高考第一轮复习化学电化学基础知识.docx
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高考第一轮复习化学电化学基础知识
四、电化学基础知识
知识梳理
●网络构建
●自学感悟
1.原电池的应用
（1）有一种微型电池，其电极分别为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，已知Zn（OH）2具有两性，回答下列问题：
①
为正极，Zn为负极；
②写出两极的电极反应式，正极：
Ag2O+H2O+2e－====2Ag+2OH－，负极：
Zn+4OH－－2e－====ZnO
+2H2O；
③放电时正极附近溶液的pH升高，负极附近的溶液的pH降低。
（填“升高”“降低”或“不变）
（2）如图11－12，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察。
图11－12
①若试管内液面上升，则原溶液呈中性或弱酸性，发生吸氧腐蚀，电极反应：
负极，2Fe－4e－====2Fe2+；正极，2H2O+O2+4e－====4OH－。
②若试管内液面下降，则原溶液呈较弱酸性性，发生析氢腐蚀，电极反应：
负极，Fe－2e－====Fe2+；正极，2H++2e－====H2↑。
2.电解规律的应用
（1）采用惰性电极从NO
、H+、Ba2+、Ag+、Cl－等离子中，选出适当的离子，组成电解质，对其溶液进行电解：
①两极分别放出H2和O2，电解质的化学式是HNO3、Ba（NO3）2。
②阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式是AgNO3。
③两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式是HCl、BaCl2。
（2）在50mL0.2mol·L－1硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水分蒸发）。
则：
①若两极均为铜片，试说明电解过程中浓度不变。
②若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是Zn－2e－====Zn2+，溶液中Cu2+浓度变小。
（3）如不考虑H+在阴极上放电，当电路中有0.04mol电子通过时，阴极增重1.28g，阴极上的电极反应式是Cu2++2e－====Cu。
思考讨论
1.如何判断一个装置是原电池还是电解池？
提示：
有外接电源的装置都是电解池。
没有外接电源，有活泼性不同的电极材料和电解质溶液并形成回路，且负极与电解质溶液自发反应的装置是原电池。
2.镀锌铁皮制品不易生锈，即使表面被硬物划伤后仍旧如此，这是为什么？
提示：
最先腐蚀的应为活泼的金属，从原电池角度分析，知作负极的金属锌先被腐蚀。
疑难突破
1.原电池
（1）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”。
先看电极：
两极为导体且活泼性不同；
再看溶液：
两极插入电解质溶液中；
三看回路：
形成闭合回路或两极接触。
（2）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。
（3）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－
2.用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况简析
类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解水型
阴：
2H++2e－====H2↑
阳：
4OH－－4e－====2H2O+O2↑
NaOH
水
增大
增大
水
H2SO4
水
增大
减小
水
Na2SO4
水
增大
不变
水
分解电解质型
电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
氯化氢
CuCl2
电解质
减小
－
氯化铜
放H2生碱型
阴极：
H2O放H2生碱
阳极：
电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
氢化氢
放O2生酸型
阴极：
电解质阳离子放电
阳极：
H2O放O2生酸
CuSO4
电解质和水
生成新电解质
减小
氧化铜
3.电化学计算的基本方法
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。
不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：
（1）根据电子守恒法计算：
用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
（2）根据总反应式计算：
先写出电极反应式再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
（3）根据关系式计算：
借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
深化拓展
电解时，应如何判断确定电极（阳极、阴极）产物？
提示：
（1）阳极产物判断
首先看电极，如果是活性电极（金属活动顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。
如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的离子的失电子能力。
此时根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序：
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－
（2）阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：
Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
