1、专题9.解决电化学中的相关问题考试说明中：理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。高考试卷中：考查电极材料和电极极性判断，书写电极方程式，电极反应类型，电极周围pH变化，离子的移动方向，电化学腐蚀防护，电化学计算等等。有时会有一条选择题，在非选择题多以综合题形式出现。答题过程中：熟知原电池和电解池的工作原理，熟练书写和分析电化学方程式和电极方程式，然后有据可依来判断一系列的电化学问题，一能力展示1.研究人员最
2、近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是： A.正极反应式：AgCle=AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na不断向“水”电池的负极移动D. AgCl是还原产物2. 结合下图判断，下列叙述正确的是A和中正极均被保护B. 和中负极反应均是Fe2eFe2 C. 和中正极反应均是O22H2O4e4OHD. 和中都有Fe2生成3. 家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行
3、阳极氧化得到。电解总反应式为：则下列说法正确的是()AX为C2H5COOHB电解的阳极反应式为：C21H41COOHX2e2H2OC23H462CO6HC电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol雌性信息素D阴极的还原产物为H2和OH4. Zn-MnO2干电池应用广泛， 其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。(1) 该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_ (填“正极” 或“负极”)。(2) 若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀， 其主要原因是_。欲除去Cu2+， 最好选用下列试剂中的_ (填代号)。A. NaOH B. Zn C.
4、Fe D.NH3H2O (3) MnO2的生产方法之一是以石墨为电极， 电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。若电解电路中通过2 mol电子， MnO2的理论产量为_g。过程分析：1.由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银做负极，产物AgCl是氧化产物，A、D都不正确；在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳离子向电池的正极移动，C错误；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合价是+18/5价，所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移电子的物质的量为（418/5）52mol，因此选项B正确。答案：B2.锌比铁活泼，装置中锌作负极，方程式为Zn2e=Zn2。铁作正
5、极，但溶液显中性，所以发生锌的吸氧腐蚀，正极反应是O22H2O4e4OH；铁比铜活泼，装置中铁作负极，负极反应为Fe2eFe2。铜作正极，但溶液显酸性，所以正极是溶液中的氢离子得电子，方程式为2H+2e=H2。装置中没有Fe2生成，综上所叙，只有选项A是正确的。答案：A3.A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH；B项由于电解质溶液为浓NaOH，因此阳极反应式应为C21H41COOHX2e60HC23H462CO4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1 mol雌性信息素转移2 mol电子，则C项正确；D项阴极的还原产物为H2，OH并非氧化还原产物答案：AC4.(1) 根据原电池的工作原理，
6、活泼金属做负极， 故负极材料是Zn； 电子的流向与电流方向相反， 故工作时电子流向正极。(2) 锌置换铜， 铜锌形成原电池， 加速了电极腐蚀； 除去Cu2时， 最好选用金属锌。(3) 电解硫酸锰溶液时，溶液中的离子有： H、OH、Mn2、SO42-四种离子， Mn2转化为MnO2时， 化合价升高被氧化， 是阳极产物， 故其阴极电极反应为： 2H+2 e=H2， 电解电路中通过2 mol电子时， 理论上恰好能生成1 molMnO2， 质量为87 g。答案：(1)Zn(或锌)、正极； (2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀； (3)2H+2 e=H2、87 g精要点评：1.电化学主要考查
7、点：电解池、原电池、电镀池的构成条件与区别，电路中的电子流向、电极反应类型与电极种类关系，金属活泼性与电极关系，阴、阳极放电顺序及应用，两电极反应式的书写，两电极产物间的相当量关系，两极产物判断，电解质溶液中离子浓度变化、pH变化，离子、电解产物与电子相当量关系的计算，反应时的现象。2.解题关键在于判断或书写出化学方程式和电极方程式，由此进行一系列分析，得出正确答案。二能力培养1.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 A水既是氧化剂又是溶剂 B放电时正极上有氢气生成 C放
8、电时OH向正极移动 D总反应为：2Li2H2O= 2LiOHH2分析：原电池放电时OH是向负极移动的。可推测其总反应为：2Li2H2O= 2LiOHH2。再写出其电极反应如下：（）2Li2e2Li+，（+）2H2O+2e2OHH2结合选项分析A、B、D都是正确的。答案：C2.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(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Fe B. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH-2e-=Fe（OH）2 C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D. 电池充电
9、时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O解析：由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，Ni2O3做氧化剂得到电子，因此选项AB均正确；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为：Fe+2OH-2e-= Fe(OH)2，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，C不正确；同理分析选项D正确。答案：C3. 下列关于铜电极的叙述正确的是()A铜锌原电池中铜是负极B用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极D电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极分析：
