高三化学第一轮复习原电池电解池练习题

电化学是高中化学的重要组成部分，也是高考的热点与难点。原电池与电解池的原理、电极反应式的书写、金属的腐蚀与防护以及相关计算，不仅需要扎实的理论基础，更需要清晰的逻辑分析能力。在第一轮复习中，通过有针对性的练习来巩固概念、突破难点，是提升解题能力的关键。以下精选了部分典型习题，并附上详细解析，希望能助同学们一臂之力。一、原电池部分原电池的核心在于理解自发进行的氧化还原反应如何将化学能转化为电能。判断电极、书写电极反应式、分析电子与离子的移动方向是解题的基础。例题1：基础概念辨析与应用某兴趣小组设计了如下几种原电池装置，试回答下列问题：（1）若装置中电解质溶液为稀硫酸，电极材料分别为锌片和铜片。①指出正负极，并说明判断依据。②电子在外电路中的流向如何？溶液中氢离子的移动方向是？③写出两极的电极反应式。（2）若将（1）中的稀硫酸替换为乙醇，闭合开关后，电流表指针是否会偏转？为什么？解析思路：（1）这是考查铜锌原电池的基础题。首先要明确，原电池的形成需要两个活泼性不同的电极、电解质溶液以及闭合回路，更核心的是要有自发进行的氧化还原反应。①锌的金属活动性强于铜，因此锌更容易失去电子，作负极；铜则为正极。判断依据就是电极材料的活泼性差异以及氧化还原反应中电子的得失。②电子由负极（锌）流出，经外电路流向正极（铜）。溶液中的阳离子（氢离子）会向正极移动，以平衡正极附近因得到电子而带负电的趋势。③负极（锌）发生氧化反应：Zn-2e⁻=Zn²⁺；正极（铜）发生还原反应：2H⁺+2e⁻=H₂↑。（2）乙醇是非电解质，其溶液不导电，无法形成闭合回路，因此电流表指针不会偏转。这也提醒我们，电解质溶液的导电性是形成原电池的必要条件之一。例题2：新型化学电源与电极反应式书写氢氧燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。它以氢气为燃料，氧气为氧化剂，电极材料一般为惰性电极，电解质溶液可以是酸性、碱性或中性。请分别写出在酸性和碱性介质中，氢氧燃料电池的正极、负极反应式以及总反应式。解析思路：燃料电池的总反应通常就是燃料燃烧的反应，但要注意介质的酸碱性对产物存在形式的影响。总反应式：2H₂+O₂=2H₂O（此反应在不同介质中相同）。酸性介质中：负极（H₂失电子，氧化反应）：H₂失去电子变成H⁺，因为介质酸性，H⁺可以稳定存在。所以电极反应式为：2H₂-4e⁻=4H⁺。正极（O₂得电子，还原反应）：O₂得到电子，结合介质中的H⁺生成H₂O。电极反应式为：O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O。碱性介质中：负极（H₂失电子）：H₂失去电子后生成的H⁺会与碱性介质中的OH⁻结合生成H₂O，所以电极反应式为：2H₂-4e⁻+4OH⁻=4H₂O。正极（O₂得电子）：O₂得到电子，结合介质中的H₂O生成OH⁻。电极反应式为：O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻。书写电极反应式时，要遵循电子守恒、电荷守恒（可利用H⁺或OH⁻、H₂O来平衡电荷）和原子守恒。二、电解池部分电解池是将电能转化为化学能的装置，其核心是在外加电源的作用下，迫使非自发的氧化还原反应发生。准确判断阴阳极、分析离子放电顺序、书写电极反应式是掌握电解池的关键。例题3：电解原理与产物判断用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，分别指出阳极和阴极上得到的产物，并分析溶液pH的变化（不考虑溶液体积变化）。（1）电解NaCl溶液（饱和）（2）电解CuSO₄溶液解析思路：首先明确，惰性电极不参与反应，电极产物由溶液中离子的放电顺序决定。阳极：阴离子放电（失电子，氧化反应），放电顺序（部分）：Cl⁻>OH⁻>SO₄²⁻等含氧酸根。阴极：阳离子放电（得电子，还原反应），放电顺序（部分）：Cu²⁺>H⁺>Na⁺等活泼金属阳离子。（1）电解饱和NaCl溶液（即氯碱工业原理）：阳极：溶液中Cl⁻和OH⁻，Cl⁻放电能力强，所以2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑（产物Cl₂）。