典例剖析
【例1】（2004年天津理综，12）图11－13为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是
图11－13
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为：
4OH－－4e－====2H2O+O2↑
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
剖析：
依据原电池原理分析判断：
a电极上发生反应：
H2－2e－====2H+，是负极；b电极上发生反应：
O2+2H2O+4e－====4OH－，是正极。
氢氧燃料电池的能量效率较高，而且产物H2O是一种无污染物质，是一种具有应用前景的绿色电源。
氢氧燃料电池通入H2、O2就能工作，无需将H2、O2储藏在电池内部。
答案：
B
【例2】（2004年广东，11）pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能是
A.NaOHB.H2SO4
C.AgNO3D.Na2SO4
解析：
由阴、阳离子的放电顺序可知，电解NaOH、H2SO4、Na2SO4溶液的实质都是电解水，电解质溶液的浓度都增大。
故NaOH溶液pH升高；H2SO4溶液的pH减小；Na2SO4溶液的pH不变；AgNO3的电解方程式为4AgNO3+2H2O====4Ag+O2↑+4HNO3，故溶液的pH减小。
答案：
A
【例3】（2004年全国理综一，27）电解原理在化学工业中有广泛应用。
图11－14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。
请回答以下问题：
图11－14
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X极上的电极反应式为_______________。
在X极附近观察到的现象是__________________。
②Ｙ电极上的电极反应式为___________________________，检验该电极反应产物的方法是___________________________。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是__________________，电极反应式为__________________。
②Y电极的材料是__________________，电极反应式为__________________。
（说明：
杂质发生的电极反应不必写出）
剖析：
与电源正极相连的电极为阳极，发生氧化反应。
与电源负极相连的电极为阴极，发生还原反应；分析题意，X作阴极，溶液中的H+在X极放电，产生H2，电极反应为2H++2e－====H2↑，由于H+减少，破坏水的电离平衡，使X极附近存在大量OH－使滴有酚酞的溶液变红色。
Y作阳极，发生的反应为2Cl－－2e－====Cl2↑，利用湿润的KI—淀粉试纸变蓝色，可以检验Cl2的存在。
（2）若用电解方法，精炼粗铜，即得到纯度更高的铜单质；电解质溶液中必须含有Cu2+，发生Cu2++2e－====Cu，还原反应；要求电极材料，X极为纯铜，Y极材料为粗铜，电极反应式：
Cu－2e－====Cu2+，氧化反应。
答案：
（1）①2H++2e－====H2↑放出气体，溶液变红
②2Cl－－2e－====Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近观察试纸是否变蓝色
（2）①纯铜Cu2++2e－====Cu
②粗铜Cu－2e－====Cu2+
特别提示
原电池原理和电解原理都是历年高考命题的热点，大多以选择题型出现，难度适中。
在分析解答时，要特别注重把握准以下几点：
①抓电极活性；②抓放电离子；③抓电极得失；④抓电极反应。
闯关训练
夯实基础
1.下列事实不能用电化学理论解释的是
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保存
C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用
解析：
A选项是通过构成Zn—Fe原电池，在船壳上加Zn块构成原电池负极，从而保护船体不被腐蚀。
B选项是靠氧化膜保护铝。
C选项Zn＋Cu2+====Cu＋Zn2+，生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。
D选项中Zn—Fe原电池Zn为负极，而Fe—Sn原电池中Fe为负极，故前者Zn被氧化保护了铁。
答案：
B
2.（2004年江苏，16）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）====Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s）
下列说法错误的是
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2（s）+H2O（l）+2e－====Mn2O3（s）+2OH－（aq）
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
解析：
由所给电池的总反应式可知，电池工作时，每有1molZn参加反应，失去2mol电子，则会有2mol电子从负极Zn开始，流经外电路而流向正极，并在正极发生反应，2MnO2（s）+H2O+2e－====Mn2O3（s）+2OH－（aq），故外电路每通过0.2mol电子，Zn的质量就减轻6.5g。
答案：
C
3.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
解析：
电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减少，浓度增大，故溶液pH减小，A不正确。
