2020年高考化学备考考前10天易错点专项突破：专题4 原电池和电解池

专题4 原电池和电解池【1】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( ) Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连C电解过程中水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小【错误分析】错选A或B，依据图示，b处出现圆圈，说明b极产生氯气，所以b为阳极与电源正极相连，a为阴极与电源负极相连。答案：D【2】右图所示装置I是一种可充电电池，装置II为电解池。离子交换膜只允许Na通过，充 放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是 A负极反应为4Na4e=4NaB当有001 mol Na通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体112 mLC闭合K后，b电极附近的pH变小D闭合K后，a电极上有气体产生【错误分析】错选C或D，错选C认为b极发生了2Cl-2e =Cl2，Cl2+ H2O=HCl+HClO,错选D是认为a极发生了2H2O2e =H22OH。对于电解饱和食盐水原理不清析，阳极电极反应式为：2Cl-2e =Cl2，阴极电极反应式为：2H2O4e =H22OH，活波金属与电源正极相连首先失去电子。【答案】B【纠错】本题信息新颖，多数同学被所给的电池反应很不熟悉，习惯写出电极式的同学会因为写不出电极反应式而做不出来。电源的正极：Br3-+2 e=3Br- 电源的负极2 S22-2 e= S42-，内电路为Na+移动导电。由题意可知b极（阴极）：2H2O2e =H22OH，a极（阳极）：Cu-2 e= Cu2+，所以C，D均错误。对于B项当有001 mol Na通过离子交换膜时，说明有内电路通过了0.01 mol的电荷，外电路转移的电子也就为0.01 mol。结合b极反应，产生的气体就为0.005 mol，体积为112 mL。只有B正确。 【3】 燃料电池是燃料（如CO，H2，CH4等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是A负极反应式：O2+2H2O+4e=4OH-B负极反应式：CH4+8OH-8e=CO2+6H2OC随着放电的进行，溶液的pH值不变D放电时溶液中的阴离子向负极移动【答案】D 负极反应的另一误区是，不考虑介质环境，反应产物与实际不符。如燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为：由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的pH值将减小。选项C为错误结论。类似铅蓄电池在放电时，介质为硫酸溶液，所以负极反应式为：以上还应归纳的：在碱性溶液中：缺氧，应由氢氧根离子提供，剩下转化为水；氧多，应和水结合生成氢氧根离子。在中性溶液中：缺氧，应由水提供，剩下转化为氢离子；氧多，应和水结合生成氢氧根离子。在酸性溶液中：缺氧，应由水提供，剩下转化为氢离子；氧多，应和氢离子结合生成水。总之，溶液的酸碱性变化应是由酸性中性碱性或碱性中性酸性。【纠错】 不考虑介质环境、离子方程式书写错误【4】熔融碳酸盐燃料电池的电解质为Li2CO3和Na2CO3的混合物，燃料为CO，氧化剂是含CO2的O2，在工作过程中，电解质熔融液的组成、浓度都不变。负极反应为：_，正极反应为：_，工作时熔融体中的_向负极移动。【解析】 本题是全新信息给予题，燃料电池用熔融的碳酸盐作电解质，由于思维定势，正极的反应应为溶液中的阳离子得电子，根据同主族元素性质递变，锂离子应比钠离子易得电子，所以得出正极反应：Li+e=Li，错误结论。实际上题目给了很重要的信息，即电解质熔融液的组成和浓度都不变。电解水时，水中的氢氧根离子，在负极参加反应被消耗，而在正极反应又生成，保持其浓度不变。将其迁移到本题，在负极：一氧化碳和碳酸根离子失电子转化为二氧化碳；在正极：二氧化碳和氧气得电子转化为碳酸根离子。本题的另一误区是，在原电池中不知阴、阳离子流向哪一极。也是由于思维定势，往往认为负极电子多，应该阳离子流向负极。实际上负极是活泼金属失电子，但电子不是停留在负极，而是由外电路很快流向正极（产生电流，释放电能），阳离子流向正极，在正极放电，生成新物质；相反阴离子将流向阴极。【纠错】审题注意“电解质熔融液的组成和浓度都不变”的关键信息。【5】在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（ ）A正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出【答案】D 【解析】本题符合铜锌原电池的形成条件，原电池工作时，电子由负极（锌）经外电路（导线）流向正极（铜）。负极锌片：Zn2eZn2+；正极铜片：2H+2eH2，总反应为：Zn+2H+Zn2+ H2，原电池中没有产生O2。没有参与反应的SO42-离子浓度不会逐渐增大。【状元纠错】原电池工作时，电子由负极流向正极（电流由正极流向负极）。不参与电极反应的离子不能定向移动，这种离子在溶液的各个区域浓度基本不变。【6】如图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是（ ）A B C D 【答案】 A【解析】金属腐蚀在此条件下主要是电化学腐蚀,通常从原电池原理以及电解的原理进行分析。当铁与比它不活泼的金属连在一起构成原电池时，铁为负极，被腐蚀的速度增大，；当铁与比它活泼的金属连接，构成原电池时，铁是正极，铁被保护，被腐蚀的速度减小，；在电解装置中，铁接电源的正极，铁被腐蚀的速度加快，因此，腐蚀速度 。