原电池原理的全面突破

1、专题七电化学三.上卜J1U. 桥ZnSOn濬洁L.=CuJrJ（：応6溶液考纲要求1了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。3理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。考点一原电池原理的全面突破1【电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn- 2e=Z n通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 .工作原理以锌铜原电池为例：+2+八-Cu + 2e =Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCI溶液，K +移向正极,Cl-移向负极盐桥的作用（1）平衡电荷；

2、（2）避免断路时发生化学腐蚀（隔离作用）说明（1）无论是装置I还是装置n,电子均不能通过电解质溶液。2+2 +（2）在装置I中，由于不可避免会直接发生Zn + Cu =Cu+ Zn而使化学能转化为热能，所以装置n的能量转化率高。题组集训题组一对比设计两类原电池1. 2013广东理综，33（2）（3）12）能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl 2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4（aq）, FeSO4（aq）, CuSO4（aq）;铜片，铁片，锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图（见上图），并作相应标注，要求：在同

3、一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 以铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极。 甲、乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是,其原因是（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选作阳极。答案 y: w|:1（或其他合理答案） 电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 甲 在甲装置中，负极不和Cu2+接触，避免了 Cu2+直接与负极发生反应而使化学能转化为热能锌片解析（2）根据题给条件和原电池的构成条件可得：a.若用Zn、Cu、CuSO4（aq）、ZnSO4（aq）组成原电池，Zn作负极，

4、Cu作正极，Zn插入到ZnSO4（aq） 中，Cu插入到CuSO4（aq）中。b .若用Fe、Cu、FeSCU（aq）、CuSO4（aq）组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4（aq） 中，Cu插入到CuS04（aq）中。c.注意，画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称（或化学式）,并形成闭合回路。 由于金属活动性 ZnFeCu，锌片或铁片作负极，由于 Zn或Fe直接与CuS04溶液接触， 工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。 带有盐桥的甲原电池中负极没有和CUSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电

5、池乙中的负极与CuS04溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。（3）由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极（阴极）时被保护，作负极（阳极）时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极（阳极）才能有效地保护铁不被腐蚀。方法归纳原电池的设计思路首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的电极材料及 电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极（使用惰性电极也可），电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐

6、桥即可。题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动2控制适合的条件，将反应2Fe3+ + 22Fe2 + + S设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是（）14嫩电说我hS-屮乙A 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3*被还原C .电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D 电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案 D解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe3+得电子生成Fe2+被还原，失去电子生成I?被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时 Fe3+得电子速率等于 Fe2+失电子速率，反应达到 平衡状态；D项在甲中溶入FeCl2固

7、体，平衡2Fe3+ + 22Fe2+ + I2向左移动，I2被还原为，乙中石墨为正极，不正确。3. 某同学为探究 Ag +和Fe2+的反应，按下图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应）,发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小一t回到零点一t逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为 极(填“正”或“负”)。由实验得出 Ag +和Fe高考中常见的新型电池有“氢镍电池”、“高铁电池”、“碱性锌锰电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、 氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料

8、电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“锌银电池”、“纽扣电池”、“Mg AgCI电池”、“Mg H2O2电池”等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。1判断电极 “放电”时正、负极的判断 负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质； 正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。 “充电”时阴、阳极的判断题组一“一池多变”的燃料电池1.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH 4e+H2O=CH3COOH + 4H十。下列有关说法正确的是 ()A .检测时，电解质溶液中的H*向负极移动B .若有0.4mol电子转移，

9、则在标准状况下消耗4.48L氧气C .电池反应的化学方程式为CH3CH2OH + O2=CH3COOH + H2OD .正极上发生的反应为 O2+ 4e + 2H2O=4OH 答案 C解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故 A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH ，故正极的反应式为 O2 +4H* + 4e =2H2O，转移4mol电子时消耗1molO2,则转移0.4mol电子时消耗2.24LO2，故B、D错；电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。+反应的离子方程式是。石壘门银I. tn训 * L-為濬液甲乙E

10、umnwu答案 负 Fe2* + Ag+Fe3 + + AgI失误防范I必须使用盐桥才能实现1. 把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时, 氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。2. 电子流向的分析方法(1) 改变条件，平衡移动；(2) 平衡移动，电子转移；电子转移，判断区域；根据区域，判断流向；(5)根据流向，判断电极。考点二几种重要的化学电池X知识精讲 阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极； 阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。2 .微粒流向(1) 电子流向 电解池：电源负极t阴极，阳极t电源正极； 原电池：负极t正极。提示：无论是电解池还是原电池电子

