化学高考模拟题专题11 电解池原理及应用解析版.docx

1、化学高考模拟题专题11 电解池原理及应用解析版专题11 电解池原理及应用【学习目标】1了解电解池的工作原理，能写出电极反应的方程式。2了解常见电解池及其工作原理。3理解电化学原理进行的金属防腐。【知识导图】【知识精讲精练】知识点一、电解池原理能量转化：将电能转变为化学能的装置。1、电解：电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。电解是最强有力的氧化还原手段。2、放电：当电解质溶液中的阴或阳离子到达阳或阴极时，阴离子失去电子发生氧化反应或阳离子获得电子发生还原反应的过程。3、电子流向（外电源）负极（电解池）阴极（电解池）阳极（外电源）正极4、电解池的构造和阴阳极的判断阳极：与直流电源

2、的正极相连的电极，发生氧化反应阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应5、阴、阳极的判断：判断依据阴极阳极1、产生气体性质还原性气体氧化性气体2、反应类型还原反应氧化反应3、电子流动方向电子流入极电子流出极4、电解质溶液中离子流向阳离子移向的电极阴离子移向的电极5、电流方向电流流出极电流流入极6、反应现象电极增重电极减轻7、pH变化升高降低8、电源正负极连接电源负极连接电源正极例1（2019湖北模拟）由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池，称浓差电池，电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。如图所示装置中，X电极与Y电极初始质量相等。 进行实验时，先闭合K2，断开K1，一段时间

3、后，再断开K2，闭合K1，即可形成浓差电池，电流计指针偏转。下列不正确的是（）A充电前，该电池两电极存在电势差B放电时，右池中的NO3通过离了交换膜移向左池C充电时，当外电路通过0.1 mol电子时，两电极的质量差为21.6 gD放电时，电极Y为电池的正极【答案】C【解析】A充电前，左右两池浓度相等，则两极不存在电势差，故A错误；B由以上分析可知形成原电池时X为负极，Y为正极，阴离子向负极移动，则右池中的NO3通过离了交换膜移向左池，故B正确；C当外电路通过0.1 mol电子时，阳极有0.1molAg被氧化，而阴极析出0.1molAg，质量都为10.8g，则两电极的质量差为21.6 g，故C正

4、确；D放电时，右池硝酸银浓度较大，则电极Y为电池的正极，故D正确。故选：A。练习1（2019大武口区校级四模）金属氟化物一般都具有高容量、高质量密度的特点。氟离子热电池是新型电池中的一匹黑马，其结构如图所示。下列说法正确的是（）A图示中与电子流向对应的氟离子移动方向是（B）B电池放电过程中，若转移1mol电子，则M电极质量减小12gC电池充电过程中阳极的电极反应式为：Bi+3F3eBiF3D该电池需要在高温条件下工作，目的是将热能转化为电能【答案】C【解析】A图中分析可知电子流向N流向M，则N为负极，电解质中阴离子移向负极，图示中与电子流向对应的氟离子移动方向是（A），故A错误；B电池放电过程

5、中，电极反应BiF3+3eBi+3F，若转移1mol电子生成1molF，则M电极质量减小19g，故B错误；C电池充电过程中，是正极电极反应的逆反应，阳极的电极反应式为：Bi+3F3eBiF3，故C正确；D该电池不需要在高温条件下工作，故D错误；故选：C。练习2（2019通州区三模）我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装置，其示意图如图：下列说法不正确的是（）Ab为电源的正极B中，捕获CO2时碳元素的化合价发生了变化Ca极的电极反应式为2C2O524e4CO2 +O2D上述装置存在反应：CO2C+O2【答案】C【解析】A根据图片可知C2O52O2，则a电极发生失去电子的氧化反应，为阳极，与

6、电源正极相接，所以b为原电池正极，故A正确；BCO2C2O52或CO32时碳元素的化合价均为+2，没有变化，故B错误；C根据图片可知C2O52O2，电极上发生失去电子的氧化反应，所以a极的电极反应式为2C2O524e4CO2 +O2，故C正确；D电解二氧化碳熔盐的过程就是在电解条件下CO2发生分解生成C和O2的过程，故D正确；故选：B。练习3（2018海淀模拟）某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作电极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如图，下列说法不正确的是（）AA为电源正极B阴极区电极反应可能有：Cr2O72+6e+14H+2Cr3+7H2OC阳极区溶液中发生的氧化还原反应为：Cr2

