8原电池电解池及其应用.docx
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8原电池电解池及其应用
人教版高中化学复习题
【专题八】原电池、电解池及其应用
【考点突破】
考点1构成原电池的条件
1.要有活动性不同的两个电极（一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物）
2.要有电解质溶液；
3.两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。
考点2原电池、电解（镀）池电极名称的确定
1.确定原电池电极名称的方法
方法一：
根据电极材料的性质确定。
通常是
（1）对于金属一一金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；
（2）对于金属一一非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；
（3）对于金属一一化合物电极，金属是负极，化合物是正极。
方法二：
根据电极反应的本身确定。
失电子的反应7氧化反应7负极；得电子的反应7还原反应7正极。
2.确定电解（镀）池电极名称的方法
方法一：
与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。
方法二：
电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。
考点3原电池和电解池的比较
电池
名称
原电池
（化学能7电能）
电解池（电能7化学能）
以惰性材料作阳极
以活泼材料作阳极电镀铜
电解精炼铜
形成
条件
ZaJC—ICb
««■
活动性不同的两个电极电极插入电解质溶液中形成闭合回路
两极有自发的氧化还原反应
nrL".
r1r-.j-Tl--^
3厂
1两电极与直流电源相连。
2两电极插入电解质溶液中。
3形成闭合回路。
电极
名称
电极
反应
负级：
较活泼的金属或还原剂
正极：
较不活泼的金属或氧化剂
负极：
氧化反应，金属失电子
正极：
还原反应，阳离子得电子
阳极：
连电源正极
阴极：
连电源负
极
阳极：
镀层金属阴极：
镀件溶液：
含镀层金属离子
阳极：
不纯金属阴极：
纯金属溶液：
含纯金属离子
阳极：
氧化反应，先活泼电极失电子，后溶液中阴离子失电子。
阴极：
还原反应，溶液中阳离子得电子。
电子流向
经导线负极——导兰正极
经导线经导线
阳极经导线＞电源正极，电源负极经导线＞阴极
溶液中离子流向：
阴离子移动方向与电子相冋。
考点4根据总反应式设计原电池
1可设计成原电池的反应一般应满足如下条件：
（1）反应放热；
（2）属于氧化还原反应
2、步骤
首先标明电子转移方向，根据电子转移方向判断正负极材料一一失电子的为负极，得电子的为正极,
其次选择相应的物质构成两个半电池——失电子金属和对应的产物构成一个半电池、得电子的离子和一较
不活泼的金属或石墨构成另一半电池，最后用盐桥和导线组成闭合回路。
例如将Fe+2FeCl3=3FeCl2设计成原电池装置
FeCb作电解液，可设计成如下两种装置:
分析：
Fe作负极，
考点5金属的腐蚀
1.金属腐蚀的实质：
金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
2.金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
3.化学腐蚀实质：
金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
其腐蚀过程没有电流产生。
4.电化学腐蚀实质：
不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。
电化学腐蚀过程有电流产生。
5.腐蚀的常见类型
（1）析氢腐蚀在酸性条件下，正极发生2H++2e=H2f反应。
（2）吸氧腐蚀在极弱酸或中性条件下，正极发生2H2O+O2+4e=4OH-反应。
若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。
如生铁浸入食盐水中,会形成许多微小的原电池。
电解（镀）池：
阳极：
（1）若阳极是由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金属）做成，阳极反应是阳极金属失去
电子而被氧化成阳离子；
（2）若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。
阴离子失去电子能力大小顺序为：
l->Br->CI->OH->含氧酸根>F-。
阴极：
阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>AI3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。
考点7电解实例及规律
电解液
溶质类别
电解总反应式
相当于电解
溶液pH
NaOH溶液
强碱
电解
2H2O2H2t+Qf
"J®
水
升高
H2SO4溶液
含氧酸
降低
Na2SO4溶液
活泼金属的
含氧酸盐
不变
（两极混合液）
CuCl2溶液