11、均不能流经电解质溶液。(2) 离子流向 电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极； 原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。3 书写电极反应式(1) “放电”时电极反应式的书写 依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目； 根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。(2) “充电”时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。特别提醒 在书写“放电”时电极反应式时，要注意：(1) 阳离子在正极上参与反应，在负极上就必须生成；(2) 阴离

12、子在负极上参与反应，在正极上就必须生成。题组集训电极A电碾BCH.+H.Q 4vIJ flX 眼严CO+HjOF列有关该电池的说法正确的是2 . (2015江苏，10)种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。A .反应CH4+出0=3出+ CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B .电极A上H2参与的电极反应为 出+ 2OH 一 2e_ =2H2OC .电池工作时，CO2 向电极B移动D .电极B上发生的电极反应为 O2+ 2CO2+ 4e =2CO2答案 D4+ 2解析 A项，CH4T Co,则该反应中每消耗 1molCH4转移6mol电子，错误；该电池的传导 介质为熔融的碳酸盐，所以A电极

13、即负极上 H2参与的电极反应为 出一2e+ CO2 =CO2 +H2O,错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为 O2+ 4e + 2CO2=2CO2,正确。类型“全”归纳不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。(1)酸性介质，如 H2SO4。CH3OH在负极上失去电子生成 CO2气体，。2在正极上得到电子，在 H +作用下生成H2O。电 极反应式为负极：CH3OH 6e+ H2O=CO2 t + 6

14、H +3+正极：22+ 6e + 6H =3H2O碱性介质，如KOH溶液。CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO3, 1molCH3OH失去6mole , O2在正极上得到电子生成 OH ，电极反应式为负极：CH3OH 6e+ 8OH =co3+ 6H2O3正极：22+ 6e + 3H 2O=6OH熔融盐介质，如 K2CO3。在电池工作时，CO；移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在Co3的作用下生成 CO2气体，02在正极上得到电子，在 C02的作用下生成 co,，其电极反应式为负极：CH3OH 6e + 3Co3 =4CO2 f + 2H2O32 正极：2O2+ 6e + 3C

15、O2=3CO3掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2 。根据O2移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成 O2, 电极反应式为负极：CH3OH 6e + 3O2=CO2 + 2H2O3正极：2。2+ 6e=3O2题组二“久考不衰”的可逆电池(一)“传统”可逆电池的考查3 .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放由溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2出0 充电 Cd(OH)2 + 2Ni(OH) 2有关该电池的说法正确的是()A 放电时负极得电子，质量减轻B .放电

16、时电解质溶液中的OH向正极移动C 充电时阴极附近溶液的pH减小D .充电时阳极反应：Ni(OH) 2 e + OH =NiOOH + H2O答案 D解析 该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：Cd 2e+ 2OH =Cd(OH)2 ；正极:2NiOOH + 2H2O+ 2e =2Ni(OH) 2+ 2OH ，所以正确选项为 D(二) “新型”可逆电池的考查4. (2014新课标全国卷II , 12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池 体系。下列叙述错误的是()-L厂快离子导林聚合钩电解质A. a为电池的正极B .电池充电反应为LiMn 2O4=Li 1 -xM门2。4

17、+ xLiC .放电时，a极锂的化合价发生变化D.放电时，溶液中 Li +从b向a迁移答案 C解析 图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确；B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是 Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极（a极）迁移，故正确。5. 2015四川理综，11（5）FeSO4在一定条件下可制得 Fe&（二硫化亚铁）纳米材料。该材料 可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4

18、Li + FeS2=Fe+ 2Li 2S，正极反应式是2015广东理综，32（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AICI4和Al 2CI7两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为答案 （1）FeS2+ 4Li + 4e=Fe+ 2Li 2S 或 FeS? + 4e=Fe+ 2S“Al 3e+ 7AICI 4 =4AI 2CI7方法归纳锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO 2（M : Co、Ni、Mn 等）LiM 2O4（M : Co、Ni、Mn 等）LiMPO 4（M : Fe 等）负极材料：石墨（能吸附锂原子）负极反应：

19、LixCn xe =xLi + + nC正极反应：Li 1xMO2 + xLi* + xe =LiMO 2、放电总反应：LiiXMO2+ LixCn 充电nC+ LiMO 2。题组三“广泛应用”的高科技电池6. 气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图，气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是（）U传感器电解质濬液对电极待测 气怵待测气体敏感电极部分产物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A .上述气体检测时，敏感电极均作原电池正极B .检测CI2气体时，敏感电极的

