鲁科版选修四原电池和电解池综合练习.doc

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1、原电池与电解池综合练习一、原电池：1、定义：将化学能转化为电能的装置，如铜-锌原电池。2、组成原电池的条件。 有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）。 电极材料均插入电解质溶液中。 两电极相连形成闭合电路。 一般能自发的发生氧化还原反应。3、原电池的原理负极-较活泼的金属- 电子-发生 反应正极-较不活泼的金属- 电子-发生 反应二、 电解池1定义：将电能转化为化学能的装置，如电解饱和食盐水。 阳极反应：2Cl-2e-=Cl2（氧化反应） 阴极反应：2H+2e-H2（还原反应）总反应：注意： 电流必须是直流 熔融态的电解质也能被电解 阴极上放电的先后顺序是：_；阳极上放电的先后顺序是：活泼

2、金属电极S2-I-Br-Cl-OH -(F-、NO3-、SO42-等)（惰性电极） 用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极，理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于其他物质发生氧化反应。 电解的电极反应式的书写思路与步骤：分电极（判断正负极）-析溶液（分析电解质溶液中含有哪些离子）-判流向（判断电子流动方向、离子移动方向）-断微粒（确定在两极上反应的是什么微粒）-写电极（书写电极反应方程式）-写方程（书写电解质电解的化学方程式或离子方程式）三、金属腐蚀与防护金属的腐蚀：金属或合金跟周围接触

3、到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。1化学腐蚀与电化腐蚀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较活泼的金属腐蚀2析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强pH4.3水膜酸性很弱或中性电极反应负极Fe-2eFe2+正极2H+2eH2O2+2H2O+4e4OH总反应式Fe+2H+Fe2+H22Fe+O2+2H2O2Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2=4Fe(OH)3F

4、e2O3.xH2O腐蚀作用发生在某些局部区域内是主要的腐蚀类型，具有广泛性3金属防护的几种重要方法改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。4金属腐蚀速率大小电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极四、电解原理在工业生产中的应用1电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜)：Cu-2eCu2+，阴极(纯铜)：Cu2+2eCu阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变。2镀铜反

5、应原理阳极(纯铜)：Cu-2eCu2+，阴极(镀件)：Cu2+2eCu 溶液中的Cu2+浓度保持不变。 3氯碱工业反应原理阳极：2Cl-2eCl2，阴极：2H+2eH2 总反应式 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2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不变溶液中溶质浓度减小五、原电池和电解池的比较原电池

6、电解池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置装置举例形成条件 活动性不同的两电极(连接)电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)形成闭合回路两电极接直流电源两电极插人电解质溶液形成闭合回路电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连的电极阴极：电源负极相连的电极电极反应负极（氧化反应）：金属原子失电子；正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电子，或金属电极本身失电子；阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子电子流向负极正极电源负极阴极 电源正极阳极电解、电离、电镀的比较电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分

7、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 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用六、常见实用电池的种类和特点1.干电池（属于一次电池）结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)422.铅蓄电池（属于二次

8、电池、可充电电池）结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。 A.放电反应 负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O B .充电反应 阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。3.锂电池 结构：锂

9、、石墨、固态碘作电解质。 电极反应 负极： 2Li-2e- = 2Li+ 正极： I2 +2e- = 2I- 总式：2Li + I2 = 2LiI4.燃料电池 A氢氧燃料电池 结构：石墨、石墨、KOH溶液，NaCl溶液，H2SO4溶液。电极反应 a.在酸性介质中：负极：_正极：_ b.在中性介质中：负极：_正极：_ c.在碱性介质中：负极：_正极：_ 反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。BB.铝、空气燃料电池 以

10、铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。电极反应：铝是负极 4Al-12e-= 4Al3+； 石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH-5电解反应中反应物的判断放电顺序阴极A阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。 B阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表： K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ Ag+ 阳极A阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等

11、)时： 阴离子失电子：S2- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根离子 F- B阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。6电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；分析离子的放电顺序；确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式。如：(1)电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O2Cu + O2+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应， PH减小。电解CuCl2溶液：CuCl2 CuCl2 ， 电解盐酸： 2HCl H2Cl2溶剂不变，实际上是电解溶质，

