1、1微型专题 2 原电池与电解学习目标定位 1.会判断原电池的正、负极。2.会正确书写原电池的电极反应式。3.会正确区分判断原电池和电解池。4.熟知电解的规律及其应用。一、原电池原理及其应用1原电池的构成及正、负极判断例 1 将镁条和铝条平行插入一定浓度的氢氧化钠溶液中，用导线连接形成原电池。下列有关该装置的叙述正确的是( )A因镁比铝活泼，故镁是原电池的负极，铝为正极B铝条表面虽有氧化膜，但可不必处理C该电池的内、外电路中，电流均由电子定向移动形成D铝是电池的负极，工作时溶液中会立即有白色沉淀生成答案 B解析 判断原电池的正、负极时只考虑两极的活泼性，没有注意电极能否与电解质溶液反应，易错选
2、A。A 项，因 Al 易与 NaOH 溶液反应，Al 失电子，铝为负极；B 项，Al 2O3能与 NaOH溶液反应，故不必处理；C 项，内电路靠阴、阳离子的定向移动形成电流；D 项，电池刚开始工作时 NaOH 过量，故 Al 反应后在溶液中是以 AlO 形式存在的，而无沉淀。 2考点 原电池的工作原理题点 原电池正极和负极判断易错辨析 判断原电池的正、负极，不能单纯看金属的活泼性，还要考虑电解质溶液的性质，同样的电极在不同的电解质溶液中显现出不同的性质。如本题的镁、铝电极，在酸性溶2液中，镁是负极，而在氢氧化钠溶液中，铝是负极，镁是正极；又如铁、铜电极在盐酸中，铁是负极，铜是正极，而在浓硝酸中
3、，铁是正极，铜是负极。2正确书写或判断电极反应式例 2 燃料电池是燃料(如 CO、H 2、CH 4等)跟氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置。下面关于甲烷燃料电池(KOH 溶液为电解质溶液)的说法正确的是( )A负极的电极反应式为 O22H 2O4e =4OHB负极的电极反应式为 CH48OH 8e =CO26H 2OC随着放电的进行，溶液的 pH 值不变D放电时溶液中的 OH 向负极移动答案 D解析 由于正、负极不分，易错选 A；不考虑介质的碱性条件，误认为甲烷在负极反应生成CO2，易错选 B。燃料在负极上失电子发生氧化反应，甲烷燃烧能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾
4、，所以负极的电极反应式为CH410OH 8e =CO 7H 2O，A、B 项错误；该电池的总反应为23CH42O 22KOH= =K2CO33H 2O，故随着放电的进行，溶液的碱性逐渐减弱，C 项错误；放电时，OH 向负极移动，D 项正确。考点 原电池的工作原理题点 电极反应式的书写及正误判断易错警示 在书写原电池电极反应式或判断其正误时，一要看清正、负极，二要注意电解质溶液的性质对电极产物的影响。3原电池原理多角度的考查例 3 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水 LiClKCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为
5、PbSO42LiClCa= =CaCl2Li 2SO4Pb。下列有关说法正确的是( )A正极反应式：Ca2Cl 2e =CaCl2B放电过程中，Li 向负极移动C每转移 0.1 mol 电子，理论上生成 20.7 g PbD常温下，在正、负极间接上电流计，指针不偏转答案 D解析 正极发生还原反应，故为 PbSO42e =PbSO ，A 项错误；放电过程为原电池，243故阳离子向正极移动，B 项错误；每转移 0.1 mol 电子，生成 0.05 mol Pb 为 10.35 g，C项错误；常温下，电解质不能熔化，不能形成原电池，故指针不偏转，D 项正确。考点 原电池的相关综合题点 原电池原理的多
6、角度考查解题指导 本题从多角度考查原电池的原理：(1)判断电极反应类型，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；(2)判断离子迁移方向，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；(3)判断电子流向，电子从负极流出经外电路流向正极；(4)电极反应式的正误判断，要特别注意电极产物是否与电解质溶液反应。相关链接1图解原电池正、负极的判断方法特别提示 判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发生还原反应的一极为正极
7、。2根据装置书写原电池的电极反应式(1)先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物，并标出相同数目电子的得失。(2)负极反应式的书写常见电池 负极反应特点 负极反应式书写方法锌锰干电池(Zn|NH4Cl|C)负极(Zn)本身失去电子生成阳离子(Zn 2 ) 生成的阳离子不与电解质溶液成分反应直接写出负极反应式：Zn2e =Zn2铅蓄电池(Pb|H2SO4|PbO2)负极(Pb)本身失去电子生成阳离子(Pb 2 ) 生成的阳离子(Pb 2 )与电解质溶液成分(SO )反应24将和进行叠加：Pb2e SO =Pb24SO44甲烷燃料电池(Pt|KOH|Pt)负极本身不反应，燃料失去电子
8、被氧化燃料反应产物与电解质溶液成分有些能反应将和进行叠加：CH48e 10OH = CO 7H 2O23(3)正极反应式的书写首先判断在正极发生反应的物质：当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒；当负极材料与电解质溶液不能自发的发生化学反应时，在正极上发生反应的物质是溶解在电解质溶液中的 O2。然后再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应也要书写叠加式。燃料电池的正极反应式电解质是碱性或中性溶液：O 22H 2O4e =4OH ，电解质是酸性溶液：O 24H 4e =2H2O。(4
