高考电化学专题精品整理

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高考选择题电化学专题

【专题要点】

电化学的内容是历年高考的重要知识点之一，主要以选择题的形式出现，考查的内容有：原电池、电解池、电镀池的电极名称及根据总反应方程式书写原电池各电极反应式、根据电解时电极变化判电极材料或电解质种类、根据反应式进行计算、与电解池及电镀池精炼池进行综合考查、提供反应方程式设计原电池、提供电极材料电解质溶液进行原电池是否形成的判断、与图像进行结合考查各电极上质量或电解质溶液溶质质量分数的变化等。其中原电池的工作原理及其电极反应式的书写、电解产物的判断和计算是高考命题的热点。由于今年氢能源已进入实用阶段，它的重要性不言而愈，电动车用电池仍是考查的热点高考资源网

§1基础知识框架

【学习目标】

1、掌握原电池、电解池的概念及原理，了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理 2、学会电极的判断，学会正确书写电极反应及总反应方程式，掌握常见离子放电的规律； 3、能运用得失电子守恒法解决电化学的相关计算。

【复习重点】原电池、电解原理及应用；电极反应方程式书写【专题难点】电极反应及总反应方程式正确书写【知识概括】

一个反应：氧化还原反应

一个计算：得失电子守恒法解决电化学的相关计算两个转化：化学能和电能的相互转化

两个应用: 原电池原理应用、电解原理应用三个条件：原电池、电解池的形成条件

四个池子：原电池、电解池、电镀池、电解精炼池一、原电池、电解池工作原理

1.原电池原理：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。 2.电解原理：连接电源，使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。

原电池

氧化反应: Zn-2e- = Zn2+ 还原反应:2H++2e - = H2↑

- 1 -

电解池

氧化反应: 4OH– - 4e - =O2↑+2H2O 还原反应:2H + +2e - = H2↑

二、原电池、电解池、电镀池之比较定义原电池将化学能转变为电能的装置活动性不同的两电极（连接）电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）形成闭合回路负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子或者O2得电子电解池将电能转变为化学能的装置两电极接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子电镀池应用电解的原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置镀层金属接电源的正极；待镀金属接电源的负极电镀液必须含有镀层金属的离子（电镀过程浓度不变）形成条件电极名称阳极：电极金属失电子阴极：电镀液中镀层金属的阳离子得电子（在电镀控制的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电）电子的流向负极导线→正极电源负极导线→阴极同电解池电源正极导线→阳极（1）同一原电池的正负极的电极反应得失电子数相等。（2）同一电解池的阳极、阴极电极反应中得失电子数相等。（3）串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时得失电子数相等；在计算电解产物的量时，应按得失电子数相等计算。三、电解原理的应用 1、镀铜反应原理

—

阳极(纯铜)：Cu -2e→Cu2+，

—

阴极(镀件)：Cu2++2e→Cu，

电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液.

- 2 -

2、氯碱工业反应原理

——

阳极：2Cl—2e→Cl2↑，

—

阴极：2H++2e→H2↑

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑

3、电解精炼反应原理(电解精炼铜)粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等

—

阳极(粗铜)：Cu -2e→Cu2+，

—

（Zn -2e→ Zn2+， Fe -2e→ Fe2+，等）阴极(精铜)： Cu2++2e→Cu

＋＋

电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4。Zn2、Ni2等阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶液中。金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”。 4.铝的冶炼

四、电解质溶液用惰性电极电解的规律举例电解类型物质类别电解水含氧酸变化 pH —电极反应实例 H2SO4 C浓度增大增大增大溶液复原减小阳极：4OH-4e→O2↑+2H2O NaOH 强碱增大 +活泼金属的含氧阴极：4H+4e→2H2↑ Na2SO4 不变酸盐阳极：2Cl—-2e→Cl2↑ 阴极：2H++2e→H2↑ 阳极：2Cl—-2e→Cl2↑ 阴极：Cu2++2e→Cu 阳极：2Cl—-2e→Cl2↑ 阴极：2H++2e→H2↑ 增大 H2O HCl 无氧酸分解电解不活泼金属的无质 CuCl2 氧酸盐溶质活泼金属的无氧NaCl 和溶酸盐剂同时电不活泼金属的含CuSO4 解氧酸盐减小 HCl 增大略变 CuCl2 生成增大放出新物 H2生成碱质 HCl 生成阳极：4OH—-4e—→O2↑+2H2O 减小放出新物阴极：2Cu2++4e—→2Cu O2生成酸质 CuO 五、金属的腐蚀和防护

