电池与电解.docx

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电池与电解

化学能转化为电能

[考试目标]

1．了解原电池的工作原理，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，并能进行计算

[要点精析]

一、原电池的工作原理

1．定义：

能将化学能转化为电能的装置称为原电池

2．形成条件

（1）具有不同的电极

（2）具有电解质溶液

（3）具有导线相连组成闭合回路，或具备将化学能

转化为电能的条件

3．电极判断

负极：

易失电子的极

正极：

易得电子的极

4．电极反应

负极：

失电子——氧化反应

正极：

得电子——还原反应

5．能量转化：

化学能转化为电能（提供电流）

外电路电子移动方向：

负极→正极；电流方向：

正极→负极

二、化学电池

1．锌锰干电池

负极Zn+2OH－→Zn（OH）2+2e－

正极2MnO2（S）+H2O（l）+2e－→Mn2O3+2OH－

电池反应为：

Zn+2MnO2+H2O==Zn（OH）2+Mn2O3

2．铅蓄电池

负极Pb+

PbSO4+2e－

正极PbO2+4H++

+2e－PbSO4+2H2O

电池反应PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O

3．氢氧燃料电池（以KOH为电解质溶液）

负极2H2+4OH－→4H2O+4e－

正极O2+2H2O+4e－→4OH－

电池反应2H2+O2==2H2O

三、金属的腐蚀与防腐

1．金属腐蚀分类

化学腐蚀：

腐蚀过程中无电流产生

电化学腐蚀：

腐蚀过程中有电流产生

2．钢铁腐蚀的电化学原理

（1）析氢腐蚀（酸性环境中）

负极：

Fe→Fe2++2e－

正极：

2H++2e－→H2↑

电池反应为Fe+2H+==Fe2++H2↑

（2）吸氧腐蚀（中性或碱性环境中）

负极：

Fe→Fe2++2e－

正极：

2H2O+O2+4e—→4OH－

电池反应为2Fe+O2+2H2O==Fe（OH）2

3．金属的保护

（1）再金属表面覆盖保护层（如油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀）

（2）电化学保护法

（3）改变金属的内部组织结构

（4）钝化

四、方法突破

（一）原电池的判定

1．先分析有无外接电源，有外接电源的是电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是四看：

（1）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）

（2）看溶液——两极插在溶液中

（3）看回路——形成闭合回路或两极直接接触

（4）看本质——有无氧化还原发生

2．多池相连，但无外接电源时，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

（二）原电池正、负极的确定

1．由两极的相对活泼性确定：

相对活泼性较强的的金属为负极，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。

3．根据某些显色现象确定

（三）电极反应式的书写

1．如果题目给定的是图示装置，先分析正、负电极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式；

2．如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应，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，即得出结果。

3．注意：

看清楚“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。

（四）原电池的设计方法

1．先根据总的方程式找出发生氧化反应、还原反应的物质。

2．确定失去电子的物质在负极上发生氧化反应，得到电子的物质在正极上发生还原反应，分别写出电极反应式。

（五）金属腐蚀的快慢。

一般说来可用来下列原则判断：

电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀

[过关训练]

一、单项选择题

1．下面装置不可以组成原电池的（）

AAAA

ZnCZnCuFeCZnCu

稀硫酸CuSO4溶液稀硫酸稀硫酸稀硫酸

ABCD

2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）

A.④＞②＞①＞③     B②＞①＞③＞④

C.④＞②＞③＞①     D.③＞②＞④＞①

3．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。

若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属活动顺序由强到弱正确的为（）

A、a＞b＞c＞dB、a＞c＞d＞b

C、c＞a＞b＞dD、b＞d＞c＞a

4．将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓硝酸溶液，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池，则这两个原电池中，正极分别是（）

A、Al片、Cu片B、Cu片、Al片

C、Al片、Al片D、Cu片、Cu片

5．下列表面镀有金属保护层的铁板，当镀层损坏使铁板裸露，在相同条件下最耐腐蚀的是（  ）

 A.镀锌铁板（白铁）       B.镀锡铁板（马口铁）

 C.镀银铁板               D.镀铜铁板

6.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（）

①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-

②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O

③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-

④电池放电后，溶液PH不断升高

A.①②B.①③C.①④D.③④

7.干电池的负极反应是Zn-2e==Zn2+，现在干电池为电源电解32．4g34％的NaOH溶液，一段时间后测得溶液的质量分数为36％，问在这段时间内，干电池中消耗Zn的物质的量为（）+

