高考化学考点解读+命题热点突破专题09原电池电解池Word下载.docx

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＋6H2O……①，在碱性条件下正极的电极反应式为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－……②，①－②×

3得负极电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O。

据电子守恒则有CH3OH～6e－～3Cl2，所以n（CH3OH）＝

n（Cl2）＝0.5mol，m（CH3OH）＝0.5mol×

32g·

mol－1＝16g。

【答案】

（1）CH4＋4CO

－8e－===5CO2＋2H2O　负

（2）CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O　16

【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】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

①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；

②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：

S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞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Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。

3．电化学计算的基本方法

（1）根据电子守恒法计算：

用于串联电路、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2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑，后来发生反应2H2O

2H2↑＋O2↑。

例2、【2016年高考海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。

下列说法正确的是（）

A．Zn为电池的负极

B．正极反应式为2FeO42−+10H++6e−=Fe2O3+5H2O

C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变

D．电池工作时

向负极迁移

【答案】AD

【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】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2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn（OH）。

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

逐渐减小

C．放电时，负极反应为：

Zn+4OH–-2e–===Zn（OH）

D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

【解析】充电时阳离子向阴极移动，A错误；

放电时总反应为：

2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn（OH）4,，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的

增大，B错误；

放电时，锌在负极失去电子，C正确；

标准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol，对应转移4mol电子，D错误。

【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。

（3）可溶性碱的溶液电解，实际上是水的电解。

（4）活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，也是水的电解。

（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。

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：

4H＋＋4e－＝2H2↑

阳极：

4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O

总反应：

2H2O

2H2↑＋O2↑

阴极产物：

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。

2H＋＋2e－＝H2↑

2Cl－－2e－＝Cl2↑

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

碱和H2；

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。

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CuSO4、AgNO3等。

2Cu2＋＋4e－＝Cu

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋O2↑＋2H2SO4

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。

溶液pH显著变小。

例3、【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。

实验一

实验二

装置

现象

a、d处试纸变蓝；

b处变红，局部褪色；

c处无明显变化

两个石墨电极附近有气泡产生；

n处有气泡产生；

……

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（）

A．a、d处：

2H2O+2e-=H2↑+2OH-

B．b处：

2Cl--2e-=Cl2↑

C．c处发生了反应：

Fe-2e-=Fe2+

D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

【答案】B

【变式探究】按如图10－7所示装置进行实验，并回答下列问题。

图10－7

（1）判断装置的名称：

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224mL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。

（1）原电池　电解池

（2）负　Zn－2e－＝Zn2＋

正　Cu2＋＋2e－＝Cu

阳　2Cl－－2e－＝Cl2↑

有无色气体产生，附近溶液出现红色

（3）0.65　0.01

【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

2H＋＋2e－===H2↑

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

负极反应

Fe－2e－===Fe2＋

其他反应

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓

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

①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；

②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（作阳极）>

原电池原理引起的腐蚀（作负极）>

一般的化学腐蚀；

当金属受保护时，保护效果排序是：

电解原理保护（作阴极）>

原电池原理保护（作正极）>

一般的保护措施。

【变式探究】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：

解析：

根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为

左边　负极：

正极：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

右边　负极：

a处、b处的pH增大，C错误。

答案：

C

【高考真题解读】

1．【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。

2．【2016年高考海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。

3．【2016年高考上海卷】图1是铜锌原电池示意图。

【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。

在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，A错误；

由于Zn是负极，不断发生反应Zn-2e-=Zn2+，所以溶液中c（Zn2+）增大，B错误；

由于反应不断消耗H+，所以溶液的c（H+）逐渐降低，C正确；

SO42-不参加反应，其浓度不变，D错误。

4．【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。

放电时电池的总反应为：

Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6（x<

1）。

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LixC6-xe-=xLi++C6

C．充电时，若转移1mole-，石墨C6电极将增重7xg

D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+

【解析】放电时，阳离子向正极移动，A正确；

放电时，负极失去电子，B正确；

充电时，若转移1mol电子，则石墨电极上溶解1/xmolC6，电极质量减少，C错误；

充电时阳极失去电子，为原电池的正极的逆反应，D正确。

5．【2016年高考新课标Ⅰ卷】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2H2O–4e–=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

6．【2016年高考新课标Ⅱ卷】Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。

下列叙述错误的是（）

A．负极反应式为Mg-2e-=Mg2+

B．正极反应式为Ag++e-=Ag

C．电池放电时Cl-由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑

【解析】根据题意，电池总反应式为：

Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，正极反应为：

2AgCl+2e-=2Cl-+2Ag，负极反应为：

Mg-2e=Mg2+，A正确，B错误；

对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C正确；

由于

镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑，D正确。

7．【2016年高考新课标Ⅲ卷】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2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn（OH）。

8．【2016年高考浙江卷】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+nO2+2nH2O=4M（OH）n。

已知：

电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。

下列说法不正确的是（）

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高

C．M–空气电池放电过程的正极反应式：

4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M（OH）n

D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg（OH）2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜

【解析】多孔电极可以增加氧气与电极的接触，使氧气充分反应，A正确；

24克镁失去2摩尔电子，27克铝失去3摩尔电子，65克锌失去2摩尔电子，所以铝-空气电池的理论比能量最高，B正确；

根据题给放电的总反应4M+nO2+2nH2O=4M（OH）n，氧气在正极得电子，由于有阴离子交换膜，正极反应式为O2+2H2O+4e–=4OH−，C错误；

负极是金属失去电子生成金属阳离子，因为镁离子或铝离子或锌离子都可以

和氢氧根离子反应生成氢氧化物沉淀，说明应采用中性电解质或阳离子交换膜，防止正极产生的氢氧根到

负极区反应，D正确。

9．【2016年高考浙江卷】

（15分）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。

研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。

反应的热化学方程式如下：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·

mol-1I

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）ΔH2II

某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:

2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：

【备注】Cat.1:

Cu/ZnO纳米棒；

Cat.2:

Cu/ZnO纳米片；

甲醇选择性：

转化的CO2中生成甲醛的百分比

①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·

mol-1和-285.8kJ·

mol-1

②H2O（l）

H2O（g）ΔH3=44.0kJ·

请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：

（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在极，该电极反应式是。

（5）阴CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O

10．【2016年高考天津卷】

（14分）氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。

回答下列问题：

（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________（至少答出两点）。

但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：

____________。

（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：

Fe+2H2O+2OH−

FeO42−+3H2↑，工作原理如图1所示。

装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，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。

Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①电解一段时间后，c（OH−）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，其原因是_______。

③c（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：

_____________。

（1）污染小；

可再生；

来源广；

资源丰富；

燃烧热值高；

H2+2OH--2e-=2H2O

（5）①阳极室

②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低

③M点：

c（OH-）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢（或N点：

c（OH-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低）。

1．（2015·

天津理综，4，6分）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允

许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO

）减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

【解析】　A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；

B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c（SO

）不变，错误；

C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，则有Cu2＋→Zn2＋，由于M（Zn2＋）>

M（Cu2＋），故乙池溶液的总质量增加，正确；

D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

【答案】　C

2．（2015·

北京理综，12，6分）在通风厨中进行下列实验：

步骤

Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色

Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止

Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡

A．Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式：

2NO＋O2===2NO2

B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应

C．对比Ⅰ、Ⅱ中的现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3

D．针对Ⅲ中的现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化

【解析】　A项，铁与稀硝酸反应生成NO，NO与空气中O2反应生成NO2，2