电化学综合试题

电化学专题

盐桥问题、燃料电池与不同"介质''、电解原理的应用、金属的腐

知识点

蚀与防护、电化学的计算

1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反

应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属

教学目标

发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

电解原理的应用、金属的腐蚀与防护、写出电极反应式和电池反

教学重点

应方程式

教学难点写出电极反应式和电池反应方程式、电化学的计算

教学过程

一、复习预习

原电池和电解池的工作原理

二、知识讲解

考点/易错点1盐桥问题面面观

1.电化学装置中都有两个电极，分别发生氧化反应与还原反应。若两个电极插在

同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现

浓度差，以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电

流的稳定。为解决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中，有时

也可在电解池中出现,其主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。

盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。

2.盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而围绕盐桥的电化学知识已成为新课改

地区命题

的一个热点，所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。常从以下四方面命题。

(1)考查盐桥的作用；

(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写;

⑶考查盐桥内溶液离子的移动方向；

(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。

题组一明确原理，设计装置

1.根据下图，下列判断中正确的是

A.烧杯a中的溶液pH降低

2二

Z

B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-=H2

D.烧杯b中发生的反应为2C「-2屋===C12

答案B

解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则。2

在Fe电极发生还原反应：02+2氏0+41===40H-,烧杯a中c(OIT)增大,

+

溶液的pH升高。烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn—2e一===Zn2o

方法归纳

1.工作原理

原电池的闭合回路有外电路与内电路之分，外电路的电流是从正极流向负极，内

电路是从负极流向正极，故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极。(盐

桥中的阳离子移向正极区，阴离子移向负极区，以维持电荷守恒)。

2.设计思路

首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状

态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解液。然后补充

缺少的电极材料及电解液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属

作电极(使用惰性电极也可)，电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同

的物质。最后再插入盐桥即可。

题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动

2.控制适合的条件，将反应2Fe3++2F2Fe2++b设计成如下图所示的

原电池。下列判断不正确的是

A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原

C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCb固体,

乙中的石墨电极为负极

答案D

解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe时得电子变成Fe"被还原，厂失去

电子变成L被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时Fe?+得电子速率等于

Fe2+失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCk固体，平衡2Fe"

+2I-2Fe2++L向左移动，L被还原为广，乙中石墨为正极，D不正确。

3

3.下图I、II分别是甲、乙两组同学将反应“ASCU3-+2「+2H+ASO3-

+I2+H2O”设计成的原电池装置，其中C］、C2均为碳棒。甲组向图I烧杯中逐

滴加入适量浓盐酸；乙组向图IIB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。下列

叙述中正确的是

A.甲组操作时，电流计(G)指针发生偏......……

转

B.甲组操作时，溶液颜色变浅

C.乙组操作时，C2做正极

D.乙组操作时，Ci上发生的电极反应为k+2e-==2厂

答案D

3

解析装置I中的反应，AsOl+2「+2H+AsO:i-+I2+H2O,当加入适量

浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作,

电流计⑹指针不会发生偏转，但由于I?浓度增大，所以溶液颜色变深。向装置

-+

HB烧杯中加入NaOH溶液中，As0：r-2e+2H2O===AsO?~+2H,电子沿

导线到G棒，L+2e-===21-，所以G为负极，G为正极。

失误防范

(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用

盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。

(2)电子流向的分析方法

①改变条件，平衡移动；②平衡移动，电子转移；③电子转移，判断区域；④根

据区域，判断流向；⑤根据流向，判断电极。

考点/易错点2燃料电池与不同“介质”

