届二轮复习 电化学原理 学案全国通用文档格式.docx

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。

下列说法正确的是（　　）

A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动

B．充电时，电解质溶液中c（OH－）逐渐减小

C．放电时，负极反应为：

Zn＋4OH－－2e－===Zn（OH）

D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；

B项，充电时，总反应方程式为2Zn（OH）

2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中c（OH－）逐渐增大，错误；

C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成Zn（OH）

，正确；

D项，O2～4e－，故电路中通过2mol电子，消耗氧气0.5mol，在标准状况体积为11.2L，错误。

答案　C

　电解原理在工农业生产中的应用

4．（2017·

课标全国Ⅱ，11）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。

A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为：

Al3＋＋3e－===Al

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

解析　A项，根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；

B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；

C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；

D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。

5．（2016·

课标全国Ⅰ，11）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO

可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是（　　）

A．通电后中间隔室的SO

离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

解析　电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO

离子向正极区移动，Na＋向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；

该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，错误。

6．[2017·

江苏化学，16（3）（4）]铝是应用广泛的金属。

以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：

（注：

SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

）

（1）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_________________________________________________________________。

（2）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

阳极的电极反应式为__________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。

解析　

（1）电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨（C）电极会被O2氧化。

（2）阳极溶液中的阴离子即水中的OH－放电生成O2（图示）及H＋（2H2O－4e－===O2↑＋4H＋），H＋与CO

结合生成HCO

（CO

＋H＋===HCO

，由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3），写出总反应：

4CO

＋2H2O－4e－===4HCO

＋O2↑。

阴极，水中的H＋放电生成H2。

答案　

（1）石墨电极被阳极上产生的O2氧化

（2）4CO

＋O2↑　H2

　金属的腐蚀与防护

7．（2017·

课标全国Ⅰ，11）支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。

下列有关表述不正确的是（　　）

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

解析　钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁（阳极）流向正极，从负极流向钢管桩（阴极），A、B正确；

C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。

8．（2015·

上海化学，14）研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。

下列有关说法错误的是（　　）

A．d为石墨，铁片腐蚀加快

B．d为石墨，石墨上电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．d为锌块，铁片不易被腐蚀

D．d为锌块，铁片上电极反应为：

2H＋＋2e－===H2↑

解析　A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；

B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；

C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；

D项，当d为锌块时，铁片为正极，电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。

分析评价

题型：

选择题　填空题

评析：

常以新型电源为命题背景，考查原电池的构成及工作原理；

以电解原理在工农业生产中的应用为背景，考查电解池的工作原理及电解规律；

以贴近日常生活的实例为背景，考查两种电化学腐蚀的原理及区别以及常见防腐方法。

启示：

二轮复习时应抓住燃料电池中介质对电极反应式的影响；

新型高能充电电池四个电极式的关系等命题要点进行落实，强化电极方程式书写训练。

高频考点一　原电池原理及应用

[考点精要]

1．构成原电池的前提条件：

自发的氧化还原反应。

2．原电池中根据电性关系：

电流方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同；

电子移动方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同。

电子：

由负极通过导线移向正极；

电流：

由正极到负极；

电解质溶液（熔融电解质）：

阴离子移向负极，阳离子移向正极。

3．工作原理（以锌铜原电池为例）

电极名称

负极

正极

电极材料

锌片

铜片

电极反应

Zn－2e－===Zn2＋

Cu2＋＋2e－===Cu

反应类型

氧化反应

还原反应

盐桥中离子移向

盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极

盐桥的作用

（1）平衡电荷；

（2）避免断路时发生化学腐蚀（隔离作用）

说明　

（1）无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ，电子均不能通过电解质溶液。

（2）在装置Ⅰ中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置Ⅱ的能量转化率高。

[考法指导]

　考查两类原电池的工作原理（难度系数☆☆）

【考法训练1】（带盐桥）（2017·

河北衡水高三大联考）某小组用如图装置进行实验，下列说法正确的是（　　）

A．盐桥中的电解质可以用KCl

B．闭合K，石墨电极上只生成铜

C．闭合K，电子流动方向为Ag电极―→盐桥―→Fe电极

D．导线中流过0.15mole－时，加入5.55gCu2（OH）2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成