在此电池放电时,负极上发生反应的物质是（）

A、AgB、Zn（OH）2C、Ag2OD、Zn

10.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁片放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，按图15-1装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是（）

A．B中导气管中产生气泡

B．B中导气管里形成一段水柱

C．金属片剪口处变红

D．锌被腐蚀

11．．下列方法不能用于金属防腐处理的是（）

A．油漆B．表面打磨C．制成合金D．电镀

12、某学生欲完成2HCl+2Ag=2AgCl↓+H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是（）

13.锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可表示为：

Zn+2MnO2+2NH4+==Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（）

A、ZnB、碳棒C、MnO2和NH4+D、Zn2+和NH4+

14．100mL浓度为2mol•L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）

A．加入适量的6mol•L-1的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液

C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液

15．可以将反应Zn+Br2=ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应

  ①Br2+2e－→2Br-　　　　 ②2Br-—2e－→Br2

  ③Zn-2e－→Zn2+　　　　 ④Zn2++2e－→Zn

  其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是（）

  A．②和③　　 B．②和①　　 C．③和①　　　 D．④和①

16．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池；铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋”，另一个接线柱旁标有“－”；关于标有“＋”的接线柱，下列说法中正确的是（）

A.充电时作阴极，放电时作正极B.充电时作阳极，放电时作负极

C.充电时作阴极，放电时作负极D.充电时作阳极，放电时作正极

17．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。

锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应方程式为Zn（S）+2MnO2（S）+H2O（l）==Zn（OH）2（S）+Mn2O3（S）下列说法中错误的是（）

A、电池工作时，锌失去电子

B、电池正极的电极反应式为：

2MnO2（S）+H2O（l）+2e－→Mn2O3+2OH－

C、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D、外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g

18.下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）

A.a电极是负极

B.b电极的电极反应为：

C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

二、双项选择题

19．用铂电极（惰性）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是（）

A．稀NaOH溶液B．HCl溶液

C．酸性MgSO4溶液D．酸性AgNO3溶液

20．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（）

A．原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应

B．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应

C．原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应

D．原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应

21．下列叙述不正确的是（）

A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍

B．钢铁在干燥的空气里不易腐蚀

C．用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀

D．原电池中电子由正极流入负极

22．熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。

现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通入CO气体，另一极通入空气和CO2的混合气体，制成在650℃下工作的燃料电池，其电池反应为2CO十O2==2CO2，则下列说法正确的是（）

A．通CO的一极为电池的负极

B．负极的电极反应为：

O2十2CO2+4e-==2CO32-

C．熔融盐中CO32-离子的物质的量在反应过程中保持不变

D．正极发生氧化反应

23．某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe==3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（）

A．正极Cu，负极Fe，电解质为FeCl3溶液

B．正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液

C．正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2（SO4）3溶液

D．正极为Ag，负极为Fe，电解质为CusO4溶液

24．有关下图装置的叙述正确的是（）

A.这是一个原电池装置

B.这是电解NaOH溶液的装置

C.该装置中Fe为阴极，电极反应为：

Fe＋2OH－→Fe（OH）2＋2e－

D.该装置中Pt为正极，电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－→4OH－

25．下列叙述中不正确的是（）

A．镀锡的铁皮，破损后铁皮反而易被腐蚀

B．纯铁比生铁更易被腐蚀

C．金属的化学腐蚀比电化学腐蚀普遍

D．金属腐蚀的本质是M-ne=Mn+而被损耗

26．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。

氢镍电池的总反应式是

根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）

A．电池放电时，电池负极周围溶液的PH不断增大　

B．电池放电时，镍元素被氧化

C．电池充电时，氢元素被还原

D．电池放电时，H2是负极

27．微型锂碘电池可作植入某些心脏病人的心脏起搏器所用的电源这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I－下列说法正确的是（）

