专题09 原电池、电解池(命题猜想)-2017年高考化学命题猜想与仿真押题(原卷版)

1、【考向解读】电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是历年高考的热点内容。考查的主要知识点：原电池和电解池的工作原理、电极反应式的书写和判断、电解产物的判断、金属的腐蚀和防护。对本部分知识的考查仍以选择题为主，在非选择题中电化学知识可能与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合进行命题。复习时，应注意：1对基础知识扎实掌握，如电极反应式的书写、燃料电池的分析等。2电化学问题的探究设计、实物图分析及新型电池的分析是近年来高考中的热点，通过在练习中总结和反思，提高在新情境下运用电化学原理分析解决实际问题的能力。【命题热点突破一】原电池的工作原理及其应用1原电池正负极的判断2原电池电极反应式的书写

2、如果题目给定的是图示装置，先要分析正、负极，再根据反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可先分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作是数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。【特别提醒】(1)对于可充电电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程应用原电池原理，充电过程应用电解池原理。(2)对于电解质溶液中有离子参与的反应，要特别注意将参与反应的离子写入电极反应式中。例1、【2016年高考上海卷】图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正

3、极的电子的物质的量，y轴表示（）A.铜棒的质量B.c（Zn2+）Cc（H+）Dc（SO42-）【点评】书写原电池电极反应式要特别注意介质与电极生成物的反应：（1）负极生成的金属离子与电解质溶液中的某些阴离子如OH-、Cl-或SO2-反应生成难溶物；（2）在碱性条件下负极生成的CO或H+等与42OH-反应生成CO2-或H2O；在酸性条件下正极生成的OH-与H+反应生成h2o。【变式探究】设计新型燃料电池是本世纪最富有挑战性的课题之一。（1）有人制造了一种燃料电池，一个电极通入O（含有少量CO），另一个电极通入CH,电池的电解质是224熔融的K2CO3。该电池的负极反应式为，电池工作时，电解质里的

4、CO3-（向极移动（填“正”或“负”）。（2）某科研小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图10-3所示的原电池装置。该电池的负极反应式为，用该电池电解CuCl2溶液，当产生33.6LCl2（标准状况下）时，消耗甲醇的质量为g。命题热点突破二】电解原理及其应用1.电解池中阴、阳极的确定及电极反应式的书写分析问题的一般程序为：找电源（或现象）阴、阳极电极反应式总反应式。连接电源正极的一极为阳极，阳极发生氧化反应；连接电源负极的一极为阴极，阴极发生还原反应。特别注意】书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，要找出实际放电离子的来源，如果为弱电解质（如水）要写出分子式。

5、2.电解时电极产物的判断阳极产物的判断如果是活泼电极(金属活动性顺序表Ag以前包括Ag),则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序进行判断，常见阴离子放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根。阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中AgFe3Cu2H。3电化学计算的基本方法根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中通过的电子数相等。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式

6、，最后根据总反应式列出比例式计算。根据关系式计算：借助得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。【特别注意】混合溶液的电解要分清阶段，理清两极电解过程中的电子守恒。如电解CuS0溶液开始发4电解电解生反应2CuS0+2H0=2Cu+2HSO+0f,后来发生反应2H0=2Hf+0f。42242222例2、【2016年高考海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是()AZn为电池的负极正极反应式为2FeO42-+10H+6e-=Fe2O3+5H2O该电池放电过程中电解质溶液浓度不变电池工作时OH-向负极迁移【点评】解答此类题目

7、一般先要通过外接电源的正负极、电子的流动方向、电极反应类型或反应现象确定电解池的阴阳极，再进而分析电极反应式的书写、电解过程中的电子得失相等关系等。【变式探究】锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O+4OH-+2HO=2Zn(OH)2-。下列说法正确的是()224充电时，电解质溶液中K+向阳极移动充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小放电时，负极反应为：Zn+4OH-2e-=Zn(OH)2-4D.放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)【命题热点突破三】电解规律及其应用1溶液中的电解规律(1)无氧酸溶液电解就是它本身的电解。