10、铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极；电镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH，因而得不到氧气。答案：C4. 如图装置中，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹，a、b为电源两极。在A、B中充满KOH溶液后使其倒立于盛有KOH溶液的水槽中。切断K1，闭合K2、K3，通直流电，电解一段时间后A、B中均有气体产生，如图所示。(1)电源的a极为_(填“正极”或“负极”)。(2)在湿的Na2SO4滤纸条中心滴KMnO4溶液，现象是_。(3)写出A中电极反应
11、式：_。(4)若电解一段时间后A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，电流表的指针发生偏转，此时B极的电极反应式为_。分析：(1)由图示得电解时B中产生气体的体积是A中的2倍，而电解KOH溶液的本质是电解水，故A中生成的是氧气，A为阳极，B为阴极；a为负极、b为正极；C作阴极、D作阳极。(2)MnO向阳极移动，故紫色移向D铂夹。(3)A中是OH放电。(4)中构成了氢氧燃料电池，KOH溶液作电解质溶液，B作负极，H2失去电子后与OH结合生成水。答案：(1)负极(2)紫色向D铂夹靠近(3)4OH4e=O22H2O(4)H22e2OH=2H2O方法指导：1.解决电化学一系列问题的基本
12、步骤是：首先是判断是原电池，还是电解池根据题目条件判断出正负极（阴阳极）电极上的物质（阴阳离子）发生的电极反应带来的变化（离子浓度变化、pH变化、电子流向、现象等等）得出合理答案。2. 关于充电电池的氧化还原问题是常考点，也是一个难点，但这类题还是有规律。原电池时，先要分析氧化剂与还原剂，氧化剂被还原、还原剂被氧化；充电时（电解池），原电池负极反应反着写为还原过程，发生在阴极，原电池中的正极反应反着写为氧化过程，发生在阳极。正极反应式颠倒即为阳极反应式，负极反应式颠倒即为阴极反应式。三能力测评1.关于下列各装置图的叙述中，不正确的是( ) A用装置精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶
13、液B装置的总反应是：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+C装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D装置中的铁钉几乎没被腐蚀2. 一种充电电池放电时的电极反应为 H2+2OH-2e-=2H2O； NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是A. H2O的还原 B. NiO(OH)的还原C. H2的氧化 D. NiO(OH) 2的氧化3. LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li导电固体为电解质。下列有关LiFePO
14、4电池说法正确的是()A可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动C充电过程中，电池正极材料的质量减少D放电时电池正极反应为：FePO4Lie=LiFePO44. 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以铝材为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为_。取少量废电解液，加入NaHCO3，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解
15、题分析：1. B项中为原电池装置，Fe为负极，电极反应是Fe2eFe2，铜作正极，电极反应是Fe3+eFe2，总反应是：Fe+ Fe32Fe2，B项错误。答案：B2.由题中给出的电极反应可判断出做原电池时，H2是还原剂被氧化、NiO(OH)是氧化剂被还原，则充电时H2是还原产物、NiO(OH)是氧化产物，与正极相连的是阳极发生氧化反应，所以“NiO(OH) 2的氧化”正确。答案：D3. 加入的硫酸会和金属锂反应，A项错误；放电时，发生原电池反应，Li(在负极生成，带正电荷)在电池内部向正极移动，B项错误；放电时，负极：Lie=Li，正极：FePO4Lie=LiFePO4；充电时，阳极：LiFe
16、PO4e=FePO4Li，阴极：Lie=Li，C、D两项正确。答案：CD4. （1）阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有H2O参加，故电极反应式为：2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+；加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al3+，和HCO3-发生了互促水解。 (2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+。 (3)铁被保护，可以是做原电池的负极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe做阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁是做负极，称为牺牲阳极保护法。答案：(1)2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+；因为 Al3+和H
17、CO3-发生了互促水解； Al3+3HCO3-= Al(OH)3+CO2 (2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+ (3)N 牺牲阳极保护法。防错机制：1.电极方程式书写步骤：（1）弄清（找出）反应物与生成物，（2）根据反应物与生成物中元素化合价变化情况得出得失电子数目，（3）根据提供的介质情况，配平电极方程式。书写电极方程式，须特别注意介质对电极反应的影响。2要灵活运用电化学基本规律，将知识融会贯通，在不断变换情境的新题中以不变应万变，只要掌握方法和技巧，解题就能水到渠成。四能力提升1.关于右图所示的原电池，下列说法正确的是( ) A锌是电池的负极，发生还原反应B盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液
18、中迁移C电流从锌电极通过电流计流向铜电极D铜电极上发生的电极反应是2H+2e=H2 2.镁过氧化氢燃料电池具有比能量高、安全方便等优点，其结构示意如右图所示。关于该电池的叙述正确的是A电池工作时，H+向正极移动 B该电池可以在高温下正常工作 C电池工作时，正极周围溶液的pH将不断变小 D该电池的总反应式为：Mg+H2O2+H2SO4=MgSO4+2H2O3.氯碱工业是一种高耗能产业，一种将燃料电池与电解池组合的新工艺可节能30%以上，下图是该工艺图示（电极未标出）。下列说法正确的是A. X为H2，Y为Cl2B. A池为电解池，且mnC. B池为燃料电池，且abD. 该工艺优点是燃料电池提供电能
