化学反应与电能-2025年人教版高二化学寒假复习专练

第4讲化学反应与电能

模块导航

：f考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢

重点专攻：知识点和关键点梳理，查漏补缺

★难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升

B提升专练：真题感知+提升专练，全面突破

考点1原电池的工作原理一

i.原电池的概念

定义：把化学能转化为电能的装置。

2.原电池的构成

⑴半电池

原电池由两个半电池组成，半电池包括电极材料和电解质溶液。

(2)电极材料

一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属(或导电的非金属)

作正极。

(3)形成闭合回路

两个半电池通过盐桥和导线连接，形成闭合回路。

两个隔离的半电池通过盐桥连接起来，盐桥中通常是装有含KC1饱和溶液的琼脂。

3.原电池的工作原理

(1)一般，原电池反应为自发的氧化还原反应，且AH<0。

(2)半反应：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。

(3)电子流向：电子由负极经导线流向正极。

(4)离子流向：盐桥中的阳离子流向正极，阴离子流向负极。

(5)盐桥的作用：

①将两个半电池隔开，提高电池效率。

②连接两个半电池，保持溶液的电中性，形成闭合回路。

【特别提醒】

(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可

能参与反应，也可能不参与反应。

(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能

自发进行的氧化还原反应。

(3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱，也要考虑电解质溶液性质。如Mg—A1—

HC1溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为AL正极为

Mgo

(4)单液电池和双液电池的比较

装置I中还原剂Zn与氧化剂Ct?+直接接触，会直接发生氧化还原反应，易造成能量损耗；装置II中，

还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。

(5)原电池正负极的判断方法

①看电极材料：一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电

的非金属作正极。

②看电极反应：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

③看电子流向：电子从负极经导线流向正极。

④看离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

⑤看电极发生的现象：负极参加反应时，负极材料不断溶解质量减小，正极质量增加或质量不变。

考点2化学电源

1.一次电池

(1)碱性锌锦干电池

负极反应：Zn+2OH——2屋=Zn(OH)2；

正极反应：2MnO2+2H2O+2e=2Mn00H+2OH；

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2o

(2)锌银电池

负极反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；

正极反应：Ag2O+H2O+2e~=2Ag+2OH^;

总反应：Zn+AgjO+H2O=Zn(OH)2+2Ago

(3)锂电池

Li-SOCb电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCL—SOCb,电池

总反应可表示为4Li+2soeh=4LiCl+SO2t+So其中：

负极材料是Li,电极反应式为4Li—4屋=4Li+,正极反应式为2soe12+4屋=502t+S+4C1，

2.二次电池

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb,正极材料是PbCh。总反应为Pb(s)+PbO2(s)+

2H2so4(叫)X山2PbSO4(s)+2H20(1)。

允电

(1)铅蓄电池的放电反应为原电池反应

2

负极：Pb-2e-+SO4-=PbSO4

正极：PbO2+2e-+SO/一+4H+===PbSO4+2H2O

(2)铅蓄电池的充电反应

2

阴极：PbSO4+2e===Pb+SO4-

2+

阳极：PbSO4-2e-+2H2。===PbO2+SO4-+4H

可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记

为负连负，正连正。

3.氢氧燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。

种类酸性碱性

+

负极反应式2H2-4e-=4H2H2+4OH'-4e==4H2O

-+

正极反应式O2+4e+4H=2H2OO2+2H2O+4/=4Oir

电池总反应式2H2+O2=2H2O

【特别提醒】

(1)所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总方程

式类似燃烧的总方程式，条件不同。

(2)理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烧、脱、甲

醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超高。

(3)二次电池放电、充电反应及充电连接

考点3电解原理

1.电解和电解池

(1)电解是在直流电作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。

2.电解池的工作原理

(1)电极名称及反应类型

阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；

阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。

(2)电子流向：负极一阴极、阳极—正极。

(3)离子的移动方向：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

(4)电解池的构成条件

具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。

3.电解反应的放电规律

(1)阴极：

无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。

阳离子放电顺序：

(2)阳极:

溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料(电极为活性电极)本身失去电子被氧化而溶

入溶液中。

阴离子放电顺序:

4.以惰性电极电解电解质溶液的规律

（1）电解水型（强酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐溶液）

电解质溶

实例电极反应式及总反应式复原方法

液浓度

阴极：2H++2屋=H2f

阳极：2H2。一=4m+02T

H2SO4增大加水

由ft?