解析　盐桥中的KCl与AgNO3溶液反应，生成AgCl沉淀堵塞盐桥，接通电路时，离子不能定向移动，A项错误；

石墨为阴极，Cu2＋消耗完将由H＋进一步得电子，B项错误；

电子不能通过盐桥，C项错误；

5.55gCu2（OH）2CO3（可写成2CuO·

H2O·

CO2）的物质的量为0.025mol，相当于加入0.05molCuO和0.025molH2O，转移0.15mole－时，溶液中减少的n（Cu2＋）＝0.05mol，转移电子0.1mol，即需加入0.05molCuO，其余0.05mole－转移时，消耗0.025molH2O，D项正确。

【考法训练2】（带交换膜）如图所示装置，开关K闭合时，电流表指针发生偏转，下列有关开关K闭合时的说法正确的是（　　）

A．b极是负极

B．a极电极反应式为H2－2e－===2H＋

C．当装置中有1mol电子通过时，右池产生标准状况下5.6L气体

D．电池总反应式为2H2＋O2===2H2O

解析　选项A，通入H2的一极为负极，则a极为负极，b极为正极，错误。

选项B，左池的电解质为NaOH，则a极电极反应式为2OH－＋H2－2e－===2H2O，错误。

选项C，b极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当通过1mol电子时，右池消耗标准状况下O25.6L，错误。

【当场指导】

“原电池装置”解题流程

　几类重要的化学电源（难度系数☆☆☆）

【典例演示】先进的高能量密度二次电池对下一代电动汽车的发展和可再生能源发电的有效利用具有至关重要的作用。

室温AlMn2O4二次电池是一种新型电池，由Al3＋、Al2Cl

和AlCl

组成的离子液体为该电池的电解液，电池结构如图所示，放电时的总反应式为Al＋Mn2O4===AlMn2O4。

A．放电时，负极的电极反应式为AlMn2O4－3e－===Mn2O4＋Al3＋

B．放电时，Al3＋向负极移动

C．充电时，Mn2O4极与电源的负极相连

D．充电时，Al电极质量增加

解析　首先，根据放电时的总反应式可知，放电时，Al的化合价升高，进而可确定Al电极是该电池的负极；

然后，根据二次电池充放电时的特点逐一判断选项。

放电时，Al电极是该电池的负极，发生反应：

Al－3e－===Al3＋，Al3＋向正极移动，A、B项错误；

放电时，Mn2O4极是电源的正极，发生反应：

Mn2O4＋Al3＋＋3e－===AlMn2O4，充电时，则由AlMn2O4失电子，Mn2O4极做阳极，与电源的正极相连，C项错误；

充电时，Al3＋在Al电极得电子生成Al，Al电极质量增加，D项正确。

【考法训练3】液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。

一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。

下列关于该电池的叙述正确的是（　　）

A．b极发生氧化反应

B．a极的反应式：

N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O

C．放电时，电流从a极经过负载流向b极

D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

解析　燃料电池燃料（N2H4）在负极（a极）发生氧化反应：

N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，O2在正极（b极）发生还原反应：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，A项错误，B项正确；

放电时电流由正极流向负极，C项错误；

OH－在正极生成，移向负极消耗，所以离子交换膜应让OH－通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。

【考法训练4】金属（M）空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。

该类电池放电的总反应方程式为：

4M＋nO2＋2nH2O===4M（OH）n。

已知：

电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。

下列说法不正确的是（　　）

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B．比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高

C．M空气电池放电过程的正极反应式：

4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M（OH）n

D．在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg（OH）2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜

解析　A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极的表面，正确；

B项，单位质量的Mg、Al、Zn释放的电子分别为

mol、

mol，显然铝的比能量比Mg、Zn高，正确；

C项，电池放电过程正极O2得电子生成OH－，但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极，故正极不能生成M（OH）n，反应式应为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；

D项，为避免OH－移至负极而生成Mg（OH）2，可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止OH－，正确。

【当堂指导】

电极反应式的书写方法

（1）注意介质环境

氢氧燃料电池：

→

（2）掌握书写程序

高频考点二　电解原理及其应用

[考点精要]

1．悟透电解池工作原理（阳极为惰性电极）示意图

2．准确判断放电顺序，锁定放电离子

（1）阳离子在阴极上的放电顺序：

Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……

（2）阴离子在阳极上的放电顺序：

S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞……

　电解原理分析（难度系数☆☆）

【考法训练1】

用石墨电极电解CuCl2溶液（如图所示）。

下列分析正确的是（　　）

A．a端是直流电源的负极

B．通电使CuCl2发生电离

C．阳极上发生的反应：

D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体

解析　通过图中离子的运动状态可判断连接a的电极为阴极，连接b的电极为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；

CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；

阳极发生氧化反应，即2Cl－－2e－===Cl2↑，在阳极附近可观察到黄绿色气体，C项错误，D项错误。

答案　A

【考法训练2】用石墨电极完成下列电解实验。

实验一

实验二

装置

现象

a、d处试纸变蓝；

b处变红，局部褪色；

c处无明显变化

两个石墨电极附近有气泡产生；

n处有气泡产生……

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（　　）

A．a、d处：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．b处：

2Cl－－2e－===Cl2↑

C．c处发生了反应：

Fe－2e－===Fe2＋

D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

解析　根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A选项正确；

b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：

Cl2＋H2OHCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；

c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C选项正确；

实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。

电极判断方法

判断

依据

电极

材料

反应

电子

流向

离子

移向

电极现象

原电池

活泼金属

流出

阴离子移向

电极质量减小

不活泼金属或非金属

流入

阳离子移向

电极增重或质量不变

电

解池

阳极

与电源正极相连

电极溶解或pH减小

阴极

与电源负极相连

电极增重或pH增大

　电解原理的应用（难度系数☆☆）

【典例演示】（2017·

河南南阳、周口、驻马店等六市一模）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解，以实现H2S转化为S的目的。

下列判断错误的是（　　）

A．电解过程中阳极区发生如下反应：

S2－－2e－===S，（n－1）S＋S2－===S

B．电解时阴极的电极反应式：

C．电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成S

＋2H＋===nS↓＋H2↑

D．该装置的离子交换膜为阳离子交换膜

解析　电解过程中阳极区发生氧化反应，得到硫单质，然后是S和S2－之间的反应，即S2－－2e－===S，（n－1）S＋S2－===S

，故A正确；

电解过程中阴极上氢离子放电生成氢气：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B正确；

电解后阳极区离子为S

，酸性条件下，S

失电子发生氧化反应生成S单质，同时生成H2S，反应方程式为S

＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑，故C错误；

电解时阳极区c（S2－）减小，阴极区c（OH－）增大，故该装置的离子交换膜为阳离子交换膜，故D正确。

【考法训练3】（2017·

日照联合检测）纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。

采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2O

Cu2O＋H2↑

A．钛电极发生氧化反应

B．阳极附近溶液的pH逐渐增大

C．离子交换膜应采用阳离子交换膜

D．阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O

解析　钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；

铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；

由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。

【考法训练4】用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽，可使废水中NH

在某一室富集，模拟装置如图所示。

A．阳极室溶液由无色逐渐变成棕黄色

B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．电解一段时间后阴极室溶液的pH升高

D．电解一段时间后，阴极室溶液C中的溶质一定是（NH4）3PO4

解析　阳极上Fe发生氧化反应，阳极室溶液由无色变为浅绿色，A项错误；

阴极上H＋发生还原反应，2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；

根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；

电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH

与OH－反应生成NH3·

H2O，因此阴极室溶液中溶质除（NH4）3PO4外，还可能有NH3·

H2O，D项错误。

“电解装置”解题流程

高频考点三　金属的腐蚀与防护

1．金属电化学保护的两种方法

2．金属腐蚀快慢程度的判断方法

　结合生产、生活考查金属的腐蚀与防护（难度系数☆☆）

【考法训练1】（2017·

滕州模拟）用下列装置能达到预期目的的是（　　）

A．甲图装置可用于电解精炼铝

B．乙图装置可得到持续、稳定的电流

C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的

D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的

解析　电解精炼铝时，粗铝作阳极，纯铝作阴极，但电解质溶液不能是AlCl3溶液，否则阴极上会析出H2，可以用熔融的Al2O3作电解质，A项错误；

装置可以产生电流，但不能提供持续、稳定的电流，B项错误；

丙中形成原电池，钢闸门是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的，C项错误；

丁中形成电解池，钢闸门是阴极，不易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的，D项正确。

【考法训练2】某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。

（已知Fe2＋遇K3[Fe（CN）6]溶液呈蓝色）。

下列说法不合理的是（　　）

A．①区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3[Fe（CN）6]溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀

B．②区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滳加K3[Fe（CN）6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀

C．③区Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe（CN）6]溶液未出现蓝色，Fe被保护

D．④区Zn电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe电极附近滴加K3[Fe（CN）6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀

解析　①区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Cu电极上不产生气泡，A项错误；

②区Cu为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe（CN）6]溶液出现蓝色，B项正确；

③区Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe为正极，得到保护，C项正确；

④区Zn为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe作阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe（CN）6]溶液出现蓝色，D项正