化学原电池和电解池纠.docx
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化学原电池和电解池纠
专题4·原电池和电解池状元纠错
【1】取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈
为白色，外圈呈浅红色。
则下列说法错误的是（）
A．b电极是阴极B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂D．b电极附近溶液的pH变小
【错误分析】错选A或B，依据图示，b处出现圆圈，说明b极产生氯气，所以b为阳极与电源正极相连，a为阴极与电源负极相连。
【2】右图所示装置I是一种可充电电池，装置II为电解池。
离子交换膜只允许Na
通过，充放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。
闭合开关K时，b极附近先变红色。
下列说法正确的是
A．负极反应为4Na
4e
=
4Na
B．当有0．01molNa
通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体
112mL
C．闭合K后，b电极附近的pH变小
D．闭合K后，a电极上有气体产生
【错误分析】错选C或D，错选C认为b极发生了
2Cl－-2e－===Cl2↑，Cl2+H2O=HCl+HClO,错选D是认为a 极发生了2H2O－2e－===H2↑＋
2OH－。
对于电解饱和食盐水原理不清析，阳极电极反应式为：
2Cl－-2e－===Cl2↑，阴极电极反应式为：
2H2O－4e－===H2↑＋2OH－，活波金属与电源正极相连首先失去电子。
【答案】B
【状元纠错】本题信息新颖，多数同学被所给的电池反应很不熟悉，习惯写出电极式的同学会因为写不出电极反应式而做不出来。
电源的正极：
Br3-+2e－=3Br-电源的负极2S22--2e－=S42-，内电路为Na+移动导电。
由题意可知b极（阴极）：
2H2O－2e－===H2↑＋2OH－，a 极（阳极）：
Cu-2e－=Cu2+，所以C，D均错误。
对于B项当有0．01molNa
通过离子交换膜时，说明有内电路通过了0.01mol的电荷，外电路转移的电子也就为0.01mol。
结合b极反应，产生的气体就为0.005mol，体积为112mL。
只有B正确。
【3】燃料电池是燃料（如CO，H2，CH4等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是
A．负极反应式：
O2+2H2O+4e==4OH-
B．负极反应式：
CH4+8OH--8e==CO2+6H2O
C．随着放电的进行，溶液的pH值不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
【答案】D
负极反应的另一误区是，不考虑介质环境，反应产物与实际不符。
如燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。
所以负极反应式为：
由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的pH值将减小。
选项C为错误结论。
类似铅蓄电池在放电时，介质为硫酸溶液，所以负极反应式为：
以上还应归纳的：
①在碱性溶液中：
缺氧，应由氢氧根离子提供，剩下转化为水；氧多，应和水结合生成氢氧根离子。
②在中性溶液中：
缺氧，应由水提供，剩下转化为氢离子；氧多，应和水结合生成氢氧根离子。
③在酸性溶液中：
缺氧，应由水提供，剩下转化为氢离子；氧多，应和氢离子结合生成水。
总之，溶液的酸碱性变化应是由酸性→中性→碱性或碱性→中性→酸性。
【状元纠错】不考虑介质环境、离子方程式书写错误
【4】熔融碳酸盐燃料电池的电解质为Li2CO3和Na2CO3的混合物，燃料为CO，氧化剂是含CO2的O2，在工作过程中，电解质熔融液的组成、浓度都不变。
①负极反应为：
______，②正极反应为：
______，③工作时熔融体中的______向负极移动。
【解析】本题是全新信息给予题，燃料电池用熔融的碳酸盐作电解质，由于思维定势，正极的反应应为溶液中的阳离子得电子，根据同主族元素性质递变，锂离子应比钠离子易得电子，所以得出正极反应：
Li++e==Li，错误结论。
实际上题目给了很重要的信息，即电解质熔融液的组成和浓度都不变。
电解水时，水中的氢氧根离子，在负极参加反应被消耗，而在正极反应又生成，保持其浓度不变。
将其迁移到本题，在负极：
一氧化碳和碳酸根离子失电子转化为二氧化碳；在正极：
二氧化碳和氧气得电子转化为碳酸根离子。
本题的另一误区是，在原电池中不知阴、阳离子流向哪一极。
也是由于思维定势，往往认为负极电子多，应该阳离子流向负极。
实际上负极是活泼金属失电子，但电子不是停留在负极，而是由外电路很快流向正极（产生电流，释放电能），阳离子流向正极，在正极放电，生成新物质；相反阴离子将流向阴极。
【状元纠错】审题注意“电解质熔融液的组成和浓度都不变”的关键信息。
【5】在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）
A．正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出
D．铜片上有H2逸出
【答案】D
【解析】本题符合铜锌原电池的形成条件，原电池工作时，电子由负极（锌）经外电路（导线）流向正极（铜）。
负极锌片：
Zn－2e－
Zn2+；正极铜片：
2H++2e－
H2↑，总反应为：
Zn+2H+
Zn2++H2↑，原电池中没有产生O2。
没有参与反应的SO42-离子浓度不会逐渐增大。
【状元纠错】原电池工作时，电子由负极流向正极（电流由正极流向负极）。
不参与电极反应的离子不能定向移动，这种离子在溶液的各个区域浓度基本不变。
【6】如图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是（）
A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④
C．④＞②＞③＞① D．③＞②＞④＞①
【答案】A
【解析】金属腐蚀在此条件下主要是电化学腐蚀,通常从原电池原理以及电解的原理进行分析。
