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1、电化学解题方法专题二电化学解题方法【命题趋向】考试大纲中对这部分内容的要求可以总结成如下几条：（1）理解原电池原理及构成原电池的条件。理解原电池反应和一般氧化还原反应的异同。能分析常见化学电源的化学原理。（2）理解化学腐蚀和电化腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同。了解生产实际中常见的金属防腐方法的化学原理和金属防腐的一般方法。（3）理解电解的基本原理。记住电解反应中常见离子在阴、阳极的放电顺序。阳极上失电子顺序为AlZnFeSnPb(H)CuHgAgS2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-；阴极上得电子顺序为O2Cl2Br2I2SAg+Hg2+Cu2+(H+)Pb2+Fe2+Zn2+Al3+（

2、4）电解原理的应用：氯碱工业、冶炼铝、电镀、精炼铜等。近几年考查这方面内容的试题在高考所占的比例较大，在2008年理科综合试题中，（08年全国理综I13），（08年全国理综10），（08年天津理综12），（08年山东理综29）等等都涉及到了电化学的内容，电化学试题每年都会有选择题或大题出现。2009年高考中原电池的知识应格外重视。【考点透视】一、基础知识串讲（一）原电池1原电池的构成条件：这是一种把化学能转化为电能的装置.从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。 a负极与正极：作负极的一般是较活泼的金属材料，作正极的材料用一般导体即可 b电解质溶液： c闭合回路注意：通常两种不

3、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。2原电池的工作原理：（1）电极反应（以铜锌原电池为例）：负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H+2e-=H2（还原反应）（2）电子流向：从负极（Zn）流向正极（Cu）（3）电流方向：从正极（Cu）流向负极（Zn）（4）能量转变：将化学能转变成电能3电极反应：在正、负极上发生电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢-氧燃料电池，它的负

4、极是多孔的镍电极，正极为覆盖氧化镍的镍电极，电解质溶液是KOH溶液，在负极通入H2，正极通入O2，电极反应：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-负极的反应我们不能写成：2H24e-=4H+。因生成的H+会迅速与OH-生成H2O。4金属的腐蚀：金属的腐蚀分为两类：（1）化学腐蚀：金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀。（2）电化腐蚀：不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。最普遍的钢铁腐蚀是：负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-（注：在少数情况下，若周围介质的酸性较强，正极的反应是：2H+2e-=H2）金属的腐

5、蚀以电化腐蚀为主.例如,钢铁生锈的主要过程为:2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O5金属的防护一般有三条途径：其一是改变金属内部结构，如制成合金，其二是涂保护层，其三是电化学保护法。例如在铁表面镀上锌或锡，即成白铁与马口铁，但一旦破损，因原电池反应，白铁外面的锌可进一步起保护作用，而马口铁外面的锡反而会加速腐蚀（铁作负极被溶解）。（二）电解原理及其应用直流电通过电解质溶液时使阴阳两极发生氧化还原反应的过程。电解是一个电能转化为化学能的过程。从参加反应的物质来分电解反应可分成五类：1电解H2O型：实质是电解水。如电解硝酸

6、钠氢氧化钠硫酸等溶液。2电解溶质型：溶质所电离出来的离子发生氧化还原，如电解氯化铜溴化氢等溶液。3电解硫酸铜溶液型：电解产物是金属氧气与酸。如电解硫酸铜溶液生成单质铜氧气和硫酸，电解硝酸银溶液时生成单质银氧气和硝酸。4电解氯化钠溶液型：电解产物是非金属单质氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成氯气氢气和氢氧化钠，电解溴化钾溶液时生成溴单质氢气和氢氧化钾。5电镀型：镀层金属作阳极，阳极反应是：M-ne-=Mn+，镀件作阴极，阴极反应是：Mn+ne-=M。（电解精炼与电镀，实质上是相同的）（三）、惰性电极电解一般规律类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度的变大pH的变化电解质溶液复原电解水型阳极：NaO