【纠错】金属腐蚀快慢的判断：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀；【7】 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共存的溶液时，Y先析出；又知M2的氧化性强于Y2。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）A.XZYM 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 B铂片端作阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生 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 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。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 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0.300mol的氯气，标况下的体积为6.72L，得出选项B的错误结论。 【14】 用铂电极电解2价过渡元素硝酸盐溶液600mL，若某极产生672mL气体（标准状况），另一极增重3.81g，假设溶液体积不变，且原溶液pH值为6，正确的判断是：电解后溶液的pH值为0.9，电解后溶液pH值的为0.7，该金属的相对原子量为65，该金属的相对原子量为63.5，该金属的相对原子量为24。 A B C D【答案】 B【纠错】电解n价金属的含氧酸盐的计算可假设电路中转移4nmole，相应电解的产物可能有：4mol金属、nmol氧气和溶液中产生4nmol氢离子（若电解生成2nmol氢气，则溶液中产生4nmol氢氧根离子）等。【15】 在蒸馏水中按物质的量之比为1112加入AgNO3，Ba（NO3）2，Na2SO4，NaCl，使之完全溶解，以铂电极电解该混合物至溶质完全反应，则所得氧化产物与还原产物的质量比为：A35.5108 B712 C10835.5 D71109【答案】 B【解析】 当四种物质混合时，相互间有反应发生，硝酸银和氯化钠、硝酸钡和硫酸钠以等物质的量发生反应，生成难溶的氯化银、硫酸钡和硝酸钠。电解质溶液转化为按物质的量之比为31的NaNO3，NaCl，电解时只有氯离子和氢离子参加电极反应，氧化产物与还原产物的质量比为712。【纠错】四种物质按一定物质的量之比混合、溶解，用惰性电极进行电解。由于只是片面考虑溶液中阳离子放电顺序是：银离子、氢离子等；阴离子放电顺序是：氯离子、氢氧根离子等。对题目要求溶质完全反应认可有分歧，因此产生以下两种结论。当电路中转移了1mol电子，银离子完全反应，还原产物为1mol银，氧化产物为1mol氯原子（未电解完），氧化产物与还原产物的质量比为35.5108（选项A）。当电路中转移了2mol电子，氯离子完全反应，氧化产物为2mol氯原子，还原产物为1mol银和1mol氢原子（水提供），氧化产物与还原产物的质量比为71109（选项D）【16】工业上+6价 的Cr含量不能大于0.5mgL-1，为了达到废水排放标准，工业上处理含往工业废水中加入适量的NaCl（12gL-1）；以铁电极进行电解，经过一段时间后有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀生成；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：（1）写出电解时的电极反应，阳极_阴极_。（3）电解过程中Cr（OH）3，Fe（OH）3沉淀是怎样产生的？_。（4）能否将电极改为石墨电极？为什么？_。【答案】（1）阳极Fe-2eFe2+，阴极2H+2eH2。（3）因H+放电，破坏了水的电离平衡，产生的OH-与溶液中的Fe3+，Cr3+生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀。（4）不能，因用石墨电极，阳极Cl-放电，不能产生还原剂Fe2+， 【解析】 本题是一道电解实际应用题。电解阳极阴离子的放电顺序是：硫离子、碘离子、溴离子、氯离子，由于忽略了非惰性金属电极放电先于溶液中阴离子放电，因此将阳极反应写为：2Cl-2eCl2。另一种误解是认为，既然是铁电极放电，其电极反应为：Fe-3eFe3+，忽略了电极铁是过量的，因此阳极的电极反应应为：Fe-2eFe2+。溶液中的阳离子流向阴极，其放电反应应是：2H+2eH2，而重铬酸根离子应流向阳极，不在阴极放电。溶液中存在具有氧化性的重铬酸根离子和具有还原性的亚铁离子，重铬酸根离子在酸性条件下氧化能力更强，本身在该条件下还原成铬离 子。 电极反应和氧化还原反应大量消耗氢离子，使水进一步电离，溶液中氢氧根离子浓度大大增大，与Fe3+，Cr3+生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀。若改用石墨电极，溶液中没有还原性物质，重铬酸根离子不能被还原，因此也无法排除回收而达到解污净化作用。【17】在如右图所示的实验装置中，E为一张淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C、D为 夹在滤纸两端的铂夹，X、Y分别为直流电源的两极。 在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入铂电极。切断电源开关S1，闭合开关S2，通直流电一段时间后，请回答下列问题： (1)标出电源的正、负极：X为 极，Y为 极。(2)在滤纸的C端附近，观察到的现象是 ，在滤纸的D端附近，观察到的现象是 。（3)写出电极反应式：A中 ；B中 ；C中 ；D中 。(4)若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，此时切断开关S2，闭合开关S1，则电流计的指针是否发生偏转 （填“偏转”或“不偏转”）。(5)若电流计指针偏转，写出有关的电极反应