原电池和电解池知识点.docx

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原电池和电解池知识点

原电池和电解池知识点

1．原电池和电解池的比较：

装置

原电池

电解池

实例

原理

使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。

这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。

这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。

形成条件

①电极：

两种不同的导体相连；

②电解质溶液：

能与电极反应。

①电源；②电极（惰性或非惰性）；

③电解质（水溶液或熔化态）。

反应类型

自发的氧化还原反应

非自发的氧化还原反应

电极名称

由电极本身性质决定：

正极：

材料性质较不活泼的电极；

负极：

材料性质较活泼的电极。

由外电源决定：

阳极：

连电源的正极；

阴极：

连电源的负极；

电极反应

负极：

Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）

正极：

2H++2e-=H2↑（还原反应）

阴极：

Cu2++2e-=Cu（还原反应）

阳极：

2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）

电子流向

负极→正极

电源负极→阴极；阳极→电源正极

电流方向

正极→负极

电源正极→阳极；阴极→电源负极

能量转化

化学能→电能

电能→化学能

应用

①抗金属的电化腐蚀；

②实用电池。

①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。

（2014·浙江理综化学卷，T11）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。

NiMH中的M表示储氢金属或合金。

该电池在充电过程中的总反应方程式是：

Ni（OH）2+M=NiOOH+MH。

已知：

6NiOOH+NH3+H2O+OH－=6Ni（OH）2+NO2－

下列说法正确的是

A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：

NiOOH+H2O+e－=Ni（OH）2+OH－B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移

C．充电过程中阴极的电极反应式：

H2O+M+e－=MH+OH－，H2O中的H被M还原

D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液

【答案】A

【解析】NiMH电池放电过程中，NiOOH和H2O得到电子，故正极的电极反应式为：

NiOOH+H2O+e－=Ni（OH）2+OH－，A正确；充电过程中阴离子向阳极移动，OH-离子从阴极向阳极迁移，B错误；充电过程中阴极的电极反应式：

H2O+M+e－=MH+OH-,H2O中的一个H原子得到电子被M还原，C错误；根据已知NiMH可以和氨水反应，故不能用于氨水作为电解质溶液，D错误。

（2014·天津理综化学卷，T6）已知：

锂离子电池的总反应为

LixC＋Li1－xCoO2

C＋LiCoO2

锂硫电池的总反应2Li＋SLi2S

有关上述两种电池说法正确的是（　　）

A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

【答案】B

【解析】A、电池工作时，阳离子（Li＋）向正极迁移，A项错误；B、锂硫电池充电时，锂电极上发生Li＋得电子生成Li的还原反应，B项正确；C、两种电池负极材料不同，故理论上两种电池的比能量不相同，C项错误；D、根据电池总反应知，生成碳的反应是氧化反应，因此碳电极作电池的负极，而锂硫电池中单质锂作电池的负极，给电池充电时，电池负极应接电源负极，即锂硫电池的锂电极应与锂离子电池的碳电极相连，D项错误。

（2014·全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池（MH－Ni电池）。

下列有关说法不正确的是

A．放电时正极反应为：

NiOOH＋H2O＋e－→Ni（OH）2＋OH－

B．电池的电解液可为KOH溶液

C．充电时负极反应为：

MH＋OH－→M＋H2O＋e－

D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高

【答案】C

【解析】镍氢电池中主要为KOH作电解液，充电时，阳极反应：

Ni（OH）2+OH－=NiOOH+H2O＋e－，阴极反应：

M+H2O＋e－=MH+OH－，总反应为M+Ni（OH）2=MH+NiOOH；放电时，正极：

NiOOH＋H2O＋e－→Ni（OH）2＋OH－，负极：

MH＋OH－→M＋H2O＋e－，总反应为MH+NiOOH=M+Ni（OH）2。

以上各式中M为金属合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。

A、放电时，正极：

NiOOH+H2O+e－=Ni（OH）2+OH－，故A正确；B、为了防止MH被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为KOH作电解液，故B正确；C、充电式，负极作阴极，阴极反应为M+H2O+e－=MH+OH－，故C错误；D、M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高，故D正确；

（2014·全国理综II化学卷，T12）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。

下列叙述错误的是

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中的Li+从b向a迁移

【答案】C

【解析】根据题给装置图判断，电极b是原电池的负极，电极反应式为Li-e-=Li+，电极a是原电池的正极，电极反应为LiMn2O4+xLi+xe-=Li1-xMn2O4。

A、综上所述，a是原电池的正极，A正确；B、根据正负极的电极反应可知，电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi，B正确；C、放电时，a极锰的化合价发生变化，Li的化合价没有变化，C错误；D、放电时，溶液中的Li+从b向a迁移，D正确。

（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。

下列说法正确的是

A．正极反应为AgCl＋e－＝Ag＋Cl－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

【答案】D.

