【知识】原电池和电解池原理及应用考点归纳从高考试题看考查的

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原电池和电解池原理及应用考点归纳：从高考试题看，考查的知识点主要是：①原电池、电解池、电镀池的电极名称、电子流向及电极反应式；②根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱；③根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类；④新型电池的电极反应及应用；⑤有关电解产物的判断和计算。

从题型看主要是选择题和填空题，其题型包括五判断、二写、一比较和三解释。

⑴五判断是判断工作原理题型、判断电极、判断电子流向、判断电极上析出的产物、判断电极附近或整个溶液的酸碱性；⑵二写是书写电极反应式和总反应方程式；
⑶一比较是利用电化学知识比较金属的活动性；⑷三解释是利用电化学知识解释电化学腐蚀、电化学防护和某些反应速率加快的原因。

高考中对于电化学知识的几个考题类型：
1、比较金属活动性强弱
2、分析比较金属腐蚀的快慢
3、电极判断及产物的计算
4、溶液pH变化，浓度变化及其计算
5、实验设计
6、综合应用
考点三、金属的腐蚀与防护
1.金属的腐蚀
⑴化学腐蚀：金属或合金跟接触到的物质直接发生氧化复原反应而消耗的过程。

⑵电化学腐蚀：不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程。

2．金属的防护
3．金属腐蚀快慢的判断：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐蚀措施的腐蚀；
考点四、电解池原理
1.电解质溶液电解的类型(惰性电极)
（1）电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的电解
（2）电解电解质型：无氧酸（除HF外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解
（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解
（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解
2.电极产物的判断
⑴阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。

⑵阳极产物的判断：
①用铁、锌、铜、银等复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。

②用石墨、金、铂等复原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极，因为它们在一般的通电条件下不发生化学反应。

阴离子失电子。

③水溶液中含有多种阴离子时，它们的惰性阳极上放电的先后顺序是：S2－＞I－＞Br －＞Cl－＞（NO3－、SO42－等）
⑶阴极产物判断：
电极叫做阴极。

⑶电解质溶液或熔融态电解质。

3．电解结果：在两极上有新物质生成。

4．电解质导电的实质
对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生复原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。

这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。

5．原电池与电解池的区别
（1）电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的电解
（2）电解电解质型：无氧酸（除HF外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解
（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解
（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解
7．用惰性电极电解电解质溶液的变化情况
8．电极产物的判断
⑴阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。

⑵阳极产物的判断：
①用铁、锌、铜、银等复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。

②用石墨、金、铂等复原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极，因为它们在一般的通电条件下不发生化学反应。

阴离子失电子。

③水溶液中含有多种阴离子时，它们的惰性阳极上放电的先后顺序是：S2－＞I－＞Br －＞Cl－＞（NO3－、SO42－等）
⑶阴极产物判断：
在一般的电解条件下，水溶液中含有多种阳离子时，它们在阴极上放电的先后顺序是：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)(酸中)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2＋＞Zn2＋＞(H+)(水中)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
9．以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应的一般方法步骤为：
⑴分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；
⑵分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；
考点五、电解原理的应用
1．铜的电解精炼
（2）电解法精炼铜的化学原理
阳极（粗铜）：Cu－2e－=Cu2＋
阴极（纯铜）：Cu2＋＋2e－=Cu
说明：
①以铜为材料做的电极属于活性电极。

在一般的电解条件下，活性阳极先于电解质溶液中的成分发生氧化反应。

②粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：
Zn－2e－=Zn2＋；Ni－2e－=Ni2＋
但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。

而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）
③用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度可达到99.95%～99.98%。

2．电镀
（1）电镀的涵义
电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

（2）电镀的目的
电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。

（3）电镀的原理
电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。

电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。

通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。

3．氯碱工业
（1）电解饱和食盐水反应原理
①实验步骤
按图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。

同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。

接通直流电源后，注意管内发生的现象。

②实验现象
阳极上有气泡逸出，气体呈黄绿色，有刺激性气味，使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色，阳极区溶液由无色变为黄绿色。

阴极上有气泡逸出，气体无色、无味。

阴极区溶液由无色变为浅红色，红色逐渐加深、区域逐渐扩大。

③实验结论
用惰性材料作阳极，电解食盐的饱和溶液，生成Cl
2、H
2
和NaOH。

阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑（放电顺序：C l－>OH－）
阴极：2H＋＋2e－=H2↑（放电顺序：H＋>Na＋）
在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H
2
，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH－的浓度增大而呈现碱性。

