2022年原电池和电解池热点总结收集 .pdf
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1、- 1 - 原电池和电解池热点总结1原电池和电解池的比较:装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动,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。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。形成条件电极:两种不同的导体相连;电解质溶液:能与电极反应。电源;电极(惰性或非惰性);电解质(水溶液或熔化态)。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称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。由外电源决定:阳极:连电源的正极;阴极:连电源的负极;电极反应负极: Zn-2e
2、-=Zn2+ (氧化反应)正极: 2H+2e-=H2(还原反应)阴极: Cu2+ +2e- = Cu (还原反应)阳极: 2Cl-2e-=Cl2(氧化反应)电子流向负极正极电源负极阴极;阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极;阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀;实用电池。电解食盐水(氯碱工业);电镀(镀铜) ;电冶(冶炼Na、Mg、Al) ;精炼(精铜) 。2化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属,表面潮湿反应过程氧化还原反应,不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使
3、较活泼的金属腐蚀3吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型,具有广泛性发生在某些局部区域内4电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动,在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动,无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2电解=CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl阳极Cu 2e- = Cu2+阴极Cu2+2e- = C
4、u 关系先电离后电解,电镀是电解的应用5电镀铜、精炼铜比较名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 15 页 - - - - - - - - - - 2 - 电镀铜精炼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粗铜金属作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电解液电极反应阳极Cu 2e- = Cu2+ 阴极Cu2+2e- = Cu 阳极: Zn - 2e-=Zn2+Cu-2e- =Cu2+等阴极: Cu2+ 2e- = Cu 溶液变化电镀液的浓度
5、不变溶液中溶质浓度减小6电解方程式的实例(用惰性电极电解) :电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式(条件:电解)溶液酸碱性变化CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+ +2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2HCl 2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2+Cl2酸性减弱Na2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2不变H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水,酸性增强NaOH 4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水,碱性增强NaCl 2Cl-2e-
6、=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH H+放电,碱性增强CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4OH 放电 ,酸性增强.以石墨棒为电极分别电解以下物质,请写出电解反应的化学方程式和离子方程式。(1)Cu(NO3)2溶液, AgNO3溶液; (2)盐酸,氢氟酸;(3)NaCl 溶液, KBr 溶液; (4)MgCl2溶液,AlCl3溶液;(5)Na2SO4溶液, KNO3溶液; (6)熔融 MgCl2,熔融 NaOH。(2010江苏卷)右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说
7、法正确的是A该系统中只存在3 种形式的能量转化B装置 Y中负极的电极反应式为:C装置 X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置 X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化【答案】 C 【解析】本题主要考查的是电化学知识。A 项,在该装置系统中,有四种能量转化的关系,即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化;B项,装置 Y为氢氧燃料电池,负极电极反应为H2 -2e- + 2OH- = 2H2O;C 项,相当于用光能电解水,产生H2 和 O2,实现燃料( H2)和氧化剂( O2)的再生; D 项,在反应过程中,有能力的损耗和热效应的产生,不可能实现化学能和电能的完全
8、转化。综上分析可知,本题选C项。(2010福建卷)铅蓄电池的工作原理为:研读右图,下列判断不正确的是 AK 闭合时, d 电极反应式:B当电路中转移02mol 电子时, I 中消耗的为 0 2 mol 22O +2H O+4e4OH22442222PbPbOH SOPbSOH O24224224PbSOH OePbOHSO24H SO名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 15 页 - - - - - - - - - - 3 - CK闭合时, II 中向 c 电极