当铁与比它不活泼的金属连在一起构成原电池时，铁为负极，被腐蚀的速度增大，②＞①；当铁与比它活泼的金属连接，构成原电池时，铁是正极，铁被保护，被腐蚀的速度减小，③＜①；在电解装置中，铁接电源的正极，铁被腐蚀的速度加快，因此，腐蚀速度④＞②＞①＞③。
【状元纠错】金属腐蚀快慢的判断：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞
化学腐蚀＞有防腐蚀措施的腐蚀；
【7】X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出；又知M2＋的氧化性强于Y2＋。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）
A.X>Z>Y>MB.X>
Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y
【答案】A
【解析】金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性X>Z；电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性Z>Y；离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性Y>M，所以正确答案为A。
【状元纠错】根据原电池原理和电解池原理综合判断，熟悉金属活动顺序表
【8】某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。
滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。
据此，下列叙述正确的是（）
A．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生
D．a点是负极，b点是正极
【答案】D
【解析】本题考查的是电解饱和食盐水实验，电解实验中阳极发生氧化反应，生成氯气，阴极发生还原反应生成氢气，由电极反应式可知，在阴极生成氢氧化钠，出现红色字迹，所以铅笔做阴极，a为电源负极。
【状元纠错】不熟悉电解原理和电极反应，对反应原理和实验现象不能正确判断。
【9】金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（）（已知：
氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）
A．阳极发生还原反应，其电极反应式：
Ni2＋＋2e－＝Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
【答案】D
【状元纠错】对离子的氧化性强弱与放电顺序不能正确一一对应，对电解原理认识模糊。
【10】500mLKNO3和Cu（N03）2的混合溶液中c（NO3－）＝6.0mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22．4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（）
A．原混合溶液中c（K＋）为4mol·L－1
B．上述电解过程中共转移4mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol
D．电解后溶液中c（H＋）为2mol·L－1
【答案】B
【解析】两极反应为：
阴极Cu2＋+2e－=Cu2H＋+2e－=H2↑阳极：
4OH－-4e－=O2↑+2H2O，两极都收集1mol气体，由阳极得到转移电子为4mol，又知生成1molH2转移电子2mol，根据电子得失守恒：
n（Cu2＋）=1mo；再通过离子所带电荷的守恒，在500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中存在关系：
2c（Cu2＋）+c（K＋）=c（NO3-），可以求出c（K＋）=2mol·L－1。
电解过程中消耗的n（OH－）=4mol，则溶液中留下4mol的H＋，c（H＋）=8mol·L－1。
【状元纠错】原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。
不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：
1.守恒法：
用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2.总反应法：
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
3.关系式法算：
借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。
【11】如下图,四种装置中所盛有的溶液体积均为200ml，浓度均为0.6mol/L，工作一段时间后，测
得测得导线上均通过了0.2mol电子，此时溶液中的pH由大到小的顺序是（）
A．④②①③ B．④③①②C．④③②① D．①③②④
【答案】C
【解析】若氢离子放电，PH增大，若氢氧根放电PH减小。
③中锌电极参与反应，电解质溶液PH基本不发生变化。
④中阴极上氢离子放电，溶液渐渐成碱性。
②阴极上氢离子放电，导线上通过了0.2mol电子，则溶液中减少了氢离子的物质的量也为0.2mol，根据原溶液的体积和浓度，氢离子的物质的量减少为0.04mol，浓度变为0.2mol/L。
①中由于
氢氧根离子放电,当导线上通过了0.2mol电子，则溶液中氢氧根离子减少0.2mol,即氢离子的物质的量增加0.2molL.溶液体积均为0.2L,,浓度约为1mol/L。
PH的变化符合C。
【状元纠错】此题目考查了原电池及电解池中溶液的PH值变化分析，PH值的变化与溶液中的氢离子或氢氧根离子放电有关。
【11】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＋SO
===PbSO4＋2e－，正极PbO2＋4H＋＋SO
＋2e－===PbSO4＋2H2O。
若制得Cl2物质的量为0.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（）
A.0.025molB.0.050molC.