f1
不活泼金属［i的无氧酸盐y-
%吁电解”「
CUCI2Cu+Cj
电解质本身
接近7
HCI溶液
无氧酸
电解
2HCIH2t+CI2t
升高
NaCI溶液
活泼金属的无氧酸盐i
厂irJ
」L上
电解
2NaCI+2H」2Oj11H2+2N
u二
aOH+C2tWWW.ks5u.com
|fi
电解质与水
升高
CuSO4溶液
1J-
不活泼金属的含氧酸盐
电解
2CuSO4+2H2O2Cu
+O21+2h2SQ
降低
NaCI（熔融）
离子化合物
电解
2NaCI2Na+CI21
电解质本身
/
AI203（熔融）
电解
2AI2O34AI+3O2t
【精题精讲】
（a）已被腐蚀而
例1将NaCI溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。
铁锈环（b）
—腐蚀区（a）
导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。
下列说法正确的是A.液滴中的CI-由a区向b区迁移
B•液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：
O2+2H2O+4e=40H-
C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2"由a区向b区迁移，与b区的OH—形成FeQH",
进一步氧化、脱水形成铁锈
NaCI溶液，则负极发生的电极反应为
D•若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加
-2+
Cu—2e=Cu
【答案】B
【解析】NaCI溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，这时，负极电极反应为：
正极电极反应为：
在液滴外沿，由于
4Fe（0H）
Fe-2e-=Fe2+（发生氧化反应）
Q+2H2O+4e-=4OH—（发生还原反应）Fe++2OH=Fe（OH）2,
+O2+2H2O=4Fe（OH）3形成了棕色铁锈环（
（a）被腐
b）.
由于Fe的金属活动性比铜强，Fe
若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCI溶液，
为负极，负极发生的电极反应为：
Fe—2e-=Fe2+。
又根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，
D选项均错误，B选项正确。
例2研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。
该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。
关于该电池的下列说法不正确的是（）
Cl应由b区向a区迁移。
所以A、
C、
A•水既是氧化剂又是溶剂C.放电时OH「向正极移动
【答案】C
【解析】可迅速选出C项是错误，推测其总反应为：
2Li+2H2O===2LiOH+H2f再写出其电极反应如下：
（—）2Li—2e—=2Li+（+）2H2O+2e—=2OH—+廿结合选项分析A、B、D都是正确的。
例3结合右图判断，下列叙述正确的是
A.I和II中正极均被保护
B.I和II
C.I和II
D.I和II
【答案】
中负极反应均是中正极反应均是中分别加入少量
A
B•放电时正极上有氢气生成
D.总反应为：
2Li+2H2O===2LiOH+H2f
因为原电池放电时0H「是向负极移动的。
-2+
Fe-2e=Fe2
O2+2H2O+4e-=4OH—
K3[Fe（CN）6]溶液，均有蓝色沉淀
Zn
这种电池名称叫锂水电池。
巴起展.卅；；1门貪I汕dA忒Mi,；
]|
【解析】题给装置I、II都是原电池，活泼金属作负极，首先被腐蚀，不活泼金属I中负极反应式为：
Zn-2e-=Zn2+,B错；II中正极反应式为：
2^+-2e-=H2f,选A。
例4某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。
下列叙述不正确的是
.作正极，被保护;C错；I中没有
A对;
Fe2+,D错;
A.a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为:
2+-
Cu+2e=Cu
C.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D.a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时,
Cu"向铜电极移动
£
311
Fe
—
cu£+
—
—'
旳孑
仝
b
a
【答案】D
【解析】A、发生置换反应，正确。
B、形成原电池，铜片作正极，溶液中Cu2"发生还原而析出，正确;
铁片作负极失去电子形成Fe2+,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，所以C、正确。
D、a和b分别连接直流电源
正、负极，a作阳极，铜片失去电子形成为Cu2+。
Cu2+向铁电极移动。
错误
例5根据下图，下列判断中正确的是
■■■
Fe
6
A.烧杯a中的溶液pH升高
B.
