1、第八专题 电化学 1(2011年广东)某小组为研究电化学原理，设计如下图所示的装置。下列叙述不正确的是()。Aa 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，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶液从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，Cu2向铜电极移动解析：若a和b不连接，则不能构成原电池，单质铁直接与Cu2发生氧化还原反应而置换出铜，A正确；若a和b用导线连接，则构成原电池，此时铁作负极，铜作正极，电极反应式分别为Fe2e=Fe2、Cu22e=Cu，B正确；由A、B分析可知，C正确；若a和
2、b分别连接直流电源正、负极，则构成电解池，此时铜作阳极失去电子被氧化，铁作阴极，在电解池中阳离子向阴极运动，D错误。答案：D2(2010 年广东，双选)铜锌原电池(如下图)工作时，下列叙述正确的是()。A正极反应为：Zn2e=Zn2B电池反应为：ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的 K移向 ZnSO4 溶液解析：该电池中Zn为负极，电极反应为Zn2e=Zn2，Cu为正极，电极反应为Cu22e=Cu，A项错误；电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu，B项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出经导线流向正极，C项正确；负极上由于Zn放电，ZnSO4溶液中Zn2的浓度增大
3、，故盐桥中的Cl移向ZnSO4溶液，D项错误。答案：BC3(2009年广东)可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()。A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e=4OHB以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3e=Al(OH)3C以 NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：无论是 NaOH 还是 NaCl，在正极上都是O2得到电子被还原，A正确；生成的 Al(OH)3 是两性氢氧化物
4、，还能与NaOH 发生反应生成，使pH减小，B、C错误；原电池中，电子在外电路是由负极流向正极，D错误。答案：AAlO24(2009 年广东，双选)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法正确的是()。A锡青铜的熔点比纯铜高B在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D生成 Cu2(OH)3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程解析：合金的两大特性是硬度大，熔点低于成分金属的熔点，A 错；由于金属锡比铜活泼，因此锡对铜具有保护作用，其原理相当于牺牲阳极的阴极保护法，B 正确；根据电化学腐蚀的原理可知 C
5、正确；在电化学腐蚀过程中有新物质生成，属于化学变化，D 错。答案：BC5(2012 年广东改编)碘也可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料，该电池反应为：2Li(s)I2(s)=2LiI(s)。碘电极作为该电池的_极。解析：I2(s)在反应中碘元素化合价降低，发生还原反应，作正极。正电化学知识是高考的必考内容，主要考查电极反应式的书 写，电极名称、电子流向及离子迁移方向的判断，利用原电池 与电解池的工作原理解答金属腐蚀与防护问题。预测 2013 年高考电化学知识仍会以判断电极名称和书写电池的电极反应式为主要出题方向。1原电池与电解池的电极名称、电极反应与电子流向的判断(1)原电池：把化学能转化为电
6、能的装置(无外接电源)。(2)电解池：把电能转化为化学能的装置(有外接电源)。2完成下列几种常见化学电池的电极与电池反应例如：(1)碱性锌锰干电池。负极反应：_；正极反应：_；总反应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。(2)铅蓄电池。负极材料：_，正极材料：_。总反应：_。放电时负极反应：PbSO24 2e=PbSO4；正极反应：PbO24HSO24 2e=PbSO42H2O；Zn2OH2e=Zn(OH)22MnO22H2O2e=2MnOOH2OHPb PbO2PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O(3)氢氧燃料电池。电池酸性碱性负极反应式正极反应式总反应式2H2O2
7、=2H2O2H24e=4H2H24OH4e=4H2OO24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH3.金属的腐蚀与防护(以钢铁为例)(1)钢铁发生电化学腐蚀(微型原电池反应)。负极(Fe)电极反应式：Fe2e=Fe2。吸氧腐蚀的电池反应：2FeO22H2O=Fe(OH)2。影响铁锈蚀速率的主要因素有：_、_、_等。(2)工业上防止钢铁锈蚀的方法。加一层_，如_、_、_等保护膜材料。制成铁合金，如_。牺牲_的保护法、外加电源(接负极)_的保护法等。氧气水 温度保护膜油漆塑料金属不锈钢阳极阴极原电池及其原理应用 例1(2012年福建)将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是()。ACu电极上发
8、生还原反应B电子沿ZnabCu路径流动C片刻后甲池中c(SO42-)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色解析：K闭合时，Zn作负极，Cu作正极构成原电池，则a为阴极，b为阳极，电解饱和硫酸钠溶液。B项，在电解池中电子不能流入电解质溶液中，错误；C项，甲池中硫酸根离子没有放电，所以浓度不变，错误；D项，b为阳极，OH放电，使得b附近溶液显酸性，不能使酚酞变红，错误。答案：A【触类旁通】1下列实验中均使用了铜电极，根据实验内容指出铜电极的名称：(1)铜锌原电池中铜作_；(2)在镀件上电镀铜时用金属铜作_；(3)用电解法精炼粗铜时粗铜作_；(4)电解稀硫酸制 H2、O2时铜作_。正极阳极阳极阴极2(1
9、)(2012年全国改编)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为高容量电池材料，与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为：_，该电池总反应的离子方程式为：_。(提示：生成物中的Fe显3价)(2)(2012年江苏节选)铝电池性能优越，AlAgO 电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为：_。解析：因为负极反应式为 Zn2e=Zn2，正极反应是FeO24 作为正极材料，在反应中得电子，碱性环境下生成Fe(OH)3。电池反应只需要综合得失电子守恒，将正、负极反应相加就可以得出正确答案。答案：(1)Fe
10、O24 3e4H2O=Fe(OH)35OH 2FeO24 8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH(2)2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O1有关原电池问题的一般解题思路是根据电极材料的活泼性判断出正、负极电极反应的类型(氧化反应、还原反应)电极反应式原电池反应方程式。2有关原电池的判断方法：只有自发的氧化还原反应才可能被设计成原电池。(1)依据原电池的形成条件判断装置，主要是“四看”：看电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；看溶液两极插入电解质溶液中；看回路形成闭合回路或两极直接接触；看本质有无自发的氧化还原反应。(2)多池相连，但无外
