高考化学最后冲刺复习氧化还原反应与电化学原理.docx
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高考化学最后冲刺复习氧化还原反应与电化学原理
氧化还原反应与电化学原理
命题趋向
（1）由氧化还原反应方程式判断氧化性、还原性强弱。
（2）由氧化性、还原性强弱判断氧化
还原反应方程式的正误。
（3）由氧化还原反应方程式判断氧化还原反应方程式的正误。
【考点剖析】
普通的氧化还原反应在一处进行，不形成电流，化学能转变成热能或光能。
原电池中发
生的反应具有两个特点：
①是自发的氧化还原反应，②该反应在两处进行，分别叫正极和负
极，其结果是化学能转变成电能。
电解池中发生的反应也具有两个特点：
①是被迫发生的
氧化还原反应，②该反应在两处进行，分别叫阴极和阳极，其结果是电能转变成化学能。
我们把研究电能与化学能相互转化的化学，叫做电化学。
氧化还原反应和电化学，作为高中化学中的基本概念和基础理论，在高考中占有非常重要的地位。
前者主要的考查点有：
氧化剂、还原剂等概念的理解，氧化性、还原性强弱的判断，依据电子守恒进行配平和计算等。
后者的基本要求是：
（1）了解原电池和电解池的工作
原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
了解常见化学电源的种类及其工作原理；
（2）理
解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施；（3）应用电解知识
理解电镀铜、电解精炼铜、氯碱工业等化工生产原理。
氧化剂、还原剂等概念的理解，氧化性、还原性强弱的判断，依据电子守恒进行配平和计算等。
氧化还原反应的计算是高考的重点也是高考的难点。
【知识归纳】
一、氧化还原反应
1、氧化还原反应与四种基本反应类型及离子反应的关系:
2、氧化还原反应的基本概念及其关系
得电子、化合价降低、体现氧化性、披还原、发生还原反应
II
氧化剂+还原剂=还原产物十氧化产物
丨T
失电子、化合价升高、悴现还爲性、被氧化、发生氧化反应
3、物质氧化性和还原性相对强弱的判断方法
（1）根据金属活动顺序进行判断规律：
金属单质的还原性越强，其对应阳离子的氧化性越
弱：
_K‘Ca’NjM匕,AljZn¥n,_Fe,Pb，（上）,Hg,Pt,Au_^
一一金属的活动性逐渐减弱还原性逐渐减弱）—一T
K,Ca2,Na,Mg2,Al3,Zn2,Sn2,Fe2,Pb,（H）,Hg2,Ag,
氧化性逐渐增强
［说明］一般来说，越活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越容易，其阳离子得电子还原成
金属单质越难，氧化性越弱；反之，越不活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越难，其阳离子得电子还原成金属单质越容易，氧化性越强。
如Cu2++2-tCu远比Naf+e宀Na容易，即
氧化性Cu2+>Na+,还原性Na>Cu
（2）根据非金属活动顺序进行判断
2
F,O,Cl,Br,I,SF-Cl~Br-I~S-
—氧化性逐渐减弱—T还原性逐渐增强一T
（3）根据氧化还原反应的发生规律判断
氧化还原反应发生规律可用如下式子表示：
化合价升高、失电子、变成
氧化剂+还原剂、还原产物+氧化产物
化合价降低、得电子、变成
氧化性：
氧化剂>氧化产物还原性：
还原剂〉还原产物
例：
已知①2FeCl3+2KI=2FeCI2+I2+2KCI，②2FeCI2+Cl2=2FeCb。
由①知，氧化性Fe3+>l2，由
②知，氧化性Cl2>Fe3+，综合①②结论，可知氧化性Cl2>Fe3+>l2
（4）根据氧化还原反应发生反应条件的不同进行判断
如：
MnQ十4HCI（浓）MnC2+C12T+2HzO,2KMnQ十16HCI（浓）=2MnCl2+5Cl4+8H2O
后者比前者容易（不需要加热），可判断氧化性KMn04>MnQ
（5）根据被氧化或被还原的程度的不同进行判断
△△
Cu十CI2CuCS,2Cu+SCifeS
CI2可把Cu氧化到Cu（+2价），而S只能把Cu氧化到Cu（+1价），这说明氧化性Cl2>S
（6）根据元素周期表判断
1对同一周期金属而言，从左到右其金属活泼性依次减弱。
如Na、MgA1金属性依次减弱，
其还原性也依次减弱。
2对同主族的金属和非金属可按上述方法分析。
4、氧化还原反应的计算
氧化还原反应比较典型的计算有：
求氧化剂与还原剂物质的量之比或质量比，计算参加反应
的氧化剂或还原剂的量，确定反应前后某一元素的价态变化，判断反应产物等。
计算的关键
是依据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，列出守恒关系式求解。
计算公式如下：
氧化剂物质的量X变价元素原子的个数X化合价的变化值=还原剂物质的量X变价元素原子