7、H水增大增大加H2OH2SO4水增大减小加H2ONaNO3水增大不变加H2O电解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质本身减小增大加HClCuCl2电解质本身减小/加CuCl2放氢生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl水和电解质生成新电解质增大加HCl放氧生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放H2生酸CuSO4水和电解质生成新电解质减小加CuO二、电化学学习方法总结电解知识与原电池知识研究问题的角度、方法与其它知识有所不同。这里谈谈电化学的学习方法，供同学们学习借鉴。（一）注重理解，加强记忆理解是记忆的前提和基础，理解记忆比机械记忆更有效，因为，只有理

8、解了的东西才记的牢靠、记的长久，所以，学习过程中一定要注重理解，尤其是还有影响这部分知识学习的原电池知识在打搅，同学们在学习过程中就更应该在理解上多下工夫。1用对比，发现异同对比是深化理解的“良药”，是化学学习的一种重要学科方法。可以将有联系或易混淆的知识放在一起比较，如电解知识与原电池知识电解池与电镀池等；也可以将形似而质异或形异而质似的习题放在一起比较分析，以此来加深学生对知识的理解。如下例：例把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是 （）A和附近B和附近C和附近D和附近此题通过习题的形式将电解知识与原电池知识揉

9、和在一起。学生要解决此问题，必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分，这些知识都弄清楚了，才能顺利解答此题。在概念学习中可以此题为切入点，引导学生在应用过程中区分电解知识与原电池知识，达到“在应用中理解、在理解中应用”的效果。分析从略，答案为B。2不要思维定势如理解和记忆离子放电顺序时，既要记一般规律，又要结合具体情景分 析问题，如下例：例用Pt电极电解含有各0.1molCu2+和X3+的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见图示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（）ACu2+X3+H+ BH+X3+Cu2+CX3+H+Cu2+ DC

10、u2+H+X3+分析：有些学生没认真分析，就将X3+与Fe3+联系起来，选择C答案。这其实是简单记忆阳离子放电顺序导致定势思维造成的结果。本题的解题信息在图象中：一通电就有固体析出，且通过0.2mol电子后，再没有固体析出了，说明是Cu2+放电的结果。X3+不放电，故答案应为D。3总结合适的记忆方法可以通过编顺口溜的方法进行记忆，也可通过对比法加强记忆，还可以找出其他形象易记的方法。如记忆电池的正极就是电解池的阳极，发生氧化反应可简记为正阳（痒）氧（痒）就是打个比方说立正了就痒痒说这样一句话学生比较容易接受自然就记住了化学相应的知识点。还比如放电顺序 AgHg2Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2

11、Al3Mg2NaCa2K阳离子可总结为：后边的大于前面的即位于金属活动顺序表中的阳离子放电能力越向后放电能力越强ClOH含氧酸根（这一段用得最多）阴离子可总结为：简单的大于复杂的即核越少的放电能力越强（二）构建专题，使知识专题化如：燃料电池专题氢氧燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转化成电能的发电装置氢氧燃料电池1酸式氢氧燃料电池酸式氢氧燃料电池中的电解质是强酸，则负极反应式：，正极反应式答案：2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2碱式氢氧燃料电池碱式氢氧燃料电池中的电解质是强碱，则负极反应式：正极反应式答案：2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O

12、+4e-=4OH-3固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池是由美国西屋（West-inhouse）公司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极ab均不参与电极反应下列正确的是 （） A有O2放电a极为电池的负极 B有H2放电b极为电池的正极 Ca极对应的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH- D该电池总反应为：2H2+O2=2H2O答案：D（三）善于总结，注意归纳这一部分可以归纳的知识还是比较多的。如是电解质复原的问题可以归纳为少了什么 加什么，如CuSO4的电解从溶液中出去了氧气和铜分析一下就知要使

