（浙江專用）2022-2023學年高中化學 專題1 化學反應與能量變化 微型專題2 原電池與電解學案 蘇教版選修4

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1、（浙江專用）2022-2023學年高中化學 專題1 化學反應與能量變化 微型專題2 原電池與電解學案 蘇教版選修4 [學習目標定位]　 1.會判斷原電池的正、負極。2.會正確書寫原電池的電極反應式。3.會正確區(qū)分判斷原電池和電解池。4.熟知電解的規(guī)律及其應用。 一、原電池原理及其應用 1．原電池的構(gòu)成及正、負極判斷 例1　將鎂條和鋁條平行插入一定濃度的氫氧化鈉溶液中，用導線連接形成原電池。下列有關該裝置的敘述正確的是(　　) A．因鎂比鋁活潑，故鎂是原電池的負極，鋁為正極 B．鋁條表面雖有氧化膜，但可不必處理 C．該電池的內(nèi)、外電路中，電流均由電子定向移動形成 D．鋁是電池

2、的負極，工作時溶液中會立即有白色沉淀生成 答案　B 解析　判斷原電池的正、負極時只考慮兩極的活潑性，沒有注意電極能否與電解質(zhì)溶液反應，易錯選A。A項，因Al易與NaOH溶液反應，Al失電子，鋁為負極；B項，Al2O3能與NaOH溶液反應，故不必處理；C項，內(nèi)電路靠陰、陽離子的定向移動形成電流；D項，電池剛開始工作時NaOH過量，故Al反應后在溶液中是以AlO形式存在的，而無沉淀。 考點　原電池的工作原理 題點　原電池正極和負極判斷 易錯辨析　判斷原電池的正、負極，不能單純看金屬的活潑性，還要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，同樣的電極在不同的電解質(zhì)溶液中顯現(xiàn)出不同的性質(zhì)。如本題的鎂、鋁電極，在酸

3、性溶液中，鎂是負極，而在氫氧化鈉溶液中，鋁是負極，鎂是正極；又如鐵、銅電極在鹽酸中，鐵是負極，銅是正極，而在濃硝酸中，鐵是正極，銅是負極。 2．正確書寫或判斷電極反應式 例2　燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣(或空氣)反應將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。下面關于甲烷燃料電池(KOH溶液為電解質(zhì)溶液)的說法正確的是(　　) A．負極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．負極的電極反應式為CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．隨著放電的進行，溶液的pH值不變 D．放電時溶液中的OH－向負極移動 答案　D 解析　由于正、負極不分，易錯選A；不考

4、慮介質(zhì)的堿性條件，誤認為甲烷在負極反應生成CO2，易錯選B。燃料在負極上失電子發(fā)生氧化反應，甲烷燃燒能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氫氧化鉀反應生成碳酸鉀，所以負極的電極反應式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，A、B 項錯誤；該電池的總反應為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，故隨著放電的進行，溶液的堿性逐漸減弱，C項錯誤；放電時，OH－向負極移動，D項正確。 考點　原電池的工作原理 題點　電極反應式的書寫及正誤判斷 易錯警示　在書寫原電池電極反應式或判斷其正誤時，一要看清正、負極，二要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)對電極產(chǎn)物的影響。 3．原電池原理多角度的考查

5、例3　熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl—KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有關說法正確的是(　　) A．正極反應式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．放電過程中，Li＋向負極移動 C．每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成20.7 g Pb D．常溫下，在正、負極間接上電流計，指針不偏轉(zhuǎn) 答案　D 解析　正極發(fā)生還原反應，故為PbSO4＋2e－===Pb＋SO，A項錯誤；放電過程為原電池，故陽離子向正極移動，

6、B項錯誤；每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，生成0.05 mol Pb為10.35 g，C項錯誤；常溫下，電解質(zhì)不能熔化，不能形成原電池，故指針不偏轉(zhuǎn)，D項正確。 考點　原電池的相關綜合 題點　原電池原理的多角度考查 解題指導　本題從多角度考查原電池的原理： (1)判斷電極反應類型，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應； (2)判斷離子遷移方向，電解質(zhì)溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極； (3)判斷電子流向，電子從負極流出經(jīng)外電路流向正極； (4)電極反應式的正誤判斷，要特別注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應。 相關鏈接 1．圖解原電池正、負極的判斷方法 特別提示　判斷一個原

