1、1专题十 电化学考试标准知识条目 必考要求 加试要求1.化学能与电能的转化原电池的概念铜锌原电池的原理及电极反应式原电池的构成条件常见化学电源电解池的概念电解 CuCl2溶液的原理及电极反应式电解池的构成条件原电池、电解池的判断abababbcbbbc2.化学能与电能的转化原电池的构造与工作原理，盐桥的作用判断与设计简单的原电池原电池的电极反应式及电池反应方程式原电池的正、负极和电子流向的判断电解池的构造与工作原理电解池的电极反应式与电解反应方程式金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理与应用价值bcbcbbbb23.金属的腐蚀与防护金属腐蚀的危害金属发
2、生电化学腐蚀的基本原理金属的防护acb考点一 原电池、化学电源1原电池的工作原理(1)概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。(2)工作原理反应原理电极名称 负极 正极电极材料 锌片 铜片电极反应 Zn2e =Zn2 Cu2 2e =Cu反应类型 氧化反应 还原反应电子流向 由 Zn 片沿导线流向 Cu 片原理归纳3(3)原电池的构成条件一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：a电解质溶液；b两电极直接或间接接触；c两电极插入电解
3、质溶液中。(4)盐桥原电池(加试)构造盐桥的组成和作用a盐桥中装有饱和的 KCl、KNO 3等溶液和琼脂制成的胶冻。b盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。c盐桥含饱和 KCl 溶液，K 移向正极，Cl 移向负极。单池原电池和盐桥原电池的对比图 1 和图 2 两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极：Zn2e =Zn2正极：Cu 2 2e =Cu总反应：ZnCu 2 =CuZn 2不同点：图 1 中 Zn 在 CuSO4溶液中直接接触 Cu2 ，会有一部分 Zn 与 Cu2 直接反应，该装4置中既有化学能转化成了电能，又有一部分化学能转化成了热能
4、，装置的温度会升高。图 2 中 Zn 和 CuSO4溶液分别在两个池子中，Zn 与 Cu2 不直接接触，不存在 Zn 与 Cu2 直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。2常见化学电源(1)碱性锌锰电池一次电池电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵特点：用途广泛正极反应：2MnO 22H 2O2e =2MnOOH2OH ；负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO 22H 2O=2MnOOHZn(OH) 2。(2)银锌钮扣电池一次电池电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液特点：放电平稳
5、，电流大负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；正极反应：Ag 2OH 2O2e =2Ag2OH ；总反应：ZnAg 2OH 2O=Zn(OH)22Ag。(3)铅蓄电池二次电池电池组成：铅、二氧化铅、硫酸特点：广泛用于机动车辆铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 Pb，正极材料是 PbO2。放电时的反应a负极反应：PbSO 2e =PbSO4；24b正极反应：PbO 24H SO 2e =PbSO42H 2O。24充电时的反应a阴极反应：PbSO 42e =PbSO ；24b阳极反应：PbSO 42H 2O2e =PbO24H SO ；24总反应：PbO 2Pb2H 2SO4 2PbS
6、O42H 2O。放 电 充 电(4)镍氢电池二次电池电池组成：贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液特点：寿命长、性能好、比能量高放电时的反应负极反应：MHe OH =MH 2O；正极反应：NiO(OH)e H 2O=Ni(OH)2OH 。5充电时的反应阴极反应：MH 2Oe =MHOH ；阳极反应：Ni(OH) 2OH e =NiO(OH)H 2O；总反应：NiO(OH)MH Ni(OH)2M。放 电 充 电说明 可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。(5)氢氧燃料电池电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气、氢氧化钾溶液(或 H2SO4溶液)特点：用于航天飞机、牵引车等。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料
