第23讲 电化学易错点分析与补正(课件)-2023届高考二轮复习(全国通用)

为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的 pH 变大。
2、不能准确判断电解前后pH变化
【易错典例2】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为 离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中 离子被阻挡不能进入中间隔室。
A．燃料电池中正极反应为21O2＋2e－＋2H＋===H2O B．当燃料电池消耗 1 mol H2 时，U 形管中转移 2 mol 电子 C．当此装置用于铁表面电镀铜时，a 电极为铁，电镀过程中，硫酸铜溶 液浓度基本不变 D．若 a 电极为粗铜，b 电极为纯铜，则该装置可用于铜的精炼
【答案】C 【解析】由图可知左边装置为酸性条件下的氢氧燃料电池，则通入 H2 的一
下列说法错误的是( )
A．阴极附近溶液呈红色
B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 【答案】D
D．溶液的pH变小
【解析】以石墨为电极，电解 KI 溶液的方程式是：2KI＋2H2O=通==电==I2＋H2↑
＋2KOH。由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀
Hale Waihona Puke 粉溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞溶液变
类型
原理图及信息
电极反应式
浓差 电池
负极：Ag－e－===Ag＋； 正极：Ag＋＋e－===Ag；
闭合开关K后，电子由溶液浓度小的一极流出
(3)可逆的氧化还原反应也可设计成原电池，改变物质的浓度，电极反应式会发
生变化。如
类型
原理图及信息
电极反应式
利用可逆氧化 还原反应设计
的原电池
总反应：2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2
下列叙述正确的是( ) A．通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
【答案】B 【解析】电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO
①反应开始时，负极为乙中的
石墨，电极反应式为
2I－－2e－===I2。 ②当达到化学平衡状态时，向
甲中加入FeCl2固体，此时负 极为甲中的石墨，电极反应式
为Fe2＋－e－===Fe3＋
考点二:电能转化为化学能——电解
1、不能正确理解电解池的工作原理
【易错典例1】以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。
2、对原电池结构、电极反应认识不清
①误认为原电池中负极材料一定比正极材料活泼。其实不一定，如 Mg和Al用导线相连放在NaOH溶液中形成原电池时，铝作负极。
②误认为原电池质量增加的一极一定为原电池的正极。其实不一定， 如铅蓄电池的负极，在工作时，电极由Pb转变为PbSO4，质量增加。
③误认为原电池的负极一定参加反应。其实不一定，如氢氧燃料电池 的负极本身不参加反应，通入的燃料发生反应。
补正:化学能转化为电能——电池
1.原电池工作原理 (1)原电池工作原理图解。
①电子流向:从负极流出沿导线进入正极。 ②电流方向:从正极沿导线流向负极。 ③离子迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。
④若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ⑤若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子 可通过交换膜移向正极。
【易错典例3】某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他电极均 为Cu，则 ( ) A. 电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ B. 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】电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，可判断，Ⅰ是原电池的负极，Ⅱ是原电池的 正极，Ⅲ是电解池的阳极，Ⅳ是电解池的阴极，A项，外电路电流方向是从正极流向负 极，即电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ，正确；B项，负极发生氧化反应，错误；C项，正极上的 电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，电极Ⅱ有Cu析出逐渐加重，错误；D项，阳极的电极反 应为Cu－2e－===Cu2＋，错误。
(2)电解池中阴、阳极的判断
2.电解池中离子的放电顺序
纠偏1 阴离子能在阴极上放电吗？ 阴极发生得电子的还原反应，体现出放电离子的氧化性，一些阴离子的氧化性比较强， 当条件合适时肯定可以在阴极放电。 [典例1] 离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成 的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的__极，已知电镀过程 中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为___________。若 改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为____。
【易错典例2】图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子
的物质的量，y轴表示( )
A．铜棒的质量
B．c(Zn2＋)
C．c(H＋)
D．c(SO42-)
【答案】C 【解析】该装置构成原电池，Zn 是负极，Cu 是正极。A.在正极 Cu 上溶液
中的 H＋获得电子变为氢气，Cu 棒的质量不变，错误；B.由于 Zn 是负 极，不断发生反应 Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中 c(Zn2＋)增大，错误； C.由于反应不断消耗 H＋，所以溶液中的 c(H＋)逐渐降低，正确；D.SO24－ 不参加反应，其浓度不变，错误。
总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl
工作一段时间后两极均增重
②利用中和 反应设计的
原电池
负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O； 正极：2H＋＋2e－===H2↑； 总反应：H＋＋OH－===H2O
(2)利用离子浓度差也可以设计成原电池，即“浓差电池”，其总反应是一个体 系的物理状态的变化。如
2.陌生原电池装置的知识迁移 (1)燃料电池
(2)可逆电池
3. 原电池正、负极的判断
【划重点】金属作负极或正极受所处环境影响。 (1)Mg、Al相连，在中性或酸性溶液中活动性：Mg＞Al，Mg 作负极；而在碱性溶液中， Al可以与OH－反应，而Mg不反应 ，所以Mg与Al用导线连接后放入NaOH溶液中，Al是 负极， Mg是正极。 (2)Fe、Cu相连，浸入稀HNO3中，Fe作负极；浸在浓HNO3中
