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1、专题09 原电池、电解池【考向解读】 电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是历年高考的热点内容。考查的主要知识点：原电池和电解池的工作原理、电极反应式的书写和判断、电解产物的判断、金属的腐蚀和防护。对本部分知识的考查仍以选择题为主，在非选择题中电化学知识可能与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合进行命题。复习时，应注意：1对基础知识扎实掌握，如电极反应式的书写、燃料电池的分析等。2电化学问题的探究设计、实物图分析及新型电池的分析是近年来高考中的热点，通过在练习中总结和反思，提高在新情境下运用电化学原理分析解决实际问题的能力。【命题热点突破一】原电池的工作原理及其应用1原电池正负极的判
2、断2原电池电极反应式的书写如果题目给定的是图示装置，先要分析正、负极，再根据反应规律去写电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可先分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作是数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。【特别提醒】 (1)对于可充电电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程应用原电池原理，充电过程应用电解池原理。(2)对于电解质溶液中有离子参与的反应，要特别注意将参与反应的离子写入电极反应式中。例1、结合图判断，下列叙述正确的是()A和中正极均被保
3、护B和中负极反应均是Fe2e=Fe2 C和中正极反应均是O22H2O4e=4OH D和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀【答案】A【点评】 书写原电池电极反应式要特别注意介质与电极生成物的反应：(1)负极生成的金属离子与电解质溶液中的某些阴离子如OH、Cl或SO反应生成难溶物；(2)在碱性条件下负极生成的CO2或H等与OH反应生成CO或H2O；在酸性条件下正极生成的OH与H反应生成H2O。【变式探究】设计新型燃料电池是本世纪最富有挑战性的课题之一。(1)有人制造了一种燃料电池，一个电极通入O2(含有少量CO2)，另一个电极通入CH4，电池的电解质是熔融的K2CO3。该电池的负极
4、反应式为_，电池工作时，电解质里的CO(向_极移动(填“正”或“负”)。(2)某科研小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图103所示的原电池装置。该电池的负极反应式为_，用该电池电解CuCl2溶液，当产生33.6 L Cl2(标准状况下)时，消耗甲醇的质量为_g。【答案】(1)CH44CO8e=5CO22H2O负(2)CH3OH8OH6e=CO6H2O16【命题热点突破二】电解原理及其应用1电解池中阴、阳极的确定及电极反应式的书写分析问题的一般程序为：找电源(或现象)阴、阳极电极反应式总反应式。连接电源正极的一极为阳极，阳极发生氧化反应；连接电源负极的一极为阴极，阴极发生还原反应。【特别注意】
5、书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，要找出实际放电离子的来源，如果为弱电解质(如水)要写出分子式。2电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断如果是活泼电极(金属活动性顺序表Ag以前包括Ag)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序进行判断，常见阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中AgFe3Cu2H。 3电化学计算的基本方法(1)根据电子守恒法计算：用
6、于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中通过的电子数相等。(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：借助得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。【特别注意】混合溶液的电解要分清阶段，理清两极电解过程中的电子守恒。如电解CuSO4溶液开始发生反应2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，后来发生反应2H2O2H2O2。 例2、臭氧(O3)是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等，可由臭氧发生器(原理如图104所示)电解稀硫酸制得。 图10-4(1)图中阴极为_(填“A
7、”或“B”)，其电极反应式为_。(2)若C处通入O 2 ，则A极的电极反应式为_。(3)若C处不通入O2，D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况)，则E处收集的气体中O3所占的体积分数为_。(忽略O3的分解)【答案】(1)A2H2e=H2 (2)O24H4e=2H2O(3)【点评】 解答此类题目一般先要通过外接电源的正负极、电子的流动方向、电极反应类型或反应现象确定电解池的阴阳极，再进而分析电极反应式的书写、电解过程中的电子得失相等关系等。【变式探究】中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠的制备。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是(
8、)A电解法制金属钠时，负极反应式：Nae=NaB电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性C在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生D氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl失电子【答案】B【命题热点突破三】电解规律及其应用1溶液中的电解规律(1)无氧酸溶液电解就是它本身的电解。例如：(2)含氧酸的溶液电解时，实际上是水的电解。例如：(3)可溶性碱的溶液电解，实际上是水的电解。例如：(4)活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，也是水的电解。例如：(5)活泼金属的无氧酸盐溶液电解时，阴极有单质析出，一般是H2，同时伴随着
9、阴极区呈碱性；阳极则往往析出非金属单质。例如电解饱和食盐水：(6)不活泼的金属无氧酸盐水溶液电解时，其结果是该盐的电解。例如电解氯化铜溶液：(7)比氢不活泼的金属或中等活泼性的金属含氧酸盐溶液电解时，则阴极析出金属，阳极得到氧气，阳极区酸性增强。例如：以上的规律都是以惰性电极为例的，如改用金属(除Au、Pt等外)作电极时，则是阳极金属溶解。2电解质溶液电解时(均为惰性电极)，pH变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型(1)分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。阴极：4H4e2H2阳极：4OH4eO22H2O总反应：2H2O2H2O2阴极产
10、物：H2；阳极产物：O2。电解质溶液复原加入物质：H2O。pH变化情况：原来酸性的溶液pH变小，原来碱性的溶液pH变大，强酸(含氧酸)强碱的正盐溶液pH不变。(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解，如NaCl、MgBr2等。阴极：2H2eH2阳极：2Cl2eCl2总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2阴极产物：碱和H2；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2。电解液复原通入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需通入HCl。pH变化情况：电解液pH显著变大。(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuS
11、O4、AgNO3等。阴极：2Cu24eCu阳极：4OH4eO22H2O总反应：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是Cu以及H2SO4、O2。电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物(金属价态与原盐中相同)。如电解CuSO4溶液，复原需加入CuO。pH变化情况：溶液pH显著变小。例3、用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的()ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO45H2O【答案】C【变式探究】按如图107所示装置进行实验，并回答下列问题。图107(1)判
12、断装置的名称：A池为_，B池为_。(2)锌极为_极，电极反应式为_，铜极为_极，电极反应式为_，石墨棒C1为_极，电极反应式为_，石墨棒C2附近发生的实验现象为_。(3)当C2极析出224 mL气体(标准状态时，锌的质量变化(增加或减少)_g，CuSO4溶液的质量变化了(增加或减少了)_g。【答案】(1)原电池电解池(2)负Zn2eZn2正Cu22eCu阳2Cl2eCl2有无色气体产生，附近溶液出现红色(3)0.650.01【命题热点突破四】考查金属的腐蚀与防护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2H2e=H2O22H2O4e=4O
13、H负极反应Fe2e=Fe2其他反应Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(2)腐蚀快慢的比较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。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。活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。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)电化学防护牺牲阳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；外加电流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。例4、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，CuZn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，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的【答案】B 【拓展】构成原电池，当作负极时会加快金属的腐蚀。一般来说，金属腐蚀快慢的顺序是：电解原理引起的腐蚀（作阳
