高中化學專題1化學反應與能量變化微型專題重點突破三選修4

化學反應與能量變化

［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］1.創(chuàng)新意識：能從多角度理解原電池的原理，認識化學能轉化為電能

方式的多樣性，學會新型電池原理的分析方法，增強創(chuàng)新意識。2.模型認知：進一步理解電

解的原理，構建電解應用與計算的相關思維模型，并能應用其模型解決實際問題。

|微型專題克難解疑精準高效

一、原電池原理的多角度考查

【例1】熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如圖所示，其

中作為電解質的無水LiCl—KC1混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應

為PbS04+2LiCl+Ca=CaC12+Li2S04+Pbo下列有關說法正確的是()

硫酸鉛電極

無水LiCl-KCl

鈣電極

電池殼

--

A.正極反應式：Ca+2C1-2e^CaCl2

B.放電過程中，Li卡向負極移動

C.每轉移0.Imol電子，理論上生成20.7gPb

D.常溫下，在正、負極間接上電流計，指針不偏轉

答案D

解析正極發(fā)生還原反應，故為PbS04+2e-=Pb+S07，A項錯誤；放電過程為原電池，故

陽離子向正極移動，B項錯誤；每轉移0.Imol電子，生成0.05molPb為10.35g,C項錯誤；

常溫下，電解質不能熔化，不能形成原電池，故指針不偏轉，D項正確。

【考點】原電池的相關綜合

【題點】原電池原理的多角度考查

r—歸納總結----------------------------------,

常從如下方面考查原電池的原理：

(1)判斷原電池正極和負極，或確定其電極材料；

(2)判斷電極反應類型，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；

(3)判斷離子遷移方向，電解質溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；

(4)判斷電子流向，電子從負極流出經外電路流向正極；

(5)電極反應式的正誤判斷，要特別注意電極產物是否與電解質溶液反應。

變式1水泥在固化過程中自由水分子減少并形成堿性溶液。根據這一物理化學特點，科學

家發(fā)明了電動勢法測水泥的初凝時間。此法的原理如圖所示，反應的總方程式為2Cu+

Ag20=Cu20+2Ago下列說法正確的是()

Cu

-Ag2O/Ag

A.負極材料是銀

B.負極的電極反應式為2Cu+201r—2葭=CuQ+H2

C.測量原理示意圖中，電流從Cu經過導線流向AgzO

D.電池工作時，溶液中向正極移動

答案B

解析在該氧化還原反應中還原劑是銅，銅作負極，A錯誤；銅為負極、Ag2O為正極，負極

的電極反應式為2Cu+201r—2e-=Cu20+H。電流從Ag2經過導線流向銅，B正確，C錯誤;

電池工作時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，D錯誤。

【相關鏈接】

多角度認識原電池

原電池是將化學能轉化為電能的裝置。可以從以下幾個角度來認識原電池：

(1)反應角度

①當原電池工作時，負極失電子，發(fā)生氧化反應；正極得電子，發(fā)生還原反應。從這個角度

我們可以知道，只有氧化還原反應才能被設計成原電池。但需要注意：與正常的氧化還原反

應不同，原電池中存在的氧化反應與還原反應是分開進行的。

②原電池中的氧化還原反應必須是自發(fā)的。若不能自發(fā)發(fā)生反應，則不能形成原電池。必須

注意，這里所說的自發(fā)發(fā)生氧化還原反應不一定是電極與電解質溶液反應，也可能是電極與

溶液中溶解的氧氣等發(fā)生反應，如將鐵與石墨相連插入食鹽水中。

⑵能量角度

氧化還原反應有放熱反應也有吸熱反應，一般放熱反應才能將化學能轉化為電能，產生電流。

(3)組成角度

①要有兩個電極。這兩個電極的活潑性一般是不同的。一般情況下，負極是活潑性較強的金

屬，正極是活潑性較弱的金屬或能導電的材料(包括非金屬或某些氧化物，如石墨、PbO2),

但要求負極能與電解質溶液自發(fā)發(fā)生氧化還原反應。

②兩電極必須插入電解質溶液中。非電解質由于不導電，不能參與形成原電池。

③必須形成閉合回路。閉合回路的形式是多種多樣的，最常見的就是通過導線將正、負極相

連，也可以將兩種金屬材料相接觸再插入電解質溶液中，日常生活中的合金則是兩種材料相

互熔合在一起形成正、負極的，因此在判斷是否形成閉合回路時，不能只看是否有導線。常

見閉合回路的形式如下圖所示:

稀硫酸稀硫酸稀硫酸

(4)轉移角度

原電池工作時，能夠發(fā)生電子、離子的定向移動，能夠形成外電路與內電路。在原電池中，

外電路通過電子的定向移動形成電流，電子從負極流出，從正極流入，電流的方向與此相反;

