1、高三化学二轮专题复习 电化学原理及其应用 2013年理综考试说明 了解原电池和电解池的工作原理。 了解常见化学电源的种类及其工作原理。 能正确书写电极反应和电池反应方程式。 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。 真题呈现 1 . ( 2 0 1 2 课标全国理综 26 题部分 ) 与 M n O 2 Zn 电池类似 , K 2 F e O 4 Zn 也可以组成碱性电池 , K 2 F eO 4 在电池中作为正极材料 , 其电极反应式为 , 该电池总反应的离子方程 为 。 2 . ( 2 0 1 1 课标全国理综部分 ) 已知 CH3OH ( l ) 的燃烧热
2、H 为 - 7 2 6 . 5 k J m o l- 1,在直接以甲醇为燃料电池中 , 电解质溶液为酸性 , 负极的反应式为 、正极的反应式为 。理想状态下 , 该燃料电池消耗 1 m o l 甲醇所能产生的最大电能为 7 0 2 . 1 k J , 则该燃料电池的理论效率为 ( 燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比 ) 2 . ( 2 0 1 2 课标全国理综 36 题部分 ) 粗铜的电解精炼如图所示。 在粗铜的电解过程中 , 粗铜板应是图中电极 ( 填图中的字母 ); 在 电极 d 上发生的电极反应式为 ; 若粗铜中还含有 Au 、 Ag 、 Fe
3、 , 它们在电解槽中的存在形式和位置为 。 硫酸铜溶液 3 . ( 2 0 1 1 课标全国理综 ) 铁镍蓄电池又称 “ 爱迪生 ” 电池 , 放电时的总反应为 : F e+ Ni2O3+3H2O Fe ( OH )2+ 2 Ni ( OH )2, 下列有关该电池的说法不正确的是 ( ) 。 A. 电池的电解液为碱性溶液 , 正极为 Ni2O3、负极为 Fe B. 电池放电时 , 负极反应为 F e + 2 OH- 2e-Fe ( OH )2C. 电池充电过程中 , 阴极附近溶液的 pH 降低 D. 电池充电时 , 阳极反应为 2 N i ( OH )2+ 2 OH- 2e-Ni2O3+3H2
4、O 解析 :由生成物 Fe ( OH )2、 Ni ( OH )2可知该电解液为碱性溶液 , Fe 化合价升高失去电子为负极 , Ni2O3化合价降低 ,得到电子为正极 ; A 、 B 选项正确 ;充电时为电解池 ,阴极得电子 ,化合价升高 ,所以是 Fe ( OH )2得电子 ,电极反应为Fe ( OH )2+2e-F e+ 2 OH-,阴极附近溶液的 pH 升高 , C 选项错误。 答案 : C 原电池、电解池的判定 电极名称及发生的反应类型 电子、离子的移动方向 电子转移的数目相关计算 电极反应方程式的书写 金属的腐蚀与防护 考查重点 精炼、电镀、电冶金 电化学原理 电化学应用 干电池
5、考点分析 一 原电池工作原理及其应用 主要考查点： 1、原电池反应的特点及正负极反应的特征 2、放电时外电路上电子的流动方向 内电路上阴阳离子的流动方向 3、电极附近溶液的 pH变化分析 电解质溶液中的 pH变化分析 4、 电极反应式的书写尤其是电解质环境对电极反应的影响 5、 原电池原理的应用（新型电池、金属腐蚀与防护、原电池原理对反应速率的影响等） 例（ 2011海南 11，改编）根据下图，回答问题： （ 1）烧杯 a中发生 反应，电极反应式为： 。 烧杯 b中发生 反应，电极反应式为： 。 （ 2）烧杯 a中溶液的 pH ，烧杯 b中溶液的 pH 。（填“升高”或“降低”） （ 3）盐桥
6、中阳离子移向烧杯 （填“ a”或“ b”） 还原 氧化 O2+4e-+2H2O=4OH- Zn- 2e- = Zn2+ 升高 降低 a 题型 1、原电池工作状态的分析 考查：原电池反应理解 (电极的判断 )； 电子、离子的移动方向； 电解质溶液的酸碱性变化； 电极方程式的书写 ( 2 0 1 2 福建理综 ) 将下图所示实验装置的 K 闭合 , 下列判断正确的是 ( ) 。 A . C u 电极上发生还原反应 B. 电子沿 Zn a b Cu 路径流动 C. 片刻后甲池中 c ( S O42 -) 增大 D. 片刻后可观察到滤纸 b 点变红色 A 练习 （ 09福建卷 11，改编） 控制适合的