7、電池中的正、負極，最根本的方法是失電子(發(fā)生氧化反應)的一極是負極，得電子(發(fā)生還原反應)的一極是正極。如果給出一個化學方程式判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷，化合價升高、發(fā)生氧化反應的一極為負極，化合價降低、發(fā)生還原反應的一極為正極。 2．根據(jù)裝置書寫原電池的電極反應式 (1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負極上的反應物，并標出相同數(shù)目電子的得失。 (2)負極反應式的書寫 常見電池 負極反應特點 負極反應式書寫方法 鋅錳干電池(Zn|NH4Cl|C) ①負極(Zn)本身失去電子生成陽離子(Zn2＋) ②生成的陽離子不與電解質(zhì)溶液成分反應 直接寫出負

8、極反應式：Zn－2e－===Zn2＋ 鉛蓄電池(Pb|H2SO4|PbO2) ①負極(Pb)本身失去電子生成陽離子(Pb2＋) ②生成的陽離子(Pb2＋)與電解質(zhì)溶液成分(SO)反應 將①和②進行疊加：Pb－2e－＋SO===PbSO4 甲烷燃料電池(Pt|KOH|Pt) ①負極本身不反應，燃料失去電子被氧化 ②燃料反應產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液成分有些能 反應 將①和②進行疊加：CH4－8e－＋10OH－=== CO＋7H2O (3)正極反應式的書寫 ①首先判斷在正極發(fā)生反應的物質(zhì)：當負極材料與電解質(zhì)溶液能自發(fā)的發(fā)生化學反應時，在正極上發(fā)生電極反應的物質(zhì)是電解質(zhì)溶液中的某種

9、微粒；當負極材料與電解質(zhì)溶液不能自發(fā)的發(fā)生化學反應時，在正極上發(fā)生反應的物質(zhì)是溶解在電解質(zhì)溶液中的O2。 ②然后再根據(jù)具體情況寫出正極反應式，在書寫時也要考慮正極反應產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應的問題，若參與反應也要書寫疊加式。 ③燃料電池的正極反應式 電解質(zhì)是堿性或中性溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－， 電解質(zhì)是酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (4)正、負電極反應式相加得到電池反應的總反應方程式。 3．根據(jù)總反應式書寫原電池的電極反應式 如果題目給定的是總反應式，可分析此反應中的氧化反應或還原反應(即分析有關元素的化合價變化情況)，再選擇一個簡單變化情況寫

10、電極反應式，另一極的電極反應式可直接寫或?qū)⒏鞣磻娇醋鲾?shù)學中的代數(shù)式，用總反應式減去已寫出的電極反應式即得結(jié)果。 以2H2＋O2===2H2O為例，當電解質(zhì)溶液為KOH溶液時的電極反應式的書寫步驟如下： (1)根據(jù)總反應方程式分析有關元素化合價的變化情況，確定2 mol H2失掉4 mol電子，初步確定負極反應式為2H2－4e－===4H＋。 (2)根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與H＋不能大量共存，反應生成水，推出OH－應寫入負極反應式中，故負極反應式為2H2＋4OH－－4e－===4H2O。 (3)用總反應式2H2＋O2===2H2O減去負極反應式得正極反應式：2H2O＋O2＋4e－===4

11、OH－。 二、電解原理及其應用 1．電解問題的分析與判斷 例4　近年來，加“碘”食鹽中添加較多的是碘酸鉀(KIO3)，碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極材料，以KI溶液為電解液，在一定條件下進行電解，反應的化學方程式為KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列有關說法不正確的是(　　) A．轉(zhuǎn)移3 mol電子，理論上可制得107 g KIO3 B．電解時，石墨作陽極，不銹鋼作陰極 C．陽極的電極反應式為I－＋3H2O－6e－===IO＋6H＋ D．電解過程中，電解液的pH減小 答案　D 解析　根據(jù)電解的總反應方程式可知，轉(zhuǎn)移6 mol電子，生成1 mol碘酸鉀

12、，則轉(zhuǎn)移3 mol電子，理論上可得到0.5 mol(即107 g)KIO3，A項正確；根據(jù)電解的總反應方程式可知，陽極應為惰性電極，所以電解時石墨作陽極，不銹鋼作陰極，B項正確；電解時，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式為I－＋3H2O－6e－===IO＋6H＋，C項正確；根據(jù)電解的總反應方程式可知，電解過程中電解液的pH基本不變，D項錯誤。 考點　酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律 題點　電解問題的分析與判斷 規(guī)律方法　解答電解問題的五步分析法 第一步：看。先看清楚電極材料，對于惰性電極如石墨、鉑等，不參與陽極的氧化反應；對于銅、銀等活潑電極，陽極參與電極反應。 第二步：離。寫出溶液中所有

