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5．有人設(shè)計(jì)出利用CH₄和O₂的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH₄在O₂中燃燒，則下列說法正確的是(　　 )

①每消耗1molCH₄可以向外電路提供8mole^- ②負(fù)極上CH₄失去電子，電極反應(yīng)式CH₄+10OH^-－8e^-=CO₃^2-+7H₂O　 ③負(fù)極上是O₂獲得電子，電極反應(yīng)式為 O₂+2H₂O+4e^-=4OH^- ④電池放電后，溶液PH不斷升高

A.①②　　　　 B.①③　　　　 C.①④　　　　 D.③④

4．如右圖所示，A為電流表，下列說法正確的是

A．電流表A的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B．Al是原電池的負(fù)極

C．Mg逐漸溶解　　

D．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，電解質(zhì)溶液的的PH值增大

3．1L 0.1mol/L的AgNO₃溶液在以Ag作陽極，F(xiàn)e作陰極的電解槽中電解，當(dāng)陰極上增重2.16g時(shí)，下列判斷正確的是

A．電解質(zhì)溶液的濃度變?yōu)?.08mol/L　　 B．陽極上產(chǎn)生112mLO₂(標(biāo)況)

C．轉(zhuǎn)移1.204×10²²個(gè)電子　　　 D．反應(yīng)中有0.01mol的Ag被氧化

2．家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是

A．4Fe(OH)₂+2H₂O+O₂＝4Fe(OH)₃↓　　　　　 B．2Fe+2H₂O+O₂＝2Fe(OH)₂↓

C．2H₂O+O₂+4e＝4OH^－ D．Fe－3e＝Fe³⁺

㈠選擇題：

1．下列關(guān)于原電池的敘述正確的是(　 )

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．原電池中電子流出的一極是負(fù)極，該極被還原　　

D．原電池放電時(shí)，電流的方向是從負(fù)極到正極

電化學(xué)的學(xué)習(xí)最主要的是抓住其反應(yīng)原理，從而進(jìn)行判斷，因此掌握實(shí)質(zhì)是關(guān)鍵。另外適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確的記憶也是必要的。例如原電池中電極的反應(yīng)類型、電解吃中電解質(zhì)溶液中離子的放電順序等。本專題的難點(diǎn)是有關(guān)電極反應(yīng)的書寫方法，在把握實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上一定要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。

新型能源是近幾年在考試中也日常的報(bào)道中出現(xiàn)頻率比較高的一個(gè)詞匯，而新型燃料電池就屬于其中的一類，最近幾年關(guān)于這一類型的考察已經(jīng)明顯增多。2008年的高考中，這部分內(nèi)容還會(huì)出現(xiàn)。新型能源與傳統(tǒng)能源的比較也是可能出現(xiàn)的題目。

例1．(2007年高考全國理綜卷II 10題)在盛有稀H₂SO₄的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是(　　 )

A．正極附近的SO₄^{2 －}離子濃度逐漸增大

B．電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片

C．正極有O₂逸出

D．銅片上有H₂逸出

[解析]由題意可判斷本題涉及的是原電池的知識(shí)，發(fā)生的總反應(yīng)為Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑，活潑金屬鋅為原電池的負(fù)極，失去的電子沿導(dǎo)線流向銅片，H⁺在作為正極的銅片上得到電子后生成氫氣，因此B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，所以H⁺向正極移動(dòng)，而SO₄^2-向負(fù)極移動(dòng)，則負(fù)極附近的SO₄^{2 －}離子濃度逐漸增大。

[答案] D

[點(diǎn)評(píng)]原電池中電子是由負(fù)極流向正極，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。

例2．(2007年高考上�；瘜W(xué)卷16題)某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)“黑筆寫紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是(　　 )

A．鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應(yīng)　　 B．鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)

C．鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生　　　　 D．a(chǎn)點(diǎn)是負(fù)極，b點(diǎn)是正極

[解析]由題目所給信息可以判斷本題涉及的是電解池的知識(shí)�？偡磻�(yīng)為2 NaCl + 2 H₂O H₂↑+ Cl₂↑+ 2 NaOH，生成氫氣的一端產(chǎn)生NaOH，生成氫氣發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，所以鉛筆一端為陰極，與電源的負(fù)極相連。則A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。