A、正极反应：

2Li→2Li++2e－

B、正极反应：

I2+2e－→2I－

C、总反应是：

2Li+I2=2LiI

D、金属锂作正极

28．将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用电器连接成原电池。

此电池工作时，下列叙述中正确的是（）

A、Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+

B、Al条表面虽有氧化膜，但可不必处理

C、该电池的内、外电路中，电流均是由电子定向移动形成的

D、Al是电池的负极，开始工作时，溶液中不会立即产生白色沉淀

29．一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：

2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10H2O，有关此电池的推断正确的是（）

A．负极反应为14H2O+7O2+28e-==28OH－

B．放电一段时间后，负极周围的pH降低

C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14mol

D．放电过程中KOH的物质的量浓度不变

30．据报道，氢燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。

下列说法正确的（）

A.电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法

B.发展氢燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术

C.氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染

D.氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能

31．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2－）在其间通过，该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。

下列判断正确的是（）

A.有O2参加反应的a极为电池的负极

B.b极的电极反应为：

H2-2e-+O2-=H2O

C.a极的电极反应为：

O2+2H2O+4e-=4OH-

D.电池的总反应式为：

2H2+O2

2H2O

32．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。

其电池反应为：

2CH3OH+3O2+4OH—2CO32—+6H2O，则下列说法错误的是（）

Ａ．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

Ｂ．充电时电解质溶液的pH逐渐减小

Ｃ．放电时负极的电极反应为：

CH3OH－6e-＋8OH-＝CO32—+6H2O

Ｄ．充电时每生成1molCH3OH转移6mol电子

33．

高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为

3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

下列叙述不正确的是（）

A.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化

B.充电时阳极反应为：

2Fe（OH）3—6e—+10OH—=2FeO42—+8H2O

C.放电时负极反应为：

3Zn—6e—+6OH—=3Zn（OH）2

D.放电时正极附近溶液的碱性减弱

三、不定项选择题

34.下列事实可以电化学理论解释的是（）

A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块

B.铝不用特殊方法保护

C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快

D.镀锌铁比镀锡铁耐用

E.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

35.铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片（）

A、失去电子B、是阳极C、发生还原反应

D、是负极E、发生氧化反应

36．有关原电池的下列说法中正确的是（  ）

 A．在各种条件下受到腐蚀的总是负极

 B．在原电池中，只有金属锌作负极

 C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动

 D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动

E．原电池可以用活泼金属和碳棒做电极

37、家用炒菜铁锅用清水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中发生的化学反应是（）

A．4Fe（OH）2+2H2O+O2==4Fe（OH）3↓

B．2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2↓

C．2H2O+O2+4e－→4OH－

D．Fe-3e－→Fe3+

E．Fe-2e－→Fe2+

38．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。

有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：

Zn+2OH―→ZnO+H2O+2e－，Ag2O+H2O+2e－→2Ag+2OH－－总反应为：

Ag2O+Zn==2Ag+ZnO。

根据上述反应式，判断下列叙述中，正确的是（）

A．在使用过程中，电池负极区溶液pH减小

B．在使用过程中，电流由Ag2O极经外电路流向Zn极

C．在使用过程中，Zn电极发生氧化反应，Ag2O电极发生还原反应

D．外电路中每通过0.2mol电子，正极的质量理论上减小1.6g

E．Zn极是负极，Ag2O极是正极

39．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：

下列叙述正确的是（）

A.放电时负极反应为：

Zn+2OH－→Zn（OH）2+2e－

B.充电时阳极反应为：

Fe（OH）3+5OH－→FeO42－+4H2O+3e－

C.放电时每转移3mol电子，正极有1mol

被氧化

D.放电时正极附近溶液的碱性增强

E.放电时正极附近溶液的酸性增强

40．蓄电池在放电时起原电池作用，将化学能转变为电能，在充电时起电解池作用，将电能转变为化学能。

某蓄电池充电和放电时发生的反应为：

Fe（OH）2+Ni（OH）2

Fe+NiO2+2H2O。

关于该蓄电池的下列说法，正确的是（）

A．放电时铁为负极

B．放电时阳极电极反应式为：

Fe（OH）2+2e===Fe+2OH-

C．放电时电解质溶液中的阳离子向负极移动

D．充电时Ni（OH）2的电极反应式为：

Ni（OH）2－2e===NiO2+2H+

E．蓄电池的电极必须浸在碱性电解质溶液中

41、某燃料电池以熔融的K2CO3为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂（CO2为助燃剂），以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。

