高考化学专题复习电化学基础测试题

2009年高考化学专题复习电化学基础测试题

本专题包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。

要点一原电池原理及其应用

原电池是一种由化学能转变成电能的装置。其本质是通过自发进行的氧化还原反应，使反

应中电子转移而产生电流。反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生。这便形成了

带电粒子按一定方向流动的闭合回路。

1、原电池的判定

先分析有无外接电源：有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据原

电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。

先看电极：两极为导体且活泼性不同；

再看溶液：两极插入电解质溶液中；

三看回路：形成闭合回路或两极接触。

2、原电池正极和负极的确定

①由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼

性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。②由电极现象确定：通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发

生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或

电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。

3、原电池原理的应用

①利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。

②原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反应时，

常滴入几滴硫酸铜溶液）；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。

4．原电池的设计方法

以氧化还原反应为基础，确定原电池的正负极、电解质溶液及电极反应。如：

原理负

极正极电解

质溶

液电极反应

Cu c（Fe3+）FeCl3 负极：Cu－2e－====Cu2+

正极：2Fe3++2e－====2Fe2+

Zn Ag2O KOH 负极：Zn+2OH－－2e－====

ZnO+H2O

正极：Ag2O+H2O+2e－====

2Ag+2OH－

PbPbO2 H2SO4负极：Pb+SO24－2e－====

PbSO4

正极：PbO2+4H++SO24+2e－====

PbSO4+2H2O

Pt（H2）Pt（O2）KOH负极：2H2+4OH－－4e－==== 4H2O

正极：O2+2H2O+4e－====4OH－

要点二金属腐蚀与防护

金属的腐蚀：金属或合金跟周围接触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

条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触

现象无电流产生有微弱电流产生

本质金属被氧化较活泼金属被氧化

联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍

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（pH＜4.3 水膜酸性很弱或中性

电极

反应负极Fe-2e—=Fe2+

正极2H++2e—=H2↑O2+2H2O+4e—=4OH—

总反应式Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)23．金属防护的几种重要方法

①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。

②在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。

③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

要点三电解原理

1．电解电极产物的判断：

要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。判断电极反应的一般规律是：

(1)在阳极上

①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电

极上放电。

②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时，溶液中阴离子的放电顺序是：S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-

(2)在阴极上：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的

阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（酸）> Pb2+> Sn2+> Fe2+>

Zn2+ > H+（水）> Al3+ > Mg2+ >……

2．用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况简析

类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH 电解质溶

液复原

电解水型阴：2H++2e－

====H2↑

阳：4OH－－4e－

====2H2O+O2↑NaOH 水增大增大水

H2SO4 水增大减小水

Na2SO4 水增大不变水

分解电解质

型电解质电离出

的阴阳离子分

别在两极放电HCl 电解质减小增大氯化氢

CuCl2 电解质减小－氯化铜

放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱

阳极：电解质阴

离子放电NaCl 电解质和

水生成新电解

质增大氢化氢

放O2生酸型阴极：电解质阳

离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4 电解质和水生成新电解质减小氧化铜

3．电解时溶液pH值的变化规律

电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化，有

时可以从电解产物上去看。①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH值增大；

②若阴极上无H2，阳极上产生O2，则电解后溶液pH值减小；

③若阴极上有H2，阳极上有O2，且V(H2)=2V(O2)，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶

液，则电解后pH值不变；b 如果原溶液是酸溶液，则pH值变小；c 如果原溶液为碱溶液，则pH值变大；

④若阴极上无H2，阳极上无O2产生，电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性），一旦CuCl2全部电解完，pH值会变大，成中性溶液。

要点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-2e—=Cu2+，阴极(纯铜)：Cu2++2e—=Cu

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．镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e—=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e—=Cu 溶液中的Cu2+浓度保持不变。

3．氯碱工业反应原理

阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑，阴极：2H++2e—=H2↑

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

4．离子交换膜法制烧碱：

电极：阳极用金属钛网制成

阴极由碳钢网制成；阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。

流程：

精制食盐水：

①加入稍过量的NaOH溶液。②加入稍过量BaCl2溶液（其中①、②顺序可以交换。）

③加入稍过量的Na2CO3溶液。④过滤（除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3及泥

沙等）；

⑤在滤液中加适量盐酸（除去过量的CO32—，调节溶液的pH）；

⑥通过阳离子交换树脂（除去残留的微量Ca2+、Mg2+等离子）。

要点五原电池、电解池、电镀池的比较

原电池电解池电镀池

定

义将化学能转变成电能的

装置将电能转变成化学能的

装置应用电解原理在某些金

属表面镀上一层其它金

属的装置。一种特殊的电

解池

装置

举

例

形

成

条

件①活动性不同的两电极(连接)

②电解质溶液(电极插入

其中并与电极自发反应)

③形成闭合回路①两电极接直流电源

②两电极插人电解质溶

液

③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，

待镀金属接电源负极

②电镀液必须含有镀层

金属的离子

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

极阳极：镀层金属；

阴极：镀件

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

中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：金属电极失电子；

阴极（还原反应）：电镀

液中阳离子得电子

电

子流

向负极正极电源负极阴极

电源正极阳极电源负极阴极

电源正极阳极

要点六电化学计算的基本方法

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏

加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：

（1）根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类

型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

（2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式

（3）根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需

的关系式。

要点七电极反应式的书写方法规律

（1）书写方法思路①原电池：如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写

电极反应式；如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有

关元素的化合价变化情况），再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。

特别需要指出的是：对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应

用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。

②电解池：“书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方

程式时，弱电解质要写成分子式。”

（2）书写方法步骤

以铅蓄电池放电时的反应为例，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O，电极反应式的

书写步骤如下：

负极：Pb-2e-====PbSO424SO左边补充Pb+24SO-2e-====PbSO4

正极：

PbO2+2e-====PbSO424SO左边补充PbO2+24SO+2e-====PbSO4""去向结合反应式判断氧元素PbO2+4H+

+24SO+2e-====PbSO4+2H2O。（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式）

第二部分 08高考真题

1、（08海南卷）关于铅蓄电池的说法正确的是（）

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，阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e—= Pb(s)+ SO42—（aq）

解析：铅蓄电池的充放电反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4PbSO4＋2H2O，放电时Pb作负极：Pb

－2e－＋SO42－===PbSO4，在正极上：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－===PbSO4＋2H2O；充电时，

H2SO4的浓度不断增大，阳极上发生的是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。

答案：B。

2、（08上海卷）取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈

为白色，外圈呈浅红色。则下列

说法错误的是( )

A．b电极是阴极B．a电极与电源的正极相连C．电解过程中水是氧化剂D．b电极附近溶液的pH变小

解析：a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极负极

产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2Cl－-2e－===Cl2放电充电