电化学试题的分析与技巧

1、电化学试题的分析与技巧金点子:本专题的试题包括：新型电池，溶液中离子的放电顺序， 电解后溶液pH的求算，原电池、电解池、电镀池的比较分析等。在解题时，所涉及到的方法有正逆判析、电荷守恒、电子守 恒等。其主体内容如下：1原电池、电解池、电镀池的比较原电也电解懑宦义擀化学能转赛成电能的将电能转变成化学能的殖置应用电辭原理在某些金属 喪面愼上一薄层其它金属 或合金装 S 举 例叫ZnCL crLFe/一二二三 */O-J-J-:启_-J1y稀硯酸形 成 条 件 活或性不同的两电极（lift） 电解质溶液c电极插 人基中并=电板自 岌反应） 形成闭舍电路 两电极接直毓电源 两电tEffiA电辭廣溶液

2、形咸闭合电路 礁层金属接电源正极待镀金属接电源负扱 电渡浪;&狈含有腹展金属的禽子电极称负枫；较活泼金属 正极较不活泼金屋（或能訟的非金属）阳极.：与也源正极相崖的极 阴极：2电源负极相连的极各称同电解，有限制条 件阳极】必须是渡层金民 阴极：镀件电 极 反 应负扱；氧化反应、金属 （或金童失西孑 正扳；还原反应沼液 中阳离子（或非 金属，得电子阳极：氧化反应、潛液中的 阴离子失电孑，或电 极金属失电子阴极：庄庫反应.潜裱中的 忸藹子得电子阳极！金慝电极失电孑 阴碾；电礙浪中阳离子得电子电 子 流 向员极亠更4正极电源贡极异线阴极电源正极阳极同电辭池2 用惰性电极对电解质溶液进行电解时的各种变

3、化情况比较类型电极反应持点实例电解对彖电解质i农度pHW电解厉 溶液复庾电解 水型阴；4tr+牝=砂 阳：NaOH水增大增大水HjSO*水増尢漩卜水啓口水増大不变水1JU 1 1解质型电解质电藹出的阴阳韶 子分别京两极旅电HCI电解质濺卜埋大CuC氯化阑at 生减型阴极：珂。啟闫生碱阳扱；电解质阴离子旗NaCl电解质 和水生成新 电解质氯化氢主酸型阴极：电解质阳离子護 电阳极：耳嗽0注酸CuSOt和水生成斬 电解质漩卜氧化铜注：电解CuCb溶液，从理论上讲，其浓度减小，水解产生的c（H+）减小，pH增大。但实际上，阳极产生的 CI2不可能全部析出，而有一部分溶于阳极区溶液中，且与H2O反应生成

4、HCI和HCIO，故pH减小。经典题：例题1 : （ 1993年上海高考题） ：有a、b、c、d四种金属。将a与b用导线连接起来， 浸入电解质溶液中，b不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度盐酸中，d比a反应剧烈。将铜浸入 b的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入 c的盐溶液里，有金属c析出。据此判断它们的活 动性由强到弱的顺序是（）A. a c d bB. d a b cC. d b a cD. b a d c方法：金属越活泼，越易失电子，通常情况下腐蚀也越快。当两种金属相连浸入电解质 溶液后，根据得失优先法，对金属活动性与腐蚀快慢可互换判析。捷径：根据得失优先法：活泼金属作负极，被腐蚀，所以a、b

5、中活泼性ab ； a、d与等浓度盐酸反应d比a激烈，即d a ; Cu与 b盐溶液不反应，而能与 c盐溶液反应置换出 c,说明活泼性b c ，以此得答案为Bo总结：金属越活泼，越易失电子，其腐蚀也越快。部分考生由于未及考虑金属活动性与 失电子能力及腐蚀快慢的关系，而误选Co例题2 : （1991年全国高考题）：用两支惰性电极插入 500mLAgNG溶液中，通电电解， 当电解液的pH直从变为时（设阴极没有 H2放出，且电解液体积不变），电极上应析出银的质 量是 （）A. 27mgB . 54mg C . 108mgD. 216mg方法：无论是原电池，还是电解池，在放电过程中，正负极和阴阳极转移电

6、子的物质的 量均相等。此题可根据电子转移守恒求解。捷径：题中pH= 6可理解成由于Ag+的水解而使溶液显弱酸性，当 pH变为3时，n （ H+） = 1 x 10-3 mol L-1 x 0.5 L= 5 x 10-4 mol ,根据有 1mol 电子转移可产生 1mol H+ 或 1mol Ag 知，n （Ag） = n （ bf） =5X 10-4 mol ,-4-i-2m（ Ag） =5X 10- mol x 108g mol- =x 10- g=54mg , 以此得答案 B。总结：电子守恒是解答出此题的关键。部分考生由于对该题中pH=6及H+浓度的变化与转移电子和析出Ag的关系不理解，