下列叙述正确的是（）

A、该燃料电池的化学反应方程式为2C4H10+13O2→8CO2+10H2O

B、该燃料电池的负极反应式为2C4H10+26CO32－－52e－→34CO2+10H2O

C、该燃料电池的正极反应式为26CO2+13O2+52e－→26CO32－

D、向正极通入的气体成分主要为N2和O2

E．向正极通入的气体成分主要为N2、O2和CO2

42．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2—。

下列对该燃料电池说法正确的是（BCE）

A.在熔融电解质中，O2—由负极移向正极

B.电池的总反应是：

2C4H10+13O2→8CO2+10H2O

C.通入空气的一极是正极，电极反应为：

O2+4e—→2O2—

D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：

C4H10+26e—+13O2—==4CO2+5H2O

E.在熔融电解质中，O2—由正极移向负极

43．阿波罗宇宙飞船使用氢、氧燃料电池，在两极分别通入氢气和氧气，以KOH溶液为电解质溶液，电池工作时总的化学反应可以表示为：

，反应保持在高温下，以使生成的水不断蒸发。

下列对阿波罗氢氧燃料电池的论述正确的是（  ）

 A．在正极通入氢气，负极通入氧气

 B．正极发生的电极反应为：

2H2O+O2+4e－→4OH－

  C．负极发生的电极反应为：

2H2+4OH－→4H2O+4e－

 D．电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应

 E．电池工作过程中溶液pH不断增大

四、非选择题

填空

44．氢能源是21世纪极具开发前景的新能源之一，它既是绿色能源，又可循环使用。

请在右图空框中填上循环过程中反应物和生成物的分子式，以完成理想的氢能源循环体系图（循环中接受太阳能的物质在自然界中广泛存在），从能量转换的角度看，过程II主要是__（3）____能转化为___（4）____能。

45．关于铁生锈的机理有人提出如下步骤：

①Fe（S）→Fe2+＋2e-

②H+＋e-→H

③4H＋O2（g）→2H2O

④4Fe2+＋O2（g）＋（4＋2x）H2O→2（Fe2O3·xH2O（S）＋8H+

请用上述机理解释：

一个铆在钢板上的铆钉锈蚀最严重的部分，不是暴露在空气中的铆钉表面，其原因是。

在铆钉头与钢板的重叠部分锈蚀最严重，其原因是

。

46．

（1）美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。

氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能中间形式,且电极反应产生的水，经过冷凝后又可作为宇航员的饮用水，发生

的反应为：

2H2+O22H2O,则负极通的是，正极通的是，正、负极两极电极反应式分别为：

，。

（2）如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式，

。

（1）和

（2）的电池液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？

。

（3）如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式为：

，。

47．分析下图，按下列要求写出有关的电极反应式或化学方程式：

（1）石墨棒上发生的电极反应式为______________________。

（2）铁棒上发生的电极反应式为______________________。

（3）溶液中发生反应的化学方程式为：

_______。

48．盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜〔（CH3COO）2Cu〕，将产生两种影响生成速率的因素，其一是；

其二是。

49．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

（1）．目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：

Cd+2NiO（OH）+2H2O2Ni（OH）2+Cd（OH）2已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是（）

①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应

③充电时化学能转变为电能④放电时化学能转变为电能

A．①③B．②④C．①④D．②③

（2）．废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。

在酸性土壤中这种污染尤为严重。

这是因为

。

（3）．另一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。

它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：

Li+MnO2→LiMnO2试回答：

锂电池比容量特别大的原因是。

锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？

请用化学方程式表示其原因。

50．有人将铂丝插入KOH溶液中做电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气，形成一种燃料电池，在该电池反应中，甲烷发生类似于燃烧的反应，根据以上判断：

（1）通甲烷的铂丝为原电池的______极，发生的电极