原電池與電解池專題解析

1、電化學1. 原電池與電解池的判斷（1） 無外接電源，又具備組成原電池的三個條件：有活潑性不同的兩個電極；兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里；較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時是與水電離產(chǎn)生的H+作用）；只要同時具備這三個條件即為原電池。（2） 有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當陰極為金屬，陽極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離子屬同種元素時，則為電鍍池。（3） 若多個單池相互串聯(lián)：有外接電源時，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池。無外接電源時，先選較活潑金屬電極為原電池的負極（電子輸出極），有關(guān)裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。2、原電池正負

2、電極的判斷 根據(jù)電極材料判斷：活潑性較強的金屬為負極，活潑性較弱的或者非金屬為正極。 根據(jù)電子或者電流的流動方向：電子流向：負極正極。電流方向：正極負極。電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向是電流流入的方向，即正極根據(jù)電極變化判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)負極； 發(fā)生還原反應(yīng)正極。 根據(jù)現(xiàn)象判斷：電極溶解負極； 電極重量增加或者有氣泡生成正極。根據(jù)電解液內(nèi)離子移動的方向判斷：陰離子移向負極；陽離子離子移向正極。例題：1、（2014.福建）某同學組裝了圖4所示的電化學裝置，電極Al，其它均為Cu，則（ ）A、 電流方向：電極A電極B、 電極發(fā)生還原反應(yīng)C、 電極逐漸溶解D、 電極的電極反應(yīng)：Cu2+ + 2e-=Cu2、（

3、6分）（2015天津）鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是（）A銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B電池工作一段時間后，甲池的c（SO42）減小C電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡3、原電池電極反應(yīng)式的書寫： 負極： 負極材料本身被氧化：如果負極金屬生成的陽離子與電解液成分不反應(yīng)，則為最簡單的：M-n e-=Mn+ 如：Zn-2 e-=Zn2+如果陽離子與電解液成分反應(yīng)，則參與反應(yīng)的部分要寫入電極反應(yīng)式中：如鉛蓄電池，Pb+SO42-2e-=PbSO4 負極材料本身不反應(yīng)：要將失電子的部分和電

4、解液都寫入電極反應(yīng)式，如燃料電池CH4-O2(C作電極)電解液為KOH：負極：CH4+10OH-8 e-=C032-正極： 當負極材料能自發(fā)的與電解液反應(yīng)時，正極則是電解質(zhì)溶液中的微粒放電，H2SO4電解質(zhì)，如2H+2e=H2 CuSO4電解質(zhì)： Cu2+2e= Cu當負極材料不與電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)時，正極則是電解質(zhì)中的O2反正還原反應(yīng) 當電解液為中性或者堿性時，H2O參加反應(yīng)，且產(chǎn)物必為OH-,如氫氧燃料電池（KOH電解質(zhì)）O2+2H2O+4e=4OH-當電解液為酸性時，H+參加反應(yīng)，產(chǎn)物為H2O O2+4O2+4e=2H2O例題：1、(2013安徽理綜,10,6分)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)

5、彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為:PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說法正確的是()A.正極反應(yīng)式:Ca+2Cl-2e- CaCl2B.放電過程中,Li+向負極移動C.每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g PbD.常溫時,在正負極間接上電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn)4、常見實用電池的種類和特點干電池（屬于一次電池）結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊狀物。酸性電解質(zhì)：電極反應(yīng) 負極：Zn-2e-=Zn2+正極：2NH4+2e-=2N

6、H3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42堿性電解質(zhì)：（KOH電解質(zhì)）電極反應(yīng) 負極：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+ Zn(OH)2總反應(yīng)：Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)2鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池）結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。A.放電反應(yīng) 負極： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 正極： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O B.充電反應(yīng) 陰極：PbSO4 +2e

7、-= Pb+ SO42- 電解池 陽極：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 總式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 鋰電池 結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。 A電極反應(yīng) 負極： 2Li-2e- = 2Li+正極： I2 +2e- = 2I- 總式：2Li + I2 = 2LiI B MnO2 做正極時： 負極： 2Li-2e- = 2Li+正極：MnO2+e- = MnO2 -總Li +MnO2= Li MnO2鋰電池優(yōu)點：體積小，無電解液滲漏，電壓隨放電時間緩慢下降，應(yīng)用:心臟起搏器，手機電池，電腦電池。A.氫氧燃料電池

