1、高三化学复习电化学专题化学反应原理专题复习 电化学基本知识与题型解析一、原电池：把化学能转变为电能的装置原电池中电子由 极经外电路流向 极，形成电流，而在电解质溶液中是靠 形成电流，其中阳离子向 极移动，阴离子向 极移动。例将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，则（ ）A正极附近c()逐渐增大 B反应过程中溶液的pH逐渐增大C电子经外电路由Zn片流向Cu片，又从Cu片经电解质溶液流向Zn片D锌片、铜片同时有气泡时，说明锌片不纯E锌片、铜片和硫酸形成原电池后，化学能全部转化为电能例下列装置能否形成原电池？若能，请写出各电极反应式和总的反应式。 构成原电池的条件： 将 加入U形管中可得盐桥，
2、其作用是 ，在原电池装置中，盐桥中的阳离子向 极移动，阴离子向 极移动，使两个半电池中的电解质溶液保持电中性。例下列有关在实验室制H2实验的叙述正确的是（ ）用粗锌（含有比锌不活泼的金属）比纯锌反应速率快滴加少量CuSO4溶液可加快产生H2的速率滴加少量CuSO4溶液不改变生成H2的总量采用浓硫酸可以加快产生H2的速率在反应容器中加入一定量CH3COONa晶体会影响反应速率在反应容器中加入一定量CH3COONa晶体会影响生成H2的总量在反应容器中加入一定量Na2CO3晶体会影响生成H2的总量在反应容器中加入NaCl溶液不会改变生成H2的速率在反应容器中加入NaNO3固体不会改变生成H2的速率例
3、理论上不能设计成原电池的反应是（ ）A2H2+O22H2O BHCl+KOH=KCl+H2OCC+CO22CO D5KI+KIO3+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O形成原电池可以 化学反应速率。一般地，只有 反应才有可能设计成实用的原电池。原电池电极的判断及电极上的反应负极： 正极： 二、原电池中电极反应式的书写例从铜、铁及碳棒中选取合适的电极材料设计一个原电池，实现如下反应3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O，则负极为 ，电极反应式为 ，正极应选 ，电极反应式为 。钮扣电池（银锌电池）的放电过程可以表示为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，
4、则正极为 ，电极反应式为 ，负极为 ，电极反应式为 。以Mg、Al为电极材料设计一个原电池，实现反应：2Al+2NaOH+6H2O =2NaAl(OH)4+3H2，请写出电极反应式并标出电极材料和名称。【方法总结】原电池电极反应式的书写技巧第一步，写出在两极发生化合价改变的反应物和生成物（分子或离子）及得失电子数，具体地，负极：写出失电子的物质(多为金属单质)、失去的电子数及对应的氧化产物；正极：写出得电子的物质、得到的电子数及对应的还原产物。第二步，结合题中的反应环境（酸性或碱性电解质溶液），在电极反应式的左边或右边添加一定个数的H+或OH，使之满足电荷守恒。实际上只有4种添加方法：左边加H
5、+，右边加H2O；左边加H2O，右边加H+；左边加OH，右边加H2O；左边加H2O，右边加OH。注意：绝不能在一边加H+，一边加OH。第三步，根据原子个数守恒，在电极反应式的左边或右边添加一定个数的H2O。注意调整两个电极上得失电子数目相等。若电极反应产生的离子与电解质溶液中的离子不能共存，则该电解质溶液中的离子也应写入电极反应式。正负极反应式相加得到电池反应的总反应(总的离子方程式)，可据此判断所写电极反应式是否正确。若能写出已知电池反应的总方程式(总的离子方程式)，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式。例氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍
6、电池。其总反应是H2+2NiO(OH)2Ni(OH)2，据此判断，下列叙述中正确的是（ ）A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B.电池放电时，镍元素被氧化C.电池充电时，氢元素被还原 D.电池放电时，H2是负极三、燃料电池的工作原理有关燃料电池的基本常识：负极：燃料失去电子（燃料一定是在负极反应的）正极：O2获得电子（O2一定是在正极上反应的）电解质：水溶液（酸性、碱性、中性）、固体氧化物或熔融氧化物、熔融盐例氢氧燃料电池原理如图，下列叙述不正确的是（ ）Aa电极是负极Bb电极的电极反应是：O2+2H2O+4e=4OHC溶液中OH向a极移动，导致b极附近溶液的pH逐渐减小D氢氧燃料
7、电池实现的总反应为2H2+O2=2H2O电解质为水溶液：氢氧燃料电池、甲烷或其它燃料电池、质子交换膜燃料电池等负极（燃料电极）： ，正极（氧化剂电极）： 。碱性燃料电池（电解质溶液为KOH） 酸性燃料电池（电解质溶液为H3PO4）负极（燃料电极）： 负极（燃料电极）： 正极（氧化剂电极）： 正极（氧化剂电极）： 例利用反应C2H5OH+3O22CO2+3H2O，可设计为燃料电池（电解质溶液为KOH），试写出其电极反应式。例下图是乙醚燃料电池的结构示意图。乙醚在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。请写出该燃料电池的电极反应式：a极： ，b极： 。固
8、体氧化物燃料电池例一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池说法正确的是（ ）A通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+2H2O+4e=4OHB通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e=2O2C在熔融电解质中，O2由负极移向正极D通入丁烷的一极是负极，电极反应为：C4H10+26e+13O2=4CO2+5H2O熔融盐燃料电池例某种熔融盐燃料电池采用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气。试写出两极反应式。以NO2、O2、熔融
