原電解池知識點(diǎn)和習(xí)題

考點(diǎn)一原電池及其工作原理1．概念把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.構(gòu)成原電池的條件①有兩種活潑性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。②電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。③兩極相連形成閉合電路。④能自發(fā)的、放熱的氧化還原反應(yīng)3、原電池工作原理電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流e-氧化反應(yīng)負(fù)極正極還原反應(yīng)電解質(zhì)溶液陰離子陽離子4原電池正負(fù)極的判斷：⑴根據(jù)電極材料判斷：活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的或者非金屬為正極。⑵根據(jù)電子或者電流的流動方向：電子流向：負(fù)極→正極。電流方向：正極→負(fù)極。⑶根據(jù)電極變化判斷：氧化反應(yīng)→負(fù)極；還原反應(yīng)→正極。⑷根據(jù)現(xiàn)象判斷：電極溶解→負(fù)極；電極重量增加或者有氣泡生成→正極。⑸根據(jù)電解液內(nèi)離子移動的方向判斷：陰離子→移向負(fù)極；氧離子→移向正極。5、電極反應(yīng)式的書寫：負(fù)極：⑴負(fù)極材料本身被氧化：如果負(fù)極金屬生成的陽離子與電解液成分不反應(yīng)，則為最簡單的：M-ne-=Mn+如：Zn-2e-=Zn2+②如果陽離子與電解液成分反應(yīng)，則參與反應(yīng)的部分要寫入電極反應(yīng)式中：如鉛蓄電池，Pb+SO42--2e-=PbSO4正極：⑴當(dāng)負(fù)極材料能自發(fā)的與電解液反應(yīng)時，正極則是電解質(zhì)溶液中的微粒的反應(yīng)，H2SO4電解質(zhì)，如2H++2e=H2CuSO4電解質(zhì)：Cu2++2e=Cu⑵當(dāng)負(fù)極材料不與電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)時，正極則是電解質(zhì)中的O2反應(yīng)①當(dāng)電解液為中性或者堿性時，H2O參加反應(yīng)，且產(chǎn)物必為OH-,如氫氧燃料電池（KOH電解質(zhì)）O2+2H2O+4e=4OH-②當(dāng)電解液為酸性時，H+比參加反應(yīng)，產(chǎn)物為H2O6．化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學(xué)腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕反應(yīng)過程氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。因原電池反應(yīng)而腐蝕有無電流無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生反應(yīng)速率電化腐蝕＞化學(xué)腐蝕結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕7．吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)正極反應(yīng)O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e-==H2↑負(fù)極反應(yīng)Fe－2e-==Fe2+Fe－2e-==Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)8．金屬的防護(hù)⑴改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。⑵在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。⑶電化學(xué)保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。②犧牲陽極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極考點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用1．用于金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。2．設(shè)計制作化學(xué)電源(1)首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。3．比較金屬活動性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。4．加快氧化還原反應(yīng)的速率一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計成原電池時反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快?？键c(diǎn)三化學(xué)電源1．堿性鋅錳干電池——一次電池總反應(yīng)式：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－；負(fù)極反應(yīng)：2．鋅銀電池——一次電池負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；總反應(yīng)式：3．二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是Pb，正極材料是PbO2。(1)放電時的反應(yīng)①負(fù)極反應(yīng)：；②正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O；③總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。(2)充電時的反應(yīng)①陰極反應(yīng)：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；②陽極反應(yīng)：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；③總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4。4．燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。種類酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋4e－＋4H＋=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O燃料電池的電極反應(yīng)式書寫規(guī)律:①寫出燃燒反應(yīng)；②根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應(yīng)；③寫出正極的電極反應(yīng)式④由電子轉(zhuǎn)移數(shù)目及原子守恒，電荷守恒寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式?；蛘哂扇剂想姵乜偡磻?yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，我們只要熟記以下四種情況：(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4e－=2O2－(4)熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。B．鋁、空氣燃料電池以鋁—空氣—海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高20～50倍。電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極4Al-12e-==4Al3+；石墨是正極3O2+6H2O+12e-==12OH-考點(diǎn)四電解池1、概念電解：在直流電的作用下，在兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。電解池（電解槽）：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電解質(zhì)通電前在水溶液中自由移動的陰、陽離子作______運(yùn)動；在外電源的作用下，形成_________移動而導(dǎo)電。在導(dǎo)電的同時，在陽、陰兩極發(fā)生氧化—還原反應(yīng)，即被電解，電離是___的前題。2、原電池和電解池的比較．要有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)．要有活潑性不的兩電極．兩電極插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合的回路．要有外接的直流電源2．要有兩個電極3．