不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：

一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、。2燃料电池

为例，分析电极反应式的书写。

(1)酸性介质,如H2so4。

X知识精讲

CH30H在负极上失去电子生成C02气体，。2在正极上得到电子，在H+作用

下生成H2。。电极反应式为

负极：CH3OH—6e-+H2O===CO2T+6H

正极：2'5O2+6e+6H+=3比0

(2)碱性介质，如KOH溶液。

CH30H在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO32，ImolCH30H失去6

-

mole,02在正极上得到电子生成OH-,电极反应式为

2-

负极：CH3OH-6e~+80H-===CO3+6H2O

3

正极：202+6e-+3H2O===6OH-

(3)熔融盐介质，如K2co3。

在电池工作时，C03?-移向负极。CH30H在负极上失去电子，在C03?-的作用

下生成C02气体，02在正极上得到电子，在C02的作用下生成CO32,其电极

反应式为

2-

负极：CH3OH—6e-+3CO3-4CO2T+2H2O

32-

正极：2O2+6e"+3CO2===3CO3

(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的。2一。

根据一移向负极，在负极上CH30H失电子生成C02气体，而。2在正极上

得电子生成。2,电极反应式为

2-

负极：CH3OH-6e~+3O-CO2f+2H2O

正极：2^02+66-===30?—

题组一判断“酸、碱”介质，理清书写思路

1.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3cH20H

-+

-4e+H2O===CH3COOH+4H。下列有关说法正确的是()

A.检测时，电解质溶液中的H,向负极移动

B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H20

D.正极上发生的反应为O2+4e+2H2O===4OH

答案C

解析解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中,

阳离子要往正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在0旷，故

+

正极的反应式为02+4H+4e~===2H,0,转移4mol电子时消耗1mol02,则

转移0.4mol电子时消耗2.24L0〃故B、D错；电池反应式即正负极反应式之

和，将两极的反应式相加可知C正确。

2.将两个的电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CR和。2,即可产

生电流。下列叙述正确的是（）

①通入CH4的电极为正极

②正极的电极反应式为。2+2比0+46===4OH

-

③通入CH4的电极反应式为CH4+2O2+4e-CO2+2H2O

-2-

④负极的电极反应式为CR+IOOFF-8e===CO3+7H2O

⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动

⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动

A.①③⑤B.②④⑥C.④⑤⑥D.①②③

答案B

解析根据题意知发生的反应为CH.+202===C02+2H20,反应产生的CO?在KOH溶

液中会转化为C0｝。CH”为还原剂，应通入电源的负极，所以①错误；正极的

电极反应式为02+2上0+45===40/，故②④正确，③错误；放电时溶液（原

电池内电路）中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，⑤错误，⑥正确。

思路归纳：对于燃料电池，正极往往通入①，书写时应注意:

⑴首先书写正极反应式：

①酸性缶+4钎+4H*===2HQ②碱性O2+4e'+2H2O===4OH'

⑵然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。

题组二区分介质"状态”，判断离子流向

3.某燃料电池以Ca（HSOJ固体为电解质传递H卡,其基本结

构如图所示，电池总反应可表示为2H2+。2===2出0。

清回答：

(1)H+111—极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。

(2)b极上发生的电极反应式是o

答案(l)a

(2)0；+4e'+4H+===2H2O

解析a极为负极，b极为正极，电极反应式分别为

负极：2Hj-4e=—4H*

正极：02+4e-+4H*==2H2O,其中正极上的来自负极生成的H，。

4.科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航

空。如下图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4

和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导正极生

成的

(2)d电极上的电极反应式为

A/

一J■杂/YQ,的ZrO,固体

■土金属材内为电极

答案⑴正极(2)CH,+4(r_8e-===C02t+2H20

解析根据电流的流向，可判断c为正极，d为负极。在正极通入空气，电极反应

式为202+8e-===4(r,在负极上通入CH”电极反应式为CH,+4(T—8e-===C02

t+2H20O

考点/易错点3突破电解池，应用“不寻常”

