小初高学习版高考化学二轮复习第7讲电化学课堂练习.docx

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小初高学习版高考化学二轮复习第7讲电化学课堂练习

第七讲　电化学

[最新考纲]

1．理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。

　原电池原理及其应用[学生用书P30]

1．（2017·高考天津卷）下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是（　　）

A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能

B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能

C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能

D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能

解析：

选A。

A项，硅太阳能电池工作时，光能转化为电能，与氧化还原反应无关；B项，锂离子电池放电时，化学能转化为电能，原电池总反应为氧化还原反应；C项，电解质溶液导电时，电能转化为化学能，总反应为氧化还原反应；D项，葡萄糖为人类生命活动提供能量时，葡萄糖发生氧化还原反应，化学能转化为热能。

2．（2016·高考海南卷改编）某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。

下列说法正确的是（　　）

A．Zn为电池的负极

B．正极反应式为2FeO

＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O

C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变

D．电池工作时OH－向正极迁移

解析：

选A。

A.根据化合价升降判断，Zn化合价只能升高，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO

＋6e－＋8H2O===2Fe（OH）3＋10OH－，错误；C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，错误。

[感悟高考]

1．题型：

选择题（主）、填空题（次）

2．考向：

高考对原电池原理的考查主要有以下几点：

离子运动方向的判断（特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交换膜的通过问题），能量转换类型，正负极的判断，正负极与反应类型的对应关系，电极反应式的书写及判断，有关计算问题。

需要考生掌握原电池原理，会运用氧化还原反应的概念规律来分析问题，在平时的学习中重视上述几点的训练。

1．原电池正、负极的判断

（1）依据构成原电池两极的电极材料判断。

一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）依据原电池两极发生反应的类型判断。

负极发生氧化反应；正极发生还原反应。

（3）依据电子流动方向或电流方向判断。

电子流动方向：

由负极流向正极；电流方向：

由正极流向负极。

（4）依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。

阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

（5）依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。

阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2．不同介质中电极反应式的书写技巧和步骤

电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式拆分物质的规则。

（1）先写出电极反应式的主要框架（待配平）

①酸性电解质，主要安排H＋的位置如下

负极：

还原剂－xe－＋______→氧化产物＋H＋；

正极：

氧化剂＋xe－＋H＋→还原产物＋______。

②非酸性电解质（包括碱溶液、熔融盐及氧化物），主要安排阴离子的位置如下

负极：

还原剂－xe－＋阴离子→氧化产物＋______；

正极：

氧化剂＋xe－＋______→阴离子＋还原产物。

（2）依据化合价变化分别计算氧化剂、还原剂与电子得失的比例。

（3）根据电荷守恒配平离子，最后根据原子守恒配平其余物质。

　原电池原理的考查

1．（2017·淄博模拟）电池式氧传感器原理构造如图，可测定O2的含量。

工作时铅电极表面会逐渐附着Pb（OH）2。

下列说法不正确的是（　　）

A．Pt电极上发生还原反应

B．随着使用，电解液的pH逐渐减小

C．ammolO2反应，理论上可使Pb电极增重68amg

D．Pb电极上的反应式为Pb＋2OH－－2e－===Pb（OH）2

解析：

选B。

A.铅作负极失电子产生的铅离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铅，则铂电极作正极，发生还原反应，选项A正确；B.负极反应式：

2Pb＋4OH－－4e－===2Pb（OH）2，正极反应式：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应式：

2Pb＋O2＋2H2O===2Pb（OH）2，反应过程溶液pH不变，选项B不正确；C.根据反应2Pb＋O2＋2H2O===2Pb（OH）2，ammolO2反应，理论上可使Pb电极增重4ammol×17g/mol＝68amg，选项C正确；D.Pb电极为负极，反应式为Pb＋2OH－－2e－===Pb（OH）2，选项D正确。

2．（2015·高考天津卷）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO

）减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

解析：

选C。

A.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO

不参加电极反应，故甲池的c（SO

）基本不变，错误；C.电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。

　“盐桥”的作用与化学平衡的移动

3．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。

下列判断不正确的是（　　）

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

解析：

选D。

由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子生成Fe2＋被还原，I－失电子生成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，所以C正确；在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，所以D不正确。

4．某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表指针偏移。

电子由石墨经导线流向银。

放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2（SO4）3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小―→回到零点―→逆向偏移。

则电压表指针逆向偏移后，银为________（填“正”或“负”）极。

由实验得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是

________________________________________________________________________。

答案：

负　Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag

电子流向的分析方法

（1）改变条件，平衡移动；

（2）平衡移动，电子转移；

（3）电子转移，判断区域；

（4）根据区域，判断流向；

（5）根据流向，判断电极。

　原电池的简单设计

5.

