1、第8讲 电化学原理,最新考纲 1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.理解金属发生电化学腐蚀的原因及金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。,新型化学电源的分析与判断,1.(2017课标全国，11)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：16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是( ),A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4 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
2、是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多,答案 D,2.(2016课标全国，11)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( ),A.负极反应式为Mg2e=Mg2 B.正极反应式为Age=Ag C.电池放电时Cl由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2,解析 根据题意，Mg海水AgCl电池总反应式为Mg2AgCl=MgCl22Ag。A项，负极反应式为Mg2e=Mg2，正确；B项，正极反应式为2AgCl2e=2Cl 2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会
3、发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正确。 答案 B,答案 C,电解原理在工农业生产中的应用,4.(2017课标全国，11)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H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( ),A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式为：Al33e=Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,解析 A项，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，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项
4、，电解时，阴离子移向阳极，正确。 答案 C,解析 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na 向负极区移动，正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，错误。 答案 B,6.2017江苏化学，16(3)(4)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为
5、原料制备铝的一种工艺流程如下：,(注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。),(1)“电解”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 (2)“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。,金属的腐蚀与防护,7.(2017课标全国，11)支撑海港码头基础的防腐技术，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
6、入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。 答案 C,8.(2015上海化学，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ),A.d为石墨，铁片腐蚀加快 B.d为石墨，石墨上电极反应为：O22H2O4e=4OH C.d为锌块，铁片不易被腐蚀 D.d为锌块，铁片上电极反应为：2H2e=H2,解析 A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电
7、极反应为O22H2O4e=4OH，正确；C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，当d为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O22H2O4e=4OH，错误。 答案 D,高频考点一 原电池原理及应用,考点精要,3.工作原理(以锌铜原电池为例),说明 (1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。 (2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=CuZn2而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。,考法指导,【考法训练1】 (带盐桥)(2017河北衡水高三大联考)某小组用如图装置进行实验，下列说法正确的是( ),考查两类原电池的工作原理(难度系
8、数),A.盐桥中的电解质可以用KCl B.闭合K，石墨电极上只生成铜 C.闭合K，电子流动方向为Ag电极盐桥Fe电极 D.导线中流过0.15 mol e时，加入5.55 g Cu2(OH)2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成,解析 盐桥中的KCl与AgNO3溶液反应，生成AgCl沉淀堵塞盐桥，接通电路时，离子不能定向移动，A项错误；石墨为阴极，Cu2消耗完将由H进一步得电子，B项错误；电子不能通过盐桥，C项错误；5.55 g Cu2(OH)2CO3(可写成2CuOH2OCO2)的物质的量为0.025 mol，相当于加入0.05 mol CuO和0.025 mol H2O，转移0.15 mol
9、e时，溶液中减少的n(Cu2)0.05 mol，转移电子0.1 mol，即需加入0.05 mol CuO，其余0.05 mol e转移时，消耗0.025 mol H2O，D项正确。 答案 D,【考法训练2】 (带交换膜)如图所示装置，开关K闭合时，电流表指针发生偏转，下列有关开关K闭合时的说法正确的是( ),A.b极是负极 B.a极电极反应式为H22e=2H C.当装置中有1 mol电子通过时，右池产生标准状况下5.6 L气体 D.电池总反应式为2H2O2=2H2O 解析 选项A，通入H2的一极为负极，则a极为负极，b极为正极，错误。选项B，左池的电解质为NaOH，则a极电极反应式为2OHH2
10、2e=2H2O，错误。选项C，b极电极反应式为O24H4e=2H2O，当通过1 mol电子时，右池消耗标准状况下O2 5.6 L，错误。 答案 D,【当场指导】,几类重要的化学电源(难度系数),A.放电时，负极的电极反应式为AlMn2O43e=Mn2O4Al3 B.放电时，Al3向负极移动 C.充电时，Mn2O4极与电源的负极相连 D.充电时，Al电极质量增加,解析 首先，根据放电时的总反应式可知，放电时，Al的化合价升高，进而可确定Al电极是该电池的负极；然后，根据二次电池充放电时的特点逐一判断选项。放电时，Al电极是该电池的负极，发生反应：Al3e=Al3，Al3向正极移动，A、B项错误；
11、放电时，Mn2O4极是电源的正极，发生反应：Mn2O4Al33e=AlMn2O4，充电时，则由AlMn2O4失电子，Mn2O4极做阳极，与电源的正极相连，C项错误；充电时，Al3在Al电极得电子生成Al，Al电极质量增加，D项正确。 答案 D,【考法训练3】 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是( ),A.b极发生氧化反应 B.a极的反应式：N2H44OH4e=N24H2O C.放电时，电流从a极经过负载流向b极 D.其中的离子交换膜需选用阳离子交