兩電極插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合的回路【放電順序判斷】1．陽極首先看電極，若是活性電極(除金、鉑外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽離子進(jìn)入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據(jù)溶液中陰離子放電順序加以判斷，放電順序：陽極：金屬(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。2．陰極1）直接根據(jù)溶液中陽離子放電順序加以判斷、陽離子放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(濃度較小時)。【解題思路】①確定陽極的電極材料②確定溶液中的陰陽離子③根據(jù)陰陽離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式【對點(diǎn)達(dá)標(biāo)】已知用惰性電極進(jìn)行下面溶液的電解實(shí)驗，完成下表內(nèi)容電解質(zhì)溶液電極反應(yīng)電解對象電解質(zhì)濃度的變化pH的變化電解質(zhì)溶液復(fù)原需加入NaOH陰極：陽極：總反應(yīng)：H2SO4陰極：陽極：總反應(yīng)：Na2SO4陰極：陽極：總反應(yīng)：HCl陰極：陽極：總反應(yīng)：CuCl2陰極：陽極：總反應(yīng)：NaCl陰極：陽極：總反應(yīng)：CuSO4陰極：陽極：總反應(yīng)：3、電解原理的應(yīng)用1．電鍍右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Ag－e－=Ag＋；陰極：Ag＋＋e－=Ag。(4)特點(diǎn)：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。2．電解精煉銅(1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－=Cu。電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液電極反應(yīng)陽極Cu－2e-=Cu2+陰極Cu2++2e-=Cu陽極：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等陰極：Cu2++2e-=Cu溶液變化電鍍液的濃度不變?nèi)芤褐腥苜|(zhì)濃度減小3．電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。原電池和電解池習(xí)題專練1、下列反應(yīng)不可用于設(shè)計原電池的是（）A.NaOH+HCl====NaCl+H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑D.4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)32、下列關(guān)于原電池的敘述中錯誤的是()A.構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C.在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D.原電池放電時，電流的方向是從正極到負(fù)極3、銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O在此電池放電時，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnFeNaCl溶液CFeNaCl溶液CA．鐵片為正極，碳棒為負(fù)極B．鐵被腐蝕，碳棒上有氯氣放出C．碳棒附近的溶液可使酚酞變紅D．導(dǎo)線上有電流通過，電流方向是由鐵極流向碳極5、下列各裝置能夠構(gòu)成原電池的是()6、最近科學(xué)家開發(fā)出一種新型的燃料電池—固體氧化物電池，該電池用辛烷(C8H18)作燃料，電池中間部分為固體氧化物陶瓷，可傳遞氧離子。下列說法中正確的是A.電池工作時，氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池正極的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-==4OH－C.電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：2C8H18+50O2-==16CO2+18H2O+100e-D.若消耗的O2為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則電池中有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移7．下列各裝置中都盛有0.1mol·Lˉ1的NaCl溶液，放置一定時間后，鋅片的腐蝕速率由快到慢的順序是①②③④A．③①④②B．①②④③C．①②③④D．②①④③8．下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是A．輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B．鋁片不用特殊方法保存C．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快D．鍍鋅的鐵比鍍錫的鐵耐用9、X、Y、Z、W四塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池，X、Y相連時，Ｘ為負(fù)極；Z、W相連時，電流方向是Ｗ→Ｚ；X、Ｚ相連時，Ｚ極上產(chǎn)生大量氣泡；Ｗ、Y相連時，Ｗ極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷金屬的活動性順序是A.Y＞W(wǎng)＞Z＞X B.X＞Z＞W(wǎng)＞YC.Z＞X＞Y＞W(wǎng)D.X＞Y＞Z＞W(wǎng)10、某學(xué)生欲完成2HCl＋2Ag＝2AgCl↓＋H2↑反應(yīng)，設(shè)計了下列四個實(shí)驗，你認(rèn)為可行的是11．在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下設(shè)計方案正確的是()A．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B．鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子C．鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D．鋅用陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子12、某混合溶液中只含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，且n(NaCl):n(H2SO4)=3：1。若以石墨電極電解該溶液，下列推斷中不正確的是A．陰極產(chǎn)物為H2B．陽極先析出Cl2，后析出O2C．電解液的pH不斷增大，最終大于7D．整個電解的過程實(shí)質(zhì)是電解水13、用惰性電極電解下列溶液，一段時間后，再加入一定質(zhì)量的另一物質(zhì)中（括號內(nèi)），溶液能與原來溶液完全一樣的是A．CuSO4[Cu(OH)2]B．NaOH[NaOH]C．NaCl[鹽酸]D．AgNO3[Ag2O]14．等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入到兩份質(zhì)量相同的過量的稀硫酸中，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各圖為產(chǎn)生H2的體積V（L）與時間t（min）的關(guān)系，其中正確的是()15.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列敘述不正確的是（）A.放電時負(fù)極反應(yīng)為：3Zn-6e-+6OH-====3Zn(OH)2B.放電時正極反應(yīng)為：2+6e-+8H2O====2Fe(OH)3+10OH-C.放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D.放電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)16.氫氧燃料電池所耗原料為H2和O2，電極為多孔鎳，電解質(zhì)溶液為30%的KOH溶液。下列有關(guān)敘述正確的是（）A.負(fù)極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O====4OH-B.正極反應(yīng)為2H2+4OH--4e-====4H2OC.工作時正極區(qū)pH升高，負(fù)極區(qū)pH降低D.工作時，溶液中陰離子移向正極17.用惰性電極電解500mLCuSO4溶液，電解一段時間后，發(fā)現(xiàn)陰極增重0.064g（假設(shè)電解時該電極無H2析出，且不考慮水解和溶液體積變化），此時溶液中c(H+)約為（）A.4×10-3mol·L-1B.2×10-3mol·L-1C.1×10-4mol·L-1