电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H+，实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大，B不正确。
电解Na2SO4溶液时，析出H2与O2的物质的量之比为2∶1，C不正确。
电解CuCl2溶液时，Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，D正确。
答案：
D
4.（2004年上海，13）图11－15中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是
图11－15
解析：
由电解原理可知，电解饱和NaCl溶液时阳极（电子流出的一端）发生反应：
2Cl－－2e－====Cl2↑，可用KI－淀粉溶液来检验产生的Cl2；阴极（电子流入的一端）发生反应：
2H++2e－====
H2↑，同时由于该极因H+放电，而使溶液中c（OH－）增大，酚酞试液变红。
结合所给图示，电子流方向与题要求一致的有B、D两个选项，但因B选项不能检出是否产生Cl2，而不符合题意。
答案：
D
5.通以相等的电荷量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）∶n（硝酸亚汞）=2∶1，则下列表述正确的是
A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（银）∶n（汞）=2∶1
B．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
C．硝酸亚汞的化学式为HgNO3
D．硝酸亚汞的化学式为Hg2（NO3）2
解析：
通过相等的电量，即是通过相同的电子数，银和亚汞都是+1价，因此得到的单质银和汞的物质的量也应相等；又因电解的n（硝酸银）∶n（硝酸亚汞）=2∶1，硝酸银的化学式为AgNO3，故硝酸亚汞的化学式不可能为HgNO3，只能为Hg2（NO3）2。
答案：
D
6.某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。
用石墨作电极电解该混合溶液时，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.阴极自始至终只析出H2B.阳极先析出Cl2，后析出O2
C.电解最后阶段为电解水D.溶液pH不断增大，最后为7
解析：
电解质溶液中，n（Na+）∶n（Cl－）∶n（H+）∶n（SO
）=3∶3∶2∶1，开始电解产生H2和Cl2，产生H2和Cl2的同时，生成OH－中和H2SO4，且OH－过量，最后是电解水，因而最后pH＞7，阴极只放出H2。
三个阶段分别相当于电解HCl→NaCl→H2O。
答案：
D
培养能力
7.某课外化学兴趣小组设计了如图11－16所示装置（虚框内部分未画出），在装置内起初发生的反应为：
Cu+H2SO4====H2↑+CuSO4
图11－16
（1）该装置的名称是_________。
（2）A、B中至少有一种是金属_________，接_________。
（3）C溶液中含有_________。
解析：
由于铜的化学活泼性不如氢，所给化学反应不能自发进行，若要使铜能置换出硫酸中的氢元素，需要外加电源，该装置为电解池。
在所给反应中铜被氧化，应与电源的正极相连接，故A、B中至少有一种为铜，C溶液应为稀硫酸。
答案：
（1）电解池
（2）铜电源的正极（3）H2SO4
8.图11－17是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为X、Y。
图11－17
（1）当以I=0.21A的电流电解60min后，测得铜片A的质量增加了0.25g，则图示装置中的X端应与直流电的________极相连，它是电解池的________极。
（2）电解后铜片B的质量________（答“增加”“减少”或“不变”）。
（3）列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA（已知电子电荷量e=1.60×10－19C）。
解析：
（1）因为铜片A的质量增加，A为电解池的阴极，Cu2++2e－====Cu，X端应与直流电的负极相连接。
铜片B则为电解池的阳极：
Cu－2e－====Cu2+，其质量减少。
根据通电荷量等于Cu2+得电子的量来计算阿伏加德罗常数。
答案：
（1）负阴
（2）减少
（3）NA=
=6.0×1023mol－1
9.为测定某氧化物（化学式为MO）中M是何种金属，做以下实验：
称取该氧化物8.0g溶于适量的稀硫酸中，再配制成250.0mL溶液。
取该溶液50mL用惰性电极进行电解，当刚好电解完全时，电极上析出M1.28g。
请通过计算回答以下问题：
（1）M是什么金属_________；
（2）电解过程中，导线上流过的电子个数是_________；
（3）最初配制的溶液中，该金属离子物质的量浓度是_________；
（4）若此电解液在电解后体积为40mL，此时溶液的pH_________。
解析：
（1）该金属的质量为：
1.28g×（250/50）=6.4g
设其相对原子质量为x，则：
，解得x=64。
故该金属是铜。
（2）由Cu2++2e－====Cu↓知，电路中通过的电子为
×2=0.04mol
即0.04mol×6.02×1023mol－1=2.408×1022个
（3）原溶液中c（Cu2+）=
=0.4mol·L－1
（4）由电解方程式：
2Cu2++2H2O====2Cu↓+O2↑+4H+
得：
c（H+）=
×2=1mol·L－1
所以：
pH=－lgc（H+）=－lg1=0。
答案：
（1）铜
（2）2.408×1022个（3）0.4mol·L－1（4）0
探究创新
10.将铝制品与另一种材料作电极，以某种溶液作电解液进行电解，通电后在铝制品与电解液的接触面上逐渐形成一层Al（OH）3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量使Al（OH）3分解，从而在铝制品表面形成一层较厚的氧化膜。
某校研究性学习小组根据上述原理，以铝制品和铁棒为电极、一定浓度的NaHCO3溶液为电解液进行实验。
