年高考化学专题复习电化学.docx
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年高考化学专题复习电化学
电化学知识是理论部分的一个重要内容，也是历年高考考查的一个重点。
电化学知识既可以综合学科内的知识，如联系到：
化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算等。
也可以涉及到学科间的知识的运用，如联系到物理学的“有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的计算”等，还可以与生产生活（如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保）、新科技及新技术（新型电池）等问题相联系，是不可忽视的一个知识点。
在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求
1．理解原电池原理和电解池原理，能够正确分析和判断电化学中的电极反应，正确书写电极反应式。
2．了解化学腐蚀与电化学腐蚀，联系生产、生活中的金属腐蚀现象，会分析和区别化学腐蚀和电化学腐蚀，了解一般防腐蚀的方法，并能运用原电池的基本原理解释简单的防腐蚀等生产实际问题。
。
3．铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等是电解原理的具体应用，要了解和熟悉这些反应原理。
4．电解池中电解质溶液的pH变化的计算。
复习过程中注意以下两点：
（1）综合命题的趋势要求宽而不是难，历年的高考试题印证了这一点。
对相差基础知识应扎实掌握，如电极反应的方程式的书写、燃料电池的分析、计算等。
（2）理科综合考试的一个重要变化是从知识立意向能力立意的转变。
对电化学问题、实物图的分析是近几年高考命题的一个热点，对图表类问题的分析处理要灵活掌握。
原电池
知识网络构建
装置特点：
化学能转化为电能。
①、两个活泼性不同的电极；
形成条件：
②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）；
原③、形成闭合回路（或在溶液中接触）
电负极：
用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。
池基本概念：
正极：
用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。
原电极反应方程式：
电极反应、总反应。
理
氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应
反应原理：
Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=2H2↑
电解质溶液
电极反应：
负极（锌筒）Zn-2e-=Zn2+
正极（石墨）2NH4++2e-=2NH3+H2↑
①、普通锌——锰干电池总反应：
Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑
干电池：
电解质溶液：
糊状的NH4Cl
特点：
电量小，放电过程易发生气涨和溶液
②、碱性锌——锰干电池电极：
负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）；
电解液：
由中性变为碱性（离子导电性好）。
正极（PbO2）PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O
负极（Pb）Pb+SO42--2e-=PbSO4
铅蓄电池：
总反应：
PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O
电解液：
1.25g/cm3~1.28g/cm3的H2SO4溶液
蓄电池特点：
电压稳定。
Ⅰ、镍——镉（Ni——Cd）可充电电池；
其它蓄电池Cd+2NiO（OH）+2H2OCd（OH）2+2Ni（OH）2
Ⅱ、银锌蓄电池
锂电池
①、燃料电池与普通电池的区别
不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时
燃料电极反应产物不断排出电池。
电池②、原料：
除氢气和氧气外，也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。
负极：
2H2+2OH--4e-=4H2O；正极：
O2+2H2O+4e-=4OH-
③、氢氧燃料电池：
总反应：
O2+2H2=2H2O
特点：
转化率高，持续使用，无污染。
废旧电池的危害：
旧电池中含有重金属（Hg2+）酸碱等物质；回收金属，防止污染
知识要点串讲
要点一原电池原理及其应用
1．原电池的工作原理
2．原电池的判定
先分析有无外接电源：
有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。
3形成原电池的条件：
①两个活泼性不同的电极。
通常用活泼金属做负极，用不活泼金属或可以导电的非金属做正极。
②电解质溶液：
一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应或做氧气的载体。
③通过导线连接电极（或电极相互接触），形成闭合回路。
⑶实质：
通过自发的氧化还原反应中的电子转移，在外电路上形成电流。
4．原电池正极和负极的确定
①由两极的相对活泼性确定：
在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。
②由电极现象确定：
通常情况下，在原电池中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，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。
注意：
通常两种不同金属在电解溶液中构成原电池时,较活泼的金属作负极,但也不是绝
对的,严格地说,应以发生的电极反应来定.例如，Mg-Al合金放入稀盐酸中,Mg比Al易失
去电子,Mg作负极;将Mg-Al合金放入烧碱溶液中，由于发生电极反应的是Al,故Al作负极。
5电极反应的书写方法：
电极方程式的书写：
先根据总方程式中化合价的升价分出正负极，然后分极写出电子
得失数目，然后根据电荷守恒配上介质离子（H+、OH—），可以利用总方程式减分方程式得
出另一极的方程式，但是相减之前必须把得失电子总数调整为一致。
判断电极方程式步骤：
一看得失是否正确；二看配平和电荷守恒；三看介质是否符合
应用：
（1）形成原电池加速反应，例如Fe与盐酸反应中滴入CuSO4，使Fe与CuSO4反
应生成的Cu与铁形成原电池，加速铁生成氢气的速率，但是生成的氢气量会有所减少。
（2）燃料电池：
酸式：
（－）2H2-4e-=4H+（＋）O2+4H++4e-=2H2O
碱式:
电解质是碱（KOH）（－）2H2+4OH--4e-=4H2O（＋）O2+2H2O+4e-=4OH-
有机物燃料电池注意介质为酸性时生成CO2，碱性时为CO32-，利用电荷守恒配入介质离子和水
（3）充电电池的电极方程式的书写：
先找到放电反应方向即为原电池原理，根据原电池的
书写方法写出分极方程式，然后将其左右颠倒，正极颠倒过来就是充电时（电解原理）的阳
极方程式，负极颠倒过来就是充电时（电解原理）的阴极方程式
6怎样设法使原电池持续、稳定地产生电流呢？
把氧化剂和还原剂分开，不直接接触。
使用盐桥形成闭合回路。
1若是导线，形成原电池时，在两极形成电荷堆积，导线上也会出现电子堆积，
电阻致使电子不能畅通定向移动，无法形成持续稳定地电流
②若是电解质溶液，外电路的电子定向移动，内电路离子也定向移动，构成一个内外循环的通路，就可以得到持续稳定地电流）
【分析】当盐桥存在时，随反应的进行，盐桥中的Cl-会移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电流，保证了你的电动车可以带你到达目的地。
（1）什么是盐桥？
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。
（2）盐桥的作用是什么？
可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
导线的作用是传递电子，沟通外电路。
而盐桥的作用则是沟通内电路。
7、常见的化学电源
1）、一次电池——干电池
普通锌锰干电池的简称，电极反应为：
负极Zn－2e＝Zn2+
正极2NH4+＋2e＝2NH3＋H2
H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
正极产生的NH3又和ZnCl2作用：
Zn2+＋4NH3＝[ZnNH34]2+
干电池的总反应式：
Zn＋2NH4Cl＋2MnO2＝ZnNH32Cl2＋Mn2O3＋H2O