內電路中的電流通過離子的定向移動來形成(陽離子移向正極，而陰離子移向負極)。因此，

電子的流向僅限于外電路，電解質溶液中沒有電子流過，而電流則在內、外電路同時形成。

(5)形式角度

任何原電池從本質上都屬于如下兩種形式中的一種：

二、新型二次電池的分析

【例21用吸附了氫氣的納米碳管等材料制作的二次電池原理如圖所示，下列說法正確的是

A.充電時，陰極的電極反應為Ni(0H)2+0『一e-=NiO(OH)+H2。

B.放電時，負極的電極反應為壓一2院+20IT=2上0

C.放電時，移向保電極

D.充電時，將電池的碳電極與外電源的正極相連

答案B

解析放電時相當于原電池，負極失去電子，氫氣在負極放電，B項正確；放電時OIT等陰

離子向負極移動，結合圖示電子流向可確定碳電極為負極，即向碳電極移動，C項錯誤;

充電時相當于電解池，陰極發(fā)生還原反應，A項錯誤；充電時電池的碳電極與外電源的負極

相連，D項錯誤。

【考點】原電池與電解池的綜合

【題點】新型二次電池的分析

規(guī)律方法?

新型電池“放電”“充電”時電極反應式正誤判斷方法

(1)新型電池放電

①若給出新型電池的裝置圖：先找出電池的正、負極，即找出氧化劑和還原劑；再結合電解

質確定出還原產物和氧化產物；最后判斷相應的電極反應式的正誤。

②若給出新型電池的總反應式：分析總反應式中各元素化合價的變化情況，找出氧化劑及其

對應的還原產物，還原劑及其對應的氧化產物，最后考慮電解質是否參加反應，判斷電極反

應式的正誤。

(2)新型電池充電

①充電時陰極的電極反應式是該電池放電時的負極反應式的“逆反應”。

②充電時陽極的電極反應式是該電池放電時的正極反應式的“逆反應”。

變式2鐵銀蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：Fe+Ni2O3+3H20=Fe(OH)2+

2Ni(OH)2o

下列有關該電池的說法不正確的是()

A.電池的電解液為堿性溶液，正極為NizC)3,負極為Fe

B.電池放電時，負極反應為Fe+201r—2葭=Fe(0H)2

C.電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低

D.電池充電時，陽極反應為2Ni(0H)2+20IT—2e-=Ni203+3Ha

答案C

解析該充電電池中活潑金屬Fe失去電子，為負極，得到電子的NiQs為正極，因為放電時

電極產物為氫氧化物，可以判斷電解液為堿性溶液，選項A正確；放電時，負極鐵失去電子

生成Fe^,因為電解液為堿性溶液，所以負極反應為Fe+20IT—2院=Fe(OH)z,選項B正確;

充電時，陰極發(fā)生還原反應：Fe(0H)z+2e-=Fe+20H,所以陰極附近溶液的pH增大，選

項C錯誤；電池充電時，陽極發(fā)生氧化反應，Ni(OH),轉化為NizOs,電極反應為2Ni(0H)?+

--

20H-2e=Ni203+3H20,選項D正確。

三、電解問題的分析方法

【例3】近年來，加“碘”食鹽中添加較多的是碘酸鉀(KIOJ,碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制

取。以石墨和不銹鋼為電極材料，以KI溶液為電解液，在一定條件下進行電解，反應的化學

方程式為KI+3HzO續(xù)KKh+3壓t。下列有關說法不正確的是()

A.轉移3mol電子，理論上可制得107gKI03

B.電解時，石墨作陽極，不銹鋼作陰極

C.陽極的電極反應式為廠+3比0—6屋=I0「+6H+

D.電解過程中，電解液的pH減小

答案D

解析根據電解的總反應方程式可知，轉移6mol電子，生成Imol碘酸鉀，則轉移3mol電子,

理論上可得到0.5mol（即107g）KI03,A項正確；根據電解的總反應方程式可知，陽極應為惰

性電極，所以電解時石墨作陽極，不銹鋼作陰極，B項正確；電解時，陽極發(fā)生氧化反應，

電極反應式為廠+3壓0—6葭==IO1+6H+,C項正確；根據電解的總反應方程式可知，電解

過程中電解液的pH基本不變，D項錯誤。

【考點】酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律

【題點】電解問題的分析與判斷

■規(guī)律方法■----------------------------------'

