1、专题 06 电化学一、原电池 化学电源不能正确理解原电池的工作原理原电池工作原理示意图【易错典例 1】某电池以 K2FeO4和 Zn为电极材料，KOH 溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是( )A电子由 Zn电极流出，经 KOH溶液流向正极B正极反应式为 2FeO 10H 6e =Fe2O35H 2O24C该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时 OH 向负极迁移【答案】D对原电池结构、电极反应认识不清1误认为原电池中负极材料一定比正极材料活泼。其实不一定，如 Mg和 Al用导线相连放在 NaOH溶液中形成原电池时，铝作负极。2误认为原电池质量增加的一极一定为原电池的正极。其实不一定，如
2、铅蓄电池的负极，在工作时，电极由 Pb转变为 PbSO4，质量增加。3误认为原电池的负极一定参加反应。其实不一定，如氢氧燃料电池的负极本身不参加反应，通入的燃料发生反应。【易错典例 2】图 1是铜锌原电池示意图。图 2中， x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量， y轴表示( )A铜棒的质量 B c(Zn2 ) C c(H ) D c(SO )24【答案】C不能正确区分原电池和电解池图 1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图 1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图 2中有外接电源，两烧杯均作电解池，
3、且串联电解，通过两池的电子数目相等。【易错典例 3】如图所示，下列说法不正确的是( )A燃料电池中正极反应为 O22e 2H =H2O 12B当燃料电池消耗 1 mol H2时，U 形管中转移 2 mol电子C当此装置用于铁表面电镀铜时，a 电极为铁，电镀过程中，硫酸铜溶液浓度基本不变D若 a电极为粗铜，b 电极为纯铜， 则该装置可用于铜的精炼【答案】C二、电解池 金属的腐蚀与防护不能正确理解电解池的工作原理电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图【易错典例 1】以石墨为电极，电解 KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色
4、 D溶液的 pH变小【答案】D【解析】以石墨为电极，电解 KI溶液的方程式是：2KI2H 2O I2H 22KOH。由于其中= = = = =通 电 含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的 pH变大。不能准确判断电解前后 pH变化电解前后电解质溶液酸碱性变化可概括为“有氢无氧增碱性，有氧无氢增酸性；有氢有氧增原性，无氢无氧减原性” 。【易错典例 2】三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na 和
5、 SO 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不24能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )A通电后中间隔室的 SO 离子向正极迁移，正极区溶液 pH增大24B该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH和 H2SO4产品C负极反应为 2H2O4e =O24H ，负极区溶液 pH降低D当电路中通过 1 mol电子的电量时，会有 0.5 mol的 O2生成【答案】B电解过程中常出现的理解误区1铁作电解池的阳极时，铁失去电子生成 Fe2 而不是 Fe3 。2电解时的氧化产物或还原产物能与电解质溶液中的微粒发生反应时，要将该微粒写入电极反应式中，否则会造成错误。如用 Al作阳极电解 NaOH溶
6、液时的阳极反应式为 Al3e 4OH =AlO 2H 2O。23用惰性电极电解饱和食盐水后，误认为要想恢复至原状需加入适量盐酸，其实不然，应该通入 HCl气体。4误认为电解熔融的 AlCl3可以制备 Al，其实不然，因为 AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电，不能被电解，应该电解熔融的氧化铝制备铝。5不清楚多池串联情况，多池串联时若有外加电源则整套装置都是电解池；若无外加电源，则一般含最活泼金属的装置为原电池，其余为电解池；但当其中两池的最活泼金属相同时则两极间金属性差别大的为原电池，其余为电解池。【易错典例 3】某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为 Al，其他电极均为 Cu，则 ( )
7、A. 电流方向：电极电极 B. 电极发生还原反应 C. 电极逐渐溶解 D. 电极的电极反应：Cu 2 2e =Cu【答案】A不会正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀判断析氢腐蚀与吸氧腐蚀的依据正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH 4Cl溶液、稀 H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。【易错典例 4】铁及其化合物与生产、生活关系密切。图中是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。（1）该电化学腐蚀称为_。（2）图中 A、B、C、D 四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。1分析下图所示的四个装置，其中结论正确的是( )A中 Mg作负极，)
8、中 Fe作负极B中 Mg作正极，电极反应为 6H2O6e =6OH 3H 2C中 Fe作负极，电极反应为 Fe2e =Fe2D中 Fe作负极，电极反应为 Fe2e =Fe2【答案】B【解析】A、中 Mg、Al 均能与 H2SO4发生自发的氧化还原反应，Mg 比 Al活泼，Mg 作负极；中 Al与NaOH发生自发的氧化还原反应，而 Mg不反应，故负极为 Al；中 Fe在浓硝酸中发生钝化，反应不能持续进行，Cu 与浓硝酸能自发发生氧化还原反应，故 Cu作负极；中酒精为非电解质，不能构成原电池，A 错误。B、中 Al与 NaOH发生自发的氧化还原反应，而 Mg不反应，故负极为 Al，Mg 作正极，水
9、中的 H+得到电子生成氢气，电极方程式为 6H2O6e =6OH 3H 2，B 正确。C、中 Fe在浓硝酸中发生钝化，反应不能持续进行，Cu 与浓硝酸能自发发生氧化还原反应，故 Cu作负极，Fe 为正极，HNO 3在正极上得电子生成 NO2，电极方程式为：2H +NO3-+ e =NO2+H 2O，C 错误。D、中酒精为非电解质，不能构成原电池，D 错误。正确答案为 B。点睛：易错点为中正负极判断，原电池中发生的是持续的自发的氧化还原反应，当金属作电极时，与电解质溶液能够发生反应的作负极，例如中发生的自发的氧化还原反应为 Al与 NaOH溶液的反应，Mg不反应，故负极为 Al而不是 Mg，中