9、)正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。3根据总反应式书写原电池的电极反应式如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。以 2H2O 2=2H2O 为例，当电解质溶液为 KOH 溶液时的电极反应式的书写步骤如下：(1)根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定 2 mol H2失掉 4 mol 电子，初步确定负极反应式为 2H24e =4H 。(2)根据电解质溶液为碱性，与 H 不能大量共存
10、，反应生成水，推出 OH 应写入负极反应式中，故负极反应式为 2H24OH 4e =4H2O。(3)用总反应式 2H2O 2=2H2O 减去负极反应式得正极反应式：2H 2OO 24e =4OH 。二、电解原理及其应用1电解问题的分析与判断例 4 近年来，加“碘”食盐中添加较多的是碘酸钾(KIO 3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极材料，以 KI 溶液为电解液，在一定条件下进行电解，反应的化学方程式为 KI3H 2O KIO33H 2。下列有关说法不正确的是( )= = = = =通 电 A转移 3 mol 电子，理论上可制得 107 g KIO3B电解时，石墨作阳极，不锈
11、钢作阴极C阳极的电极反应式为 I 3H 2O6e =IO 6H 35D电解过程中，电解液的 pH 减小答案 D解析 根据电解的总反应方程式可知，转移 6 mol 电子，生成 1 mol 碘酸钾，则转移 3 mol电子，理论上可得到 0.5 mol(即 107 g)KIO3，A 项正确；根据电解的总反应方程式可知，阳极应为惰性电极，所以电解时石墨作阳极，不锈钢作阴极，B 项正确；电解时，阳极发生氧化反应，电极反应式为 I 3H 2O6e =IO 6H ，C 项正确；根据电解的总反应方程 3式可知，电解过程中电解液的 pH 基本不变，D 项错误。考点 酸、碱、盐溶液的电解规律题点 电解问题的分析与
12、判断规律方法 解答电解问题的五步分析法第一步：看。先看清楚电极材料，对于惰性电极如石墨、铂等，不参与阳极的氧化反应；对于铜、银等活泼电极，阳极参与电极反应。第二步：离。写出溶液中所有的电离方程式，包括水的电离方程式。第三步：分。将离子分成阳离子组、阴离子组，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。第四步：写。按发生还原反应、氧化反应的顺序写出电极反应式。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。第五步：析。根据电极反应式分析电极、电解质溶液的变化，并进行有关问题的解答。2阳极材料对电解结果的影响例 5 以等质量的铂棒和铜棒作电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极增加质量为 a g，此时两极的质量
13、差为( ) a g 2 a g g 无法判断a2A BC D答案 B解析 题中只是给出“以等质量的铂棒和铜棒作电极” ，应有两种可能：如果 Cu 作阴极，Pt 作阳极，本实验为电解硫酸铜溶液，Cu 棒增重，而 Pt 棒的质量不变，因此二者的质量差为 a g。如果 Cu 作阳极，Cu 是活泼电极，Cu 棒本身参与反应，即 Cu2e =Cu2 ，因此 Cu 极减重；Pt 作阴极，此时溶液中的 Cu2 被还原而使阴极增重，即 Cu2 2e =Cu，综合两 极 情 况 后 ， 可 得 出 阴 极 增 加 质 量 的 数 值 应 等 于 阳 极 铜 棒 失 重 的 数 值 ， 因 此 两 极 质 量 相
14、差 2a g。考点 电解的相关综合6题点 阳极材料对电解结果的影响易错警示 (1)解决电解池的有关问题，首先要注意两电极材料是否是活泼性电极。(2)如果阳极是活泼性电极则电极本身失电子而溶解，溶液中的阴离子不放电。(3)如果阳极是惰性电极，则阳极不参加反应而溶液中的阴离子放电。3电解池中电极反应式的书写例 6 如图所示， a、b 为石墨电极，通电一段时间后，b 极附近显红色。下列说法不正确的是( )Ab 电极反应式为 2H 2e =H2Ba 电极反应式为 2Cl 2e =Cl2C铜电极反应式为 4OH 4e =O22H 2OD铁电极反应式为 Cu2 2e =Cu答案 C解析 由题意可知，b 电
15、极为阴极， a 电极为阳极，则铁为阴极，铜为阳极，铜电极反应式为 Cu2e =Cu2 。考点 电解及其装置(电解池)题点 电解池电极反应式的书写与正误判断 规律方法 “三看”法快速书写电极反应式(1)一看电极材料，若是(金、铂除外)作阳极，金属一定被氧化(注意：一般情况下，铁失去电子被氧化为 Fe2 )。(2)二看电解质是否参与电极反应。对于碱性电解质，常用 OH 和 H2O 来配平电荷与原子数；对于酸性电解质，常用 H 和 H2O 来配平电荷与原子数。(3)三看电解物质状态，若是熔融金属氧化物或盐，一般就是金属冶炼。相关链接1电解池中电极反应式的书写规律电解池中电极反应式的书写关键是掌握离子
16、的放电顺序。(1)阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；7二 是 电 解 质 溶 液 中 氧 化 性 强 的 阳 离 子 先 得 电 子 ， 如Ag Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 ， 要注意金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属离子在溶液中不放电。(2)阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极(除铂、金之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳极为惰性电极(铂、金或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，如 S2 I Br Cl OH