解答電解問題的五步分析法

第一步：看。先看清楚電極材料，對于惰性電極如石墨、伯等，不參與陽極的氧化反應；對

于銅、銀等活潑電極，陽極參與電極反應。

第二步：離。寫出溶液中所有的電離方程式，包括水的電離方程式。

第三步：分。將離子分成陽離子組、陰離子組，陽離子向陰極遷移，陰離子向陽極遷移。

第四步：寫。按發(fā)生還原反應、氧化反應的順序寫出電極反應式。陽極發(fā)生氧化反應，陰極

發(fā)生還原反應。

第五步：判。根據電極反應式分析判斷電解結果：電極產物、兩極現象、離子濃度、溶液酸

堿性及pH變化等。

變式3氨是生產氮肥、尿素等物質的重要原料。電化學法是合成氨的一種新方法，其原理

如圖所示。下列有關說法正確的是（）

A.反應過程中左邊區(qū)域溶液pH逐漸增大

B.壓參與的電極反應為H?+2e-=2H+

C.通入N2的一端為陽極

D.當有3gH+通過質子交換膜時，NHs的體積為22.4L

答案A

解析由原理圖知，通入山的一端為陽極：H2—2e-=2H+,H+移向陰極；通入此的一端為陰

+

極：N2+6e-+6H=2NH3；沒有給出標準狀況，無法計算NL的體積。

四、電解池中電極反應式的書寫與判斷

【例4】如圖所示，a、b為石墨電極，通電一段時間后，b極附近顯紅色。下列說法不正確的

是（）

XY

----------------------------------

電源

CunnFeab

ajfl

硫酸銅溶液滴有酚猷的氯化鈉溶液

A.b電極反應式為2H++2e-=H?f

B.a電極反應式為2C1'—2e-=Cl2t

C.銅電極反應式為40IT—41=。2t+2H20

D.鐵電極反應式為Cu"+2e-=Cu

答案C

解析由題意可知，b電極為陰極，a電極為陽極，則鐵為陰極，銅為陽極，銅電極反應式為

-2+

Cu—2e^Cuo

【考點】電解及其裝置（電解池）

【題點】電解池電極反應式的書寫與正誤判斷

廠■規(guī)律方法■-----------------------------------、

“三看”法快速書寫電極反應式

（1）一看電極材料，若是金屬（金、伯除外）作陽極，金屬一定被氧化（注意：一般情況下，鐵

失去電子被氧化為Fe2+）o

（2）二看電解質是否參與電極反應。對于堿性電解質，常用OIT和HQ來配平電荷與原子數；

對于酸性電解質，常用尸和H2來配平電荷與原子數。

（3）三看電解物質狀態(tài)，若是熔融金屬氧化物或鹽，一般就是金屬冶煉。

變式4以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水，關于兩個電解池反應的說法正確的是

（）

A.陽極反應式相同

B.電解結束后所得液體的pH相同

C.陰極反應式相同

D.通過相同電量時生成的氣體總體積相等（同溫同壓）

答案c

解析A項，以石墨為電極電解水，陽極：40H—4e^=2H20+02t,以石墨為電極電解飽和

-

食鹽水，陽極：2CF—2e=Cl2t,二者陽極電極反應式不同，錯誤；B項，電解水pH不變,

電解飽和氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，pH變大，錯誤；C項，以石墨為電極分別

電解水和飽和食鹽水陰極上都是2H++2e-=H?t,所以陰極電極反應式相同，正確；D項，

誦由

設轉移電子數為4%則依據電解方程式：2H2H?f+02f?4e,電解水生成3mol氣

i甬由

體，依據電解方程式2NaCl+2H2。三坦2NaOH+Ckt+H2f?2葭，電解飽和食鹽水生成4mol

氣體，錯誤。

【相關鏈接】

電解池中電極反應式的書寫

特別提示

(1)陽極：首先看陽極材料是否為活性電極，若為活性電極，則陽極材料放電；若為惰性電極,

則依據陰離子的放電順序判斷誰先放電。

(2)陰極：不論陰極材料是什么，均按照陽離子的放電順序判斷誰先放電。

五、關于電解的計算

【例51將含有0.4moicu(N()3)2和0.4molKCl的水溶液1L,用惰性電極電解一段時間后，在一

電極上析出19.2gCu；此時，在另一電極上放出氣體的體積在標準狀況下為(不考慮產生的氣

體在水中的溶解)()

A.3.36LB.5.6LC.6.72LD.13.44L

答案B

解析根據電解原理，陰極的電極反應為0/++2葭=Cu,由題意知，在陰極上析出0.3mol

Cu,則轉移0.6mol電子；陽極的電極反應為2C「一2e「=C12t,C廠完全放電時，轉移的

電子數為0.4mol,生成CbO.Zmol,故根據得失電子守恒分析，陽極上口一放電完全后，0IT

放電，即40『一41=2%0+。2t,轉移的電子的物質的量為0.2mol時，生成OzO.OSmol,

故陽極放出氣體的體積為(0.2mol+0.05mol)X22.4L,mol-1=5.6L?

規(guī)律方法*

關系式法在電解計算中的應用

(1)先明確各電極產物：

確定電解池的陰極和陽極，寫出其電極反應式，明確電極產物(要注意陽極材料對電解結果的

影響)。

(2)再建立關系式求解：

根據得失電子守恒，在已知量與未知量之間建立計算關系式，如：

41?4H+?2H2?2Cu"?2Cu?401r?Oz?2c

變式5如圖裝置中X和Y均為石墨電極，電解液為500mL某藍色溶液，電解一段時間，觀

察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質生成，Y電極有無色氣體生成；溶液中原有溶質完全電解

后，停止電解，取出X電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6g。下列有關說法中不正確的

是()