的个数X化合价的变化值。
提醒：
氧化还原反应的计算在高考中考查较多，但难度不大，通常运用电子得失守恒来分析，
应注意不要漏掉物质或粒子的组成比。
5、氧化还原反应的规律
（1）守恒规律：
氧化还原反应中得电子总数与失电子总数相等（即电子转移守恒），表现在元
素化合价降低总数与升高总数相等。
-3
（2）价态规律：
根据元素的价态可以判断物质的氧化性、还原性。
例如：
NH3具有还原性，
54
HN03具有氧化性，N02既具有氧化性又具有还原性。
（3）转化规律：
同种元素不同价态之间发生反应，元素化合价只靠近不交叉；相邻价态间不
_20
发生氧化还原反应。
例如：
fS+HSQ（浓）====SJ+SQf+2H0,反应中H2S、S,
：
64
H2S04（浓）—-S02;Fe与Fe2+、f/与卩£+不发生反应。
（4）强弱规律：
一种氧化剂与几种还原剂反应，先氧化还原性强的还原剂，反之亦然。
例如:
CI2与FeBr2溶液的反应，先考虑C2氧化Fe2+，再考虑Cl2氧化Br-;CI2与FeI2溶液的反应，
2+
先考虑CI2氧化I,再考虑CI2氧化Fe。
同样，一种还原剂与几种氧化剂反应，氧化性强的先反应，如Fe加到HzSQ和CuSQ组成的混合溶液中，Fe先与Cu2+反应，然后才与H反应。
二、电化学
（一）构成原电池的条件
1•要有活动性不同的两个电极（一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物）
2•要有电解质溶液；
3•两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。
（二）原电池、电解（镀）池电极名称的确定
1•确定原电池电极名称的方法
方法一：
根据电极材料的性质确定。
通常是
（1）对于金属一一金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；
（2）对于金属——非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；
（3）对于金属一一化合物电极，金属是负极，化合物是正极。
方法二：
根据电极反应的本身确定。
失电子的反应t氧化反应t负极；得电子的反应t还原反应t正极。
2•确定电解（镀）池电极名称的方法
方法一：
与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。
方法二：
电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。
（三）原电池和电解池的比较
化剂
极离子离子
电极反应
负极：
氧化反应，金属失电子
正极：
还原反应，阳离子得电子
阳极：
氧化反应，先活泼电极失电子，后溶液中阴离子失电子。
阴极：
还原反应，溶液中阳离子得电子。
电子流向
经导线负极经导线〉正极
经导线经导线
阳极经导线＞电源正极，电源负极经导线＞阴极
溶液中离子流向：
阴离子移动方向与电子相冋。
（4）根据总反应式设计原电池
1可设计成原电池的反应一般应满足如下条件：
（1）反应放热；
（2）属于氧化还原反应
2、步骤
首先标明电子转移方向，根据电子转移方向判断正负极材料一一失电子的为负极，得电子的为正极，其次选择相应的物质构成两个半电池——失电子金属和对应的产物构成一个半电池、得电子的离子和一较不活泼的金属或石墨构成另一半电池，最后用盐桥和导线组成闭
合回路。
例如将Fe+2FeCl3=3FeCl2设计成原电池装置
（5）金属的腐蚀
1•金属腐蚀的实质：
金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
2•金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
3•化学腐蚀实质：
金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
其腐蚀过程没有电流产生。
4•电化学腐蚀实质：
不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。
电化学腐蚀过程有电流产生。
5•腐蚀的常见类型
（1）析氢腐蚀在酸性条件下，正极发生2H++2e=HJ反应。
（2）吸氧腐蚀在极弱酸或中性条件下，正极发生2HO+O+4e-=4OH反应。
若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。
如生铁浸
入食盐水中，会形成许多微小的原电池。
6.在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：
电解原理引起的腐蚀>
原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
（六）分析电极反应及其产物原电池：
负极：
M-ne-=M+正极：
