（通用版）高三化学二轮复习 第1部分 专题2 化学基本理论 突破点7 原电池与电解池.doc

突破点7原电池与电解池提炼1原电池与电解池工作原理1.原电池和电解池的比较2原电池正、负极的判断方法3电解池阴、阳极的判断方法提炼2电极反应式书写及电极产物分析1.原电池电极反应式的书写(2)复杂电极反应式的书写如ch4碱性燃料电池负极反应式的书写：ch42o22oh=co3h2o总反应式2o24h2o8e=8oh正极反应式ch410oh8e=7h2oco负极反应式2电解池电极反应式的书写步骤提示：(1)fe作阳极时，电极反应式为：fe2e=fe2。(2)fe3在阴极放电时，电极反应式为：fe3e=fe2。3燃料电池电极反应式的书写方法(1)找位置、写式子：负极反应式应符合“还原剂ne氧化产物”的形式；正极反应式符合“氧化剂ne还原产物”的形式。燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在不同介质中放电后的具体存在形式不同。酸性介质：碳、氢元素分别转化为co2、h；o2转化为h2o。碱性介质：碳、氢元素分别转化为co、h2o；o2转化为oh。(2)查电荷，添离子：检查(1)中电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加oh或h的方法使电荷守恒，但要注意，在酸性溶液中不添加oh，在碱性溶液中不添加h。若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。(3)查原子，添物质：检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加h2o使原子守恒。(4)对于较复杂的电极反应，可用总反应式减去较简单一极的电极反应式得到。4可充电电池原理分析(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时ph的变化趋势也恰好相反。提炼3金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀快慢程度的判断方法2金属电化学保护的两种方法回访1(2016全国乙卷)三室式电渗析法处理含na2so4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的na和so可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是() 【导学号：14942031】a通电后中间隔室的so离子向正极迁移，正极区溶液ph增大b该法在处理含na2so4废水时可以得到naoh和h2so4产品c负极反应为2h2o4e=o24h，负极区溶液ph降低d当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的o2生成ba项正极区发生的反应为2h2o4e=o24h，由于生成h，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的so向正极迁移，正极区溶液的ph减小。b项负极区发生的反应为2h2o2e=h22oh，阴离子增多，中间隔室的na向负极迁移，故负极区产生naoh，正极区产生h2so4。c项由b项分析可知，负极区产生oh，负极区溶液的ph升高。d项正极区发生的反应为2h2o4e=o24h，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol o2。回访2(2016全国甲卷)mgagcl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()a负极反应式为mg2e=mg2b正极反应式为age=agc电池放电时cl由正极向负极迁移d负极会发生副反应mg2h2o=mg(oh)2h2bmgagcl电池的电极反应：负极mg2e=mg2，正极2agcl2e=2ag2cl，a项正确，b项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，c项正确。mg是活泼金属，能和h2o发生反应生成mg(oh)2和h2，d项正确。回访3(2015全国卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()a正极反应中有co2生成b微生物促进了反应中电子的转移c质子通过交换膜从负极区移向正极区d电池总反应为c6h12o66o2=6co26h2oa图示所给出的是原电池装置。a.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为o24e4h=2h2o，c6h12o6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为c6h12o624e6h2o=6co224h，负极上有co2产生，故a不正确。b.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故b正确。