8、例如：2川令心+5含氧酸的溶液电解时，实际上是水的电解。例如：电解2比()he溶液汨+()昇可溶性碱的溶液电解，实际上是水的电解。例如：$比。活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，也是水的电解。例如：2比N,：)：液汨异+(活泼金属的无氧酸盐溶液电解时，阴极有单质析出，一般是屯，同时伴随着阴极区呈碱性；阳极则往往析出非金属单质。例如电解饱和食盐水：2NaCl+2H2()ii2Na()H+H3f+C12f阴极阳极不活泼的金属无氧酸盐水溶液电解时，其结果是该盐的电解。例如电解氯化铜溶液CuCh=Cu+Cl2f比氢不活泼的金属或中等活泼性的金属含氧酸盐溶液电解时，则阴极析出金属，阳极得到氧气，阳极区酸性增强

9、。例如：2CuS()(+2比()2。u+2H2SOi+()2f阴极极以上的规律都是以惰性电极为例的，如改用金属(除Au、Pt等外)作电极时，则是阳极金属溶解。2.电解质溶液电解时(均为惰性电极)，pH变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型(1)分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、HSO、KSO等)的电解。2424阴极：4H+4e-=2Hf2阳极：4OH-4e-=Of+2HO电解总反应：2H0=2Hf+0f222阴极产物：h2；阳极产物：02。电解质溶液复原加入物质：H2O。2pH变化情况：原来酸性的溶液pH变小，原来碱性的溶液pH变大，强酸（含氧酸）强碱的正盐溶液pH不

10、变。（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如NaCl、MgBr2等。阴极：2H+2e-=Hf2阳极：2Cl-2e-=Clf2电解总反应：2NaCl2HO=2NaOHHfClf阴极产物：碱和H2；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2。电解液复原通入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需通入HClopH变化情况：电解液pH显著变大。（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSO、AgN0等。43阴极：2Cu2+4e-=Cu阳极：40H-4e-=02f+2H0电解总反应：2CuSO+2HO=2Cu+Of+2H

11、SO42224阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是Cu以及HSO、0o242电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。如电解CuSO溶液，复原需加入4CuOopH变化情况：溶液pH显著变小。例3、【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置zb”瓠化納瀋液洞溟的pH试册fjpri|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()a、d处：2H2O+2e-=H2f+20H-b处：2Cl-2e-=Cl2fc处发生了反应：F

12、e-2e-=Fe2+根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜【变式探究】按如图107所示装置进行实验，并回答下列问题Zn|CuCJICjTOC o 1-5 h zOOaHHbCuSO4溶液KU酚猷溶液图107判断装置的名称：A池为,B池为。锌极为_极，电极反应式为，铜极为极，电极反应式为，石墨棒q为极,电极反应式为，石墨棒C2附近发生的实验现象为。当。极析出224mL气体(标准状态时，锌的质量变化(增加或减少)g，CuSO溶液的质量变24化了(增加或减少了)g。【命题热点突破四】考查金属的腐蚀与防护1.两比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反

13、应2H+2e-=Hf2O+2HO+4e=4OH22负极反应Fe2e-=Fe2+其他反应Fe2+2OH-=Fe(OH)J2V4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)2223Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(2)腐蚀快慢的比较一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。两种保护方法加防护层，如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或

14、表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。电化学防护牺牲阳极保护扌一一原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属；外加电流阴极保护法一一电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。例4、下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()碳棒zn、NH4C1糊状物MnO2图c图d图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D.图d中，Zn-MnO干电池自放电腐蚀主要是由MnO的氧化作用引起的拓展】构成原电池，当作负极时会加快金属的腐蚀。一般来说，金属腐蚀快慢的

15、顺序是：电解原理引起的腐蚀（作阳极）原电池原理引起的腐蚀（作负极）一般的化学腐蚀；当金属受保护时，保护效果排序是：电解原理保护（作阴极）原电池原理保护（作正极）一般的保护措施。【变式探究】利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是（）饱食水CC14a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀段时间后，a管液面高于b管液面a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小a、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e-=Fe2+【高考真题解读】【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置A血化糾瀋液洞溟的pH试纸r-iflHmnJ现象a、d处试纸变蓝；

16、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（）a、d处：2H2O+2e-=H2f+20H-b处：2Cl-2e-=Cl2fc处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜【2016年高考海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是（）AZn为电池的负极正极反应式为2FeO42-+10H+6e-=Fe2O3+5H2O该电池放电过程中电解质溶液浓度不变电池工作时0H向负极迁移【2016年高考上海卷】图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子

