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高中化学选修4原电池与电解池讲义及习题(含答案)


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电化学基础-原电池、电解池
星期时段:—

1.理解原电池的工作原理,了解组成原电池的条件 教学目标 2.掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写 3.

认识化学能与电能的相互转化 教学内容与过程 1.原电池和电解池的比较: 装置 原电池 电解池

实例

使氧化还原反应中电子作定向移 原理 动,从而形成电流。这种把化学能 转变为电能的装置叫做原电池。 ①电极:两种不同的导体相连; 形成 条件 ②电解质溶液:能与电极反应。 ③能自发的发生氧化还原反应 ④形成闭合回路 反应 类型 电极 名称 自发的氧化还原反应 由电极本身性质决定: 正极:材料性质较不活泼的电极; 负极:材料性质较活泼的电极。

使电流通过电解质溶液而在阴、 阳 两极引起氧化还原反应的过程叫 做电解。 这种把电能转变为化学能 的装置叫做电解池。 ①电源; ②电极(惰性或非惰性); ③电解质(水溶液或熔化态)。

非自发的氧化还原反应 由外电源决定: 阳极:连电源的正极; 阴极:连电源的负极;

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电极 反应 电子 流向 电流 方向 能量 转化

负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 正极:2H++2e-=H2↑(还原反应) 负极→正极

阴极:Cu2+ +2e- = Cu

(还原反应)

阳极: 2Cl--2e-=Cl2↑ (氧化反应) 电源负极→阴极; 阳极→电源正极 电源正极→阳极; 阴极→电源负极 电能→化学能 ①电解食盐水(氯碱工业);②电 镀(镀铜);③电冶(冶炼 Na、Mg、 Al);④精炼(精铜)。

正极→负极

化学能→电能

应用

①抗金属的电化腐蚀; ②实用电池。

2.原电池正负极的判断: ⑴根据电极材料判断:活泼性较强的金属为负极,活泼性较弱的或者非金属为正极。 ⑵根据电子或者电流的流动方向:电子流向:负极→正极。电流方向:正极→负极。 ⑶根据电极变化判断:氧化反应→负极; 还原反应→正极。

⑷根据现象判断:电极溶解→负极; 电极重量增加或者有气泡生成→正极。 ⑸根据电解液内离子移动的方向判断:阴离子→移向负极;阳离子→移向正极。 3.电极反应式的书写: 负极:⑴负极材料本身被氧化: ①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应,则为最简单的:M-ne-=Mn+ 如:Zn-2e-=Zn2+ ②如果阳离子与电解液成分反应,则参与反应的部分要写入电极反应式中: 如铅蓄电池,Pb+SO42--2e-=PbSO4 ⑵负极材料本身不反应:要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式, 如燃料电池 CH4-O2(C 作电极)电解液为 KOH:负极:CH4+10OH--8 e-=C032-+7H2O 正极:⑴当负极材料能自发的与电解液反应时,正极则是电解质溶液中的微粒的反应, H2SO4 电解质,如 2H++2e-=H2 CuSO4 电解质: Cu2++2e-= Cu

⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时,正极则是电解质中的 O2 发生还原反应 ①当电解液为中性或者碱性时,H2O 参加反应,且产物必为 OH-, 如氢氧燃料电池(KOH 电解质)O2+2H2O+4e-=4OH②当电解液为酸性时,H+参加反应,产物为 H2O 4.化学电源新型电池
2

O2+4H++4e-=2H2O

一、一次电池 1、定义:一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了.一 次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池.常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电 池、锌汞电池、镁锰干电池等. 2、常见的一次电池: (1)普通锌锰干电池 锌锰干电池是最常见的化学电源,分酸性碱性两种.干电池的外壳(锌)是负极,中间的碳棒是 正极,在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂 MnO2 的混合物,在混合物周围再装入以 NH4Cl 溶液 浸润 ZnCl2, NH4Cl 和淀粉或其他填充物 (制成糊状物) . 为了避免水的蒸发, 干电池用蜡封好. 干 电池在使用时的电极反应为: 负极:Zn﹣2e﹣=Zn2+ 正极:2NH4++2e﹣+2MnO2=2NH3↑+Mn2O3+H2O 总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+Zn2++H2O (2)碱性锌锰干电池 负极:Zn+2OH﹣﹣2e﹣=Zn(OH)2 正极:2MnO2+2H2O+2e﹣=2MnOOH+2OH﹣ 总反应:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 (3)锌银电池 电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用 的电池体积很小,有“纽扣”电池之称.它们的电极材料是 Ag2O 和 Zn,所以叫锌银电池.电极 反应和电池反应是: 负极:Zn+2OH﹣﹣2e﹣=Zn(OH)2 正极:Ag2O+H2O+2e﹣=2Ag+2OH﹣ 总反应:Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点.这类电池已用于宇 航、火箭、潜艇等方面. (4)锂﹣二氧化锰非水电解质电池 以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电 解质电池,锂-二氧化锰电池负极是金属锂,正极活性物质是二氧化锰。电解质是无机盐高氯酸 锂(LiClO4),溶于碳酸丙烯酯(PC)和 1、2-二甲氧基乙烷(DME)的混合有机溶剂中, 电极反应为: 负极反应:Li﹣e﹣=Li+ 正极反应:MnO2+Li++e﹣=LiMnO2
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总反应:Li+MnO2=LiMnO2 该种电池的电动势为 2.69V,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电 1000 次后仍能维 持其能力的 90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等. (5)铝﹣空气﹣海水电池 1991 年,我国首例以铝﹣空气﹣海水为材料组成的新型电池用作航海标志灯.该电池以取之不 尽的海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流. 工作原理: 负极:4Al﹣12e﹣= 4Al3+ 正极:3O2+6H2O+12 e﹣=12OH﹣ 总反应:4Al+3O2+6H2O = 4Al(OH)3 特点:这种海水电池的能量比“干电池”高 20﹣50 倍. (6)高能电池﹣锂电池 该电池是 20 世纪 70 年代研制出的一种高能电池.由于锂的相对原子质量很小,所以比容量 (单位质量电极材料所能转换的电量) 特别大, 使用寿命长, 适用于动物体内 (如心脏起搏器) . 因 锂的化学性质很活泼,所以其电解质溶液应为非水溶剂.如作心脏起搏器的锂﹣碘电池的电极反 应式为:负极:2Li﹣2e﹣ = 2Li+ 正极:I2+2e﹣ = 2 I﹣总反应式为:2Li+I2 = 2LiI

练习:(9 分)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示, 其中电解质 LiCIO4。溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入 MnO2 晶格中,生成 LiMnO2。

回答下列问题: (1)外电路的电流方向是由____极流向____极。(填字母) (2)电池正极反应式为。 (3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?____(填“是”或“否”),原因是____________。 (4) MnO2 可与 KOH 和 KClO3, 在高温下反应, 生成 K2MnO4, 反应的化学方程式为_______________。 K2MnO4 在酸性溶液中歧化,生成 KMnO4 和 MnO2 的物质的量之比为___________。 二、二次电池 1、定义:二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生.这类电池 可以多次重复使用.
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2、常见的二次电池: (1)铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有 PbO2, 负极板上覆盖有 Pb,电解质是 H2SO4. 铅蓄电池放电的电极反应如下: 负极:Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4(氧化反应) 正极:PbO2+SO42﹣十 4H++2e﹣=PbSO4+2H2O(还原反应) 总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4 十 2H2O 铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程: 阴极:PbSO4+2e﹣=Pb+SO42﹣(还原反应) 阳极:PbSO4+2H2O﹣2e﹣=PbO2+SO42﹣十 4H+(氧化反应) 总反应:2PbSO4 十 2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 可以把上述反应写成一个可逆反应方程式: Pb+PbO2+2H2SO4?2PbSO4 十 2H2O 练习:已知铅蓄电池的工作原理为 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,现用如图装置进行

电解(电解液足量),测得当 铅蓄电池中转移 0.4 mol 电子时铁电极的质量减少 11.2 g。请回答 下列问题。

(1)A 是铅蓄电池的 过程中电解液的密度

极,铅蓄电池正极反应式为 (填“减小”、“增大”或“不变”)。 ,该电极的电极产物共 ,CuSO4 溶液的浓度 g。

,放电

(2)Ag 电极的电极反应式是 (3)Cu 电极的电极反应式是 “不变”)

(填“减小”、“增大”或

(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标 x)随时间的变化曲线,则 x 表示



a.各 U 形管中产生的气体的体积
5

b.各 U 形管中阳极质量的减少量 c.各 U 形管中阴极质量的增加量 (2)碱性镍镉电池:该电池以 Cd 和 NiO(OH) (氢氧化镍酰)作电极材料,NaOH 作电解质溶液. 负极:Cd+2OH﹣﹣2e﹣=Cd(OH)2 正极:2NiO(OH)+2H2O+2e﹣=2Ni(OH)2+2OH﹣ 总反应式为:Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2 充电时:阳极发生如下反应 Ni(OH)2 –e- + OH- = NiO(OH) + H2O 阴极发生的反应: Cd(OH)2 + 2e-= Cd + 2OH总反应为:2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiO(OH)+ Cd+ 2 H2O 从上述两种蓄电池的总反应式可看出,铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外,同时还消耗电解质 硫酸,使溶液中的自由移动的离子浓度减小,内阻增大,导电能力降低.而镍﹣镉电池在放电时 只消耗水,电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变化,内阻几乎不变,导电能力几乎没 有变化. 练习:镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充、放电反应按下式进行: Cd+2NiOOH+ 2H2O A.放电时,Cd 作负极 B.放电时,NiO(OH)作负极 C.电解质溶液为碱性溶液 D.放电时,负极反应为 Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2 (3)氢镍可充电池:该电池是近年来开发出来的一种新型可充电池,可连续充、放电 500 次, 可以取代会产生镉污染的镍﹣镉电池. 负极:H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O 正极:2NiO(OH)+2H2O+2e﹣=2Ni(OH)2+2OH﹣ 总反应式为:H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2 练习:氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,可以取代会产生隔污染的镉镍电池。氢镍电池的 Cd(OH)2+2Ni(OH)2 ,由此判断错误的是:( )

总反应式

H2+NiO(OH)

Ni(OH)2,根据此反应式判断,下列叙述中正确的是(



A.电池放电时,电池负极周围溶液 pH 不断增大 B.电池放电时,镍元素被氧化 C.电池充电时,氢元素被氧化 D.电池放电时,H2 是负极
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三、燃料电池 又称连续电池:一般以天然燃料或其它可燃物质如 H2、CH4 等作为负极反应物质,以 O2 作为 正极反应物质而形成的.燃料电池体积小、质量轻、功率大,是正在研究的新型电池之一. (1)氢氧燃料电池主要用于航天领域,是一种高效低污染的新型电池,一般用金属铂(是一种 惰性电极,并具有催化活性)或活性炭作电极,用 40%的 KOH 溶液作电解质溶液.其电极反应式 为: 负极:2H2+4OH﹣﹣4e﹣=4H2O 正极:O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ 总反应式为:2H2+O2=2H2O (2)甲烷燃料电池用金属铂作电极,用 KOH 溶液作电解质溶液. 负极:CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO3 2﹣+7H2O 正极:2O2+4H2O+8e﹣=8OH﹣ 总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O (3)甲醇燃料电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新 型手机电池,电量是现有镍氢电池或锂电池的 10 倍. 负极:2CH4O+16OH﹣﹣12e﹣=2CO3 2﹣+12H2O 正极:3O2+6H2O+12e =12OH
﹣ ﹣

总反应式为:2CH4O+3O2+4OH﹣=2CO3 2﹣+6H2O (4)固体氧化物燃料电池该电池是美国西屋公司研制开发的,它以固体二氧化锆﹣氧化钇为电 解质,这种固体电解质在高温下允许 O2﹣在其间通过. 负极:2H2+2O2-﹣4e﹣=2H2O 正极:O2+4e﹣=2O2﹣ 总反应式为:2H2+O2 =2H2O 练习:固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质,O2-可以在其内部自由通过。其工 作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是[ ]

A.电极 b 为电池负极,电极反应式为 O2+4e-==2O2B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
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C.若 H2 作为燃料气,则接触面上发生的反应为 H2+2OH--4e-==2H++H2O D.若 C2H4 作为燃料气,则接触面上发生的反应为 C2H4+6O2--12e-==2CO2+2H2O (5)熔融盐燃料电池: 该电池用 Li2CO3 和的 Na2CO3 熔融盐混合物作电解质,CO 为阳极燃气,空气与 CO2 的混合气为 阴极助燃气,制得在 6500C 下工作的燃料电池.熔融盐燃料电池具有高的发电效率. 负极:2CO+2CO3 2﹣﹣4e﹣=4CO2 正极:O2+2CO2+4e﹣=2CO3 2﹣ 总反应式为:2CO+O2=2CO2. 5.化学腐蚀和电化腐蚀的区别 化学腐蚀 一般条件 反应过程 有无电流 反应速率 结果 6.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 电化腐蚀类型 条件 正极反应 负极反应 腐蚀作用 7.金属的防护 ⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。如:不锈 钢。 ⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧 化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。 ⑶电化学保护法 ①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。 ②牺牲阳极的阴极保护法:外加负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极 8.电解池的阴阳极判断:
8

电化腐蚀 不纯金属,表面潮湿 因原电池反应而腐蚀 有电流产生 电化腐蚀>化学腐蚀

金属直接和强氧化剂接触 氧化还原反应,不形成原电池。 无电流产生

使金属腐蚀

使较活泼的金属腐蚀

吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e- + 2H2O == 4OHFe -2e-==Fe2+ 是主要的腐蚀类型, 具有广泛性

析氢腐蚀 水膜酸性较强 2H+ + 2e-==H2↑ Fe -2e-==Fe2+ 发生在某些局部区域内

⑴由外电源决定:阳极:连电源的正极;阴极:连电源的负极; ⑵根据电极反应:氧化反应→阳极 ;还原反应→阴极 ⑶根据阴阳离子移动方向:阴离子移向→阳极;阳离子移向→阴极, ⑷根据电子几点流方向:电子流向: 电源负极→阴极;阳极→电源正极 电流方向: 电源正极→阳极;阴极→电源负极 9.电解时电极产物判断: ⑴阳极:如果电极为活泼电极,Ag 以前的,则电极失电子,被氧化被溶解,Zn-2e-=Zn2+ 如果电极为惰性电极,C、Pt、Au、Ti 等,则溶液中阴离子失电子,4OH-- 4e-=2H2O+ O2 阴离子放电顺序 S2->I->Br->Cl->OH-> NO3- > SO42- > CO32->F即:活性阳极(金属)>无氧酸根离子> OH- >含氧酸根离子 > F⑵阴极:(阴极材料(金属或石墨)总是受到保护)根据电解质中阳离子活动顺序判断,阳离子 得电子顺序即金属活动顺序表的反表,金属活泼性越强,则对应阳离子的放电能力越弱,既得 电子能力越弱: K+<Ca2+< Na+< Mg2+< Al3+< Zn2+< Fe2+< Sn2+< Pb2+< (H+) < Cu2+< Hg2+< Ag+ 10.电解、电离和电镀的区别 电解 条件 受直流电作用 阴阳离子定向移动, 在两 极发生氧化还原反应 电解 CuCl2==== Cu+Cl2↑ 电离 受热或水分子作用 电镀 受直流电作用

实质

阴阳离子自由移动, 用电解的方法在金属表面镀上 无明显的化学变化 CuCl2==Cu +2Clˉ
2+

一层金属或合金 阳极 Cu -2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu

实例 关系

先电离后电解,电镀是电解的应用

11.电镀铜、精炼铜比较 电镀铜 形成条件 镀层金属作阳极,镀件作阴 极, 电镀液必须含有镀层金属 的离子 阳极 Cu -2e = Cu 阴极 Cu +2e = Cu
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2+ 2+

精炼铜 粗铜金属作阳极, 精铜作阴极, CuSO4 溶液作电解液

阳极:Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等 阴极:Cu2+ + 2e- = Cu

电极反应

溶液变化

电镀液的浓度不变

溶液中溶质浓度减小

12.电解方程式的实例(用惰性电极电解): 电解质 溶液 CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 阳极反应式 2Cl--2e-=Cl2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极反应式 Cu2+ +2e-= Cu 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 总反应方程式 (条件:电解) CuCl2= Cu +Cl2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 溶液酸碱性 变化 —— 酸性减弱 不变 消耗水,酸 性增强 消耗水,碱 性增强 H+放电,碱 性增强 OHˉ放电, 酸性增强

NaOH

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H++2e-=H2↑

2H2O=2H2↑+O2↑ 2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+ 2NaOH 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4

NaCl

2Cl -2e =Cl2↑

-

-

2H +2e =H2↑

+

-

CuSO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

Cu2+ +2e-= Cu

13,以惰性电极电解电解质溶液的规律: ⑴电解水型:电解含氧酸,强碱,活泼金属的含氧酸盐,如稀 H2SO4、NaOH 溶液、Na2SO4 溶液: 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极:2H++2e-=H2↑ 电解 总反应:2H2O==== 2H2↑ + O2↑,

溶质不变,pH 分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率 (不是起催化作用)。 ⑵电解电解质:无氧酸(HF 除外)、不活泼金属的无氧酸盐,如 CuCl2 阳极:2Cl -2e =Cl2↑阴极:Cu +2e = Cu
2+ -

总反应:CuCl2= Cu +Cl2↑

⑶放氢生成碱型:活泼金属的无氧酸盐(F 化物除外)如 NaCl 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑ 公式:电解质+H2O→碱+ H2↑+非金属 ⑷放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐,如 CuSO4 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:Cu2+ +2e-= Cu 总反应:2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4
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总反应:2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH

公式:电解质+H2O→酸+ O2↑+金属 电解 NaCl 溶液: 电解 2NaCl+2H2O ====H2↑+Cl2↑+2NaOH,溶质、溶剂均发生电解反应,pH 增大 8.电解原理的应用 A、电解饱和食盐水(氯碱工业) ⑴反应原理 阳极: 2Cl- - 2e-== Cl2↑

阴极: 2H+ + 2e-== H2↑ 电解 总反应:2NaCl+2H2O====H2↑+Cl2↑+2NaOH ⑵设备 (阳离子交换膜电解槽) ①组成:阳极—Ti、阴极—Fe ②阳离子交换膜的作用:它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。 ⑶制烧碱生产过程 (离子交换膜法) ①食盐水的精制:粗盐(含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等)→加入 NaOH 溶液→加入 BaCl2 溶液 →加入 Na2CO3 溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR) ②电解生产主要过程(见图 20-1):NaCl 从阳极区加入,H2O 从阴极区加入。阴极 H+ 放电,破 坏了水的电离平衡,使 OH-浓度增大,OH-和 Na+形成 NaOH 溶液。 B、电解冶炼铝 ⑴原料:(A)冰晶石:Na3AlF6=3Na++AlF63NaOH CO2 (B)氧化铝: 铝土矿 ——→ NaAlO2——→ 过滤 过滤 ⑵ 原理: 阳极 阴极 2O2- - 4e- =O2↑
图 20-1

? Al(OH)3 ?

Al2O3

Al3++3e- =Al

电解 总反应:4Al3++6O2ˉ====4Al+3O2↑ ⑶ 设备:电解槽(阳极 C、阴极 Fe) 因为阳极材料不断地与生成的氧气反应:C+O2 → CO+CO2, 故需定时补充。 C、电镀:用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。 ⑴镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理:
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阳极 阴极

Zn-2eˉ = Zn2+ Zn2++2eˉ=Zn

⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。 ⑶在电镀控制的条件下,水电离出来的 H+和 OHˉ一般不起反应。 ⑷电镀液中加氨水或 NaCN 的原因:使 Zn2+离子浓度很小,镀速慢,镀层才能致密、光亮。 D、电解冶炼活泼金属 Na、Mg、Al 等。 E、电解精炼铜:粗铜作阳极,精铜作阴极,电解液含有 Cu2+。铜前金属先反应但不析出,铜后 金属不反应,形成 “阳极泥”。 习题精练 1.(00 全国)下列关于实验现象的描述不正确 的是( C) ... A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡 B.用锌片做阳极,铁片做做阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌 C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁 D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快 2.(00 苏浙理综)钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是 ( C) A.2H++2e →H2 C.Fe-2e →Fe
2+

B.2H2O+O2+4e →4OH— D.4OH -4e →2H2O+O2


3.(04 广西)pH=a 某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的 pH>a,则 该电解质可能是 A.NaOH B.H2SO4 (A ) C.AgNO3 D.Na2SO4 ( D )

4.(01 年上海)铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是 A.阴极 B.正极 C.阳极 D.负极

5.用铂电极(惰性)电解下列溶液时,阴极和阳极上的主要产物分别是 H2 和 O2 的是(AC) A.稀 NaOH 溶液 C.酸性 MgSO4 溶液 B.HCl 溶液 D.酸性 AgNO3 溶液

6.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是(BC) A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 7.(00 上海)在外界提供相同电量的条件,Cu2+或 Ag+分别按 Cu2++2e→Cu 或 Ag++e→Ag 在电极上放
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电,其析出铜的质量为 1.92g,则析出银的质量为 A.1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g

( B )

8.(02 上海)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解

饱和氯化钠溶

液,通电时,为使 Cl2 被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电 源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( B ) A.a 为正极,b 为负极;NaClO 和 NaCl B.a 为负极,b 为正极;NaClO 和 NaCl C.a 为阳极,b 为阴极;HClO 和 NaCl D.a 为阴极,b 为阳极;HClO 和 NaCl 9.(02 春季理综)通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为+1) 溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比 n(硝酸银)︰n(硝酸亚汞)=2︰1,则 下列表述正确的是( D ) A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比 n(银)︰n(汞)=2︰1 B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C.硝酸亚汞的分子式为 HgNO3 D.硝酸亚汞的分子式为 Hg2(NO3)2 10.(03 江苏)用惰性电极实现电解,下列说法正确的是 A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液 pH 不变 B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗 OH-,故溶液 pH 减小 C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:2 D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:1 11.右图是电解 CuCl2 溶液的装置,其中 c、d 为石墨电极。则下列有关的判断正确的是 A.a 为负极、b 为正极 B.a 为阳极、b 为阴极 C.电解过程中、d 电极质量增加 D.电解过程中,氯离子浓度不变 12.(03 春季理综)家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,在此变化过程中不发生 ... 的化学反应是 ( D ) (C ) ( D )

A.4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓ B.2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓ C.2H2O+O2+4e=4OH-
13

D.Fe-3e=Fe3+ 13.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
充电 放电

Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O

由此可知,该电池放电时的负极材料是 A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)2 C.Cd D.NiO(OH)

(C )

14.(04 江苏)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池 以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误 的是 .. ( C )

A.电池工作时,锌失去电子 B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(1)+2e—=Mn2O3(s)+2OH—(aq) C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D.外电路中每通过 0.2mol 电子,锌的质量理论上减小 6.5g 15.下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确 的是(B) ... A.a 电极是负极 B.b 电极的电极反应为:4OH—-4e →2H2O+O2 C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储 藏在电池内的新型发电装置 16.(03 广东)用惰性电极实现电解,下列说法正确的是 ( D) A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液 pH 不变 B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗 OH-,故溶液 pH 减小 C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:2 D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:1 17.(99 全国)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢

镍电池的总反应式是 根据此反应式判断,下列叙述中正确的是 ( CD) A.电池放电时,电池负极周围溶液的 PH 不断增大
14

B.电池放电时,镍元素被氧化 C.电池充电时,氢元素被还原 D.电池放电时,H2 是负极 18.(99 全国)惰性电极电解 M(NO3)x 的水溶液,当阴极上增重 ag 时,在阳极上同时产生 bL 氧 气(标准状况):从而可知 M 的原子量为 A.
22.4ax b

( C )
5.6ax b

B.

11 .2 ax b

C.

D.

2.5ax b

19.(98 全国)下列关于铜电极的叙述正确的是 A.铜锌原电池中铜是正极 C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 B.用电解法精炼粗铜时铜作阳极 D.电解稀硫酸制 H2、O2 时铜作阳极

( AC )

4.(04 全国理综)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池, 装有电解液 a;X、Y 是两块电极板,通过导线与直流电源相连。 请回答以下问题:
X

A

Y

(1)若 X、Y 都是惰性电极,a 是饱和 NaCl 溶液,实验开始时,同时在两边 各滴入几滴酚酞试液,则

a

①电解池中 X 极上的电极反应式为 2H++2e →H2。在 X 极附近观察到的现象是放出气体溶液变红。 ②Y 电极上的电极反应式为 2Cl--2e →Cl2,检验该电极反应产物的方法是将湿润的 KI 淀粉试纸 放在 Y 极附近,试纸变蓝 (2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液 a 选用 CuSO4 溶液,则 ①X 电极的材料是纯铜,电极反应式是 Cu2+ + 2e = Cu。 ②Y 电极的材料是粗铜,电极反应式是 Cu- 2e = Cu2+。 (说明:杂质发生的电极反应不必写出) 5.(04 全国理综)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨 电极,圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒,可以上下搅动液体,装 置如右图。接通电源,阳极周围的液体呈现棕色,且颜色由浅变深,阴极上 有气泡生成。停止通电,取出电极,用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分 成两层,下层液体呈紫红色,上层液体几乎无色。根据上述实验回答: (1)阳极上的电极反应式为__2I--2e →I2_____。 (2)阴极上的电极反应式为____2H++2e →H2____________。
15

(3)原上层液体是___KI 水溶液_____________________________________。 (4)原下层液体是____CCl4___________________________。 (5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是_I2 在 CCl4 中溶解度远大于在水中 的溶解度,所以 大部分 I2 被 CCl4 萃取。_______________________。 (6)要检验上层液体中含有的金属离子,其方法是____焰色反应____________________,现象 是_______透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色 。

17.(17 分)工业上为了除去含 Cr2O72-离子的酸性废水,采用以下处理方法: 往工业废水中加入适量的食盐水 1~2g/L;以铁作为电极进行电解,鼓入空气,经过一段时间后, 使废水中的含铬 (有毒) 量降到可排放的标准。 其原理是将 Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子; 在电解除铬过程中,溶液的 pH 不断升高,使工业废水由酸性变为碱性,再把三价铬离子变成不 溶性氢氧化物除去。根据上述原理回答下列问题: (1)用铁作为电极电解时,电极反应式为:阳极 Fe 盐的目的是增大溶液的导电性。 (2)在水溶液中将 Cr2O72-离子还原成 Cr3+离子的还原剂为溶液中的 Fe2+离子,此氧化还原反应的离 子方程式是 Cr2O72-+ 6Fe2++ 14H+= 2Cr3++ 6Fe3++ 7H2O。 (3)在处理废水的过程中, 溶液的 pH 不断升高,由酸性变为碱性是通过阴极 H+放电和上述反应消 耗 H 途径来实现的。 (4)将 Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子方程式为 Cr3++3OH- = 沉淀生成。 18.(30 分)人们应用原电池原理制作了多种电池,请根据题中提供的信息,填写空格。 (1)电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池,其电极分别为 Ag2O 和 Zn,电解液 为 KOH 溶液。工作时电池总反应为:Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。 ①工作时电流从 Ag2O 极流向 Zn 极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)。 ②电极反应式为:正极 Ag2O+H2O +2e =2Ag+2OH-,负极 Zn -2e +2OH-=Zn(OH)2。 ③工作时电池正极区的 pH 增大(选填“增大”“减小”或“不变”)。 (1)蓄电池在放电时起原电池作用,在充电时起电解池的作用。爱迪生蓄电池
放电
+

-2e →Fe2+_,阴极__2H++2e →H2__;加入食

Cr(OH)3↓,同时还有 Fe(OH)3

分别在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO2+2H2O

充电

Fe(OH)2+Ni(OH)2。

①放电时,正极为 NiO2。正极的电极反应式为 NiO2+2H2O +2e = 2OH- +Ni(OH)2。 ②充电时,阴极的电极反应式为 Fe(OH)2+2e = Fe + 2OH-。

③该蓄电池中的电解质溶液应为碱性(选填“酸性”或“碱性”)溶液。 (3)1991 年我国首创以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。这种灯以
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海水为电解质溶液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水数分钟就发出耀 眼的闪光,其能量比干电池高 20~50 倍。试写出这种新型电池的电极反应式: 正极 O2+ 4e + 2H2O = 4OH-,负极 Al -3e = Al3+。

(4)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物 作电解质,CO 为负极燃气,空气与 CO2 的混合气为正极助燃气,制得在 650℃下工作的燃料电池。 已知负极反应式为:2CO+2CO32-=4CO2+4e-。则正极反应式为 O2+ 2CO2 +4e = 2CO32-,总电池反应式 为 2CO+O2 = 2CO2。 (5)氢镍电池是新型的二次电池,它的突出优点是循环寿命长,1987 年起在地球同步轨道条件 下工作寿命超过 10 年。其正极为氧化镍,负极为氢电极。电解质溶液为密度 1.3g/cm3 左右的氢 氧化钾水溶液。电池总反应为:H2+2NiOOH 2Ni(OH)2。则放电时的电极反应式为:

正极 2NiOOH + 2e + 2H2O = 2Ni(OH)2+2OH-,负极 H2+ 2OH--2e= 2H2O。

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