7、条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I2设计成如下图所示的原电池。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. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D. 电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 E.电流计读数为零后，若向乙中加入 KI固体，则盐桥中的阳离子向甲中移动 F.电流计读数为零后，若向甲中加入铁粉，则乙中石墨电极为正极 D 例 现欲以右图所示装置用电化学原理将 SO2和 O2 转化为重要化工原料 H2SO4。 通入的气体 A为 ，气体 B为 ， 负极的电极反应式为 。 正极的电
8、极反应式为 。 若以该装置用电化学原理将 CO和 H2转化成甲醇，则通入的 气体 B的电极上发生的电极反应为： 。 SO2 O2 O2+4e-+4H+=2H2O SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H + CO =CH3OH +4e- +4H+ 题型 2 电极方程式的书写 考查：正确书写电极反应式的方法； 电解质溶液对电极反应式的影响 电极反应式的书写 现欲以右图所示装置用电化学原理将 SO2和 O2 转化为重要化工原料H2SO4。 写出负极的电极反应式，并总结书写电极反应式的步骤 。 【归纳】 书写步骤 SO2 SO42- 反应物 -生成物 得失电子数 SO2 SO42- - 2e- S
9、O2 SO42- - 2e- + 4H+ 配平电荷 SO2 = SO42- - 2e- + 2H2O + 4H+ 配平原子 【 方法总结 】 书写电极方程式应注意的问题 注意 1：电极反应属离子反应范畴 例如： 某碱性高铁电池，放电时的电池反应为： 2K2FeO4+3Zn Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，正极反应式为： 2K2FeO4+6e-+5H2O Fe2O3+10OH-+4K+ 注意 2：电解质溶液对产物存在形式的影响 例 1甲烷碱性燃料电池放电时负极反应式为： CH4+8OH- CO2+8e-+6H2O 例 2（ 09广东化学 14）可用于电动汽车的铝 -空气燃料电池，通常以 Na
10、Cl溶液或 NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 B以 NaOH溶液为电解液时，负极反应为： Al 3OH 3e- Al(OH)3 CO32- AlO2- FeO42- SO2 -2e- = H2SO4 +2H+ +2H2O SO2 = SO42- + 4H+ +2H2O - 2e- 注意 3：电解质溶液环境对电极反应的影响 例如： 氢氧燃料电池不同环境下的正极反应式的区别 电解质 正极反应式 酸性 碱性 熔融碳酸盐 熔融氧化物 书写电极方程式应注意的问题 【 方法总结 】 O2+4e- + 4H+ O2+4e- O2+4e- O2+4e- + 2H2O 2H2
11、O 4OH- 2CO32- + 2CO2 2O2- +2H2O + 4OH- 练习 2： 写出 CO燃料电池不同环境下的负极反应式 电解质 负极反应式 酸性 碱性 熔融碳酸盐 熔融氧化物 CO+H2O-2e-=CO2+2H+ CO+2OH-2e- =CO2+H2O CO+4OH-2e-=CO32-+2H2O CO+CO32- -2e- =2CO2 CO+O2- -2e-=CO2 例（ 2011新课标全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为： Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2， 电解质溶液为强碱性 (1)电池放电时，负极反应为 ; 正极反应为 ; (2)电池
12、放电时，负极附近溶液的 pH ; 正极附近溶液的 pH ; Fe+2OH-2e- =Fe(OH)2 Ni2O3+ 2e- +3H2O=2OH-+2Ni(OH)2 减小 升高 (3)电池放电一段时间后，溶液的 pH ; 升高 分析 电极附近 溶液酸碱性变化，应该分析 电极 反应的影响 分析 电解液 酸碱性变化，应该分析 电池总 反应的影响 【 方法指导 】 不考虑阴阳离子的移动的影响 题型 3 溶液酸碱性变化分析 考查：原电池工作原理的理解 例（ 07年山东理综 29（ 2），改编） 若将 设计成原电池， 请画出原电池装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 Cu C FeCl3溶液 负极 正极
