高中化学二轮复习专题七电化学练习

专题七电化学

［考纲要求］1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常

见化学电源的种类及其工作原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的

措施。

考点一原电池的工作原理及其应用

n核心精讲

i.图解原电池工作原理

外电路电子

氧化

反应

阴离子电解质阳离子

2.原电池装置图的升级考查

装置③

说明（1）无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。（2）在装置①中，由于不可避免会直接发

生Zn+C/+=Cu+Zn2+而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率高。（3）盐桥的作用：原电池装置

由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：①隔绝正负极反应

物，避免直接接触，导致电流不稳定；②通过离子的定向移动，构成闭合回路；③平衡电极区的电荷。（4）

离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过

膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。

2题组集训

题组一原电池电极反应式书写集训

(一)辨析“介质”书写电极反应式

1.按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。

⑴酸性介质，如H2s溶液:

负极：CHsOH-6e-+H=O=CO2+6H+»

3

+

正极：^02+6e-+6H=3H2O»

(2)碱性介质,如KOH溶液:

--

负极：CH30H-6e+80H=C03--F6H20o

3

-

正极：^0?+6e^+3H2O=6OH»

⑶熔融盐介质，如K2c。3：

负极：CH30H-6e-+3C03-=4C02+2H20o

3

-

正极：-02+6e+3C02=3C03-o

(4)掺杂Y2O3的Zr03固体作电解质，在高温下能传导02"：

-2-

负极：CH3OH-6e+30=C02+2H20»

3__

正极：/+6葭=30”。

(二)明确''充、放电”书写电极反应式

2.保镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。己知某银镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、

放电按下式进行：Cd+2Ni00H+2H20错误!Cd(0H)2+2Ni(0H)2。

-

负极：Cd-2e-+2OH=Cd(OH)2«

阳极：2Ni(OH)2+20『一2"=2Ni00H+2H2。。

(三)识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式

3.如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO,和

为原料制备HCOOH和02的原理示意图。

质子交换膜

负极：2H20-4e^=0：i+4H+。

正极：2coz+4H++4e-=2HC00H。

4.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+/JO2+2/2H2O=4M(OH)

I----M----1

O

O

O

金

属O

解质

解质

电

电O

O

O

(MM)O

O

O

阴离子交换膜多孔电极

负极：4M—4"e-=4M”+。

正极：??02+2血0+4小—=4/?0『。

5.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肺（N2H4）为燃料的电池装置如图所示。

KOH溶液

负极：NJli—4屋+40『=2+4上0。

正极：0—4院+2H2。=40『。

方法归纳------------------------------------

锂离子电池充放电分析

常见的锂离子电极材料

正极材料：tiM02（M：Co、Ni、Mn等）

LiM204（M：Co、Ni、Mn等）

LiMP04（M：Fe等）

负极材料：石墨（能吸附锂原子）

负极反应："£0—胫-=乩i++/£

正极反应：Lii-M）2+ALi++xe-=LiM02

总反应：LiirM0?+LiC错误！M+LiMOz。

题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动

6.控制适合的条件，将反应2Fe3++2。2F/++I2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Fl+被还原

C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCL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'+得电子生成Fe?+被还原，厂失去电子生成I被氧化，所以A、

B正确；电流表读数为零时，Fe3+得电子速率等于Fe-失电子速率，反应达到平衡状态，所以C正确；D

项，在甲中溶入FeCL固体，平衡2Fe"+2I2Fe2++L向左移动，I2被还原为I,乙中石墨为正极，不

正确。

7.某同学为探究Ag+和F/+的反应，按下图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表

指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fez（SOJ3溶液，发现电压表

指针的变化依次为偏移减小一一回到零点一一逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为（填

“正”或“负”）极。由实验得出Ag+和Fe?*反应的离子方程式是

答案负Fe2++Ag+Fe3++Ag

r•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。

题组三化学电池集训

（一）燃料电池

-+

8.一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+4HO

下列有关说法正确的是（）

A.检测时，电解质溶液中的酎向负极移动

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CH3CH20H+02=CH3C00H+H2O

D.正极上发生的反应为Ch+4e+2H20=40H

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，阳离子要向正极移动，故

A错误；因电解质溶液是酸性的，不可能存在0H,故正极的反应式为0?+4H++4e-=2m0,转移4moi电

子时消耗1mol02,则转移0.4mol电子时消耗2.24L02,故B、D错误；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。