+-
2H+2e=H2
2CI--2e-=Cl2
烧杯b中发生氧化反应
C.烧杯a中发生的反应为
D.烧杯b中发生的反应为
【答案】AB
命题立意：
原电池相关知识的考查
【解析】题中给出的物质表明，该电池的总反应是2Zn+O2+2H2O=2Zn（OH）2,a烧杯中电极反应为O2+
2H2O+4e-=4OH-,b中Zn-2e-=Zn2+，所以正确项为ABo
【技巧点拨】原电池的题是历届常考点，本题可视为由前年高考中的铝空电池变化而来。
主要是先要找到电池的总反应，反应中各电极反应、电极周围酸碱性变化、离子浓度变化及计算才能有据可依。
例6甲、乙、丙、丁、戊为原子序数依次增大的短周期元素。
甲、丙处于同一主族，丙、丁、戊处于同一周期，戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子最外层电子数之和。
甲、乙组成的常见气体X能使湿润的
红色石蕊试纸变蓝；戊的单质与X反■应能生成乙的单质，同时生成两种溶于水均呈酸性的化合物丫和Z,
0.1mol/L的丫溶液pH>1;丁的单质既能与丙元素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐L,也能与Z
的水溶液反应生成盐；丙、戊可组成化合物请回答下列问题：
（1）戊离子的结构示意图为
（2）
的离子方程式：
反应方程式：
观察到的现
写出乙的单质的电子式：
。
⑶戊的单质与X反应生成的丫和Z的物质的量之比为2:
4,反应中被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为。
⑷写出少量Z的稀溶液滴入过量L的稀溶液中发生反
O
总
o将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中,
⑸按右图电解M的饱和溶液，写出该电解池中发生反应象是
【答案】⑴④2））
（2）NN（3）2:
3⑷AIO2+H++H2O=AI（OH）3J
（5）2NaCI+2H2O"电解2NaOH+Cl2f+出f酚酞溶液溶液变红
H，乙是N。
甲、
N,则丙是Na。
根据戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子的
=1+1+5=7，则戊是CI。
戊的单质是Cl2,与NH3反应生成乙
【解析】甲、乙组成的常见气体X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则X是NH3,甲是
丙处于同一主族，并且丙的原子序数大于最外层电子数之和，则戊原子最外层电子数
的单质N2和NH4CI、HCI;并且0.1mol•1的丫溶液的pH>1,则丫是NH4CI,Z是HCI。
丁的单质能与NaOH溶液反应，也能与HCI水溶液反应，则丁.是Na,生成的盐L是NaAIO2。
丙、戊组成的化合物M为NaCI。
（1）C「的结构示意图为：
（+32》。
⑵乙单质N2的电子式为：
NN
（3）NH3与CI2反应的化学方程式：
4NH3+3Cl2=N2+2NH4CI+4HCI，在反应中氨气做还原剂，氯气做氧化剂，被氧化的物质与被还原的物质之比为：
2:
3。
⑷将少量的盐酸滴入过量NaAIO2溶液中发生反应的离子方程式为：
AIO2+H++H2O=AI（OH）3J。
⑸按右图电解饱和氯化钠溶液，反应的方程式为：
2NaCI+2H2O皀解2NaOH+CI2f+出匸。
电解后得到
NaOH溶液，滴入酚酞溶液中，观察到溶液变红。
例7氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示。
⑴溶液A的溶质是
⑵电解饱和食盐水的离子方程式是
pH在2〜3。
用化学平衡移动原理解释盐注耳崇匸=
rt'气寸耳
⑶电解时用盐酸控制阳极区溶液的
酸的作用：
⑷电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca2"、Mg2"、NH4"、SO42]c（SO42「）＞c（Ca2"）]o精制流程如下（淡
盐水和溶液A来自电解池）：
4经过程III处理，要求盐水c中剩余Na2SO3的含量小于5mg/L。
若盐水b中NaCIO的含量是7.45mg/L,
