共转移了 0.6 mol。 答案：C 第四部分 备考方法和策略 电化学知识是理论部分的一个重要内容，也是历年高考考查的一个重点。电化学知识既 可以综合学科内的知识，如联系到：化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离 子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算等。也可以涉及到学科间的知识的运用， 如联系到物理学的“有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的计算”等，还可以 与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)等 问题相联系，是不可忽视的一个知识点。在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求 1．理解原电池原理和电解池原理，能够正确分析和判断电化学中的电极反应，正确书写 电极反应式。 2．了解化学腐蚀与电化学腐蚀，联系生产、生活中的金属腐蚀现象，会分析和区别化学 腐蚀和电化学腐蚀，了解一般防腐蚀的方法，并能运用原电池的基本原理解释简单的防腐蚀 等生产实际问题。。 3．铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等是电解原理的具体应用，要了解和熟悉这些反应原 理。 4．电解池中电解质溶液的 pH 变化的计算。 复习过程中注意以下两点：(1)综合命题的趋势要求宽而不是难，历年的高考试题印证了 这一点。对相差基础知识应扎实掌握，如电极反应的方程式的书写、燃料电池的分析、计算 等。纵观近几年高考，各类试题基本做到了不超大纲、重视课本知识、紧扣考试说明。(2)理 科考试的一个重要变化是从知识立意向能力立意的转变。对电化学问题、实物图的分析是近 几年高考命题的一个热点，对图表类问题的分析处理要灵活掌握。 w.w.w.k.s.5.u.c.o.m