总反应式：2H2。2矍2H2f+O2T

阴极：4H2O+4e===2H2T+40口

阳极：40H-4e=2HO+OT增大

NaOH22H2O

由解

总反应式：2H2。国22H2f+02T

阴极：4H2O+4e===2H2T+4OH-

阳极：2HO-4e===OT+4H+增大

Na2sO422H2O

由解

总反应式：2H2。皇型2H2f+O2T

（2）电解电解质型［无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液（如HC1、CuCl2）］

电解质溶液

实例电极反应式及总反应式复原方法

浓度

阴极：2H++2e-==H2T

HC1阳极：2Cl-2e-=C12T通入HC1气体

由解

总反应式：2HC1叁第H2T+CI2T

减小

阴极：Cu2++2e-^=Cu

阳极：2CF—2e-=Cbf加固体

CuCl2CuCl2

总反应式：CuCb兽工Cu+CLT

⑶放H2生碱型（活泼金属的无氧酸盐）

电解质溶液浓

实例电极反应式及总反应式复原方法

度

-

阳极：2Cr-2e=Cl2t

减小并生成新通入HC1气

NaCl阴极：2H2O+2e--H2T+2OlT

电解质体

总反应式：2Cr+2H2O&NC12T+H2T+2OH-

（4）放Ch生酸型（不活泼金属的含氧酸盐溶液）

电解质溶液浓

实例电极反应式及总反应式复原方法

度

阳极：2H2。-4e-=4H++O2T

减小并生成新力口或

阴极：2+CuO

CuSO42Cu+4e=4Cu

电解质

CuCO3

总反应式：2CU2++2H2。里暨2Cu+O2T+4H+

阳极：2H2。一4屋=4父+02T

减小并生成新

阴极：4Ag4+4e-^=4Ag

AgNOs加Ag2O

电解质

总反应式：4Ag++2H2。空维4Ag+02T+4H+

【特别提醒】

(1)活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。

(2)电解的离子方程式中，若参与电极反应的H+或OJT是由水电离出来的，用H2O作为反应物。

(3)电极反应式的书写方法

以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例

①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。

②找离子：电解质溶液中：Ci?*、H\SQF，OH'o

③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：CU2+>H+(水)，阳极：OH-(ZJC)>SOF=

-+

④电极式：阴极：012++2屋=Cu,阳极：2H2O-4e=O2t+4Ho

⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件

2+

2CU+2H2O=^^2CU+ChT+4m、2CuSO4+2H2O^^2Cu+O2?+2H2SO40

(4)电解后电解质溶液的复原

需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSCU溶液，要恢复

原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO,也可以加入C11CO3,但不能加入CU(OH)2,因为CU(OH)2与

生成的H2s04反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全

反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。

考点4电解原理的应用

1.氯碱工业

(1)电极反应

阳极：2c「-2/=Cbf(反应类型：氧化反应)；

阴极：2H++2屋=氏T(反应类型：还原反应)。

检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2o电解时向食盐

水中滴加酚醐，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。

(2)电解方程式

由解

化学方程式：2NaCl+2H2O^=2NaOH+H2t+C12t；

由解

禺子方程式：2C厂+2H2O=2OH-+H2t+C12t。

（3）阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图

①阳离子交换膜的作用

阻止01T进入阳极室与Cb发生副反应：2Na0H+C12=NaCl+NaC10+H2。，阻止阳极产生的Ch和

阴极产生的H2混合发生爆炸。

②a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液；X、Y

分别为、

C12H2O

【特别提醒】隔膜的作用

（1）能将两极区隔离，阻止两极区生成的物质接触，防止发生副反应。

（2）能选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

2.电镀

应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。

实例——电镀铜

阳极（铜片）：Cu—2e-^=Cu2+；阴极（待镀铁件）：Cu2++2e==Cuo

3.电冶金

（1）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Cl?+的盐溶液。

③电极反应式

阳极：Zn-2e=Zn2+>Fe_2e=Fe2+^Ni-2e~=Ni2+、Cu_2e=Cu2+；

阴极：Cu2++2e=Cu»