7、电池，可分酸性和碱性两种。种类 酸性 碱性负极反应式 2H24e =4H 2H24OH 4e =4H2O正极反应式 O24e 4H =2H2O O22H 2O4e =4OH电池总反应式 2H2O 2=2H2O题组一 原电池的构成及工作原理1下面装置中，能构成原电池的是_(填序号)。答案 2某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )6Aa 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应：Cu 2 2e =CuC无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶液均由蓝色逐渐变成浅绿色Da 和 b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu 2
8、向铜电极移动答案 D解析 A 项，a、b 不连接，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铁上析出铜，正确；B 项，a、b 用导电连接，形成原电池，铁作负极，铜作正极，铜上铜离子得到电子生成铜，正确；C 项，a、b 是否连接，铁都溶解，溶液由硫酸铜变成硫酸亚铁，正确；D 项，a 连接电源的正极，作阳极，铜离子向铁电极移动，错误。题组二 “盐桥”原电池(加试)3下图为一种原电池，下列有关说法中正确的是( )A甲中盛 ZnSO4溶液，乙中盛 CuSO4溶液，锌为阴极B乙中盛 CuSO4溶液，Cu 2 在铜电极上被氧化C电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性D在 Zn 极上发生的电
9、极反应为 Zn2e =Zn2答案 D解析 锌为负极，不是阴极，A 项错误；Cu 2 在乙中得电子，被还原成 Cu，B 项错误；甲中阳离子增多，故盐桥中阴离子进入甲，同理，盐桥中阳离子进入乙，C 项错误；金属 Zn 比Cu 活泼，作负极，其电极反应式为 Zn2e =Zn2 ，D 项正确。4某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题：7(1)导线中电子流向为_(用 a、b 表示)。(2)写出装置中锌电极上的电极反应式：_。(3)若装置中铜电极的质量增加 0.64 g，则导线中转移的电子数目为_(用 NA表示)。(4)装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加 KCl 的
10、饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K 、Cl 的移动方向的表述正确的是_。A盐桥中的 K 向左侧烧杯移动、Cl 向右侧烧杯移动B盐桥中的 K 向右侧烧杯移动、Cl 向左侧烧杯移动C盐桥中的 K 、Cl 都向左侧烧杯移动D盐桥中的 K 、Cl 几乎都不移动答案 (1)由 a 流向 b (2)Zn2e =Zn2 (3)0.02NA (4)B解析 (1)锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。原电池中，电子由负极流向正极，故电子的流向为 ab。(2)Zn 为负极，锌电极上的电极反应式为Zn2e =Zn2 。(3)0.64 g 铜的物质的量为 0.01 mol，由电极反应式 Cu2 2e =Cu
11、 可知，生成 1 mol 铜，转移 2 mol 电子，故生成 0.01 mol 铜，导线中转移 0.02 mol 电子，电子数目为 0.02NA。(4)左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的 K 向右侧烧杯移动、Cl 向左侧烧杯移动。故选 B。题组三 原电池工作原理应用化学电源的设计(一)“常规”化学电源5(2017浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三上学期考试)干电池模拟实验装置如图。下列说法不正确的是( )A锌片作负极，碳棒作正极B电子从锌片流向碳棒，电流方
12、向则相反CNH 4Cl 是电解质，在锌片逐渐消耗过程中 MnO2不断被氧化D该电池是一次电池，废旧电池中锌可回收8答案 C解析 锌是活泼金属，则锌片作负极，碳棒作正极，A 项正确；原电池中电子从负极沿导线流向正极，电流从正极流向负极，B 项正确；以糊状 NH4Cl 作电解质，其中加入的 MnO2被还原，C 项错误；该电池是一次电池，废旧电池中锌可回收，D 项正确。6(2017丽水、衢州、湖州三地市 9 月教学质量检测)锌空气电池适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时 Zn 转化为 ZnO，其工作原理如图。下列说法正确的是( )A氧气在石墨电极上发生氧化反应B负极反应为 ZnH 2O2e =
