原电解池知识点和习题

考点一原电池及其工作原理1．概念把化学能转化为电能的装置。2.构成原电池的条件①有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。②电极材料均插入电解质溶液中。③两极相连形成闭合电路。④能自发的、放热的氧化还原反应3、原电池工作原理电子沿导线传递，产生电流e-氧化反应负极正极还原反应电解质溶液阴离子阳离子4原电池正负极的判断：⑴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。⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。⑶根据电极变化判断：氧化反应→负极；还原反应→正极。⑷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。⑸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。5、电极反应式的书写：负极：⑴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-ne-=Mn+如：Zn-2e-=Zn2+②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正极：⑴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=H2CuSO4电解质：Cu2++2e=Cu⑵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反应①当电解液为中性或者碱性时，H2O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-②当电解液为酸性时，H+比参加反应，产物为H2O6．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7．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8．金属的防护⑴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。⑵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另一种金属。⑶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。②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考点二原电池原理的应用1．用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。2．设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。3．比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。4．加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。考点三化学电源1．碱性锌锰干电池——一次电池总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－；负极反应：2．锌银电池——一次电池负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；总反应式：3．二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。(1)放电时的反应①负极反应：；②正极反应：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O；③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。(2)充电时的反应①阴极反应：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；③总反应：2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4。4．燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正极反应式O2＋4e－＋4H＋=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－电池总反应式2H2＋O2=2H2O燃料电池的电极反应式书写规律:①写出燃烧反应；②根据电解液改写燃料电池总反应；③写出正极的电极反应式④由电子转移数目及原子守恒，电荷守恒写出负极的电极反应式。或者由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－=2O2－(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。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20～50倍。电极反应：铝是负极4Al-12e-==4Al3+；石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-考点四电解池1、概念电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。电解池（电解槽）：把电能转化为化学能的装置。电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______运动；在外电源的作用下，形成_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是___的前题。2、原电池和电解池的比较．要有自发的氧化还原反应．要有活泼性不的两电极．两电极插入电解质溶液中，形成闭合的回路．要有外接的直流电源2．要有两个电极3．两电极插入电解质溶液中，形成闭合的回路【放电顺序判断】1．阳极首先看电极，若是活性电极(除金、铂外的金属)，则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极(如石墨、铂、金等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断，放电顺序：阳极：金属(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。2．阴极1）直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断、阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度较小时)。【解题思路】①确定阳极的电极材料②确定溶液中的阴阳离子③根据阴阳离子的放电顺序写出电极反应式【对点达标】已知用惰性电极进行下面溶液的电解实验，完成下表内容电解质溶液电极反应电解对象电解质浓度的变化pH的变化电解质溶液复原需加入NaOH阴极：阳极：总反应：H2SO4阴极：阳极：总反应：Na2SO4阴极：阳极：总反应：HCl阴极：阳极：总反应：CuCl2阴极：阳极：总反应：NaCl阴极：阳极：总反应：CuSO4阴极：阳极：总反应：3、电解原理的应用1．电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Ag－e－=Ag＋；阴极：Ag＋＋e－=Ag。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。2．电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－=Cu。电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极Cu－2e-=Cu2+阴极Cu2++2e-=Cu阳极：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等阴极：Cu2++2e-=Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小3．电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。原电池和电解池习题专练1、下列反应不可用于设计原电池的是（）A.NaOH+HCl====NaCl+H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑D.4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)32、下列关于原电池的叙述中错误的是()A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转变为电能的装置C.在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D.原电池放电时，电流的方向是从正极到负极3、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：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O在此电池放电时，负极上发生反应的物质是()A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnFeNaCl溶液CFeNaCl溶液CA．铁片为正极，碳棒为负极B．铁被腐蚀，碳棒上有氯气放出C．碳棒附近的溶液可使酚酞变红D．导线上有电流通过，电流方向是由铁极流向碳极5、下列各装置能够构成原电池的是()6、最近科学家开发出一种新型的燃料电池—固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18)作燃料，电池中间部分为固体氧化物陶瓷，可传递氧离子。下列说法中正确的是A.电池工作时，氧气发生氧化反应B.电池正极的电极反应为：O2+2H2O+4e-==4OH－C.电池负极的电极反应为：2C8H18+50O2-==16CO2+18H2O+100e-D.若消耗的O2为11.2L(标准状况)，则电池中有1mol电子发生转移7．下列各装置中都盛有0.1mol·Lˉ1的NaCl溶液，放置一定时间后，锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是①②③④A．③①④②B．①②④③C．①②③④D．②①④③8．下列事实不能用电化学理论解释的是A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B．铝片不用特殊方法保存C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快D．镀锌的铁比镀锡的铁耐用9、X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池，X、Y相连时，Ｘ为负极；Z、W相连时，电流方向是Ｗ→Ｚ；X、Ｚ相连时，Ｚ极上产生大量气泡；Ｗ、Y相连时，Ｗ极发生氧化反应。据此判断金属的活动性顺序是A.Y＞W＞Z＞X B.X＞Z＞W＞YC.Z＞X＞Y＞WD.X＞Y＞Z＞W10、某学生欲完成2HCl＋2Ag＝2AgCl↓＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的是11．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是()A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D．锌用阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子12、某混合溶液中只含有两种溶质NaCl和H2SO4，且n(NaCl):n(H2SO4)=3：1。若以石墨电极电解该溶液，下列推断中不正确的是A．阴极产物为H2B．阳极先析出Cl2，后析出O2C．电解液的pH不断增大，最终大于7D．整个电解的过程实质是电解水13、用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一物质中（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是A．CuSO4[Cu(OH)2]B．NaOH[NaOH]C．NaCl[盐酸]D．AgNO3[Ag2O]14．等质量的两份锌粉a、b分别加入到两份质量相同的过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图为产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系，其中正确的是()15.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列叙述不正确的是（）A.放电时负极反应为：3Zn-6e-+6OH-====3Zn(OH)2B.放电时正极反应为：2+6e-+8H2O====2Fe(OH)3+10OH-C.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强16.氢氧燃料电池所耗原料为H2和O2，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的KOH溶液。下列有关叙述正确的是（）A.负极反应为O2+4e-+2H2O====4OH-B.正极反应为2H2+4OH--4e-====4H2OC.工作时正极区pH升高，负极区pH降低D.工作时，溶液中阴离子移向正极17.用惰性电极电解500mLCuSO4溶液，电解一段时间后，发现阴极增重0.064g（假设电解时该电极无H2析出，且不考虑水解和溶液体积变化），此时溶液中c(H+)约为（）A.4×10-3mol·L-1B.2×10-3mol·L-1C.1×10-4mol·L-1