[答案] D

[點(diǎn)評(píng)]電解池的陰陽極是由外接電源的正負(fù)極確定的。電源的正極接電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極接電源的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)。

例3．(2007年高考廣東理基25題)鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe+2H₂O+O₂ = 2Fe²⁺+4OH^－。以下說法正確的是(　　 )

A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe－2e^－ = Fe²⁺

B．正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H₂O+O₂+2e^－ = 4OH^－

C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置

D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕

[解析]本題考查了學(xué)生對(duì)于電化學(xué)腐蝕的一般規(guī)律。由原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，屬于鐵在中性、弱酸性或堿性溶液條件下的腐蝕，為吸氧腐蝕，所以腐蝕的條件為有水以及與氧氣接觸，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。書寫的電極方程式應(yīng)該滿足質(zhì)量守恒、電荷守恒以及得失電子守恒。B項(xiàng)的得失電子不守恒，錯(cuò)誤。原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C項(xiàng)錯(cuò)誤。

[答案] A

[點(diǎn)評(píng)]電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍，吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍。金屬的腐蝕過程中金屬為負(fù)極失去電子。鐵如果發(fā)生電化學(xué)腐蝕，失去電子只能生成Fe²⁺后，再被空氣中氧氣氧化為+3價(jià)的化合物。進(jìn)而生成鐵銹。

例4．(2007年高考江蘇卷11題)某同學(xué)按圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是(　　 )

A．電解過程中，銅電極上有H₂產(chǎn)生

B．電解初期，主反應(yīng)方程式為：Cu+H₂SO₄CuSO₄+H₂↑

C．電解一定時(shí)間后，石墨電極上有銅析出

D．整個(gè)電解過程中，H⁺的濃度不斷增大

[解析]本題考查的是電解池發(fā)生反應(yīng)的情況。由外電源的正極可以判斷Cu為陽極，金屬做陽極則發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu – 2e^-= Cu²⁺，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)中的H⁺得到電子生成氫氣，所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；當(dāng)溶液中溶解銅后含有Cu²⁺時(shí)，由于Cu²⁺的氧化性大于H⁺的氧化性，所以Cu²⁺在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，在碳棒上析出銅單質(zhì)。

[答案] BC

[點(diǎn)評(píng)]電解池中若陽極為惰性金屬或非金屬時(shí)，則電極不發(fā)生反應(yīng)，若電極為金屬，則首先考慮到電極的反應(yīng)。

例5．(2007年高考廣東化學(xué)卷20題)三氧化二鎳(Ni₂O₃)可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl₂溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^－，把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。以下說法正確的是(　　 )

A．可用鐵作陽極材料

B．電解過程中陽極附近溶液的pH升高

C．陽極反應(yīng)方程式為：2Cl^－－2e^－＝Cl₂

D．1 mol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過了1 mol電子。

[解析]本題考查了電解后溶液的變化以及電子轉(zhuǎn)移的情況。根據(jù)題意電解時(shí)產(chǎn)生了Cl₂，發(fā)生的是氧化反應(yīng)，所以推斷這一反應(yīng)發(fā)生在陽極，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；陽極生成的Cl₂與OH^-反應(yīng)生成ClO時(shí)要消耗OH^-，所以pH降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤。由得失電子與化合價(jià)的關(guān)系可知D項(xiàng)也正確。

[答案] CD

[點(diǎn)評(píng)]電解池中氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)得失電子的數(shù)目相同，氧化反應(yīng)發(fā)生在陽極，還原反應(yīng)發(fā)生在陰極。

例6．(2007年高考理綜天津卷13題)天津是我國研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(LiCoO₂)，充電時(shí)LiCoO₂中Li被氧化，Li⁺遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳(C₆)中，以LiC₆表示。電池反應(yīng)為LiCoO₂+C₆CoO₂+LiC₆，下列說法正確的是(　　 )

A．充電時(shí)，電池的負(fù)極反應(yīng)為LiC₆－e^－ = Li⁺+C₆

B．放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)為CoO₂+Li⁺+e^－ = LiCoO₂

C．羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)