9.（2015•江苏，10）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（）

电极A电极B

脱水

CH4+H2OI。F

CO2+H2O

催化剂

A.反应(314+压0'卷组3压+(；0,每消耗1molCH4转移12mol电子

B.电极A上H?参与的电极反应为m+20『一2屋二2压0

C.电池工作时，C03—向电极B移动

-

D.电极B上发生的电极反应为02+2C02+4e=2C03-

答案D

-4H2

解析A项，CH4-CO,则该反应中每消耗1molCHa转移6mol电子，错误；B项，该电池的传导介质

为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上上参与的电极反应为压一2r+C02—=C02+IM),错误；C项，原电

池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上参与的电极反应为0+4r+

2co2^=2CO3一,正确。

10.甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品

而越来越受到关注。DMFC的工作原理如下图所示:

质子交换膜

通入a气体的电极是电池的(填“正极”或“负极”)，其电极反应为

-+

答案负极CH30H-6e+H20=C02+6H

解析根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负

极，通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为CH3OH-6e+H2O=CO2+6H

+,正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为0z+4e-+4H+=2压0。

(二)可逆电池

11.(2016•全国卷m,11)锌一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+C)2+40H+2H20=2Zn(OH)2—o下列说法正确的是()

A.充电时，电解质溶液中K+向阳极移动

B.充电时，电解质溶液中c(oir)逐渐减小

C.放电时，负极反应为Zn+40ir—2e-=Zn(OH)々一

D.放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)

答案C

解析A项，充电时，电解质溶液中K+向阴极移动，错误；B项，放电时总反应方程式为2Zn+02+40IT+

2H20=2Zn(0H)a-,则充电时电解质溶液中c(0IT)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生

成的Zr?+将与0IT结合生成Zn(0H)2-,正确；D项，0?〜4e,故电路中通过2mol电子，消耗氧气0.5

moL标准状况下体积为IL2L,错误。

12.（2016•四川理综，5）某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Lii-£oOz+

Li£6=LiCo02+C6（^<l）o下列关于该电池的说法不正确的是（）

A.放电时，Li卡在电解质中由负极向正极迁移

B.放电时，负极的电极反应式为Li£e—xe-=Ei++Ce

C.充电时，若转移1mole-,石墨（Ce）电极将增重7xg

D.充电时，阳极的电极反应式为LiCoOz—xe-=Li-Co02+;ii+

答案C

解析放电时，负极反应为LiC—=ALi++C6,正极反应为Li—EoOz+xe—+疝i+=LiCo（）2,A、B正

确；充电时，阴极反应为Wi++C6+xe-=Li£e,转移1mol屋时，石墨Ce电极将增重7g,C项错误；充

-+

电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCo02—jre=Lii-X：o02+ALi,D项正确。

13.（2017•全国卷III,11）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺

有石墨烯的&材料，电池反应为16Li+W=8Li£1（2WxW8）。下列说法错误的是（）

A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2s6+2反++2屋=3Li2s4

B.电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D.电池充电时间越长，电池中Li2s2的量越多

答案D

解析A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li+移动方向可知，电

极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生Ss-LizSe-Li2s6fLiLi2s2的还原反应，

正确；B项，电池工作时负极电极方程式为Li—屋=反+,当外电路中流过0.02mol电子时，负极消耗的

Li的物质的量为0.02mol,其质量为0.14g,正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a