7、O72+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2OD若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44 L（标准状况）时，装置中有0.1 mol Cr2O72被还原【答案】B【解析】A由图可知，右侧生成氢气，发生还原反应，右侧铁板为阴极，故左侧铁板为阳极，故A为电源正极，故A正确；B阴极氢离子放电生成氢气，正确的反应为：2H+2eH2，故B错误；C左侧铁板为阳极，铁放电生成亚铁离子，亚铁离子被溶液中的Cr2O72氧化，反应生成Cr3+、Fe3+，发应的离子方程式为：Cr2O72+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O，故C正确；D13.44 L氢气的物质的量为：0.6mol，根据电子转移守

8、恒n（Fe2+）0.6mol，根据Cr2O72+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O可知，被还原的Cr2O72的物质的量为：0.6mol0.1mol，故D正确；故选：B。练习4（2019武昌区校级模拟）水系钠离子电池安全性能好、价格低廉、对环境友好，有着巨大的市场前景。右图为某钠离子二次电池工作原理示意图，电池反应为2NaFePO4F+Na3Ti2（PO4）32Na2FePO4F+NaTi2（PO4）3下列说法错误的是（）A充电时，a接电源正极B放电时，溶液中的Na+在NaFePO4F电极上得电子被还原C放电时，Na3Ti2 （PO4 ）3电极上的电极反应为Na3Ti2（PO4）32

9、eNaTi2（PO4）3+2Na+D理论上，该电池在充放电过程中溶液中的c（Na+）不变【答案】C【解析】通过以上分析知，左侧电极为正极、右侧电极为负极，充电时原来的负极为阴极、原来的正极作阳极，A充电时左侧电极为阳极，应该连接电源正极，所以充电时a接电源正极，故A正确；B放电时，溶液中的FePO4F在NaFePO4F电极上得电子被还原，故B错误；C放电时，Na3Ti2 （PO4 ）3电极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Na3Ti2（PO4）32eNaTi2（PO4）3+2Na+，故C正确；D理论上充放电过程中钠离子不参加反应，所以充放电过程溶液中c（Na+）不变，故D正确；故选：B。练习5

10、（2019海淀区校级模拟）高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li+通过。结构如图所示。原理如下：（1x）LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。下列说法不正确的是（）A放电时，正极电极反应式：xFePO4+xLi+xexLiFePO4B放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极C充电时，阴极电极反应式：xLi+xe+nCLixCnD充电时，Li+向左移动【答案】C【解析】A放电正极上FePO4得到电子风扇还原反应生成LiFePO4，正极电极反应式：xFePO4+xLi+xexLiFePO4，故A正确；B原电池中电

11、子流向是负极导线用电器导线正极，放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极，故B正确；C充电时，C变化为LixC，阴极电极反应式：xLi+xe+nCLixCn，故C正确；D充电时，Li+向右移动，故D错误；故选：D。练习6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（）Aa、d处：2H2O+2eH2+2OH Bb处：2Cl2eCl2Cc处发生了反应：Fe2eFe2+ D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜【答案】B【解析】Ad处试纸变蓝，为阴极，生成OH，

12、电极方程式为2H2O+2eH2+2OH，故A正确；Bb处变红，局部褪色，是因为Cl2+H2OHCl+HClO，HCl的酸性使溶液变红，HClO的漂白性使局部褪色，故B错误；Cc处为阳极，发生了反应：Fe2eFe2+，故C正确；D实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池，一个球两面为不同的两极，左边铜珠的左侧为阳极，发生的电极反应为Cu2eCu2+，右侧（即位置m处）为阴极，发生的电极反应为Cu2+2eCu，同样右边铜珠的左侧为阳极，右侧（即位置n处）为阴极，因此m处能析出铜的说法正确，故D正确。故选：B。知识点二、电解电极方程式的书写1、放电顺序：(1)首先判

13、断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阳极：看失电子能力金属材料作电极时：（根据金属活动性）金属失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：放电的顺序取决于：离子的本性、离子浓度、电极材料阴极：阳离子放电顺序：Ag Fe3 Cu2 H(酸) Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：阴离子放电顺序：活泼电极S2 SO32 I Br ClOH含氧酸根离子F。说明：阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶

14、液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律。电解过程中析出的物质的量（或析出物质的质量）：在电解若干串联电解池中的溶液时，各阴极或阳极所通过的电量相等，析出物质的量取决于电路中通过的电量。阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。最常用、最重要的放电顺序是：阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。2、四种类型电解质水溶液电解产物分类：（1）电解水型：含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐（2）电解电解质型：无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐

15、（氟化物除外）（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐电解质水溶液电解产物的规律分类电解类型 举例 电极反应溶液复原 物质类别 实例电解水 含氧酸 H2SO4 阴：_2H+2e-=H2_阳：_2H2O-4e-=O2+4H+_加水强碱 NaOH 阴：_2H2O+2e-=H2+2OH-_阳：_4OH-4e-=O 2+2H2O_活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4 阴：_2H2O+2e-=H2+2OH-_阳：_2H2O-4e-=O2+4H+_电解电解质 无氧酸 HCl 阴：_2H+2e-=H2_阳：_2Cl-2e-=Cl2_通HCl气体不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2

16、阴：_2Cu2+2e-=Cu_阳：_2Cl-2e-=Cl2_加CuCl2溶质和溶剂同时电解 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阴：_2H2O+2e-=H2+2OH-_阳：_2Cl-2e-=Cl2_通HCl气体不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4 阴：_2Cu2+2e-=Cu_阳：_2H2O-4e-=O2+4H+_加CuO或CuCO33、判断溶液的pH变化：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。（1）如果只产生氢气而没有氧气，则pH变大；（2）如果只产生氧气而没有氢气，则pH变小；（3）如果既产生氢气又产生氧气若原溶液呈酸性则pH减小；若原溶液呈碱性pH增大；若原溶液呈中性pH不变。4、电极区域PH变化：

17、（1）阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大；（2）阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。例1（2019上饶二模）Mg/LiFePO4电池的电池反应为xMg2+2LiFePO4 xMg+2Li1xFePO4+2xLi+，其装置示意图如图所示，下列说法正确的是（）A放电时，Li+被还原B充电时，镁单质被氧化C放电时，电路中每流过2mol电子，有1mol Mg2+迁移至正极区D充电时，阳极上发生的电极反应为LiFePO4xeLi1xFePO4+xLi+【答案】C【解析】A放电时，Li1xFePO4被还原生成LiFePO4，Li+没有发生还原反应，故A错误；B充电时，镁在阴极生成，故B错误；C放

18、电时由于Li+导电膜的限制作用，Mg2+不能迁移至正极区，故C错误；D充电时，原电池的正极接充电电源的正极作为阳极，此时阳极反应和原电池正极相反，即电极反应为LiFePO4xeLi1xFePO4 +xLi+，故D正确；故选：D。练习1（2019达州模拟）铅蓄电池是重要的化学电源，该电池在放电过程的总反应为：Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）2PbSO4（s）+2H2O（l）现以铅蓄电池为外电源，在钢制品上电镀铝。电镀时以室温熔融盐（有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体）作电解液（非水体系）。下列说法不正确的是（）A钢制品应与铅蓄电池的pbO2极相接B电镀时Al2Cl

19、7、AlCl4离子浓度保持不变C铅蓄电池正极电极反应为PbO2（s）+4H+（aq）+SO42（aq）+2ePbSO4（s）+2H2O（l）D电镀时阳极的电极反应：Al+7AlCl43e4Al2Cl7【答案】C【解析】A在钢制品上电镀铝，应让铝做阳极和电源正极pbO2极连接，钢制品应与铅蓄电池的负极Pb电极相接，故A错误；B在钢制品上电镀铝，4Al2Cl7+3eAl+7AlCl4，电镀时Al2Cl7、AlCl4离子浓度保持不变，故B正确；CPb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）2PbSO4（s）+2H2O（l），原电池反应中正极是氧化铅得到电子生成硫酸铅，正极电极反应为：PbO2（s

20、）+4H+（aq）+SO42（aq）+2ePbSO4（s）+2H2O（l），故C正确；D电解时铝做阳极，铝本身失电子放电，在有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体中，电极反应式为：Al3e+7AlCl44Al2Cl7，故D正确；故选：A。练习2（2019乌鲁木齐模拟）钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等优点。一种钠离子电池用碳基材料（NamCn）作负极，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，该钠离子电池的工作原理为Na1mCoO2+NamCnNaCoO2+Cn下列说法不正确的是（）A放电时，Na+向正极移动B放电时，负极的电极反应式为NamCnmemNa+CnC充电时

21、，阴极质量减小D充电时，阳极的电极反应式为 NaCo2meNa1mCoO2+mNa+【答案】C【解析】A、放电时，是原电池工作原理，电解质里的阳离子移向正极，即Na+向正极移动，故A正确；B、放电时，是原电池工作原理，负极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为NamCnmemNa+Cn，故B正确；C、充电时，是电解池工作原理，在阴极上是阳离子发生得电子的还原反应，电极反应为mNa+Cn+meNamCn，电极质量增大，故C错误；D、充电时，是电解池的工作原理，在阳极上的电极反应为NaCo2meNa1mCoO2+mNa+，故D正确。故选：C。练习3（2019宜宾模拟）某种新型的可充电钠离子电池，其放