0.10molD.0.20mol
【答案】C
【解析】该题只要明确原电池和电解池原理，抓住转移电子守恒即可。
由2Cl－－2e－===Cl2，可知制0.05molCl2转移0.10mol电子，再由铅蓄电池总反应：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO
===2PbSO4＋2H2O可看出每转移2mole－消耗2molH2SO4，现转移0.10mol电子，将耗0.10mol硫酸。
【状元纠错】有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。
解答此类题的方法有两种：
一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。
以电子守恒较为简便，注意运用。
由于电化学常常涉及到物理学中的串联电路、并联电路以及相关物理量如电流强度、电压、电阻、时间、电量等，无疑有关电化学知识也必然是物理学和化学的交汇点。
【12】用指定材料做电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组是：
阳极
阴极
溶液甲
物质乙
A．
Pt
Pt
NaOH
NaOH固体
B．
Pt
Pt
H2SO4
H2O
C．
C
Fe
NaCl
盐酸
D．
粗铜
精铜
CuSO4
Cu（OH）2
【答案】B
【13】将含有0.400molCuSO4和0.200molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出19.2gCu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为
A．5.60LB．6.72LC．4.48LD．3.36L
【答案】C
【解析】电路中的确转移了0.600mol的电子，但溶液中仅有0.200mol的氯离子，其放电析出0.100mol的氯气。
阳极放电的下一个产物应是氢氧根离子失电子转化成氧气，其量为0.400mol的电子转移，产生0.100mol的氧气。
因此在阳极最终生成0.200mol的气体，在标况下的体积为4.48L。
【状元纠错】电解产物的有关计算，不仅要考虑溶液中离子的放电顺序，由此来决定电解的产物，还要考虑离子的物质的量多少，当某种离子消耗完，一定会引起产物的变化。
本题的思维定势是阴极产物为0.300mol铜，转移了0.600mol的电子，阳极产
物必然是0.300mol的氯气，标况
下的体积为6.72L，得出选项B的错误结论。
【14】用铂电极电解2价过渡元素硝酸盐溶液600mL，若某极产生672mL气体（标准状况），另一极增重3.81g，假设溶液体积不
变，且原溶液pH值为6，正确的判断是：
①电解后溶液的pH值为0.9，②电解后溶液pH值的为0.7，③该金属的相对原子量为65，④该金属的相对原子量为63.5，⑤该金属的相对原子量为24。
A．①④B．②④C．①⑤D．②③
【答案】B
【状元纠错】电解n价金属的含氧酸盐的计算可假设电路中转移4nmole，相应电解的产物可能有：
4mol金属、nmol氧气和溶液中产生4nmol氢离子（若电解生成2nmol氢气，则溶液中产生4nmol氢氧根离子）……等。
【15】在蒸馏水中按物质的量之比为1∶1∶1∶2加入AgNO3，Ba（NO3）2，Na2SO4，NaCl，使之完全溶解，以铂电极电解该混合物至溶质完全反应，则所得氧化产物与还原产物的质量比为：
A．35.5∶108B．71∶2C．108∶35.5D．71∶109
【答案】B
【解析】当四种物质混合时，相互间有反应发生，硝酸银和氯化钠、硝酸钡和硫酸钠以等物质的量发生反应，生成难溶的氯化银、硫酸钡和硝酸钠。
电解质溶液转化为按物质的量之比为3∶1的NaNO3，NaCl，电解时只有氯离子和氢离子参加电极反应，氧化产物与还原产物的质量比为71∶2。
【状元纠错】四种物质按一定物质的量之比混合、溶解，用惰性电极进行电解。
由于①只是片面考虑溶液中阳离子放电顺序是：
银离子、氢离子……等；阴离子放电顺序是：
氯离子、氢氧根离子……等。
②对题目要求溶质完全反应认可有分歧，因此产生以下两种结论。
当电路中转移了1mol电子，银离子完全反应，还原产物为1mol银，氧化产物为1mol氯原子（未电解完），氧化产物与还原产物的质量比为35.5∶108（选项A）。
当电路中转移了2mol电子，氯离子完全反应，氧化产物为2mol氯原子，还原产物为1mol银和1mol氢原子（水提供），氧化产物与还原产物的质量比为71∶109（选项D）
【16】工业上+6价的Cr含量不能大于0.5mg·L-1，为了达到废水排放标准，工业上处理含
①往工业废水中加入适量的NaCl（1～2g·L-1）；②以铁电极进行电解，经过一段时间后有Cr（
OH）3和Fe（OH）3沉淀生成；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。