④阳极泥的形成

粗铜中不活泼的杂质（金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等）在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失

去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。

（2）利用电解熔融盐（或氧化物）的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

总方程式阳极、阴极反应式

由解

冶炼钠2NaCl（熔融）--2Na+CLt2C1—2e=C12t、2Na++2e-=2Na

由解

冶炼镁MgCb（熔融）」-Mg+CLt2c「一21=CLt、Mg2++2e-=Mg

由解2-、3+

冶炼铝2Al2。3（熔融）----4A1+3O2f6O-12e~=3O2t4Al+12e~=4Al

工业电解氧化铝制取金属铝时，常加入冰晶石（NasAlF0其作用是降低熔化温度。电解过程中还需不

断补充阳极（石墨），其原因是阳极生成的氧气与石墨电极发生了反应。

【特别提醒】

(1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质

量不相等。

(2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金

属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。

考点5金属的腐蚀与防护

1.金属的腐蚀

(1)金属腐蚀的本质

金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

(2)金属腐蚀的类型

①化学腐蚀与电化学腐蚀

类型化学腐蚀电化学腐蚀

金属与接触到的物质直接发生化

条件不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应

学反应

本质M—

现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀

区别无电流产生有微弱电流产生

联系电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重

②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)

类型析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性

电极负极Fe—2e-=Fe2+

+

反应正极2H+2e-=H2t。2+2H2。+4e^=4OH~

+2+

总反应式Fe+2H=Fe+H2T2Fe+02+2H2O=2Fe(OH)2

联系吸氧腐蚀更普遍

钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为

4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3-H12C)(铁锈)+(3-%)H20。

(3)金属腐蚀快慢的判断方法

①在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀〉原电

池的正极〉电解池的阴极。

②同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液〉弱电解质溶液＞非电解质溶液。

③对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。

④金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。

2.金属的防护

(1)改变金属材料的组成

在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。如普通钢中加入银、铭等制成不锈钢产品，

钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。

(2)在金属表面覆盖保护层

在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制

品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铭、保等；利用化学方法、离子注入

法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。

(3)电化学保护法

金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，

如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。

(1)牺牲阳极法

原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。

应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。

(2)外加电流法

原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。

应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。

【特别提醒】

(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况以吸氧腐蚀为主。

(2)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2+,而非Fe3+。

(3)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。

(4)不要因为“阳极”“阴极”而把牺牲阳极法的工作原理当作电解原理。

(5)判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理，要看是利用电解原理的外加电流法还是应用原电池

原理的牺牲阳极法，两者不能混淆。

强化点一原电池原理的应用

1.原电池的设计

(1)原电池设计的关键

①外电路：负极(还原性较强的物质)^^一正极(较稳定的金属或能导电的非金属)。

②内电路：将两极浸入电解质溶液中，使阴、阳离子做定向移动。阴离子移向负极，阳离子移向正

极。

⑵设计原电池的思路(以Cu与AgNO3反应为例)

［正极：2Ag++2e-=2Ag

①明确两极反应履八c_「2+

〔负极：Cu-2e=Cu2

②选择电极材料

|负极材料一般为较活泼易失电子的物质，如Cu

［正极材料一般为导电性材料且活泼性较差，如C、Ag等

③选择电解质溶液

‘不含盐桥：参与正极反应的氧化剂，如AgNCh

含盐桥：负极区溶液一般含负极材料的金属离

子，如C/+

、正极区溶液为参与正极反应的氧化剂，如AgNCh

(4)画装置图：注明电极材料和溶液成分

2.加快化学反应速率

在锌与稀H2s。4反应时加入少量CuSCU溶液，CuS04与锌发生置换反应生成Cu,从而形成Cu—Zn微

小原电池，加快产生H2的速率。

3.金属活动性强弱比较

一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属。

如：有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判

断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b»