总反应：2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑
（2）离子交换膜法制烧碱
①离子交换膜电解槽的组成
由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。

下图表示一个单元槽的示意图。

②阳离子交换膜的作用
将电解槽隔成阴极室和阳
极室，它只允许阳离子（Na＋）
通过，而阻止阴离子（Cl－、OH
－）和气体通过。

这样既能防止
阴极产生的H
2和阳极产生的Cl
2
相混合而引起爆炸，又能避免Cl
2
和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。

③离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程（如下图）
二、电化学问题例析
例1．（2009上海）右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食
盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。

下列有关描述错误的是
A ．生铁块中的碳是原电池的正极
B ．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C ．两试管中相同的电极反应式是：2+Fe 2e Fe -→
D ．a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀
例2.（2009广东）10．出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu 2(OH)3Cl 覆盖在其表面。

下列说法正确的是
A ．锡青铜的熔点比纯铜高
B ．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用
C ．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D ．生成Cu 2(OH)3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
例3.（2009浙江）12.市场上经常见到的标记为Li-ion 的电池称为“锂离子电池”。

它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li +的高分子材料。

这种锂离子电池的电池反应为：
Li+2Li 0.3520.8522NiO Li NiO −−−→←−−−放电充电
下列说法不正确．．．
的是 A ．放电时，负极的电极反应式：Li —e —=Li +
B ．充电时，Li 0.852NiO 既发生氧化反应又发生还原反应
C ．该电池不能用水溶液作为电解质
D ．放电过程中Li +向负极移动
例4.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是
A.2H ＋＋2e －===H 2
B.Fe 2＋＋2e －===Fe
C.2H 2O ＋O 2＋4e －===4OH －
D.Fe 3＋＋e －===Fe 2＋ 例5. 家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发．．生．
的化学反应是 A.4Fe(OH)2＋2H 2O ＋O 2===4Fe(OH)3↓
B.2Fe ＋2H 2O ＋O 2===2Fe(OH)2↓
C.2H 2O ＋O 2＋4e －===4OH －
D.Fe－3e－===Fe3＋
例6. 100 mL浓度为2 mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是
A.加入适量的3 mol·L－1的盐酸
B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量蒸馏水
D.加入适量的氯化钠溶液
例7. X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出；又知M2＋的氧化性强于Y2＋。

则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A.X>Z>Y>M
B.X>Y>Z>M
C.M>Z>X>Y
D.X>Z>M>Y
例9. 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
例10.如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b 极板处有无色无味的气体放出。

符合这一情况的是
a极板 b极板 X电极Z溶液
A. Zn C 负极CuSO4
B. C C 负极NaOH
C. Ag Fe 正极AgNO3
D. Cu C 负极CuCl2
例11. 用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是
A. AgNO3
B. H2SO4
C. NaOH
D. NaCl
例12. 在一容器中放入海水，几种铁制品在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序是
①铁②镀锡的铁③镀锌的铁④镀铜的铁
A．④>②>①>③ B．②>①>③>④
C．④>②>③>① D．③>②>④>①
例13. CuI是一种不溶于水的白色固体，它可由反应：2Cu2+＋4I－＝2CuI↓＋I2而得到. 现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液. 电解开始不久阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色，对这个现象正确的解释是
①阴极电极反应2H＋＋２e－＝H2↑使c（OH－）>c（H＋）
②阳极2Cu＋4I－―4e－＝2CuI↓＋2I2；I2遇淀粉变蓝
③阳极Cu－2e－＝Cu2+，Cu2+显蓝色
④阳极2I――2e－＝I2，I2遇淀粉变蓝
例14. 最近我国自主研制了一种新型燃料电池，一个电极通入空气，另一个电
极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y O
23的ZrO
2
晶体，它在高温下能传导
O2 。

回答如下问题：
（1）以丁烷（C H
410
）代表汽油，这个电池放电时发生反应的化学方程式
是__ ____ _________。

（2）这个电池的正极发生的反应是_________________，负极发生的反应是________________，固体电解质里O2 的移动方向是__________________，向外电路释放电子的电极是________________。

例16. Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2。

电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2。

请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为，发生的电极反应为
；
(2)电池正极发生的电极反应为；
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。

如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是，反应的化学方程式为；
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。

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