13、的電離方程式，包括水的電離方程式。 第三步：分。將離子分成陽離子組、陰離子組，陽離子向陰極遷移，陰離子向陽極遷移。 第四步：寫。按發(fā)生還原反應、氧化反應的順序?qū)懗鲭姌O反應式。陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應。 第五步：析。根據(jù)電極反應式分析電極、電解質(zhì)溶液的變化，并進行有關問題的解答。 2．陽極材料對電解結(jié)果的影響 例5　以等質(zhì)量的鉑棒和銅棒作電極，電解硫酸銅溶液，通電一段時間后，其中一極增加質(zhì)量為a g，此時兩極的質(zhì)量差為(　　) ①a g?、?a g?、?g?、軣o法判斷 A．① B．①② C．①②③ D．④ 答案　B 解析　題中只是給出“以等質(zhì)量的鉑棒和銅棒作

14、電極”，應有兩種可能：①如果Cu作陰極，Pt作陽極，本實驗為電解硫酸銅溶液，Cu棒增重，而Pt棒的質(zhì)量不變，因此二者的質(zhì)量差為a g。②如果Cu作陽極，Cu是活潑電極，Cu棒本身參與反應，即Cu－2e－===Cu2＋，因此Cu極減重；Pt作陰極，此時溶液中的Cu2＋被還原而使陰極增重，即Cu2＋＋2e－===Cu，綜合兩極情況后，可得出陰極增加質(zhì)量的數(shù)值應等于陽極銅棒失重的數(shù)值，因此兩極質(zhì)量相差2a g。 考點　電解的相關綜合 題點　陽極材料對電解結(jié)果的影響 易錯警示　(1)解決電解池的有關問題，首先要注意兩電極材料是否是活潑性電極。 (2)如果陽極是活潑性電極則電極本身失電子而溶解，

15、溶液中的陰離子不放電。 (3)如果陽極是惰性電極，則陽極不參加反應而溶液中的陰離子放電。 3．電解池中電極反應式的書寫 例6　如圖所示， a、b為石墨電極，通電一段時間后，b極附近顯紅色。下列說法不正確的是(　　) A．b電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑ B．a(chǎn)電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑ C．銅電極反應式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．鐵電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu 答案　C 解析　由題意可知，b電極為陰極， a電極為陽極，則鐵為陰極，銅為陽極，銅電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋。 考點　電解及其裝置(電解池)

16、題點　電解池電極反應式的書寫與正誤判斷 規(guī)律方法　“三看”法快速書寫電極反應式 (1)一看電極材料，若是(金、鉑除外)作陽極，金屬一定被氧化(注意：一般情況下，鐵失去電子被氧化為Fe2＋)。 (2)二看電解質(zhì)是否參與電極反應。對于堿性電解質(zhì)，常用OH－和H2O來配平電荷與原子數(shù)；對于酸性電解質(zhì)，常用H＋和H2O來配平電荷與原子數(shù)。 (3)三看電解物質(zhì)狀態(tài)，若是熔融金屬氧化物或鹽，一般就是金屬冶煉。 相關鏈接 1．電解池中電極反應式的書寫規(guī)律 電解池中電極反應式的書寫關鍵是掌握離子的放電順序。 (1)陰極與電源負極相連，得電子發(fā)生還原反應。其規(guī)律有兩個：一是電極本身不參加反

17、應；二是電解質(zhì)溶液中氧化性強的陽離子先得電子，如Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋，要注意金屬活動性順序表中鋁及鋁前面的金屬離子在溶液中不放電。 (2)陽極與電源正極相連，失去電子發(fā)生氧化反應。其規(guī)律有兩個：一是若陽極為非惰性電極(除鉑、金之外的金屬作電極)，電極本身失去電子被氧化，電解質(zhì)溶液中的陰離子不參與電極反應；二是若陽極為惰性電極(鉑、金或非金屬作電極)，電解質(zhì)溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化，如S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。 (3)特別注意：書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電