离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－ 发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品， 溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－ 留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错 误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计 算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成， 错误。
高中 化学
2023
二轮精准复习45讲
第23讲
电化学易错点分析与补正
考点一:化学能转化为电能——电池
1、不能正确理解原电池的工作原理
【易错典例1】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下
列说法正确的是( D )
A．电子由Zn电极流出，经KOH溶液流向正极 B．正极反应式为2FeO42-＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH－向负极迁移
[练后归纳] 很多具有氧化性的阴离子可以在电解池的阴极得电子发生还原反应，在
高考题中需要特别关注 NO－ 3 、MnO－ 4 、Cr2O27－等在特定环境下具有氧化性的阴离子。
纠偏2 阳离子能在阳极放电吗？ 阳极发生失电子的氧化反应，本质是放电离子还原性的体现，某些处于较低价态阳离子 具有较强的还原性，可以在阳极放电发生氧化反应。 [典例2] 铝及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料。回答下列问题： PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳 极发生反应的电极反应式为___________，阴极上观察到的现象是 ___________；若 电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 ___________，这样做的主要缺 点是___________。
一段时间后，Cu作负极(Fe发生钝化)。
4.新型化学电源中电极反应式的书写方法
5.几种特殊的原电池
一般情况下，能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池，但也存在一些特殊情况。
(1)沉淀反应、中和反应等非氧化还原反应也可以设计为原电池。如
类型
原理图及信息
反应式
①利用沉淀 反应设计的
原电池
负极：Ag－e－＋Cl－===AgCl； 正极：Ag＋＋e－===Ag；
3、不能正确区分原电池和电解池
图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)， 为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置， 如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图2中有外接电源，两 烧杯均作电解池，且串联电解，通过两池的电子数目相等。
【易错典例 3】如图所示，下列说法不正确的是( )
【解析】A项，电子由负极(Zn)流出，经导线流向正极，错误；B项，电解液为KOH溶液，故 正极电极反应式为：2FeO42-＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－，错误；C项，该电池的总反应 为：3Zn＋2FeO42-＋5H2O===Fe2O3＋3Zn(OH)2＋4OH－，由方程式可知KOH浓度增大，错 误；D项，电池工作时阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，正确。
补正:电能转化为化学能——电解
1.电解池工作原理示意图 电子和离子的移动方向 ①电子：从电源负极流出，流向电解池的 阴极； 从电解池的 阳极流出，流向电源的 正极。 ②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移 向电解 池 的 阳极。
【划重点】电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离 子的定向移动 而导电，即电子不通过电解质溶液。
负 4Al2Cl7 － ＋3e－===Al＋7AlCl4 － H2 [解析] 电镀时钢制品应作阴极，故应接电源的负极；目的是在钢制品上镀铝，故阴
极有 Al 产生，根据电荷守恒写出阴极反应式为 4Al2Cl－ 7 ＋3e－===Al＋7AlCl－ 4 ；若使用 AlCl3
水溶液则是 H＋在阴极放电，产生 H2。
极为负极，电极反应式为 H2－2e－=2H＋，通入 O2 的一极为正极，电极 反应为21O2＋2e－＋2H＋===H2O。右边装置为电解池，a 电极与燃料电池 的正极相连，为阳极，则 b 电极为阴极，消耗 1 mol H2 时，U 形管中转 移 2 mol 电子。铁表面电镀铜时铜作阳极，即 a 电极为铜，精炼铜时粗 铜为阳极，纯铜为阴极。故 A、B、D 项正确，C 项错误。
(2)原电池装置的迁移创新。
说明 (1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解 质溶液。 (2)在装置①中，由于不可避免会直接发生 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu而使化学能转化为热能，所以装置 ②的能量转化率高。 (3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由 盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种： a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定； b.通过离子的定向移动，构成闭合回路； c.平衡电极区的电荷。 (4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥” 变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜， 允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方 向。
3、电解过程中常出现的理解误区
1．铁作电解池的阳极时，铁失去电子生成Fe2＋而不是Fe3＋。 2．电解时的氧化产物或还原产物能与电解质溶液中的微粒发生反应时，要将该微粒写入电极反应
式 中 ， 否 则 会 造 成 错 误 。 如 用 Al 作 阳 极 电 解 NaOH 溶 液 时 的 阳 极 反 应 式 为 Al － 3e － ＋ 4OH － ===AlO＋2H2O。 3．用惰性电极电解饱和食盐水后，误认为要想恢复至原状需加入适量盐酸，其实不然，应该通入 HCl气体。 4．误认为电解熔融的AlCl3可以制备Al，其实不然，因为AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电， 不能被电解，应该电解熔融的氧化铝制备铝。 5．不清楚多池串联情况，多池串联时若有外加电源则整套装置都是电解池；若无外加电源，则一 般含最活泼金属的装置为原电池，其余为电解池；但当其中两池的最活泼金属相同时则两极间 金属性差别大的为原电池，其余为电解池。