9、迁移DK闭合一段时间后,II 可单独作为原电池,d 电极为正极【解析】答案:C 本题考查电化学(原电池、电解池)的相关知识K闭合时为电解池,为 电解池, 中发生充电反应,d 电极为阳极发生氧化反应,其反应式为PbSO4 + 2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ + SO42- 所以 A 正确。在上述总反应式中,得失电子总数为2e-,当电路中转移02mol 电子时,可以计算出中消耗的硫酸的量为02mol,所以 B 对。 K 闭合一段时间,也就是充电一段时间后可以作为原电池,由于 c 表面生成 Pb,放电时做电源的负极,d 表面生成 PbO2,做电源的正极,所以D 也正确。 K闭合时 d
10、是阳极,阴离子向阳极移动,所以C错。(2010浙江卷) Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为:2Li+FeS+2e-Li2S+Fe有关该电池的下列中,正确的是A, Li-Al 在电池中作为负极材料,该材料中Li 的化合价为 +1 价B, 该电池的电池反应式为:2Li+FeS Li2S+Fe C, 负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+ D, 充电时,阴极发生的电极反应式为:试题解析:本题涵盖电解池与原电池的主体内容,涉及电极判断与电极反应式书写等问题。根据给出的正极得电子的反应,原电池的电极材料Li-Al/FeS可以判断放电时(原电池)负极的电极反应式
11、为Al-3e-=Al3+。A、Li 和 Al 是负极材料,为单质 , C、应有 Li 的参加。 D、应当是阳极失电子反应。本题答案: B 教与学提示:原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。原电池的教学可以从原电池反应的总反应式:可以自发进行的氧化还原反应,负极反应(因负极就是参加反应的电极)开始。电解池的教学要从外加电源的正负极,分析阳极(活性电极时本身参加反应)开始,最终获得被进行的氧化还原反应。简单记住:沸(负)羊(阳)羊(氧化)。(2010重庆卷)(14 分)钒( V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域(1)V2O5
12、 是接触法制硫酸的催化剂 一定条件下,与空气反映t min 后,和物质的量浓度分别为a mol/L 和 b mol/L, 则起始物质的量浓度为mol/L ;生成的化学反应速率为mol/(L min) 工业制硫酸,尾气用_吸收(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如题29 图所示 当左槽溶液逐渐由黄变蓝,其电极反应式为 充电过程中,右槽溶液颜色逐渐由色变为色 放电过程中氢离子的作用是和;充电时若转移的电子数为3.011023 个,左槽溶液中n(H+)的变化量为答案( 14 分)24SO2Li s+Fe-22eLiFeS2SO2SO3SO2
13、SO3SO2SO名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 15 页 - - - - - - - - - - 4 - (1); 氨水(2) 绿紫 参与正极反应 ; 通过交换膜定向移动使电流通过溶液;0.5mol 【解析】本题考查以钒为材料的化学原理题,涉及化学反应速率和电化学知识。由 S守恒可得,的起始浓度为 ( a+b)mol/L 。的速率为单位时间内浓度的变化, 即 b/tmol/(L min)。可以用碱性的氨水吸收。左槽中, 黄变蓝即为生成,V的化合价从 +5
14、降低为 +4,得一个电子, 0 原子减少, 从图中知, 其中发生了移动, 参与反应, 由此写成电极反应式。作为原电池, 左槽得电子, 而右槽失电子。 充电作为电解池处理,有槽中则为得电子,对应化合价降低,即为生成,颜色由绿生成紫。由电极反应式知,参与了反应。溶液中离子的定向移动可形成电流。n=N/NA=3.01/6.02=0.5mol。【规律总结】电化学试题的分析一般是从化合价着手,对于原电池,化合价升高的作为负极,化合价降低的作为正极,两极方程式相加即可得总反应。对于电解池,化合价升高作为阳极,降低的作为阴极。两者之间的关系是:正极反应式颠倒即为阳极反应式,负极反应式颠倒即为阴极反应式。(2
15、010四川理综卷) (16 分) 碘被称为“智力元素” ,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾 (KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。请回答下列问题:(1)碘是(填颜色 )固体物质,实验室常用方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O ,将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。电解时,阳极上发生反应的电极反应式为;阴极上观察到的实验现
16、象是。(3)电解过程中, 为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I。请设计一个检验电解液中是否有I的实验方案,并按要求填写下表。要求:所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选。试剂:淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。实验方法实验现象及结论(4)电解完毕,从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下:ab/b t2222VOHeVOH O2SO2SO2SO2SO22VO2VOH3V2VH23102310名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 1
17、5 页 - - - - - - - - - - 5 - 步骤的操作名称是,步骤的操作名称是。步骤洗涤晶体的目的是。答案: (1)紫黑色升华(2)有气泡产生(3)实验方法实验现象及结论取少量阳极区电解液于试管中,加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液,观察是否变蓝。如果不变蓝,说明无。 (如果变蓝,说明有。 )(4)冷却结晶干燥洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质解 析 :(1 )考 查 物 质 的物 理 性 质, 较 容 易 。(2 ) 阳 极发 生 氧化 反 应 失 电 子。 阴极区加入氢氧化钾溶液,电解氢氧化钾实质是电解水。 (3)考查 I-的检验此题借助与碘单质遇淀粉变蓝色这一特性,要设法将碘