金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 1.化学腐蚀与电化腐蚀条件现象本质联系化学腐蚀金属跟非金属单质直接接触无电流产生金属被氧化两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍 - 3 -

电化腐蚀不纯金属或合金跟电解质溶液接触有微弱电流产生较活泼金属被氧化 2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）条件电极反应负极正极析氢腐蚀水膜酸性较强（pH＜4．3） Fe-2e—=Fe2+ 2H++2e—=H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑ O2+2H2O+4e—=4OH— 2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2 吸氧腐蚀水膜酸性很弱或中性总反应式 3.金属防护的几种重要方法

（1）改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。（2）在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。

（3）电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。（4）金属腐蚀速率大小

电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极六、原电池与电解池电极的确定 1. 原电池正、负极的确定

(1) 根据构成原电池的必要条件之一确定: 活泼金属一般作负极；

说明:正负极的确定还与所用的电解质溶液有关,如 Mg—Al —HCl溶液构成的原电池中, Mg为负极,Al为正极; 若改用溶液即Mg—Al —NaOH溶液构成的原电池中,则Mg为正极,Al为负极。

(2) 根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；

(3)根据内电路中自由离子的移动方向确定：在内电路中阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。（4）根据氧化还原反应确定: 发生氧化反应(还原剂中元素化合价升高)的一极为负极。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。

2.电解池阴、阳极的判断

★可根据电极与电源两极相连的顺序判断

阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极。其反应时, 溶液中氧化能力强的阳离子首先在阴极上得到电子, 发生还原反应。Ag>Hg2>Fe3>Cu2>H>Pb2>Fe2>Zn2>H

＋

(水)>Al3>Mg2>Na。

＋

阳极：与直流电源的正极直接连接的电极。

①若是惰性电极（Pt、Au、C、Ti)，在该极上，溶液中还原性强的阴离子首先失去电子被氧

－－－－－－

化；阴离子放电顺序为S2>I>Br>Cl>OH(水)>含氧酸根>F。

②若是活性电极，电极材料参与反应，自身失去电子被氧化而溶入溶液中。七、怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？ 1.单池判断：

★原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源；有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池。

★电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。 2.多池组合判断：

①无外电源：一池为原电池，其余为电解池； ②有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池

- 4 -

【说明】：多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。八、电极反应的书写

高中常见的原电池电极反应式的书写

书写过程归纳：列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。

选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守）。

巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）

一次电池

1、伏打电池：（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）

负极： Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极： 2H++2e-==H2↑ (还原反应) 离子方程式 Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+

2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性)

负极： Fe–2e-==Fe2+ (氧化反应) 正极：2H++2e-==H2↑ (还原反应) 离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀)

3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性) 负极： 2Fe–4e-==2Fe2+ (氧化反应) 正极：O2+2H2O+4e-==4

(还原反应)

化学方程式 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程)

4.铝镍电池：（负极—Al、正极—Ni 电解液 NaCl溶液、O2) 负极： 4Al–12e-==4Al3+ (氧化反应) 正极：3O2+6H2O+12e-==12

(还原反应)

化学方程式 4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池)

5、普通锌锰干电池：(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物)

负极：Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O (还原反应) 化学方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑

6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、电解液KOH 、MnO2的糊状物）负极： Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 (氧化反应)

－

正极：2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH （还原反应) 化学方程式 Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnOOH 7、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH ) 负极：Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 (氧化反应)

－

正极：Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH (还原反应) 化学方程式 Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag

8、铝–空气–海水（负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水）

－

负极：4Al－12e==4Al3+ (氧化反应)

－－

正极：3O2+6H2O+12e==12OH （还原反应)

总反应式为： 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 （铂网增大与氧气的接触面） 9、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg 电解液KOH）负极(Al)： 2Al + 8 OH–- 6e- ＝ 2AlO2–+4H2O (氧化反应) 正极(Mg）： 6H2O + 6e- ＝ 3H2↑+6OH– （还原反应) 化学方程式： 2Al + 2OH– + 2H2O ＝ 2AlO2–+ 3H2↑