8、 結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。電極反應(yīng) 負極： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正極： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-總式：2H2+O2=2H2O（反應(yīng)過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負極上反應(yīng)，氧化劑在正極上反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)式時必須考慮介質(zhì)參加反應(yīng)（先常規(guī)后深入）。若相互反應(yīng)的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KCl的瓊脂，形成閉合回路）。B鋁、空氣燃料電池 以鋁空氣海水電池為能源的新型海水標志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會發(fā)出耀眼的閃光，其能量

9、比干電池高2050倍。電極反應(yīng)：鋁是負極 4Al-12e-= 4Al3+；石墨是正極 3O2+6H2O+12e-=12OH-例題：1、（2015年新課標I）（6分）微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是（）A正極反應(yīng)中有CO2生成B微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O26CO2+6H2O2、（2014 北京）下列電池工作時，O2在正極放電的是A鋅錳電池B氫燃料電池C鉛蓄電池D鎳鎘電池3、（2015江蘇）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖下列有關(guān)該電池的說法正確的是（）

10、A反應(yīng)CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B電極A上H2參與的電極反應(yīng)為：H2+2OH2e=2H2OC電池工作時，CO32向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e=2CO324、(2013課標,10,6分)銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學原理可進行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去。下列說法正確的是()A.處理過程中銀器一直保持恒重B.銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀C.該過程中總反應(yīng)為2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S

11、轉(zhuǎn)化為白色AgCl5、電解池陰陽極判斷由外電源決定：陽極：連電源的正極； 陰極：連電源的負極；根據(jù)電極反應(yīng): 氧化反應(yīng)陽極 ；還原反應(yīng)陰極根據(jù)陰陽離子移動方向：陰離子移向陽極；陽離子移向陰極，根據(jù)電子幾點流方向：電子流向: 電源負極陰極；陽極電源正極 電流方向: 電源正極陽極；陰極電源負極6、電解時電極產(chǎn)物判斷：陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)Ag以前的，活潑金屬做電極：電極本身溶解放電Zn-2e-=Zn2+惰性電極時：C、Pt、Au、Ti等，則溶液中陰離子失電子，如4OH- 4e-= 2H2O+ O2陰離子放電順序S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-陰極：發(fā)生還原反應(yīng)（陰極材料(金屬或石墨)總是受到保

12、護）無論是惰性電極還是活潑電極都不參加電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子（氧化性強的先放電）Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （水） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca+ K+7、 以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律： 電解水型：陰陽離子放電能力均弱于水電離出來的H+和OH （強堿、含氧酸、活潑金屬的含氧酸鹽）如稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：陽極：4OH-4e-=2H2O+O2 陰極：2H+2e-=H2 總反應(yīng)：2H2O 2H2 + O2，溶質(zhì)不變，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導(dǎo)電性,從而加快電解速率（不是起催化

13、作用）。電解電解質(zhì)：陰陽離子放電能力均強于H2O電離出的H+和OH 無氧酸（HF除外）、不活潑金屬的無氧酸鹽，如CuCl2陽極：2Cl-2e-=Cl2 陰極：Cu2+ +2e-= Cu 總反應(yīng)：CuCl2= Cu +Cl2放氫生成堿型：陽離子強于H+，陰離子弱于OH ，活潑金屬的無氧酸鹽（F化物除外）如NaCl陽極：2Cl-2e-=Cl2 陰極：2H+2e-=H2 總反應(yīng)：2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH（氯堿工業(yè)）溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH增大公式：電解質(zhì)+H2O堿+ H2+非金屬放氧省酸型：陽離子弱于H+，陰離子強于OH ，不活潑金屬的含氧酸鹽，如CuSO4陽極：4OH-

14、4e-=2H2O+O2 陰極：Cu2+ +2e-= Cu 總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4公式：電解質(zhì)+H2O酸+ O2+金屬例題：1、（2015福建）某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料（C3H8O）下列說法正確的是（）A該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為光能和電能B該裝置工作時，H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C每生成1mol O2，有44g CO2被還原Da電極的反應(yīng)為：3CO2+18H+18e=C3H8O+5H2O2、（2015四川）用如圖所示裝置除去含有CN、Cl 廢水中的CN時，控制溶液pH為910，陽極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為兩