c.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故c正确。d.正极的电极反应式为6o224e24h=12h2o，负极的电极反应式为c6h12o624e6h2o=6co224h，两式相加得电池总反应为c6h12o66o2=6co26h2o，故d正确。回访4(2014新课标全国卷节选)次磷酸(h3po2)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。h3po2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)写出阳极的电极反应式_。(2)分析产品室可得到h3po2的原因_。(3)早期采用“三室电渗析法”制备h3po2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用h3po2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_。解析(1)阳极发生氧化反应，在反应中oh失去电子，电极反应式为2h2o4e=4ho2。(2)h2o放电产生h，h进入产品室，原料室中的h2po穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：hh2poh3po2。(3)如果撤去阳膜，h2po或h3po2可能被氧化。答案(1)2h2o4e=o24h(2)阳极室的h穿过阳膜扩散至产品室，原料室的h2po穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成h3po2(3)poh2po或h3po2被氧化热点题型1新型化学电源1(2016厦门质检)锂空气电池是高能量密度的新型电池，结构如图所示。下列说法正确的是()a固体电解质只有li可通过b电池反应为4lio22li2oc充电时，水性电解液的ph将升高d放电时，若外电路有0.1 mol e通过时，理论上将消耗1.12 l o2(标准状况)aa项，固体电解质只有li可通过，形成闭合回路，正确；b项，电池反应：4lio22h2o4lioh，错误；c项，充电时，水性电解液中的电极反应式为4oh4e=o22h2o，消耗oh，ph降低，错误；d项，通过0.1 mol电子时，消耗的o2在标准状况下体积为22.4 lmol10.56 l，错误。2(2016黄冈调研)如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素(h2nconh2)的化学能直接转化为电能并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜。下列说法正确的是()甲乙ah透过质子交换膜由右向左移动b铜电极应与x相连接cm电极反应式：h2nconh2h2o6e=co2n26hd当n电极消耗0.25 mol气体时，铁电极增重16 gc根据图中信息可知，n极发生的电极反应式：o24h4e=2h2o，故m为负极，n为正极，x为阴极，y为阳极。a项，h透过质子交换膜由负极向正极移动，错误；b项，铜电极失电子作阳极应与y相连接，铁电极作阴极与x相连接，错误；c项，m电极失电子，电极反应式：h2nconh2h2o6e=co2n26h，正确；d项，铁电极上铜离子得电子生成铜，当n电极消耗0.25 mol气体时，转移1 mol电子，铁电极增重32 g，错误。3(2016全国丙卷)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为koh溶液，反应为2zno24oh2h2o=2zn(oh)。下列说法正确的是() 【导学号：14942032】a充电时，电解质溶液中k向阳极移动b充电时，电解质溶液中c(oh)逐渐减小c放电时，负极反应为：zn4oh2e=zn(oh)d放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 l(标准状况)ca项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。b项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2zn(oh)=2zno24oh2h2o，c(oh)逐渐增大。c项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为zn4oh2e=zn(oh)。d项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol o2，其体积为11.2 l(标准状况)。4(2016东北三省四市一模)高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(k2feo4)是一种理想的水处理剂，高铁电池的研制正在进行中。如图甲是高铁电池的模拟实验装置：甲乙(1)该电池放电时正极的电极反应式为_；若维持电流强度为1 a，电池工作十分钟，理论消耗zn_ g。