专题八 电化学原理及应用
班级： 姓名： 学习时间：
【课前自主复习与思考】
1．阅读并思考《创新设计》相关内容。
2．原电池、电解池的工作原理、应用。
3．原电池、电解池电极反应式的书写。
【结合自主复习内容思考如下问题】
1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂－KNO3的U型管）构成一个原电池。以下关于该原电池的叙述正确的是
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，电池仍能继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
2．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的是
组号XYZW
ACFeNaClH2O
BPtCuCuSO4CuSO4溶液
CCCH2SO4H2O
DAgFeAgNO3AgNO3晶体
【考纲点拨】
1．理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。
2．了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
3．认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
4．了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。
【自主研究例题】
1．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ Fe2＋＋I2
设计成如图所示的原电池。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＋发生还原反应
C．电流计计数为零时，反应达化学平衡状态
D．电流计计数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
2．如下图所示装置，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹，a、b为电源的两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH的水槽中。切断K1，闭合K2、K3，通直流电，电解一段时间后A、B中均有气体产生。
⑴电源的a极为 （填“正”或“负”）极。
⑵在湿的Na2SO4滤纸条中心滴KMnO4溶液，现象是 。
⑶写出A中电极反应式 。
⑷若电解一段时间后A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，电流表的指针偏转，此时B极电极反应式为 。
我思我疑：
【高考链接】
【例1】（2010浙江卷.9）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe 有关该电池的下列中，正确的是
A．Li－Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价
B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe
C．负极的电极反应式为Al－3e－=Al3＋
D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS
【例2】（2010广东理综卷.23）铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是
A．正极反应为：Zn?2e-=Zn2+
B．电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +CU
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【例3】（2010福建卷.11）铅蓄电池的工作原理为：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读右图，
下列判断不正确的是（ ）
A．K 闭合时，d电极反应式：
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42－
B．K闭合时，II中SO42－向c电极迁移
C．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2 mol
D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极
【例4】(09全国卷Ⅰ.28）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g
5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
⑴接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。
据此回答问题：
①电源的N端为 极；
②电极b上发生的电极反应为 ；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积： ；
④电极c的质量变化是 g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液 ；
乙溶液 ；
丙溶液 ；
⑵如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
【归纳与思考】
【自主检测】
1．（2010江苏卷.11）右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。
下列说法正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：
O2＋2 H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
2．（2010全国卷1）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏燃料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：
TiO2/S TiO2/S*（激发态）
TiO2/S* TiO2/S＋＋e－
I3－＋2e－ 3I－
2 TiO2/S＋＋3I－ TiO2/S＋I3－
下列关于该电池叙述错误的是：
A．电池工作时，是将太阳能转化为电能
B．电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极上放电
C．电池中镀铂导电玻璃为正极
D．电池的电解质溶液中I－和I3－的浓度不会减少
3．（2010安徽卷.11）某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
4．（09广东理科基础.25）钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；
②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。
下列说法正确的是
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
5．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，
理论上析出金属质量最大的是
A．0.10 mol/L Ag＋ B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋
6．根据右图，可判断出下列离子方程式错误的是
A．2 Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)
7．一种新型酸性乙醇电池用磺酸类质子作溶剂，
比甲醇电池效率高出32倍，电池反应式为：C2H5OH
＋3O2===2CO2＋3H2O，电池构造如右图所示。下列
说法正确的是
A．放电过程中，电源内部的H＋从正极区向负极区迁移
B．通入乙醇的电极是与正极
C．该电池的正极反应为：4H＋＋O2＋4e－===2H2O
D．用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，
每消耗0.2 mol C2H5OH，阴极产生标准状况下气体的体积为13.44 L
8．用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解一段时间后，向电解液中加入0.1 mol碱式碳酸铜晶体（不含结晶水），恰好使溶液恢复到电解前的浓度和pH。下列叙述不正确的是
A．电解过程产生的气体体积（在标准状况下）为5.6 L
B．电解过程转移的电子数为3.612×1023个
C．电解过程中只发生了2 CuSO4＋2 H2O===2Cu＋O2↑＋2 H2SO4
D．加入碱式碳酸铜的反应是：Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
9． 为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列
说法中错误的是
A．正极的电极方程式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．将石墨改成镁电极，难以观察到铁锈生成
C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈
D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快
10．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到浮选净化的作用。某科研小组用电浮选法处理污水，设计装置如图所示：
⑴实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率较慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时应向污水中加入适量的 。
A．H2SO4 B．BaSO4 C．Na2SO4 D．NaOH E．CH3CH2OH
⑵电解池阳极的电极反应式分别是① ；②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
⑶电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是
。
⑷熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。
已知负极的电极反应是CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O。
①正极的电极反应是。
②为了使该燃料电池长时间运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是 。
⑸实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4 L（标况）。