18、解質(zhì)要寫成分子式。如用惰性電極電解氫氧化鈉溶液，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為4H＋＋4e－===2H2↑，總反應式表示為2H2O2H2↑＋O2↑。 2．從電解的實質(zhì)理解電解質(zhì)溶液的復原 (1)電解質(zhì)電解后加入合適的物質(zhì)可以恢復到電解前的狀態(tài)，加入什么物質(zhì)要根據(jù)電解的情況具體判斷，關鍵要搞清楚電解的實質(zhì)。 (2)判斷電解后要使電解質(zhì)溶液恢復到電解前的狀況，一般根據(jù)“出來什么、加入什么”的原則可以準確求解。 (3)特別注意“鹽酸”的處理。因為“鹽酸”是HCl的水溶液，所以加入鹽酸相當于加入了HCl和水。 三、原電

19、池與電解池的綜合 1．串聯(lián)裝置中原電池和電解池的判斷 例7　關于如圖所示的裝置的說法正確的是(　　) A．A池、C池是原電池，B池是電解池 B．A池、B池、C池都是原電池 C．A池、B池是原電池，C池是電解池 D．A池是原電池，B池是電解池，C池是電鍍池 答案　D 解析　由圖可知，A池中Zn為負極，Cu為正極；B池中C1為陽極，C2為陰極；C池中Ag為陽極，Cu為陰極，即在Cu上鍍銀。故整個裝置是用一個原電池串聯(lián)一個電解池和一個電鍍池。 考點　原電池與電解池的綜合 題點　原電池和電解池串聯(lián)裝置的分析與判斷 易錯辨析　(1)不同電極的多池串聯(lián)裝置中，只有一個池是原電池，

20、其余的池為電解池或電鍍池。 (2)相對獨立的多池裝置中，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池。 2．一池二用(電鍵K控制) 例8　利用下圖裝置進行實驗，甲、乙兩池均為1 mol·L－1的硝酸銀溶液，A、B均為銀電極。實驗開始先閉合K1，斷開K2。一段時間后，斷開K1，閉合K2，電流計指針偏轉(zhuǎn)(銀離子濃度越大氧化性越強)。下列說法不正確的是(　　) A．閉合K1，斷開K2后，A電極增重 B．閉合K1，斷開K2后，乙池溶液濃度增大 C．斷開K1，閉合K2后，A電極發(fā)生氧化反應 D．斷開K1，閉合K2后，NO向B電極移動 答案　D 解析　閉合K1，斷開K2后，該裝置為

21、電解池，A電極為陰極：Ag＋＋e－===Ag，B電極為陽極：Ag－e－===Ag＋，A電極增重；溶液中NO向陽極區(qū)(乙池)移動，硝酸銀濃度增大。斷開K1，閉合K2后，電流計指針偏轉(zhuǎn)，說明形成了原電池，乙池中銀離子濃度較大，銀離子得電子發(fā)生還原反應，B電極為正極，則A電極為負極，發(fā)生氧化反應。 考點　電解及其裝置(電解池) 題點　電解池的構(gòu)成與識別(一池二用) 3．新型二次電池的分析 例9　用吸附了氫氣的納米碳管等材料制作的二次電池原理如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．充電時，陰極的電極反應為Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O B．放電時，負極的電極反

22、應為H2－2e－＋2OH－===2H2O C．放電時，OH－移向鎳電極 D．充電時，將電池的碳電極與外電源的正極相連 答案　B 解析　放電時相當于原電池，負極失去電子，氫氣在負極放電，B項正確；放電時OH－等陰離子向負極移動，結(jié)合圖示電子流向可確定碳電極為負極，即OH－向碳電極移動，C項錯誤；充電時相當于電解池，陰極發(fā)生還原反應，A項錯誤；充電時電池的碳電極與外電源的負極相連，D項錯誤。 考點　原電池與電解池的綜合 題點　新型二次電池的分析 規(guī)律方法　新型電池“放電”“充電”時電極反應式的正誤判斷 (1)新型電池放電 ①若給出新型電池的裝置圖：先找出電池的正、