(已知f96 500 c/mol)(2)盐桥中盛有饱和kcl溶液，此盐桥中氯离子向_(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_(填“左”或“右”)移动。(3)图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电过程曲线，由此可得出高铁电池的优点有_。解析(1)根据高铁电池装置可确定zn和c分别作负极和正极，放电时feo在正极发生还原反应，其电极反应式为feo4h2o3e=fe(oh)35oh；电池工作十分钟，qit1 a600 s600 c，转移电子的物质的量n(e)0.006 2 mol，反应中1 mol zn转移2 mol电子，根据正比关系，即求得m(zn)0.2 g。(2)原电池工作时，盐桥中阴离子向负极移动，即cl向右移动，改用阳离子交换膜代替盐桥，阳离子向正极移动，即k向左移动。(3)从图乙可看出高铁电池和高能碱性电池相比，具有使用时间长、工作电压稳定的优点。答案(1)feo4h2o3e=fe(oh)35oh0.2(2)右左(3)使用时间长、工作电压稳定解决新型化学电源问题的关键1电池类型：可充电电池首先明确放电方向是原电池，充电方向是电解池。2电极名称：放电时是原电池，为正极、负极；充电时是电解池，为阳极、阴极。3电极材料和电极反应：电极反应物、电极产物及其状态，电极材料是否参与电极反应；电子或电流的流动方向，离子的移动方向。4电解质溶液：电解质溶液是否参与电池反应；电解质溶液是否与电极产物反应。5反应式：电极反应式和电池总反应式。6反应的量的关系：电极质量的变化、电极产物的量、转移电子的量等。热点题型2电解原理及其应用1(2016济南调研)用电解法处理含硝酸根离子(no)废水的原理如图所示。下列说法错误的是()a铅蓄电池的a极为正极，电极材料为pbo2b铅蓄电池放电时负极质量增加c该电解池的阴极反应为2no12h10e=n26h2od若电路中通过2 mol电子，则阳极室溶液质量减少32 g(忽略气体的溶解)d根据图示，电解池的右侧区域硝酸根离子被还原为氮气，所以应为电解池的阴极，进而确定a、b电极分别是铅蓄电池的正、负极。a项正确，铅蓄电池的反应原理是pbpbo24h2so2pbso42h2o，a为正极，反应为pbo22e4hso=pbso42h2o；b项正确，负极反应为pb2eso=pbso4，放电过程中固体电极质量增加；c项正确，阴极发生还原反应，硝酸根离子被还原为氮气；d项错误，阳极区溶液中，水电离的氢氧根离子放电2h2o4e=o24h，电路中每通过2 mol电子，则溶液质量损失16 g。2(2016北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理的是()aa、d处：2h2o2e=h22ohbb处：2cl2e=cl2cc处发生了反应：fe2e=fe2d根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜b根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2h2o2e=h22oh，a选项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2cl2e=cl2，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：cl2h2o=hclhclo，hcl溶液显酸性，hclo具有漂白性，b选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为fe2e=fe2，c选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子得到电子生成单质铜，故d选项正确。3(2016杭州质检)如图所示的阴、阳离子交换膜电解槽中，用惰性电极电解na2so4溶液可制得硫酸和氢氧化钠溶液。下列说法不正确的是() 【导学号：14942033】a阳极反应式为2h2o2e=h22ohbn为阴离子交换膜c进口b补充的是稀naoh溶液d电解过程中阳极附近的ph不断降低aa项，电解na2so4溶液，实际上是电解水，所以阳极反应式为2h2o4e=o24h，错误；b项，由h2出口知电极a为阴极，电极b为阳极，阳极水中的oh放电，故要不断补充阴离子，故n为阴离子交换膜，正确；c项，电极a为阴极，水中的h放电，大量的氢氧化钠在阴极附近生成，故在b口加入稀氢氧化钠以增强导电性，正确；d项，阳极反应不断地消耗水中的氢氧根离子，故ph不断降低，正确。4(2016咸阳一模节选)制备kmno4的最佳方法是电解法，实验室以镍片(不参与反应)和铁片作电极，电解k2mno4溶液(绿色)制备kmno4，装置如图：请回答下列问题：(1)a应与直流电源_极相连接，铁片电极上有气体放出，电极反应式为_。(2)电解过程中可观察到溶液由绿色变为_。