【典例11控制合适的条件，将反应2Fe3++2ra2Fe2++L设计成如图所示的原电池。下列判断不

正确的是()

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，向甲中加入FeCh固体，乙中的石墨电极为负极

答案：D

解析：由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3+得到电子变为Fe2+,被还原，T失去电子变为L，被氧

化，A、B项正确；电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；向甲中加入FeCb固体，对于

3+2+

2Fe+2F2Fe+l2,平衡向逆反应方向移动，此时Fe?+被氧化，L被还原，故甲中石墨电极为负

极，乙中石墨电极为正极，D项错误。

【解题技巧】

(1)设计带盐桥的原电池装置时，一般负极金属元素与其电解质溶液中的阳离子元素保持一致，正极金

属元素与其电解质溶液中的阳离子元素保持一致。如Cu—Zn原电池中，Zn与ZnSCU溶液，Cu与CuSCU

溶液分别构成半电池。

(2)“装置图”常见失分点提示

①不注明电极材料名称或元素符号。

②不画出电解质溶液(或画出但不标注)。

③误把盐桥画成导线。

④不能连成闭合回路。

强化点二化学电源

1.二次电池电极反应的书写

(1)明确两极的反应物。

(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。

(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。

(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意：①H+在碱性环境中不存在；②。2-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+,生成H2O,在中

性或碱性环境结合H2O,生成OIF；③若己知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后

在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应

式。

2.燃料电池电极反应式的书写方法

负极为燃料失电子发生氧化反应。

正极为。2得电子发生还原反应。

如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法：

第一步确定生成物

Q四0

CH4----K0H_

_CO2------->COF+H2O

第二步确定电子转移和变价元素原子守恒

-4_+4

-

CH4-8e—>COr+H2O；

第三步依据电解质性质，用OH」使电荷守恒

CH4-8e-+lOOH—>COF+H2O；

第四步依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数

CH4-8e"+lOOH-=COF+7H2O«

【典例2］一种甲醇燃料电池是采用箱或碳化鸨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的

甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：

(1)这种电池放电时发生的化学方程式：o

(2)此电池的正极反应式：,负极反应式：»

(3)电解液中H+向极移动，向外电路释放电子的电极是0

(4)使用该燃料电池的另一个好处是=

答案：(1)2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

++

(2)3O2+12H+12e~=6H2O2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H

(3)正负极(4)对环境无污染

解析：(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的CO?不与H2sCU反应，故电池反应

为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O„

(2)电池的正极为O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成H2O,用电池总反应式减去正极反应式即可得出

负极反应式。

(3汨+移向正极，在正极生成水。

(4)产物是CO2和H2O,不会对环境造成污染。

【解题技巧】

(1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续的由外部供给。

(2)燃料在燃料电池内的化学反应并不是通常所说的燃烧，不是化学能转换成热能再转换成电能，而是

由化学能直接转化为电能。

(3)书写燃料电池的化学方程式或电极反应式时，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下

CO2以CO,形式存在。

强化点三电解池的工作原理

1.电解池的阴、阳极的判断方法

2.电解时电极产物的判断

【典例3】⑴电解MnSCU溶液可制备MnCh，其阳极的电极反应式为。

(2)将用烧碱吸收H2s后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生

如下反应：S2—2e^^=S；(〃-1)S+S?一^=S厂。

①写出电解时阴极的电极反应式：O

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式为O

(3)铀元素(Ce)是锢系金属中自然丰度最高的一种，常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染

物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NOE、NO,(二者物质的量之比为1：1)。可采用电解法将上述吸收

