专题2.9+电化学基础-2018年高考化学备考艺体生百题突围系列（基础练测）+Word版含解析

1、 1、理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 电化学原理的分析和应用是高考的热点。和2016年大纲相比，主要变化有：“理解原电池和电解池的构成”，要求由“了解”提高为“理解”；“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”降低为“了解”。因此预测2018年关于新型电源的工作原理分析、电极反应式的书写仍会在高考中出现，必须高度关注。同样电解原理及其应用也是高考的高频考点，因其与氧化还原反应、离子反应，电解质溶液、元素化合物性质等知识联

2、系密切而成为高考的重点和热点。由于电解原理在工业上的应用更加广泛，预测2018年高考，仍会联系化学工艺过程对电解原理的应用进行考查，以原电池和电解池的工作原理为基点，考察新情境下化学电源的工作原理和电解原理的应用，应给予高度关注。 一、原电池1、装置特点：化学能转化为电能的装置。2、原电池的电极：（1）原电池的负极活泼金属发生氧化反应向外电路提供电子。（2）原电池的正极不活泼金属(或惰性电极如石墨)发生还原反应接受外电路提供的电子。注意：原电池中阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，

3、该极附近的阳离子因得电子生成电中性物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中阳离子要移向正极。3、原电池的构成条件：（1）能自发地发生氧化还原反应。（2）电解质溶液或熔融的电解质(构成电路或参加反应)。（3）由还原剂和导体构成负极系统，由氧化剂和导体构成正极系统。（4）形成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。小结：原电池的四个判定方法:观察电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；观察溶液两极插入溶液中；观察回路形成闭合回路或两极直接接触；观察本质原电池反应是自发的氧化还原反应。4、工作原理(以锌铜原电池为例，如图所示) 电极名称负极正极电极材料锌铜电极反应Zn2eZn2Cu2

4、2eCu反应类型氧化反应还原反应电子流向由负极沿导线流向正极盐桥中离子流向阴离子流向负极，阳离子流向正极电池反应方程式ZnCu2Zn2Cu注意：（1）盐桥的作用：使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触。通过带电离子的定向移动，平衡烧杯中电解质溶液的电荷。如在Zn/ZnSO4Cu/CuSO4原电池中Zn失去电子Zn2进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液中因Zn2增多而带正电荷。同时，CuSO4溶液则由于Cu2变成Cu，使得SO相对较多而带负电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使两极电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。（2）原电池输出电能的能力，

5、取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。二、常见化学电源1.电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池。2化学电池：借助于原电池原理将化学能直接转变为电能的装置。3.化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池。（1）一次电池：特点：一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能再使用。常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。（2）二次电池：二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池等。注意：可充电电池充电时的电极接法为：。（3）燃料电池：

6、燃料电池：是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时：负极：2H24e- 4H+，正极：24e- 4H+ 2H2O；当电解质溶液呈碱性时：负极：2H24OH-4e-4H2O，正极：O22H2O4 e-4OH-；另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，

7、又在两极上分别通甲烷（燃料）和氧气（氧化剂）。电极反应式为：负极：CH410OH8e-CO32-7H2O，正极：4H2O2O28e- 8OH，电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O。4、常见化学电源电池负极反应正极反应总反应式碱性锌锰电池Zn2OH2en(OH)22MnO22H2O2e2MnOOH2OHZn2MnO22H2O2MnOOHZn(OH)2铅蓄电池Pb(s)2e+SO42(aq)PbSO4(s)PbO2(s)+2e+4H(aq)+ SO42aq)PbSO4(s)+H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)氢氧燃料电池

8、酸性2H24e4HO24e4H2H2O2H2O22H2O碱性2H24e4OH4H2OO24e2H2O4OH固体2H24e4HO24e2O25、废弃电池的处理：回收利用三、电解原理1、电解：让电流通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。2、能量转化形式电能转化为化学能。3、电解池：（1）构成条件：有与电源相连的两个电极；电解质溶液(或熔融电解质)；形成闭合回路。（2）电极名称及电极反应（如图）：。（4）电子和离子移动方向：电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。注意：（1）电解质溶液

9、通电电解时，在外电路中有电子通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了电流，电子不能通过电解质溶液。（2）电解质溶液导电时，一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。（3）电解法是最强有力的氧化还原反应手段。四、电解原理的应用1、氯碱工业：（1）概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、H2和Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。（2）原理：阳极：2Cl2eCl2（氧化反应）阴极：2H2e=H2（还原反应）总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。2、铜的电解精炼：如粗铜(含Zn、Fe、Ag等

10、)的提纯。（1）原理：电解质溶液：含Cu2的盐溶液(如CuSO4溶液) 。阳极(粗铜)：Zn2eZn2、Fe2eFe2、Ni2eNi2、Cu2eCu2。阴极(纯铜)：Cu22eCu。3、电镀：阳极：镀层金属；阴极：镀件；电镀液：一般用含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液；电镀液浓度：保持不变，例如如铁件镀锌：电镀液：含Zn2的盐溶液(如ZnCl2溶液)阳极(Zn)：Zn2eZn2；阴极(铁件)：Zn22eZn。4、电冶金：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。（1）冶炼钠：2NaCl(熔融) 2NaCl2（2）冶炼铝：2Al2O3(熔融) 4Al3O2（3）冶炼