【解析】正极反应为氯气得电子与银离子变成氯化银沉淀，A错误；放电时交换膜右侧不会出现大量沉淀，B错误；氯化钠代替盐酸，电池总反应不变，C错误；当电路中转移0.01mole时，左侧溶液中减少0.02mol离子，D正确。

2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别

化学腐蚀

电化腐蚀

一般条件

金属直接和强氧化剂接触

不纯金属，表面潮湿

反应过程

氧化还原反应，不形成原电池。

因原电池反应而腐蚀

有无电流

无电流产生

有电流产生

反应速率

电化腐蚀＞化学腐蚀

结果

使金属腐蚀

使较活泼的金属腐蚀

3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别

电化腐蚀类型

吸氧腐蚀

析氢腐蚀

条件

水膜酸性很弱或呈中性

水膜酸性较强

正极反应

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

2H++2e-==H2↑

负极反应

Fe－2e-==Fe2+

Fe－2e-==Fe2+

腐蚀作用

是主要的腐蚀类型，具有广泛性

发生在某些局部区域内

电化腐蚀：

发生原电池反应，有电流产生

（1）吸氧腐蚀

负极：

Fe－2e-==Fe2+

正极：

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

总式：

2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH）2

4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）32Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O

（2）析氢腐蚀：

CO2+H2O

H2CO3

H++HCO3-

负极：

Fe－2e-==Fe2+

正极：

2H++2e-==H2↑

总式：

Fe+2CO2+2H2O=Fe（HCO3）2+H2↑

Fe（HCO3）2经双水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。

（2014·上海单科化学卷，T12）如右图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是

A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋+2e→H2↑

B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高

C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法

D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体

【答案】B

【解析】A、K1闭合时，该装置构成了Fe—C—NaCl溶液的原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应是2Fe—4e—=2Fe2+，A错误；B、C棒作正极，发生的电极反应式2H2O+O2+4e—=4OH—，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高，B正确；C、K2闭合时，该装置构成了Fe—C—外加电源的电解池，C作阳极，Fe作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法，C错误；D、K2闭合时，阳极的电极反应式是2Cl——2e—=Cl2↑，阴极的电极反应式2H++2e—=H2↑，所以当电路中通过0.002NA个（相当于0.002mol）电子时，生成H2和Cl2的物质的量均为0.001mol，则两极共产生0.002mol气体，D错误。

4．电解、电离和电镀的区别

电解

电离

电镀

条件

受直流电作用

受热或水分子作用

受直流电作用

实质

阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应

阴阳离子自由移动，无明显的化学变化

用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金

实例

CuCl2

Cu＋Cl2

CuCl2==Cu2++2Clˉ

阳极Cu－2e-=Cu2+

阴极Cu2++2e-=Cu

关系

先电离后电解，电镀是电解的应用

金属的防护

⑴改变金属的内部组织结构。

合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。

如：

不锈钢。

⑵在金属表面覆盖保护层。

常见方式有：

涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。

⑶电化学保护法

①外加电源的阴极保护法:

接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。

②牺牲阳极的阴极保护法：

外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极

（2014·海南单科化学卷，T3）以石墨为电极，电解KI溶液（含有少量的酚酞和淀粉），下列说法错误的是

A、阴极附近溶液呈红色B、阴极逸出气体

C、阳极附近溶液呈蓝色D、溶液的PH变小

【答案】D

【解析】以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI+2H2O

2KOH+H2↑+I2（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。

由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），ABC正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的PH逐渐增大，D错误。