7、而出现解题错误。此类试题也可扩展至多种溶液的混合 物进行电解（注意混合时各物质间的反应）的情况，也可扩展至原电池与电解池共存及电解池的串联问题。请记住：电子守恒。例题3 : （ 1998年全国高考）下列关于铜电极的叙述正确的是（）A.铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼粗铜时铜作阳极C. 在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D. 电解稀硫酸制 H、Q时铜作阳极方法：结合电极反应进行判断。捷径：铜锌原电池中，由于铜的金属活动性比锌弱，所以锌作负极，铜作正极。在精炼铜时，粗铜作阳极，镀件作阴极，CuSO溶液作电解液，电解稀H2SQ时，惰性电极作阳极（铂 电极或石墨电极），铜可以作阴极。以此得答案为AG总

8、结：在原电池中，活泼金属作负极，不活泼金属作正极。 在电解池中，金属作阳极（Pt、 Ai除外）金属失电子。金属作阴极，金属不会失电子。例题4 : （1996年全国高考）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 Pb 十 SO 十=Pb3O4 + 2e正极PbQ? +4H，+20 -+2e=PbSO4 +2H3O今若制得mol,这时电池内消耗的HbSQ4的物质的量至少是（）A. B C D 方法：根据转移电子守恒求解。捷径：铅蓄电池中总的反应式为 Pb+PbQ+2H2SQ=2PbSQ+2H2O,有2个电子发生转移， 即若 产生2mol电子，必然消耗2 m

9、ol H 2SQ。电解食盐水中，总反应式为：2NaCI+电解2H2O = 2NaOH+Hf +Cl2f，当有1 mol Cl 2生成时，有2 mol电子发生转移。上述反应可用关系式2H2SQt 2mol电子宀1 mol Cl 2,所以要制取 mol CI 2就消耗mol H 2SQ。选C。总结：如果套用电解AgNQ溶液时产生1 mol H +就通过1 mol电子的公式解本题时就会发 生错误，原因是应用公式的范围不对。题中是在原电池中，而公式适用于电解。例题5 : （1994年全国高考）银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2 Ag -F Z II (OH) 22 0

10、 + Zn +E20b放电在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A. AgB . Zn（OH）2C. AyOD . Zn方法：从得失电子分析。捷径：从得失电子的情况判断，失去电子的物质为负极，其化合价在反应中会升高。所 以由上式可知在负极上发生反应的物质是Zn。故选Do总结：解答该题，首先必须看清反应式中充电与放电的方向，然后才能分析。部分考生 常因没有注意充电和放电的方向，而出现误选A现象。本题为新情境试题，解答此类试题要善于理解题示的信息，并将此信息和已学的知识以 及要解决的问题联系起来， 进行分析和判断。依据原电池工作原理，在负极上发生氧化反应, 负极材料一般是较为活泼的金属，在电极

11、反应中失去电子，被氧化。例题6 : （1993年全国高考）下图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（）a极板b极析2电极Z溶液(A)石墨负极Ou朋4(B)石墨石墨负极P NaOH 1(0银铁正极AlNQa H，水溶液中Na在电极上不能得电子；阴离子为 SQ4、Cl、QH，其放电顺序为ClQH，水溶液中SQ：在电极上不能失电子。再根据要求确定电解质。捷径：(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H、Clj，阴离子只能为Cl ，其电解质是HCI、CuCI：。(2) 以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，

12、水量减少，则相当于电解水，要求阳离子除H夕卜，不能在电极上放电，阴离子除QH夕卜，不能在电极上放电，以此其电解质是NaSQ HzSQ。(3) 以碳棒为阳极，铁棒为阴极，两电极均不参于电极反应，电解过程中要求电解质和 水量都减少，则电解质是 CuSO NaCI。总结：部分学生由于未能理清放电顺序而出错。在确定放电情况时， 既要考虑电极材料，又要考虑溶液中离子得失电子的能力，而当溶液相互混合时，还要考虑离子间的反应问题。2 +例题 4 :将KMnQ 溶液酸化时，可制得 KMnQ : 3MnQ- + 4H = 2MnQ4 + MnQ2 + 2H 2O, 但最高产率只有 %所以制取KMnO常用电解法，