阴极：溶液中Na⁺和H⁺，H⁺放电能力强，所以2H⁺+2e⁻=H₂↑（产物H₂）。H⁺来自水的电离，H⁺放电后，溶液中OH⁻浓度增大，pH升高。总反应式：2NaCl+2H₂O通电2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。（2）电解CuSO₄溶液：阳极：溶液中SO₄²⁻和OH⁻，OH⁻放电，4OH⁻-4e⁻=O₂↑+2H₂O（产物O₂）。阴极：溶液中Cu²⁺和H⁺，Cu²⁺放电能力强，Cu²⁺+2e⁻=Cu（产物Cu）。OH⁻不断放电，促进水的电离，H⁺浓度增大，溶液pH降低。总反应式：2CuSO₄+2H₂O通电2Cu+O₂↑+2H₂SO₄。例题4：电解应用——电镀与精炼（1）某同学欲在铁制品上镀一层铜，以防止铁生锈。请指出电镀时，阳极、阴极材料以及电镀液的主要成分。（2）电解精炼铜时，粗铜中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质。请说明阳极和阴极的材料，以及电解质溶液，并简述阳极泥的形成。解析思路：电镀和电解精炼都是电解原理的重要应用。（1）电镀的目的是在镀件表面镀上一层金属。原则是“镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的溶液作电镀液”。因此，阳极材料：纯铜（提供Cu²⁺）；阴极材料：待镀铁制品；电镀液：硫酸铜溶液（或其他可溶性铜盐溶液）。（2）电解精炼铜是为了获得纯度更高的铜。阳极材料：粗铜（杂质与铜一起溶解，但活泼性比Cu差的杂质不溶解）；阴极材料：纯铜（Cu²⁺在阴极析出）；电解质溶液：硫酸铜溶液。阳极泥形成：粗铜中的Ag、Au等金属活动性比Cu弱，在电解过程中，它们不如Cu容易失去电子，因此以单质形式沉积在阳极下方，形成阳极泥。而Zn、Fe、Ni等比Cu活泼的金属会先于Cu失去电子变成离子进入溶液，但在阴极，由于Cu²⁺的放电能力强于这些离子，所以它们不会在阴极析出，从而留在溶液中。三、综合应用与辨析例题5：原电池与电解池的串联与计算如图所示，甲、乙为两个独立的装置，甲为原电池，乙为电解池。甲中盛有CuSO₄溶液，a、b为电极；乙中盛有NaCl溶液，c、d为电极。当闭合开关K后，发现d电极上有黄绿色气体产生。（假设电解过程中溶液体积变化忽略不计，气体体积在标准状况下测定）（1）指出甲装置中a、b电极的名称，并写出电极反应式。（2）指出乙装置中c、d电极的名称，并写出电极反应式。（3）若甲装置中a电极减轻了一定质量，乙装置中d电极上产生了一定体积的气体，如何建立它们之间的定量关系？（简述思路即可）解析思路：这类题目首先要根据已知现象判断电源的正负极，进而确定电解池的阴阳极。（1）乙装置中d电极产生黄绿色气体，此气体为Cl₂，Cl⁻在阳极失电子生成Cl₂，故d电极为阳极。因此，与d相连的甲装置中的b电极为正极，a电极为负极。甲装置（原电池）：a极（负极）：较活泼金属失电子，假设a为锌，则Zn-2e⁻=Zn²⁺。（具体电极材料需根据题目信息，但此处可推断出电极名称和反应类型）b极（正极）：Cu²⁺在正极得电子析出Cu，Cu²⁺+2e⁻=Cu。（2）乙装置（电解池）：d极（阳极，已判断）：2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑。c极（阴极，与原电池负极a相连）：溶液中阳离子放电，Na⁺和H⁺，H⁺放电：2H⁺+2e⁻=H₂↑。（3）定量关系建立的桥梁是“电子守恒”。原电池中负极失去的电子总数等于正极得到的电子总数，同时也等于电解池中阳极失去的电子总数和阴极得到的电子总数。因此，a电极减轻的质量（对应金属的物质的量及失电子数）与d电极产生Cl₂的体积（对应Cl₂的物质的量及得电子数）可以通过转移电子的物质的量联系起来。例如，若a为纯铜，a极减轻的质量可算出其失去电子的物质的量n(e⁻)，则d极产生Cl₂的物质的量n(Cl₂)=n(e⁻)/2，进而可求体积。复习建议原电池与电解池的学习，首先要深刻理解其基本原理和构成条件，明确电极判断、电子流向、离子移动方向