（1）酸性溶液中2H++2e=H4
（2）不活泼金属盐溶液M++ne-=M
（3）中性、弱酸性条件下2fO+（2+4e=40H
电解（镀）池：
阳极：
（1）若阳极是由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金属）做成，阳极反应是
阳极金属失去电子而被氧化成阳离子；
（2）若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。
阴离子失去电子能力大小顺序为：
I>Br>CI>0戸>含氧酸根>F。
阴极：
阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序
为：
Ag+>Hg2+>Fe3+>cU+>H>Pb2+>Fe2+>Zn2+>AI'Mg^Na'CsT'K。
必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。
（七）电解实例及规律
电解液
溶质类别
电解总反应式
相当于电解
溶液pH
NaOH溶液
强碱
电解木木
2fQ2H4+04
水
升高
H2SQ溶液
含氧酸
降低
N@SQ溶液
活泼金属的含氧酸盐
不变
（两极混合液）
CuCl2溶液
不活泼金属的无氧酸盐
一-电解一一…
CuCOCU+CI2f
电解质本身
接近7
HCI溶液
无氧酸
电解
2HCIH4+CI2?
升高
NaCI溶液
活泼金属的无氧酸盐
电解
2NaCI+2HQH+2NaQ
H+CI2fwww.ks5u.com
电解质与水
升高
CuSQ溶液
不活泼金属的含氧酸盐
电解
2CuSQ+2H2Cu+Q
f+2HSQ
降低
NaCI（熔融）
离子化合物
电解
2NaCI2Na+CI2f
电解质本身
Al2Q（熔融）
电解
2AI2Q4AI+3Q2f
【考点例析】
例1.下列叙述中正确的是
A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。
B.由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。
C.马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。
D.铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。
解析：
两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。
在原电池中，
活动金属中的电子流向不活动的电极，因此活动金属是负极。
镀锡铁表皮破损后与电解质溶
液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀。
铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn-2e==Zn2+,ImolZn失去2mol电子,0.2mol锌（质量为13克）被溶解电路中有0.4mol电子通过。
故选Do
答案：
D
例2.把AB、C、D四块金属泡在稀HzSQ中，用导线两两相连可以组成各种原电池。
若A
B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；BD相连，B为正极。
则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为
A.A>B>C>DB.A>C>B>DC.A>C>D>BD.B>D>C>A
解析：
金属组成原电池，相对活泼金属失去电子作负极，相对不活泼金属作正极。
负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有物质析出，由题意得活泼性A>B、A>C
C>D、D>B,故正确答案为Bo
答案：
B
例3.已知CqQ在酸性溶液中易被还原成CcT,CqQ、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。
下列反应在水溶液中不可能发生的是
（）
A.3Cl2+6FeI2==2FeCl3+4FeI3B.Cl2+Fel2==FeCl2+I2
C.CqQ+6HCl==2CoCl2+Cl2T+3H2OD.2Fe+2I==2Fe+I2
解析：
此题可结合题给信息：
氧化性强弱顺序C02O>Cl2>FeCl3>l2,可推知还原性强弱顺序I一>Fe2+>Cl—>Co2+，然后根据氧化剂先氧化强还原剂的规律，知A选项中Cl2应该先氧化
—2+
I后氧化Fe，所以A选项错误。
答案：
Ao
例4.电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极
反应是：
Zn+2OH--2e=ZnO+H2OAgO+“O+2e=2Ag+2OH-
下列判断正确的是
A.锌为正极，AgzO为负极。