5．电镀铜、精炼铜比较

电镀铜

精炼铜

形成条件

镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子

粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液

电极反应

阳极Cu－2e-=Cu2+

阴极Cu2++2e-=Cu

阳极：

Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等

阴极：

Cu2++2e-=Cu

溶液变化

电镀液的浓度不变

溶液中溶质浓度减小

（2014·海南单科化学卷，T20-

）（6分）下列有关叙述正确的是

A．碱性锌锰电池中，MnO2是催化剂

B．银锌纽扣电池工作时，Ag2O被还原为Ag

C．放电时，铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大

D．电镀时，待镀的金属制品表面发生还

原反应

【答案】BD（6分）

【解析】A、由碱性锌锰电池的总反应：

Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+Zn（OH）2，可知正极MnO2得电子被还原，A错误；B、银锌纽扣电池由锌粉作负极、氧化银作正极和氢氧化钾溶液构成．电池工作时的反应原理为：

Zn+Ag2O+H2O═Zn（OH）2+2Ag，电池工作过程中，正极上氧化银得电子发生还原反应，生成Ag，B正确；C、铅酸蓄电池放电时，发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO4

2PbSO4+2H2O，硫酸不断

的消耗，浓度不断减小，C错误；D、电镀时，待镀的金属制品作阴极，在阴极上发生还原反应，D正确。

6．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：

电解质溶液

阳极反应式

阴极反应式

总反应方程式

（条件：

电解）

溶液酸碱性变化

CuCl2

2Cl--2e-=Cl2↑

Cu2++2e-=Cu

CuCl2=Cu+Cl2↑

——

HCl

2Cl--2e-=Cl2↑

2H++2e-=H2↑

2HCl=H2↑+Cl2↑

酸性减弱

Na2SO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H++2e-=H2↑

2H2O=2H2↑+O2↑

不变

H2SO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H++2e-=H2↑

2H2O=2H2↑+O2↑

消耗水，酸性增强

NaOH

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H++2e-=H2↑

2H2O=2H2↑+O2↑

消耗水，碱性增强

NaCl

2Cl--2e-=Cl2↑

2H++2e-=H2↑

2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH

H+放电，碱性增强

CuSO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

Cu2++2e-=Cu

2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4

OHˉ放电,酸性增强

（2014·北京理综化学卷，T9）下列解释事实的方程式不正确的是（）

A．测0.1mol/L氨水的pH为11：

NH3·H2O

NH4++OH-

B．将Na块放入水中，放出气体：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

C．用CuCl2溶液做导电实验，灯泡发光：

CuCl2

Cu2++2Cl-

D．Al片溶于NaOH溶液中，产生气体：

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

【答案】C

【解析】A、0.1mol/L氨水的pH为11，说明一水合氨属于弱电解质，存在电离平衡，A正确；B、Na的化学性质很活泼，能从水中置换出氢气，发生的反应为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，B正确；C、CuCl2溶液做导电实验的原因是：

CuCl2在水溶液中能电离出自由移动的Cu2+和Cl-，电离属于自发进行的过程，不需要外界条件，C错误；D、Al的性质很特殊，能和强碱溶液发生反应，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，D正确。

7。

常见实用电池的种类和特点

⑴干电池（属于一次电池）

①结构：

锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。

②电极反应负极：

Zn-2e-=Zn2+

正极：

2NH4++2e-=2NH3+H2

NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收：

MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn（NH3）42＋

⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）

1结构：

铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。

2

②A.放电反应负极：

Pb-2e-+SO42-=PbSO4

正极：

PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O

B.充电反应阴极：

PbSO4+2e-=Pb+SO42-

阳极：

PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-

总式：

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O

注意：

放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。

电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。

⑶锂电池

1结构：

锂、石墨、固态碘作电解质。

2

②电极反应负极：

2Li-2e-=2Li+

正极：

I2+2e-=2I-总式：

2Li+I2=2LiI

⑷A.氢氧燃料电池

1结构：

石墨、石墨、KOH溶液。

2

②电极反应负极：

H2-2e-+2OH-=2H2O

正极：

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

总式：

2H2+O2=2H2O

（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）

注意：

还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。

书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。

若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。

B．B.铝、空气燃料电池以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。

这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。

只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。

电极反应：

铝是负极4Al-12e-==4Al3+；

石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-

（2014·北京理综化学卷，T8）下列电池工作时，O2在正极放电的是（）

A．锌锰电池

B．氢燃料电池

C．铅蓄电池

D．镍镉电池

【答案】B

【解析】A、锌锰电池，Zn是负极，二氧化锰是正极，所以正极放电的物质时二氧化锰，A错误；B、氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极，电子由负极经外电路流向正极，正确；C、铅蓄电池负极为Pb，正极为PbO2放电；D、镍镉电池负极为Ni，正极为氧化铬放电。