试回答：
（1）写出电解时的电极反应，阳极______阴极______。
（3）电解过程中Cr（OH）3，Fe（OH）3沉淀是怎样产生的？
______。
（4）能否将电极改为石墨电极？
为什么？
______。
[来源:
学科网]
【答案】
（1）阳极Fe-2e＝Fe2+，阴极2H++2e＝H2↑。
（3）因H+放电，破坏了水的电离平
衡，产生的OH-与溶液中的Fe3+，Cr3+生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀。
（4）不能，因用石墨电极，阳极Cl-放电，不能产生还原剂Fe2+，
【解析】本题是一道电解实际应用题。
电解阳极阴离子的放电顺序是：
硫离子、碘离子、溴离子、氯离子……，由于忽略了非惰性金属电极放电先于溶液中阴离子放电，因此将阳极反应写为：
2Cl--2e＝Cl2↑。
另一种误解是认为，既然是铁电极放电，其电极反应为：
Fe-3e＝Fe3+，忽略了电极铁是过量的，因此阳极的电极反应应为：
Fe-2e＝Fe2+。
溶液中的阳离子流向阴极，其放电反应应是：
2H++2e＝H2↑，而重铬酸根离子应流向阳极，不在阴极放电。
溶液中存在具有氧化性的重铬酸根离子和具有还原性的亚铁离子，重铬酸根离子在酸性条件下氧化能力更强，本身在该条件下还原成铬离子。
电极反应和氧化还原反应大量消耗氢离子，使水进一步电离，溶液中氢氧根离子浓度大大增大，与Fe3+，Cr3+生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀。
若改用石墨电极，溶液中没有还原性物质，重铬酸根离子不能被还原，因此也无法排除回收而达到解污净化作用。
【17】在如右图所示的实验装置中，E为一张淀
粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C、D为
夹在滤纸两端的铂夹，X、Y分别为直流电源的两
极。
在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH
溶液的水槽中，再分别插入铂电极。
切断电源开关
S1，闭合开关S2，通直流电一段时间后，请回答下列问题：
[
（1）标出电源的正、负极：
X为
极，Y为极。
（2）在滤纸的C端附近，观察到的现象是，在滤纸的D端附近，观察到的现象是。
（3）写出电极反应式：
A中；B中；C中；D中。
（4）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，此时切断开关S2，闭合开关S1，则电流计的指针是否发生偏转（填“偏转”或“不偏转”）。
（5）若电流计指针偏转，写出有关的电极反应式（若指针不偏转，此题不必回答）：
A中；B中。
若电流计指针不偏转，请说明理由（若指针不偏转，此题不必回答）
指针偏转。
（5）A中2H2+4OH--4e-=4H2O；B中2H2O+O2+4e-=4OH-。
【状元纠错】关于电化学的内容是历年高考的重要知识点之一，主要以选择题的形式出现，已成高考的必考题。
考查的内容有：
原电池、电解池、电镀池的电极名称及电极反应式；根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱；根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类；新型电池的电极反应及应用。
其中原电池的工作原理、电解产物判断与计算是高考命题的热点。
【18】下列装置中能组成原电池的是（）
【答案】B
【解析】在装置A中，锌和氯化锌溶液不发生反应，因此不能组成电源装置。
另有误解锌能发生吸氧腐蚀，但由于吸氧腐蚀进行缓慢，而且产生电流很小，所以不将其视为电源装置。
在装置D中，由于知识的欠缺，对原电池以及电解质溶液的导电原理认识不清，因此产生判断的错误。
在原电池导电过程中，分为内电路和外电路两部分。
内电路为电源的负极（活泼金属）失电子，电子流出，溶液中阴离子定向流向负极；溶液中的阳离子定向流向正极，在正极放电（得电子），生成相应的新物质。
外电路电子由负极、导线、用电器和导线流向正极，这样电路才是一个完整的闭合回路，电子能稳定地流动。
另外溶液中移动的离子应在同一容器中，否则就会出现一个容器中的阴离子放电而溶液带正电，另一个容器中的阳离子放电而溶液带负电的结果。
假若要分在两个容器中，必须用一个“盐桥”（常用装有盐溶液的U形管，反扣到上两容器上）将两个装置中的溶液连通，离子流动，使整个电路成为闭合回路。
【状元纠错】组成原电池装置的条件是两种活泼性不同的金属，用导线连接插入电解质溶液中。
当活泼金属和电解质溶液能发生氧化还原化学反应，将转移的电子导出，形成电流。
其必要条件是发生化学反应，使化学能转化为电能。
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