B.锌为负极，AgzO为正极。
C.原电池工作时，负极区溶液PH减小。
D.原电池工作时，负极区溶液PH增大。
解析：
本题考查原电池和PH的概念。
原电池中失去电子的极为负极，所以锌为负极，Ag2O为正极。
B是正确答案。
因为
Zn+2OH-2e=ZnO+HO，负极区域溶液中［OH］不断减少，故PH减小，所以C也正确。
故选B、Co
答案：
BC
例5.镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。
放电
镍氢电池的总反应式是：
If+NiOQH）允迪Ni（OH）2。
根据此反应式判断，下列叙述中正确
2
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，镍兀素被氧化
C
•电池充电时，氢兀素被还原
D
.电池放电时，氢气是负极
解析：
本题考查在题目创设的新情景中运用所学电化学知识，
解决具体问题的能力。
首
先是区别出充电运用的是电解原理，放电则是运用了原电池原理。
抓住电解池、原电池各极
发生氧化还原反应的特点，结合题给的信息进行分析判断：
1
A:
原电池负极反应式为：
Hz+OH+e一-Ni（OH）2，pH下降。
故A不正确。
2
B:
原电池，NiO（OH）tNi（OH）2,镍被还原。
故B也不正确。
答案：
CD
例6.甲、乙两个容器中，分别加入O.lmol/LNaCI溶液与O.lmol/LAgNOs溶液后，以Pt为
电极进行电解时，在AB、CD各电极上生成物的物质的量之比为：
Till
A
cr
D
_甲_
1—
.乙―1-
—
NaQ直gNOg
解析：
此装置相当于两个电解槽串联到一起，在整个电路中电子转移总数相等•首先判
断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极（阴极）反应:
2H++2e-=H2
f,B极（阳极）反应:
2Cl-2e=Cl2f；C极（阴极）反应：
Ag+e'=Ag;D极（阳极）反应:
4OH--4e-=2H2O+Of,根据电子守恒法可知，若整个电路中有4mol电子转移，生成H2、CI2、Ag、Q的物质的量分别为：
2mol、2mol、4mol、1mol因此各电极上生成物的物质的量之比为：
2:
2:
4:
1。
答案：
2:
2:
4:
1
例7.某一反应体系有反应物和生成物共五种物质：
C2、HbCrO4、Cr（OH）3、H2OHbCb已知
该反应中HO只发生如下过程：
H2QTO2
（1）该反应中的还原剂是。
（2）该反应中，发生还原反应的过程是T。
（3）写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目
（4）如反应转移了0.3mol电子，则产生的气体在标准状况下的体积为。
解析：
本题是在给出了所有反应物和生成物、HbOa发生氧化反应的基础上，所设计的一
个题目。
通过HQtO2,知氧元素化合价升高，可判断H2Q是还原剂。
再根据Cr的化合价
降低，可确定还原反应的过程是H2C「QtCr（OH）3。
由此确定反应物和生成物，最后根据化合
价升降总数相等，配平方程式、标出电子转移的方向和数目。
（4）中根据电子守恒可确定气
体体积。
正确答案是：
（1）H2Q;
（2）HkCrO4TCr（OH）3；（3）
r
3H2O2+2H2CrO4T2CKOH）h30^+2凤0。
【考题再现】
一、选择题
1镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳。
其中一种
放电
镁电池的反应为xM叶MoS4MgMoSs下列说法错误的是（）
充电
A.放电时Mg*向正极迁移
B.放电时正极反应为MC3S4+2xe-===M®S^x
C.充电时MoS发生氧化反应
D.充电时阴极反应为M『+2e_===Mg
解析：
利用原电池工作原理可知，原电池工作时电解质溶液中阳离子移向正极，A正确；由
Mg升高至+2价，结合总反应式可知共转移2xmol电子，正极得电子发生还原反应，故可
知B项正确；充电时，发生氧化反应与还原反应的均为MgMoS4,C项错误；充电时阴极发
生还原反应得到金属镁，D项正确。
答案：
C
点拨：
本题考查原电池，考查考生的理解能力。
难度中等。
2.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。
图甲表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是
两块电极板，通过导线与直流电源相连。
则下列说法不正确的是（）
A.若此装置用于电解精炼铜，则X为纯铜、Y为粗铜，电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液
B.按图甲装置用惰性电极电解AgNO溶液，若图乙横坐标x表示流入电极的电子的物质的