22、电工作原理如图所示。下列说法错误的是（）A放电时，Mo箔做正极B放电时，负极反应为：2Mg4e+2ClMg2Cl22+C充电时，Na+通过交换膜从右室移向左室D充电时，转移0.2mol电子，Mo箔质量减少4.6g【答案】C【解析】A放电时，Mo箔为正极，该电极发生还原反应，故A正确；B放电时，Mg箔为负极，该电极发生氧化反应，负极上是失电子的氧化反应：2Mg+2Cl4eMg2Cl22+，故B正确；C放电时，Na+由右室移向左室，而充电时，Na+通过交换膜移向阴极，即从左室移向右室，故C错误；D放电时，Mo箔为正极，正极上是得电子的还原反应FeFe（CN）6+2Na+2eNa2FeFe（CN）6

23、，所以充电时，阳极反应式为Na2FeFe（CN）62eFeFe（CN）6+2Na+，外电路中通过0.2mol电子的电量时，负极质量变化为减少金属钠离子0.2mol，质量变化4.6g，故D正确。故选：C。练习4（2019濮阳二模）一种镍氢电池的总反应式为H2+2NiOOH2Ni（OH）2，下列有关说法错误的是（）A放电时，石墨烯为负极，其优点是表面积大、吸附性强B放电时，镍电极的反应为NiOOH+H2O+eNi（OH）2+OHC充电时，K+移向石墨烯电极，电子经导线移向石墨烯电极D充电时，石墨烯电极附近溶液的pH逐渐降低【答案】C【解析】A放电时，H2所在的石墨烯电极为负极，石墨烯具有表面积大、

24、吸附性强的特点，能使H2反应更充分、快捷，故A正确；B放电时，镍电极为正极，碱性条件下反应的电极反应式为NiOOH+H2O+eNi（OH）2+OH，故B正确；C充电时，石墨烯电极为阴极，阳离子移向阴极，即K+移向石墨烯电极，镍电极为阳极，阳极上发生失去电子的氧化反应，即电子由阳极经过导线流向阴极，故C正确；D充电时，石墨烯电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e2OH+H2，由于生成OH，阴极附近碱性增强、pH增大，故D错误；故选：D。练习5（2019晋城三模）某锌离子可充电电池用NaNi IFe I（CN）6/Na2Ni IFe I（CN）6（罗马数字表示化合价）作正极，用Na2SO4、2Zn

25、SO4作电解质。放电时，正极的电极反应为 NaNi IFe I（CN）6+e+Na+Na2NiFe （CN）6，其装置如图装置工作时，下列叙述错误的是（）A放电时，Na+向正极迁移 B放电时，每溶解1 mol Zn，正极失去2mol电子C充电时，Na+从正极上脱出 D充电时，阴极上发生反应：Zn2+2eZn【答案】C【解析】A该原电池工作时，电解质溶液中：Na+向正极迁移，嵌入生成Na2NiFe （CN）6，故A正确；B放电时，每溶解1molZn，电路中转移2mol电子，即负极失去2mol电子、正极得到2mol电子，故B错误；C充电时，阳极反应式与正极反应式正好相反，即Na2NiFe （CN）

26、6eNaNi IIFe （CN）6+Na+，所以Na+从正极上脱出，故C正确；D充电时，阴极反应式与原电池负极反应式正好相反，即Zn2+2eZn，故D正确；故选：B。知识点三、电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2O+ 2e-H2+2OH-(还原反应)(2)总反应方程式：_2Cl-+2H2O=Cl2+2OH-_(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应： 阳极：_Ag

27、-e-=Ag+_；阴极：_Ag+e-=Ag_。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。(4)电解质溶液的浓度变小。4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融) 2NaCl2电极反应：阳极：_2Cl-2e-=Cl2_；阴极：_Na+e-=Na_。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融) 4Al3O2电极反应：阳极：_Al3+3e-=Al_

28、；阴极：_2O2-4e-=O2_。5、金属的腐蚀和防护1金属防腐(1)判断金属腐蚀快慢的规律对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。(2)两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。3金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a.负极：比被保护金属活泼的金属；b.正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a.阴极：被保护的金属设备；b.阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。6、电化学定量计算（1）计算类型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的计算、产物的量与电量关系的计算等。（2）方法技巧根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据总反应式计算先写出电极反