电化学基础

【例题1】有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。

据此，判断五种金属的活动性顺序是()A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E【答案】B【解析】金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。

在题述原电池中，A-B原电池，A为负极；C-D原电池，C为负极；A-C原电池，A为负极；B-D原电池，D为负极；E先析出，E不如B活泼。

综上可知，金属活动性：A>C>D>B>E。

【例题2】用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼胶-KNO3的U 形管）构成一个原电池（如图）。

下列有关该原电池的叙述中正确的是（）①在外电路中，电子由铜电极流向银电极②正极反应：Ag＋＋e－=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．①②④C．②③D．①③④【答案】B【例题3】某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，则下列叙述正确的是A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极ⅠB．电极Ⅰ发生还原反应C．电极Ⅱ逐渐溶解D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e-=Cu【答案】A【解析】试题分析：电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，Al易失电子作负极，所以Ⅰ是负极、Ⅳ是阴极，Ⅲ是阳极、Ⅱ是正极，A．电流从正极沿导线流向负极，即电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，正确；B．电极Ⅰ上电极反应式为Al-3e-=Al3+，发生氧化反应，错误；C．电极Ⅱ是正极，正极上发生反应为Cu 2++2e-=Cu，所以电极Ⅱ质量逐渐增大，错误；D．电极Ⅲ为阳极，电极反应式为Cu-2e-═Cu 2+，错误；【例题4】下列有关原电池的说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42-向Al 电极移动B．由Mg、Al、NaOH 溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－= AlO2-＋2H2O C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag 时，消耗铜电极32 g3．电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2–2e- === 2H+正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH-3.中性溶液反应物中无H+和OH-4.水溶液中不能出现O2-B、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1．碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为：3O2 + 12e- + 6H2O===12OH-负极的电极反应式为：CH4O – 6e- + 8OH- === CO32-+ 6H2O2．酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O – 12e-+2H2O === 12H++ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同C、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。

负极发生的反应：CH4– 8e- + 8OH- ==CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- == CO32- + H2O，所以：负极的电极反应式为：CH4 + 10 OH- + 8e- === CO32- + 7H2O正极发生的反应有：O2 + 4e- === 2O2-和O2- + H2O === 2OH-所以：正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式D、铝–空气–海水电池我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。

只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。

电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。

负极的电极反应式为：4Al－12e－===4Al3+；正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e－===12OH－；总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3说明:铝板要及时更换,铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。

【例题6】一种新型燃料电池，它是用惰性金属作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气，发生的电极反应为：X极：CH4 + 10OH++8e-= CO32-+ 7 H2O Y极：2O2 + 4 H2O + 8e-= 8 OH-；关于此燃料电池的说法不正确的是（）A．X极发生氧化反应，Y极发生还原反应B．工作一段时间后，KOH的物质的量减少C．该电池工作时通甲烷一极附近溶液的pH 升高D．在标准状况下通入5.6 L O2完全反应，则有1 mol电子发生转移【答案】C【解析】试题分析：根据电极反应式，X极失电子发生氧化反应，Y极得电子发生还原反应[，故A正确；根据总反应，CH4 +2O2 +2KOH=K2CO3+3H2O，工作一段时间后，KOH的物质的量减少，故B正确；该电池工作时通甲烷一极附近溶液的pH 降低，故C错误；在标准状况下通入5.6L O2完全反应，转移电子5.6422.4=1 mol，故D正确。

【例题7】一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2﹣．下列对该燃料电池说法不正确的是（）A．在熔融电解质中，O2﹣移向负极B．电池的总反应是：2C4H10+13O2=8CO2+10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e﹣=2O2﹣D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e﹣+13O2﹣=4CO2↑+5H2O【答案】D【例题8】液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。

一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。

下列有关叙述正确的是( )A．该燃料电池放电时，正极发生氧化反应，pH变大B．a极的反应式：N2H4＋4OH－－4e－＝N2↑＋4H2OC．放电时，电流从a极经过负载流向b极D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜【答案】B三、可充电电池可充电电池充电时的电极接法为：几种常见可充电电池电极反应书写（1）铁—镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液) 。

负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2；正极：NiO2＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－。

阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－；阳极：Ni(OH)2－2e－＋2OH－===NiO2＋2H2O。

总反应式：Fe＋NiO 2＋2H2O 放电充电Fe(OH)2＋Ni(OH)2（2）高铁电池(负极—Zn，正极—石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质) 。

负极：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2；正极：2FeO42－＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。

阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－；阳极：2Fe(OH)3－6e－＋10OH－===2FeO42－＋8H2O。

总反应式：3Zn＋2K 2FeO4＋8H2O 放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH【例题9】【2016年高考新课标Ⅲ卷】锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质-。

下列说法正确的是（）溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)24A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动B．充电时，电解质溶液中(OH)c-逐渐减小-C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)24D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）【答案】C【解析】试题分析：A、充电时阳离子向阴极移动，故错误；B、放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4,，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，故错误；C、放电时，锌在负极失去电子，故正确；D、标准状况下22.4L氧气的物质的量为1摩尔，对应转移4摩尔电子，故错误。

【例题10】高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O=3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。

下列叙述正确的是（）A．放电时，正极区溶液的pH减小B．放电时，负极反应式为3Zn－6e－＋6OH－=3Zn（OH）2C．充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe（OH）3被还原D．充电时，电池的锌电极接电源的正极【答案】B【解析】试题分析：A．放电时，正极反应式为2FeO42－＋8H2O＋6e－＝2Fe（OH）3＋10OH－，因此正极区溶液的pH增大，A错误；根据放电的反应方程式可知：在电池放电时锌失去电子发生氧化反应，所以Zn作负极，负极反应式为3Zn－6e－＋6OH－=3Zn（OH）2，B正确；B．充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe（OH）3被氧化，C错误；D．充电时，电池的锌电极接电源的负极，D错误，答案选B。

考点：考查高铁电池在放电、充电时的化学反应原理的知识。

【例题11】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用．锌﹣锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn（s）+2Mn O2（s）+H2O（l）Zn（OH）（s）+Mn2O3（s）下列说法错误的是（）2以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律类型电极反应特点实例电解对象电解质溶液浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)NaOH 水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl 电解质减小增大通氯化氢CuCl2电解质减小加氯化铜放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通氯化氢放O2生酸型阳极：H2O放O2生酸阴极：电解质阳离子放电CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜【例题13】能够使反应Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2↑发生的是A、铜片作原电池的负极，石墨作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液B、铜锌合金在潮湿空气发生电化学腐蚀C、用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钠溶液D、用铜片作阴、阳电极，电解硫酸铜溶液【答案】C【例题14】将图中所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（）A．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动B．Cu电极质量增加C ．甲池与乙池中的溶液互换，闭合K ，电流没有明显变化D ．片刻后可观察到滤纸b 点变红色 【答案】B 【解析】试题分析：电子不能在溶液中移动，电子沿Zn→a ，b→Cu 路径流动，故A 错误；铜是原电池正极，电解反应式为22Cu e Cu +-+=，Cu 电极质量增加，故B 正确；甲池与乙池中的溶液互换，闭合K ，不能形成电流，故C 错误；锌是负极，a 是阴极，所以片刻后可观察到滤纸a 点变红色，故D 错误。