20、电极反应为C12+ 2e=2CC .检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上电极反应式为O2+ 2出0 + 4e=40H D .检测H2S和C0体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同答案 B解析 A项，N02NO,得电子，作正极，CI2HCI，得电子，作正极，COCO2,失电子，作负极，HzS H2SO4，失电子，作负极；B项，根据产物可以判断 CI2得电子， 生成C，正确；C项，应为 O2+ 4e+ 4H + =2H2O ; D项，H2S生成H2SO4失去8e，而 CO生成CO2失去2e，所以检测体积分数相同的两气体时传感器上产生的电流大小不相同。考点三电解池的“不寻常”

21、应用知识精讲六点”突破电解池1 .分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳 氧阴还”。2 .剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。3 .注意放电顺序。4 .书写电极反应式，注意得失电子守恒。5.正确判断产物。(1) 阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极， 则电极材料失电子，电极溶解(注意:铁作阳极溶解生成Fe2+，而不是FeJ ；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2| 一Br -COH(水)。(2) 阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag Hg Fe Cu H Pb Fe Zn H (水)6

22、.恢复原态措施。电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极 产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CUSO4溶液，Cu2 +完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而 Cu2+完全放电之后，应加入 Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。X题组集训题组一电解原理在“治理环境”中的不寻常应用1.(2015四川理综，4)用下图所示装置除去含 CN、C废水中的CN时，控制溶液pH为910,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A 用石墨作阳极，铁作阴极B .阳极的电极反应式：C+ 2OH 一 一 2e=ClO一

23、+出0C .阴极的电极反应式：2H2O+ 2e =H2 f + 2OHD .除去 CN的反应：2CN+ 5ClO+ 2H + =N2 + 2CO? f+ 5C+ 出0答案 D解析 C在阳极发生氧化反应生成 CIO，水电离出的H +在阴极发生还原反应生成H2,又由于电解质溶液呈碱性，故 A、B、C项正确；D项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现H十，正确的离子方程式为 2CN+ 5CIO+ H2O=N2 T + 2CO2T + 5C+ 2OH，错误。2 . 2015北京理综，27(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。 结合方程式简述提取 CO2的原理： 用该装置产生

24、的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是答案 a室：2H2O 4e=。2匸+ 4H + , H +通过阳离子膜进入 b室，发生反应：HCO3 + H=CO2 T+ H2Oc室的反应：2H2O + 2e=H2 f + 2OH，用c室排出的碱液将从 b室排出的酸液调至接近 装置入口海水的pH解析 a室的电极连接电源的正极，作阳极，发生氧化反应：2H2O 4e=O2 t + 4H +,c(H +)增大，H +从a室通过阳离子膜进入 b室，发生反应：HCO3 + H + =CO21 +出0。海 水的pH疋8,电解后的海水 pH 4OHB . d为石墨，石墨上电极反应为C. d为锌块

25、，铁片不易被腐蚀2H + 2e一 H2TD. d为锌块，铁片上电极反应为答案 D解析 由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电 池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2+ 2H2O + 4e一4OH ，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe, Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是 Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐

26、蚀，在铁片上电极反应为O2+ 2出0 + 4e_ 4OH 一，错误。5. （2014安徽理综，28）某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。测址压强仪構花酷酸A图I（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0（2）编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了 腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该

27、腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了 （填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是 氐时间舟图2该小组对图2中0ti时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：5 5（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）：答案（1）2.0碳粉含量的影响电解质席淞胶(2)吸氧还原2H2O+ O2+ 4e=4OH,或 4H + + O2+ 4e=2缶0)(3) 反应放热，温度升高(4) 药品用量和操作同编号实验(多孔橡皮塞增加进、出导管 ); 通

28、入氩气排净瓶内空气； 滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe电化学计算的基本方法和技巧：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的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法： 根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 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出比例式计算。 根据关系式计算+等)。如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题，答案合理即可)解析(1)本题采用“控制变量法”进行研究

29、，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对 实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验 中铁粉为2.0g;对比实验 和可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳 粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。(2) 当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2,容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗02,容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此 时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，02在其表面得到电子发生还原反应,电极反应式为 O2+ 2出0 + 4e =40H (或 4H* +。2 +

30、4e =2H2O)。(3) Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。(4) 参照实验 中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有 气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度变化等，确定假设一是否 成立。考点五 利用“电子守恒”思想突破电化学的计算知识精讲根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole为桥梁可构建如下关系式：4e - 2C1Z （Brj J2） “0生阳极产物42Fb 2Cu -4AgM.阴极产物（式中M为金属，n为其离子的化合价数值）该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记