A.X電極是陰極

B.Y電極產生氣體的體積為0.224L

C.電解后溶液的c(H+)=0.Imol?L-1

D.要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，需加入一定量的CuO或CuCOs

答案B

解析藍色溶液中可能含有Cu",并且在電解過程中析出紅色固體，進一步驗證析出的是銅,

X電極是陰極，A正確；Y電極上析出無色氣體是電解的離子方程式：2Cu"+2HzO遐曳2Cu

+0?t+4H+。根據電解離子方程式得，/j(02)=1x/2(Cu)=0.0125mol,在標準狀況下的體積

2X]6g

1

m)=22,4L.morX0.0125mol=0.28L,B錯誤；成此=2〃(Cu)=藤=尸=。.05m〃

故溶液中c(H+)=*=0.1m°l.LT,C正確；要恢復到電解前溶液,可以加入Cu?；?/p>

CuCO3,D正確。

六、串聯(lián)電化學裝置的分析方法

【例6】按圖所示裝置進行實驗，并回答下列問題。

ZnAJjcup)GAC2

CuSCh溶液滴有酚酰的KC1溶液

AB

⑴判斷裝置的名稱：A池為,B池為。

（2）鋅極為極，電極反應為；

銅極為極，電極反應為;

石墨棒Q為極，電極反應為；

石墨棒C2附近的實驗現象為O

⑶當G極析出224mL氣體（標準狀況）時，鋅的質量________（填“增加”或“減

少"）g,CUSO4溶液的質量________（填“增加”或“減少”）go

答案（1）原電池電解池（2）負Zn-2e-===Zn2+正Cu++2e-===Cu陽2Cr-2e-

=C12f有無色氣體產生，電極附近溶液變紅（3）減少0.65增加0.01

解析A池中，Zn、Cu放入CuSOa溶液中構成原電池，B池中，兩個電極均為石墨電極，在以

A為電源的情況下構成電解池。A池中Zn為負極，Cu為正極，B池中Q為陽極，G為陰極，

陰極析出壓，周圍溶液中0匹濃度增大，陰極附近溶液變紅，且〃（員）=0.01mol,故電路中

轉移電子的物質的量為0.01molX2=0.02mol,根據得失電子守恒，鋅極有0.01molZn

溶解，即Zn極質量減少0.01molX65g,mol_1=0.65g；銅極上有0.01molCu析出，即

CuSOa溶液增加0.01molX（65g,mol-1-64g,mol-1）=0.01g。

r—歸納總結---------------------------------,

串聯(lián)電化學裝置分析方法思路

（1）根據題中所給的串聯(lián)電路或電極材料等判斷電池類型；

（2）根據電池類型和電極材料、電解質溶液、離子放電順序等寫出電極反應；

（3）根據電極反應分析實驗現象或完成計算等。

變式6關于如圖所示的裝置的說法正確的是（）

A.A池、C池是原電池，B池是電解池

B.A池、B池、C池都是原電池

C.A池、B池是原電池，C池是電解池

D.A池是原電池，B池是電解池，C池是電鍍池

答案D

解析由圖可知，A池中Zn為負極，Cu為正極；B池中G為陽極，G為陰極；C池中Ag為

陽極，Cu為陰極，即在Cu上鍍Ag。故整個裝置是用一個原電池串聯(lián)一個電解池和一個電鍍

池。

【考點】原電池與電解池的綜合

【題點】原電池和電解池串聯(lián)裝置的分析與判斷

【相關鏈接】

(1)多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷

①直接判斷

非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中存在時，則其他裝置為電解池。如

下圖，A為原電池,

②根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷

原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個為金屬電極，另一個以碳棒作電極；而電解池則一

般都是兩個惰性電極，如兩個鉆電極或兩個碳棒。原電池中的電極材料和電解質溶液之間能

發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，電解池的電極材料一般不能和電解質溶液自發(fā)反應。如下圖中，B

為原電池，A為電解池。

NaCl溶液

A

③根據電極反應現象判斷

在某些裝置中根據電極反應或反應現象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如圖。

NaCl（酚眠;）溶液CuSO,溶液

甲乙

若C極溶解，D極上析出Cu,B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池,

D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應，A、C極發(fā)生

氧化反應。

（2）多池串聯(lián)裝置中的數據處理

原電池和電解池綜合裝置的有關計算的根本依據就是電子轉移的守恒，分析時要注意兩點：

①串聯(lián)電路中各支路電流相等；②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎上分析

處理其他各種數據。

ZnCuPtC

一三〒三三m號三〒三三二

稀硫酸CuCl,溶液

甲乙

上圖中，裝置甲是原電池，裝置乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉移，則Zn溶解6.5g,

Cu電極上析出出2.24L（標準狀況），Pt電極上析出CLO.ImoLC電極上析出Cu6.4go甲池

中酎被還原，產生Hz,負極Zn被氧化生成ZnSO”pH變大；乙池中是電解CuCL溶液，電解

后再加入適量CuCk固體可使電解質復原。

|考題精選精練深思觸類旁通

1.（2018?成都摸底測試）下列有關電化學在生產、生活中的應用分析正確的是（)