（1）铝制品表面形成氢氧化铝薄膜的电极反应式为__________________。
（2）电解过程中，必须使电解液的pH保持相对稳定（不能太大，也不能太小）的原因是__________________。
（3）使用NaHCO3溶液为电解液，会减缓阴极区溶液pH的增大，能说明这一原理的离子方程式为__________________。
解析：
在铝制品表面形成氧化膜的本质反应为：
2Al+6H2O====2Al（OH）3+3H2↑
2Al（OH）3
Al2O3+3H2O
所以此题中电解池的总反应方程式为2Al+6H2O====2Al（OH）3+3H2↑，其中铝制品作阳极，反应式为：
Al－3e－＋3HCO
====Al（OH）3+3CO2↑
答案：
（1）Al－3e－+3HCO
====Al（OH）3+3CO2↑
（2）Al（OH）3和Al2O3都是两性物质，当电解液呈酸性或碱性时，刚形成的薄膜会被电解液溶解。
（3）HCO
+OH－====CO
+H2O
11.有点难度哟！
化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍镉（Ni—Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd+2NiO（OH）+2H2O
2Ni（OH）2+Cd（OH）2。
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是________（填序号）。
①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转化为电能④放电时化学能转化为电能
A.①③B.②④C.①④D.②③
（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。
在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为_____________。
（3）另一种常用电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电荷量）特别大而广泛用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。
它的负极用金属锂制成，电池总反应式为：
Li+MnO2====LiMnO2
试回答：
锂电池比容量特别大的原因是_______________________。
锂电池中电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？
试用化学方程式表示其原因________________________________。
解析：
（1）放电反应和充电反应是两个不同条件下互逆反应，所以不是可逆反应。
放电是原电池反应过程，充电是电解过程。
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2不溶于水但溶于酸。
（3）Li的最外层电子数并不多，只是由于它的摩尔质量小，才使单位质量的Li失去的电子多。
Li是活泼金属，能与水反应，故不能使用电解质的水溶液。
答案：
（1）B
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2能溶于酸性溶液（3）锂的摩尔质量小2Li+2H2O====2LiOH+H2↑
教师下载中心
●教学建议
本部分内容包括本章的第四自然节和第三册中的第四单元。
其主要考点有：
①掌握原电池的概念、形成条件、装置的各部分名称、电极反应、导线上电流方向、电子流向、溶液中离子运动方向；②正确认识化学腐蚀、电化学腐蚀、析氢腐蚀、吸氧腐蚀并能加以区别；③了解金属腐蚀的防护方法；④掌握电解的原理及有关规律，能对电极产物进行判断，能对电解后溶液的酸碱性变化加以判断，能正确表示电解的电极反应及总反应；⑤电解原理的应用；⑥关于电解的基本计算。
本部分内容的特点是理论性强、规律性强，并与物理学基础知识有密切联系。
复习时首先应引导学生理清有关概念，以防止发生概念的混淆。
可采用对比的方法把原电池、电解池概念一并展出，加以对比，对比中找异同。
其次，注意知识的深化和迁移。
对于原电池原理，课本上讲得内容浅显易懂，但实际问题有时较难，需要抓实质、善分析、重迁移。
第三，要抓规律。
例如电解规律，对于不同的电解质溶液，电解后溶液的变化不同，要恢复原状态，需加入的物质也不同，这其中的规律可通过系统的分析启发，使学生真正掌握、理解其变化的实质。
第四，要重应用。
本节教材在工业生产中有着广泛应用，为体现理论联系实际，这也是高考热点的重要原因。
原电池原理的应用主要有金属的腐蚀与防护，改变化学反应速率（必要时要变慢为快、或变快为慢）制造新化学电源等。
电解的应用主要有：
氯碱工业、电镀铜、电冶等，内容极为丰富。
复习时应多联系实际，达到深化知识之目的。
本部分内容复习可安排两课时。
第一课时，引导学生弄清原电池原理、电解原理，最好采用对比的方法。
第二课时，重点是抓规律，练迁移，解决一些基本规律的应用，掌握信息迁移的基本思路，讲解有关电解的计算。
●例题注释
本部分共设计了三个典型例题。
【例1】是根据氢气、氧气在电极上得失电子来判断电极及电极产物。
解析实用原电池，其主要思路是一般先分析电池中有关元素的化合价的变化确定电池的正负极，然后根据原电池或电解池的原理判断题目所提供的有关问题。
【例2】是电解原理的应用，由电解后溶液pH的变化，判断溶液中的电解质。
解答过程中，一是引导学生掌握有关离子的放电顺序，二是要熟知用惰性电极电解酸、碱、盐溶液时，有关规律的变化。
【例3】主要考查电解原理的应用。
解答本题时，通过分析用惰性电极电解饱和食盐水的有关变化、电解法精炼粗铜的原理，使学生进一步明确电极反应式的书写与电极材料、电极类型、离子放电情况、电解质溶液的酸或碱环境等均有关。
●拓展题例
【例1】Al、Mg在不同的电解质溶液中分别构成原电池A、B。
图11－18
（1）指出各池中的负极材料
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