13、 题型 4、设计原电池 考查：原电池反应的理解；原电池原理的灵活应用 正极材料能否选择铁？ 不能 正误判断： 做原电池负极的金属材料活泼性一定比做正极的金属强 关闭 K1,镁做 ，铝做 。 关闭 K2,镁做 ，铝做 。 【 方法指导 】 2、原电池电极的判断应该基于 反应 ，不能仅依靠活性的差别 负极 正极 负极 正极 1、常规原电池中负极材料的活性一般强于正极材料 浓盐酸 问题 1 不能，原电池反应应该是自发进行的氧化还原反应 能否将反应 Fe+Cu2+=Fe2+Cu 设计成原电池？ 能否将反应 Cu+H2SO4 CuSO4+H2设计成原电池，为什么？ 问题 2 能否将 2Fe3+Cu=2F
14、e2+Cu2+设计成电解池？ 能 若要设计一个电化学装置实现 Cu+H2SO4=CuSO4+H2 ，则应该如何设计？ 【 总结 】 原电池反应必须是 自发进行 的氧化还原反应 电解池反应既可以是自发进行的氧化还原反应，也可以是非自发进行的氧化还原反应 能 电解池 例：右图中，两电极上发生的电极反应如下： a极： Cu2 2e Cu， b极： Fe 2e Fe2 ，则以下说法不正确的是 A.该装置可能是电解池 B.a极上一定发生还原反应 C.a、 b可能是同种电极材料 D.该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能 考点分析 二 电解池工作原理及其应用 主要考查点： 1、阴阳极定义的理解 2、电解
15、池放电规律的灵活运用 3、电解时外电路上电子的流动方向 内电路上阴阳离子的流动方向 4、电解质溶液中 变化分析 5、 电极反应式的书写尤其是新型功能电解池的电 极反应式的书写 6、 电解池原理的应用（铜的精炼、电镀、二次电 池的充电、金属腐蚀的防护、有关电池的计算） 3H2O+ 1、（ 09山东卷 29(3),改编） MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过 2mol电子， MnO2的理论产量 。 阳极的电极反应式是 。 【 问题 】 【 方法指导 】 新情景题目中的电极反应式书写，一定要尊重题干信息 2H+2e- =H2 Mn2
16、+ MnO2 2H2O + + 4H+ -2e- +4 例如： （ 2010山东卷 29（ 1 ） ） 以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为 。 Al Al3+ Al2O3 2 +6H+ -6e- 87g 题型 1 电解池中电极反应式的书写 = = SCY 固体介质 H2 N2 N2 NH3 H2 H+ 钯电极 A 钯电极 B 2、 2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到 570的电解池中，采用高质子导电性的 SCY陶瓷（能传递 H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现
17、了常压、 570 条件下高转化率的电解法合成氨（装置如下图）。 请回答：钯电极 A是电解池的 极（填“阳”或“阴”），该极上的电极反应式是 。 【 跟踪练习 】 阴 N2 + 6e +6H+ =2NH3 题型 2 电解池工作状态的分析 下列说法正确的是 1、（ 09安徽卷 12,改编 ） Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取 .Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应： 2Cu+H2O Cu2O+H2 A.石墨电极上产生氢气 B.铜电极发生还原反应 C.铜电极接直流电源的负极 D.当有 0.1mol电子转移时，有 0.1molCu2O生成。 E.电解后，溶液的 pH不变 F.铜电