或2Zn＋4NH4Cl＋2MnO2＝[ZnNH32]Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3＋H2O
正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。
2）、二次电池
⑴．铅蓄电池：
铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。
放电时
负极：
Pb＋SO42－2e＝PbSO4↓
正极：
PbO2＋4H+＋SO42＋2e＝PbSO4↓＋2H2O
铅蓄电池的电压正常情况下保持20V，当电压下降到185V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达118g/cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为：
阳极：
PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋SO42
阴极：
PbSO4＋2e＝Pb＋SO42
蓄电池放电和充电的总反应式：
PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O⑵．银锌蓄电池
银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。
目前，有一种类似干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH溶液。
负极：
Zn＋2OH－2e＝ZnOH2
正极：
Ag2O＋H2O＋2e＝2Ag＋2OH
银锌电池跟铅蓄电池一样，在使用放电一段时间后就要充电，充电过程表示如下：
阳极：
2Ag＋2OH－2e＝Ag2O＋H2O
阴极：
ZnOH2＋2e＝Zn＋2OH
总反应式：
Zn＋Ag2O＋H2OZnOH2＋2Ag
3）、燃料电池
电极反应式为：
酸式：
（－）2H2-4e-=4H+（＋）O2+4H++4e-=2H2O
碱式:
电解质是碱（KOH）（－）2H2+4OH--4e-=4H2O（＋）O2+2H2O+4e-=4OH-
电池总反应式为：
2H2＋Ｏ2＝2H2O
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。
电极反应式为：
负极：
CH4＋10OH－－8e＝CO32＋7H2O；
正极：
4H2O＋2O2＋8e＝8OH。
电池总反应式为：
CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
【视野拓展】
1、锂电池：
锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯SO2Cl2在炭极上发生还原反应。
电解液是由四氯铝化锂LiAlCl4溶解于亚硫酰氯中组成。
它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。
8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S
2、微型电池：
常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池是锂电池。
这种电池容量大，电压稳定，能在567℃—711℃温度范围内正常工作。
3、海水电池
1991年，我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型电池，用作海水标志灯已研制成功。
该电池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产生电流。
只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其能量比干电池高20─50倍。
负极材料是铝，正极材料可以用石墨。
电极反应式为：
负极反应：
Al－3e＝Al3+，
正极反应：
2H2O＋O2＋4e＝4OH。
电池总反应式为：
4Al＋3O2＋6H2O＝4AlOH3
4、溴—锌蓄电池国外新近研制的的基本构造是用碳棒作两极，溴化锌溶液作电解液。
电极反应式为：
负极反应：
Zn－2e＝Zn2+正极反应：
Br2＋2e＝2Br
电池总反应式为：
Zn＋Br2＝ZnBr2
6．原电池的设计方法
以氧化还原反应为基础，确定原电池的正负极、电解质溶液及电极反应。
如：
原理
负极
正极
电解质溶液
电极反应
Cu
c（Fe3+）
FeCl3
负极：
Cu－2e－====Cu2+
正极：
2Fe3++2e－====2Fe2+
Zn
Ag2O
KOH
负极：
Zn+2OH－－2e－====ZnO+H2O
正极：
Ag2O+H2O+2e－====2Ag+2OH－
Pb
PbO2
H2SO4
负极：
Pb+SO
－2e－====
PbSO4
正极：
PbO2+4H++SO
+2e－====PbSO4+2H2O
Pt（H2）
Pt（O2）
KOH
负极：
2H2+4OH－－4e－====4H2O
正极：
O2+2H2O+4e－====4OH－
要点二金属腐蚀与防护
金属的腐蚀：
金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
一般分为化学腐蚀（金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀）和电化学腐蚀（不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而氧化而引起的腐蚀）。
电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
1化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生条件
金属与反应物直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触
现象
无电流产生
有电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强（pH＜4.3
水膜酸性很弱或中性
电极反应
负极
Fe-2e—=Fe2+
正极
2H++2e—=H2↑
O2+2H2O+4e—=4OH—
总反应式
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2
3．金属防护的几种重要方法
①改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。
②在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。
③电化学保护法：
利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作
为电池的正极而受到保护。
4．金属腐蚀速率大小
电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极
2010年高考化学试题分类汇编：
电化学基础
1（2010年宁夏卷12）．根据右图可判断下列离子方程式中错误的是（）
A．2Ag（s）+Cd2+（aq）=2Ag+（aq）+Cd（s）
B．Co2+（aq）+Cd（s）=Co（s）+Cd2+（aq）
C．2Ag+（aq）+Cd（s）=2Ag（s）+Cd2+（aq）
D．2Ag+（aq）+Co（s）=2Ag（s）+Co2+（aq）
4（2010年北京卷６）．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（）
Ａ．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
Ｂ．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
Ｃ．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
Ｄ．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是
1．（2010全国卷1）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。
电池的一个点极由有机光敏燃料（S）涂覆在
纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：
（激发态）
下列关于该电池叙述错误的是：
A．电池工作时，是将太阳能转化为电能
B．电池工作时，
离子在镀铂导电玻璃电极上放电
C．电池中镀铂导电玻璃为正极
D．电池的电解质溶液中I-和I3-的浓度不会减少
2（2010浙江卷）9.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：
2Li++FeS+2e-＝Li2S+Fe有关该电池的下列中，正确的是