9、盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，并将Y通入石墨电极处，以使电池的电解质组成保持稳定，保证该燃料电池长时间稳定运行。石墨电极反应式为 ；石墨电极反应式为 。【经验总结】无论酸或碱的水溶液、氧化物、熔融盐何者做为电解质，其导电离子一般要参与两极反应，在某个电极上生成，在另一个电极上消耗。如无特殊情况，当两极转移电子数相等时，该导电离子在两个电极上的生成量和消耗量相等。【测试】利用人工光合作用合成甲酸的原理2CO2+2H2O2HCOOH+O2可设计成原电池，装置如图所示。下列说法不正确的是（ ）A电极1周围溶液的pH增大B该装置将太阳能转化为化学能和电
10、能CH+由电极1室经过质子交换膜流向电极2室D电极2上发生的反应为CO2+2H+2e =HCOOH四、日常生活中的化学电源酸性锌锰干电池：负极为Zn，正极为碳棒，电解质溶液为NH4Cl负极： 正极：碱性锌锰干电池：负极为Zn，正极为碳棒，电解质溶液为KOH负极： 正极：银锌电池（钮扣电池）：负极为Zn，正极为Ag2O，电解质溶液为KOH负极： 正极：铅蓄电池二次电池（充电电池）：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4 +2H2O放电时（对外提供电能），为一原电池装置负极： （ 反应）正极： （ 反应）充电时（消耗电能），为一电解池装置阴极： （ 反应）阳极： （ 反应）【总结】充电、放电时电
11、极的对应关系：正极阳极 负极阴极锂电池例（2014全国）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。下列叙述错误的是（ ）Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li+从b向a迁移例锂离子电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的总反应为：C6Li+Li1-xMO2=C6Li1-x+LiMO2（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料，LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物），请写出放电时的电极反应式。【方法指导】锂电池有多种，正极材料和电解质各不相同，但负极一定是金属锂（可能嵌入某些载
12、体中）失去电子生成Li+。锂电极不能直接与水溶液接触，故须采用某些有机电解质等，或通过某些介质与水溶液间接接触。锂电池具有比容量高、能量密度大等特点，其本质是在不同的电极材料中，质量相同时，锂可以释放出更多的电子。镍氢电池例（2014浙江）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)2+M =NiOOH+MH。已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH=6Ni(OH)2+NO2。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：NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OHB充电过
13、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：H2O+M+e=MH+OH，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【提示】某些物质只是在电极上反应物质的载体，如碳单质、储氢金属等，在分析电极反应时，可认为这些物质不参与电极反应。【测试】我国企业开发的锂钒氧化物二次电池，其成本低，对环境无污染，能量密度远远高于其他材料电池，电池总反应为V2O5+xLiLixV2O5。下列说法中正确的是（ ）A电池在放电时，Li+向负极移动B锂在放电时作正极，充电时为阳极C该电池充电时阳极的电极反应式为：LixV2O5xe=V2O5+xLi+DV2O5只是锂发生反应的
14、载体，不参与电极反应五、电解和电镀：把电能转化为化学能电解池中电子由电源负极流向阴极，被向阴极移动的某种阳离子获得，而向阳极移动的某种阴离子或阳极本身在阳极上失电子，电子流向电源正极。在电解质溶液中靠阴阳离子定向移动形成电流。【注意】原电池和电解池装置的判断：有外接电源的为电解池；若有多个装置直接连接时，其中金属活动性相差最大的、有自发的氧化还原反应发生的装置作原电池，其余装置作电解池。再如右图装置。电极的判断与电极上的反应阳极：与电源正极相连的电极，是发生氧化反应，电子流出的一极，若惰性材料（石墨、Pt、Au等）作阳极，失电子的是溶液中的阴离子，若非惰性电极（绝大多数金属电极），失电子的是电
15、极本身。阴极：是与电源负极相连的电极，电极本身不参与反应，电子流入，溶液中的阳离子在阴极上得电子，发生还原反应。例某种蓄电池的充放电过程可表示为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。该电池充电时，阳极是 ，电极反应式为 。例（2015浙江）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）AX是电源的负极B阴极反应式是：H2O+2eH2+O2CO2+2eCO+O2C总反应可表示为：H2O+CO2H2+CO+O2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11放电顺序：取决于离子本身的性质，也与
