1、专题八电化学专题视点课堂易错点透析审题面面观适考素能特训1了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。影像考纲3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。影像考纲精彩看点电化学是高考的热点。主要考查内容有：原电池的工作原理、电解产物的判断与计算、电极及电池反应方程式的书写等。高考中以选择题为主，在卷中有时也会出现。精彩看点专题视点课堂通晓考法考题引你信心满怀(对应学生用书P040)常考点一 原电池的工作原理及其应用命题指数：通考法 1.原电池正负极的判断2原电池电极反应式的书写如果题目给定的是图示装置，先要分析正、
2、负极，再根据反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可先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去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作是数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。特别注意：(1)对于可充电电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程应用原电池原理，充电过程应用电解池原理。(2)对于电解质溶液中有离子参与的反应，要特别注意将参与反应的离子写入电极反应式中。晓考题1.2012北京理综，12人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCO
3、OH的原理示意图，下列说法不正确的是()A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D催化剂b表面的反应是CO22H2e=HCOOH解析 首先标化合价，看价态变化，C4 O2H C2 OOH，CO2中C的化合价降低，得电子，由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应，催化剂b表面发生得电子的反应，所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO22H2e=HCOOH；在a表面H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O4e=4HO2，由电极反应式可知a极附近酸性增强，b极附近酸性减弱，C错误。答案 C2.2012四川理
4、综，11 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是()A检测时，电解质溶液中的H向负极移动B若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C电池反应的化学方程式为：CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为：O24e2H2O=4OH解析 结合题意，该电池总反应即是乙醇的氧化反应，不消耗H，故负极产生的H应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O24e4H=2H2O，D项错误，转移0.4mol电子时，消耗O2 0.1mol，即标准状况下为2.24 L，B项错误；正极
5、反应式与负极反应式相加可得电池反应为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O，C正确。答案 C3设计新型燃料电池是本世纪最富有挑战性的课题之一。(1)有人制造了一种燃料电池，一个电极通入O2(含有少量CO2)，另一个电极通入CH4，电池的电解质是熔融的K2CO3。该电池的负极反应式为_，电池工作时，电解质里的CO23 向_极移动(填“正”或“负”)。(2)某科研小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的原电池装置。该电池的负极反应式为_，用该电池电解CuCl2溶液，当产生33.6L Cl2(标准状况下)时，消耗甲醇的质量为_g。解析(1)CH4在负极放电，生成CO2和H2O，电极反应式为CH
6、44CO23 8e=5CO22H2O；熔融电解质中的阴离子向负极移动。(2)该燃料电池的总反应方程式为：2CH3OH3O24OH=2CO236H2O，在碱性条件下正极的电极反应式为：O22H2O4e=4OH，3得负极电极反应式为CH3OH8OH6e=CO 236H2O。据电子守恒则有CH3OH6e3Cl2，所以n(CH3OH)13 n(Cl2)0.5mol，m(CH3OH)0.5mol32 gmol116g。答案(1)CH44CO23 8e=5CO22H2O 负(2)CH3OH8OH6e=CO23 6H2O 16常考点二 电解原理及其应用命题指数：通考法 1.电解池中阴、阳极的确定及电极反应式
7、的书写分析问题的一般程序为：找电源(或现象)阴、阳极电极反应式总反应式。连接电源正极的一极为阳极，阳极发生氧化反应；连接电源负极的一极为阴极，阴极发生还原反应。特别关注：书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，要找出实际放电离子的来源，如果为弱电解质(如水)要写出分子式。2电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断如果是活泼电极(金属活动性顺序表Ag以前包括Ag)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序进行判断，常见阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧
8、酸根。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中AgFe3Cu2H。3.电化学计算的基本方法(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，其依据是电路中通过的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式计算：借助得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。特别关注：混合溶液的电解要分清阶段，理清两极电解过程中的电子守恒。如电解CuSO4溶液开始发生反应2CuSO42H2O=电解 2Cu2H2SO4O2，后
9、来发生反应2H2O=电解2H2O2。晓考题4.2012浙江理综，10 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：下列说法不正确的是()A在阴极室，发生的电极反应为：2H2O2e=2OHH2B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2CrO 24 2HCr2O 27 H2O向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O=通电 2K2Cr2O74KOH2H2O2D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1d2解析 因放电顺序HK，故阴极电极反应式为2H2O2e=H22OH；由于阳
10、极的电极材料是惰性电极，故该电解池的阳极电极反应式为：2H2O4e=O24H，由于反应生成了H，增大了H的浓度，故平衡2CrO24黄色2HCr2O 27橙色 H2O正向移动，溶液颜色由黄色变为橙色，故A、B项正确；将上述反应式合并可知C项正确；由总反应方程式4K2CrO44H2O=通电 2K2Cr2O74KOH2H2O2和电解装置可知，电解过程中阳极室的K通过阳离子交换膜进入阴极室，从而生成KOH。现设K2CrO4的起始物质的量为1mol，转化的K2CrO4的物质的量为x，根据电解方程式可知生成的KOH的物质的量为x，阳极室剩余K物质的量为2molx，阳极室中Cr的物质的量为1mol，由题意得
11、：2 molx1 mold，解得x(2d)mol，故铬酸钾的转化率为2d，D项不正确。答案 D5(2012衡水模拟)1 L某溶液中含有的离子如下表：离子Cu2 Al3NO3Cl物质的量浓度(mol/L)11a1用惰性电极电解该溶液，当电路中有3mole通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()A电解后溶液的pH0Ba3C阳极生成1.5mol Cl2D阴极析出的金属是铜与铝解析 根据离子的放电顺序及电子守恒可知：阴极：1mol铜离子先放电，然后1mol氢离子放电(铝离子不放电)，溶液中产生氢离子浓度为1mol/L，故A正确，D不正确；阳极氯离子放电只能产
12、生0.5mol氯气，C不正确；根据电荷守恒可推知a应等于4。答案 A6如图所示，若反应5min时，银电极质量增加2.16 g。试回答：(1)C池为_池，Cu极反应式为_，Cu电极减轻_g。(2)B中阳极的电极反应式为_；若反应5min时B中共收集224mL气体(标准状况)，溶液体积为200mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度约为_。(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后溶液的pH_。解析(1)因为Cu2Ag=2AgCu2，故C池为原电池，Cu为负极，由电子守恒知Cu电极减轻0.64 g。(2)B池中阳极反应式始终是：4OH4e=2H2OO2，反应5min各电极转移电子2.16g1
13、08 gmol10.02mol，则B池阳极得到氧气在标况下的体积为0.02mol422.4 Lmol10.112L。说明B池阴极反应除了：Cu22e=Cu，还有2H2e=H2，且得112mL H2，根据电子守恒关系列式：n(Cu2)2n(H2)20.02mol，n(Cu2)0.01mol0.112 L22.4Lmol10.005mol，故通电前CuSO4溶液的浓度为0.005mol0.2 L0.025molL1。(3)A中H转移电子也为0.02mol，故由2H2e2OH，得OH的物质的量为0.02mol，c(OH)0.02mol0.2L0.1molL1，pH13。答案(1)原电 Cu2e=Cu
14、2 0.64(2)4OH4e=2H2OO2 0.025molL1(3)13常考点三 电解规律命题指数：通考法 1.溶液中的电解规律(1)无氧酸溶液电解就是它本身的电解。例如：2HCl=电解溶液中H2Cl2(2)含氧酸的溶液电解时，实际上是水的电解。例如：2H2O=电解H2SO4溶液2H2O2(3)可溶性碱的溶液电解，实际上是水的电解。例如：2H2O=电解NaOH溶液2H2O2(4)活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，也是水的电解。例如：2H2O=电解Na2SO4溶液2H2O2(5)活泼金属的无氧酸盐溶液电解时，阴极有单质析出，一般是H2，同时伴随着阴极区呈碱性；阳极则往往析出非金属单质。例如电解饱和
15、食盐水：(6)不活泼的金属无氧酸盐水溶液电解时，其结果是该盐的电解。例如电解氯化铜溶液：CuCl2=电解溶液 CuCl2(7)比氢不活泼的金属或中等活泼性的金属含氧酸盐溶液电解时，则阴极析出金属，阳极得到氧气，阳极区酸性增强。例如：以上的规律都是以惰性电极为例的，如改用金属(除Au、Pt等外)作电极时，则是阳极金属溶解。2.电解质溶液电解时(均为惰性电极)，pH变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型(1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。阴极：4H4e2H2阳极：4OH4eO22H2O总反应：2H2O=电解 2H2O2阴极产物：H2；
