电化学复习讲义及答案

电化学复习讲义一、原电池1．原电池装置考查变迁(1)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。

(2)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。

2．图解原电池中闭合回路的形成3．原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写(2)复杂电池反应的电极反应式书写复杂的电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式如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4．两类常考的新型电池(一)可充电电池可充电电池的放电过程遵循原电池的工作原理，充电过程遵循电解池的工作原理。

(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，可简记为正正负负。

即：负接负后作阴极，正接正后做阳极。

(2)工作时的反应式：同一电极上的电极反应式，电池的总反应方程式在充电与放电时，形式上恰好是相反的。

①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。

②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。

(3)同一电极周围，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

OH－生成区或H＋消耗区，pH增大；OH－消耗区或H＋生成区，pH 减小。

(二)燃料电池(1)燃料电池中，通入O2的一极为正极，书写方法是：①首先书写正极反应式：酸性介质：4H＋＋O2＋4e－===2H2O；碱性介质：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

②然后用总反应式减去正极反应式得到负极反应式，相减时要求两极得失电子总数相等(即将总反应式中的O2按比例消去)。

(2)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：32O2＋6e－＋6H＋===3H2O②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：CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－3＋6H2O正极：32O2＋6e－＋3H2O===6OH－③熔融盐介质，如K2CO3。

在电池工作时，CO2－3移向负极。

CH3OH在负极上失去电子，在CO2－3的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO2－3，其电极反应式为负极：CH3OH－6e－＋3CO2－3===4CO2↑＋2H2O正极：32O2＋6e－＋3CO2===3CO2－3④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2－。

根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O正极：32O2＋6e－===3O2－【可逆反应与原电池中可变电极】例题1．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。

下列判断不正确的是(D)A．反应开始时，乙中发生氧化反应B．反应开始时，甲中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解析：因乙中I－失去电子放电，元素的化合价升高，则发生氧化反应，故A正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，则发生还原反应，故B正确；当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，故C正确；当加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作负极，而乙中石墨作正极，故D 错误。

2．已知反应AsO3－4＋2I－＋2H＋⇌AsO3－3＋I2＋H2O是可逆反应。

设计如图所示装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸；Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH 溶液。

结果发现电流表指针均发生偏转。

据此，下列判断正确的是(C)A．操作Ⅰ过程中，C1为正极B．操作Ⅱ过程中，盐桥中的K＋移向B烧杯溶液C．Ⅰ操作过程中，C2棒上发生的反应为AsO3－4＋2H＋＋2e－===AsO3－3＋H2OD．Ⅱ操作过程中，C1棒上发生的反应为2I－－2e－===I2解析：操作Ⅰ过程中，在烧杯B中发生反应AsO3－4＋2e－＋2H＋===AsO3－3＋H2O，C2为正极，C1为负极，A错误；操作Ⅱ过程中，由于加入NaOH溶液，反应消耗H＋，平衡逆向移动，AsO3－3失去电子变为AsO3－4，所以C2为负极，C1为正极，在原电池中，阳离子移向正极，即移向A烧杯溶液，B错误；Ⅰ操作过程中，C2棒上发生还原反应，电极反应为AsO3－4＋2H＋＋2e－===AsO3－3＋H2O，C正确；Ⅱ操作过程中，C1棒上发生的反应为I2＋2e－===2I－，D错误。

3．(2017·湖南郴州一模)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如下所示。

下列说法中正确的是(D)A．电池工作时，质子向电池的负极迁移B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极C．a极上发生的电极反应是：C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋D．b极上发生的电极反应是：4H＋＋O2＋4e－===2H2O解析：原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H＋，电极反应式为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故C错误；b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，故D正确。

二、电解池1．惰性电极电解过程的分析方法(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。

(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。

最常用、最重要的阳离子放电顺序是：Ag＋>Cu2＋>H＋。

电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。

阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。

(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

[特别提醒1]在电镀和电解精炼金属时，阳极材料和电解质溶液都有特殊要求，阴极上的阳离子可以不遵循放电顺序。

[特别提醒2]恢复原态措施电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。

一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后继续电解，则应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。

题组1：电解原理的分析与判断1．(2017·山西重点中学联考)如图所示，甲池的总反应为：N2H4＋O2===N2＋2H2O。

下列关于该电池工作时说法正确的是(C)A．甲池中负极反应为：N2H4－4e－===N2＋4H＋B．甲池溶液pH不变，乙池溶液pH减小C．反应一段时间后，向乙池中加一定量CuO固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度D．甲池中消耗2.24 L O2，此时乙池中理论上最多产生12.8 g固体2．(2017·贵阳一中适应性考试)工业上用惰性电极电解NaHSO3溶液可制得硫酸，装置如图所示，下列说法正确的是(D)A．A溶液为Na2SO4溶液B．阴极区消耗1 mol NaHSO3时，同时生成1 mol AC．当阴极上生成标准状况下1.12 L H2时，阳极区溶液pH降低1D．阳极电极反应式为HSO－3＋H2O－2e－===SO2－4＋3H＋解析：由题图分析知，阴极HSO－3得到电子生成H2，电极反应式为2HSO－3＋2e－===2SO2－3＋H2↑，A溶液为Na2SO3溶液，A错误；阴极区除了电极上消耗NaHSO3，还有HSO－3离子通过阴离子交换膜进入阳极区，发生氧化反应，所以当生成1 mol A时，消耗的NaHSO3大于1 mol，B错误；阳极区溶液体积未知，当阴极上生成标准状况下1.12 L H2时，无法计算阳极区c(H＋)的变化，C错误；阳极区H2SO4溶液浓度增大，由HSO－3离子通过阴离子交换膜进入阳极区失去电子得到SO2－4和H＋，所以电极反应式为HSO－3＋H2O－2e－===SO2－4＋3H ＋，D正确。

题组2：电解原理的创新应用(2017·湖北武汉4月调研)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。

下列说法正确的是(C)A．通电后，阳极附近pH增大B．电子从负极经电解质溶液回到正极C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol的O2生成解析：由图示判断左侧为阳极，右侧为阴极，阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，氢离子浓度增大，pH减小，A错误；电子从电源的负极到电解池的阴极，由阳极回到电源的正极，电子不能进入电解质溶液，电解质溶液中靠离子传递电荷，B错误；氢离子由阳极室进入浓缩室，A－由阴极室进入浓缩室，得到乳酸，C正确；由电极反应式4OH－－4e－===O2↑＋2H2O可知，当电路中通过2 mol 电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成，D错误。

三、金属的腐蚀与防护1．金属腐蚀快慢的判断方法(1)根据构成原电池的材料判断。

两极材料的活泼性相差越大，氧化还原反应的速率越快，金属被腐蚀的速率就越快。

(2)根据金属所接触的电解质强弱判断。

活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。