的导电能力，正确；D项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2S*=3M6Li+;rS8（2WxW8）,故

Li2s2的量会越来越少，错误。

14.（2016•北京市海淀区高三上学期期末）2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充、

放电的超常性能铝离子电池，内部用A1C1匕和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如下图所示。

下列说法不正确的是（）

铝

H3石墨（Q）

A12C17有机阳离子

A.放电时，铝为负极、石墨为正极

B.放电时，有机阳离子向铝电极方向移动

L

C.放电时的负极反应：Al-3e-+7AlC14-=4Al2Cli

D.充电时的阳极反应：Q+A1C1上一葭=CA1CL

答案B

解析A项，放电时是原电池，铝是活性电极，石墨为惰性电极，铝为负极、石墨为正极，正确；B项，在

原电池中，阳离子向正极移动，有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动，错误；C项，根据示意图，放电

-

时，铝为负极，失去电子与A1C1上生成AlzClF,负极反应：Al-3e+7AlC14-=4Al2Cl^,正确；D项，

充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为&+A1C14—正确。

(三)储“氢”电池

15.镶氢电池的化学方程式为NiO(OH)+MH错误!NiO+M+HzO(M为储氢合金，电解质为KOH),下列说法不正

确的是()

A.充电过程中，电池的负极上发生的反应为HzO+M+e-=MH+OH-

B.储氢合金位于电池的负极

C.放电时，OIT向电池的负极移动

D.充电过程中，化学能转化为电能储存在电池中

答案D

解析本题考查了电化学反应原理、电极反应式的书写等，意在考查学生的理解能力及应用能力。据银氢电

池反应原理和化学方程式可知，充电过程为电解池，电池的负极得到电子，发生的反应为压O+M+葭=MH

+OIF,A项正确；根据化学方程式可知，电池的负极有氢生成，M为储氢合金，只能位于电池的负极，B项

正确；放电时，阴离子向负极移动，故电解质中的移向负极，C项正确；充电过程是电能转化为化学能

的过程，D项错误。

16.锲氢电池(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(0H)2+M=Ni00H+MH

-

已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH=6Ni(0H)2+N02-

下列说法正确的是()

A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH+HQ+e—=Ni(0H)2+0IT

B.充电过程中离子从阳极向阴极迁移

C.充电过程中阴极的电极反应式：HzO+M+e-=MH+O『，星0中的H被M还原

D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液

答案A

解析A项，放电过程中，NiOOH得电子，化合价降低，发生还原反应，正确；B项，充电过程中发生电解

池反应，从阴极向阳极迁移，错误；C项，充电过程中，阴极M得到电子，M被还原，压0中的H化合价

没有发生变化，错误；D项，NiMH在KOH溶液、氨水中会发生氧化还原反应，错误。

考点二电解池及其应用

n核心精讲

i.图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)

与电源/极相连与电源负极相连

髓用血血H髓

阴离子阳离子

随一|电解质哂■移向

2.正确判断电极产物

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Fe",而不是Fe"）；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?->

"

r>Br^>Cl">OH（z|C）tt

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+>Zn2+>H+（；K）

3.对比掌握电解规律（阳极为惰性电极）

电解类型电解质实例溶液复原物质

电解水NaOH、H2s0&或Nag水

电解电解质HC1或CuCl2原电解质

放氢生碱型NaClHC1气体

放氧生酸型CuSOa或AgNOsCuO或AgzO

注意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，O?+完全放电之前，可加入CuO或CuCOs复原，而

Ci?+完全放电之后，应加入Cu（OH）2或CU2（OH）2C03复原。

2题组集训

题组一辨析电解原理易错点

1.正误判断，下列说法正确的打，错误的打“X”