六点''突破电解池

1.分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极

的反应为“阳氧阴还

2.剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。

3.注意放电顺序。

4.书写电极反应，注意得失电子守恒。

5.正确判断产物。

（1）阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，

电极溶解（注意：铁作阳极溶解生成Fe2+,而不是Fe3+）；如果是惰性电极，则

需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S?->F>B「>CF>0H

一（水）。

（2）阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag+>Hg2+>Fe3

+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>H+（水）

6.恢复原态措施。电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法

分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电

极电解CuS04溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CuC03复原，而

+完全放电之后，应力口入Cu（OH）2或Cu2（OH）2c。3复原。

题组一对可充电电池的深度剖析

1.Li/SC）2电池具有输出功率高和低温性能好等特点，其电解质是LiBr,溶剂是

碳酸丙烯酯和乙懵，电池反应式为2Li+2sCh放电充电Li2s2O4。下列说法正确

的是（）

A.该电池反应为可逆反应

B.放电时"，Li+向负极移动

C.充电时，阴极反应式为Li++e-===Li

D.该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液

答案c

解析本题考查电化学知识。电池的放电和充电是在不同的反应条件下发生的，

故该电池反应不能叫可逆反应，A项错误。放电时，Li+向正极移动，B项错误。

充电时，阴极发生还原反应：Li++e-===Li,C项正确。若电解质溶液换成LiBr

的水溶液，则碱金属锂会和水发生反应，D项错误。

2.某种口J充电聚合物锂离子电池放电时的反应为Li]—xCoC>2+LixC6===6C+

LiCoO2,其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是()

A.放电时I4C6发生氧化反应

B.充电时，Li+通过阳离子交换膜从左向右移动

C.充电时将电池的负极与外接电源的负极相连

D.放电时,电池的正极反应为Li]—xCoCh+xLi，+xe===LiCoO2

答案B

解析放电时，

+

负极：LixCf>—xe"===xLi+6C

-+

正极：Li^,Co02+xe+xLi===LiCo02

充电时，

阴极：xLi++6C+xe-===LiCi

+

阳极：LiCo02—xe===xLi+Lii-xCo02

左边为负极区，右边为正极区，放电时，Li+在负极区生成移向正极区，而充

电时，Li+从右向左移动。

题组二电解原理的“不寻常”应用

(一)处理废水

3.某工厂采用电解法处理含铭废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛

放含铭废水，原理示意图如右，下列说法不正确的是

几手不含

六侨许的水

A.A为电源正极

B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O7^+6Fe2

+3+3+

+14H===2Cr+6Fe+7H2OpH为33-6.5

为上的废水

C.阴极区附近溶液pH降低

2

D.若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44L(标准状况)时，W0.1molCr2O7

-被还原

答案C

解析根据图示，A作阳极，B作阴极，电极反应式为

阳极：Fe—2e一===Fe2-

+-

阴极:2H+2e===H2f

2-2++3+

然后，Cr207+6Fe+14H===2Cr+6Fe"+7H20

由于在阴极区c(H+)减小，pH增大。根据6H2〜6Fe?+〜CrQ广得，当有13.44

2-

L(标准状况)比放出时,应有0.1molCr2O7被还原。

(二)制备物质

4.电解尿素［CO(NH2)2］的碱性溶液制氢气的装置示意羊时年

图如下：电解-%

电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电尿素

极，相眼

(1)A极为,电极反应式为

O

(2)B极为，电极反应式为

2

答案⑴阳极C0(NH2)2+80H--6e~===N2T+C0-3+6H20

-

(2)阴极6H20+6e-===3H"+60H

+-

解析员产生是因为H20电离的H在阴极上得电子，即6H20+6e===3H2t+60H

，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为C0(NH?)2—6铲+80/===岫

t+COQ+6Ho阳极容易错写成40旷一4e-===2H20+02t。

(三)处理废气

5.用NaOH溶液吸收烟气中的S02,将所得的Na2s。3溶液进行电解，可循环再

生NaOH

，同时得到H2so4,其原理如下图所示。(电极材

料为石墨)

(1)图中a极要连接电源的(填“正”或"负")稀破酸

极，C口流出的物质是o(2)SC)32一放电的

电极反应式为o

(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因

答案(1)负硫酸

4

(2)SO3A-2e~+H2O===SOr+2H

+

(3)(3)H20H+OH",在阴极H+放电生成©C(H+)减小，水的电离平衡正

向移动，碱性增强

解析根据Na+、SO厂的移向判断阴、阳极。Na+移向阴极区，a应接电源

负极，b应接电源正极，其电极反应式分别为

z-2+

阳极：S03-2e-+H20===S0.,~+2H

--

阴极：2H20+2e===H2t+20H

所以从C口流出的是HBO”在阴极区，由于酎放电，破坏水的电离平衡，c(H

)减小，c(0『)增大，生成NaOH,碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH

溶液。

考点/易错点4“两比较”“两法”突破金属的腐蚀与防护

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

---

正极反应2H_+2e==H:tO2+2H^>+4e=^OH

负极反应Fe-2e-=^e2"

