原电池和电解池知识点总结 讲座.doc

《原电池和电解池知识点总结 讲座.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原电池和电解池知识点总结 讲座.doc（28页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流原电池和电解池知识点总结 讲座【精品文档】第 28 页 高考电化学知识点总结1原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件电极：两种不同的导体相连；电解质溶液：能与电极反应。能自发的发生氧化还原反应形成闭合回路电源； 电极（惰性或非惰性）；电解质（水溶液或熔化态）。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不

2、活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）正极：2H+2e-=H2（还原反应）阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）阳极：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反应）电子流向负极正极电源负极阴极；阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极；阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀；实用电池。电解食盐水（氯碱工业）；电镀（镀铜）；电冶（冶炼Na、Mg、Al）；精炼（精铜）。2原电池正负极的判断：根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。根据电子或

3、者电流的流动方向：电子流向：负极正极。电流方向：正极负极。根据电极变化判断：氧化反应负极； 还原反应正极。根据现象判断：电极溶解负极； 电极重量增加或者有气泡生成正极。根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子移向负极；氧离子移向正极。3电极反应式的书写：负极：负极材料本身被氧化：如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-n e-=Mn+ 如：Zn-2 e-=Zn2+如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：如铅蓄电池，Pb+SO42-2e-=PbSO4负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，如燃料电池CH4-O2(C作电极)电解液为

4、KOH：负极：CH4+10OH-8 e-=C032-+7H2O正极：当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，H2SO4电解质，如2H+2e=H2 CuSO4电解质： Cu2+2e= Cu当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O2反正还原反应 当电解液为中性或者碱性时，H2O比参加反应，且产物必为OH-,如氢氧燃料电池（KOH电解质）O2+2H2O+4e=4OH-当电解液为酸性时，H+比参加反应，产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O4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

5、成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀5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水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+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6金属的防护改变金属的内部组织结构。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。在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的

6、另一种金属。电化学保护法外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极7.电解液的PH变化:根据电解产物判断。“有氢生成碱，有氧生成酸；8.常见实用电池的种类和特点干电池（属于一次电池）结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。酸性电解质：电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42碱性电解质：（KOH电解质）电极反应 负极：Zn+2OH-2e-=Zn(O

7、H)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+ Zn(OH)2Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)2铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。A.放电反应 负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 原电池正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充电反应 阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 电解池 阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 注意：放

8、电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。锂电池 结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 A电极反应 负极： 2Li-2e- = 2Li+正极： I2 +2e- = 2I- 总式：2Li + I2 = 2LiI B MnO2 做正极时： 负极： 2Li-2e- = 2Li+正极：MnO2+e- = MnO2 -总Li +MnO2= Li MnO2锂电池优点：体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:心脏起搏器，手机电池，电脑电池。A.氢氧燃料电池 结构：石墨、石墨、KOH溶液。电极反应 负极：

9、H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-总式：2H2+O2=2H2O（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。B铝、空气燃料电池 以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。电极反应：铝是负极 4Al-

10、12e-= 4Al3+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH-9电解池的阴阳极判断：由外电源决定：阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极；根据电极反应: 氧化反应阳极 ；还原反应阴极根据阴阳离子移动方向：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极，根据电子几点流方向：电子流向: 电源负极阴极；阳极电源正极 电流方向: 电源正极阳极；阴极电源负极10.电解时电极产物判断：阳极：如果电极为活泼电极，Ag以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，4OH- 4e-= 2H2O+ O2阴离子放电顺序S2-I-Br-Cl-

11、OH-含氧酸根F-阴极：（.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱。K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ ZYM B.XYZM C.MZXYD.XZMY【答案】A 【解析】金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性XZ；电解Y2和Z2共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性ZY；离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性YM，所以正确答案为A。【纠错】根据

12、原电池原理和电解池原理综合判断，熟悉金属活动顺序表【8】某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( )铂片 滤纸 铅笔祝你成功ab直流电源A铅笔端作阳极，发生还原反应 C铅笔端有少量的氯气产生B铂片端作阴极，发生氧化反应 Da点是负极，b点是正极 【答案】D 【解析】本题考查的是电解饱和食盐水实验，电解实验中阳极发生氧化反应，生成氯气，阴极发生还原反应生成氢气，由电极反应式可知，在阴极生成氢氧化钠，出现红色字迹，所以铅笔做阴极，a为电源负极。【纠错】不熟悉电解原理