12、PH增大。电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O 2H2 + O2，溶质不变，实际上是电解水，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）。电解熔融NaOH：4NaOH 4Na + O2 + H2O用铜电极电解Na2SO4溶液：Cu +2H2O Cu(OH)2 + H2 （注意：不是电解水。）7电解液的PH变化:根据电解产物判断。戴氏必杀技：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大，都无浓度小”。（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度）8使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解

13、后的溶液中即可。如：NaCl溶液：通HCl气体（不能加盐酸）；AgNO3溶液：加Ag2O固体（不能加AgOH）；CuCl2溶液：加CuCl2固体；KNO3溶液： 加H2O；CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。题型一：二次电池的电极极判断与电极反应式书写例1铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：FeNi2O33H2O Fe(OH)22Ni(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，正极为Ni2O3，负极为Fe B电池放电时，负极反应为Fe2OH2eFe(OH)2 C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D电池

14、充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2eNi2O33H2O拓展变式练习1燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能氢氧燃料电池的基本反应是：X极：O2(g)H2O(l)2e2OH Y极：H2(g)2OH2H2O(l)2e，下列判断正确的是（ ) AX是正极 BY是正极 CY极发生还原反应 DY极发生氧化反应2关于铅蓄电池PbPbO22H2SO4 PbSO42H2O的法正确的是( ) A在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO42（aq）= PbSO4(s) +2e B在放电时，该电池的负极材料是铅板 C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D在充电时，阳

15、极发生的反应是 PbSO4(s)+2e= Pb(s)+ SO42（aq）3化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是( ) A电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl 2e=Cl2 B碱性氢氧燃料电池的负极反应式：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH C电镀铜时，阳极的反应式：Cu2+ 2e- =Cu D钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe2e = Fe2+ 4高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是(

16、) A放电时负极反应为：Zn2OH2e= Zn(OH)2 B充电时阳极反应为：Fe(OH)35OH3e= FeO424H2O C放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D放电时正极附近溶液的碱性增强5已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、盐酸。按要求回答下列问题：(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因_。(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？_，若能，请写出电极反应式，负极_，正极_。(若不能，后面两空不填)(3)若电池反应为：Cu2H=Cu2H

17、2，该池属于原电池还是电解池？_，请写出各电极的电极材料和电解质溶液_，_。题型二：电池的综合应用和计算例2在如图中，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol/L AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol/L CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则(1)电源E为_极，F为_极。(2)A极的电极反应式为_ ，析出物质_mol。(3)B极的电极反应式为_，析出气体_mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为_，析出的物质_mol。(5)D极的电极反应式为_，析出气体_mL(标准状况)。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，

18、_极附近变红，如果继续电离，在甲烧杯中最终得到_溶液。拓展变式练习1用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L O2(标准状况)，则可知M的原子量为() A B C D2实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极 Pb+SO42-=PbSO4+2e- 正极 PbO2+4H+ SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，今若制得Cl20.050mol，时电池内消耗的H2 SO4的物质的量至少是( ) A0.025mol B0.050mol C0.10mol D0.20mol3如图所示，a、b是多孔石墨电极，某同学按图示

19、装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时间，观到两支玻璃管内都有气泡将电极包围，此时断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转。下列说法不正确的是() A烧杯a中的溶液pH升高 B烧杯b中发生氧化反应 C烧杯a中发生的反应为2H2eH2 D烧杯b中发生的反应为2Cl2eCl24铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极板是惰性材料，电池总反应式为：PbPbO24H2SO422PbSO42H2O请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)放电时：正极的电极反应式是_，电解液中H2SO4的浓度将变_；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加_g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb

20、时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成_、B电极上生成_，此时铅蓄电池的正负极的极性将_。(3)若用此蓄电池电解NaCl溶液，电解池阳极得到56 mL(标准状况)气体，蓄电池中消耗H2SO4_mol。一、选择题1金属镍有广泛的用途粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）（）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22e=NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt2一组镍氢电池能使一台试运行的混合动力公交