11、接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看作电解池。3原电池正、负极的确定。(1)由两极的相对活泼性确定：活泼性相对较强的金属为负 极。一般地，负极材料与电解质溶液要能发生反应。(2)由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电极为正极；燃料电池除外。4书写电极反应式的有关注意事项。(1)若有题给反应式时，先分析反应中的氧化反应或还原反应，再简单变化写出其中一个电极反应式，另一电极反应式可以直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式
12、，即得出结果。(2)考虑产物在不同酸、碱性环境下的稳定性，如碱性条件下生成的 H、Cu2等能与 OH反应。(3)注意“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。电解原理及其应用例 2(2012 年重庆节选)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。(1)电源的负极为_(填“A”或“B”)。(2)阳极室中发生的反应依次为_、_。(3)电 解 结 束 后，阴 极 室 溶 液 的 pH 与电解前相比将_；若两极共收集到气体 13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为_ g(忽略气体的溶解)。解析：(1)根据电极产物H2、Cl2可知A为电源正极，B为
13、电源负极。(2)阴极：2H2e=H2，阳极：2Cl2e=Cl2；阳极生成的Cl2与尿素进一步反应：CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl，CO(NH2)2 最终转变为CO2、N2，达到除去代谢产物 CO(NH2)2 的目的。(3)将两极反应叠加得：H2OCO(NH2)2=N2CO23H2，故电解结束后，pH不变。设除去的尿素质量为x，依关系：1 mol CO(NH2)25 mol混合气体，则有60 g5 molx0.6 mol，解得x7.2 g。答案：(1)B(2)2Cl2e=Cl2 CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl(3)不变 7.2【触类旁通】3(2012年天津
14、节选)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。请回答下列问题：熔融状态下，Z的单质和 FeG2能组成可充电电池(装置示意图如下)，反应原理为：2ZFeG2 Fe2ZG放电时，电池的正极反应式为：_；充电时，_(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为_。解析：根据题给条件易推断出：X、Y、Z、M、G元素和ZX、MY2、MY3分别是H、O、Na、S、Cl、NaH、SO2、SO3。答案：Fe22e=Fe 钠 Al2O31有关电解池的判断方法：非自发的氧化还原反应在有外接电源时可能被设计为电解
15、池。(1)电解池装置常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液(或熔融电解质)形成闭合回路构成。(2)多池相连无外接电源时，两极活泼性差异小的池为电解池。2电极产物的判断。(1)阴极产物的判断：直接根据溶液中阳离子放电顺序判断，电解金属活动顺序表中铝前金属的盐溶液(或碱溶液)时，水电离出来的氢离子在阴极上放电。阳离子放电顺序：AgHg2 Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2H(水)Al3Mg2 NaCa2K。(2)阳极产物的判断：金属(Pt、Au除外)电极比阴离子易失去电子，形成阳离子进入溶液。用惰性电极作阳极时，阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸F。(3)电解后溶液pH的变化判断。如果
16、只产生H2不产生O2，则pH变大。如果只产生O2不产生H2，则pH变小。如果既产生O2又产生H2：a.若原溶液呈酸性，则pH减 如果既无O2产生也无H2产生，则溶液的pH均趋于7。小；b.若原溶液呈碱性，则pH增大；c.若原溶液呈中性，则pH不变。2酸、碱、盐溶液的电解规律(惰性电极作阳极)。电解规律电解质溶液类型实例电解水型含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐溶液NaOH溶液、H2SO4溶液分解电解质型无氧酸、不活泼金属无氧酸盐溶液(HF、氟化物除外)HCl、CuCl2溶液放H2生碱型活泼金属无氧酸盐溶液(F除外)NaCl溶液放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐溶液CuSO4溶液金属的腐蚀与防护例 3下
17、列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()。A为避免古代的青铜器表面生铜绿，在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳上连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阴极的阳极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护其不受腐蚀解析：铜绿是生活中常见现象，反应原理为：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3，青铜器保存在干燥环境或在表面覆盖一层防渗的高分子膜时可以起到保护作用，A 正确；当镀层破损时，SnFe 可形成原电池，不再起到保护作用，B 错误；Fe 与 Zn 形成原电池，Zn 作负极，从而保护了 Fe，C 错误；外 加电流
18、保护法应该将钢管与直流电源的负极相连，故 D 错误。答案：A【触类旁通】4在研究钢铁腐蚀现象时，有同学做如下实验：把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的表面皿中，如下图所示。最先观察到酚酞变红现象的区域是()。A和C和B和D和解析：左侧表面皿是原电池装置，铁电极是正极，发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀时，在区域()OH浓度增大，所以最先观察到酚酞变红现象。右侧表面皿是电解池装置，锌片与电源负极相连作阴极，在外电源的作用下，吸氧腐蚀或析氢腐蚀发生在阴极，在区域()OH浓度增大，所以最先观察到酚酞变红现象。答案：B判断金属腐蚀快慢的规律。1电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀 有防护腐蚀措施的腐蚀(电解原理的防护 原电池原理的防护)。2对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。3活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，较活泼金属腐蚀越快。4对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。