13、和电极反应，对反应原理和实验现象不能正确判断。 【9】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（ ）（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22eNiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【答案】D 【纠错】对离子的氧化性强弱与放电顺序不能正确一一对应，对电解原理认识模糊。【10】 500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3)6.0 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电

14、一段时间后，两极均收集到224 L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )A原混合溶液中c(K)为4 molL1 B上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D电解后溶液中c(H)为2 molL1【答案】 B【解析】两极反应为：阴极 Cu2+2e=Cu 2H+2e=H2 阳极：4OH-4e=O2+2H2O，两极都收集1mol气体，由阳极得到转移电子为4mol，又知生成1molH2转移电子2mol，根据电子得失守恒： n（Cu2）=1mo；再通过离子所带电荷的守恒，在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中存在关

15、系： 2c(Cu2)+c(K)=c(NO3-)，可以求出c(K)=2 molL1 。电解过程中消耗的n(OH)=4mol，则溶液中留下4mol的H，c(H)=8molL1 。【纠错】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.守恒法：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.总反应法：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.关系式法算：借得失电子守恒关系建立已

16、知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 【11】如下图,四种装置中所盛有的溶液体积均为200ml，浓度均为0.6mol/L，工作一段时间后，测得测得导线上均通过了0.2mol电子，此时溶液中的pH由大到小的顺序是（ ）A B C D【答案】 C【解析】若氢离子放电，PH增大，若氢氧根放电PH减小。中锌电极参与反应，电解质溶液PH基本不发生变化。中阴极上氢离子放电，溶液渐渐成碱性。阴极上氢离子放电，导线上通过了0.2mol电子，则溶液中减少了氢离子的物质的量也为0.2mol，根据原溶液的体积和浓度，氢离子的物质的量减少为0.04mol，浓度变为0.2mol/L。中由于氢氧根离子放电,当导

17、线上通过了0.2mol电子，则溶液中氢氧根离子减少0.2mol,即氢离子的物质的量增加0.2molL .溶液体积均为0.2L,浓度约为1 mol/L。PH的变化符合C。【纠错】此题目考查了原电池及电解池中溶液的PH值变化分析，PH值的变化与溶液中的氢离子或氢氧根离子放电有关。【11】实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极PbSO=PbSO42e，正极PbO24HSO2e=PbSO42H2O 。若制得Cl2 物质的量为0.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（ ）A.0.025 mol B.0.050 mol C.0.10 mol

18、D.0.20 mol【答案】 C【解析】该题只要明确原电池和电解池原理，抓住转移电子守恒即可。由2Cl2e=Cl2，可知制0.05 mol Cl2转移0.10 mol电子，再由铅蓄电池总反应：PbPbO24H2SO=2PbSO42H2O可看出每转移2 mol e消耗2 mol H2SO4，现转移0.10 mol电子，将耗0.10 mol硫酸。【纠错】有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。以电子守恒较为简便，注意运用。

19、由于电化学常常涉及到物理学中的串联电路、并联电路以及相关物理量如电流强度、电压、电阻、时间、电量等，无疑有关电化学知识也必然是物理学和化学的交汇点。【12】 用指定材料做电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组是：阳极 阴极溶液甲物质乙APt PtNaOHNaOH固体BPtPtH2SO4H2OCCFeNaCl盐酸D粗铜精铜CuSO4Cu(OH)2【答案】 B【13】 将含有0.400molCuSO4和0.200molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出19.2gCu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为A5.60L

20、 B6.72L C4.48L D3.36L【答案】C 【解析】电路中的确转移了0.600mol的电子，但溶液中仅有0.200mol的氯离子，其放电析出0.100mol的氯气。阳极放电的下一个产物应是氢氧根离子失电子转化成氧气，其量为0.400mol的电子转移，产生0.100mol的氧气。因此在阳极最终生成0.200mol的气体，在标况下的体积为4.48L。 【纠错】电解产物的有关计算，不仅要考虑溶液中离子的放电顺序，由此来决定电解的产物，还要考虑离子的物质的量多少，当某种离子消耗完，一定会引起产物的变化。本题的思维定势是阴极产物为0.300mol铜，转移了0.600mol的电子，阳极产物必然是

21、0.300mol的氯气，标况下的体积为6.72L，得出选项B的错误结论。 高考真题分析1.2012江苏化学卷10下列有关说法正确的是A.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0 B.镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈C.N2(g)3H2(g)2NH3(g) H0，其他条件不变时升高温度，反应速率(H2)和氢气的平衡转化率均增大D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应B 解析：本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题，着力考查学生对熵变、焓变，水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。A.分解反应一

