专题八 电化学

专题八电化学

[考纲要求] 1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考点一盐桥问题面面观

1．电化学装置中都有两个电极，分别发生氧化反应与还原反应。若两个电极插在同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的移动速率不同而导致两极之间出现浓度差，以及因电极本身直接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电流的稳定。为解决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中，有时也可在电解池中出现，其主要作用就是构建闭合的内电路，但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。

2．盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而围绕盐桥的电化学知识已成为新课改地区命题的一个热点，所以有必要分析研究盐桥问题的考查思路。常从以下四方面命题。

(1)考查盐桥的作用；

(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写；

(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向；

(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。

题组一明确原理，设计装置

1．根据下图，下列判断中正确的是()

A．烧杯a中的溶液pH降低

B．烧杯b中发生氧化反应

C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2

2．[2013·广东理综，33(2)(3)](2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属

元素。

②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察

到负极__________。

③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是_____________________。

(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选__________作阳

极。

方法归纳

1．工作原理

原电池的闭合回路有外电路与内电路之分，外电路的电流是从正极流向负极，内电路是从负极流向正极，

故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极。(盐桥中的阳离子移向正极区，阴离子移向负极区，以维持电荷守恒)。

2．设计思路

首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解液。然后补充缺少的电极材料及电解液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。

题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动

3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是

()

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

4．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3－4＋2I－＋2H＋ AsO3－3＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。

下列叙述中正确的是()

A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转

B．甲组操作时，溶液颜色变浅

C．乙组操作时，C2做正极

D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－

失误防范

(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。

(2)电子流向的分析方法：

①改变条件，平衡移动；

②平衡移动，电子转移；

③电子转移，判断区域；

④根据区域，判断流向；

⑤根据流向，判断电极。

考点二燃料电池与不同“介质”

不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。

(1)酸性介质，如H2SO4。

CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为

负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋正极：3

2O2＋6e

－＋6H＋===3H

2

O

(2)碱性介质，如KOH溶液。

CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO2－3，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为

负极：CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2

O 正极：32

O 2＋6e －＋3H 2O===6OH －

(3)熔融盐介质，如K 2CO 3。

在电池工作时，CO 2－3移向负极。CH 3OH 在负极上失去电子，在CO 2－

3的作用下生成CO 2气体，O 2在正极上

得到电子，在CO 2的作用下生成CO 2－

3，其电极反应式为

负极：CH 3OH －6e －＋3CO 2－3===4CO 2↑＋2H 2O 正极：32

O 2＋6e －＋3CO 2===3CO 2－

3 (4)掺杂Y 2O 3的ZrO 3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O 2－

。

根据O 2－移向负极，在负极上CH 3OH 失电子生成CO 2气体，而O 2在正极上得电子生成O 2－

，电极反应式

为 负极：CH 3OH －6e －＋3O 2－===CO 2↑＋2H 2O 正极：32O 2＋6e －===3O 2－

题组一 判断“酸、碱”介质，理清书写思路

1． (2012·四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH 3CH 2OH －4e －

＋

H 2O===CH 3COOH ＋4H ＋

。下列有关说法正确的是 ( )

A ．检测时，电解质溶液中的H ＋

向负极移动

B ．若有0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L 氧气

C ．电池反应的化学方程式为CH 3CH 2OH ＋O 2===CH 3COOH ＋H 2O

D ．正极上发生的反应为O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －

2． 将两个铂电极放置在KOH 溶液中，然后分别向两极通入CH 4和O 2，即可产生电流。下列叙述正确的

是 ( )

①通入CH 4的电极为正极 ②正极的电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －

③通入CH 4的电极反应式为

CH 4＋2O 2＋4e －===CO 2＋2H 2O ④负极的电极反应式为CH 4＋10OH －－8e －===CO 2－

3＋7H 2O ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动 A ．①③⑤ B ．②④⑥ C ．④⑤⑥ D ．①②③ 思路归纳

对于燃料电池，正极往往通入O 2，书写时应注意：

(1)首先书写正极反应式：①酸性O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O ②碱性O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －

(2)然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。 题组二 区分介质“状态”，判断离子流向

3． 某燃料电池以Ca(HSO 4)2固体为电解质传递H ＋

，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H 2＋

O 2===2H 2O 。

请回答：

(1)H ＋

由____极通过固体酸电解质传递到另一极(填a 或b)。 (2)b 极上发生的电极反应式是__________________。

4． 科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如下图所示装置中，以稀

土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH 4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y 2O 3的ZrO 3固体，它

在高温下能传导正极生成的O 2－

。

(1)c 电极的名称为________。

(2)d 电极上的电极反应式为____________________。 失误防范

根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正极区，阴离子由正极区流向