高考化学二轮复习专题 电化学

专题八：电化学

【考纲要求】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。

考点一盐桥问题面面观

知识精讲

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；

(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。

题组集训

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-+2屋==?12

D.烧杯b中发生的反应为2c「一2e^^=C12

2.[2013•广东理综，33(2)(3)](2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cb是将电能转

化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量

转化效率。限选材料：ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq)；铜片、铁片，锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极

与溶液含相同的金属元素。

②以铜片为电极之一，CuSCU(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可

观察到负极»

③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是,其原因是

(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选

作阳极。

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

3.控制适合的条件，将反应2Fe3++2「2Fe2++L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

4.下图I、H分别是甲、乙两组同学将反应“AsO『+2r+2H+AsO/+L+HzO”设计成的原电池装

置，其中Cl、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（）

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，C上发生的电极反应为k+2e--2「

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。

考点二燃料电池与不同“介质”

知识精讲

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、Ch燃料电池为例，分析电极反应式的书写。

(1)酸性介质，如H2s04。

CH30H在负极上失去电子生成CO2气体，Ch在正极上得到电子，在H+作用下生成HzO。电极反应式

为

_b

负极：CH3OH-6e+H2O=CO2t+6H

3

正极：5°?+6e+6H=3H2O

(2)碱性介质，如K0H溶液。

CH30H在负极上失去电子，在碱性条件下生成COT，ImolCH3OH失去6moie,O2在正极上得到

电子生成OH,电极反应式为

--

负极：CH3OH-6e+80H=C0r+6H2O

3

正极：Jh+6e+3H2O^=6OH

(3)熔融盐介质，如K2cCh。

在电池工作时，cor移向负极。CH-QH在负极上失去电子，在C01的作用下生成C02气体，02在

正极上得到电子，在CO?的作用下生成C0「，其电极反应式为

-

负极：CH3OH-6e+3COr=4CO2t+2H2O

3

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

根据-移向负极，在负极上CH30H失电子生成C02气体，而02在正极上得■电子生成电极反

应式为

负极：CH3OH-6e+3O^=CO2t+2H2O

3

正极：502+6€一=302一

题组集训

题组一判断“酸、碱”介质，理清书写思路

1.(2012.四川理综，11)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CH3cH2OH-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04moi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-+2H20=401

2.将两个箱电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CE和02,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02+2^0+4。=40FT③通入CH4的电极反应

式为CH4+2O2+4e=CO2+2H2。④负极的电极反应式为CH4+IOOH，8e=C0*+7氏0⑤

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

思路归纳

对于燃料电池，正极往往通入02,书写时应注意:

(1)首先书写正极反应式：

+

①酸性O2+4e^+4H=2H2O

②碱性O2+4e+2H2O=4OH

(2)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(HSCU)2固体为电解质传递H",其基本结构如图

所示，电池总反应可表示为2H2+。2=2比0。请回答：

(1)H*由—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

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，可用于电流的方向

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ZrQ,固体,

它在高温下能传导正极生成的02~»

(l)c电极的名称为。

(2)d电极上的电极反应式为。

失误防范

根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区

流向负极区。

考点三突破电解池，应用“不寻常”

知识精讲

“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S2>I->Br>C1>OHX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CuSC>4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CuCC）3

复原，而ClP+完全放电之后，应加入Cu（OH）2或CU2（OH）2c复原。

题组集训

题组一对可充电电池的深度剖析

1.Li/SO2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月青，电池

反应式为2Li+2sChZZLi2s2O4。下列说法正确的是（）

允用

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

2.某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为

Li।,tCoO2+LivC6=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Li.、C6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—.rCoCh+xLi"+xe=LiCoC>2

方法技巧

对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应;

外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“+”极与外接直

流电源的正极相连，电池的“一”极与外接直流电源的负极相连。

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

pH为3.5~6.5

Cr2O?"为主的废水

含铝废水，原理示意图如右，下列说法不正确的是()

A.A为电源正极

B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为

2+3+3+

Cr2O7+6Fe+14H'=2Cr+6Fe+7H2O

C.阴极区附近溶液pH降低

D.若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44L(标准状况)时，有0.1molCnO彳被还原

(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图如下：

电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极，

(DA极为,电极反应式为。

(2)B极为,电极反应式为

(三)处理废气

ANa2sO3溶液

a©IJOb

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)