17、 含氧酸根。(3)特别注意：书写电解池中电极反应式时，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。如用惰性电极电解氢氧化钠溶液，阳极发生氧化反应，电极反应式为 4OH 4e =2H2OO 2；阴极发生还原反应，电极反应式为4H 4e =2H2，总反应式表示为 2H2O 2H2O 2。= = = = =通 电 2从电解的实质理解电解质溶液的复原(1)电解质电解后加入合适的物质可以恢复到电解前的状态，加入什么物质要根据电解的情况具体判断，关键要搞清楚电解的实质。(2)判断电解后要使电解质溶液恢复到电解前的状况，一般根据“出来什么、加入什么”的原则可以准确求解。(3)特别
18、注意“盐酸”的处理。因为“盐酸”是 HCl 的水溶液，所以加入盐酸相当于加入了HCl 和水。三、原电池与电解池的综合1串联装置中原电池和电解池的判断例 7 关于如图所示的装置的说法正确的是( )AA 池、C 池是原电池，B 池是电解池BA 池、B 池、C 池都是原电池CA 池、B 池是原电池，C 池是电解池DA 池是原电池，B 池是电解池，C 池是电镀池答案 D解析 由 图 可 知 ， A 池 中 Zn 为 负 极 ， Cu 为 正 极 ； B 池 中 C1为 阳 极 ， C2为 阴 极 ； C 池 中 Ag 为 阳极 ， Cu 为 阴 极 ， 即 在 Cu 上 镀 银 。 故 整 个 装 置
19、 是 用 一 个 原 电 池 串 联 一 个 电 解 池 和 一 个 电 镀 池 。8考点 原电池与电解池的综合题点 原电池和电解池串联装置的分析与判断易错辨析 (1)不同电极的多池串联装置中，只有一个池是原电池，其余的池为电解池或电镀池。(2)相对独立的多池装置中，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。2一池二用(电键 K 控制)例 8 利用下图装置进行实验，甲、乙两池均为 1 molL1 的硝酸银溶液，A、B 均为银电极。实验开始先闭合 K1，断开 K2。一段时间后，断开 K1，闭合 K2，电流计指针偏转(银离子浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是( )A闭合 K1，断开 K
20、2后，A 电极增重B闭合 K1，断开 K2后，乙池溶液浓度增大C断开 K1，闭合 K2后，A 电极发生氧化反应D断开 K1，闭合 K2后，NO 向 B 电极移动 3答案 D解析 闭合 K1，断开 K2后，该装置为电解池，A 电极为阴极：Ag e =Ag，B 电极为阳极：Age =Ag ，A 电极增重；溶液中 NO 向阳极区(乙池)移动，硝酸银浓度增大。断 3开 K1，闭合 K2后，电流计指针偏转，说明形成了原电池，乙池中银离子浓度较大，银离子得电子发生还原反应，B 电极为正极，则 A 电极为负极，发生氧化反应。考点 电解及其装置(电解池)题点 电解池的构成与识别(一池二用)3新型二次电池的分析
21、例 9 用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池原理如图所示，下列说法正确的是( )9A充电时，阴极的电极反应为 Ni(OH)2OH e =NiO(OH)H 2OB放电时，负极的电极反应为 H22e 2OH =2H2OC放电时，OH 移向镍电极D充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连答案 B解析 放电时相当于原电池，负极失去电子，氢气在负极放电，B 项正确；放电时 OH 等阴离子向负极移动，结合图示电子流向可确定碳电极为负极，即 OH 向碳电极移动，C 项错误；充电时相当于电解池，阴极发生还原反应，A 项错误；充电时电池的碳电极与外电源的负极相连，D 项错误。考点 原电池与电解池的综合题点
22、 新型二次电池的分析规律方法 新型电池“放电” “充电”时电极反应式的正误判断(1)新型电池放电若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的电极反应式的正误。若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。(2)新型电池充电充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应” 。充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应” 。相关链接1原电池和电解池的比较装置类别 原电池 电
23、解池原理使氧化还原反应中电子的转移做定向移动，从而形成电流使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程装置特点 将化学能转变成电能 将电能转变成化学能10实例电极名称 负极 正极 阴极 阳极反应类型 氧化反应 还原反应 还原反应 氧化反应反应特征 自发的氧化还原反应(主动) 借助电流(被动)电极判断由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子由外电源决定阳极：连电源正极阴极：连电源负极电子流向 负极外电路正极电解池阳极电源正极 电源负极电解池阴极离子移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动2.多池串联装置中电池类型的判断(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中存在时，则其他装置为电解池。如下图，A 为原电池，B 为电解池。(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一个为金属电极，另一个以碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如下图中，B 为原电池，A 为电解池。