19、且能提高烧碱产品的浓度4.如图装置（I）为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K+通过，该电池放电、充电的化学方程式为：2K2S2+KI3 K2S4+3KI。装置（II）为电解池的示意图。当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是（ ）AK+从右到左通过离子交换膜B电极A上发生的反应为：3I-2e-=I3-C电极X上发生的反应为：2Cl-2e-=C12D当有01 mol K+通过离子交换膜，X电极上产生112 L气体（标准状况）5.有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是()每
20、消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e负极上CH4失去电子，电极反应式：CH410OH8e=CO7H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为：O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液pH不断升高A B C D6.下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是W W W K S 5 U . C O M A该系统中只存在3种形式的能量转化 B装置Y中负极的电极反应式为： C装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化。7.高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车。总反应方程式如下：Ni(
21、OH)2M NiOOHMH，下列叙述正确的是()A放电时正极附近溶液的碱性增强B放电时负极反应为：MH2Oe=MHOHC充电时阳极反应为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHD放电时每转移1 mol电子，正极有1 mol NiOOH被氧化8.一种新型酸性乙醇电池用磺酸类质子作溶剂，比甲醇电池效率高出32倍，电池反应式为：C2H5OH3O2=2CO23H2O，电池构造如下图所示。下列关于该电池的说法正确的是()A放电过程中，电源内部的H从正极区向负极区迁移B通入乙醇的电极是正极C该电池的正极反应为：4HO24e=2H2OD用该电池做电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2 mol
22、C2H5OH，阴极产生标准状况下气体的体积为13.44 L9.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li+FeS+2e-Li2S+Fe 有关该电池的下列中，正确的是A. Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价B. 该电池的电池反应式为：2Li+FeSLi2S+FeC. 负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+D. 充电时，阴极发生的电极反应式为：10.某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2O22H2O，下列有关说法正确的是A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式
23、为：O22H2O4e4OHC.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2D.H由a极通过固体酸电解质传递到b极11. 已知Cr(OH)3在碱性较强的溶液中将生成Cr(OH)4 ，铬的化合物有毒，由于+6价铬的强氧化性，其毒性是+3价铬毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理，其中电解法是将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的Fe2+和Cr2O72一发生反应，生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH一结合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。（1）写出阴极的电极反应式 。 （2）电解法中加入氯化钠的作用是： 。12. NaOH隔膜NaO
24、HFeSi我国学者提出在浓NaOH溶液（非饱和溶液）中用电化学方法来制备高铁酸盐，电解装置如右图。（1）电解时，阳极的电极式反应为 。（2） K2FeO4用于处理水时，不仅能消毒杀菌，还能吸附水中的悬浮杂质。请写出K2FeO4的还原产物在水中生成Fe(OH)3的离子方程式 。（3） 实验室保存K2FeO4的方法是 。13. 目前，世界上过氧化氢的生产方法主要有电解法，电解法中成本最低的是过硫酸铵法，电解所用电槽以铂为阳极，以铅或石墨为阴极；NH4HSO4水溶液经阴极室，再作为阳极液从阳极室流出，得(NH4)2S2O8溶液，电解总反应式：2NH4HSO4电解 (NH4)2S2O8H2；(NH4)
25、2S2O8溶液送往水解器中减压水解、蒸发，蒸出过氧化氢的水溶液，剩余溶液流到阴极室再循环使用。 (1)写出过氧化氢的电子式 。 (2)写出水解器中(NH4)2S2O8溶液的水解方程式 。 (3)铂价格昂贵，试分析电槽阳极用铂不用铅的原因 。 (4)试分析水解器中使用减压水解、蒸发的原因 。14.。全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题图所示当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色放电过程中氢离子的作用是 和 ；充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H+)的变化量为 习题答案 1.B 2.AD 3.CD 4.D 5.A 6.C 7.A 8.C 9.C 10.D11. （1）2H+ + 2e H2或2H2O + 2e H2 + 2OH（2）增强溶液导电性或盐析12. （1）Fe8OH-6e=FeO42-4H2O （2）Fe33H2OFe(OH)33H （3）低温下密封（保持干燥）保存13. （1）（2）(NH4)2S2O82H2O= 2NH4HSO4H2O2（3）铅会在阳极失去电子生成阳离子进入溶液，且在阳极生成的S2O82-会氧化铅（4）减压水解、蒸发是为了减少过氧化氢的分解损失14. 绿 紫 参与正极反应; 通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5mol