专题：原电池和电解池

【考点分析】

1.原电池正负极的判断以及电极方程式的书写；

2.电解池阴阳极的判断以及电极方程式的书写；

3.金属的防护以及电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；

4.电解中电极附近溶液pH值的变化；

5.化学计算；

【知识详解】

1．原电池原理：使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

2原电池正负极的判断：

⑴根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。

⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。

⑶根据电极变化判断：氧化反应→负极；  还原反应→正极。

⑷根据现象判断：电极溶解→负极； 电极重量增加或者有气泡生成→正极。

⑸根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子→移向负极；氧离子→移向正极。

3电极反应式的书写：

负极：⑴负极材料本身被氧化：

①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-n e^-=Mⁿ⁺ 如：Zn-2 e^-=Zn²⁺

②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：

如铅蓄电池，Pb+SO₄^2-­-2e^-=PbSO₄

⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，

如燃料电池CH₄-O₂(C作电极)电解液为KOH：负极：CH₄+10OH-8 e^-=C0₃^2-+7H₂O

正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，

H2SO4电解质，如2H⁺+2e=H₂  CuSO₄电解质： Cu²⁺+2e= Cu

⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O₂的还原反应

①  当电解液为中性或者碱性时，H₂O参加反应，且产物必为OH^-,

如氢氧燃料电池（KOH电解质）O₂+2H₂O+4e=4OH^-

②当电解液为酸性时，H⁺参加反应，产物为H₂O   O₂+4H⁺+4e=2H₂O

4．化学腐蚀和电化腐蚀的区别

5．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别

考点解说

6．金属的防护

⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。

⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。

⑶电化学保护法

①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。

②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极

7、常见实用电池的种类和特点

⑴干电池（属于一次电池）

①结构：锌筒、填满MnO₂的石墨、溶有NH₄Cl的糊状物。酸性电解质：

②电极反应 负极：Zn-2e^-=Zn²⁺

正极：2NH₄⁺+2e^-=2NH₃+H₂

NH₃和H₂被Zn^2＋、MnO₂吸收：  MnO₂+H₂=MnO+H₂O,Zn^2＋＋4NH₃=Zn(NH₃)₄^2＋

碱性电解质：（KOH电解质）

电极反应 负极：Zn+2OH^--2e^-=Zn(OH)₂

正极：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+ Zn(OH)₂

总反应：Zn+ MnO₂+2H₂O^-=2MnOOH+ Zn(OH)₂

⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）

①结构：铅板、填满PbO₂的铅板、稀H₂SO₄。

②A.放电反应  负极： Pb-2e^-+ SO₄^2- = PbSO₄                           原电池

正极： PbO₂ +2e^-+4H⁺ + SO₄^2- = PbSO₄ + 2H₂O

B.充电反应  阴极：PbSO₄ +2e^-= Pb+ SO₄^2-                              电解池

            阳极：PbSO₄ -2e^- + 2H₂O = PbO₂ +4H+ + SO₄^2-

总式：Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ eq \o(\s\up 2(放电 EMBED PBrush 
=== EMBED P2PbSO₄ + 2H₂O 

注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。

⑶锂电池

①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。      

②A电极反应  负极： 2Li-2e^-  = 2Li+

正极： I₂ +2e^- = 2I^-          

 总式：2Li + I₂ = 2LiI

   B MnO₂ 做正极时：

           负极： 2Li-2e^-  = 2Li+

正极：MnO₂+e^- = MnO₂ ^-

总Li +MnO₂= Li MnO₂

锂电池优点：体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:心脏起搏器，手机电池，电脑电池。

⑷A.氢氧燃料电池

①                                           结构：石墨、石墨、KOH溶液。

②电极反应    负极： H₂- 2e^-+ 2OH- = 2H₂O

              正极： O₂ + 4e^- + 2H₂O = 4OH^-

总式：2H₂+O₂=2H₂O

（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）

注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。

B．铝、空气燃料电池  以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。

电极反应：铝是负极    4Al-12e^-== 4Al³⁺；

石墨是正极  3O₂+6H₂O+12e^-==12OH^-

 

8．电解池的阴阳极判断：

⑴由外电源决定：阳极：连电源的正极；     阴极：连电源的负极；

⑵根据电极反应:氧化反应→阳极 ；还原反应→阴极

⑶根据阴阳离子移动方向：阴离子移向→阳极；阳离子移向→阴极，

⑷根据电子几点流方向：电子流向: 电源负极→阴极；阳极→电源正极

                      电流方向: 电源正极→阳极；阴极→电源负极

9.电解时电极产物判断：

⑴阳极：如果电极为活泼电极，Ag以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e^-=Zn²⁺

如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，4OH^-- 4e^-= 2H₂O+ O₂

阴离子放电顺序S^2->I^->Br^->Cl^->OH^->含氧酸根>F^-

⑵阴极：（.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱。

K+ <Ca²⁺ < Na+ < Mg²⁺ < Al³⁺< (H+) < Zn²⁺ < Fe²⁺ < Sn²⁺ < Pb²⁺ < Cu²⁺ < Hg²⁺ < Ag⁺