13、即以铁、石墨作电极电解 K2MnO溶液，则下 列有关叙述正确的是( )A. 铁作阳极，电极反应为：Fe - 2e - = Fe2+B. 铁作阳极，电极反应为：2H+ + 2e 一 = H 2 fC. 石墨作阳极，电极反应为：MnO- - e = MnQ4D. 石墨作阴极，电极反应为：4QH - 4e 一 = Q2T + 2H 2Q方法：解答本题时要从目的出发，即抓住制取KMnO这一终结点。以此分析电极材料及电 极反应时，不能仅从课本中常见电池理解，还要结合生产实际去分析。捷径：要从KMnO制得KMnO阳极必须发生 MnG4 - e = Mn O4，其材料只能为惰性电 极，A B错，C正确。再分

14、析D选项，阴极应为得电子的还原反应，故亦错误。故正确答案为 C。总结：由于MnO2-为含氧酸根离子，不少学生未能抓住电解目的，认为MnO2-不可能在电极上放电，又未能正确理解阴阳极上的得失电子问题而错选D。“具体情况具体分析”是马克思主义活的灵魂，在解题时，既要理清、联系课本上的基础知识，又要依据题目要求去求解，唯有学活用活课本知识，方能有所长进。如将电解池的阴阳极隔开与混合，则电解结果也有很大的不同。例题5 :某工厂用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水以制得Hz和C12,并以获得的气体来生产盐酸。生产盐酸时，将电解后所得CI2和f按体积比为1 :的比例送入合成炉燃烧器中燃烧。从合成炉上部出来的气

15、体(400 C)经空气冷却至130 C左右，再经石墨冷却器冷却至 2030 C,进入第一干燥塔，用 90%左右的硫酸喷淋干燥，出来的气体进入第二干燥塔，用 98%勺浓硫酸干燥脱水， 最后进入降膜式吸收塔用稀酸吸收，生成浓度为35%勺盐酸从底部流出，冷却后入成品贮槽，未被吸收的气体再用水吸收，变成稀酸后进入降膜式吸收塔用以吸 收HCl气体。2+2+2(1) 粗盐中混有Ca、Mg、SO-、泥砂等杂质，请你设计一个最合理的除杂质实验方案， 并写明简要的操作步骤和有关的离子方程式。(2) 进入合成炉内的Cl2与 H2的体积比为何要1 :?能否使Cl2过量？(3) 如果该厂每台电解槽每天耗食盐1770k

16、g(NaCI含量95%),按以上操作，在有20%损 耗时，可生产多少吨35%勺盐酸？方法：杂质的去除要考虑两点，一是所加试剂均过量，二是不能引入新的杂质。生产中 的过量问题，要从具体物质出发，考虑工业产品尽可能纯净。计算时应注意杂质、损耗、过 量等问题。捷径：(1)方案：加过量BaCl2溶液加过量NaO溶液加过量NaCO溶液过滤 加盐酸调至中性。(2) CI2与H2完全反应时的体积比为 1:1。H过量是为了使Cl2能充分反应。如果Cl2过量。则Cl 2有剩余，因其溶解度较大，将会使生产出的盐酸中含有游离的CI2。(3) 根据电解反应 2NaCl+ 2H 2O 电韬Cl 2T + H 2?+ 2

17、NaOH,n(Cl 2) = n(H2)=I1 770x95%xl03s_14,亠 4n(NaCI)= 、亀 兄.迪=X St?%Xx 10 mol。即分别有x 10 molCl 2及生成。因Cl 2与H2按1 ：体积比混合，故参加反应的 CI2为x 104mol，不计损耗可得HCI为x455610 mol x 36.5 g / mol = x 10 g，换算成 35%的盐酸为 x 10 g - 35% = x 10 g = t 。总结：除杂质时，部分学生由于未考虑所加试剂的过量问题而将Na2CO溶液放在BaCb溶液之前而出错。计算时未能注意单位而出错。课本中知识、原理与工业生产过程有机的串联

18、，是考查考生的综合能力，应用能力和知识迁移能力的重要题型，解题时既要服从课本，又要 考虑工业生产的实际情况，特别是过量问题。例题6 :关于“电解氯化铜溶液时的 pH变化”问 题，化学界有以下两种不同的观点：观点一：“理论 派”认为电解氯化铜溶液后溶液的pH升高。观点二：“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明 电解氯化铜溶液时pH值的变化如右图曲线关系。请回答下列问题： 电解前氯化铜溶液的pH直处于A点位置的原因是： (用离子方程式说明)。 “理论派”所持观点的理论依据是： 。 “实验派”的实验结论是 “精确实验”是通过确定的。 你持何种观点？你所持观点的理由是(从化学原理加以简述)。方