沾有電解質工

溶液的鐵釘一再水

A.圖1：鐵釘發(fā)生析氫腐蝕

B.圖2：可以在鐵件上鍍銅

C.圖3：溶液中c(C/+)保持不變

D.圖4：將輸油管與電源負極相連可以防止腐蝕

答案D

2.(2018?淮北一中期中)如圖是某課外活動小組設計的用化學電池使LED燈發(fā)光的裝置，下

列說法錯誤的是()

A.銅片表面有氣泡產生

B.裝置中存在“化學能一電能一光能”的轉換

C.如果將銅片換成鐵片，電路中的電流方向將改變

D.如果將銅片換成銀片，LED燈仍正常發(fā)光

答案C

解析根據原電池的構成條件，鋅比銅活潑，鋅片作負極，銅片作正極，銅電極反應式為2H++

2e-=H2t,A說法正確；原電池裝置是化學能轉化為電能，LED發(fā)光，說明電能轉化成光能,

B說法正確；鋅比鐵活潑，鋅仍作負極，電流方向不變，C說法錯誤；銀作正極，構成原電池,

D說法正確。

3.(2018?南京質檢)如圖所示原電池的總反應為Cu+2Ag+=C/++2Ag,下列敘述正確的是

()

AgNO.3溶液Cu(NC)3)J容液

A.電子從銀電極經導線流向銅電極

B.工作一段時間后，右燒杯中溶液的pH變小

C.電池工作時，Cu"向銅電極移動

D.將AgNOs溶液更換為Fe(NO3)3溶液，電流計指針反向偏轉

答案B

解析Cu為負極，Ag為正極，電子從負極Cu經導線流向正極Ag,故A錯誤；銅離子水解顯

酸性，Cu為負極，其失電子生成銅離子，導致銅離子濃度增大，溶液的酸性增強，pH減小,

故B正確；將AgNOs溶液更換為Fe（N03”溶液，Cu仍為負極，電流計指針偏轉方向不變，故

D錯誤。

4.（2019?臺州市書生中學月考）下列有關電化學裝置的說法正確的是（）

圖3圖4

A.用圖1裝置處理銀器表面的黑斑（Ag?S）,銀器表面發(fā)生的反應為Ag2s+2r=2Ag+S~

B.用圖2裝置電解一段時間后，銅電極部分溶解，溶液中銅離子的濃度基本不變

C.圖3裝置中若直流電源的X極為負極，則該裝置可實現粗銅的電解精煉

D.圖4裝置中若M是銅，則該裝置能防止鐵被腐蝕

答案A

解析圖1中形成原電池，A1為負極，被氧化，Ag2s為正極，被還原，正極方程式為Ag￡

+2e-=2Ag+S2-,故A正確；圖2中銅為陰極有銅析出，石墨電極上生成氧氣，溶液中銅

離子濃度減小，故B錯誤；圖3中的X極若為負極，粗銅為陰極，不能進行粗銅的精煉，故

C錯誤；圖4中若M是銅，鐵比銅活潑，鐵作原電池負極被腐蝕，故D錯誤。

5.（2018?福州八縣一中期中）有關電化學知識的描述正確的是（）

A.Cu+H2S04=CUS04+H2f這個反應可設計成原電池

B.利用Cu+2FeC13=CuCL+2FeCl2,可設計如圖所示原電池裝置，鹽橋內K卡向FeCL溶液

移動

C.因為鐵的活潑性強于銅，所以將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵作負極,

銅作正極，其負極反應式為Fe—2葭=Fe,+

D.由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，其負極反應式為Mg—2e-+20IT=Mg（0H）2

答案B

解析Fe遇到濃硝酸會鈍化，所以Cu作負極，Fe作正極，其負極反應式為Cu—2e-===Ci/+,

故C錯誤；原電池中失電子的一極為負極，A1在負極失電子生成偏鋁酸根離子，崛作正極,

故D錯誤。

6.（2018?黔南州期末）化學用語是學習化學的重要工具。下列描述正確的是（）

A.電解氯化鈉溶液可制備金屬鈉

-

B.氫氧燃料（堿性）電池的正極反應式是：02+2H20+4e=40H-

C.粗銅精煉時，純銅應與電源正極相連，其電極反應式是：Cu-2e-=Cu2+

D.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，正極反應式是：Fe—2院=Fe?+

答案B

解析得電子能力：H+>Na+,所以電解氯化鈉溶液不能制得金屬鈉，故A錯誤；氫氧燃料（堿

性）電池的正極反應式是G+2壓0+4屋=40『，故B正確；粗銅精煉時，純銅作陰極，應與

電源負極相連，故C錯誤；鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極反應式是Fe—2葭=Fe?+,正極反

應式是。2+2m0+41=40『或2H++2葭=比t,故D錯誤。

7.（2018?永安市第一中學期中）下列敘述正確的是（）

A.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陰極

B.將水庫中的水閘（鋼板）與直流電源的負極相連接，可防止水閘被腐蝕

C.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極

D.銅板上的鐵鉀釘在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應：Fe—3屋=F/+,繼而形成鐵銹