22、般是常识吸热反应，熵变、焓变都大于零，仅在高温下自发。内容来源于选修四P34-P36中化学方向的判断。B.铁比铜活泼，组成的原电池中铁为负极，更易被氧化。C.据平衡移动原理，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡转化率减小。D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大，说明水的电离是吸热反应，越热越电离，水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大。 2. 2012江苏化学卷5下列有关物质的性质与应用不相对应的是A.明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用作净水剂B.FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路C.SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆D.Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料C 解

23、析：本题属于元素及其化合物知识的考查范畴，这些内容都来源于必修一、和必修二等课本内容。铝离子水解、胶体的吸附性、Fe3的氧化性、SO2和Zn的还原性等内容，看来高三一轮复习围绕课本、围绕基础展开，也不失为一条有效途径。3. 2012海南化学卷3下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是A. HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2 B. NaOH、CuSO4、 H2SO4 C. NaOH、H2SO4、 Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2C 【解析】电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在金属活动性顺序表中铜之前，阴离子不能是简单离子；电解HCl的方程式

24、为：2HClCl2 + H2，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2，B选项错；电解NaBr的方程式为：2NaBr+2H2O2NaOH+H2+Br2，D选项错。4. 2012海南化学卷10下列叙述错误的是 A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀C 【解析】生铁中含有碳，构成原电池加快了腐蚀速率，故A选项正确；用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈，是因为构成的原电池中Fe作负极，加快了腐蚀速率，故B选项正确；在铁制品上镀铜时，镀件应为阴极，

25、故C选项错；铁管上镶嵌锌块，构成的原电池中Fe作正极，受到保护，故D选项正确。5. 2012安徽理综化学卷11某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开，闭合，两极均有气泡产生；一段时间后，断开，闭合，发现电流发A指针偏转。下列有关描述正确的是A断开，闭合时，总反应的离子方程式为：B断开，闭合时，石墨电极附近溶液变红C断开，闭合时，铜电极上的电极反应为：D断开，闭合时，石墨电极作正极D 【解析】本题考查原电池及电解池工作原理，旨在考查考生对知识的综合应用能力。断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl2H2O H22OHCl2，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处

26、产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH，溶液变红，故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极反应为H22e2OH=2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl22e=2Cl，为正极，故C项错误，D项正确。6. 2012福建理综化学卷9将右图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是A电极上发生还原反应B电子沿ZnabCu路径流动C片刻后甲池中c（SO42）增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色A 解析：Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极是发生还原反应。B选项貌似正确，迷惑学生。电子流向是负极到正极， 但ab这一环节是在溶液中导电，是离子导电，电子并没沿此路径流动。C选

27、项中硫酸根离子浓度基本保持不变。D选项中是滤纸a点是阴极，氢离子放电，溶液中氢氧根暂时剩余，显碱性变红色。这题是考查学生的电化学知识，装置图设计有些复杂，B选项干扰作用明显，设问巧妙。7.2012浙江理综化学卷10已知电极上每通过96 500 C的电量就会有1 mol电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量，可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中，常用银电量计，如图所示。下列说法不正确的是A电量计中的银棒应与电源的正极相连，铂坩埚上 发生的电极反应是：Ag+ + e- = Ag B称量电解前后铂坩埚的质量变化，得金属银的沉积量为108.0 mg，则电解过程中通

28、过电解池的电量为96.5 C C实验中，为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差，常在银电极附近增加一个收集网袋。若没有收集网袋，测量结果会偏高。D若要测定电解饱和食盐水时通过的电量，可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连，铂坩埚与电源的负极相连。D 解析：电量计中的银棒应与电源的正极相连，银棒作阳极，若要测定电解饱和食盐水时通过的电量，该银电量计中的银棒应与待测电解池的阴极相连（见下图），D选项错。8. 2012广东理综化学卷10下列应用不涉及氧化还原反应的是A Na2O2用作呼吸面具的供氧剂 B 工业上电解熔融状态Al2O3制备Al C 工业上利用合成氨实现人工固氮 D 实验室用NH4Cl 和Ca(OH)2制备NH3解析：A有单质O2生成。B有单质Al生成。C有单质H2和N2反应9. 2012山东理综化学卷8下列与含氯化合物有关的说法正确的是AHClO是弱酸，所以N