16、离子的浓度、温度、电极材料等有关。阴极（得电子能力）：Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Fe2+Zn2+H+（水），但应注意，电镀时通过控制条件（如离子浓度等），Fe2+和Zn2+等可以先于H+放电（Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+等活泼金属的离子在溶液中不能放电）。阳极（失电子能力）：若阳极材料为金属单质（Pt、Au除外），则电极本身失去电子（若为合金，金属单质失电子顺序应符合金属活动顺序），而溶液中的阴离子不参与电极反应；若阳极材料为惰性电极，则有S2IBrClOH含氧酸根离子及F等。【思考题】分别写出以下两个电解池中的电极反应： 例填写下表（阳极、阴极均采用惰性电极）类型实例电极
17、反应总反应pH变化如何恢复原溶液电解水型NaOHH2SO4Na2SO4分解电解质型HClCuCl2放H2生成碱型NaCl放O2生成酸型CuSO4AgNO3例下列变化过程中只有化学键的断裂的是 ，既有化学键的断裂、又有化学键的形成的是 。A氯化氢气体溶于水B氯化氢气体液化C氯化钠晶体熔化 D电解质溶液导电【总结】电解质溶液的导电过程是电解质溶液发生化学反应的过程。电解产物的计算：相同时间内，串联的电解池各个电极上得失电子数相等例实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极Pb+SO42-=PbSO4+2e 正极PbO2+4H+SO42-+2e=PbSO4+2
18、H2O，今若制Cl2 0.050mol，这时电池内消耗H2SO4的物质的量至少是 。例将质量分数为0.052（5.2%）的NaOH溶液1L（密度为1.06gcm-3）用铂电极电解，当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010（1.0%）时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是（ ）NaOH的质量分数阳极析出物的质量（g）阴极析出物的质量（g）A0.06219152B0.06215219C0.0421.29.4D0.0429.41.2电解原理在工业生产上的应用氯碱工业（设备原理如右上图，采用何种电极材料？写出电极反应式及总反应式）电解法冶炼金属（分别写出工业上制取钠、镁、铝的电极反应式及总反应式）【
19、复习】金属的冶炼方法【思考】工业上为什么不采取电解熔融MgO的方法制金属镁？工业上为什么采用电解熔点很高的Al2O3，而不采取电解熔融AlCl3的方法制金属铝？生产中如何使Al2O3更易熔化？电极材料如何选择？电镀时，须用镀层金属作 极，镀件作 极，电镀液中含有 。电镀过程中，电镀液中金属离子浓度 。例21.（2014全国，节选）PbO2可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极上发生的电极反应为 ，阴极上观察到的现象是 ；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应为 ，这样做的主要缺点是 。电解精炼制高纯度金属时，须用粗金属作 极，纯金属
20、作 极，电解液中含该金属的离子，电解精炼过程中，溶液中金属离子浓度 。例22.下列关于铜电极的叙述不正确的是（ ）A铜锌原电池中铜是正极 B用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极C在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极六、金属的腐蚀与防护电化学腐蚀化学腐蚀条件不纯金属或合金与电解质溶液接触构成微小原电池金属跟接触物质（多为非电解质）直接反应现象有微弱电流产生无电流产生结果活泼金属被腐蚀，较不活泼金属得到保护各种金属都有可能被腐蚀实例吸氧腐蚀（水膜呈中性或弱酸性）负极：正极：析氢腐蚀（水膜呈较强酸性且负极金属较H2还原性强）负极： 正极：2Fe+3Cl2=2FeCl3（某些工
21、厂）本质金属原子失去电子被氧化而损耗联系多种腐蚀同时发生，但电化腐蚀较化学腐蚀普遍，吸氧腐蚀较析氢腐蚀常见例23.下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是 。【总结】金属腐蚀的快慢：在相同的电解质溶液中，金属腐蚀的快慢一般为：电解池的阳极原电池负极化学腐蚀电解池阴极、原电池正极。【金属的防护方法】改变金属内部结构，如制成不锈钢；在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围物质隔开，如电镀、涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜（致密）等；电化学保护法：牺牲阳极的阴极保护法（被保护金属作为原电池的正极）和外加电流的阴极保护法（被保护金属作为电解池的阴极，惰性电极做辅助阳极，外接直流电源） 【测试】
22、下列有关叙述正确的是（ ）A装置工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加B装置中Cu电极增重64克时，ZnSO4溶液质量增加65克C在电解过程中，电能全部转化为化学能D电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2混合液制取PbO2时，Pb2+在阴极上反应【高考试题精选】（2013北京，节选）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图所示：Pt电极上发生的是 反应（填“氧化”或“还原”）。写出NiO电极的电极反应式 。 （2014北京，节选）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A。A是 ，说明理由： 。（2014海南）锂锰电池的体积小、