（1）电解质溶液导电发生化学变化（V）

⑵电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化（X）

⑶电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液（X）

（4）工业上可用电解MgCL溶液、A1CL溶液的方法制备Mg和Al（义）

⑸电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵金属的原料（J）

⑹用惰性电极电解CuSO&溶液，若加入0.1molCu（OH）2固体可使电解质溶液复原，则整个电路中转移电子

数为0.4mol（V）

题组二电解池电极反应式书写集训

（一）基本电极反应式的书写

2.按要求书写电极反应式

⑴用惰性电极电解NaCl溶液

阳极：2C「-2葭=Clzt。

阴极：2H++2e-=H?t。

(2)用惰性电极电解CuS04溶液

---+

阳极：40H-4e=2H20+02t(或2H20—4e=02t+4H)o

阴极：Cu"+2e―^Cu。

(3)铁作阳极，石墨作阴极电解NaOH溶液

阳极：Fe—2r+20『=Fe(OH)」。

阴极：2HzO+2e-=H,t+20H，

(4)用惰性电极电解熔融MgCL

阳极：2cl——2e-=C12t。

阴极：Mg2++2e-=Mg。

(二)提取“信息”书写电极反应式

3.按要求书写电极反应式

⑴以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为

答案2A1—6e-+3HZO=ALO3+6H+

(2)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHC%溶液作电解液进行电解，生成难溶物R,R受热分解生成化合物

Q,写出阳极生成R的电极反应式：-

答案A1+3HCO3--3e-=Al(OH)3I+3C02f

⑶离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2clp和A1C14组成的离子液体作电解液

时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为

阳极：A1—3葭+7A1C*=4A12cH

阴极：4Al2cH3葭=A1+7A1C14~。

⑷用惰性电极电解KzMnO』溶液能得到化合物KMnO4,则电极反应式为

阳极：Mn04---e-^MnO上。

阴极：2H++2葭=H"。

⑸将一定浓度的磷酸二氢镂(NH此PO0、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为阴极，电解析出

LiFeP04沉淀，则阳极反应式为_____________________________________

+-+

答案Fe+H2PO^+Li-2e=LiFePO4I+2H

(三)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式

4.按要求书写电极反应式

⑴电解装置如图，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：3l2+60lT=I03-+5I-+3压0

阳极：2厂一2屋=1。

阴极：2H2。+2屋t+20H,

(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的S02,当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循

环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下。

阳极：HS03-—2葭+H2O=3H++SO2一。

阴极：2H++2e-^H：jt(或2H20+2e-^H：!t+20FT)。

题组三电解池的“不寻常”应用

类型一电解原理在治理环境中的不寻常应用

5.［2016•天津理综，10(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NazFeO,，同时

获得氢气:Fe+2HQ+201r里髭FeO4—+3压t,工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红

色Fe02一,保电极有气泡产生。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：NazFeO,只

在强碱性条件下稳定，易被压还原。

口

•

o一

l

u

>

o

<u

E，

N

W

①电解一段时间后，C(OIT)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因:

③MNazFeOl随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点，分析/NazFeOj低于最高值的原因:

答案①阳极室②防止NazFefh与出反应使产率降低③M点：c(OIT)低，NazFeO」稳定性差，且反应慢

［或N点：c(0r)过高,铁电极上有Fe(0H)3生成，使Na/eO,产率降低］

解析①根据题意，银电极有气泡产生是酎得电子生成压，发生还原反应，则铁电极上0IT被消耗且无补

充，溶液中的0IT减少，因此电解一段时间后，c(OIT)降低的区域在阳极室。②也具有还原性，根据题意：

NaFeO,只在强碱性条件下稳定，易被压还原。因此，电解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，防止

NazFeO,与压反应使产率降低。③根据题意NazFeO,只在强碱性条件下稳定，在M点：c(0k)低，NazFeO,稳定

性差，且反应慢；在N点：c(0『)过高，铁电极上有Fe(0H)3生成，使NaFeO」产率降低。

类型二电解原理在“制备物质”中的不寻常应用

(一)“单膜”电解池

6.