15、種無污染的氣體，下列說法不正確的是（）A用石墨作陽極，鐵作陰極B陽極的電極反應(yīng)式：Cl+2OH2eClO+H2OC陰極的電極反應(yīng)式：2H2O+2eH2+2OHD除去CN的反應(yīng)：2CN+5ClO+2HN2+2CO2+5Cl+H2O3、(2013北京理綜,9,6分)用石墨電極電解CuCl2溶液(見右圖)。下列分析正確的是()A.a端是直流電源的負極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽極上發(fā)生的反應(yīng):Cu2+2e- CuD.通電一段時間后,在陰極附近觀察到黃綠色氣體4、(2013浙江理綜,11,6分)電解裝置如圖所示,電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液,中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電,發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液

16、變藍色,一段時間后,藍色逐漸變淺。已知:3I2+6OH- I+5I-+3H2O下列說法不正確的是()A.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式:2H2O+2e- H2+2OH-B.電解結(jié)束時,右側(cè)溶液中含有IC.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式:KI+3H2O KIO3+3H2D.如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜,電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學反應(yīng)不變5、(2013大綱全國,9,6分)電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2)時,以鐵板作陰、陽極,處理過程中存在反應(yīng)Cr2+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列說法不正確的是()A.陽極反應(yīng)為Fe-2e- Fe2+B.電

17、解過程中溶液pH不會變化C.過程中有Fe(OH)3沉淀生成D.電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子,最多有1 mol Cr2被還原6、（6分）（2015浙江）在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示下列說法不正確的是（）AX是電源的負極B陰極的反應(yīng)式是：H2O+2eH2+O2，CO2+2eCO+O2C總反應(yīng)可表示為：H2O+CO2H2+CO+O2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1：17、（2015上海）氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的

18、離子交換膜只允許陽離子通過完成下列填空：（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式 （2）離子交換膜的作用為： （3）精制飽和食鹽水從圖中 位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中 位置流出（選填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑ClO2，還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)寫出該反應(yīng)的化學方程式 （5）室溫下，0.1mol/L NaClO溶液的pH 0.1mol/L Na2SO3溶液的pH（選填“大于”、“小于”或“等于”）濃度均為0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3濃度從大到小的順序為

19、 已知：H2SO3Ki1=1.54102 Ki2=1.02107HClOKi1=2.95108H2CO3Ki1=4.3107Ki2=5.610118、吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強正極反應(yīng)O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2負極反應(yīng)Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)例題1、(2013北京理綜,8,6分)下列解釋事實的方程式不準確的是()A.用濃鹽酸檢驗氨:NH3+HCl NH4ClB.碳酸鈉溶液顯堿性:C+H2O HC+OH-C.鋼鐵發(fā)生吸

20、氧腐蝕時,鐵作負極被氧化:Fe-3e- Fe3+D.長期盛放石灰水的試劑瓶內(nèi)壁出現(xiàn)白色固體:Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O9、金屬的防護改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。在金屬表面覆蓋保護層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護作用的另一種金屬。電化學保護法外加電源的陰極保護法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護的金屬作陰極。犧牲陽極的陰極保護法：外加負極材料，構(gòu)成原電池，被保護的金屬作正極例題：1、（2015上海）研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示下列有關(guān)說法錯誤的是（）Ad為

21、石墨，鐵片腐蝕加快Bd為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e4OHCd為鋅塊，鐵片不易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H+2eH22、(2013北京理綜,7,6分)下列金屬防腐的措施中,使用外加電流的陰極保護法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負極B.金屬護欄表面涂漆C.汽車底盤噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊10、 相關(guān)計算(2013天津理綜,6,6分)為增強鋁的耐腐蝕性,現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源,以Al作陽極、Pb作陰極,電解稀硫酸,使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下:電池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)電解池:2Al+3H2

22、O Al2O3+3H2電解過程中,以下判斷正確的是()電池電解池AH+移向Pb電極H+移向Pb電極B每消耗3 mol Pb生成2 mol Al2O3C正極:PbO2+4H+2e- Pb2+2H2O陽極:2Al+3H2O-6e- Al2O3+6H+D2、（2014 四川）（16分）污染物的有效去除和資源的充分利用是化學造福人類的重要研究課題。某化學研究小組利用軟錳礦（主要成分為MnO2，另含有少量頭鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物）作脫硫劑，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2（反應(yīng)條件已略去）。請回答下列問題：（1）上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了_（選填下列字母編號）。A廢棄物的綜合利用 B白色污染的減少 C酸雨的減少（2）用MnCO3能除去溶液中Al3和Fe3，其原因