23、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质Li2CO3溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：外电路的电流方向是由 极流向 极（填字母）电池正极反应式为 是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？ （填“是”或“否”），原因是 MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为 。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为 。（2014课标，节选）H3PO2也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：写出阳极的电极反应式 分析产品室
24、可得到H3PO2的原因 。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是 杂质。该杂质产生的原因是： 。 （2016全国）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（ ）A通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2
25、H2O4e- =O2+4H+，负极区溶液pH降低D当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成（2014山东）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其它离子且有机物阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，则放电时的负极反应为 ，正极反应为 ，充电时，阳极附近溶液的碱性 （填“增强”、“减弱”或“不变”）。以NO
26、、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨电极反应生成NO2和Y，且必须将Y通入石墨电极处，以使电池的电解质组成保持稳定，该燃料电池能够长时间稳定运行。则石墨电极反应式为 。【答案】一、负 正 阴阳离子的定向移动 正 负例1.BD例2.不能，因两个电极相同；不能，没有电解质溶液；能，酸性干电池的工作原理；不能，两个电极均不能与H2SO4反应；能，钢铁吸氧腐蚀原理；能，镁失电子为负极，铁为正极，H+放电生成H2；能，铜锌原电池原理；不能，不能构成闭合回路；能，负极：2I-2e-=I2，正极：2Fe3+2e-=2Fe2+两个相互连接或直接接触的活动性不同的电极（金属与金属、
27、金属与非金属、金属与金属氧化物），与同一电解质溶液相接触或用盐桥连接，发生氧化还原反应。含琼脂的饱和KCl溶液（或饱和NH4NO3溶液）等 盐桥中的Cl-移向负极，K+移向正极，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性。通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导例3. 【解析】粗锌表面局部形成原电池；锌置换出铜，与铜构成原电池，加快反应速率；若锌过量，不影响生成H2总量，若盐酸足量，锌不足，则影响生成H2总量；Zn与浓硫酸反应生成SO2，浓硫酸逐渐变稀后，才能产生H2；加入CH3COONa生成CH3COOH，导致H+浓度减小，影响反应速率；生成的CH3COOH仍能最终电离出所有H
28、+，不会影响H2的总量；若盐酸足量，不影响生成H2总量，若盐酸量少，因与Na2CO3反应消耗，则影响生成H2总量；加入NaCl溶液相当于加水，导致H+浓度减小，导致反应速率变慢；加入NaNO3，在酸性条件下会与金属反应生成NO或NO2，不会生成H2。例4.B，从实用角度看，C反应也不宜设计为原电池。形成原电池可加快反应速率一般地，只有放热的氧化还原反应才有可能设计成实用的原电池。负极：相对活泼的金属；失电子，发生氧化反应的一极；电子流出的一极；阴离子移向的一极；正极：相对不活泼金属、非金属或金属氧化物；得电子，发生还原反应的一极；电子流入的一极；阳离子移向的一极。例Cu 3Cu2+-6e-=3
29、Cu2+ 碳棒 8H+2NO3-+6e-=2NO+4H2OAg2O Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- Zn Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2Al 2Al+8OH-6e-=2Al(OH)4- Mg 6H2O+6e-=3H2+6OH-例6.CD例7.C负极（燃料电极）：2H2-4e-=4H+正极（氧化剂电极）：2H2O+O2+4e-=4OH-碱性燃料电池（电解质溶液为KOH） 酸性燃料电池（电解质溶液为H3PO4）负极（燃料电极）： 2H2+4OH-4e-=4H2O 负极（燃料电极）：2H2-4e-=4H+正极（氧化剂电极）：2H2O+O2+4e-=4OH- 正极（氧化剂电极）：4H+O2+4e-=4H2O例8.正极：6H2O+3O2+12e-=12OH- 负极：C2H5OH+16OH-12e-=2CO32-+11H2O例9.电极A：C2H5OC2H5+7H2O-24e-=4CO2+24H+ 电极B：6O2+24H+24e-=12H2O例10.B例11.负极（燃料电极）：2CO+2CO32-4e- =4CO2正极（氧化剂电极）：2CO2+O2+4e- =2CO32-NO2+NO3-4e- =N2O5