16、阳极产物：O2。电解质溶液复原加入物质：H2O。pH变化情况：原来酸性的溶液pH变小，原来碱性的溶液pH变大，强酸(含氧酸)强碱的正盐溶液pH不变。(2)电解电解质型：无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)的电解，如HCl、CuCl2等。阴极：Cu22eCu阳极：2Cl2eCl2总反应：CuCl2=电解 CuCl2阴极产物：酸为H2，盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质。电解液复原加入物质为原溶质，如电解CuCl2溶液，需加CuCl2。pH变化情况：如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7；如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定。(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶
17、液的电解，如NaCl、MgBr2等。阴极：2H2eH2阳极：2Cl2eCl2总反应：2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2阴极产物：碱和H2；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2。电解液复原通入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需通入HCl。pH变化情况：电解液pH显著变大。(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSO4、AgNO3等。阴极：2Cu24eCu阳极：4OH4eO22H2O总反应：2CuSO42H2O=电解 2CuO22H2SO4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别
18、是Cu以及H2SO4、O2。电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物(金属价态与原盐中相同)。如电解CuSO4溶液，复原需加入CuO。pH变化情况：溶液pH显著变小。晓考题7.(2011全国卷)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的()ACuSO4 BH2OCCuO DCuSO45H2O解析 电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO42H2O=通电2CuO22H2SO4，离开溶液的物质为Cu和O2，其中铜和氧的原子个数比为11，因此需要加入CuO。答案 C8.2012安徽理综，11 某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K
19、1，两极均有气泡产生：一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2Cl=通电 Cl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极解析 由题意知，断开K2，闭合K1时，两极均有气泡产生，则说明铜电极没有参与反应，则铜电极一定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反应的离子方程式应为2Cl2H2O=Cl2H22OH，铜电极附近溶液变红，故A、B项均错误；断开K1，闭合K2时，氯气在石墨电极上得到电子生成Cl，氢气在
20、铜电极上失去电子生成氢离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，故C错误，D项正确。答案 D9按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。(1)判断装置的名称：A池为_，B池为_。(2)锌极为_极，电极反应式为_，铜极为_极，电极反应式为_，石墨棒C1为_极，电极反应式为_，石墨棒C2附近发生的实验现象为_。(3)当C2极析出224mL气体(标准状态时)，锌的质量变化(增加或减少)_g，CuSO4溶液的质量变化了(增加或减少了)_g。解析 A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池带动B电解池，A池中Zn为负极，Cu为正
21、极，B池中C1为阳极。C2为阴极，析出H2，周围OH富集，酚酞变红，且n(H2)0.224 L22.4 L/mol0.01mol，故电路上转移电子的物质的量为0.01mol20.02mol。根据得失电子守恒锌极有0.01mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01mol65g/mol0.65 g，铜极上有0.01molCu析出，即CuSO4溶液质量增加了0.01mol(65g/mol64g/mol)0.01g。答案(1)原电池 电解池(2)负 Zn2eZn2正 Cu22eCu阳 2Cl2eCl2有无色气体产生，附近溶液出现红色(3)0.65 0.01易错点透析易错总结分析导你正确方向(对应学生用
22、书P043)易错总结一、关于原电池知识的易错辨析1误认为两极材料均不与电解质溶液反应，不能构成原电池。其实不一定，如氢氧燃料电池两极均采用惰性电极；2误认为活泼金属一定做负极。也不一定，如在MgAlNaOH溶液构成的原电池中，由于相对于NaOH溶液来说铝比镁活泼，故铝做负极，镁做正极；3在书写电极反应式时，只关注得失电子的微粒，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。如：酸性氢氧燃料电池中的正极反应式易错写成O24e=2O2或O22H2O4e=4OH，正确的电极反应式应为：2O28e8H=4H2O。二、电解原理易错知识点归纳1电解后，加入某种物质使电解质溶液恢复到电解前的状态，只注意了溶
23、质成分，而忽略了溶液浓度。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复至原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO或CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为加入Cu(OH)2后会使“H2O”增加。2在电解食盐水的过程中错误认为阳极区显碱性。理由是OH带负电荷，向阳极移动。事实是阴极上H得电子生成H2，破坏了水的电离平衡，使阴极区c(H)c(OH)，溶液显碱性。3电解过程中，若只是水被电解，误认为溶液的pH不发生变化。但若电解氢氧化钠溶液、硫酸溶液等，虽然溶质的量未变，但是溶液的浓度增大，故pH发生变化。易错分析易错题1 甲、乙两个电解池均以Pt为电极，且互相串联。甲池中盛有AgNO3溶液，乙池中盛