液中的NO5转化为无毒物质，同时再生成Ce4+,其原理如图所示。

①Ce4+从电解槽的(填字母)口流出，电极反应式：o

②写出阴极的电极反应式：o

答案：(l)Mn2++2H2O—2e-=MnO21+4H+

⑵①2H20+21=H2f+201r②S『+2H+=(〃-1)S|+H2ST

3+4++

(3)@aCe-e-=Ce"②2NC)2+8H+6/=N2T+4H2O

解析：(3)①Ce4+在阳极生成，从a口流出。②NOW转化为无毒物质，则NOE在阴极得电子，转化为N2,

由得失电子守恒、电荷守恒可得阴极电极反应式。

【解题技巧】

(1)阴极只作导体，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。

(2)电解水溶液时，K+〜AF+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、

Al等金属。

(3)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电。因此，电子和离子的移动遵循“电

子不下水，离子不上线”。

(4)书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成

分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H2。+2屋=H2T+20H,总反应式为2c「十

2H2。里曼20IT+H2T+CI2T。

强化点四电解的有关计算

1.三个计算原则

(1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。

(2)串联电池中各电极上转移的电子数目相等。

(3)电源输出的电子总数和电解池中各电极上转移的电子数目相等。

2.六种常见计算类型

(1)两极产物的定量计算。

(2)溶液pH的计算｛pH=—lgc(H+)｝。

(3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定。

(4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量。

(5)计算析出的气体体积或物质的量。

(6)电极质量的变化。

3.三种常见计算方法

(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其

依据是电路上转移的电子数相等

(2)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比例式计算

(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的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.

以通过4mol「为桥梁可构建如下关系式：

(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)

【典例4】将1L含有0.4molCu(NO3)2和0.4molKC1的水溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一

电极上析出19.2gCu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的

溶解X)

A.3.36LB.5.6LC.6.72LD.13.44L

答案：B

解析：阴极析出铜0.3mol,由Cu2++2e-=Cu知C/+得至!|0.6mol电子，根据2c「一2/=。23求出

当溶液中C厂全部参与电极反应时，放出CL0.2mol,失去电子0.4mol。因此在阳极还有OH一放电，根据

4OEF—4e-=210+02?和电子守恒，在阳极有0.05mol。2放出，即阳极共放出0.25mol、标准状况下为

5.6L的气体。

【解题技巧】电解相关计算的两个要点

(1)熟练掌握电极反应式的书写，判断各电极生成的产物。

(2)每个电极上转移的电子数都是相等的。

》真题感知

1.（2024.海南海口）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

被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变

化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为

A.D>C>A>BB.D>A>B>CC.D>B>A>CD.B>A>D>C

【答案】B

【解析】将A与B用导连接结起来，浸入电解质溶液中，可构成原电池结构，B不易被腐蚀，说明B作

正极，则A金属活动性比B强；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，说明D金属活

动性比A强；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化，说明B的金属活动性比Cu强；将铜浸入C的盐溶液

中，有金属C析出，说明Cu的金属活动性比C强。综上分析得金属活动性由强到弱的顺序为：

D>A>B>C,故选B。

2.（2024湖南邵阳）根据下图，下列说法正确的是

A.装置I和装置II中负极反应均是Fe-2e-=Fe2+

B.装置I和装置II盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

C.装置I和装置II中正极反应式均为O2+2H2O+4e-=4OH;

D.放电过程中，装置I和装置H中正极区溶液的pH均逐渐增大

【答案】D

【分析】由题干装置可知，装置I中Zn比Fe活泼，则Zn作负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+,Fe作正

