2018年高考考点10电化学(解析版).pdf

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1、【知识讲解】 一. 原电池、电解池、电镀池的比较 原电池电解池电镀池 定 义 将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属 表面镀上一层其它金属的 装置。一种特殊的电解池 装 置 举 例 形 成 条 件 活动性不同的两电极(连接 ) 电解质溶液(电极插入其中 并与电极自发反应) 形成闭合回路 两电极接直流电源 两电极插人电解质溶液 形成闭合回路 镀层金属接电源正极，待 镀金属接电源负极 电镀液必须含有镀层金 属的离子 电 极 名 称 负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属(或能导 电的非金属等 ) 阳极：电源正极相连的电极 阴极：电源负极相连的电极 阳极：镀层金属；

2、 阴极：镀件 电 子 流 向 负极正极 电源负极阴极 电源正极阳极 电源负极阴极 电源正极阳极 电 极 反 应 负极（氧化反应） ：金属原子 失电子； 正极（还原反应） ：溶液中的 阳离子得电子 阳极（氧化反应） ：溶液中的 阴离子失电子，或金属电极 本身失电子； 阴极（还原反应） ：溶液中的 阳离子得电子 阳极（氧化反应） ：金属电 极失电子； 阴极（还原反应） ：电镀液 中阳离子得电子 离 子 流 向 阳离子：负极 正极 （溶液中） 阴离子：负极 正极 （溶液中） 阳离子 阴极（溶液中） 阴离子 阳极（溶液中） 阳离子 阴极（溶液中） 阴离子 阳极（溶液中） 二. 原电池、电解池工作原理及

3、其应用 1. 原电池、电解池的判定 先分析有无外接电源：有外接电源者为，无外接电源者可能为；然后依据原电池、电 解池的形成条件、工作原理分析判定。 2. 原电池正、负极的判定 由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的极，相对活泼性 较差的金属或导电的非金属作原电池的极。 由电子流向、反应类型、电极现象确定：通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不 断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的极；若原电池中某一电极上有气体生成、电 极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的极。 3. 原电池原理的应用 利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化

4、学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料 电池等。 原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴 硫酸铜溶液） ；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。 4 . 原电池的设计方法 以氧化还原反应为基础，确定原电池的正负极、电解质溶液及电极反应。如： 原理 负 极 正极 电解质 溶液 电极反应 Cu 石墨FeCl3 正极： 2Fe3+2e-=2Fe2+ 负极： Cu-2e -=Cu2+ Zn Ag2O 正极： Ag2O+2e -+H 2O= 2Ag+2OH - 负极： Zn-2e-+2OH-=ZnO+H 2O PbPbO2 H2SO4 负极：

5、 Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极： PbO2+2e - +4H +SO 4 2-=PbSO 4+2H2O H2O2 KOH（或 H2SO4） 负极： 2H2-4e-=4H + 正极： O2+4e-+4H +=2H 2O 5. 电解电极产物的判断： 要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。判断电极反应的一般规律是： (1) 在阳极上 活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极 (Pt、Au、石墨、钛等)时， 溶液中阴离子的放电顺序是：S2- I - Br - Cl- OH- 含氧酸根 F- (2) 在阴极上：无论是惰性电极还

6、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 子在阴极上放电顺序是： Ag + Fe3+ Cu2+ H+ （酸） Pb 2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水） Al 3+ Mg 2+ 6. 用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况分析 类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH 电解质溶 液复原 电解水型 阴： 2H +2e=H 2 阳： 4OH 4e =2H2O+O2 NaOH 来源 学科网 ZXXK 水 来源 学 科网 Z.X.X.K 来源 学 科 网 Z.X.X.K 来源 学科网加水 H2SO4 水加水 Na2SO4 水不变加水 分解电解 质型 电解质电离出的阴

7、阳 离子分别在两极放电 HCl 电解质通 HCl CuCl2 电解质加 CuCl2 放 H2生碱 型 阴极：H2O 放 H2生碱 阳极：电解质阴离子 放电 NaCl 电解质 和水 通 HCl 放 O2生酸 型 阴极：电解质阳离子 放电 阳极：H2O 放 O2生酸 CuSO4 电解质 和水 加 CuO 三. 电极反应式的书写方法 1. 书写方法思路 （1）原电池： 、如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；、 如果题目给定的是总反应式，根据介质环境、 结合物料守恒、 电荷守恒把总反应拆分成两个半反应（氧 化反应和还原反应） 。特别需要指出的是：对于可逆电池

8、的反应，需要看清楚“ 充电、放电 ” 的方向，放 电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。学&科网 （2）电解池：书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电 解质要写成分子式。 2. 书写方法步骤 以铅蓄电池放电时的反应为例，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H 2O，电极反应式的书写步骤如下： 负极： Pb-2e -+SO 4 2-=PbSO 4 正极： PbO2+2e-+4H +SO 4 2-=PbSO 4+2H2O 四. 金属腐蚀与防护 金属的腐蚀：其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 1化学腐蚀与电化腐蚀 化学腐蚀电化