31、电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。1题组集训题组一 无明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算1 如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH + 302+ 4KOH=2K2CO3+ 6出0。下列说法正确的是（）A 甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置2+B .甲池通入 CH30H的电极反应式为 CH30H 6e + 2出0=。3 + 8HC .反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（0H） 2固体能使CuS04溶液恢复到原浓度D .甲池中消耗280mL（标准状况下）02,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体答案 D解析 甲池为原电池，

32、作为电源，乙池、丙池为两个电解池。根据原电池的形成条件，通入CH30H的一极为负极，通入02的一极为正极，所以石墨、Pt（左）作阳极，Ag、Pt（右）作阴极；B 项，负极反应：CH3OH 6e+ 80H =C02+ 6出0; C 项，应加入 CuO 或 CuC03； D 项，丙池中：MgCl 2+ 2H2O 电解,Mg（0H）2J + C/ + 出 f ,消耗 0.0125molO2,转移 0.05mol 电子，生成 0.025molMg（0H） 2,其质量为1.45g。题组二 有明显“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算2. 在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加 2.1

33、6g。试回答下列问题。PtPtPtPtCu| 1- 123=_ -T_. .aL ： B.三:1K口龄酒CuSOMift . KEso液他溶械ABC（1）电源中X电极为直流电源的 极。（2）pH变化：A : , B : , C : （填“增大”、“减小”或“不变”）。通电5min时，B中共收集224mL（标准状况下）气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4 溶液的物质的量浓度为 （假设电解前后溶液体积无变化 ）。若A中KCl足量且溶液的体积也是 200mL,电解后，溶液的 pH为（假设电解前后溶液体积无变化）。答案负增大减小不变（3）0.025mol L 13解析（1）三个装置是串联的电

34、解池。电解AgNO 3溶液时，Ag +在阴极发生还原反应变为 Ag ,所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4,溶液pH减小；电 解AgNO 3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag +浓度基本不变，pH不变。通电5min时，C中析出0.02molAg ,电路中通过0.02mol电子。B中共收集0.01mol气体， 若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电子转移不守恒。因此， B中电解分为两个阶段，先电解 CuSO4溶液，生成 O2,后电解水，生成 O2和H2, B中收集到的气体是 02和H2

35、的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x,电解出0时生成O2的物质的量为y,则4x+ 4y= 0.02mol（电子转移守恒），x+ 3y= 0.01mol（气体体积之和），解得x= y =0.0025mol ,所以 n（CUSO4） = 2X 0.0025mol = 0.005mol , c（CuSO4）= 0.005mol &2L = 0.025mol L1。（4）通电 5min 时，A 中放出 0.01molH2，溶液中生成 0.02molKOH , c（OH）=-10.02mol &.2L = 0.1mol , pH = 13。失误防范两种“串联”装置图比较柿硫醱 柿硫酸稱

36、硫酸 祷硫酸图IE 2图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置（相当于发电装置），为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图2中有外接电源，两烧杯均作电解池， 且串联电解，通过两池的电子数目相等。题组三 2015高考题汇编3. 2015重庆理综，11(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 腐蚀过程中，负极是 (填图中字母“ a”或“ b”或“ c”)； 环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈CU2(OH)3CI，其离子方程式为 若生成4.29gCu2(OH) 3CI，则

37、理论上耗氧体积为 L(标准状况)。答案 c 2Cu2+ 3OH+ C=Cu2(OH)3CI J 0.448解析 “青铜器的腐蚀”，如图铜为负极被腐蚀生成Cu2+,正极氧气发生吸氧腐蚀生成OH。 正极反应产物为 OH，负极反应产物为 Cu2+与C作用生成Cu2(OH)3CI。 nCu2(OH)3CI =4.29g -1 = 0.02mol，所以有0.04molCu被氧化，根据电子得失守恒 n(O2)214.5g mol0.04mol x 2e4e=0.02mol，标准状况下V(O2) = 0.02mol x 22.4L mol 1 = 0.448L。4. 2015全国卷n , 26(1)(2)酸

38、性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、Znd?和NH4CI等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH。(1) 该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为 。维持电流强度为 0.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌 g。(已知F = 96500C mol1)答案 (1)MnO 2+ e + H =MnOOH Zn + 2MnO2+ 2H*=zn2 + + 2MnOOH(2) 0.05解析 根据酸性锌锰干电池的构造可知，放电时，负极Zn失去电子生成Zn2+,正极MnO2得到电子生成 MnOOH，从而可写出正极和负极的电极反应式，然后在遵循电子守