Fe2-+2OH-=Fe(OH)21

其他反应

4Fe(0H)：+O2+2HS)=4Fe(OH)3

Fe(OH),失去部分水转化为铁锈

(2)腐蚀快慢的比较

①一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。②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。③活泼性不同的两种金属，活

泼性差别越大，腐蚀越快。④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。

2.两种保护方法

(1)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；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金

属。

(2)电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法——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；

②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电

极。

题组一两种腐蚀的比较

1.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()

A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀

B.一段时间后，a管液面高于b管液面

C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe—2b十

答案c

解析根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电

极反应为

-2+-

左边负极：Fe-2e===Fe正极：02+4e+2H20===40H"

右边负极：Fe-2e~===Fe2+正极：2H++2/===H2t

a处、b处的pH均增大，C错误。

2.右图是用铁钾钉固定两个铜质零件的示意图，若该零件置于潮湿空气中,

下列说法正确的是（）

A.发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2

B.铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收。2

料质零件

C.铁易被腐蚀，铁发生氧化反应，Fe-2e===Fe2+

D.发生化学腐蚀：Fe+Cu2+—Cu+Fe2^

答案C

解析发生吸氧腐蚀，正极反应02+240+4屋===40H",负极反应：2Fe—4e

2Fe",C正确。

失误防范

正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液

发生吸氧腐蚀；NH4cl溶液、稀dSS等酸性溶液发生析氢腐蚀。

题组二腐蚀快慢与防护方法的比较

3.（2012•山东理综，13）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（）

A.图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀

越严重

B.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±

放出气体的速率也增大

D.图d中，Zn-MnC>2干电池自放电腐蚀主要是

由MnCh的氧化作用引起的

经酸化的

3%NaCI溶液

答案B图2

解析A项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触,

易发生吸氧腐蚀；B项，开关由M改置于N时，Zn作负极,

Cu-Zn合金作正极，合金受到保护；C项，接通开关形成原

电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项，Zn-Mn02

干电池自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电.

4.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()

A.图1中，铁钉易被腐蚀

B.图2中，滴加少量K31Fe(CNH溶液，没有蓝色沉淀出现

C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是山于高温下铁发生化学腐蚀

D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

答案C

解析A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe—

2e-===Fe",Fe计与[Fe(CN)e『一反应生成Fe3[Fe(CN)J蓝色沉淀；D项，为

牺牲阳极的阴极保护法,Mg块相当于原电池的负极。

考点/易错点5正确理解“电解池”的串联突破电化学的计算

电化学计算的基本方法和技巧：

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子

质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种

方法：

1.根据电子守恒计算

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依

据是电路中转移的电子数相等。

2.根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

3.根据关系式计算

根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需

的关系式。如以通过4moie-为桥梁可构建如下关系式：

4e-2Cl2(Br2.12)~02——阳极产物

2H2〜2Cu〜4Ag〜114M——阴极产物(式中M为金属，n为其离子的化合

价数值)