18、离子转化为碘单质。(4) 考查实验的基本操作。要求考生对整个流程分析透彻。(2010山东卷)(12 分)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法:碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是_(用离子方程式表示) 。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的_ 。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3 以铝材为阳极, 在 H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜, 阳极电极反应为_。 取少量废电解液, 加入 NaHCO ,溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨
19、作阳极的原因是_。(3)利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。若 X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于 _处。若 X为锌,开关K置于 M 处,该电化学防护法称为_。解 析 : (1) 冒 气 泡 的 原 因 是Al与NaOH反 应 了 , 方 程 式 为 :2Al+2OH-+4H2O=2Al(OH)4-+3H2;使 Al(OH)4-生成沉淀,最好是通入CO2,加 HNO3 的话,沉淀容易溶解。 阳极是 Al 发生氧化反应,要生成氧化膜还必须有H2O 参加,故电极反应式为:2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+;加入 NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,是由于废电解液中含有Al3+,和
20、 HCO3-发生了互促水解。(2)电镀时,阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+。(3)铁被保护,可以是做原电池的负极,或者电解池的阴极,故若X 为碳棒,开关K 应置于 N 处, Fe 做阴极受到保护;若 X为锌,开关K置于 M 处,铁是做负极,称为牺牲阳极保护法。答案:(1) 2Al+2OH-+4H2O=2Al(OH)4-+3H2;c 2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+;因为Al3+和 HCO3-发生了互促水解;Al3+3HCO3-= Al(OH)3 +CO2 (2)阳极 Cu可以发生氧化反应生成Cu2+ (3)N 牺牲阳极保护法。23222(663)IeIIOHeIOH O或II2
21、3222(663)IeIIOHeIOH O或名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 15 页 - - - - - - - - - - 6 - (2009江苏卷)(8 分)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:(1)反应 I 前需在4FeSO溶液中加入(填字母),以除去溶液中的3Fe。A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.2H(2)反应需控制反应温度低于35,其目的是。(3)工业生产上常在反应的过
22、程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是。(4)反应常被用于电解生产4228()NHS O(过二硫酸铵 )。电解时均用惰性电极,阳极发生地电极反应可表示为。【标准答案】 (1) B (2)防止 NH4HCO3分解(或减少Fe2的水解)(3)降低 K2SO4 的溶解度,有利于K2SO4 析出。(4)2SO42- -2e2S2O82- 【解析】 (1) 在4F e S O溶液中除去溶液中的3Fe,最好选用铁屑或铁粉, 比较简单。 (2) 如果温度过高会导致NH4HCO3分解同样也会加快Fe2的水解(温度越高水解速率越快)这样会使原料利用率降低。(3)由题目看出在III 反应中生成的 K2SO4 为固体,
23、而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的,要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4 的溶解度。(4)根据阴阳极反应原理阳极失电子发生氧化反应,此题实质是电解硫酸铵溶液,在根据反应后的产物得出正确的答案。【考点分析】此题为化工生产题型,主要考察了化合物性质,电极方程式书写。做此类题要分析清楚每一个环节目的和结果是什么。这样才能判断各反应后的产物分别是什么。(2009安徽卷)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下,点解总反应: 2Cu+H2O=Cu2O+H2O 。下列说法正确的是A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.
24、铜电极接直流电源的负极D.当有 0.1mol 电子转移时,有0.1molCu2O 生成。答案: A 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 15 页 - - - - - - - - - - 7 - 解析:由电解总反应可知,Cu 参加了反应,所以Cu 作电解池的阳极,发生氧化反应,B 选项错误;石墨作阴极,阴极上是溶液中的H反应,电极反应为:2H 2e=H2, A 选项正确;阳极与电源的正极相连,C 选项错误;阳极反应为2Cu2OH 2e=Cu2OH2O,当有 0.
25、1mol 电子转移时,有0.05molCu2O 生成, D 选项错误。(2009全国卷 1)下图所示装置中, 甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的 NaOH 溶液、足量的 CuSO4溶液和 100 g 10.00%的 K2SO4溶液,电极均为石墨电极。(1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为 10.47%,乙中 c 电极质量增加。据此回答问题: 电源的 N 端为极; 电极 b 上发生的电极反应为; 列式计算电极b 上生成的气体在标准状况下的体积: 电极 c 的质量变化是g; 电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:甲溶液;乙溶液;丙溶液;(2)如
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