39、恒的前提 下将两极反应式加合可得电池反应的离子方程式。(2)电池工作 5分钟，通过的电量Q =0.5A x 5min x 60s min 1 = 150C ,因此通过电子的物质的量 n(e ) = Q =150CF 96500C mol3一 3沁1.554 X 10 mol，则理论消耗Zn的质量是m(Zn)=1.554 X 10 m X 65g mol 一1 = 0.05g。专题强化练1 用图示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是A .当a、b间用导体连接时，则B .当a、b间用导体连接时，则C .当a、b与外接电源相连时,D .当a、审闸门AX应发生氧化反应X可以是锌或石墨a应连接电源的

40、正极b与外接电源相连时，阴极的电极反应式:2Cl 2e =Cbf答案解析项，当a、b用导体连接时，X应作负极，发生氧化反应，正确； B项，X可以是Zn但不能是石墨，否则钢闸门作负极，被腐蚀；C项，a接负极，才能使钢闸门不被腐蚀;D项，阴极反应式应为 2H2O+ 2e =出f + 2OH或2H* + 2e =出f。2 .如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，电极铝和镁都已除去表面氧化膜。当两装置电路中通过的电子都是1mol时，下列说法不正确的是 (ClnnCvCI3溶液 屮A .溶液的质量减小程度：乙 甲B .溶液的导电能力变化：甲 乙C .甲中阴极和乙中铝电极上析出物质质量：

41、甲=乙D .电极反应式：甲中阳极：2CI 2e =Cl2 f2 I乙中正极：Cu + 2e =Cu答案 B电解0+m解析 甲：CuCl 2=Cu + Cl2 f ,乙：Mg + Cu =Cu + Mg ； A 项，当通过 1mol 电子时，64 24甲减少67.5g，乙减小62= 20g; B项，甲中离子浓度减少，而乙中保持不变，所以导电能力变化甲 乙；C项，甲中阴极：Cu2+ + 2e =Cu,乙中铝电极：Cu2+ + 2e=Cu，析出的质量应相等；D项正确。3. (2015天津理综，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A 铜电极上发

42、生氧化反应B 电池工作一段时间后，甲池的c(SO2)减小C .电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D 阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡答案 C解析 A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2+得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO4)不变，错误；C项，在乙池中 Cu2+ + 2e=Cu，同时甲池中的 Zn2+通过阳离子交换膜进入乙 池中，由于 M(Zn2+)M(Cu2+)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2+通过阳离子交换膜移向正极保

43、持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。4.随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO 2)电池，其工作原理如下图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导 Li +的高分子材料，隔膜只允许Li +通过，电池反应式LixC6+ Lii -xCoO2放电C6 + LiCoO 2。下列说法不正确的是 ()电解峽 隔脱A .充电时Li十从右边流向左边B .放电时，正极锂的化合价未发生改变C.充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为Lii-XC0O2+ xLi* + xe =LiCoO 2D .废旧钴

44、酸锂(LiCoO 2)电池进行“放电处理”让Li +进入石墨中而有利于回收答案 D解析放电时:A（负极）：LixC6 xe =xLi + C6 ；B（正极）:Li i-xCoO2+ xe + xLi =LiCoO 2充电时：A（阴极）：xLi + C6+ xe =LixC6；B（阳极）:LiCoO 2 xe =xLi + Li 1-xCoO2A项，充电时Li +移向阴极，即从右边流向左边，正确；B项，放电时，正极锂的化合价仍为+ 1价，化合价并没有发生变化； C项正确；D项，根据电极反应式，应进行“充电处理 才能使lP进入石墨中。5. 用NaOH溶液吸收烟气中的 S02，将所得的Na2SO3溶

45、液进行电解，可循环再生 NaOH同时得到某种副产物，其原理如图所示（电极材料为石墨）。下列说法不正确的是（）B N遞3陪液DA . b电极上的主反应是 SO2 2e + H2O=SO2 + 2H +B .若D是混合气体，则可能含有 SO2、。2等成分C. a电极发生还原反应，当有ImolNa +通过阳离子交换膜时，a极生成11.2L气体D. A溶液是稀NaOH溶液，作用是增强溶液的导电性，C是较浓的硫酸溶液答案 C解析 b电极应为阳极，a电极为阴极，电极反应式为 b: SO, 2e+ H2o=S&+ 2H +, a：2H2O + 2e=H2 t + 20H ； B 项，由于不可避免会发生 S03+ 2H + =出0 + SOzf 及 40H4e=2H2O+ O2T，所以若D是混合气体，则含有 SO2、O2等成分；C项，没有指明是 否处在标准状况，错误；D项正确。6 自来水管道经历了从