（1）能量之间可相互转化：

电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。

设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：

ZnSO4（aq）、FeSO4（aq）、CuSO4（aq）、铜片、铁片、锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图（见上图），并做相应标注，要求：

在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

②以铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极______________________________________________。

③甲、乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是

________________________________________________________________________。

（2）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在

（1）的材料中应选__________作阳极。

解析：

（1）①根据题给条件和原电池的构成条件可得：

a．若用Zn、Cu、CuSO4（aq）、ZnSO4（aq）组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4（aq）中，Cu插入到CuSO4（aq）中。

b．若用Fe、Cu、FeSO4（aq）、CuSO4（aq）组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4（aq）中，Cu插入到CuSO4（aq）中。

c．画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称（或化学式），并形成闭合回路。

②由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。

③带有盐桥的原电池甲中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。

（2）由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极（阴极）时被保护，作负极（阳极）时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极（阳极）才能有效地保护铁不被腐蚀。

答案：

（1）①

（或其他合理答案）

②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出

③甲　在甲装置中，负极不和Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能

（2）锌片

1．原电池的设计思路：

首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。

然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。

然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。

电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极（使用惰性电极也可），电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。

最后再插入盐桥即可。

2．把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。

　新型化学电池[学生用书P32]

1．（2017·高考全国卷Ⅲ，11，6分）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx（2≤x≤8）。

下列说法错误的是（　　）

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

解析：

选D。

原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：

Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02mol电子，负极有0.02molLi（质量为0.14g）被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。

2．（2016·高考全国卷Ⅱ，11，6分）MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。

下列叙述错误的是（　　）

A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑

解析：

选B。

该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；电池放电时，Cl－从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑，D项正确。

[感悟高考]

1．题型：

选择题（主）、填空题（次）

2．考向：

新型化学电池仍然考查原电池原理，考查点基本相同。

只是此类试题的题意环境陌生度较高，题材新颖，图示显得复杂，但是这类问题落点较低，考生只要掌握原电池原理的规律，学会知识迁移，解决起来并非难事。

高考中常见的新型电池有“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌锰电池”“海洋电池”“燃料电池”（如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池）“锂离子电池”“锌银电池”“纽扣电池”“MgAgCl电池”“MgH2O2电池”等。

新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。

1．判断电极

（1）“放电”时正、负极的判断

①负极：

元素化合价升高或发生氧化反应的物质；

②正极：

元素化合价降低或发生还原反应的物质。

（2）“充电”时阴、阳极的判断

①阴极：

“放电”时的负极在“充电”时为阴极；

②阳极：

“放电”时的正极在“充电”时为阳极。

2．微粒流向

（1）电子流向

①电解池：

电源负极―→阴极，阳极―→电源正极；

②原电池：

负极―→正极。

提示：

无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。

（2）离子流向

①电解池：

阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；

②原电池：

阳离子移向正极，阴离子移向负极。

3．书写电极反应式

（1）“放电”时电极反应式的书写

①依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目；

②根据守恒书写负极（或正极）反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。

（2）“充电”时电极反应式的书写

充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。

[特别提醒]　在书写“放电”时电极反应式时，要注意：

（1）阳离子在正极上参与反应，在负极上就必须生成；

（2）阴离子在负极上参与反应，在正极上就必须生成。

　“一池多变”的燃料电池

1．利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b为惰性电极。

利用该装置可将污水中的有机物（以C6H12O6为例）经氧化而除去，从而达到净化水的目的。

下列说法不正确的是（　　）

A．a为负极，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋

B．反应过程中产生的质子通过离子交换膜扩散到好氧区

C．装置中的离子交换膜是阳离子交换膜

D．该装置可把电能转化为生物质能

解析：

选D。

该燃料电池中C6H12O6在负极反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，故A正确；根据装置图可知，质子通过离子交换膜扩散到好氧区，故B正确；C项，质子可通过离子交换膜扩散到好氧区，所以装置中的离子交换膜是阳离子交换膜，故C正确；该装置为原电池，可将生物质能转化为电能，故D不正确。

2．（2015·高考江苏卷）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。

下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A．反应CH4＋H2O

3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O

C．电池工作时，CO

向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO

解析：

选D。

A选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1mol甲烷失去6mol电子，所以错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO

－4e－===3CO2＋H2O，所以错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，所以错误；D选项，电极B上氧气得电子与二氧化碳反应生成碳酸根离子，所以正确。

　“久考不衰”的可逆电池

（一）“传统”可逆电池的考查

3．镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：

Cd＋2NiO（OH）＋2H2O

Cd（OH）2＋2Ni（OH）2。

有关该电池的说法正确的是（　　）

A．放电时负极得电子，质量减轻

B．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

C．充电时阴极附近溶液的pH减小

D．充电时阳极反应：

Ni（OH）2－e－＋OH－===NiO（OH）＋H2O

解析：

选D。

该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：

Cd－2e－＋2OH－===Cd（OH）2；正极：

2NiO（OH）＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－，所以正确选项为D。

（二）“新型”可逆电池的考查

4．（2016·高考全国卷Ⅲ，11，6分）锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn（OH）

。

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：

选C。

K＋带正电荷，充电时K＋应该向阴极移动，A项错误。

根据该电池放电的总反应可知，放电时消耗OH－，则充电时，OH－浓度应增大，B项错误。

放电时，Zn为负极，失去电子生成Zn（OH）

，其电极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn（OH）

，C项正确。

消耗1molO2转移4mol电子，故转移2mol电子时消耗0.5molO2，0.5molO2在标准状况下的体积为11.2L，D项错误。

5．（2016·高考四川卷）某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6（x<1）。

下列关于该电池的说法不正确的是（　　）

A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移

B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6

C．充电时，若转移1mole－，石墨（C6）电极将增重7xg

D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===

Li1－xCoO2＋xLi＋

解析：

选C。

电池放电时，阳离子由负极移向正极，A项正确；由放电时的总反应看出，LixC6在负极发生失电子的氧化反应，B项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：

LiCoO2－xe－===

Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应：

C6＋xe－＋xLi＋===LixC6，当转移1mol电子时，阴极（C6电极）析出1molLi，增重7g，C项错误。

常见的锂离子电池电极材料及充放电分析

正极材料：

LiMO2（M：

Co、Ni、Mn等）

LiM2O4（M：

Co、Ni、Mn等）

LiMPO4（M：

Fe等）

负极材料：

石墨（能吸附锂原子）

负极反应：

LixCn－xe－===xLi＋＋Cn

正极反应：

Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2

总反应：

Li1－xMO2＋LixCn

Cn＋LiMO2

　电解原理及其应用[学生用书P33]

1．（2017·高考全国卷Ⅱ，11，6分）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H2SO4H2C2O4混合溶液。

下列叙述错误的是（　　）

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：

选C。

利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。

2．（2016·高考全国卷Ⅰ，11，6分）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：

选B。

该装置为电解池。

H2O在正（阳）极区放电，生成O2和H＋，正（阳）极区溶液pH减小，中间隔室中的阴离子SO

通过cd离子交换膜移向正（阳）极，故正（阳）极区得到H2SO4；当电路中通过1mol电子时生成0.25molO2；H2O在负（阴）极区放电，生成OH－和H2，负（阴）极区溶液pH增大，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab离子交换膜移向负（阴）极，故负（阴）极区可得到NaOH，故A、C、D项错误，B项正确。

3．（2017·高考江苏卷）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时阳极上生成O2，O2会氧化石墨。

（2）阳极上OH－失去电子生成O2，由H2O电离出的H＋可以与CO

反应生成HCO

。

阴极上H2O放电生成H2。

答案：

（1）石墨电极被阳极上产生的O2氧化

（2）4CO

＋2H2O－4e－===4HCO

＋O2↑　H2

[感悟高考]

1．题型：

选择题（主）、填空题（次）

2．考向：

近几年高考对于电解原理的考查方向主要是借助新装置或陌生产物情景来考查考生对氧化还原反应原理的掌握程度以及知识迁移能力，前者比如双膜三室电解装置，后者比如金属活性电极生成氧化膜。

考生要根据装置特点，善于分析离子运动方向以及电极反应，灵活运用氧化还原反应理论进行判断，并在平时训练中注重加强这方面的能力。

1．“五点”突破电解池

（1）分清阴、阳极，判断电解池阴、阳极的“四方法”

①根据所连接的外加电源判断。

与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。

②根据电子流动方向判断。

电子流动方向为电源负极流向阴极，阳极流向电源正极。

③根据电解池里电解质溶