10、锂电池一型：（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4 -SOCl2）

－

负极：8Li －8e＝8 Li + (氧化反应)

- 5 -

3、全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx(2?x?8).下列说法错误的是()

A. 电池工作时,正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e?=3Li2S4

B. 电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C. 石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D. 电池充电时间越长,电池中的Li2S2量越多考点：原电池和电解池的工作原理

分析：由电池反应16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应为：Li-e-=Li+，Li+移向正极，所以a是正极，发生还原反应：S8+2e-=S82-，S82-+2Li+=Li2S8，3Li2S8+2Li++2e-=4Li2S6，2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，Li2S4+2Li++2e-=2Li2S2，根据电极反应式结合电子转移进行计算．

解答：A. 据分析可知正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e?=3Li2S4，故A正确；

B. 负极反应为：Li?e?=Li+，当外电路流过0.02mol电子时，消耗的锂为0.02mol，负极减重的质量为0.02mol×7g/mol=0.14g，故B正确；

C. 硫作为不导电的物质，导电性非常差，而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料，则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性，故C正确；

D. 充电时a为阳极,与放电时的电极反应相反,则充电时间越长,电池中的Li2S2量就会越少，故D错误；故选D.

4、一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+.下列叙述错误的()

- 11 -

A. Pb电极b为阴极

B. 阴极的反应式为：N2+6H++6e?=2NH3 C. H+由阳极向阴极迁移 D. 陶瓷可以隔离N2和H2 考点：化学电源新型电池

分析：由电化学制备NH3的装置可知，通入氮气的一端为为阴极，通入氢气的一端为阳极，电解反应N2+3H2= 2NH3,电解池中阳离子向阴极移动，以此来解答．解答：A. Pb电极b上氢气失去电子，为阳极，故A错误；

B. 阴极上发生还原反应,则阴极反应为N2+6H++6e?=2NH3，故B正确； C. 电解池中,H+由阳极向阴极迁移，故C正确；

D. 由图可知,氮气与氢气不直接接触,陶瓷可以隔离N2和H2，故D正确；故选A.

5、用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4?H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是() A. 待加工铝质工件为阳极 B. 可选用不锈钢网作为阴极

C. 阴极的电极反应式为：Al3++3e?═Al D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动考点：电解原理

- 12 -

分析：A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，对应的电极反应为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+； B、阴极材料选择没有特定的要求；

C、阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应； D、在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极．

解答：A. 铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，故A正确；

B. 阴极不论用什么材料离子都会在此得电子，故可选用不锈钢网作为阴极，故B正确； C. 阴极是阳离子氢离子发生得电子的还原反应,故电极反应方程式为2H++2e?=H2↑，故C错误；D. 在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，故硫酸根离子在电解过程中向阳极移动，故D正确，故选C.

2013——2016年高考题组

1．(2016·课标全国卷Ⅱ，11，6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活池。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↑

2．(2016·课标全国Ⅲ，11，6分)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)24。下列说法正确的是

－

＋－

( )

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

C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－2e===Zn(OH)24

－

－＋

D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)

3．(2016·浙江理综，11，6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等

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点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为： 4MnO2＋2nH2O===4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上释放出的最大电能。

下列说不正确的是( ) ．．．

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B．比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池，Al-空气电池的理论比能量最高 C．M-空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋nO2＋2nH2O＋4ne===4M(OH)n

＋

－

D．在Mg-空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 4．(2016·四川理综，5，6分)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的( ) A．放电时，Li在电解质中由负极向正极迁移

B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe===xLi＋C6 C．充电时，若转移1 mol e，石墨(C6)电极将增重7x g

D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe===Li1－xCoO2＋xLi 5．(2016·北京理综，12，6分)用石墨电极完成下列电解实验。

实验一实验二－

＋

－

＋

装置 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪现象色；c处无明显变化下列对实验现象的解释或推测不合理的是( ) A．a、d处：2H2O＋2e===H2↑＋2OH B．b处：2Cl－2e===Cl2↑

C．c处发生了反应：Fe－2e===Fe2

－

＋

－

两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；…… D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