2+

极，电极反应为:O2+2H2O+4e=4OH-,装置H中Fe比铜活泼，则Fe作负极,电极反应为：Fe-2e=Fe,

Cu作正极，电极反应为：2H++2e=H2T，据此分析解题。

【解析】A.由分析可知，装置I中负极反应为：Zn-2e=Zn2+,装置H中负极反应是Fe-2e=Fe2+,A错

误；

B.由分析可知，装置I中左侧为正极，右侧为负极，则盐桥中的阳离子由负极移向正极即向左侧烧杯移

动，而装置n中左侧为负极，右侧为正极，则盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，B错误；

C.由分析可知，装置I中正极反应为：O2+2H2O+4e-4OH-,而装置H中正极反应式均为2H++2e=H2T，C

错误；

D.由分析可知，放电过程中，装置I中正极反应为：O2+2H2O+4e-4OH-,而装置II中正极反应式均为

2H++2e-=H2f,故装置I和装置n中正极区溶液的pH均逐渐增大，D正确；

故答案为：D„

3.（2024•江西吉安）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所

示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是

A.电流由Y极通过外电路流向X极

B.电池工作时，Li+通过离子导体移向X极区

C.X极发生的反应为2H++2e-=H?T

D.Y极每生成1molCl2,X极区得到2molLiCl

【答案】A

+

【解析】A.加入盐酸，X极上生成氢气，H+发生还原反应：2H+2e-=H2T,X极为正极，Y极上C「

发生氧化反应：2Cr-2e-=ClJ,Y极是负极，在外电路中电流由正极流向负极，A错误；

B.电池工作时，Li+向X极区移动，B正确；

+

C.X极上生成氢气，H+发生还原反应：2H+2e-=H2T,C正确；

D.Y极每生成1molCb,转移2moi电子，有2moiLi+向正极移动，则X极区得到2moiLiCl,D正

确；

答案选A。

4.（024•广西玉林）微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同

时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图的装置处理有机废水（以含

CH3coeT的溶液为例），下列说法正确的是

A.该电池可在高温环境下工作

B.Y为阴离子选择性交换膜

+

C.负极反应式为：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2T+7H

D.每消耗2.24L的空气，有0.4mol电子转移

【答案】C

【分析】该装置为原电池，有机废水中的CH3coeT发生失电子的氧化反应生成CO?,负极反应式为

+

CH3COO+2H2O-8e=2CO2T+7H,正极反应式为4JT+0?+4e-=2凡0,原电池工作时，阴离子移向

负极、阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜移向正极、C「通过阴离子交换

膜移向负极，可实现海水淡化，则隔膜Y为阳离子交换膜，据此分析解答。

【解析】A.该装置为微生物脱盐电池，温度过高会导致微生物死亡，海水淡化效果变差，故A错误；

B.负极区生成氢离子，需要氯离子，正极区消耗氢离子，需要钠离子，所以Y是阳离子交换膜，故B错

误；

C.负极上CH3coeT失电子发生氧化反应生成二氧化碳，同时生成氢离子，电极反应式为

+

CH3coeT+2H2O-8b=2CO2T+7H,故C正确；

D.未讲明标况，且标况下2.24L空气中含有n（02）=0.1x20%=0.02mol,每消耗Imol氧气转移4moi电

子，据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02molx4=0.08mol,D错误；

答案选C。

5.（2024.陕西宝鸡）欧洲足球锦标赛事中的拍摄车，装着“绿色心脏”-质子交换膜燃料电池，其工作原理

如图所示。下列叙述中正确的是

A.装置中的能量变化为电能转化为化学能

B.通入氢气的电极发生还原反应

C.通入空气的电极反应式：02+4—4H+=2比。

D.装置中电子从通入空气的电极经过导线流向通入氢气的电极

【答案】C

【解析】A.燃料电池是将化学能转化为电能，A错误；

B.负极的电极反应为：H2-2e=2H+,H2失去的电子被氧化发生了氧化反应，B错误；

C.氢气失电子生成的H+,通过质子交换膜由负极流向正极，正极的电极反应式为：。2+4已+4H+=2H2。，

C正确；

D.通入氢气的电极失去的电子经过导线流向通入空气的电极，D错误；

故答案为：Co

6.（2024.湖北恩施）氨作为一种无碳富氢化合物，其具有价廉、不易燃、易储存等特点，被认为是可替代

氢用于燃料电池的理想材料。NH3-O2燃料电池如图所示，下列说法错误的是

A.电极b为正极，发生还原反应

B.电极a上电极反应：2NH3+6OH-6e=N2+6H2O

C.电池工作时Na，向电极b迁移

”（NHJ3

D.电池工作时电极上理论消耗的告收二：

矶。2）4

【答案】D

【分析】

电极a上NH3发生失电子的氧化反应生成N2和H2O,电极a为负极，电极b为正极。

【解析】A.根据分析，电极b为正极，电极b上02发生得电子的还原反应，A项正确；

B.电极a上NH3发生失电子的氧化反应生成N2和H2O,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,B项