10．电解、电离和电镀的区别

11．电镀铜、精炼铜比较

12．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：

13，以惰性电极电解电解质溶液的规律：

⑴电解水型：电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀H₂SO₄、NaOH溶液、Na₂SO₄溶液：

阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑   阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑    总反应：2H₂O电解==== 2H₂↑ + O₂↑，

溶质不变，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。

⑵电解电解质：无氧酸（HF除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl₂

阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂↑        阴极：Cu²⁺ +2e^-= Cu    总反应：CuCl₂= Cu +Cl₂↑

⑶放氢生成碱型：活泼金属的无氧酸盐（F化物除外）如NaCl

阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂↑         阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑     总反应：2NaCl+2H₂O=H₂↑+Cl₂↑+2NaOH

公式：电解质+H₂O→碱+ H₂↑+非金属

⑷放氧省酸型：不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO₄

阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑     阴极：Cu²⁺ +2e^-= Cu       总反应：2CuSO₄+2H₂O=2Cu+ O₂↑+2H₂SO₄

公式：电解质+H₂O→酸+ O₂↑+金属

解NaCl溶液：2NaCl+2H₂O 电解====H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大

8．电解原理的应用

A、电解饱和食盐水（氯碱工业）

⑴反应原理

阳极： 2Cl^- - 2e^-==  Cl₂↑

  阴极： 2H+ + 2e^-== H₂↑

总反应：2NaCl+2H₂O电解====H₂↑+Cl₂↑+2NaOH

⑵设备 （阳离子交换膜电解槽）

①组成：阳极—Ti、阴极—Fe

②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。

⑶制烧碱生产过程 （离子交换膜法）

①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO4^2- 等）→加入NaOH溶液→加入BaCl₂溶液→加入Na₂CO₃溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR)

②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H₂O从阴极区加入。阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使OH^-浓度增大，OH^-和Na⁺形成NaOH溶液。

B、电解冶炼铝

⑴原料：（A）、冰晶石：Na₃AlF₆=3Na⁺+AlF₆^3-

（B）、氧化铝： 铝土矿 eq \o(\s\up 4(NaOH——→ NaAlO₂  eq \o(\s\up 4(CO2——→  Al(OH)₃ △—→  Al₂O₃ 

⑵ 原理  

阳极   2O^2－ － 4e^- =O₂↑

阴极   Al^3＋+3e^- =Al

总反应：4Al³⁺+6O²ˉ电解====4Al+3O₂↑

⑶ 设备：电解槽（阳极C、阴极Fe）

因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O₂ → CO+CO₂，故需定时补充。

C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。

⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理：

阳极  Zn－2eˉ = Zn²⁺

阴极  Zn²⁺+2eˉ=Zn

⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。

⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H⁺和OHˉ一般不起反应。

⑷电镀液中加氨水或 NaCN的原因：使Zn²⁺离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。

D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。

E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu²⁺。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成 “阳极泥”。

原电池和电解池的比较：

【例题分析】

【例1】将两个铂电极插入500mL CuSO₄溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为

　　A.4×10^-3mol/L　 B.2×10^-3mol/L　 C.1×10^-3mol/L　 D.1×10^-7mol/L

解析：根据电解规律可知阴极反应:Cu²⁺+2e^-=Cu，增重0.064gCu，应是Cu的质量,根据总反应方程式:

　　2CuSO₄+2H₂O 2Cu+O₂↑+2H₂SO₄--->4H⁺

　　 　　　　　　　　　2×64g　　　　　　4mol

　　　　　　　　　　 　0.064g　　　　 　　x　

　　x=0.002mol
　　[H⁺]= =4×10^-3mol/L

答案：A

【例2】某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:

　　Fe+NiO₂+2H₂O Fe(OH)₂+Ni(OH)₂,下列说法中正确的是:

　　A、放电时，负极上发生反应的物质是Fe.

　　B、放电时，正极反应是：NiO₂+2e^-+2H⁺=Ni(OH)₂

　　C、充电时，阴极反应是：Ni(OH)₂-2e^-+2OH^-=NiO₂+2H₂O

　　D、充电时，阳极附近pH值减小.

