1、高中化学二轮复习训练题 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1图解原电池工作原理2原电池装置图的升级考查说明(1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。(2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=CuZn2而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。(3)盐桥的作用：原电池装置由装置到装置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：隔绝正负极反
2、应物，避免直接接触，导致电流不稳定；通过离子的定向移动，构成闭合回路；平衡电极区的电荷。(4)离子交换膜作用：由装置到装置的变化是“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。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。(1)酸性介质，如H2SO4溶液：负极：CH3OH6eH2O=CO26H。正极： O26e6H=3H2O。(2)碱性介质，如KOH溶液：负极：CH3OH6e8OH=CO6H2O。正极： O26e3H2O=6OH。(3)熔融盐介质，如K2CO3：
3、负极：CH3OH6e3CO=4CO22H2O。正极： O26e3CO2=3CO。(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2：负极：CH3OH6e3O2=CO22H2O。正极： O26e=3O2。(二)明确“充、放电”书写电极反应式2镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2。负极：Cd2e2OH=Cd(OH)2。阳极：2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O。(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
4、排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。负极：2H2O4e=O24H。正极：2CO24H4e=2HCOOH。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4MnO22nH2O=4M(OH)n。负极：4M4ne=4Mn。正极：nO22nH2O4ne=4nOH。5液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。负极：N2H44e4OH=N24H2O。正极：O24e2H2O=4OH。锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材
5、料正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M：Fe等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCnxe=xLinC正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2总反应：Li1xMO2LixCnnCLiMO2。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2Fe32I2Fe2I2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FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案D解析
6、由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子生成Fe2被还原，I失去电子生成I2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Fe2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FeCl2固体，平衡2Fe32I2Fe2I2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Fe2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Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小回到零点逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为_(填“正”或“负”)极。由实验
7、得出Ag和Fe2反应的离子方程式是_。答案负Fe2AgFe3Ag1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CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。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0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L
8、氧气C电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为O24e2H2O=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，阳离子要向正极移动，故A错误；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH，故正极的反应式为O24H4e=2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，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()A反应CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4转移1
9、2 mol电子B电极A上H2参与的电极反应为H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO向电极B移动D电极B上发生的电极反应为O22CO24e=2CO答案D解析A项， H4O，则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol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H2参与的电极反应为H22eCO=CO2H2O，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O2参与的电极反应为O24e2CO2=2CO，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
10、作原理如下图所示：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CH3OH6eH2O=CO26H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 CH3OH6eH2O=CO26H，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O24e4H=2H2O。(二)可逆电池11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2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。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(
11、OH)逐渐减小C放电时，负极反应为Zn4OH2e=Zn(OH) D放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(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2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)，则充电时电解质溶液中c(OH)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2将与OH结合生成Zn(OH)，正确；D项，O24e，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L，错误。12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Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)
12、。下列关于该电池的说法不正确的是()A放电时，Li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LixC6xe=xLiC6C充电时，若转移1 mol e，石墨(C6)电极将增重7x gD充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi答案C解析放电时，负极反应为LixC6xe=xLiC6，正极反应为Li1xCoO2xexLi=LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLiC6xe=LixC6，转移1 mol e时，石墨C6电极将增重 7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，D项正确。13全固态锂硫电池能
13、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S8材料，电池反应为16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC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S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电
14、极方程式为Lie=Li，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，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8Li2Sx16LixS8(2x8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。142019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AlCl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()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C放电时的负极反应：Al3e7AlCl=4A
15、l2ClD充电时的阳极反应：CnAlCle=CnAlCl4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AlCl生成Al2Cl，负极反应：Al3e7AlCl=4Al2Cl，正确；D项，充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为CnAlCl e=CnAlCl4，正确。(三)储“氢”电池15镍氢电池的化学方程式为NiO(OH)MHNiOMH2O(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
16、为H2OMe=MHOHB储氢合金位于电池的负极C放电时，OH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。据镍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H2OMe=MHOH，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OH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
17、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)2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO下列说法正确的是()ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M还原DNiMH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，OH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，H2O中的H
18、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1图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)2正确判断电极产物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S2IBrClOH(水)。阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)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、H2SO4或Na2SO4水电解电解质HCl或C
19、uCl2原电解质放氢生碱型NaClHCl气体放氧生酸型CuSO4或AgNO3CuO或Ag2O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CuSO4溶液，Cu2完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。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“”(1)电解质溶液导电发生化学变化()(2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化()(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液()(4)工业上可用电解Mg
20、Cl2溶液、AlCl3溶液的方法制备Mg和Al()(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵金属的原料()(6)用惰性电极电解CuSO4溶液，若加入0.1 mol Cu(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0.4 mol()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(1)用惰性电极电解NaCl溶液阳极：2Cl2e=Cl2。阴极：2H2e=H2。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液阳极：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)。阴极：Cu22e=Cu。(3)铁作阳极，石墨作阴极电解NaOH溶液阳极：Fe2e2OH=Fe(OH)2。阴
21、极：2H2O2e=H22OH。(4)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极：2Cl2e=Cl2。阴极：Mg22e=Mg。(二)提取“信息”书写电极反应式3按要求书写电极反应式(1)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2Al6e3H2O=Al2O36H(2)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3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Al3HCO3e=Al(OH)33CO2(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电
22、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：Al3e7AlCl=4Al2Cl。阴极：4Al2Cl3e=Al7AlCl。(4)用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，则电极反应式为阳极：MnOe=MnO。阴极：2H2e=H2。(5)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、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LiFePO4沉淀，则阳极反应式为_。答案FeH2POLi2e=LiFePO42H(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(1)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
23、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：3I26OH=IO5I3H2O阳极：2I2e=I2。阴极：2H2O2e=H22OH。(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，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：HSO2eH2O=3HSO。阴极：2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)。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52019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Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OH
24、FeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，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。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：_。c(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：_。答案阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，
25、使Na2FeO4产率降低解析根据题意，镍电极有气泡产生是H得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH被消耗且无补充，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4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62019
26、山东理综，29(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_，电解过程中Li向_电极迁移(填“A”或“B”)。答案LiOH2Cl2e=Cl2B解析B极区生成H2，同时会生成LiOH，则B极区电解液为LiOH 溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl 溶液中Cl 放电，电极反应式为2Cl2e=Cl2；在电解过程中Li(阳离子)向B电极(阴极区)迁移。(二)“双膜”电解池7用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3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”)极，C口流出的物质是_。(2)SO放电的电极反应式为_