则处理10m3盐水b,至多添加10%Na2SO3溶液kg（溶液体积变化忽略不计）。
—诵申一
【答案】⑴NaOH⑵2CI+2H2O、H2t+Glt+2OH⑶CI2与水反应：
Cl2+H2^^HCI+HCIO,
增大HCI的浓度使平衡逆向移动。
减少CI2在水中的溶解，有利于CI2的逸出⑷①Mg（OH）2②2NH4
④1.76
和H2,阳极产物是Cl2,反应的离子方程式是2CI
+22+
+3CI2+8OH=N21+6CI+8H2O③SO4、Ca
【解析】电解饱和食盐水时，阴极产物为NaOH
pH在2〜3的作用是促使化.学平衡CI2+H2=HCI+HCIO向左移动，减少的逸出；根据粗盐水和淡盐水的化学成分，代入题给精制盐水的流程进行分析，为Mg（OH）2沉淀除去，即盐泥a除泥沙外，还含有的物质是Mg（OH）2;
Cl2，对应的离子.方程式是2NH4"+3Cl2+8OH—=N2f+6CI+8H2O;过程II
溶液中的Ca2"和SO42-分别转化为CaCO3和BaSOq沉淀除去；NaCIO与NazSOs溶液反应的化学方程式为：
NaCIO+Na2SO3=NaCI+Na2SO4，若盐水b中NaCIO的含量是7.45mg/L，则处理10m3盐水b时至少需要
10%Na2SO3溶液一X126gLmo|-*x100=1.26kg，若盐水c中剩余NazSOs的含量为5mg/L,
74.5gLmol10
则还需添加10%Na2SO3溶液50gH0%=0.5kg,因此至多添加10%Na2SO3溶液的质量为
1.26kg+0.5kg=1.76kg。
【专题演练】
（时间90分钟，满分100分）
一、选择题（本题包括16个小题，每小题3分，共48分）
1.某学生设计一水果电池：
他把一铁钉和碳棒用导线连接好，然后将
铁钉和碳棒平行插入一新鲜西红柿中，再在导线中接一个灵敏电流计.据此下列叙述正确的是
（）
A.电流计指针不会发生偏转
B.金属铁会被腐蚀
C.碳棒作负极
D.铁表面有气体逸出解析：
该水果电池中，铁钉为负极，碳棒为正极，电流计指针会发生偏转，碳棒表面产生气泡.
答案：
B
2.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示.关于该电池的叙述正确的是
I®c[
质子交换膜
A•该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为：
C6H12O6+6H2O—24e===6CO2t+2仆
C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移
224
D•在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体一芾L
解析：
微生■物在高温下会因蛋白质变性而死亡，所以该电池不能在高温下工作；该燃料电池的原理为:
C6H12O6+6H2O-
C6H12O6+6O2===6CO2f+6出0，根据总反应方程式可书写出电极反应方程式，负极为
24e-===6CO2t+24H+,正极为6O2+24e-+24H+===12H2O;从电极反应方程式显而易见，H+应从负
解析：
粗铜作阳极，与电源正极相连；杂质Ag以单质的形式形成阳极泥.
解析：
镀件上镀铜时，铜应做阳极，与电源正极相连，镀件做阴极，与电源负极相连.
a电极
b电极
X溶液
实验现象
A
石墨
石墨
CuCl2
a电极质量增加，b电极放出无色气体
B
Fe
石墨
KNO3
a电极质量增加，b电极放出无色气体
C
Fe
Cu
CuSO4
a电极质量增加，b电极质量减少
D
石墨
石墨
HCl
a电极放出无色气体，b电极放出无色气体
b电极应该放出
解析：
这是一个电解装置，其中A、D选项中是惰性电极，且电解液都含有氯离子，所以
C选项中所组成的电解池相当于电镀池，其中
淡黄绿色的气体（氯气）;B选项中的a电极质量不变;
极的铜溶解，质量减少，而a电极上析出铜，质量增加.
答案：
C
6•观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是
2
Cu++2e-===Cu，与电源负极相连,
换膜只允许阳离子自由通过，D错.
答案：
C
7.当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是（）
A•当电池负极消耗mg气体时，电解池阳极同时有mg气体生成
B.电池的负极反应式为：
02+2出0+4e===40H
C.电解后c（Na2C03）不变，且溶液中有晶体析出
D.电池中c（KOH）不变；电池中溶液pH变大
解析：
碱性氢氧燃料电池负极反应为：
H2-2e-+2OH-===2H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,
总反应式为2H2+O2===2H2O，电解质KOH的物质的量不变，但因生成水使c（KOH）减小，pH变小，B、
D错误；电解池阳极反应为4OH-—4e-===O2t+2出O,故电池负极消耗mgH2时，电解池阳极有8mgO2
Na2CO3•0H2O晶
生成，A错误；电解饱和Na2CO3溶液，实际被电解的物质为水，故电解过程中会析出
体，但c（Na2CO3）不变，C正确.
答案：
C
&工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制盐酸，流程复杂且造成能量浪费.有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是
（）
A•两极材料都用石墨，用稀盐酸作电解质溶液
B•通入氢气的电极为原电池的正极
C.电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动
D.通氯气的电极的反应式为CI2+2e===2CI
解析：
由题可知总反应为H2+Cl2===2HCI,H2发生氧化反应，通入H2的电极为原电池的负极，反应为
H2-2e-===2H+,正极反应为C12+2e^===2Cl.原电池工作时电解质溶液中离子的移动方向是：
阳离子向
正极移动，阴离子向负极移动.
答案：
B
利
盐
水
瓶盖
电解怕昴食盐水简易装置
9.如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是
A.电解一段时间后，往蛋壳中溶液中滴加几滴酚酞，呈红色
B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应
C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
H+发生还原反应,
--2e-===Cl2t，故往蛋壳中滴加酚酞，溶液不会变红•铁丝为阴极，受到保护，附近
故选D.
答案：
D
解质溶液为KOH溶液，其
10•镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用•已知某镍镉电池的电充、放电按下式进行：
Cd+2Ni00H+2H20甘^充电首Cd（OH）2+2Ni（0H）2
有关该电池的说法不正确的是
A•放电时化学能不能全部转化为电能
B•放电时Cd为该电池的负极，充电时这一端应接直流电源的正极
C.放电时该电池的正极反应为：
NiOOH+H2O+e===Ni（OH）2+OH
D.充电时，阴极反应为：
Cd（OH）2+2e—===Cd+2OH—
Cd失去
解析：
放电时并不能把化学能全部转化为电能，只能部分转化成电能.放电时发生原电池反应,电子被氧化，做负极，充电时，这一端发生还原反应，应接直流电源的负极，B错误.
答案：
B
11•用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水（含CI、Br、Na、Mg2）的装置如下图所示（a、b为石墨电极）•下
列说法中，正确的是（）
02+2出0+4e===40H
A.电池工作时，正极反应式为：
B•电解时，a电极周围首先放电的是而不是C「，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者
C.电解时，电子流动路径是：
负极7外电路7阴极7溶液7阳极7正极
D•忽略能量损耗，当电池中消耗0.02gH2时，b极周围会产生0.04gH2
解析：
A项中正极反应式为：
02+4H++4e-===2出0;电解时，a电极与原电池正极相连，为电解池的阳
极，由于Br-的还原性强于Cl-，因此Br-先放电，B正确；C项中，在电解池内部，溶液是通过阴阳离
D选项错误.
子的定向移动导电；在整个闭合电路中，转移的电子的物质的量相等,答案：
B
12•按如下图所示装置进行实验（其中Ci、C2均是石墨电极），下列说法中错误的是（）
A.甲池中，Cu极上有气泡放出
B•发现a点附近显红色
C.在Ci、C2电极上所产生气体的体积比为
D.乙池溶液的pH减小
H+在铜极得
解析：
依题意，甲池为原电池，乙池为电解池，甲中锌极为负极，铜极为正极，锌失去电子,
a极为阴极，b极为阳极,
到电子析出氢气，A正确；浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸相当于电解池,
稀硫酸相当于电解水，在Ci极产生氧气，在C2极产生氢气，体积比为1:
2,C错误；电解过程中，乙中
硫酸浓度增大，pH减小，D正确.
答案：
C
13.（2010•东质检）一种由甲醇、氧气和强碱溶液（作电解质）组成的新型手机电池，可持续使用一个月,
其电池反应为:
2CH3OH+3O2+
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