原電解池知識(shí)點(diǎn)和習(xí)題

考點(diǎn)一原電池及其工作原理1．概念把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.構(gòu)成原電池的條件①有兩種活潑性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。②電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。③兩極相連形成閉合電路。④能自發(fā)的、放熱的氧化還原反應(yīng)3、原電池工作原理電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流e-氧化反應(yīng)負(fù)極正極還原反應(yīng)電解質(zhì)溶液陰離子陽(yáng)離子4原電池正負(fù)極的判斷：⑴根據(jù)電極材料判斷：活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的或者非金屬為正極。⑵根據(jù)電子或者電流的流動(dòng)方向：電子流向：負(fù)極→正極。電流方向：正極→負(fù)極。⑶根據(jù)電極變化判斷：氧化反應(yīng)→負(fù)極；還原反應(yīng)→正極。⑷根據(jù)現(xiàn)象判斷：電極溶解→負(fù)極；電極重量增加或者有氣泡生成→正極。⑸根據(jù)電解液內(nèi)離子移動(dòng)的方向判斷：陰離子→移向負(fù)極；氧離子→移向正極。5、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)：負(fù)極：⑴負(fù)極材料本身被氧化：如果負(fù)極金屬生成的陽(yáng)離子與電解液成分不反應(yīng)，則為最簡(jiǎn)單的：M-ne-=Mn+如：Zn-2e-=Zn2+②如果陽(yáng)離子與電解液成分反應(yīng)，則參與反應(yīng)的部分要寫(xiě)入電極反應(yīng)式中：如鉛蓄電池，Pb+SO42--2e-=PbSO4正極：⑴當(dāng)負(fù)極材料能自發(fā)的與電解液反應(yīng)時(shí)，正極則是電解質(zhì)溶液中的微粒的反應(yīng)，H2SO4電解質(zhì)，如2H++2e=H2CuSO4電解質(zhì)：Cu2++2e=Cu⑵當(dāng)負(fù)極材料不與電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)時(shí)，正極則是電解質(zhì)中的O2反應(yīng)①當(dāng)電解液為中性或者堿性時(shí)，H2O參加反應(yīng)，且產(chǎn)物必為OH-,如氫氧燃料電池（KOH電解質(zhì)）O2+2H2O+4e=4OH-②當(dāng)電解液為酸性時(shí)，H+比參加反應(yīng)，產(chǎn)物為H2O6．化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學(xué)腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕反應(yīng)過(guò)程氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。因原電池反應(yīng)而腐蝕有無(wú)電流無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生反應(yīng)速率電化腐蝕＞化學(xué)腐蝕結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕7．吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類(lèi)型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)正極反應(yīng)O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e-==H2↑負(fù)極反應(yīng)Fe－2e-==Fe2+Fe－2e-==Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類(lèi)型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)8．金屬的防護(hù)⑴改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。⑵在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見(jiàn)方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。⑶電化學(xué)保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。②犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極考點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用1．用于金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。2．設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源(1)首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。3．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。4．加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快?？键c(diǎn)三化學(xué)電源1．堿性鋅錳干電池——一次電池總反應(yīng)式：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－；負(fù)極反應(yīng)：2．鋅銀電池——一次電池負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；總反應(yīng)式：3．二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，負(fù)極材料是Pb，正極材料是PbO2。(1)放電時(shí)的反應(yīng)①負(fù)極反應(yīng)：；②正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O；③總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。(2)充電時(shí)的反應(yīng)①陰極反應(yīng)：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；②陽(yáng)極反應(yīng)：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；③總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4。4．燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性?xún)煞N。種類(lèi)酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋4e－＋4H＋=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O燃料電池的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)規(guī)律:①寫(xiě)出燃燒反應(yīng)；②根據(jù)電解液改寫(xiě)燃料電池總反應(yīng)；③寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式④由電子轉(zhuǎn)移數(shù)目及原子守恒，電荷守恒寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式?；蛘哂扇剂想姵乜偡磻?yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，我們只要熟記以下四種情況：(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4e－=2O2－(4)熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。B．鋁、空氣燃料電池以鋁—空氣—海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高20～50倍。電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極4Al-12e-==4Al3+；石墨是正極3O2+6H2O+12e-==12OH-考點(diǎn)四電解池1、概念電解：在直流電的作用下，在兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過(guò)程。電解池（電解槽）：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電解質(zhì)通電前在水溶液中自由移動(dòng)的陰、陽(yáng)離子作______運(yùn)動(dòng)；在外電源的作用下，形成_________移動(dòng)而導(dǎo)電。在導(dǎo)電的同時(shí)，在陽(yáng)、陰兩極發(fā)生氧化—還原反應(yīng)，即被電解，電離是___的前題。2、原電池和電解池的比較．要有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)．要有活潑性不的兩電極．兩電極插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合的回路．要有外接的直流電源2．要有兩個(gè)電極3．兩電極插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合的回路【放電順序判斷】1．陽(yáng)極首先看電極，若是活性電極(除金、鉑外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據(jù)溶液中陰離子放電順序加以判斷，放電順序：陽(yáng)極：金屬(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。2．