稀硫酸

⑴图中极要连接电源的(填“正”或"负”)极，

a亩后交暖蔡一方爵交换膜

C口流出的物质是O

(2方0歹放电的电极反应式为

(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

考点四“两比较”“两法”突破金属的腐蚀与防护

知识精讲

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=H2TO2+2H2O+4e=4OH

负极反应Fe_2e=Fe2+

2+

Fe+2OH=Fe(OH)2；

其他反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

Fe(OH)3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•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。

题组集训

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—2e^^Fe2+

2.右图是用铁卸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

铜质零件

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02

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+

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H2s04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（)

、.--

海水1

图a图b图c图d

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上放出气体的速率也增大

D.图d中，Zn-MnCh干电池自放电腐蚀主要是由MnCh的氧化作用引起的

4.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是（）

图1图2图3图4

A.图1中，铁钉易被腐蚀

B.图2中，滴加少量K"Fe（CN）6］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，主要是由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

考点五正确理解“电解池”的串联突破电化学的计算

知识精讲

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4mol屋为桥梁可构建如下关系式：

4e〜2C”（Br2、b）〜

阳极产物

4

2H2〜2Cu~4Ag~小1

阴极产物

（式中M为金属，“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。

题组集训

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+3O2+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CH30H—6e+2H2O=COr+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C11SO4溶液恢复到原浓度

D.甲池中消耗280mL(标准状况下)02,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体

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。

⑴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)。

(4)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)。

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。

专题突破训练

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()ab

r1

A.a和b用导线连接时，铁片上会有金属铜析出Cu

B.a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为2H++2e、=H2T

三

三I

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三

二

三

D.a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，+向铜电极移动三

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

D.K与M连接时,石墨电极反应式：40FT—4e-=2H2O+O2f

捡酸和食盐的混合液

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

2一

法中，正确的是)

三

A.由TiCh制得1mol金属Ti,理论上外电路转移2moi电子三

多

B.阳极的电极反应式为C+2C)2--4e-—C02f石墨钛网电极槽金属钛

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

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，SOT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=N21+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

5.一种太阳能电池的工作原理如下图所示，电解质为铁氧化钾K3［Fe(CN)6］和亚■铁氧化钾K4Fe(CN)6］的

混合溶液，下列说法不正确的是()

A.K+移向催化剂b

催

催

化

太化

催化剂表面发生的化学反应：［)：［)：

B.aFe(CN6T-e=Fe(CN6T剂

阳剂(Fe(CN)6|*-[Fe(CN)f

光ab

一

C.Fe(CN)钉在催化剂b表面被氧化一

4

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

6.太阳能光伏发电系统是被称为“21世纪绿色光源”的半导体照明(LED)系统(如图)。已知发出白光的LED

是将GaN芯片和轨铝石榴石(YAG,化学式：Y3Al5。切芯片封装在一起做成。下列说法中不正确的是

()

A.光伏发电是将太阳能转变为电能

B.上图中N区半导体为负极，P区半导体为正极,

电流从a流向b

①@①①①①①①⑷①①®

电极太阳光伏电池的光电转换系统P区正电极导线

C.YAG中轨显+3价

D.Ga与N在元素周期表中不处于同一主族

7.早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔)2^=4Na+O2f+2H2。；后来盖・吕

萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe+4NaO是里上Fe3「O4+2H2T+4NaJ

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一-2e-==H2T+ChT

B.盖・吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强

石墨

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

8.相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是)

铁球

均匀

铁勺呼干铁钟钉

铁炒锅吵铜镀层酸雨)

食盐水_______铜板

食盐(子匚4'

塑料盆理料板

BCD

9.下列图示中关于铜电极的连接错误的是)

铜锌原电池电解氯化铜溶液

Hi—I

Zn石墨

(一)、

“稀硫酸氯化铜溶液

AD

10.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

(4)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”)。

11.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:

Na*+2+2+

成分KCaMgClsolHCO3

含量/mg・Lr9360832001100160001200118

(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。

Hi

一

一

阴

阴

阳

阳

离

离

离

离

子

子

子

子

交

交

交

交

换

换

换

换

膜

膜

膜

膜

IIaIIbIIcIII

电渗析原理示意图

①阴极的电极反应式为。

②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCCh和