届复习知识点深度剖析 专题6 第2节 原电池 金属的电化学 腐蚀.docx
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届复习知识点深度剖析专题6第2节原电池金属的电化学腐蚀
2013化学复习知识点深度剖析专题六第二节原电池金属的电化学腐蚀
考纲解读
考纲内容
要求
名师解读
原电池的形成条件和工作原理
Ⅰ
1.原电池的工作原理，电极反应及电池反应方程式的分析与判断的考查．
2.以化学电源为背景考查原电池原理．
3.结合实际生产、生活考查金属的电化学腐蚀及其危害与防护.
原电池原理的应用
Ⅱ
金属的腐蚀及其防护原理
Ⅰ
几种常见的化学电源和新型电池
Ⅱ
基础巩固
1、原电池
①原电池是利用将化学能转化为电能的装置。
原电池中电子流出的是极，该极上发生反应；电子流入的是极，该极上发生反应。
②构成原电池要求：
两个活泼性不同的或和；负极能和电解质溶液进行自发的反应；形成闭合回路。
③在铜锌原电池（电解质溶液为CuSO4）中，锌做负极，发生反应，电极反应式为；铜做正极，发生反应，电极反应式为；外电路上电子从极流向极。
④化学电源是能够的原电池，其常分为、、等；锌锰电池中做负极，其包括和两种。
⑤铅蓄电池是一种电池，其负极为，正极为，电解质溶液为，其做直流电源时，负极反应式为，正极反应式为。
⑥氢氧燃料电池是以为燃料，以做氧化剂，做电极；当电解质溶液选用KOH溶液时，其负极反应式为，正极反应式为，总反应式为。
2、金属的腐蚀和防护
①金属的腐蚀是指金属表面与周围的物质发生或因而遭到破坏，其分为和；前者腐蚀过程中电流产生，后者腐蚀过程中电流产生；但综合来看金属腐蚀的本质都是。
②金属发生电化学腐蚀时，被腐蚀金属成为原电池的，其原子变为金属阳离子，进入逐渐损耗。
电化学腐蚀包括和，前者是金属接触的水膜时所发生的腐蚀，其负极反应式为，正极反应式为；后者是金属接触或的水膜时所发生的腐蚀，其负极反应式为，正极反应式为；
③金属防护的目的就是，其可以在表面加，还可以采用保护法，添加等方法；电化学防护法有保护法和保护法。
自我校对
1、①氧化还原反应；负；氧化；正；还原。
②金属电极；金属；非金属电极；氧化还
探究实验
拓展实验：
西红柿电池
【原理】电解液中，只要放入两种不同的金属，组成闭合回路就能形成电池。
西红柿的汁液可以看成一种电解液，铜钥匙和铁叉子则是两种金属。
把钥匙和叉子插进西红柿，就组成了电池。
【准备】一个西红柿，一个小灯泡，一把铜质的钥匙和一把铁质的叉子，将西红柿捏软。
【操作】1.将铜钥匙和铁叉子平行插进西红柿，等待一段时间。
2.把铜钥匙和铁叉子露在空气中的柄分别接到小灯泡的侧边和底部，小灯泡就会亮了!
【说明】为了效果明显，还可以将两个或两上以上的西红柿串联起来，电流会更强，小灯泡会更亮
练一练：
[来源:
学§科§网]
（1）将西红柿捏软的目的是什么？
（2）其他的水果如橙子、柠檬等，能做这个实验吗？
其涉及的原理是什么？
（3）用一个简图画出本实验中的西红柿、钥匙、叉子电池。
参考答案：
（1）是为了增强电解液的活性，从而形成持续的电流。
（2）橙子、柠檬的汁液里有酸性电解质，而铜钥匙和铁叉子则是两种金属。
把钥匙和叉子插进去，就组成了电池，再连上小灯泡，构成一个简单的电路，小灯泡就亮了起来。
（3）
重点突破
一.直击考点：
考点一原电池的工作原理
该考点经常以选择题题型出现。
判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓好“一看二标”，即看是否有自发的氧化还原反应存在，以构成原电池的三个条件为标准：
两个活泼性不同的电极、插入电解质溶液、形成闭合回路。
形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。
【例1】在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（）
考点二原电池正负极的判断方法
该考点经常以选择题题型出现。
原电池正负极的判断方法：
1.据组成原电池的两极的材料判断：
一般为活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；
2.据电流方向或电子流动方向判断：
电流是由正极流向负极，而电子流动方向是由负极流向正极；
3.据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断：
在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；
4.据原电池两极发生的变化判断：
原电池的负极总是失电子发生氧化反应，而正极总是得电子发生还原反应；
5.据现象判断：
溶解的一极为负极，增重或者有气泡放出的一极为正极。
【例2】某原电池由M、N两根电极导线和电解质溶液组成，工作时，M电极变粗，N电极变细，由此判断该电池中电极材料和电解质溶液可能是（）
M电极
N电极
电解质溶液
A
锌
铜
稀硫酸
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
考点三电极反应式的书写
该考点经常以选择题或填空题题型出现。
在书写电极反应式时，首先根据装置或电池反应式，确定好原电池的两极，分析列出两极上反应物，标出反应前后的化合价变化和相同数目的电子得失；然后结合题目给出的电解质溶液，分析电极反应物是否和电解质溶液中的离子共存。
不能共存时，需将电解质溶液中的该成分写入反应的电极反应式中。
【例3】一种甲醇燃料电池中发生的化学反应为：
在碱性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是（）
A．CH3OH（g）+O2（g）=H2O
（1）+CO2（g）+2H+（aq）+2e－
B．O2（g）+4H+（aq）+4e－=2H2O
（1）
C．2CH3OH（g）+12OH-（aq）=2CO2（g）+10H2O
（1）+12e－
D．O2（g）+2H2O
（1）+4e－=4OH－
【解析】准确标注甲醇中碳的化合价是解答的关键。
该燃料电池发生的反应就是甲醇与氧气反应的化学方程式为：
2CH3OH＋3O2
2CO2＋4H2O，分析可知其中化合价升高的为“C”元素，故此在负极上甲醇失电子放电，其电极反应式为：
2CH3OH（g）+12OH-（aq）=2CO2（g）+10H2O
（1）+12e－。
【答案】C
考点四金属的腐蚀和防护
该考点经常以选择题、填空题、实验探究题型出现。
（1）金属的腐蚀过程中化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但是以后者为主。
其主要的两种形式：
析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较如下：
分类
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强（弱酸）
水膜酸性较弱或呈中性
负极反应
Fe–2e-===Fe2+
2Fe–4e-===2Fe2+
正极反应
2H++2e-===H2↑
2H2O+O2+4e-==4OH-
总反应式
Fe+2H+==Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2↓
4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3↓
（2）书写电化学腐蚀的电极反应式时，首先分析清楚发生的腐蚀的类型；然后进一步分析得出电极反应式，特别是负极反应式始终是金属失电子而发生氧化反应。
【例4】将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下放入右图所示装置中，下列叙述正确的是（）
A．过一段时间，右端试管中，导管内水柱上升
B．过一段时间，右端试管中，导管内有气泡产生
C．铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快
D．如果把右端的试管中的水换成煤油，则导管不会有任何现象产生
二.走出误区：
误区一机械地认为活泼金属作负极
判断电池的正负极不仅要考虑两极材料的相对活泼性，还要根据电解质溶液的性质来综合考虑，无论是什么类型的原电池：
负极始终发生氧化反应，正极始终发生还原反应。
【例1】将Al片和Cu片用导线联接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池，在这两个原电池中，负极分别为（）
A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片
C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片
【例2】银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：
此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A.AgB.Zn（OH）2C.Ag2OD.Zn
巩固复习
1．（2012莱芜）下列各组的电极材料和电解液，不能组成原电池的是（）
A．铜片、石墨棒，稀硫酸
B．铜片、石墨棒，硝酸银溶液
C．锌片、铜片，稀盐酸
D．铜片、银片，FeCl3溶液
答案：
A解析：
自发的氧化还原反应是形成原电池的关键，铜片、石墨棒，稀硫酸三者没有氧化还原反应发生。
选项B、C、D对应的氧化还原反应分别是：
Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag，Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2。
2．（2012石景山）某原电池总反应的离子方程式为：
2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，不能实现该反应的电池是（）
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液
B．正极为Cu，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液
C．正极为Cu，负极为Fe，电解质为Fe2（SO4）3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液
3.有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：
①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D
导线
C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应。
据此，判断四种金属的活动性顺序是（）
A．A>B>C>DB．A>C>D>B
C．C>A>B>DD．B>D>C>A
答案：
B解析：
金属与稀硫酸溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H+在正极表面得到电子生成氢气，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。
题中由①知A>B；由②知C>D；由③知A>C；由④知D>B。
综合以上信息可知金属活动性A>C>D>B。
4.（2012金华）用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是（）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：
Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①②B．②③C．②④D．③④
5.某原电池的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该原电池正确的组成是（）
正极
负极
电解质溶液
A.
Cu
Zn
HCl
B.
Zn
Cu
CuSO4
C.
Cu
Zn
CuSO4
D.
Cu
Zn
ZnCl2
答案：
C解析：
根据方程式来看，Zn失去电子，化合价升高，发生氧化反应，作负极，排除B。
正极为Cu2+得电子，所以电解质溶液含Cu2+，答案C。
6.诺贝尔化学奖的获得者钱永健曾说过：
其对科学的最早兴趣缘于化学。
其16岁时，就凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，获得“西屋科学天才奖”第一名。
下列说法正确的是（）
A．金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程
B．合金都比纯金属易被腐蚀
C．将金属与外加直流电源的负极相连，而将正极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀
D．镀锌铁比镀锡铁更容易被腐蚀
答案：
C解析：
金属失去电子被氧化，A错；不锈钢也属于合金，B错；镀锌铁和镀锡铁由于镀层的保护，都不易受腐蚀；当其镀层受到破坏时，镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀，D错。
7.（2012山西大同）为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下装置，按要求完成以下填空：
⑴此装置工作时，可以观察到的现象是____________________________________，电池总反应式为____________________。
⑵以上电池称为______________，其中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。
⑶电池工作时，电子从________经过导线流向_________，硫酸锌溶液中SO42－向______移动，硫酸铜溶液中SO42－向________移动。
⑷此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过_______移动来导电的。
在工作时，K+移向___________，Cl－移向___________。
⑸在电池中，电流从________经导线流向__________，再经___________、盐桥、___________流回铜电极。
8.（2012石景山）金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。
现将一定量的铜片加入到100mL稀硫酸和硫酸铁的混合溶液中，铜片完全溶解（不考虑盐的水解及溶液体积的变化）。
（1）写出铜溶解于上述混合溶液的离子方程式______。
（2）若铜完全溶解时，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH＝1，则溶解铜的质量是______g，溶液中的c（SO
）＝______mol/L。
（3）若欲在如图所示的装置中发生
（1）中的反应，则X极是（正、负极），电极
反应式。
Y极的材料名称是，电极反应式。
提高训练
9.铜锌原电池（如图所示）工作时，下列叙述正确的是（）
A．正极反应为：
Zn-2e-=Zn2+B．电池反应为：
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
答案：
BC解析：
锌比铜活泼，锌为负极，A项错误；电池总反应和没有形成原电池时的氧化还原反应相同，故B正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，C项正确；在溶液中，阳离子向正极移动，D项错误。
10.根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是（）
11．现有一组金属A、B、C，把他们相互构成原电池时的现象列表如下，则关于三金属的活泼性判断正确的是（）
编号
正极
负极
电解质溶液
现象
Ⅰ
A
B
稀硫酸
B质量减少
Ⅱ
A
C
稀盐酸
C质量减少
Ⅲ
B
C
稀NaOH溶液
B极有气泡
A．金属活泼性的比较：
A＞B＞CB．金属活泼性的比较：
A＞C＞B
C．金属活泼性的比较：
C＞B＞AD．金属活泼性的比较：
B＞A＞C
答案：
C解析：
从题给信息可以分析出：
酸性电解质溶液中是按照金属活动顺序来判断的，所以Ⅰ：
活泼性B＞A，Ⅱ：
C＞A。
因此A、B错。
Ⅲ中电解质溶液是NaOH溶液，所以金属能与NaOH溶液反应。
因为在负极发生氧化反应，所以应是Al（Zn不在中学的研究范围），而正极的金属材料可以是活泼金属如Mg，也可以是不如Al活泼的金属如Fe等，所以B、C的活泼性比较有两种：
C＞B或B＞C。
结合上述的判断，则选项C正确。
12.（2012合肥）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料电池说法正确的是（）
A．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极
B．通入空气的一极是正极，电极反应为：
O2+2H2O+4e-=4OH-
C．通入丁烷的一极是负极，电极反应为：
C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O
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
答案：
D解析：
燃料电池的O2-在正极产生，移向负极，A不正确；因是非水溶液，故B、C项
不正确。
13.（2012山西大同）Li-Al／FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池正极
的电极反应式为：
2Li++FeS+2e—=Li2S+Fe，有关该电池的下列说法正确的是（）
A．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价是+1价
B．充电时，阴极发生的电极反应式为：
Li2S+Fe—2e—=2Li++FeS
C．放电时，负极的电极反应式：
Al—3e—=Al3+
D．该电池的电池反应式为：
2Li+FeS=Li2S+Fe
14.（2012福州）铁镍蓄电池放电时的总反应为：
Fe+Ni2O3+3H2O
Fe（OH）2+2Ni（OH）2，下列有关该电池的说法不正确的是（）
A．电池的电解液为碱性溶液
B．电池的正极为Ni2O3、负极为Fe
C．电池放电时，负极反应为Fe+2OH一一2e一
Fe（OH）2
D．电池充电时，阳极附近溶液的pH升高
答案：
D解析：
放电时的总反应知生成物均为氢氧化物，所以电池的电解液应为碱性溶液；由化合价的变化知Fe失去电子应作负极，Ni2O3作正极；充电时阳极为Ni（OH）2失电子，其电极反应式为2Ni（OH）2+2OH-－2e-＝Ni2O3+3H2O，所以阳极附近溶液的pH降低，D项错误。
15.我国北方地区冬季常降雪，降雪后大量撒放的融雪剂，对城市钢架桥梁造成严重腐蚀。
某校化学兴趣小组的同学通过查阅资料，绘出桥梁上铁铆钉的腐蚀示意图（见右图），下列有关说法中，不正确的是（）
A．正极电极反应式为：
2H++2e—→H2↑
B．此过程中还涉及到反应：
4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3
C．此过程中吸氧腐蚀原理
D．此过程中电子从Fe移向C
答案：
A解析：
结合题意和图示分析，铁、碳构成原电池，发生吸氧腐蚀，铁为负极、碳为正极，正极反应式为：
2H2O+O2+4e-=4OH-，A错误，C正确；生成铁锈的过程为：
Fe→Fe2＋→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3，B正确；电子从负极移向正极，也就是从Fe移向C，D正确。
16.“SOFC”是一种全固体燃料电池，电解质是复合氧化物（常用氧化钇和氧化锆），该电解质在高温下允许氧离子（O2－）在其间通过。
右图所示是一种全固体燃料电池的示意图，其中电极a、b为多孔电极，不参与电极反应。
下列判断正确的是（）
A．有O2放电的a极为电池的负极
B．a极对应的电极反应为O2＋2H2O＋4e-＝4OH-
C．该电池的总反应方程式：
2H2＋O2
2H2O
D．当电路中通过amol电子时，则该电池理论上可供应18ag水蒸气
答案：
C解析：
根据图示，该电池两极分别通入的氢气和氧气，故电池总反应为：
2H2＋O2
2H2O，C对；O2放电的a极电子流入，为电池的正极，H2放电的b极电子流出，为电池的负极，A错；a极电极反应式为：
O2＋4e-＝2O2-，B错；当电路中通过amol电子时，根据总反应式，其理论上可供应9ag水蒸气，D错。
17.某化学兴趣小组的同学利用生活中常见的一些废旧材料制作出一个用于驱动玩具的电池（见右图）。
该电池工作时，有关说法正确的是（）
A．铝罐将逐渐被腐蚀变薄变轻
B．碳粒和碳棒上发生的反应为：
O2+4e－=2O2－
C．碳棒应与玩具电机的负极相连
D．该电池工作一段时间后碳棒和碳粒的质量会减轻
答案：
A解析：
根据原电池原理和装置图，装置中铝做负极，电极反应式为：
4Al→4Al3＋＋12e－，碳棒做正极，电极反应式为：
3O2＋6H2O＋12e－→12OH－；故A对BC错；碳棒和碳粒起到导电作用，不参与反应质量不变，D错。
18.（2012福建泉州）钠--氯化镍蓄电池是一种新型的电动汽车蓄电池，
其正极MCl2中的M代表Ni、Fe、Ca、Cr、Mn、Cu等一系列金属，其中NiCl2的效果最好。
而负极的活性物质是液态金属钠。
正、负极活性物质被一种只允许Na＋迁移的β－Al2O3固体电解质陶瓷管分隔，由于正极是固态多孔金属氧化物，所以还需要添加NaAlCl4熔盐在正极处作第二电解质，在正、负极之间传导钠离子。
下列有关钠氯化镍蓄电池的说法错误的是（ ）
A．电池放电时的总反应为2Na＋NiCl2===Ni＋2NaCl
B．充电时阳极的电极反应为Na＋＋e－===Na
C．放电时正极的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni
D．该电池被称为绿色电池，最大原因是从废弃电池中可以方便地回收较纯的镍，其他产物对环境没有影响
答案：
B解析：
由题意知，该电池的总反应为2Na＋NiCl2===Ni＋2NaCl，故A、C、D项正确；充电时阳极反应为：
Ni-2e-=Ni2+，B项不正确。
19.（2012郑州）综合下图判断，下列正确的说法是
A.装置I和装置II中负极反应均是
B.装置I和装置II中正极反应均是
C.装置I和装置II中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D.放电过程中，装置I左侧烧杯和装置II右侧烧杯中溶液的pH均增大
20.（2012石景山）金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。
现将一定量的铜片加入到100mL稀硫酸和硫酸铁的混合溶液中，铜片完全溶解（不考虑盐的水解及溶液体积的变化）。
（1）写出铜溶解于上述混合溶液的离子方程式______。
（2）若铜完全溶解时，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH＝1，则溶解铜的质量是______g，溶液中的c（SO
）＝______mol/L。
（3）若欲在如图所示的装置中发生
（1）中的反应，则X极是（正、负极），电极
反应式。
Y极的材料名称是，电极反应式。
答案：
（1）Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
（2）0.64 0.5（3）负极，Cu－2e－===Cu2＋
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