11、镁：MgCl2(熔融) MgCl2小结：1、“三池”的判断技巧：原电池、电解池、电镀池判定规律：若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其他情况为电解池。2、用惰性电极电解电解质溶液时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。3、三个相等：同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在

12、写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。4、四个对应：正极和负极对应。阳极和阴极对应。失电子和得电子对应。氧化反应和还原反应对应。五、金属的腐蚀和防护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：化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀：以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电

13、极反应负极Fe2eFe2正极2H2eH2O22H2O4e4OH总反应式Fe2HFe2H22FeO22H2O2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍（3）铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。3、金属的防护：（1）电化学防护：牺牲阳极保护法原电池原理：a、负极：比被保护金属活泼的金属；b、正极：被保护的金属设备。例如在被保护的钢铁设备(如海水中的闸门、地下的天然气管道等)上连接或直接安装若干锌块，使锌、铁形成原电池，锌作阳极，从而保护了钢铁免受腐蚀。外加电流的阴极保护法电解原理：外加电流的阴极保护法是使被保护的钢铁设备作为阴

14、极(接电源负极)，用惰性电极作为阳极(接电源正极)，在两者之间连接直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而使钢铁表面产生电子积累，抑制钢铁设备失去电子，起到保护的作用。a、阴极：被保护的金属设备；b、阳极：惰性金属。（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。六、影响金属腐蚀的因素1、影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。2、金属腐蚀的快慢规律：（

15、1）不同类型的腐蚀规律：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。反之，防腐措施由好到差的顺序为：外接电源的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。（2）电化学腐蚀规律：对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。（3）活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。（4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，腐蚀越快。（4）对于不同氧化剂来说，氧化性越强，金属腐蚀越快。 考点1 原电池正负极的判断方法和电极反应式的书写【例1】锌-空气电池（原理如下图）适宜用作城市

16、电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是（ ） A该电池的正极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B该电池放电时电子经氢氧化钾溶液向石墨电极移动C该电池的锌电极是负极D氧气在石墨电极上发生氧化反应【答案】C点睛：电池放电时，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应。考点2原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用【例2】把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连。a、d相连, a为正极；a、c相连，c为正极；b、c相连，b为正极。则这四种金属的金属性最强的是Aa Bb Cc Dd【答案】D【解析】把a、b、c、d四块金属片浸泡在

17、稀硫酸中，用导线两两相连。a、d相连，a为正极，则金属性da；a、c相连，c为正极，金属性是ac；b、c相连，b为正极，金属性是cb，则这四种金属的金属性最强的是d，答案选D。点睛：明确原电池的工作原理是解答的关键，原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。需要注意的是利用原电池判断金属性强弱时要注意电解质溶液的影响。考点3电极产物的判断与有关反应式的书写【例3】利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收 SO2，并用阴极排出的溶液吸收 NO2。下列说法正确的是 Ab 为直流电源的正极B将装置中的阳离子交

18、换膜换成阴离子交换膜电极反应式不变C阳极的电极反应式为 SO22H2O2e=SO424HD电解时，H由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室【答案】C 点睛：明确电解原理是解题关键，根据电解池中阳极发生氧化反应，与电源正极相连的为阳极可以判断图中a极要连接电源的正极；依据电极原理和反应过程中的离子变化写出电极反应；依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极区发生反应SO2-2e-+2H2OSO42-+4H+，阳极与电源的正极a相连，b为电源负极。考点4 电解的类型、规律及有关计算【例4】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有 1 mol 的 OH放电时，溶液显

19、浅蓝 色，则下列叙述正确的是A阳极上析出11.2 L O2(标准状况)B阴极上析出 32 g CuC阴极上析出11.2 L H2(标准状况)D阳极和阴极质量都无变化【答案】B 点睛：本题考查电解原理及计算，明确发生的电极反应及硫酸铜的物质的量是解答本题的关键，为易错题，以惰性电极电解CuSO4溶液，阳极发生电极反应为：4OH-4e-2H2O+O2，阴极发生2Cu2+4e-2Cu，溶液显浅蓝色，说明只有部分铜离子放电，结合电子的转移计算该题，从而得解。考点5电解原理在工农业生产中的应用【例5】关于如图所示各装置的叙述中，正确的是（ ） A装置是原电池，总反应是：Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+

20、B装置中，铁做负极，该电极反应式为：Fe3+eFe2+C装置为铁上镀铜装置c为纯铜电极D若用装置精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液【答案】C【解析】A、装置是原电池，Fe比Cu的还原性强，Fe为负极，则总反应是Fe+2Fe3+=3Fe2+，故A错误；B、铁做负极，Fe失去电子生成Fe2+，电极反应为Fe2e=Fe2+，故B错误；C、电流由正极流出，所以a为正极，c为阳极，若要铁上镀铜，应将Cu作阳极，则c为纯铜电极，故C正确；D、精炼铜时应将粗铜作阳极，纯铜作阴极，装置中c为阳极，则c极为粗铜，d极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液，故D错误。故选C。考点6 金属腐蚀