答案B

解析電鍍中，待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽極，鍍件上電鍍鋅，鋅作陽極，故A錯誤；

根據電解原理，鐵作陽極，鐵失去電子，F/+得電子能力強于Al",F/+先放電，故C錯誤;

D中構成原電池，Fe作負極，失去電子，生成Fe?+,電極反應式為Fe—2e-=Fe?+,故D錯

誤。

8.用鐵和石墨作電極電解酸性廢水，可將廢水中的PO「以FePOK不溶于水）的形式除去，其

裝置如圖所示。

下列說法正確的是（）

A.若X、Y電極材料連接反了，則仍可將廢水中的P0廠除去

B.X極為石墨，該電極上發(fā)生氧化反應

C.電解過程中Y極周圍溶液的pH減小

2++

D.電解時廢水中會發(fā)生反應：4Fe+02+4H+4P0r=4FeP04；+2壓0

答案D

解析根據題意分析可知，X電極材料為鐵，Y電極材料為石墨。若X、Y電極材料連接反了，

鐵就不能失電子變?yōu)殡x子，也就不能生成FePO",A錯誤；Y極為石墨，該電極上發(fā)生還原反

應，B錯誤；電解過程中Y極發(fā)生反應：2H++2e-=Hzt,氫離子濃度減小，溶液的pH變大，

C錯誤;鐵在陽極失電子變?yōu)镕e",通入的氧氣把F/+氧化為Fl+.Fe"與P0丁反應生成FePOa,

D正確。

9.(2018?安陽調研)為了減少鋼管因銹蝕造成的損失，某城市擬用如圖所示的方法保護埋在

酸性土壤中的鋼管。下列有關說法錯誤的是()

A.在潮濕的酸性土壤中鋼管主要發(fā)生析氫腐蝕

B.在潮濕的酸性土壤中電子由金屬棒M通過導線流向鋼管

C.在潮濕的酸性土壤中射向金屬棒M移動，抑制H+與鐵的反應

D.金屬棒M與鋼管用導線連接后可使鋼管表面的腐蝕電流接近于零

答案C

解析該方法為犧牲陽極的陰極保護法，金屬棒M作負極，鋼管作正極，被保護。在潮濕的

酸性土壤中H+向正極鋼管移動，選項C錯誤。

10.(2018?寧波市咸祥中學期中)(1)事實證明，能設計成原電池的反應通常是放熱反應，下

列化學反應在理論上可以設計成原電池的是o

A.C(s)+H20(g)=C0(g)+H2(g)XH>Q

B.2H2(g)+02(g)=2H20(l)AKO

C.NaOH(aq)+HC1(aq)=NaCl(aq)+H20(1)A樂0

(2)以KOH溶液為電解質溶液，依據題(1)所選反應設計一個原電池，其負極的電極反應式為

(3)電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用?，F將你設計的原電池通過導線與如圖中電解池相

連，其中a為電解液，X和Y均為惰性電極，則:

①若a為CuS04溶液，則電解時的化學反應方程式為。

②若電解含有0.04moicuSO,和0.04molNaCl的混合溶液400mL,當陽極產生的氣體672mL(標

準狀況下)時，溶液的c(H+)=(假設電解后溶液體積不變)。

答案⑴B(2)比一2葭+20『=2出0

(3)?2CUS04+2H20^^2CU+02t+2H2SO4

②0.Imol?L-1

解析(1)能設計成原電池的反應通常是放熱反應，且必須是能自發(fā)進行的氧化還原反應，故

選B。

(2)將反應2H2(g)+02(g)=2lM)(l)A^O,設計成原電池，以KOH溶液為電解質溶液，其

負極電極反應式為：出一2屋+201r=2比0。

(3)②電解含有0.04moicuSO&和0.04molNaCl的混合溶液400mL,陽極首先是0.04mol氯離子

生成氯氣0.02mol，標準狀況下的體積是448mL。說明陽極還有224mL即0.Olmol的氧氣生成，

則反應中共轉移電子的物質的量是0.08molo陰極首先是銅離子放電，其次是溶液中的氫離

子放電。0.04mol銅離子恰好得到0.08mol電子生成0.04mol單質銅，所以電解后溶液中的

溶質是0.02mol硫酸鈉和0.02mol硫酸,則c(H+)=0.Imol?L。

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g對點訓練

題組一原電池原理及其應用

1.將鋁片和銅片用導線連接，一組插入濃硝酸中，一組插入稀氫氧化鈉溶液中，分別形成原

電池，在這兩個原電池中，負極分別為()

A.鋁片、銅片B.銅片、鋁片

C.鋁片、鋁片D.銅片、銅片

答案B

解析將A1片和Cu片用導線連接和濃硝酸組成的原電池中，A1遇濃硝酸發(fā)生鈍化，而Cu

可以和濃硝酸反應失去電子，即在濃硝酸中Cu活潑，所以負極應是Cu；而將Al片和Cu片

用導線連接和稀氫氧化鈉溶液組成的原電池中，A1與氫氧化鈉溶液反應，而Cu不反應，所

以A1是負極。

【考點】原電池的工作原理

【題點】原電池正極和負極判斷

2.科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉化為甲烷，然后將甲烷

通入以KOH為電解質的燃料電池發(fā)電。電池負極反應為()

