高考化学突破 原电池与电解池

－ Na＋和SO2 4 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。
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下列叙述正确的是(
) 【导学号：14942031】
－ A．通电后中间隔室的SO2 4 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
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核 心 知 识 · 聚 焦
突破点 7
热 点 题 型 · 探 究
原电池与电解池
专 题 限 时 集 训
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提炼1 原电池与电解池工作原理 1.原电池和电解池的比较
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－ ＋
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(3)如果撤去阳膜，H2PO－ 2 或H3PO2可能被氧化。
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[答案] (1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO － 2 穿过阴膜扩散至产品 室，二者反应生成H3PO2 (3)PO3 4
(2016· 全国甲卷)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电 )
池。下列叙述错误 的是( ．．
A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
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3．(2016· 全国丙卷)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质 溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH) 的是( ) 【导学号：14942032】 A．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c(OH )逐渐减小
4．(2016· 东北三省四市一模)高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。 高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的水处理剂，高铁电池的研制正在进行中。如 图甲是高铁电池的模拟实验装置：
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4．可充电电池原理分析 (1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与 电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式 上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相 反。
＋
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A [A项，固体电解质只有Li 可通过，形成闭合回路，正确；B项，电池反 放电 应：4Li＋O2＋2H2O 4LiOH，错误；C项，充电时，水性电解液中的电极反 充电 应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，消耗OH－，pH降低，错误；D项，通过0.1 0.1 mol mol电子时，消耗的O2在标准状况下体积为 4 ×22.4 L· mol－1＝0.56 L，错 误。]
－ －
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(2)查电荷，添离子：检查(1)中电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进 行的反应，则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒，但要注意，在酸性溶液中 不添加OH－，在碱性溶液中不添加H＋。若是在熔融态电解质中进行的反应，则可 添加熔融态电解质中的相应离子。 (3)查原子，添物质：检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可 添加H2O使原子守恒。 (4)对于较复杂的电极反应，可用总反应式减去较简单一极的电极反应式得 到。
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回访4 (2014· 新课标全国卷Ⅰ节选)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品， 具有较强的还原性。H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如 图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
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2．电解池电极反应式的书写步骤
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提示：(1)Fe作阳极时，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋。 (2)Fe3 在阴极放电时，电极反应式为：Fe3 ＋e ===Fe2 。
＋ ＋ － ＋
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3．燃料电池电极反应式的书写方法 (1)找位置、写式子：负极反应式应符合“还原剂－ne－―→氧化产物”的形 式；正极反应式符合“氧化剂＋ne－―→还原产物”的形式。燃料中的碳、氢元素 及助燃剂氧气在不同介质中放电后的具体存在形式不同。①酸性介质：碳、氢元 素分别转化为CO2、H＋；O2转化为H2O。②碱性介质：碳、氢元素分别转化为 CO2 3 、H2O；O2转化为OH 。
＋
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2．(2016· 黄冈调研)如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的 化学能直接转化为电能并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁 上镀铜。下列说法正确的是( )
甲
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乙
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－ C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2 4 －
2－ 4
。下列说法正确
D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
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C [A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。B项，充电 时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)2 4 ===2Zn＋O2＋4OH ＋2H2O，c(OH )
＋
向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负
极区产生OH－，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O－4e－ ===O2↑＋4H ，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。]
＋
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回访2
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提炼3 金属的腐蚀与防护 1.金属腐蚀快慢程度的判断方法
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2．金属电化学保护的两种方法
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回访1 (2016· 全国乙卷)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
－ － －
逐渐增大。C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负
－ 极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2 4 。D项，由放电时的总反应可知，电路中
通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况)。]
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2．原电池正、负极的判断方法
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3．电解池阴、阳极的判断方法
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提炼2 电极反应式书写及电极产物分析 1.原电池电极反应式的书写
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B [A项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极
－ 区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO 2 4 向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B
项负极区发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na
(1)写出阳极的电极反应式____________________________________。 (2)分析产品室可得到H3PO2的原因___________________________。 (3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的 稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳 极室与产品室。其缺点是产品中混有_____杂质。该杂质产生的原因是______。
－
H2PO2 或H3PO2被氧化
－
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热点题型1 新型化学电源 1．(2016· 厦门质检)锂空气电池是高能量密度的新型电池，结构如图所示。 下列说法正确的是( )
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A．固体电解质只有Li 可通过 放电 B．电池反应为4Li＋O2 2Li2O 充电 C．充电时，水性电解液的pH将升高 D．放电时，若外电路有0.1 mol e－通过时，理论上将消耗1.12 L O2(标准状 况)
A．H 透过质子交换膜由右向左移动 B．铜电极应与X相连接 C．M电极反应式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋ D．当N电极消耗0.25 mol气体时，铁电极增重16 g
＋
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C [根据图中信息可知，N极发生的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O， 故M为负极，N为正极，X为阴极，Y为阳极。A项，H＋透过质子交换膜由负极向 正极移动，错误；B项，铜电极失电子作阳极应与Y相连接，铁电极作阴极与X相 连接，错误；C项，M电极失电子，电极反应式：H2NCONH2＋H2O－6e－ ===CO2↑＋N2↑＋6H＋，正确；D项，铁电极上铜离子得电子生成铜，当N电极 消耗0.25 mol气体时，转移1 mol电子，铁电极增重32 g，错误。]
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回访3 (2015· 全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电 能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误 的是( ．． )
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A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
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A [图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反 应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在 微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋ 24H＋，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化 学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C.质 子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O2 ＋24e－＋24H＋===12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋ 24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。]
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[解析] (1)阳极发生氧化反应，在反应中OH 失去电子，电极反应式为2H2O －4e ===4H ＋O2↑。 (2)H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室中的H2PO － 2 穿过阴膜扩散至产品 室，二者发生反应：H＋＋H2PO－ 2 H3PO2。
(2)复杂电极反应式的书写
如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写： CH4＋2O2＋2OH ===CO2 3 ＋3H2O……总反应式
－ －
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式
－ CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2 3 ……负极反应式
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B [MgAgCl电池的电极反应：负极Mg－2e ===Mg2 ，正极2AgCl＋2e
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===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正 极，阴离子移向负极，C项正确。Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成 Mg(OH)2和H2，D项正确。]