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为：
2Li+FeS＝Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：
3（2010广东理综卷）23.铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是
A正极反应为：
Zn—2e-=Zn2+
B电池反应为：
Zn+Cu2+=Zn2++CU
C在外电路中，电子从负极流向正极
D盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
4（2010安徽卷）11.某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：
2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是
A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为：
O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2
D.H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
6（2010江苏卷）8．下列说法不正确的是
A．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
B．常温下，反应
不能自发进行，则该反应的
C．一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率
D．相同条件下，溶液中
、
、
的氧化性依次减弱
7（2010江苏卷）11．右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。
下列说法正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
12（2010重庆卷）29．（14分）钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．
（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂．
①一定条件下，
与空气反映tmin后，
和
物质的量浓度分别为amol/L和bmol/L,则
起始物质的量浓度为mol/L；生成
的化学反应速率为mol/（L·min）．
②工业制硫酸，尾气
用_______吸收．
（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29图所示．
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由色变为色．
③放电过程中氢离子的作用是和；充电时若转移的电子数为3.01
1023个，左槽溶液中n（H+）的变化量为．
2009年电化学高考题
一、原电池原理：
1.（09上海理综11）茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。
航标灯的电源必须长效、稳定。
我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。
在这种电池中①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液④铝合金电极发生还原反应
A．②③B．②④
C．①②D．①④
2.（09山东卷29）（12分）Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。
（1）该电池的负极材料是 。
电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极”）。
（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 。
欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的 （填代号）。
a.NaOHb.Zn c.Fed.NH3·H2O
（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。
阴极的电极反应式是 。
若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为 。
3.（09海南卷15）（9分）Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2。
电池的总反应可表示为：
4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为，发生的电极反应为；
（2）电池正极发生的电极反应为；
（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。
如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是，反应的化学方程式为；
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。
二、可逆电池知识
4．（09浙江卷12）市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li
的高分子材料。
这种锂离子电池的电池反应为：
Li+2Li
下列说法不正确的是
A．放电时，负极的电极反应式：
Li-e
=Li
B．充电时，Li
既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li
向负极移动
三、燃料电池
5（09年江苏化学·12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：
C6H12O6＋6H2O－24e－
6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体
6．（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。
下列说法正确的是
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：
O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：
Al＋3OH－－3e-＝Al（OH）3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
7.（09天津卷10）（14分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，
性质稳定，请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为 （用a、b表示）。
（2）负极反应式为 。
（3）电极表面镀铂粉的原因为 。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。
因此，大量安全储氢是关键技术之一。
金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
Ⅰ.2Li+H2
2LIHⅡ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。
用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为 mol。
七、金属的腐蚀和防护
11．（09上海卷13）右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛
有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。
下列有关描述
错误的是
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
八、电化学综合知识
12．（09北京卷6）下列叙述不正确的是
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
D．工业上电解饱和和食盐水的阳极反应：
08年电化学高考试题解析
1．（08海南卷）关于铅蓄电池的说法正确的是（）
A．在放电时，正极发生的反应是Pb（s）+SO42—（aq）=PbSO4（s）+2e—
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4（s）+2e—=Pb（s）+SO42—（aq）
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