24、有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池电极质量增加2.16g，乙池电极上析出0.24g金属。则乙池中溶质可能是()ACuSO4 BMgSO4CAl(NO3)3DNa2SO4错解分析 易错选B。通过甲池增重Ag 2.16 g，计算出转移电子数目，再根据两电解池中电子转移数相等计算讨论，而错选。对溶液中离子放电规律认识不清，溶液中的阳离子放电时，氧化性排在H之前的(Ag、Cu2等)可以析出对应金属；而排在H之后的阳离子(Na、Mg2、Al3等)不能析出对应金属。在选项中只有A项能析出金属。正确答案 A易错题2 用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变
25、为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是()A27mg B54mgC108mg D216mg错解分析 不能准确把握此题中Ag与HNO3应为11的对应关系，而错选D。在阳极水电离出来的OH放电，破坏了水的电离平衡，H浓度增大。由题意知：n(H)0.5 L(103106)molL1，由阴阳两极放电数目相等得：m(Ag)5104mol108 gmol1103mgg154mg。正确答案 B易错题3 镁铝合金在碱性溶液中开始反应缓慢，后反应加速。经分析是氧化膜及微电池作用的结果。下列叙述正确的是()A微电池的负极是镁B微电池的负极是铝 C铝的电极
26、反应式是：2H2e=H2D镁的电极反应式是：Mg2e=Mg2错解分析 忽略了铝能与碱性溶液反应，镁不能反应，而错选A、D。在碱性溶液中，铝的活泼性比镁强，发生反应：2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2，而镁不反应，故铝为负极，镁为正极，负极反应式是：2Al6e=2Al3。正确答案 B易错题4 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子为()A0.1mol B0.2molC0.3mol D0.4mol错解分析 没有真正理解电解后的溶液要想复原，应满足“少什么，加什么”的原则。只根据0
27、.1mol铜原子转移电子0.2mol而错选B。电解硫酸铜溶液的反应方程式为：2CuSO42H2O=电解2CuO22H2SO4，要恢复到电解前的浓度和pH，则需要加入CuO。现加入的是0.1mol的Cu(OH)2，说明电解完0.1mol CuSO4后，又继续电解了0.1mol H2O。据电极反应和元素守恒可知：阴极产物为0.1mol Cu和0.1mol H2，阳极产物为0.1mol O2，可得转移电子为0.4mol，选D。正确答案 D审题面面观规范审题答题领你志在必得(对应学生用书P044)答卷投影例1：某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是()A.正极反应式：O2
28、2H2O4e=4OHB.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式：2H2O2=2H2OD.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移规范审答规范审题规范审答标准答案解析 氢氧燃料电池的总反应方程式：2H2O2=2H2O，电解液为KOH溶液，故其正极的反应式：O22H2O4e=4OH，负极的反应式：2H24OH4e=4H2O，反应过程中生成和消耗的OH的量相等，故KOH的物质的量不变，A、B、C均正确；D中根据电解CuCl2溶液时各离子的放电顺序，可知阳极产生的是Cl2，电极反应式：2Cl2e=Cl2，故产生2.24 L
29、氯气时转移电子应为0.2mol。答案 D错因分析 易错选A，注意碱性条件下和酸性条件下氢氧燃料电池的正极反应式是不同的，碱性条件下该式是正确的。答卷投影例2：2011课标，11铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(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FeB.电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=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2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O规范审答规范审题由反应实质中价态变化及产物可判断电解液及正负极负极
30、发生氧化反应阴极：Fe(OH)22e=Fe2OH阳极发生氧化反应规范审答标准答案解析 A项，由电池反应可知，Ni2O3Ni(OH)2，Ni的化合价由3价2价，化合价降低，发生还原反应，故Ni2O3为正极，FeFe(OH)2，Fe的化合价由0价2价，化合价升高，发生氧化反应，故Fe为负极，正确；B项，负极发生氧化反应，Fe2OH2e=Fe(OH)2，正确；C项，阴极发生还原反应，Fe(OH)22e=Fe2OH，c(OH)增大，溶液的pH增大，故错误；D项，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O，D正确。答案 C特别关注电极反应式的书写同一个原电池反应在不同的电解质溶液中其电极反应式有可能是不同的，如氢氧燃料电池，其总反应的化学方程式都是2H2O2=2H2O，但在碱性电解质溶液和酸性电解质溶液中其电极反应式是不同的。另外，由相同的电极材料组成的原电池，在不同的电解质溶液中其电池反应、电极名称、电流方向也有可能不同，如：由镁、铝作电极组成的原电池，在NaOH溶液中，铝作负极，镁作正极，而在稀盐酸中，则铝作正极，镁作负极。因此，在审题时要特别关注电解质溶液的成分，慎重思考电解质溶液所起的作用。