量，则E可表示反应生成硝酸的物质的量，F表示电解生成气体的物质的量
C.按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，加入0.5mol的
碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子为2.0mol
D.若XY为铂电极，a溶液为500mLKCI和KNG的混合液，经过一段时间后，两极均得到标准状况下11.2L气体，则原混合液中KCl的物质的量浓度至少为2.0mol
解析：
电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解质溶液为可溶性铜盐溶液，A项正确；
电解
惰性电极电解AgNO溶液时的反应为4AgNO+2H2O====4HN（3*4Ag+Qj,故B项正确；利
通电
用电解CuSO溶液的反应式2CuSO+2H2O=====Cu+2fSQ+Of可知，若电解一段时间CuSO
溶液后加入0.5mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子为
1.0mol,C项错；D项，阴极析出氢气，阳极先析出氯气，后析出氧气，因此若两极气体
体积相等则阳极产生的气体只能是氯气，利用氯原子守恒可知混合液中
-1
mol+0.5L=2.0mol•L。
C（KCI）至少为1
答案：
C点拨：
本题考查电化学，考查考生的分析、计算能力等。
难度较大。
3.甲烷燃料电池，分别选择H2SQ溶液和NaOH溶液做电解质溶液，下列有关说法正确的是
（）
A.总反应式都为CH4+2Q2===CQ^2HQ
B.HSQ和NaOH勺物质的量都不变，但浓度都减小
C.若用H2SO4溶液做电解质溶液，负极反应式为CH—4e-+HbO===©+4H+
D.若用NaOH溶液做电解质溶液，正极反应式为O+2fO+4e-===4OH
解析：
A项，在氢氧化钠溶液中，生成的CQ会与氢氧化钠反应生成碳酸钠；B项，在碱性溶液中，由于CQ与氢氧化钠反应，使得氢氧化钠的物质的量减小；C项，负极反应中，1
个CH应该失去8个电子，其电极反应式是CH4-8e-+2H2O===C決8』。
答案：
D
点拨：
本题考查燃料电池，考查考生应用原电池原理解题的能力。
难度中等。
4•电化学在日常生活中用途广泛，图甲是镁一次氯酸钠燃料电池，电池总反应为M叶CIO-
+H2O===C-+Mg（OHZ，图乙是含Cr2O7-的工业废水的处理。
下列说法正确的是（）
2—一
A.图乙中Cr2O向惰性电极移动，与该极近的OH结合转化成Cr（OH）3除去
B.图乙的电解池中，有0.084g阳极材料参与反应，阴极会有336mL的气体产生
C.图甲中发生的还原反应是Md*+CIO-+H2O+2e-===CI-+Mg（OH）4
D.若图甲中3.6g镁溶液产生的电量用以图乙废水处理，理论可产生10.7g氢氧化铁沉淀
解析：
A项，在电解池中，阴离子应该移向阳极，根据装置乙可知，惰性电极做阴极；B项,
未标明标准状况，故无法计算产生气体的体积；C项，根据装置甲可知，镁做负极，发生电
极反应是Mg-2e_===Mg+；D项，图甲中溶解3.6g镁时，失去的电子是0.3mol，在图乙
一2亠2亠
中阳极反应是Fe-2e===Fe，根据电子守恒可得此时生成的Fe是0.15mol，所以最后
生成的氢氧化铁也是0.15mol即16.05g。
答案：
C
点拨：
本题考查电化学原理，考查考生灵活解决问题的能力。
难度较大。
5.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
放电
电电压。
高铁电池的总反应为3Zn+2KaFeQ+8fO3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH下
充电
列叙述正确的是（）
A.充电时阳极反应为Zn—2e-+2OH===Zn（OH）a
B.充电时OH向阳极移动
C.放电时每转移3mole-正极有1molK2FeC4被氧化
D.充电时，电源的正极应与电池的Zn（OH）2极相连
解析：
A项，通过总反应可以判断该反应为放电时负极发生的反应；B项，充电时阴离子向
电解池的阳极移动；C项，正极得电子，化合价降低，被还原；D项，电池的Zn（OH）2极充
电时为阴极，应与电源的负极相连。
答案：
B
点拨：
本题考查蓄电池，考查考生书写电极反应式的能力。
难度中等。
6.“神舟九号”与“天宫一号”成功对接，是我国载人航天事业发展走向成熟的一个标志。
空间实验室“天宫一号”的供电系统为再生氢氧燃料电池（RFC）,RFC是一种将水电解技术
与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。
如图为RFC工作原理示意图，下列有关说法正
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