13、ZnO2H C放电前后电解质溶液的 pH 基本不变D放电时 OH 向石墨电极移动答案 C解析 A 项，氧气在石墨电极上发生得到电子的还原反应，错误；B 项，溶液显碱性，负极反应为 Zn2OH 2e =ZnOH 2O，错误；C 项，总反应式为 O22Zn= =2ZnO，因此放电前后电解质溶液的 pH 基本不变，正确；D 项，放电时 OH 向负极即向锌电极移动，错误。(二)新型化学电源类型一 “燃料”电池7(2017温州市高三 9 月选考适应性测试)一种酸性“二甲醚(CH 3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点，其电池原理如图所示。下列有关该电池的说法不正确的是( )Aa
14、电极是该电池的负极Bb 电极上发生的反应为 O24H 4e =2H2OCH 由 a 电极向 b 电极迁移D电池工作时，电子从 a 电极灯泡b 电极电解液a 电极答案 D9解析 二甲醚(CH 3OCH3)直接燃料电池通入氧气的一极为正极，所以 a 是负极、b 是正极，故A 正确；b 是正极，O 2得电子发生还原反应：O 24H 4e =2H2O，故 B 正确；原电池中阳离子移向正极，H 由 a 电极向 b 电极迁移，故 C 正确；电池工作时，电子从 a 电极灯泡b 电极，电解液中没有电子移动，故 D 错误。8(2017绍兴一中高三限时训练)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法
15、正确的是( )ACH 4H 2O 3H2CO,1 mol CH 4参加反应转移 12 mol 电子= = = = =催 化 剂 B电极 A 为正极C电池工作时，CO 向电极 B 移动23DO 2在 B 电极上被还原答案 D不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以 CH3OH、O 2燃料电池为例，分析电极反应式的书写：(1)酸性介质，如 H2SO4：CH 3OH 在负极上失去电子生成 CO2气体，O 2在正极上得到电子，在H 作用下生成 H2O。电极反应式为负极：CH 3OH6e H 2O=CO26H 正极： O2
16、6e 6H =3H2O32(2)碱性介质，如 KOH 溶液：CH 3OH 在负极上失去电子，在碱性条件下生成 CO ，1 mol 23CH3OH 失去 6 mol e ，O 2在正极上得到电子生成 OH ，电极反应式为负极：CH 3OH6e 8OH =CO 6H 2O23正极： O26e 3H 2O=6OH32(3)熔融盐介质，如 K2CO3：在电池工作时，CO 移向负极。CH 3OH 在负极上失去电子，在23CO 的作用下生成 CO2气体，O 2在正极上得到电子，在 CO2的作用下生成 CO ，其电极反23 2310应式为负极：CH 3OH6e 3CO =4CO22H 2O23正极： O26
17、e 3CO 2=3CO32 23(4)掺杂 Y2O3的 ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的 O2 ；根据 O2 移向负极，在负极上 CH3OH 失电子生成 CO2气体，而 O2在正极上得电子生成 O2 ，电极反应式为负极：CH 3OH6e 3O 2 =CO22H 2O正极： O26e =3O232类型二 锂电池9(2017全国卷，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 16Li 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：2Li 2S62Li 2e =3Li2S4B电
18、池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gC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 Li2S2的量越多答案 D解析 A 项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中 Li 移动方向可知，电极 a 为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8Li 2S8Li 2S6Li 2S4Li 2S2的还原反应，正确；B 项，电池工作时负极电极方程式为Lie =Li ，当外电路中流过 0.02 mol 电子时，负极消耗的 Li 的物质的量为 0.02 mol，其质量为 0.14 g，正确；C 项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极 a 的导电能力，正确；D 项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx 16Li xS8(2 x8)，故 Li2S2的量会越来越少，错误。= = = = =通 电 类型三 新型可逆电池储氢电池10镍氢电池(NiMH)目前已成为混合动力汽车的一种主要电池。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：Ni(OH) 2M= =NiOOHMH。已知：6NiOOHNH 3H 2OOH =6Ni(OH)2NO 。下列说法正确的是( ) 2ANiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式：NiOOHH 2Oe =Ni(OH)2OH