10、Fe虽然比铜活泼，但是 Fe在浓硝酸中发生钝化，反应不能持续进行，而 Cu可以与浓硝酸发生自发的氧化还原反应，故 Cu作负极，Fe 作正极。2相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是【答案】C3右图为模拟铁生锈的实验。铁粉中均匀混有少量碳粉，撒入在内壁已分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的甲、乙两支具支试管。打开止水 夹片刻后，以下有关该实验的说法合理的是 ( ) A甲装置中红墨水倒吸量比乙装置多B甲装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀C乙装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀D乙装置开始导管口有气泡冒出，接着红墨水又较快倒流【答案】BD【解析】甲装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，乙装置开始
11、导管口有气泡冒出，接着红墨水又较快倒流，主要是压强差造成的。4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： CH 3COOH + 8e-+ 2H2O=2CO2 +8H+D该电池可利用有机废水等有机废弃物作为燃料【答案】C点睛：原电池题型中，有机物中元素的化合价一般算平均价态。5有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（ ）A图 I所示电池中，MnO 2的作用是催化剂B图所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大C图所示装置工作过程中，电解
12、质溶液中 Cu2+浓度始终不变D图 IV所示电池中，Ag 2O是氧化剂，电池工作过程中还原为 Ag【答案】D【解析】A该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，为原电池的正极，A 错误；B铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO 2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，该反应中浓硫酸参加反应，所以浓度降低，B 错误；C粗铜中不仅含有铜还含有其它金属，电解时，粗铜中有铜和其它金属失电子，纯铜上只有铜离子得电子，所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜，所 以溶液中铜离子浓度降低，C 错误；D该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以氧化剂作氧化剂发生还原反应，D 正确；答案选 D。6三室式电渗析法处理含
13、Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na+和 SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是A通电后中间隔室的 SO42-离子向正极迁移，正极区溶液 pH增大B该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH和 H2SO4产品C负极反应为 2H2O4e=O2+4H+，负极区溶液 pH降低D当电路中通过 1mol电子的电量时，会有 0.5mol的 O2生成【答案】B此该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH和 H2SO4产品，故 B正确；C负极区氢离子得到电子，使溶液中 c(H
14、 )增大，所以负极区溶液 pH升高，故 C错误；D当电路中通过 1mol电子的电量时，根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知反应产生氧气的物质的量是 n(O2)=1mol4=0.25mol，故 D错误。故选 B。点睛：本题主要是考查电解原理及其应用、电极判断、电极反应式书写、电极产物判断与计算等。电化学是历年高考的重要考点之一，考查的内容为：提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池，原电池电极名称判断及电极反应式的书写，提供反应方程式设计原电池、电解池（包括电镀池、精炼池） ，根据电解时电极质量或溶液 p H的变化判断电极材料或电解质种类，电解产物的判断和计算，结合图像考查电极质量或电解质溶
15、液质量分数的变化。7用石墨电极完成下列电解实验实验一 实验二装置现象a、d 处试纸变蓝;b 处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n 处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ ）Aa、d 处：2H 2O+2e-=H2+2OH - Bb 处：2Cl -2e-=Cl2 Cc 处发生了反应：Fe-2e -=Fe2+ D根据实验一的原理,实验二中 m处能析出铜【答案】B8一种驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是（ ）A电流由电极 A经外电路流向电极 BB电池工作时，OH 向电极 B移动C该电池工作时，每消耗 22.4L NH3转移 3mo
16、l电子D电极 A上发生的电极反应为：2NH 36e + 6OH N 2 + 6H2O【答案】D【解析】A、由图可知，NH 3被氧化为 N2，发生氧化反应，所以该电池中 A是负极，B 是正极，电流由正极（B）流向负极（A） ，故 A错误；B、原电池中，阴离子向负极移动，则 OH 向负极 A移动，故 B错误；C、气体的体积必须标明温度和压强，否则没有意义，故 C错误；D、碱性条件下，A 电极发生 NH3转化为 N2，故电极反应为： 4NH 3+3O2=2N2+6H2O，故 D正确。故选 D。点睛：燃料电池规律：负极上是燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应。易错点：气体的体积一定要
17、标温度和压强，否则数据无意义，选项可直接排除。9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气体电极。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Aa 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)Db 电极反立式为 2H2O+2e-=2OH-+H2【答案】D10己知在 pH为 45 的溶液中，Cu 2+几乎不水解，而 Fe3+几乎完全水解。某学 生拟用电解 CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向 pH=3.8酸化的、含有 Fe2(SO4)3杂质的 CuSO4溶液中加入过量的黑色粉末 X，充分搅拌后将滤液用下图所示装 置电解，其中某电极增重 ag，另一电极上产生标准状况下的气体 VmL。下列说法正确的是A铜电极连接电源正极 B铜的相对原子质量的计算式是C黑色粉末 X是铁粉 D石墨电极上发生的反应是 4OH-4e-=O2+2H 2O【答案】D点睛：除去硫酸铜溶液中的杂质硫酸铁，加入适量的氧化铜或氢氧化铜，消耗氢离子，使铁离子水解平衡正向移动，生成氢氧化铁沉淀而除去。