A.CH4-8e-+80H-=C02+6H20

+-

B.02+4H+4e=2H20

--

C.CH4+100H-8e=COt+7H=O

--

D.02+2H20+4e=40H

答案C

解析甲烷燃料電池的總反應：CHi+202+2KOH=K2CO3+3H20,根據負極發(fā)生氧化反應，正

極發(fā)生還原反應，判斷出負極通入甲烷，正極通入氧氣，故B、D錯誤。然后根據甲烷中碳元

-4+4

素的化合價變化，CH4-COT,寫出Imol甲烷轉移的電子數，最后根據電荷守恒、原子守

恒，配平即可得負極反應：（：也+100『一8屋=C0「+7H?0,故A錯誤，C正確。

【考點】原電池的工作原理

【題點】電極反應式的書寫及正誤判斷

3.鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述

正確的是（）

A.銅電極上發(fā)生氧化反應

B.電池工作一段時間后，甲池的c（SO『）減小

C.電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加

D.陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡

答案C

解析A項，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu?+得電子發(fā)生還原反應

生成Cu,錯誤；B項，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的c（SOT）不

變，錯誤；C項，在乙池中Cu"+2e-=Cu,同時甲池中的Zn"通過陽離子交換膜進入乙池

中，由于〃（Zn）＞欣Cu）,故乙池溶液的總質量增加，正確；D項，陽離子交換膜只允許陽離子

和水分子通過，電解過程中Zr?+通過陽離子交換膜移向正極，保持溶液中電荷平衡，陰離子

不能通過陽離子交換膜，錯誤。

【考點】原電池的相關綜合

【題點】原電池原理的多角度考查

4.（2018?寧波市咸祥中學期中）一種新型燃料電池，以銀板為電極插入K0H溶液中，分別向

_7

--

兩極通乙烷和氧氣，電極反應為：C2HO+180H-14e===2cor+12H20；7H20+^02+14e-=140H

■?有關此電池的推斷錯誤的是（）

A.通氧氣的電極為正極

B.參加反應的0?與C2H6的物質的量之比為7:2

C.放電一段時間后，K0H的物質的量濃度將下降

D.在電解質溶液中C07向正極移動

答案D

解析在燃料電池中，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應，故A正確；原電池

中兩極上轉移的電子數相等，當有28mol電子轉移時，正極上消耗7mol02,負極上消耗

2moic2H6,正極與負極上參加反應的氣體的物質的量之比為7：2,故B正確；電池工作過程

中，電池總反應為2aH6+80『+702=4C0『+10H2。，反應消耗OH,KOH的物質的量濃度將

下降，故C正確；電解質中的陰離子移向原電池的負極，故D錯誤。

題組二電解原理及其應用

5.如圖所示，用鋁電極電解1L濃度均為0.Imol鹽酸、硫酸銅的混合溶液。下列說法正

確的是（）

「看

.電契］憚電極

HCl,CuSQ扇混合溶液

A.電解開始時陰極有員放出

B.電解開始時陽極上發(fā)生反應Cu"+2e-=Cu

C.當電路中通過電子的量超過0.Imol時，此時陰極放電的離子發(fā)生了變化

D.整個電解過程中，S0廠不參與電極反應

答案D

解析依據放電順序陰極先放電的是Cu",故陰極開始析出的是Cu,陽極先放電的是Cl,

故陽極開始產生的是CL,故A、B錯；陰極反應Cu"+2e-=Cu,7?（CU2+）=0.Imol,當電路

中通過電子的量達到0.2mol時，此時Cu"消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠+,所以C錯；陽

極先是口一放電，當消耗完畢，此時HQ電離產生的開始在陽極放電，S0『不參與電

極反應。

【考點】酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律

【題點】電解問題的分析與判斷

6.（2018?北京海淀期末）電解NazCOs溶液制取NaHCOs溶液和NaOH溶液的裝置如下圖所示。

下列說法中，不正確的是（）

02A

陽極（石墨）由].極（石墨）

NaHCC）3溶液1fNaOH溶液

~三三三三三三三三f三^—

NazCOs溶液一_||差|莖||||||4-乩0（含少量B）

F----------------------------1

陽離子交換膜

A.陰極產生的物質A是比

B.溶液中Na+由陽極室向陰極室遷移

C.陽極0『放電，H+濃度增大，C07轉化為HCOJ

D.物質B是NaCl,其作用是增強溶液導電性

答案D

解析在陰極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為2H++2屋==Hzt,故A正確；鈉離子

是陽離子，在電解池中由陽極室通過陽離子交換膜向陰極室遷移，故B正確；陽極發(fā)生的電

-++

極反應式為2H20-4e=4H+02t,濃度增大，酎和C0「發(fā)生反應COr+H=HCOr,使

COW轉化為HCO7,故C正確；據圖可知，在陰極室生成的是NaOH,若物質B為NaCL則會

引入雜質C1,故D錯誤。

【考點】酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律

【題點】電解問題的分析與判斷

7.若用如圖所示實驗裝置則可制得白色純凈的氫氧化亞鐵沉淀，兩極材料分別為石墨和鐵。

下列關于該實驗的說法正確的是（）

A.a電極材料為石墨，b電極材料為鐵

B.a電極為負極，其反應式為Fe—3e-=Fe"