陰極1）直接根據(jù)溶液中陽(yáng)離子放電順序加以判斷、陽(yáng)離子放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(濃度較小時(shí))?！窘忸}思路】①確定陽(yáng)極的電極材料②確定溶液中的陰陽(yáng)離子③根據(jù)陰陽(yáng)離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式【對(duì)點(diǎn)達(dá)標(biāo)】已知用惰性電極進(jìn)行下面溶液的電解實(shí)驗(yàn)，完成下表內(nèi)容電解質(zhì)溶液電極反應(yīng)電解對(duì)象電解質(zhì)濃度的變化pH的變化電解質(zhì)溶液復(fù)原需加入NaOH陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：H2SO4陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：Na2SO4陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：HCl陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：CuCl2陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：NaCl陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：CuSO4陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：3、電解原理的應(yīng)用1．電鍍右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽(yáng)極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：Ag－e－=Ag＋；陰極：Ag＋＋e－=Ag。(4)特點(diǎn)：陽(yáng)極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。2．電解精煉銅(1)電極材料：陽(yáng)極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－=Cu。電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子粗銅金屬作陽(yáng)極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液電極反應(yīng)陽(yáng)極Cu－2e-=Cu2+陰極Cu2++2e-=Cu陽(yáng)極：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等陰極：Cu2++2e-=Cu溶液變化電鍍液的濃度不變?nèi)芤褐腥苜|(zhì)濃度減小3．電冶金利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。原電池和電解池習(xí)題專(zhuān)練1、下列反應(yīng)不可用于設(shè)計(jì)原電池的是（）A.NaOH+HCl====NaCl+H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑D.4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)32、下列關(guān)于原電池的敘述中錯(cuò)誤的是()A.構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C.在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D.原電池放電時(shí)，電流的方向是從正極到負(fù)極3、銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過(guò)程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O在此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnFeNaCl溶液CFeNaCl溶液CA．鐵片為正極，碳棒為負(fù)極B．鐵被腐蝕，碳棒上有氯氣放出C．碳棒附近的溶液可使酚酞變紅D．導(dǎo)線上有電流通過(guò)，電流方向是由鐵極流向碳極5、下列各裝置能夠構(gòu)成原電池的是()6、最近科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種新型的燃料電池—固體氧化物電池，該電池用辛烷(C8H18)作燃料，電池中間部分為固體氧化物陶瓷，可傳遞氧離子。下列說(shuō)法中正確的是A.電池工作時(shí)，氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池正極的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-==4OH－C.電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：2C8H18+50O2-==16CO2+18H2O+100e-D.若消耗的O2為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則電池中有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移7．下列各裝置中都盛有0.1mol·Lˉ1的NaCl溶液，放置一定時(shí)間后，鋅片的腐蝕速率由快到慢的順序是①②③④A．③①④②B．①②④③C．①②③④D．②①④③8．下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是A．輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B．鋁片不用特殊方法保存C．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快D．鍍鋅的鐵比鍍錫的鐵耐用9、X、Y、Z、W四塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池，X、Y相連時(shí)，Ｘ為負(fù)極；Z、W相連時(shí)，電流方向是Ｗ→Ｚ；X、Ｚ相連時(shí)，Ｚ極上產(chǎn)生大量氣泡；Ｗ、Y相連時(shí)，Ｗ極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷金屬的活動(dòng)性順序是A.Y＞W(wǎng)＞Z＞X B.X＞Z＞W(wǎng)＞YC.Z＞X＞Y＞W(wǎng)D.X＞Y＞Z＞W(wǎng)10、某學(xué)生欲完成2HCl＋2Ag＝2AgCl↓＋H2↑反應(yīng)，設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的是11．在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下設(shè)計(jì)方案正確的是()A．鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B．鉑作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子C．鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D．鋅用陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子12、某混合溶液中只含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，且n(NaCl):n(H2SO4)=3：1。若以石墨電極電解該溶液，下列推斷中不正確的是A．陰極產(chǎn)物為H2B．陽(yáng)極先析出Cl2，后析出O2C．電解液的pH不斷增大，最終大于7D．整個(gè)電解的過(guò)程實(shí)質(zhì)是電解水13、用惰性電極電解下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定質(zhì)量的另一物質(zhì)中（括號(hào)內(nèi)），溶液能與原來(lái)溶液完全一樣的是A．CuSO4[Cu(OH)2]B．NaOH[NaOH]C．NaCl[鹽酸]D．AgNO3[Ag2O]14．等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入到兩份質(zhì)量相同的過(guò)量的稀硫酸中，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各圖為產(chǎn)生H2的體積V（L）與時(shí)間t（min）的關(guān)系，其中正確的是()15.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列敘述不正確的是（）A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：3Zn-6e-+6OH-====3Zn(OH)2B.放電時(shí)正極反應(yīng)為：2+6e-+8H2O====2Fe(OH)3+10OH-C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D.放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)16.氫氧燃料電池所耗原料為H2和O2，電極為多孔鎳，電解質(zhì)溶液為30%的KOH溶液。下列有關(guān)敘述正確的是（）A.負(fù)極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O====4OH-B.正極反應(yīng)為2H2+4OH--4e-====4H2OC.工作時(shí)正極區(qū)pH升高，負(fù)極區(qū)pH降低D.工作時(shí)，溶液中陰離子移向正極17.用惰性電極電解500mLCuSO4溶液，電解一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)陰極增重0.064g（假設(shè)電解時(shí)該電極無(wú)H2析出，且不考慮水解和溶液體積變化），此時(shí)溶液中c(H+)約為（）A.4×10-3mol·L-1B.2×10-3mol·L-1C.1×10-4mol·L-1