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系

式便能快速解答常见的电化学计算问题。

题组一无明显“外接电源''的电解池"串联”的判断与计算

1.如下图所示，其中甲池的总反应式为2cH3OH+3C>2+4KOH==2K2cO3+

6H2O,下列说法正确的是

A.甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是

化学能转化电能的装置

B.甲池通入CH30H的电极反应式为CH3(DH—6e

_2-+

+2H2O=CO3+8H

C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量

CU(0H)2固体能使CuS04溶液恢复到原浓度

D.甲池中消耗280mL(标准状况下)。2,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体

答案D

解析甲池为原电池，作为电源，电解乙池、丙池两个电解池。根据原电池的形

成条件，通入CH30H的•极为负极，通入6的一极为正极，所以石墨、Pt（左）

作阳极,Ag、Pt（右）作阴极;B项,负极反应：CH30H-6e-+80H-===C0厂+

6H20；C项,应加入CuO；D项,丙池中：MgCh+2H2。电解,Mg（OH）zI+C1"+

H21,消耗0.0125mol02,转移0.05mol电子，生成0.025molMg（0H）2,其

质量为1.45go

题组二有明显“外接电源''的电解池"串联”的判断与计算

2.在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回

答下列问题。

（1）电源中X电极为直流电源的极。

（2）pH变化：A：,B：,C：（填“增大”、“减小”或“不

变，，）

（3）通电5min时，B中共收集224mL（标准状况下）气体，溶液体积为200mL,

则通电前C11SO4溶液的物质的量浓度为（设电解前后溶液体积无变化）。

⑷若A中KC1足量且溶液的体积也是200mL,电解后，溶液的pH为

（设电解前后溶液体积无变化）。

答案⑴负(2)增大减小不变(3)0.025mol-L-1(4)13

解析(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNCh溶液时，Ag+在阴极发生还原反

应变为Ag,所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负

极。

(2)电解KC1溶液生成KOH,溶液pH增大；电解CuSO”溶液生成H2S0”，溶液

pH减小；

电解AgNOs溶液，银为阳极，不断溶解，Ag+浓度基本不变，pH不变。

(3)通电5min时，C中析出0.02molAg,电路中通过0.02mol电子。B中

共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电

子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSOi溶液，生成6,后

电解水，生成&和％,B中收集到的气体是和H?的混合物。设电解CuSO』溶液

时生成的物质的量为x,电解达0时生成Oz的物质的量为y,则4x+4y=0.02

mol(电子转移守恒)，x+3y=0.01mol(气体体积之和),解得x=y=0.0025mol,

所以n(CuS0,)=2X0.0025mol=0.005mol,c(CuSO)=0.005mol4-0.2L=

0.025mol-L-'o(4)通电5min时,A中放出0.01molH2,溶液中生成0.02mol

KOH,c(OH-)=0.02mol+0.2L=0.1mol-L-1,pH=13o

失误防范

(1)无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判

断“电源”的正、负极，从而判断阴、阳极。

(2)有明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“电极现象”判断阴、阳

极，从而判断电源的正、负极，进一步判断其它“电解池”的阴、阳极。

三、课堂运用

【基础】

1、某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是（）

A.a和b用导线连接时，铁片上会有金属铜析出

B.a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为2H++2e-===H2f

C.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色

D.a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2+向铜电极移动

【答案】C

【解析】当a、b相连时，构成原电池，负极：Fe—2e-===Fe",正极，Ci?