班级： 姓名： 学习时间：
【课前自主复习与思考】
1．阅读并思考《创新设计》相关内容。
2．原电池、电解池的工作原理、应用。
3．原电池、电解池电极反应式的书写。
【结合自主复习内容思考如下问题】
1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂－KNO3的U型管）构成一个原电池。以下关于该原电池的叙述正确的是
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，电池仍能继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
2．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的是
组号XYZW
ACFeNaClH2O
BPtCuCuSO4CuSO4溶液
CCCH2SO4H2O
DAgFeAgNO3AgNO3晶体
【考纲点拨】
1．理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。
2．了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
3．认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
4．了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。
【自主研究例题】
1．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ Fe2＋＋I2
设计成如图所示的原电池。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＋发生还原反应
C．电流计计数为零时，反应达化学平衡状态
D．电流计计数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
2．如下图所示装置，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹，a、b为电源的两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH的水槽中。切断K1，闭合K2、K3，通直流电，电解一段时间后A、B中均有气体产生。
⑴电源的a极为 （填“正”或“负”）极。
⑵在湿的Na2SO4滤纸条中心滴KMnO4溶液，现象是 。
⑶写出A中电极反应式 。
⑷若电解一段时间后A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，电流表的指针偏转，此时B极电极反应式为 。
我思我疑：
【高考链接】
【例1】（2010浙江卷.9）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe 有关该电池的下列中，正确的是
A．Li－Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价
B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe
C．负极的电极反应式为Al－3e－=Al3＋
D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS
【例2】（2010广东理综卷.23）铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是
A．正极反应为：Zn?2e-=Zn2+
B．电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +CU
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【例3】（2010福建卷.11）铅蓄电池的工作原理为：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读右图，
下列判断不正确的是（ ）
A．K 闭合时，d电极反应式：
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42－
B．K闭合时，II中SO42－向c电极迁移
C．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2 mol
D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极
【例4】(09全国卷Ⅰ.28）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g
5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
⑴接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。
据此回答问题：
①电源的N端为 极；
②电极b上发生的电极反应为 ；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积： ；
④电极c的质量变化是 g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液 ；
乙溶液 ；
丙溶液 ；
⑵如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
【归纳与思考】
【自主检测】
1．（2010江苏卷.11）右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。
下列说法正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：
O2＋2 H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
2．（2010全国卷1）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏燃料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：
TiO2/S TiO2/S*（激发态）
TiO2/S* TiO2/S＋＋e－
I3－＋2e－ 3I－
2 TiO2/S＋＋3I－ TiO2/S＋I3－
下列关于该电池叙述错误的是：
A．电池工作时，是将太阳能转化为电能
B．电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极上放电
C．电池中镀铂导电玻璃为正极
D．电池的电解质溶液中I－和I3－的浓度不会减少
3．（2010安徽卷.11）某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
4．（09广东理科基础.25）钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；
②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。
下列说法正确的是
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
5．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，
理论上析出金属质量最大的是
A．0.10 mol/L Ag＋ B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋
6．根据右图，可判断出下列离子方程式错误的是
A．2 Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)
7．一种新型酸性乙醇电池用磺酸类质子作溶剂，
比甲醇电池效率高出32倍，电池反应式为：C2H5OH
＋3O2===2CO2＋3H2O，电池构造如右图所示。下列
说法正确的是
A．放电过程中，电源内部的H＋从正极区向负极区迁移
B．通入乙醇的电极是与正极
C．该电池的正极反应为：4H＋＋O2＋4e－===2H2O
D．用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，
每消耗0.2 mol C2H5OH，阴极产生标准状况下气体的体积为13.44 L
8．用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解一段时间后，向电解液中加入0.1 mol碱式碳酸铜晶体（不含结晶水），恰好使溶液恢复到电解前的浓度和pH。下列叙述不正确的是
A．电解过程产生的气体体积（在标准状况下）为5.6 L
B．电解过程转移的电子数为3.612×1023个
C．电解过程中只发生了2 CuSO4＋2 H2O===2Cu＋O2↑＋2 H2SO4
D．加入碱式碳酸铜的反应是：Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
9． 为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列
说法中错误的是
A．正极的电极方程式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．将石墨改成镁电极，难以观察到铁锈生成
C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈
D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快
10．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到浮选净化的作用。某科研小组用电浮选法处理污水，设计装置如图所示：
⑴实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率较慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时应向污水中加入适量的 。
A．H2SO4 B．BaSO4 C．Na2SO4 D．NaOH E．CH3CH2OH
⑵电解池阳极的电极反应式分别是① ；②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
⑶电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是
。
⑷熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。
已知负极的电极反应是CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O。
①正极的电极反应是。
②为了使该燃料电池长时间运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是 。
⑸实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4 L（标况）。