17、的物质的量，y轴表示()A.铜棒的质量B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c(SO42-)【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li,CoO2+LiC6=LiCoO2+C6(xv1)。下列关于该电池的说法不正确的是()TOC o 1-5 h z1-x2x626放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移放电时，负极的电极反应式为LiC6-xe-=xLi+C6 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document x66充电时，若转移lmole-,石墨C6电极将增重7xg充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li

18、,CoO2+Li+ HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 21-x2【2016年高考新课标I卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品负极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，负极区溶液pH降低当电路中通过lmol电子的电量时，会有0.5mol的O2生

19、成【2016年高考新课标II卷】Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()负极反应式为Mg-2e-=Mg2+正极反应式为Ag+e-=Ag电池放电时Cl-由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2T【2016年高考新课标III卷】锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)2-。下列说法正确的是()224充电时，电解质溶液中K+向阳极移动充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小放电时，负极反应为：Zn+4OH-2e-=Zn(OH)2-4放电时，电路中通过2m

20、ol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)【2016年高考浙江卷】金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)十已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不.正.确.的是()采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池，A1-空气电池的理论比能量最高M-空气电池放电过程的正极反应式：4Mn+nO2+2nH2O+4ne-=4M(OH)n在M-空气电池中，为防止负极区沉积M

21、g(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜【2016年高考浙江卷】(15分)催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：C02(g)+3H2(gVCH3OH(g)+H20(g)AH=53.7kJmoHIco2(g)+h2(g)CO(g)+h2o(g)ah2II某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据:卜广!二4I、二工A-jI口尸代HUpnj悝可糾Ir乂04富埼;Uq转化和评.j帀醉进择朴g)Cat.112.342.354.

22、Cdi.2IDy门7553Cat.1】.3.Ml口Gil21-.)-J.ft【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比已知：CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJmol-i和-285.8kJmol-iH2O(1)H2O(g)AH3=44.0kJmol-i请回答(不考虑温度对aH的影响)：(5)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生Q极，该电极反应式是。10【2016年高考天津卷】(14分)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)与汽油相比，

23、氢气作为燃料的优点是(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH曇里=FeO42-+3H2f,工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42-,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。一屮一-*1Fe：Ni离子交换膜NaOH浓溶液图1电解一段时间后，c(OH-)降低的区域在傾“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体

24、及时排出，其原因。工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()只Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：。(2015.天津理综，4,6分)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(电池工作一段时间后，甲池的c(SO2-)减小4电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加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(2015.北京理综，12,6分)在通风厨中进行下列实验：步骤叶稀HNq现象Fe表面产生大量尢色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气

25、泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡列说法不正确的是()I中气体由无色变为红棕色的化学方程式：2N0+0=2N022II中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应对比1、11中的现象，说明稀hno3的氧化性强于浓hno3针对III中的现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化(2015.课标全国卷I,11,6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，其正极反应中有CO生成2微生物促进了反应中电子的转移质子通过交换膜从负极区移向正极区电池总反应为CHO+60=6CO+6HO6126222（2015.江苏化学，10,2分）一种熔融碳酸盐

26、燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()coy电极A电极BCO+HNa+ch4+h2o催化剂反应CH+H0=3H+C0，每消耗1molCH转移12mol电子4224电极A上H参与的电极反应为：H+20H-2e-=2H0222电池工作时，C02-向电极B移动电极B上发生的电极反应为：0+2C0+4e-=2C02-2235.（2014.北京理综，8,6分）下列电池工作时，02在正极放电的是（）6.（2014.课标全国卷II，12,6分）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。列叙述错误的是（）、聚合物电解质LiW快离子导体Aa为电池的正极电池充电反应为LiMnO

27、=LiMnO+xLi241x24放电时，a极锂的化合价发生变化放电时，溶液中Li+从b向a迁移(2014.福建理综，11,6分)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是()AgCVAg(只需猥器过)正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变当电路中转移0.01mole-时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子(2014.浙江理综，11,6分)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是:Ni(OH)M=NiOOHMH2已知:6NiOOHNHHOOH-=6Ni(