19、法：本题要从电解过程中的实际情况加以分析，即阳极产生的C12不能全部析出，而有部分溶于阳极区的溶液中，以此造成溶液的pH下降。捷径：分析中电解前氯化铜溶液的 pH直处于A点位置的原因是CuCb水解之故；中“理 论派”所持观点的是从电解过程中物质的变化进行的分析，依据是随着电解的进行，CuCl2溶液的浓度下降，造成 Cu2+水解产生的H+浓度下降。中实验派的实验结论可从图示找得答 案。回答本人所持观点，应从尊重实验事实方面进行回答。以此可得解题结果：Cu2+ + 2HOCu ( OH 2 + 2H ，由于CuCfc溶液中存在上述平衡，在电解时，cU得电子被还原，致使水解平衡向逆方向移动，造成c

20、( HI)下降，pH升高。pH降低，测得溶液的pH。 同意“实验派”的观点，由于 2Cl 2e= Cl 2, CI2 + H 20 HCl + HClO ，生成 HCI、HCIO,从而 造成pH下降。总结：此题对考生来说，有一定的难度，部分考生未能紧紧依靠实验事实去分析，而仅 仅从理论上去解释， 结果造成错误。当理论与实验相矛盾时，应尊重实验事实，从实验的实际情况出发，在考虑多方影响因素的情况下进行整体分析。切不可一意孤行，抓住理论不放。例题7 :铬是一种用途广泛的化工原料，但六价铬具有强烈的致癌作用，且又是一种严 重的污染物。工业上为了处理含 CaO2-酸性工业废水，按下面的方法处理： 往工

21、业废水中加 入适量NaCI，以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。试回答：(1 )加入适量 NaCI是为了 ;(2)电极反应式：阳极 ，阴极 ;(3 )由Cr2O2-变Cr3+的离子方程式为 ;(4 )工业废水由酸性变碱性原因是 ;(5)能否改用石墨电极？原因是什么？方法：从题设目的Cr2&JCr(OH)3出发，根据电解原理中阴阳极的放电顺序，再从 放电后产生的离子间的氧化还原反应去分析而获得答案。捷径：根据题意，废水的处理是使Cr2O72-变成Cr(OH)3。因此阳极上的铁失去电子变成Fe2+,再被Cr2O2-氧化成Fe3

22、+, CO2-本身被还原成Cr3+, NaCI不参与电极反应，故(1)中加入适量、. 一2+NaCI是为了增加废水的导电性。(2)中电极反应式，阳极为Fe -2e = Fe ，阴极为2H +2e 一 =H 2仁(3)中的离子方程式为 Cr2O72-+6Fe2+14Hh = 2Cr3+ +6Fe3+ +7HQ ( 4)由于 H+不断 放电而消耗及Cr2C72-与Fe2+反应时消耗造成c (H+)降低，破坏了水的电离平衡，结果造 成溶液中c(OH) C(H+)。( 5)不能改用石墨电极，因用石墨作电极，阳极产生CI2,得不到Fe2+ ,结果因缺少还原剂，不能使 Cr2O72-转化成Cr3+，产生C

23、r(OH)3而除去。总结：部分学生未能分析实验目的，而仅依据电解过程，造成错答、错析较多。电解在 工业生产中的应用较多，电解饱和食盐水、废水的处理、高锰酸钾的生产等均用到电解。在此类试题面前，既要掌握电解原理，又要辨明生产目的。聚宝盆：1 判断两种金属单质活动性的强弱可以从多角度比较，归纳起来主要有根据元素周期表中的位置，根据金属活动性顺序表， 置换反应，相同条件下金属失去电子的能力， 相同条件下金属阳离子得电子的能力，原电池正、负极中的金属电极等。 判断金属腐蚀的快慢程度一般由快到慢的顺序为：电解池中的阳极 原电池中的负极 无保护措施的金属 原电池中的正极 电解池中的阴极。2 新型原电池及电

24、解池中反应原理及电极反应式的书写是高考化学的热点题型。此类（或极板的阴阳试题的解题思路一般为： 从电解产物或现象或电极反应式判断电源的正负极 极）t确定极板材料是惰性材料还是某种金属材料t拆分参与电极反应的所有材料以确定反若需计算，可采应物与生成物t书写电极反应与总反应式t确定电解质溶液中溶质的变化。 用电子守恒法。3.离子的放电顺序的比较阳极（失电子）：金属（Pa、Au除外） S21BrCOH含氧酸根离子F。阴极（得电子）：Ag+Hg2+Cif+Pb2+Fe2+Zn2+HAl3+Mc2+Na+Ca2+K o当与Pb2+、Fe2+、Zn2+浓度相同时，得电子能力 H+Pb2+FeTZn2+。注意：（1）由于失电子能力0H含氧酸根离子F，所以含氧酸根离子及