18、极上发生的电极反应式是： 2Cu+H2O Cu2O+2e-+2H+ 2Cu+2OH- = Cu2O+2e-+H2O A 2 . ( 2 0 1 2 浙江理综 ) 以铬酸钾为原料 , 电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下图所示 : 下列说法不正确的是 ( ) 。 A. 在阴极室 , 发生的电极反应为 : 2H2O+ 2 e-2 OH-+H2 B. 在阳极室 , 通电后溶液逐渐由黄色变为橙色 , 是因为阳极区 H+浓度增大 , 使平衡 2 C r O42 -+2H+Cr2O72 -+H2O 向右移动 C. 该制备过程总反应的化学方程式为 : 4K2C r O4+4H2O2K2Cr2O7+ 4
19、K OH+ 2 H2 +O2 D. 测定阳极液中 K 和 Cr 的含量 , 若 K 与 Cr 的物质的量之比 ( nK/ nCr) 为d , 则此时铬酸钾的转化率为 ( 1 -2) D 3.(2011海南 )一种充电电池放电时的电极反应为 H2+2OH-=2H2O +2e- ； NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- 当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 A. H2O的还原 B. NiO(OH)的还原 C. H2的氧化 D. Ni(OH) 2的氧化 原电池充电时： 负极 负极 接 正极 正极 接 【 规律总结 】 (2011全国 II卷 10)用石墨做电极电解 C
20、uSO4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 A CuSO4 B H2O C CuO D CuSO45H2O 【 方法指导 】 电解质溶液复原 :分析 总 电池反应中溶液成分的减小 , 加入的物质应该是 阴阳两极生成的 单质化合 而得到的物质 。 电极材料 电解质溶液 恢复需加入的物质 石墨 CuCl2溶液 石墨 NaCl溶液 石墨 AgNO3溶液 铜 NaCl溶液 CuCl2 HCl Ag2O H2O 题型 3 电解质溶液的变化分析 (变式题 )用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入 0.1mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢
21、复到电解前的浓度和 pH。 则电解过程中转移的电子数为 ( ) A. 0.6mol B. 0.2mol C. 0.3mol D. 0.4 mol A (变式题 )甲乙两烧杯 Na2SO4溶液，甲烧杯中用铜做电极电解，乙烧杯中用石墨做电极电解。当两烧杯中的阴极上产生等量的气体时，停止通电，欲使用电解液恢复到起始状态，应向甲乙两溶液中加入的物质的质量比为： 。 2:1 题型 4 电化学中的基本计算 原电池和电解池的计算包括：两极产物的 定量计算，溶液 PH值的计算，相对原子质量和阿伏伽德罗常数测定的计算等。 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，
22、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。最后根据总反应式列比例式计算。 【 例 】 1 L 某溶液中含有的离子如下表 离子 Cu2+Al3+N O3-Cl-物质的量浓度/ ( mol L- 1) 0 .1 0 .1 a 0 .1 用惰性电极电解该溶液 , 当电路中有 0 .3 m o l 电子通过时 ( 忽视电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象 ), 下列说法中正确的是 ( ) 。 A. 阴极析出的金属是铜与铝 B. a = 0 .1 m o l L- 1C. 阳极生成的气体是 Cl2和 H2D. 电解后溶液的 p H= 1 D 即时训练 将 0
23、.2 m o l AgNO3、 0 .4 m o l Cu ( NO3)2、 0 .6 m o l KCl 溶于水 , 配成 1 0 0 m L 溶液 , 用惰性电极电解一段时间后 , 当某一电极上析出了 0 .3 m o l Cu , 此时在另一极上产生的气体体积 ( 标准状况下 ) 为 ( ) 。 A.7 .84 L B .6.7 2 L C .5.6 L D.4.4 8 L 解析 :混合后 Ag+先与 Cl-作用形成 AgCl沉淀 ,当有 0.3 mol Cu生成时 ,电路中共转移 0.6 mol e-,此时阳极上先生成 0.2 mol Cl2,然后再是 OH-放电生成 0.05 mol O2,即共生成 0.25 mol气体。 答案 :C