++2e-===Cu,A、B均错；D项，Cu作阳极，Fe作阴极，所以Cu”只能向阴

极上移动。

2、用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是（）

A.K与N连接时，铁被腐蚀

B.K与N连接时，石墨电极产生气泡

C.K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大

盐酸和食拄的混合液

--

D.K与M连接时，石墨电极反应式：4OH-4e==2H2O

+02：

【答案】D

【解析】K与N连接时，构成原电池，发生析氢腐蚀，A、B正确；K与M连

接时，电极反应式为阳极:2Cr-2e-===Cl2f,阴极：2H++2e-===H",D项

错误。

3、研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利

用右图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说

法中，正确的是（）

A.由TiO2制得1mol金属Ti,理论上外电路转移2moi电子

B.阳极的电极反应式为C+2O2-------4e-==C02f

C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少

D.若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“+”接线柱应连接Pb电极

【答案】B

【解析】根据图中信息，电极反应为阳极：C+2（T—4e-===C0"阴极：

+-

2Ca+4e===2CaTiO2+2Ca===Ti+2CaOA项，制得1molTi,外电路应转

移4mol院；C项，制备钛前后，CaO的总量保持不变；D项，“+”接线柱应

接外接电源的正极，即Pb02o

2

4、在下列装置中，MS04和NS04是两种常见金属的易溶盐。当K闭合时，SO4

从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是（）

A.溶液中C（M2+）减小

B.N的电极反应式：N===N2+4-2e-

C.X电极上有H2产生，发生还原反应

D.反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀

【答案】C

【解析】当K闭合时，根据SO厂的移向，可判断M极为负极，N极为正极,

Y为阳极，X为阴极，电极反应式分别为负极：M—2院===M2+,正极：N2++2e

_

===N,阳极:2Cr-2e-===Cl2t;阴极：2H++2e-===H",在X极(阴极)附近

Ar++3OH-===A1(0H)3I,只有C项正确。

5.一种太阳能电池的工作原理如下图所示，电解质

।——---------1

催

为铁氟化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氟化钾.催

化

化

，

剂

pn剂[FKCNkF(Fe(CNll

K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是光ab

A.K+移向催化剂b

B.催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]"—e-===[Fe(CN)6『一

3

C.Fe(CN)6~在催化剂b表面被氧化

D.电解池溶液中的[Fe(CN)6]”和[Fe(CN)6f-浓度基本保持不变

【答案】C

【解析】根据电子的流向，左电极为负极，右电极为正极，K+移向正极，

A项正确；负极反应式为[Fe(CN)6]--e-===[Fe(CN)6『，正极反应式为

3--4

[Fe(CN)6]+e===[Fe(CN)6]~,B、D正确；C项[Fe(CN”]3-在催化剂b表面

被还原，错误。

【巩固】

1、早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔)一电解

4Na+O2T+2H2O；后来盖・吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe+

4NaOH=====l100℃Fe3O4+2H2f+4Nafo下列有关说法正确的是()

A.电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电解反应为20H—2e一==H2f+02T

B.盖•吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强

C.若戴维法与盖•吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同

D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠（如上图），电解槽中石墨极为阴极,

铁为阳极

【答案】C

【解析】电解熔融NaOH电极反应式为阴极：4Na++4e-==4Na,阳极：

--

4OH-4e===O2t+2H.0,A错误；D项中，若铁作阳极，则铁被电解，D错误；

C项，电解熔融NaOH若制得4molNa,则转移4mol屋，盖•吕萨克法制得4

molNa,则转移8mole-。

2、下列图示中关于铜电极的连接错误的是（）

铜钟原电池电加以化铜溶液

奴化铜溶液

D

答案c

解析镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极

相连。

【拔高】

1、某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

完成下列填空：

(1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式;

在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。

(2)写出正、负极反应的方程式。正极：，负极:

(3)按图1装置实验，约8分钟才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清

晰地观察到液柱上升的是(填字母序号)。

a.用纯氧气代替具支试管内的空气

b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物

c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水

⑷升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施

(填“可行”或“不行”)o

[-1

正极负极

空六技-食处水

答案⑴

-2+

(2)2H20+02+4e===40HFe—2e-===Fe

(3)abc

(4)不行

(5)解析(1)(2),电子由负极到正极，正极:02+4e-+2H20===40H-,负极:

2Fe—4e-===2Fe?+。（3）a项，增大02的浓度，加快腐蚀，b项，增大接触面

积，加快腐蚀，c项，可清晰地观察液柱。（4）因为加热具支试管，把空气赶

出，腐蚀更慢。

2、海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5〜8.6之间。

某地海水中主要离子的含量如下表：

成分Na*KTCa2"Mg2-crsorHCO；

含量

9360S32001100160001200118

mgL-l

（1）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。

其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过。

①阴极的电极反应式为o

②电解一一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg（OH）2,写出生成

CaCO3的离子方程式o

③淡水的出口为a、b、c中的出口。

（2）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化

学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：

LiRPO*11Po彳

充电

■也

该电池电解质为传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的极（填“正

或“负”），电极反应式为______________________

-2+-

答案(l)@2H20+2e'===H2t+20H(2)Ca+0H-+HC03===CaC031+H20

③b(2)正FePO,+e-+Li+===LiFePO,

解析(1)①电解海水，阴极是仁得电子，而不是活泼金属阳离子，2出0+2院

===H2t+201o

②由于在阴极区小不断放电，破坏水的电离平衡，c(0H-)增大，致使Ca2++0H

~+HC03-===CaC0：i；+H20O③因为在阴极区除去Ca?+、Mg",所以淡水应b口

出。(2)放电时的电极反应式分别为负极：Li-e-===Li+,正极：FePOi+Li

+

+e-===LiFeP04o

3、A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示:

