原电池与电解池专题解析

1、电化学1. 原电池与电解池的判断（1） 无外接电源，又具备组成原电池的三个条件：有活泼性不同的两个电极；两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应（有时是与水电离产生的H+作用）；只要同时具备这三个条件即为原电池。（2） 有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时，则为电镀池。（3） 若多个单池相互串联：有外接电源时，则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。无外接电源时，先选较活泼金属电极为原电池的负极（电子输出极），有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。2、原电池正负

2、电极的判断 根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。 根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极正极。电流方向：正极负极。电流计指针偏转的方向是电流流入的方向，即正极根据电极变化判断：发生氧化反应负极； 发生还原反应正极。 根据现象判断：电极溶解负极； 电极重量增加或者有气泡生成正极。根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子移向负极；阳离子离子移向正极。例题：1、（2014.福建）某同学组装了图4所示的电化学装置，电极Al，其它均为Cu，则（ ）A、 电流方向：电极A电极B、 电极发生还原反应C、 电极逐渐溶解D、 电极的电极反应：Cu2+ + 2e- 

3、= Cu 2、（6分）（2015天津）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（）A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c（SO42）减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡3、原电池电极反应式的书写： 负极： 负极材料本身被氧化：如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-n e-=Mn+ 如：Zn-2 e-=Zn2+如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：如铅蓄电池，Pb+SO42-2e-=PbSO4 负极

4、材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，如燃料电池CH4-O2(C作电极)电解液为KOH：负极：CH4+10OH-8 e-=C032-正极： 当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒放电，H2SO4电解质，如2H+2e=H2 CuSO4电解质： Cu2+2e= Cu当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O2反正还原反应 当电解液为中性或者碱性时，H2O参加反应，且产物必为OH-,如氢氧燃料电池（KOH电解质）O2+2H2O+4e=4OH-当电解液为酸性时，H+参加反应，产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O例题：1、(2013安徽理综,

5、10,6分)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是()A.正极反应式:Ca+2Cl-2e- CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转4、常见实用电池的种类和特点干电池（属于一次电池）结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。酸性电解质：电极反应 负极：Zn-2e-=

6、Zn2+正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42碱性电解质：（KOH电解质）电极反应 负极：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+ Zn(OH)2总反应：Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)2铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。A.放电反应 负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O B

7、.充电反应 阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 电解池 阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 锂电池 结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 A电极反应 负极： 2Li-2e- = 2Li+正极： I2 +2e- = 2I- 总式：2Li + I2 = 2LiI B MnO2 做正极时： 负极： 2Li-2e- = 2Li+正极：MnO2+e- = MnO2 -总Li +MnO2= Li MnO2锂电池优点：体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:心脏起搏器，

8、手机电池，电脑电池。A.氢氧燃料电池 结构：石墨、石墨、KOH溶液。电极反应 负极： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-总式：2H2+O2=2H2O（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。B铝、空气燃料电池 以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中

9、，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。电极反应：铝是负极 4Al-12e-= 4Al3+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH-例题：1、（2015年新课标I）（6分）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示下列有关微生物电池的说法错误的是（）A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O2、（2014 北京）下列电池工作时，O2在正极放电的是A锌锰电池B氢燃料电池C铅蓄电池D镍镉电池3、（2015江苏）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意

10、如图下列有关该电池的说法正确的是（）A反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH2e=2H2OC电池工作时，CO32向电极B移动D电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e=2CO324、(2013课标,10,6分)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+Al2

11、S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl5、电解池阴阳极判断由外电源决定：阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极；根据电极反应: 氧化反应阳极 ；还原反应阴极根据阴阳离子移动方向：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极，根据电子几点流方向：电子流向: 电源负极阴极；阳极电源正极 电流方向: 电源正极阳极；阴极电源负极6、电解时电极产物判断：阳极：发生氧化反应Ag以前的，活泼金属做电极：电极本身溶解放电Zn-2e-=Zn2+惰性电极时：C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，如4OH- 4e-= 2H2O+ O2阴离子放电顺序S2->I->Br->Cl->O