正确；

C.电池工作时阳离子向正极迁移，则Na+向电极b迁移，C项正确；

D.电极a的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2。，电极b的电极反应式为Ch+4e-+2H20=40匹，根据

w（NH,）4

得失电子守恒，电池工作时电极上理论消耗的匕彳=；,D项错误；

”（。2）3

答案选D。

7.（2024.福建泉州）我国科研团队研究出一种MB（亚甲基蓝）/MnO2固态无扩散氢离子电池，该电池模型

如图所示，充电时，MM+沉积在石墨毡上生成MnCh,下列说法错误的是

A.放电时，石墨毡作正极

B.放电时，H+从右侧区移到左侧区

C.充电时，阴极发生反应MB+2H++2e=H2MB

D.充电时，若转移0.2M个电子石墨毡质量增加8.7g

【答案】B

【分析】由充电时，锦离子沉积在石墨毡上生成二氧化锦可知，放电时，活性炭是原电池的负极，H2MB

在负极失去电子发生氧化反应生成MB和氢离子，石墨毡作正极，酸性条件下二氧化铳在正极得到电子发

生还原反应生成锦离子和水；充电时，与直流电源负极相连的活性炭作阴极，酸性条件下MB在阴极得到

电子发生还原反应生成H2MB,石墨毡作阳极，水分子作用下镒离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二

氧化镒和氢离子。

【解析】A.由分析可知，石墨毡作正极，酸性条件下二氧化铸在正极得到电子发生还原反应生成镒离子

和水，故A正确；

B.由分析可知，放电时，活性炭是原电池的负极，石墨毡作正极，则氢离子通过质子交换膜从左侧区移

到右侧区，故B错误；

C.由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的活性炭作阴极，酸性条件下MB在阴极得到电子发生还

原反应生成H2MB,电极反应式为MB+2H++2e-=HzMB,故C正确；

D.由分析可知，充电时，石墨毡作阳极，水分子作用下镒离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化

镒和氢离子，电极反应式为Mn2+—2e-+2H2O=MnO2+4H+,则转移0.2M个电子时，石墨毡增加质量为

0.2N.1,“

^p-x—x87g/mol=8.7g,故D正确；

故选B。

8.（2024.河北张家口）我国海域辽阔，海岸线漫长，岛屿众多，海水电池的研究十分重要。某铝-海水电

池的工作原理示意图如下。该电池M极采用银网惰性电极，同时可在电池右侧完成铝的回收。下列说

法正确的是

A.电势：N电极〉M电极

B.M极的电极反应式为02+2比0+4片=4011-

C.离子交换膜可选用阳离子交换膜

D.当N极质量减少5.4g时，理论上M极消耗3.36L空气（标准状况下）

【答案】B

【分析】电极N为负极，电极反应式为Al-3e-=AF+,电极M为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH;

据此作答。

【解析】A.由题意可知铝电极为负极，电势：M电极〉N电极，故A错误；

B.M极氧气参与反应，所以电极反应式为。2+2凡0+46一一40n，故B正确；

C.若用阳离子交换膜，无法在右侧回收铝，故C错误；

D.根据N电极反应方程式Al-3e=Al3+,当N极减少5.4gAl时，理论上M极消耗标准状况下3.36L氧

气，故D错误；

答案选B。

9.（2023•河南焦作）研究人员利用膜电解技术，以NazCrO,溶液为主要原料制备NazCrz。’的装置如图所

示。已知：在不同pH时CrzO,和CrO;在溶液中可相互转化，Cr。：和CrOj的物质的量浓度的对数

与pH的关系如图所示。下列叙述正确的是

A.a为负极，b为正极

B.NazCrz。,在阴极室制得

C.阳极的电极反应式为2H2O+4e-=H/+2OH-

D.外电路中每通过Imol电子，产生标准状况下16.8L气体

【答案】D

【分析】根据图象可知，当溶液酸性较强时，可几乎全部转化为。马°；,故产品室的酸性应该很

强，推知产品室为阳极室。

【解析】A.由分析可知，产品室为阳极室，故a为正极，b为负极，故A错误。

B.由分析可知，NazCr?。?在阳极室制得，故B错误。

C.由分析可知，阳极的电极反应式为2HQ-4e-=C）2T+4H+,故c错误。

D.由分析可知，外电路中通过Im