D．鋰離子電池的比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)低

[解析]本題考查了電解池和原電池的綜合應(yīng)用能力。充電時(shí)，Li被氧化，為電解池的陽極，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；在整個(gè)電極反應(yīng)過程中，Li⁺起著轉(zhuǎn)移電子的作用，但如果電解質(zhì)溶液中含有H⁺，H⁺得電子能力大于Li⁺，則首先放電的是H⁺，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。由于金屬Li的密度小，所以單位質(zhì)量的Li失去電子的物質(zhì)的量大，因此其比能量比其他金屬大。當(dāng)電池放電的情況下，正極得到電子，Li⁺得到電子進(jìn)入到CoO₂中。

[答案] B

[點(diǎn)評(píng)]當(dāng)電池充電時(shí)表現(xiàn)為電解池，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為陽極，放電時(shí)表現(xiàn)為原電池，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

例7．(2007年高考海南化學(xué)卷14題) 依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag⁺(aq)+Cu(s) = Cu²⁺(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。

請(qǐng)回答下列問題：

⑴電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是___________；

⑵銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________________；

X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________；

⑶外電路中的電子是從_______電極流向________電極。

[解析]由2Ag⁺(aq)+Cu(s) = Cu²⁺(aq)+2Ag(s)可知，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池的負(fù)極，所以X應(yīng)該是銅單質(zhì)；而正極材料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以還原反應(yīng)應(yīng)該發(fā)生在電解質(zhì)溶液的陽離子上。原電池的電子流向?yàn)樨?fù)極到正極。

[答案] ⑴銅(或Cu)；AgNO₃溶液�！�

⑵正， Ag⁺+e^－ = Ag； Cu－2e^－ = Cu²⁺�！�

⑶負(fù)(Cu)；正(Ag)

[點(diǎn)評(píng)]根據(jù)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)來設(shè)計(jì)電池時(shí)，要注意以下問題：電極材料、電解質(zhì)溶液、電解質(zhì)溶液的變化等。

例8．(2007年高考理綜山東卷31題)工業(yè)上對(duì)海水資源綜合開發(fā)利用的部分工藝流程如下圖所示。

⑴電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽。離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是________。電解槽中的陽極材料為__________。

⑵本工藝流程中先后制得Br₂、CaSO₄和Mg(OH)₂，能否按Br₂、Mg(OH)₂、CaSO₄順序制備？_____原因是　　　　　　　　 。

⑶溴單質(zhì)在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳與水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是______________________________________。

[解析]本題考查了電化學(xué)在工業(yè)中的應(yīng)用。屬于電解池。

[答案]⑴陰離子(Na⁺)；鈦(或石墨)�！�

⑵否。如果先沉淀Mg(OH)₂，則沉淀中會(huì)夾雜有CaSO₄沉淀，產(chǎn)品不純。

⑶四氯化碳萃取法工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大；經(jīng)濟(jì)效益低、環(huán)境污染嚴(yán)重。

3．常見失誤：

⑴電池的正、負(fù)極的判斷或陰、陽極的判斷失誤。原電池為正負(fù)極，是根據(jù)氧化還原反應(yīng)來確定的：發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，另一極為正極；電解池為陰陽極，是根據(jù)外加電源的正負(fù)極來判斷的。接電源正極的一端為陽極，在陽極上發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng)。

⑵在解決蓄電池的充、放電時(shí)出現(xiàn)一些失誤，充電時(shí)為原電池，充電時(shí)為電解池。

⑶對(duì)反應(yīng)后電解質(zhì)溶液變化情況的判斷：在反應(yīng)過程中的一些變化，有兩個(gè)要注意的問題：一是溶液的酸堿性的變化，另一個(gè)是電解質(zhì)溶質(zhì)的變化，這個(gè)判斷對(duì)于很多學(xué)生來說是個(gè)難點(diǎn)。