12、换膜 解析 燃料电池燃料(N2H4)在负极(a极)发生氧化反应：N2H44OH4e=N24H2O，O2在正极(b极)发生还原反应：O24e2H2O=4OH，总反应为N2H4O2=N22H2O，A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负极，C项错误；OH在正极生成，移向负极消耗，所以离子交换膜应让OH通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。 答案 B,【考法训练4】 金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4MnO22nH2O=4M(OH)n。,已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
13、下列说法不正确的是( ) A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高 C.M空气电池放电过程的正极反应式：4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)n D.在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜,答案 C,【当堂指导】,高频考点二 电解原理及其应用,1.悟透电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图,考点精要,2.准确判断放电顺序，锁定放电离子,考法指导,【考法训练1】 用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是( ),A.a端是
14、直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应：Cu22e=Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体,电解原理分析(难度系数),解析 通过图中离子的运动状态可判断连接a的电极为阴极，连接b的电极为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl2e=Cl2，在阳极附近可观察到黄绿色气体，C项错误，D项错误。 答案 A,【考法训练2】 用石墨电极完成下列电解实验。,下列对实验现象的解释或推测不合理的是( ) A.a、d处：2H2O2e=H22OH B.b处：2Cl
15、2e=Cl2 C.c处发生了反应：Fe2e=Fe2 D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜,答案 B,【当堂指导】,【典例演示】 (2017河南南阳、周口、驻马店等六市一模)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解，以实现H2S转化为S的目的。下列判断错误的是( ),电解原理的应用(难度系数),答案 C,下列说法正确的是( ) A.钛电极发生氧化反应 B.阳极附近溶液的pH逐渐增大 C.离子交换膜应采用阳离子交换膜 D.阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O 解析 钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu2OH
16、2e=Cu2OH2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。 答案 D,A.阳极室溶液由无色逐渐变成棕黄色 B.阴极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2 C.电解一段时间后阴极室溶液的pH升高 D.电解一段时间后，阴极室溶液C中的溶质一定是(NH4)3PO4,答案 C,【当堂指导】,高频考点三 金属的腐蚀与防护,1.金属电化学保护的两种方法,考点精要,2.金属腐蚀快慢程度的判断方法,考法指导,【考法训练1】 (2017滕州模拟)用下列装置能达到预期目的的是( ),结合生产、
17、生活考查金属的腐蚀与防护(难度系数),A.甲图装置可用于电解精炼铝 B.乙图装置可得到持续、稳定的电流 C.丙图装置可达到保护钢闸门的目的 D.丁图装置可达到保护钢闸门的目的 解析 电解精炼铝时，粗铝作阳极，纯铝作阴极，但电解质溶液不能是AlCl3溶液，否则阴极上会析出H2，可以用熔融的Al2O3作电解质，A项错误；装置可以产生电流，但不能提供持续、稳定的电流，B项错误；丙中形成原电池，钢闸门是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的，C项错误；丁中形成电解池，钢闸门是阴极，不易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的，D项正确。 答案 D,【考法训练2】 某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件
18、。(已知Fe2遇K3Fe(CN)6溶液呈蓝色)。,下列说法不合理的是( ) A.区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀 B.区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滳加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀 C.区Zn电极的电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液未出现蓝色，Fe被保护 D.区Zn电极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀,解析 区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，Cu电极上不产生气泡，A项错误；区Cu为阴极
19、，电极反应式为2H2O2e=H22OH，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，B项正确；区Zn为负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe为正极，得到保护，C项正确；区Zn为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，Fe作阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，D项正确。 答案 A,模型示例,分析建模,模型解题,答案 C,当堂应用,A.a是电池的负极 B.放电时，A向b极移动 C.放电时，负极的电极反应式是nCeA=CnA D.充电时，电
20、解质中的离子总数保持不变 解析 充电时A吸附在a极形成CnA，则a极为阳极，发生氧化反应，而放电时a极发生还原反应，故a为电池的正极，A项错误；放电时a为正极，b为负极，而放电时阴离子向负极移动，B项正确；放电时负极上发生氧化反应：LiCne=nCLi，C项错误；充电时Li、A分别吸附在两极上形成LiCn和CnA，故电解质中的离子总数逐渐减小，D项错误。 答案 B,【应用2】 镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：,下列说法正确的是( ) A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOHH
21、2Oe=Ni(OH)2OH B.充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M还原 D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液,解析 NiMH电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)2M=NiOOHMH，说明该电池放电时负极为MH放电，电极反应式为MHeOH=MH2O；正极活性物质为NiOOH，放电时的电极反应式为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，A项正确；充电过程中，电子从阴极(放电时为负极)进入，溶液中的阴离子则从阴极向阳极移动，B项错误；MH极为负极，充电过程中该电极为阴极，对应的电极反应式为MH2Oe=MHOH，H2O中的H是由于电解而被还原，不是M还原所得，C项错误；若用氨水作为电解质溶液，则NH3与NiOOH会反应，D项错误。 答案 A,