23、負極，即找出氧化劑和還原劑；再結(jié)合電解質(zhì)確定出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物；最后判斷相應的電極反應式的正誤。 ②若給出新型電池的總反應式：分析總反應式中各元素化合價的變化情況，找出氧化劑及其對應的還原產(chǎn)物，還原劑及其對應的氧化產(chǎn)物，最后考慮電解質(zhì)是否參加反應，判斷電極反應式的正誤。 (2)新型電池充電 ①充電時陰極的電極反應式是該電池放電時的負極反應式的“逆反應”。 ②充電時陽極的電極反應式是該電池放電時的正極反應式的“逆反應”。 相關鏈接 1．原電池和電解池的比較 裝置類別 原電池 電解池 原理 使氧化還原反應中電子的轉(zhuǎn)移做定向移動，從而形成電流 使電流通過電解質(zhì)溶液或熔融

24、電解質(zhì)而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程 裝置特點 將化學能轉(zhuǎn)變成電能 將電能轉(zhuǎn)變成化學能 實例 電極名稱 負極 正極 陰極 陽極 反應類型 氧化反應 還原反應 還原反應 氧化反應 反應特征 自發(fā)的氧化還原反應(主動) 借助電流(被動) 電極判斷 由電極本身決定 正極：流入電子 負極：流出電子 由外電源決定 陽極：連電源正極 陰極：連電源負極 電子流向 負極→外電路→正極 電解池陽極→電源正極　電源負極→電解池陰極 離子移動 陽離子向正極移動 陰離子向負極移動 陽離子向陰極移動 陰離子向陽極移動 2.多池串聯(lián)裝置中

25、電池類型的判斷 (1)直接判斷 非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中存在時，則其他裝置為電解池。如下圖，A為原電池，B為電解池。 (2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷 原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個為金屬電極，另一個以碳棒作電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應。如下圖中，B為原電池，A為電解池。 (3)根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷 在某些裝置中根據(jù)電極反應或反應現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如圖。 若C極溶解，D極上

26、析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應，A、C極發(fā)生氧化反應。 3．多池串聯(lián)裝置中的數(shù)據(jù)處理 原電池和電解池綜合裝置的有關計算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒，分析時要注意兩點：①串聯(lián)電路中各支路電流相等；②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。 上圖中，裝置甲是原電池，裝置乙是電解池，若電路中有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn溶解6.5 g，Cu電極上析出H2 2.24 L(標準狀況)，Pt電極上析出Cl2 0.1 mol，C電極上析出Cu 6.4 g。甲池

27、中H＋被還原，產(chǎn)生H2，負極Zn被氧化生成ZnSO4，pH變大；乙池中是電解CuCl2溶液，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復原。 [對點訓練] 題組一　原電池原理及其應用 1.分析下圖所示的四個裝置，其中結(jié)論正確的是(　　) A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極 B．②中Mg作正極，電極反應為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作負極，電極反應為Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Fe作負極，電極反應為Fe－2e－===Fe2＋ 答案　B 考點　原電池的工作原理 題點　原電池正極和負極判斷 2．金屬(M)—空氣電池的工作原理如圖所示，下

28、列說法不正確的是(　　) A．金屬M作電池負極 B．電解質(zhì)是熔融的MO C．正極的電極反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．電池反應：2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2 答案　B 考點　原電池的工作原理 題點　電極反應式的書寫及正誤判斷 3．鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是(　　) A．銅電極上發(fā)生氧化反應 B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小 C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加 D．陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡 答案　C 解析　A項，由鋅

29、的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應生成Cu，錯誤；B項，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的c(SO)不變，錯誤；C項，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同時甲池中的Zn2＋通過陽離子交換膜進入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2＋通過陽離子交換膜移向正極，保持溶液中電荷平衡，陰離子不能通過陽離子交換膜，錯誤。 考點　原電池的相關綜合 題點　原電池原理的多角度考查 4．已知：2Fe3＋＋SO＋H2O2Fe2＋＋SO＋2H＋。如圖所示是一套

30、電化學實驗裝置，U為鹽橋，G是靈敏電流計，其指針總是偏向電源負極。以下關于該裝置的說法錯誤的是(　　) A．G的指針向右偏轉(zhuǎn) B．U中陽離子向左燒杯移動 C．一段時間后，化學反應達到平衡狀態(tài)，導線中無電流通過 D．一段時間后，右燒杯中溶液pH增大 答案　D 解析　SO被氧化，應為原電池負極反應，G是靈敏電流計，其指針總是偏向電源負極，則G的指針向右偏轉(zhuǎn)；Pt(左)電極為正極，原電池工作時，陽離子向正極移動；反應為可逆反應，正、逆反應進行的程度相同，反應達到平衡狀態(tài)，導線中無電流通過；Pt(右)為負極，電極方程式為SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋，則pH減小。 題組二　電