8．电解反应中反应物的判断——放电顺序

⑴阴极

A.阴极材料（金属或石墨）总是受到保护。

B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表：

K+

⑵阳极

A.阳极材料是惰性电极（C、Pt、Au、Ti等）时：

阴离子失电子：

S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞NO3-等含氧酸根离子＞F-

B.阳极是活泼电极时：

电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。

【例题】某溶液中含有NaCl和H2SO4两种溶质，它们的物质的量之比为3:

1。

用石墨作电极电解该溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。

下列叙述不正确的是（）

A．阴极只放出H2B．阳极先放出Cl2，后放出O2

C．电解的最后阶段为电解水D．溶液pH不断减小，最后pH＜7

解析：

在电解质溶液中，各离子物质的量之比为：

n（Na+）:

n（Cl-）:

n（H+）:

n（SO42-）＝3:

3:

2:

1。

若把电解质溶液中的离子重新组合，溶质可以是NaCl、HCl、Na2SO4，它们的物质的量之比为：

1:

2:

1。

电解时，首先是HCl溶液提供的H+、Cl-放电，生成H2和Cl2；其次是NaCl溶液提供的H+、Cl-放电，生成H2、NaOH和Cl2；最后是Na2SO4溶液，实际上电解水，生成H2和O2。

故根据电解产物，可明显分为三个阶段。

由于第一个阶段消耗H+，第二个阶段产生OH-，第三个阶段是电解水，故溶液pH不断增大，最后pH＞7。

答案：

D

9．电解反应方程式的书写步骤：

①分析电解质溶液中存在的离子；②分析离子的放电顺序；③确定电极、写出电极反应式；④写出电解方程式。

如：

解NaCl溶液：

2NaCl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大

⑵电解CuSO4溶液：

2CuSO4+2H2O

2Cu+O2↑+2H2SO4

溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。

⑶电解CuCl2溶液：

CuCl2

Cu＋Cl2↑

电解盐酸：

2HCl

H2↑＋Cl2↑

溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。

⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：

2H2O

2H2↑+O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。

酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。

⑸电解熔融NaOH:

4NaOH

4Na+O2↑+H2O↑

⑹用铜电极电解Na2SO4溶液:

Cu+2H2O

Cu（OH）2+H2↑（

注意：

不是电解水。

）

（2014·海南单科化学卷，T16）（9分）锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由__________极流向__________极。

（填字母）

（2）电池正极反应式为________________________________________。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

__________（填“是”或“否”）原因是_______________。

（4）MnO2可与KOH和KClO4在高温条件下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为______________________________________，K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为______________。

【答案】（9分）

（1）ba（每空1分，共2分）

（2）MnO2+e—

+Li+=LiMnO2（2分）

（3）否电极Li是活泼金属，能与水反应（每空1分，共2分）

（4）3MnO2+KClO3+6KOH

2K2MnO4+KCl+3H2O（2分）

2:

1（1分）

【解析】

（1）结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a；

（2）根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式MnO2+e—+Li+=LiMnO2；

（3）因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂；

（4）由题目中的信息“MnO2可与KOH和KClO4在高温条件下反应，生成K2MnO4”，可知该反应属于氧化还原反应，Mn元素化合价升高（

），则Cl元素的化合价降低（

），所以方程式为3MnO2+KClO3+6KOH

2K2MnO4+KCl+3H2O；根据“K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4（

）和MnO2（

）”，根据电子得失守恒，可知生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为2:

1。

10．电解液的PH变化:

根据电解产物判断。

口诀：

“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大,都无浓度小”。

（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度）

11．使电解后的溶液恢复原状的方法：

先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。

如：

①NaCl溶液：

通HCl气体（不能加盐酸）；②AgNO3溶液：

加Ag2O固体（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：

加CuCl2固体；④KNO3溶液：

加H2O；⑤CuSO4溶液：

CuO（不能加Cu2O、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3）等。

【例题】用惰性电极电解CuSO4溶液，当Cu2+浓度下降至一半时停