9、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 现象无电流产生有微弱电流产生 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，电化腐蚀更普遍 2析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe 为例） 析氢腐蚀吸氧腐蚀 条件水膜酸性较强（pH4.3）水膜酸性很弱或中性 电极 反应 负极Fe-2e -=Fe2+ 正极2H + +2e-= H 2O2+4e -+2H 2O=4OH - 总反应式Fe+2H +=Fe2+ H 22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 3金属防护的几种重要方法 、改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。 、在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔

10、离开来。 、电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属 作为电池的正极而受到保护。 4金属腐蚀速率大小 电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极 五. 电解原理在工业生产中的应用 1电解精炼反应原理(电解精炼铜 ) 阳极 (粗铜，含Fe、Zn、C 等)：Cu-2e=Cu 2+， 阴极 (纯铜 )：Cu2+2e=Cu 工作一段时间后，溶液中电解质的成分CuSO4、ZnSO4、FeSO4 ，Cu 2+的浓度减小。 2电镀池：镀铜反应原理 阳极 (纯铜 )：Cu-2e =Cu2+，阴极 (镀件 )：Cu2+2e=Cu 溶液中的Cu 2+浓度保持不变。

11、 3氯碱工业反应原理 阳极： 2Cl -2e =Cl2 ，阴极： 2H +2e=H 2 2NaCl+2H2O2NaOH+H2 +Cl2 六. 电化学计算的基本方法 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH 的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数 测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列 三种方法： （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、相同电荷量等类型的计算，其 依据是电路中转移的电子数相等。 （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

12、：利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需关系式 【典例剖析】 典例1（2017 课标）支撑海港码头基础的钢管柱，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图 所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 【答案】 C 典例 2 （2017 课标）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜， 电解质溶液一般为H2SO4 H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 A待加工铝

13、质工件为阳极 B可选用不锈钢网作为阴极 C阴极的电极反应式为：A 3+3e- =Al D硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 【答案】 C 【解析】 A、根据原理可知，Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A 说法正确； B、不 锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B 说法正确； C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是 H 放电，即 2H 2e=H 2，故 C 说法错误； D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故 D 说法正 确。 典例 3（2017 课标）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a 常用掺有 石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li

14、+ xS8=8Li2Sx（2 x8 ） 。下列说法错误的是 A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li +2e-=3Li 2S4 B电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 g C石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性 D电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多 【答案】 D 【对点练习】 1 （ 2018 届福建省三明市第一中学高三上学期期中考试）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 A. a 为直流电源的负极 B. 电解时， H 由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 C. 阳极的电极反应式为：

15、SO22H2O2e =SO 4 2-4H+ D. 阴极的电极反应式为：2HSO3 -2H 2O2e =S 2O4 2-2OH- 【答案】 C 【解析】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 -+2H 2O SO4 2-+4H+，阳极与电源的正极 a相连， b 为电源负极。 A、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，阳极与电源正极a 相连，故 A 错误； B、阳离子交换膜只允许阳离子通过，电 解时，阳离子移向阴极，所以H+由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故B 错误； C、阳极的电极反应式 为： SO2+2H2O-2e-

16、 SO 4 2-+4H+，故 C 正确； D、阴极的电极反应式为： 2HSO3-+2H +2e-S 2O4 2-+2H 2O，故 D 错误；故选C。学 &科网 2 （ 2018 届湖南省怀化市高三上学期期中博览联考）电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如下 图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1 : 2，以下说法 正确的是 A. a 极与电源的负极相连 B. 产物丁为硫酸溶液 C. 离子交换膜d 为阴离子交换膜（允许阴离子通过） D. b 电极反应式为2H2O+2e -=2OH-+H 2 【答案】 D 3 （山西省运城市2018 届高三上学期期中

17、考试）空间实验室“ 天宫一号 ” 的供电系统中有再生氢氧燃料电池 (RFC), RFC 是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC 工作原理示意图， 有关说法正确的是 A. 转移 0.1mol 电子时， a 电极产生标准状况下O2 1.12L B. c 电极上进行还原反应，B 池中的 H +可以通过隔膜进入 A 池 C. b 电极上发生的电极反应是：2H2O+2e H 2 +2OH D. d 电极上发生的电极反应是：O2+4H +4e-=2H 2O 【答案】 B 【解析】依据图示知左边装置是电解池，右边装置是原电池，ab 电极是电解池的电极，由电源判断a 为阴 极，产

18、生的气体是氢气；b 为阳极，产生的气体是氧气；cd 电极是原电池的正负极，c 是正极， d 是负极； 电解池中的电极反应为：b 电极为阳极失电子发生氧化反应：4OH -4e-=2H 2O+O2 ；a 电极为阴极得到电子 发生还原反应：4H+4e-=2H 2 ；原电池中是酸性溶液，电极反应为： d 为负极失电子发生氧化反应： 2H2-4e -=4H+；c 电极为正极得到电子发生还原反应： O2+4H +4e-=2H 2O； A a 电极为原电池正极，电极 反应为 4H +4e-=2H 2 ，生成氢气，故A 错误；Bc 电极为正极得到电子发生还原反应，原电池中阳离子 向正极移动，故B 正确；b 电