⑷轉(zhuǎn)移電子數(shù)目的判斷也會(huì)出現(xiàn)一些失誤。

2．考查角度：

⑴理解原電池原理，初步了解化學(xué)電源；

⑵了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕以及一般的防護(hù)方法；

⑶理解電解原理。

⑷了解銅的精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。

⑸根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)判斷電解質(zhì)溶液的變化

⑹新型電池的反應(yīng)原理以及它們的優(yōu)勢(shì)。

1. 　 考點(diǎn)闡釋

考點(diǎn)1：原電池

⑴定義：原電池--將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

⑵組成條件：

①兩個(gè)活潑性不同的電極。通常用活潑金屬做負(fù)極，用不活潑金屬或可以導(dǎo)電的非金屬做正極。

②電解質(zhì)溶液：一般與活潑性強(qiáng)的電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)或做氧氣的載體。

③通過導(dǎo)線連接電極(或電極相互接觸)，形成閉合回路。

⑶實(shí)質(zhì)：通過自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移，在外電路上形成電流。

⑷電極反應(yīng)的書寫方法：

①首先確定氧化還原反應(yīng)的總化學(xué)方程式；

②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)確定原電池的正、負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極。

③由反應(yīng)物和生成物結(jié)合電解質(zhì)溶液寫出負(fù)極的電極反應(yīng)。

④用總反應(yīng)方程式減去負(fù)極反應(yīng)，根據(jù)得失電子數(shù)目相同的原理寫出正極反應(yīng)的電極反應(yīng)。

⑸應(yīng)用：金屬的腐蝕與防護(hù)

①金屬的腐蝕：金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。一般分為化學(xué)腐蝕(金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕)和電化學(xué)腐蝕(不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而氧化而引起的腐蝕)。電化學(xué)腐蝕又分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕。

化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較

鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕

②金屬的防護(hù)措施

改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、在金屬表面覆蓋保護(hù)層、電化學(xué)保護(hù)法

考點(diǎn)2：電解池

⑴將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

⑵組成條件：

①外電源--提供電能

②導(dǎo)線--形成閉合回路

③電解質(zhì)溶液--幫助實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化

⑶實(shí)質(zhì)：通過外加電源使不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。

⑷電解池中離子的放電順序：

①陰離子氧化順序?yàn)椋篠^2- > I^- > Br^- > Cl^- > OH^- > 含氧根離子

②陽離子的還原順序?yàn)椋篈g⁺ > Hg²⁺ > Fe³⁺ > Cu²⁺ >　 > H⁺ (與金屬活動(dòng)性順序相反)

注意：書寫陽極反應(yīng)時(shí)，首先要注意觀察電極材料，當(dāng)電極為C、Pt、Au等惰性電極時(shí)，根據(jù)陰離子放電順序考慮溶液中的陰離子放電，若陽極本身為活潑金屬材料，則首先考慮電極反應(yīng)。而陰極無論什么材料都不參與電極反應(yīng)。

⑸用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的基本規(guī)律：

①電解水型：含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽(如NaOH、H₂SO₄、_K2SO4溶液等)的電解

陰極：4 H⁺ + 4 e^- = H₂↑　 陽極：4 OH^- -　 4 e^- = 2 H₂O + O₂↑

總反應(yīng)：2 H₂O 　2H₂↑+ O₂↑

②分解電解質(zhì)型：無氧酸(除HF外)，不活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)(CuCl₂、HCl溶液)的電解(以CuCl₂為例)

陰極：Cu²⁺ + 2 e^- = Cu　　 陽極：2 Cl^- - 2 e^- = Cl₂↑

總反應(yīng)：CuCl₂ Cu +Cl₂↑

③放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)(如NaCl、MgBr等溶液)的電解。

例NaCl溶液的電解

陰極：2 H₂O + 2 e^- = H₂↑+ 2 OH^-　　 陰極：2 Cl^- -　 2 e^- = Cl₂↑

總反應(yīng)：2 NaCl + 2 H₂O H₂↑+ Cl₂↑+ 2 NaOH

④放氧生酸性：不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO₄、AgNO₃等溶液)的電解；以CuSO₄溶液為例：

陰極：2 Cu²⁺ + 4 e^- = 2 Cu　　　 陽極：4 OH^- -　 4 e^- = 2 H₂O + O₂↑

總反應(yīng)：2 CuSO₄ + 2 H₂O 　O₂↑+ 2 Cu + 2 H₂SO₄

⑹電解原理的應(yīng)用：

①氯堿工業(yè)：2 Cl^- + 2 H₂O H₂↑+ Cl₂↑+ 2 OH^-

②電鍍