12、H->含氧酸根>F-阴极：发生还原反应（阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）无论是惰性电极还是活泼电极都不参加电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子（氧化性强的先放电）Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ （水）> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+ Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca+ > K+7、 以惰性电极电解电解质溶液的规律： 电解水型：阴阳离子放电能力均弱于水电离出来的H+和OH （强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐）如稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶

13、液：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 阴极：2H+2e-=H2 总反应：2H2O 2H2 + O2，溶质不变，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。电解电解质：阴阳离子放电能力均强于H2O电离出的H+和OH 无氧酸（HF除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2阳极：2Cl-2e-=Cl2 阴极：Cu2+ +2e-= Cu 总反应：CuCl2= Cu +Cl2放氢生成碱型：阳离子强于H+，阴离子弱于OH ，活泼金属的无氧酸盐（F化物除外）如NaCl阳极：2Cl-2e-=Cl2 阴极：2H+2e-=H2 总反应：2NaCl+2H2O=

14、H2+Cl2+2NaOH（氯碱工业）溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大公式：电解质+H2O碱+ H2+非金属放氧省酸型：阳离子弱于H+，阴离子强于OH ，不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO4阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 阴极：Cu2+ +2e-= Cu 总反应：2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4公式：电解质+H2O酸+ O2+金属例题：1、（2015福建）某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料（C3H8O）下列说法正确的是（）A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移C每生成1mol O2，有44

15、g CO2被还原Da电极的反应为：3CO2+18H+18e=C3H8O+5H2O2、（2015四川）用如图所示装置除去含有CN、Cl 废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（）A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl+2OH2eClO+H2OC阴极的电极反应式：2H2O+2eH2+2OHD除去CN的反应：2CN+5ClO+2HN2+2CO2+5Cl+H2O3、(2013北京理综,9,6分)用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:C

16、u2+2e- CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体4、(2013浙江理综,11,6分)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH- I+5I-+3H2O下列说法不正确的是()A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e- H2+2OH-B.电解结束时,右侧溶液中含有IC.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2O KIO3+3H2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变5、(2013大纲全国,9,6分)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2

17、)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是()A.阳极反应为Fe-2e- Fe2+B.电解过程中溶液pH不会变化C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2被还原6、（6分）（2015浙江）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示下列说法不正确的是（）AX是电源的负极B阴极的反应式是：H2O+2eH2+O2，CO2+2eCO+O2C总反应可表示为：H2O+CO2H2

18、+CO+O2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1：17、（2015上海）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过完成下列填空：（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式 （2）离子交换膜的作用为： （3）精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出（选填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质写出该反应的化学方程式 （5）室温下，0.1mol/L NaClO溶液的pH

19、 0.1mol/L Na2SO3溶液的pH（选填“大于”、“小于”或“等于”）浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3浓度从大到小的顺序为 已知：H2SO3Ki1=1.54×102 Ki2=1.02×107HClOKi1=2.95×108H2CO3Ki1=4.3×107Ki2=5.6×10118、吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=F

20、e2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内例题1、(2013北京理综,8,6分)下列解释事实的方程式不准确的是()A.用浓盐酸检验氨:NH3+HCl NH4ClB.碳酸钠溶液显碱性:C+H2O HC+OH-C.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e- Fe3+D.长期盛放石灰水的试剂瓶内壁出现白色固体:Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O9、金属的防护改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自

21、我保护作用的另一种金属。电化学保护法外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极例题：1、（2015上海）研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示下列有关说法错误的是（）Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为：O2+2H2O+4e4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为：2H+2eH22、(2013北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块10、 相关

22、计算(2013天津理综,6,6分)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2电解过程中,以下判断正确的是()电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3 mol Pb生成2 mol Al2O3C正极:PbO2+4H+2e- Pb2+2H2O阳极:2Al+3H2O-6e- Al2O3+6H+D2、（2014 四川）（16分）污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含有少量头铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已略去）。请回答下列问题：（1）上述流程脱硫实现了_（选填下列字母编号）。A废弃物的综合利用 B白色污染的减少 C酸雨的减少（2）用MnCO3能除去溶液中Al3和