C.若白色沉淀在電極周圍生成，則d是氯化鈉溶液

D.液體c為苯，其作用是隔絕空氣，防止白色沉淀被氧化

答案D

解析在該電解池中，b電極為陰極，電極材料為石墨；a電極為陽極，電極材料為鐵，電極

反應為Fe—2鼠=Fe"；若在a電極周圍生成白色沉淀，則d可選用氫氧化鈉溶液，若在兩

極之間的溶液中生成白色沉淀，則d可選用氯化鈉溶液。

【考點】電解的相關綜合

【題點】陽極材料對電解結果的影響

題組三原電池與電解池的綜合

8.某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極I為Zn,其他電極均為Cu。下列說法錯誤的

是（）

A.電極I發(fā)生氧化反應

B.相同時間內，電極II與電極IV的質量變化值相同

-

C.電極III的電極反應：40H~-4e=02t+2H20

D.電流方向：電極IV-電流計電極I

答案C

解析電極I為原電池的負極，發(fā)生氧化反應：Zn-2e-=Zn2+,A項正確；電極U為原電池

的正極，發(fā)生還原反應：Cu"+2e===Cu,電極IV為電解池的陰極，發(fā)生還原反應：Cu2++2e

一二Cu,由電子守恒可知，相同時間內兩電極的質量變化值相同，B項正確；電極ni為電解

池的陽極，發(fā)生氧化反應：Cu—2鼠=Cu",C項錯誤；電流方向與電子流向相反，電流方向

應為電極IV-電流計一電極I,D項正確。

【考點】原電池與電解池的綜合

【題點】原電池和電解池串聯(lián)裝置的分析與判斷

9.由化學能轉變的熱能或電能仍然是人類使用的主要能源。根據如圖所示裝置，判斷下列說

法不正確的是（）

KOH溶液CuSO4溶液

A.該裝置中Cu極為陽極

B.當銅片的質量變化了12.8g時，a極上消耗的&在標準狀況下的體積為2.24L

C.該裝置中b極的電極反應式是慶+20『一2e-=2H?0

D.該裝置中a極為正極，發(fā)生氧化反應

答案D

解析左池為燃料電池，通入氧氣的a電極為正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為02+2H20

+4e「二40『；b電極為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為壓一2"+20『=2HQ。右池為

電解池，銅為陽極，電極反應式為Cu—2院=Cu",當銅片溶解12.8g轉移0.4mol電子時，

a電極則消耗0.Imol氧氣，其標準狀況下的體積為2.24L。

【考點】原電池與電解池的綜合

【題點】原電池和電解池串聯(lián)裝置的分析與判斷

10.全鋼電池以惰性材料作電極，在電解質溶液中發(fā)生的總反應為V02+（藍色）+H2+V"（紫

色）V0。（黃色）+產+（綠色）+2H+,下列說法正確的是（）

A.當電池放電時，VO/被氧化

B.放電時，負極反應式為VO廣+2酎+“=丫（）2++壓0

C.充電時，陽極附近溶液由綠色逐漸變?yōu)樽仙?/p>

D.放電過程中，正極附近溶液的pH變大

答案D

解析當電池放電時，V02-V（）2+,V元素的化合價由+5變?yōu)?4,V0"被還原，故A錯誤;

放電時，負極失電子，負極反應式為丫②+一鼠=V'+,故B錯誤；充電時，陽極發(fā)生氧化反應,

V0?+-V0：,陽極附近溶液由藍色逐漸變?yōu)辄S色，故C錯誤；放電過程中，正極反應式為V0：

+2H++e=丫0",+叢0,正極附近溶液的pH變大，故D正確。

【考點】原電池與電解池的綜合

【題點】新型二次電池的分析

%綜合強化

11.（2018?溫州市“十五校聯(lián)合體”聯(lián)考）某小組同學利用原電池裝置探究物質的性質。

資料顯示：原電池裝置中，負極反應物的還原性越強，則正極反應物的氧化性越強，原電池

的電壓越大。

（1）同學們利用下表中裝置進行實驗并記錄。

裝置編號電極A溶液B操作及現象

連接裝置后，石墨表

IFepH=2的H2SO4面產生無色氣泡；電

電極A石墨壓表指針偏轉

連接裝置后，石墨表

溶液以E面無明顯現象；電壓

IICupH=2的H2sO4

表指針偏轉，記錄讀

數為a

①同學們認為實驗I中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其正極反應式是O

②針對實驗II現象：甲同學認為不可能發(fā)生析氫腐蝕，其判斷依據是;

乙同學認為實驗II中應發(fā)生吸氧腐蝕，其正極的電極反應式是o

（2）同學們仍用上述裝置并用C