31、解原理及其應用 5．如圖所示，用鉑電極電解1 L濃度均為0.1 mol·L－1鹽酸、硫酸銅的混合溶液。下列說法正確的是(　　) A．電解開始時陰極有H2放出 B．電解開始時陽極上發(fā)生反應：Cu2＋＋2e－===Cu C．當電路中通過電子的量超過0.1 mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生了變化 D．整個電解過程中，SO不參與電極反應 答案　D 解析　依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2＋，故陰極開始析出的是Cu，陽極先放電的是Cl－，故陽極開始產(chǎn)生的是Cl2，故A、B錯；陰極反應Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 mol，當電路中通過電子的量達到0.2 mol時，此時

32、Cu2＋消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠＋，所以C錯；陽極先是Cl－放電，當Cl－消耗完畢，此時H2O電離產(chǎn)生的OH－開始在陽極放電，SO不參與電極反應。 考點　酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律 題點　電解問題的分析與判斷 6．如圖是利用一種微生物將廢水中的有機物(假設是淀粉)的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，并利用此電能在鐵上鍍銅，下列說法中正確的是(　　) A．質(zhì)子透過離子交換膜由右向左移動 B．銅電極應與X相連接 C．M電極反應式：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋ D．當N電極消耗0.25 mol氣體時，則鐵電極增重16 g 答案　C 解析　A項

33、，原電池工作時，陽離子向正極移動，錯誤；B項，電鍍時，鍍層金屬銅應與電源的正極相連，錯誤；C項，由圖分析，N電極消耗氧氣，故N電極是正極，M電極為負極，淀粉在負極上失去電子轉(zhuǎn)化為二氧化碳與氫離子，正確；D項，當N電極消耗0.25 mol氧氣時，電路中有1 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，故鐵電極上應析出0.5 mol銅，質(zhì)量為32 g，錯誤。 考點　酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律 題點　電解問題的分析與判斷 7．若用如圖所示實驗裝置則可制得白色純凈的氫氧化亞鐵沉淀，兩極材料分別為石墨和鐵。下列關于該實驗的說法正確的是(　　) A．a(chǎn)電極材料為石墨，b電極材料為鐵 B．a(chǎn)電極為負極，其反應式為Fe－

34、3e－===Fe3＋ C．若白色沉淀在電極周圍生成，則d是氯化鈉溶液 D．液體c為苯，其作用是隔絕空氣，防止白色沉淀被氧化 答案　D 解析　在該電解池中，b電極為陰極，電極材料為石墨；a電極為陽極，電極材料為鐵，電極反應為Fe－2e－===Fe2＋；若在a電極周圍生成白色沉淀，則d可選用氫氧化鈉溶液，若在兩極之間的溶液中生成白色沉淀，則d可選用氯化鈉溶液。 考點　電解的相關綜合 題點　陽極材料對電解結(jié)果的影響 8.CuI是一種不溶于水的白色固體，它可以由反應：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2而得到。如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，在KI-淀粉溶液中陽極

35、周圍變藍色。則下列說法正確的是(　　) A．若a極處變紅，則在Pt電極上：2I－－2e－===I2，淀粉遇碘變藍 B．若b極處變紅，在Pt電極上：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，O2將I－氧化為I2，淀粉遇碘變藍 C．若a極處變紅，在Cu電極上：開始Cu－2e－===Cu2＋，一段時間后2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，淀粉遇碘變藍 D．若b極處變紅，在Cu極上：Cu－2e－===Cu2＋，Cu2＋顯藍色 答案　C 解析　惰性電極電解NaCl溶液(滴入酚酞)，陰極附近溶液變紅。若a極處變紅，則a為陰極，b為陽極，Y為正極，X為負極，則Pt電極為陰極，該極上是H＋

36、發(fā)生得電子的還原反應，放出氫氣，A錯誤；若b極處變紅，則b為陰極，a為陽極，Y為負極，X為正極，則Pt電極為陽極，該極上是I－失電子生成碘單質(zhì)，淀粉遇碘變藍，B錯誤；若a極處變紅，Cu電極為陽極，則Cu電極上開始時發(fā)生Cu－2e－===Cu2＋，一段時間后發(fā)生2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，淀粉遇碘變藍，C正確；若b極處變紅，則Cu電極是陰極，該極上發(fā)生H＋得電子的還原反應，放出氫氣，D錯誤。 考點　電解及其裝置(電解池) 題點　電解池電極反應式的書寫與正誤判斷 題組三　原電池與電解池的綜合 9．(2017·寧波調(diào)研)某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ為Zn，其他電極