21、与防护【例6】今年4月26 日，中国第一艘国产001A 型航母顺利建成下水，有盐分的海水和空气会对船体造成腐蚀，因此船体的防腐处理非常重要。下列关于金属腐蚀和防腐的说法错误的是A可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极的阴极保护法防止金属腐蚀B海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀C刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀D外加电流，将需要保护的金属做阴极，可以起到保护金属的作用【答案】B 1某玩具所用的钮扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为NaOH溶液，电池的总反应式为：Ag2OZn=2AgZnO，下列判断正确的是A锌为正极，Ag2O为负极 B锌为负极，Ag2O为正极C原电池工

22、作时，负极附近溶液的pH增大 D原电池工作时，电流由负极流向正极【答案】B【解析】A根据元素化合价变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误；B根据上述分析可知，锌为负极，Ag2O为正极，故B正确；C原电池工作时，负极发生反应Zn+2OH2e=ZnO+H2O，溶液pH减小，故C错误；D原电池工作时，电流由正极流向负极，故D错误；答案选B。点睛：本题主要考查原电池知识，试题难度不大，根据锌元素和银元素的化合价变化情况，判断Zn为负极、Ag2O为正极即可得出正确结论，本题的易错点是C项，解题时要注意根据负极发生的反应来判断负极附近溶液pH的变化。 2下列关于电化学知识的说法正

23、确的是( )A电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的熔融混合物，在阴极上依次析出Cu、Fe、AlD船底部放锌板是利用牺牲阴极的阳极保护法减少海水对船体的腐蚀【答案】B 3下列有关电解硫酸钾溶液的叙述正确的是ASO42-向阳极移动，K+向阴极移动，分别在两极放电BOH-向阳极移动，阳极附近的溶液呈碱性C阴极上H+放电，阴极附近的溶液呈碱性D随着电解的进行，溶液的pH减小【答案】C【解析】A、根据电解原理，溶液中的阴离子SO42-、OH-向阳极移动后，OH-失电子被氧化生成O2，阳离子K+、H+向

24、阴极移动后，H+得电子生成H2，选项A错误；B、阳极区水电离出的OH-失电子被氧化生成O2，H+浓度增大，使得c(H+)c(OH-)，故阳极附近溶液显酸性，选项B错误；C、另溶液中的阳离子K+、H+定向向阴极移动后，水电离出的H+得电子生成H2，OH-浓度增大，使得c(OH-)c(H+)，故阴极附近溶液显碱性，选项C正确；D、电解硫酸钾溶液相当于电解水，溶液的pH保持中性不变，选项D错误。答案选C。4下列有关电化学的示意图中正确的是( ) 【答案】D 点睛：本题综合考查原电池和电解池知识，侧重于电化学的工作原理的考查，注意把握电极反应的判断，把握电极方程式的书写，为解答该类题目的关键。5微生物

25、电解池(MEC)是一项潜在的有吸引力的绿色电解池，其制取氢气的原理如图所示： 下列说法正确的是AMEC可在高温下工作B电解池工作时，化学能转变为电能C活性微生物抑制反应中电子的转移D阳极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e-=2HCO3-+9H+【答案】D【解析】A、由于微生物的蛋白质在高温下变性失去活性，选项A错误；B、该装置是在外接电源供电下进行的，故电能转变为化学能，选项B错误；C、微生物作催化剂促进反应中电子的转移，选项C错误；D、阳极上醋酸根离子被告氧化为碳酸氢根离子，选项D正确。答案选D。6在酸性或碱性较强的溶液中，铝均会溶解。但用食盐腌制的食品也不能长期存放在铝制品中，其

26、主要原因是A铝能与NaCl直接发生反应而被腐蚀B长期存放的NaCl发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应C铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生析氢腐蚀D铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀【答案】D 7利用下图装置进行实验，甲、乙两池中均为1 molL1的AgNO3溶液，A、B均为Ag电极。实验开始时先闭合K1，断开K2。一段时间后，断开K1，闭合K2，形成浓差电池，电流表指针偏转(Ag浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是( ) A闭合K1，断开K2后，A电极增重B闭合K1，断开K2后，乙池溶液浓度上升C断开K1，闭合K2后，A电极发生氧化

27、反应D断开K1，闭合K2后，NO向B电极移动【答案】D【解析】A项，闭合K1，断开K2，装置为电解池，A端为阴极，发生反应：Ag+e-= Ag，所以质量增加，故A正确；B项，电解池阳极Ag-e-=Ag+，阴极析出银，NO3-移向阳极，所以乙池浓度增大，甲池浓度减小，故B正确；C项，由已知：断开K1，闭合K2后，形成浓差电池，电流计指针偏转（Ag+浓度越大氧化性越强），可知B为正极，A为负极，所以A电极发生氧化反应，故C正确；D项，由上分析，B为正极，A为负极，所以NO3-移向A极，故D错误。8微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。如图是一种微生物燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 AB电极是正极B电池内H+从左侧向右侧迁移CA电极的电极反应式： CH3COO