19、极为阳极失电子发生氧化反应：4OH -4e-=2H 2O+O2 ，故 B 错误； Cb 电极 为阳极失电子发生氧化反应：4OH -4e-=2H 2O+O2 ，故C 错误；D d 为负极失电子发生氧化反应： 2H2-4e -=4H+，故 D 错误；故选 B。学 %科网 4 （ 2018 届山西省运城市高三上学期期中考试）下列说法或表达正确的是 次氯酸的电子式为 含有离子键的化合物都是离子化合物 等质量的O2与 O3中，氧原子的个数比为3：2 丁达尔效应可用于区分溶液和胶体，云、雾均能产生丁达尔效应 将金属Zn 与电源的负极相连，可防止金属Zn 被腐蚀 稀硫酸、氨水均为电解质 A. B. C. D

20、. 【答案】 A 【解析】次氯酸的电子式为，故错误；含有离子键的化合物是离子化合物，故正确；等质 量的 O2与 O3中，氧原子的个数比为1：1，故错误；云、雾都是胶体，云、雾均能产生丁达尔效应，故 正确；将金属Zn 与电源的负极相连，Zn 做阴极，可防止金属Z 被腐蚀，故正确；稀硫酸、氨水都是 混合物，既不是电解质也不是非电解质，故错误；选A。 5 （ 2018 届浙江省温州市高三上学期期中考试）氢氧燃料电池是一种化学电源，如图所示，以石墨为电极， 两极分别通入氢气和氧气，KOH 溶液为电解质溶液，下列说法不正确的是 A. a 电极是该电池的正极 B. 电池工作时，电子从a电极流出经导线流向b

21、 电极 C. 工作一段时间后，电解质溶液pH 减小 D. b 极的电极反应式为：O2+2H2O+4e -=4OH- 【答案】 A 6 （2018 届江苏省常熟市高三上学期期中考试）NO2是大气的主要污染物之一，某研究小组设计如图所示 的装置对NO2 进行回收利用，装置中a、b 均为多孔石墨电极。下列说法正确的是 A. a 为电池的负极，发生还原反应 B. 电子流向： a 电极 用电器 b 电极 溶液 a 电极 C. 一段时间后， b 极附近 HNO3浓度增大 D. 电池总反应为4NO2 +O2 +2H2O= 4HNO3 【答案】 D 【解析】通入O2的 b 极为正极，通入NO2的 a 极为负极

22、。 A 项，a 为电池的负极，发生失电子的氧化反应： NO2-e - +H2O=NO3 -+2H+，错误； B 项，电子流向： a 电极 用电器 b电极，错误； C 项， b 极电极反应式为 O2+4e -+4H+=2H 2O，生成 H2O，b 极附近 HNO3浓度减小，错误； D 项，将正负极电极反应式相加得电池总 反应为 4NO2+O2+2H2O=4HNO 3，正确；答案选 D。学科 &网 7 （ 2017 届天津市实验中学高三下学期高考模拟5 月份）工业上利用电化学方法将SO2废气二次利用，制 备保险粉（ Na2S2O4）的装置如图所示，下列说法正确的是（） A. 电极为阳极，发生还原反

23、应 B. 通电后 H +通过阳离子交换膜向电极方向移动，电极区溶液 pH 增大 C. 阴极区电极反应式为：2SO2+2e S 2O4 2 D. 若通电一段时间后溶液中H +转移 0.1mol，则处理标准状况下 SO2废气 2.24L 【答案】 C 【解析】 A电极上二氧化硫被氧化生成硫酸，为阳极发生氧化反应，A 错误； B通电后 H+通过阳离子 交换膜向阴极电极方向移动，电极上二氧化硫被氧化生成硫酸，电极反应式为2H2O+SO2 2e 4H +SO 4 2，酸性增强 pH 减小， B 错误； C电极极为阴极，发生还原反应SO2生成 Na2S2O4，电极反应 式为：2SO2+2e S 2O4 2

24、， C 正确； D 由阴极电极反应式为： 2SO 2+2e S 2O4 2， 阳极电极反应式为： 2H 2O+SO2 2e 4H+SO 4 2，则若通电一段时间后溶液中 H+转移0.1mol，则阴阳两极共处理标准状况下SO2废气 （0.1+0.05）mol 22.4L/mol=3.36L ，D 错误，答案选C。 8 （ 2018 届山东省潍坊市上学期高三期中考试）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确 的是 A. a 电极为原电池的正极 B. 外电路电流方向是ab C. b 电极的电极反应为：O2+2e -+2H+=H 2O2 D. a 电极上每生成1mol O2，通过质子交换膜的 H +为 2mol 【答案】 C