37、均為Cu。下列說法錯誤的是(　　) A．電極Ⅰ發(fā)生氧化反應 B．相同時間內(nèi)，電極Ⅱ與電極Ⅳ的質(zhì)量變化值相同 C．電極Ⅲ的電極反應：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．電流方向：電極Ⅳ→電流表→電極Ⅰ 答案　C 解析　電極Ⅰ為原電池的負極，發(fā)生氧化反應：Zn－2e－===Zn2＋，A項正確；電極Ⅱ為原電池的正極，發(fā)生還原反應：Cu2＋＋2e－===Cu，電極Ⅳ為電解池的陰極，發(fā)生還原反應：Cu2＋＋2e－===Cu，由電子守恒可知，相同時間內(nèi)兩電極的質(zhì)量變化值相同，B項正確；電極Ⅲ為電解池的陽極，發(fā)生氧化反應：Cu－2e－===Cu2＋，C項錯誤；電流方向與電子流向相反，

38、電流方向應為電極Ⅳ→電流表→電極Ⅰ，D項正確。 考點　原電池與電解池的綜合 題點　原電池和電解池串聯(lián)裝置的分析與判斷 10．由化學能轉(zhuǎn)變的熱能或電能仍然是人類使用的主要能源。根據(jù)如圖所示裝置，判斷下列說法不正確的是(　　) A．該裝置中Cu極為陽極 B．當銅片的質(zhì)量變化了12.8 g時，a極上消耗的O2在標準狀況下的體積為2.24 L C．該裝置中b極的電極反應式是H2＋2OH－－2e－===2H2O D．該裝置中a極為正極，發(fā)生氧化反應 答案　D 解析　左池為燃料電池，通入氧氣的a電極為正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－；b電極為負極，

39、發(fā)生氧化反應，電極反應式為H2－2e－＋2OH－===2H2O。右池為電解池，銅為陽極，電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，當銅片溶解12.8 g轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時，a電極則消耗0.1 mol氧氣，其標準狀況下的體積為2.24 L。 考點　原電池與電解池的綜合 題點　原電池和電解池串聯(lián)裝置的分析與判斷 11．鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。分析下圖，下列判斷不正確的是(　　) A．K閉合時，d電極反應式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO B．當電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時，Ⅰ中消耗的H2SO4為0.

40、2 mol C．K閉合時，Ⅱ中SO向c電極遷移 D．K閉合一段時間后，Ⅱ可單獨作為原電池，d電極為正極 答案　C 解析　當K閉合時，Ⅰ為原電池、Ⅱ為電解池，Ⅱ中c電極上的PbSO4得電子轉(zhuǎn)化為Pb和SO，d電極上的PbSO4失電子轉(zhuǎn)化為PbO2和SO，SO向d電極移動。 考點　電解及其裝置(電解池) 題點　電解池的構(gòu)成與識別(一池二用) 12．全釩電池以惰性材料作電極，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的總反應為VO2＋(藍色)＋H2O＋V3＋(紫色)VO(黃色)＋V2＋(綠色)＋2H＋，下列說法正確的是(　　) A．當電池放電時，VO被氧化 B．放電時，負極反應式為VO＋2H＋＋e－===

41、VO2＋＋H2O C．充電時，陽極附近溶液由綠色逐漸變?yōu)樽仙? D．放電過程中，正極附近溶液的pH變大 答案　D 解析　當電池放電時，VO―→VO2＋，V元素的化合價由＋5變?yōu)椋?，VO被還原，故A錯誤；放電時，負極失電子，負極反應式為V2＋－e－===V3＋，故B錯誤；充電時，陽極發(fā)生氧化反應，VO2＋―→VO，陽極附近溶液由藍色逐漸變?yōu)辄S色，故C錯誤；放電過程中，正極反應式為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，正極附近溶液的pH變大，故D正確。 考點　原電池與電解池的綜合 題點　新型二次電池的分析 [綜合強化] 13．在如圖所示的三個燒杯中均盛有足量的氯化銅溶液。請按要