解析：根据原电池在放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再根据元素化合价变化,可判断该电池负极发生反应的物质为Fe,正极为NiO₂,此电池为碱性电池,在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现H⁺,故放电时的电极反应是:负极:Fe-2e^-+2OH^-=Fe(OH)₂，正极：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni(OH)₂+2OH^-。原电池充电时,发生电解反应,此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应,阳极反应为原电池正极反应的逆反应,由此可判断正确选项应为A、D。

答案：AD

【例3】甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO₃溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_____________

　　

　　

解析：此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等.首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极(阴极)反应:2H⁺+2e^-=H₂↑，B极(阳极)反应:2Cl^--2e^-=Cl₂↑；C极(阴极)反应：Ag⁺+ e^- =Ag；D极(阳极)反应:4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根据电子守恒法可知,若整个电路中有4mol电子转移,生成H₂、Cl₂、Ag、O₂的物质的量分别为：2mol、2mol、4mol、1mol因此各电极上生成物的物质的量之比为：2:2:4:1。

答案：2:2:4:1

【例4】有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为

　　A、4：1　　 B、1：1　　 C、4：3　　 D、3：4

解析：串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少。只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl₂ ，第二烧杯中放出Cl₂和H₂，第三烧杯中放出O₂。在有1mol电子转移下，分别是0.5 mol，0.5mol，0.5mol和0.25mol。所以共放出有色气体0.5+0.5=1(mol)(Cl₂)，无色气体0.5+0.25=0.75(mol)(O₂和H₂)

答案：C

第二篇：原电池和电解池专题训练

原电池和电解池专题训练

1、电解100mL含 c（H+）＝0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是

A.0.10mol/LAg+ B.0.02mol/L Zn2+ C.0.20mol/L Cu2+ D.0.20mol/L Pb2+

2、下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是

A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的

B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体

C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

3、据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是 ．．．

A.正极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH

B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变

C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O

D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移 4、下列叙述正确的是

A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应

B.用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2

C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 mol NaOH

D.镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀

5、镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2 －－有关该电池的说法正确的是

A．充电时阳极反应：Ni(OH)2 －e-+ OH- = NiOOH + H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动

6、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。以下有关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，原电池仍继续工作 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 7、下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是

A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗

B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用

C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法

D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

8、LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为 FePO4+Li LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体

为电解质。

下列有关LiFePO4电池说法正确的是

A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 B.放电时电池内部Li+向负极移动

C.充电过程中，电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为：

FePO4+Li++e-LiFePO4

9、取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是

A.b电极是阴极 B.a电极与电源的正极相连接

C.电解过程中，水是氧化剂 D.b电极附近溶液的pH变小

10、如下图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动）。下列叙述正确的是

A.a中铁钉附近呈现红色 B.b中铁钉上发生还原反应

C.a中铜丝上发生氧化反应 D.b中铝条附近有气泡产生 11、一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是

A.CH3OH(g)+O2(g)H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-

B.O2(g)+4H+(aq)+4e-2H2O(l)

C.CH3OH(g)+H2O(l)CO2(g)+6H+(aq)+6e-

D.O2(g)+2H2O(l)+4e-4OH-

12、关于铅蓄电池的说法正确的是：

A.在放电时，正极发生的反应是Pb(S)+SO42- (aq)PbSO4(s)+2e-

B.在放电时，该电池的负极材料是铅板

C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D.在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)+2e-Pb(s)+ SO42- (aq)

13.以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则阴极上析出Cu的质量为

A.0.64 g B.1.28 g C.2.56 g D.5.12g 14、在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是

A.正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大 B.电子通过导线由铜片流向锌片

C.正极有O2逸出 D.铜片上有H2逸出

15、三氧化二镍（Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是

A 可用铁作阳极材料 B 电解过程中阳极附近溶液的pH升高

－－C 阳极反应方程式为：2Cl－2e=Cl2 D 1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过

了1mol电子。

16、某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是

A 铅笔端作阳极，发生还原反应 B 铂片端作阴极，发生氧化反应

C 铅笔端有少量的氯气产生 D a点是负极，b点是正极 17、如图所示，下列叙述正确的是

A.Y为阴极，发生还原反应 B.X为正极，发生氧化反应

C.Y与滤纸接触处有氧气生成 D.X为滤纸接触处变红 18、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C.两烧杯中溶液的pH均增大

D.产生气泡的速度甲比乙慢

19、

A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C.电解饮和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极 20、铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为： Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O

请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：

（1）放电时：正极的电极反应式是____________________________；电解液中H2SO4的浓度将变_______；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加_________g。

（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按照上图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成_______、B电极上生成_________，此时铅蓄电池的正负极的极性将______________。