(3)电解一段时间后，溶液的ph_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析(1)电解k2mno4溶液(绿色)制备kmno4，mno发生氧化反应，则ni作阳极，而fe作阴极，故fe与直流电源的负极相连，铁片上h得电子发生还原反应，故有气体放出。(2)电解一段时间后，mno转化为mno，溶液由绿色变为紫色。(3)电解总反应式为2k2mno42h2o2kmno42kohh2，则电解一段时间后，生成koh，溶液的ph增大。答案(1)负2h2e=h2(或2h2o2e=h22oh)(2)紫色(3)增大1有关电解池的分析思路2电解池中电极反应式的书写步骤热点题型3电化学原理的综合应用1(2016山西四校联考)用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是()a当a、b都是铜作电极时，电解的总反应方程式为2cuso42h2o2h2so42cuo2b燃料电池工作时，正极反应为o22h2o4e=4ohc当燃料电池消耗2.24 l甲醛气体时，电路中理论上转移0.2 mol ed燃料电池工作时，负极反应为hchoh2o2e=hcooh2hda项，若a、b都是铜作电极，则阳极是cu放电，而不是电解质溶液中的oh放电，错误；b项，酸性介质中不可能生成大量oh，错误，正确的为o24h4e=2h2o；c项，未说明气体是否在标准状况下而无法计算，错误；d项，负极是燃料(hcho)在酸性条件下失去电子发生氧化反应，正确。2(2016枣庄滕州月考)用下列装置能达到预期目的的是()a甲图装置可用于电解精炼铝b乙图装置可得到持续、稳定的电流c丙图装置可达到保护钢闸门的目的d丁图装置可达到保护钢闸门的目的d电解精炼铝时，粗铝作阳极，纯铝作阴极，但电解质溶液不能是氯化铝溶液，否则阴极上会析出氢气，可以用熔融的氧化铝作电解质，a项错误；原电池可以产生电流，但不能提供持续、稳定的电流，b项错误；丙中形成原电池，钢闸门是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的，c项错误；丁中形成电解池，钢闸门是阴极，不易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的，d项正确。3(2016湖南益阳三模)用惰性电极电解2 l 0.5 mol/l的硝酸银溶液，当在电路中通过0.1 mol电子后，调换正、负极，电路中又通过了0.2 mol电子，此时溶液ph为(假设溶液体积不变)()a1b. 2c3d. 无法确定a2 l 0.5 mol/l的硝酸银溶液含n(ag)1 mol，调换正、负极前，阳极电极反应式为4oh4e=2h2oo2；阴极电极反应式为4ag4e=4ag，则电路中通过0.1 mol e时生成0.1 mol ag，同时反应0.1 mol oh，得到0.1 mol h；调换正、负极后，阳极电极反应式为4ag4e=4ag(先)，4oh4e=2h2oo2(后)；阴极电极反应式为4ag4e=4ag，故总共得到0.2 mol h，c(h)0.1 mol/l，phlg c(h)1。4(2016河南商丘二模)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的ph在5.06.0之间，通过电解生成fe(oh)3。fe(oh)3胶体有吸附性，可吸附水中的污染物而沉积下来，具有净化水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是()a石墨电极上发生氧化反应b根据图示，物质a为co2c甲烷燃料电池中co向空气一极移动d为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇b甲烷发生氧化反应，所在电极为电源的负极，故石墨为阴极，发生还原反应，a项错误；甲烷在负极的反应为ch48e4co=5co22h2o，a为co2，b项正确；co在工作过程中向负极移动，通入空气的一极为电源的正极，c项错误；乙醇为非电解质，不能增强水溶液的导电能力，d项错误。5(名师押题)甲醇是一种重要的燃料，在电化学领域有着重要的用途。请回答下列问题：(1)一种新型的甲醇燃料手机电池，其持续供电时间长达320小时，电池总反应式为2ch3oh4naoh3o2=2na2co36h2o。该电池的负极反应式为_。(2)甲醇空气燃料电池的工作原理如图甲所示(箭头表示物质的进入或排出)：甲电极为该燃料电池的_(选填“正极”或“负极”)。a、b、c、d四个进出口的物质分别为_、_、_、_(填写化学式或结构简式)。用该电池作供电电源，用惰性电极电解足量的cuso4溶液，若阴极增重19.2 g，则理论上消耗甲醇_g。电解后，溶液的ph_(填“增大”“减小”或“不变”)。图甲图乙(3)尿素树脂生产过程中所排放的废水中往往含有甲醇，这种含甲醇的废水会对环境造成污染。向该废水中加入一定量的酸性coso4溶液，然后采用图乙所示装置进行电解即可除去甲醇，除甲醇的原理：电解产物co3将废水中的甲醇氧化为co2。阳极为_(选填“石墨”或“石墨”)。阳极反应式为_。请用离子方程式表示该法除甲醇的原理为_。排放该电解后的废水的铁质管道易被腐蚀，