21、车两年内跑10万公里。大功率镍氢动力电池及其管理模块，是国家“十五”863计划电动汽车重点专项中的一项重要课题。我国镍氢电池生产技术居世界先进水平。常见的镍氢电池的某极是镍氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为0 )，电池反应通常表示为： 下列说法正确的是 （）A放电时储氢合金作正极 B充电时储氢合金作阳极C充电时阳极周围c(OH-)增大 D放电时负极反应是LaNi5H6+6OH-6e-=LaNi5+6H2O3化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中不正确的是（ ）A氢氧燃料电池在碱性介质中的正极反应式：O2+2H2O+4e一4OHB用铁棒作阳极、碳棒作阴

22、极电解饱和氯化钠溶液的离子方程式为：2C1-+2H2OH2+Cl2+2OH-C粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反应式为： Cu2+2 eCuD钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe一2eFe24用铂电极分别电解KCl溶液和K2SO4溶液时，都会出现的现象或实验结果是（） A溶液中K+离子浓度都不变 B溶液的pH都不变 C阳极上都生成能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色的气体 D阴极上都生成可燃的气体5电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是 （ ） A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物6用石

23、墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（ ） ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO45H2O7以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( ) A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D镀锌层破损后对铁制品失去保护作用8一种充电电池放电时的电极反应为 H22OH2e2H2O； NiO(OH)H2OeNi(OH)2OH当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是（

24、） AH2O的还原 BNiO(OH)的还原 CH2的氧化 DNiO(OH) 2的氧化9某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是（） Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2+2e= Cu C无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时， Cu2向铜电极移动10以惰性电极电解CuSO4溶液。一段时间后取出电极，加入9.8 g Cu(OH)2后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为 ： （ ） A0.1 mol B0.2 mol C0.3 mol D0.4 mol11

25、LiAl/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： 2LiFeS2e=Li2SFe，有关该电池的下列说法中，正确的是： （ ） ALiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为1价 B负极的电极反应式为：Al3e=Al3 C该电池的电池反应式为：2LiFeS=Li2SFe D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe2e=2LiFeS12 镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd 2NiOOH 2H2OCd(OH)2 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是：( ) A充电过程是化学能转

26、化为电能的过程 B放电时负极附近溶液的碱性不变 C放电时电解质溶液中的OH 向正极移动 D充电时阳极反应：Ni(OH)2e OH NiOOHH2O13下列四种装置中，溶液的体积均为250 mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.10 molL1，工作一段时间后，测得导线上均通过0.02 mole，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是：( ) A溶液的浓度 B溶液的pH值 C产生气体的总体积： D电极上析出的固体的质量：14如图所示，a、b、c均为石墨电极，d为碳钢电极，通电进行电解。假设在电解过程中产生的气体全部逸出，下列说法正确的是: ( ) A甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变 B甲烧杯

27、中a的电极反应式为4OH4eO22H2O C当电解一段时间后，将甲、乙两溶液混合，一定会产生蓝色沉淀 D当b极增重3.2g时，d极产生的气体为2.24L（标准状况）15下图是一个电化学过程的示意图，请回答下列问题：(1)图中甲池是_ (填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)。(2)A(石墨)电极的名称是_ (填“正极”“负极” “阴极”或“阳极”)。(3)写出通入CH3OH的电极的电极反应式_(4)乙池中反应的化学方程式为_当乙池中B(Ag)极质量增加54g，甲池中理论上消耗O2的体积为_L(标准状况)，此时丙池中某电极析出1.6 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是：（ ）AMgSO4 BCuSO4 CNaCl DAgNO316右图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。（指示剂的pH变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色）回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 (填编号)；A管溶液由红变黄； B管溶液由红变黄； A管溶液不变色；B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：_（3）写出B管中发生反应的反应式：_；（4）检验a管中气体的方法是_；（5）检验b管中气体的方法是_；（6）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。第10页 共10页