13、溶液复原应加入氧 化铜。用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，就可以分为电解水型(例NaOH)、分解电解质 型(例CuCl2)、放H2生碱型(例NaCl)、放O2生酸型(例CuSO4)等。须记忆的东西浓缩的 越多，提炼的越精简，就越容易记住。所以，学习中一定要注意将知识进行归纳、总结。（四）联系应用，逐步提高电化学的内容是历年高考命题的重点内容之一，出题形式丰富，其考查方式举例如下：联系生产生活：主要是新技术、新情景等问题的处理。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的

14、主要成分判断正确的是（）Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl分析：用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2，副反应为：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl溶液，其中起消毒作用的是NaClO溶液。电解过程中阴极产生H2，结合图示，消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2，故电源a极是负极，b为正极。所以答案为B。【例题解析】例1

15、有关右图装置的叙述不正确的是 （）A这是一个原电池装置B该装置中Pt为正极，电极反应为：O22H2O4e4OHC该装置中Fe为阴极，电极反应为：Fe2e2OHFe(OH)2D溶液中会出现红褐色的沉淀。解析：铁和铂两种活动性不同的金属，放在电解质溶液NaOH溶液中，组成原电池，A正确；通入O2，发生类似于吸氧腐蚀的变化。Fe作负极，电极反应为：Fe2e2OHFe(OH)2，Pt为正极，电极反应为：O22H2O4e4OH，所以B正确C不正确；Fe(OH)2会和空气中的O2继续反应生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，出现白色沉淀变为灰绿色最终变成红褐色的现象，所以

16、D正确。 答案：C 例2在盛有稀碳酸钠溶液的烧杯中，插入惰性电极，电解一段时间后，溶液中无晶体 析出，则下列说法错误的是 （）A溶液的浓度增大B溶液的pH增大C溶液中钠离子与碳酸根离子的比变大D溶液的质量分数不变。解析：电解碳酸钠溶液，实际是电解水，因此，溶液的浓度变大，质量分数增大，碱性增强，碳酸根离子的水解程度减小，所以钠离子与碳酸根离子的比变小，所以C错。 答案：C 例3（08全国卷）电解100mL含 c（H+）0.30mol/L的下列溶液，当电路中通 过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是 （）A0.10mol/LAg+ B0.02mol/LZn2+C0.20mol/LCu

17、2+ D0.20mol/LPb2+ 解析：根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04mol的电子时，能析出金属的只有 选项A和C，根据Age-=Ag和Cu22e-=Cu可知，析出的金属的物质的量分别 为0.04mol的Ag和0.02mol的Cu，其质量分别为4.32g和1.28g。 答案：A。 例4用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中 加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。 则电解过程中共转移的电子数为 A0.4mol B0.5mol C0.6mol D0.8mol解析：电解硫酸铜溶液的方程式为：2CuSO

18、4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4。要想使电解后的溶液恢复原状，我们可以加入CuO、CuCO3(反应后生成CO2脱离溶液)。现在加入0.1molCu2(OH)2CO3和H2SO4反应后，相当于加入0.2molCuO和0.1molH2O，说明电解硫酸铜时，硫酸铜反应结束了还电解了水。由电子守恒可得共转移了0.6mol。 答案：C 例5某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如右图)。通电后，溶液中产生 白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是 （）A电源中“a”为负极，“b”为正极B电解池中的电解液不可以是NaCl溶液CB电极发生的反应：2H2O+2e-=H2+2OH-DA

19、、B两端都必须使用铁作电极 解析：本题是有关Fe(OH)2的制备，关健是Fe(OH)2极易氧化，本题可以采用电解过程 中生成的H2排除O2在H2环境中反应，所以H2应在B极生成，B极为阴极，b为负极； 阳极是铁电极，阴极可为铁电极，也可为其它电极；电解液可能为NaOH也可为NaCl 溶液因为铁作电极，活性电极优先反应，铁失电子。 答案：B 例6（08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）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+2NiOOH+ 2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是 （）A充电时阳极反应：Ni(OH)2

20、e+OH-=NiOOH+H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动解析：由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为：Ni(OH)2eOH-=NiOOHH2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)22e=Cd2OH；充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd作负极，Cd2e2OH=Cd(OH)2，Cd周围的c(OH)下降，OH向负极移动。答案：A。 例7将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃 料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃

21、料和氧化剂。此种电池能量利用率可 高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是 （） A上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质 B氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用 C乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH12e2CO23H2O D甲烷燃料电池的正极反应为O22H2O4e4OH 解析：燃料电池中O2作正极发生还原反应，燃料作负极发生氧化反应；C在碱性介质中 CO2和OH-反应生成CO32-，C不正确。 答案：C例8（08全国卷）右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液

22、的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是（）A逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色 解析：Na2SO4=2NaSO42，H2OHOH，SO42和OH移向b电极，Na和 H移向a电极，在b电极上：4OH-4e=2H2OO2，在a电极上：2H2e= H2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由 于a电极上H放电，所以a电极附近的c(OH)c(H)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝 色，同理，b电极附近变红色。 答案：D。例9

23、常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题。（1）通过计算推测：原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度。t2时所得溶液的pH。（2）实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。 解析：本题的关健是对图象的解读。刚开始时阴极Cu2+得电子，无气体放出，Cu2+反应 完溶液中的H+放电，是H2，阳极先是溶液中的Cl-放电，反应完后溶液中的OH-放电， 计算时抓住电子守恒。（1）c(NaCl)0.1mol/Lc(CuS

24、O4)0.1mol/LpH1（2）产生的氯气和氧气在水 中的溶解度明显大于氢气 例10实验是化学的最高法庭。以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构 成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极， 发生怎样的电极反应，进行了如下实验： 如图，剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为 500A的教学演示电表的“”、“”端相连接，迅速将两电极插入盛有1mol/LNaOH溶 液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约500A，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐 减小至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400A，此时，铝片表面气

25、泡有 所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：（1）开始阶段，原电池的正极是_（填“Mg”或“Al”）片；铝片表面产生的气泡是_；负极发生的反应是。（2）随后阶段，铝片发生的电极反应式是_；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O+2e-=H2+2OH-（极少），试判断此电极发生的主要反应是_；铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因是。 解析：本题的关健是解读题目所给信息。（1）开始是铝片有很多气泡，说明H+在铝片上 得电子，铝作正极，镁作负极结合电解质溶液可知发生反应Mg+2OH-2e-=Mg(OH)2，（2） 由指针发生不同方向偏转可

26、知铝作负极，碱性溶液中发生反应 Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O。 答案：（1）AlH2Mg+2OH-2e-=Mg(OH)2(2)Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-铝片中含有杂质，构成原电池【专题训练与高考预测】1X、Y、Z、M代表四种金属金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中时，X溶解，Z极上有H2放出；若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 （） AXZYM BXYZM CMZXY DXZMY2下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是 （

27、） A4213 B2134 C4231 D32413用惰性电极电解某金属硫酸盐溶液时，在阴极上析出ag金属，同时在阳极上析出0.8g气体。如果该金属的相对原子质量为b，则其化合价为 （） A B C D4下列装置能够构成原电池产生电流的是 （）5将两个铂电极插入溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氧气析出，且不考虑水解和溶液体积变化）。此时溶液中氢离子浓度约为 （） A B C D6下图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 （）Aa电极是负极 Bb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

28、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7右图中xy分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是 （）a极板b极板x电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl28用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是 （） AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaCl9有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M(NO3)xnH2O经测定其摩尔质量为242gmol1。取1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液。将此溶液倒入右图所示装置中，用石墨作电极进行电解。当有0.01mol电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A极得到金属0.32g。回答：（1）金属M的原子量为 ，x= ，n= 。（2）C极为 极。（3）电解后溶液的pH为（设电解前后溶液的体积不变） 。10如右图所示组成一种原电池，试回答下列问题（灯泡功率合适）。（1）电解质溶液为稀硫酸时，灯泡（填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题）。 a若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为；Al电极上发生的反应为。 b若灯泡不亮，其理由为。（2）电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡（填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题）。a若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应