42、求回答下列問題： (1)A、B、C三個裝置中屬于電解池的是________。 (2)A池中Cu是________極，A池中Cl－移向______極(填“Zn”或“Cu”)，總反應的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)B池中C電極上發(fā)生________反應(填“氧化”或“還原”)，B池中總反應的化學方程式為___

43、_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)C池中Cu是________極，電極反應為________________________________________ ________________________________________________________________________， 反應過程中c(Cu2＋)_

44、_____(填“變大”“變小”或“不變”)。 答案　(1)BC (2)正　Zn　Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu (3)還原　CuCl2Cl2↑＋Cu (4)陽　Cu－2e－===Cu2＋　不變 解析　(1)BC裝置都有外接電源，所以是把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，屬于電解池。 (2)A裝置是原電池，較活潑的金屬鋅作負極，銅作正極，帶負電荷的氯離子移向原電池的負極；鋅和銅離子發(fā)生氧化還原反應生成鋅離子和銅單質(zhì)。 (3)B電解池中，C連接外接電源負極，所以C是陰極，陰極上得電子發(fā)生還原反應，電解池工作時，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應，陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應，所以電解池反應式

45、為CuCl2Cl2↑＋Cu。 (4)銅連接外接電源的正極，所以是陽極，電解池工作時，陽極上銅失電子生成銅離子，電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，因為陽極上銅失電子進入溶液，陰極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，陽極上溶解的銅等于陰極上析出的銅，所以溶液中銅離子的濃度不變。 考點　原電池與電解池的綜合 題點　原電池和電解池的綜合應用 14．人工腎臟可采用電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，其原理如圖所示。 (1)電源的負極為________(填“A”或“B”)。 (2)陽極室中發(fā)生的反應依次為_______________________________________________

46、____、 ________________________________________________________________________。 (3)電解結(jié)束后，陰極室中溶液的pH與電解前相比將________(填“升高”“降低”或“不變”)；若兩極共收集到氣體13.44 L(標準狀況下)，則除去的尿素為________g(忽略氣體的溶解)。 答案　(1)B　(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl (3)不變　7.2 解析　(1)根據(jù)電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規(guī)律，并結(jié)合本題圖中的電極產(chǎn)

47、物H2和Cl2可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極。(2)陽極室中發(fā)生的反應依次為2Cl－－2e－===Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。(3)陰極反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，陽極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，同時在陽極室發(fā)生反應CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl，根據(jù)上述反應可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH－、H＋的數(shù)目相等，陽極室中反應產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜進入陰極室與OH－恰好反應生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應可以看出，轉(zhuǎn)移6 mol e－時，陰極產(chǎn)生3 mol H2

48、，陽極產(chǎn)生1 mol N2和1 mol CO2，故電解收集到的13.44 L氣體中V(N2)＝V(CO2)＝＝2.688 L，即n(N2)＝n(CO2)＝0.12 mol，根據(jù)方程式CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl可知，生成0.12 mol N2時所消耗的CO(NH2)2也為0.12 mol，其質(zhì)量為m[CO(NH2)2]＝0.12 mol×60 g·mol－1＝7.2 g。 考點　電解的相關綜合 題點　電解規(guī)律的綜合應用 15．下圖是一個用鉑絲作電極電解稀硫酸鎂溶液的裝置，電解液中加有中性紅色指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：6.8～8.0，

49、酸性—紅色，堿性—黃色) 回答下列問題： (1)下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是________(填序號)。 ①A極附近溶液由紅變黃　 ②B極附近溶液由紅變黃 ③A極附近溶液不變色 ④B極附近溶液不變色 (2)寫出A極發(fā)生的電極反應式：_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)寫出B極發(fā)生的電極反應式：_____________________

50、____________________________ ________________________________________________________________________。 (4)電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是____________________ ____________________________________________________。 答案　(1)①④ (2)2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓ (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (4)溶液呈紅色，白色沉淀溶解(或大部分溶解) 解析　電解硫酸鎂溶液，陰極(A極)上H＋放電生成H2，同時c(OH－)增大，生成氫氧化鎂，溶液變黃色；陽極(B極)上OH－放電生成氧氣，同時c(H＋)增大，生成硫酸，溶液仍保持紅色；將電解液倒入燒杯內(nèi)，則氫氧化鎂與硫酸混合而導致沉淀溶解，且溶液恢復紅色。 考點　電解的相關綜合 題點　電解規(guī)律的綜合應用