阳离子Na\K\Cu2-

阴离子SO?、OH-

如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B

溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得

乙中c电极质量增加了16go常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如

图2所示。请回答下列问题：

(1)M为直流电源的极，b电极上发生的电极反应为

(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为

(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：

(4)要使两烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是(写出要加入的

物质和质量)o

_2+

答案⑴负40H--4e===2H,0+02t(2)5.6L(3)2Cu+2也0=====电解

+

2Cu+4H+02t(4)水、4.5g

解析根据题意，乙中为CuS04溶液，c电极为阴极，M为负极，N为正极。丙为

Na2sol或K2s0”甲为NaOH或KOH溶液,b为阳极，电极反应式为40H—4/===2乩0

+

+02fo(2)e电极为阴极，电极反应式为2H+2e-===H2t,其在标准状况下

+

的体积为16g64g•mol-1X22.4L•mor'=5.6Lo(3)2Cu+2H2O=====

电解2Cu+4H++O"。(4)电解NazSOq或K2s0,溶液，实质是电解水，所以应向

丙烧杯中加水，其质量为4.5go

课程小结

1、原电池和电解池的工作原理，电极反应式和电池反应方程式。

2、电解原理的应用、金属的腐蚀与防护、电化学的计算

教学过程

一、复习预习

原电池和电解池的工作原理

二、知识讲解

考点/易错点1盐桥问题面面观

3.电化学装置中都有两个电极，分别发生氧化反应与还原反应。若两个电极插在

同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现

浓度差，以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电

流的稳定。为解决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中，有时

也可在电解池中出现,其主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。

盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。

4.盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而围绕盐桥的电化学知识已成为新课改

地区命题

的一个热点，所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。常从以下四方面命题。

(1)考查盐桥的作用；

(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写；

(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向；

(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。

题组一明确原理，设计装置

1.根据下图，下列判断中正确的是

A.烧杯a中的溶液pH降低

B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-=H2

D.烧杯b中发生的反应为2C「-2e-===C12

答案B

解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则。2

在Fe电极发生还原反应：O2+2H2O+4e"===40H',烧杯a中c(OH-)增大,

+

溶液的pH升高。烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn—2e-===Zn2o

a.

方法归纳

2.工作原理

原电池的闭合回路有外电路与内电路之分，外电路的电流是从正极流向负极，内

电路是从负极流向正极，故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极。（盐

桥中的阳离子移向正极区，阴离子移向负极区，以维持电荷守恒）。

3.设计思路

首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状

态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解液。然后补充

缺少的电极材料及电解液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属

作电极（使用惰性电极也可），电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同

的物质。最后再插入盐桥即可。

题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动

2.控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-2Fe2++b设计成如下图所示的

原电池。下列判断不正确的是

E.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

F.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原

G.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

H.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCb固体,

乙中的石墨电极为负极

答案D

解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe"得电子变成Fe?+被还原，厂失去

电子变成L被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时Fe"得电子速率等于

Fe2+失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCk固体，平衡2Fe：'+

+2F2Fe2++L向左移动，L被还原为「，乙中石墨为正极，D不正确。

3

3.下图I、II分别是甲、乙两组同学将反应“AsO43-+2「+2H+ASO3"

+I2+H2O”设计成的原电池装置，其中Ci、C2均为碳棒。甲组向图I烧杯中逐

滴加入适量浓盐酸；乙组向图HB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。下列

叙述中正确的是

E.甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转

F.甲组操作时，溶液颜色变浅C)

G.乙组操作时，C2做正极

«==,==•NaAsO

AB-K4

H.乙组操作时，G上发生的电极反应为b+II

20=21-

答案D

解析装置I中的反应，As0l+2「+2仁AsOt+L+EO,当加入适量

浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作,

电流计⑹指针不会发生偏转，但由于h浓度增大，所以溶液颜色变深。向装置

+

II