專題十 電化學基礎
【考綱展示】
1.了解原電池和電解池的工作原理。
2.了解常見化學電的種類及其工作原理。
3.理解金屬發生電化學腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。
【知識回扣】
知識網絡
要點掃描
一、原電池和電解池電極確定的方法
電化學中電極的確定是電池反應式正確書寫的前提，判斷的方法有：
1.根據反應本質速判電極
不論是原電池還是電解池，陽極總是發生氧化反應，陰極總是發生還原反應（原電池負極發生氧化反應，正極發生還原反應），若能找出電極發生的反應是氧化反應，還是還原反應，則可迅速確定電極。
2.根據電子、離子移動方向判斷電極
不論是在原電池還是在電解池中，電子總是從陽極（負極）流向外電路；電解液中總是陽離子移向陰極（正極），陰離子移向陽極（負極）。
3.根據溶液pH變化或電極現象判斷電極
無論是在原電池還是在電解池中，只要是有H2生成的電極，該電極區溶液的pH就增大，該電極上發生還原反應，該電極為正極；只要是有O2生成的電極，該電極區pH就減小，該電極發生氧化反應，該電極為負極（陽極）。
二、電極反應式的書寫
1.原電池電極反應式的書寫
（1）一般電極反應式的書寫

（2）復雜電極反應式的書寫

2.電解池電極反應式的書寫
首先分析電解質水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組；然后分別對陰陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應式；最后合并兩個電極反應式得出電解總方程式。
注意事項：（1）書寫電解池中電極反應式時，要以實際參加放電的離子表示，但書寫總方程式時，弱電解質要寫成分子式；（2）要確保兩極電子轉移數目相等，且注明條“電解”。
三、電解計算
1.根據電子守恒法計算：用于串聯電路、陰、陽兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
2.根據總反應式計算：凡是總反應式反映出的物質的量關系都可以列比例式計算。
3.根據關系計算：由得失電子守恒定律關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算的關系式，如
物質：H2～O2～Cl2～Cu～Ag～H+～OH—～e—
mol 2 1 2 2 4 4 4 4
【熱點透視】
熱點題型
【典例1】將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發現液滴覆蓋的圓周中心區(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(b)，如圖所示。導致該現象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是
A.液滴中的Cl—由a區向b區遷移
B.液滴邊緣是正極區，發生的電極反應為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C.液滴下的Fe因發生還原反應而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區向b
區遷移，與b區的OH—形成Fe（OH）2，進一步氧化、脫水形成鐵銹
D.若改用嵌有一銅螺絲釘的鐵板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，
則負極發生的電極反應為：Cu－2e－=Cu2＋
解析：液滴邊緣O2多，在碳粒上發生正極反應O2＋2H2O＋4e－=4OH－。液滴下的Fe發生負極反應，Fe－2e－=Fe2＋，為腐蝕區(a)。
A．錯誤。Cl－由b區向a區遷移；B．正確；C．錯誤。液滴下的Fe因發生氧化反應而被腐蝕；D．錯誤。Cu更穩定，作正極，反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。
答案：B
命題意圖：本題考查電化學內容中金屬吸氧腐蝕的原理的分析。老知識換新面孔，高考試題，萬變不離其宗，關鍵的知識內容一定要讓學生自己想懂，而不是死記硬背。學生把難點真正“消化”了就可以做到一通百通，題目再怎么變換形式，學生也能回答。
【典例2】下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的2SO4溶液，電極均為石墨電極。
（1）接通電，經過一段時間后，測得丙中2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質量增加。
據此回答問題：
①電的N端為 極；
②電極b上發生的電極反應為 ；
③列式計算電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積： ；
④電極c的質量變化是 g；
⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發生變化，簡述其原因
甲溶液 ；乙溶液 ；丙溶液 ；
（2）如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續進行，為什么？
。
解析：（1）①乙中C電極質量增加，則c處發生的反應為：Cu2＋+2e－=Cu，即C處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，為負極，N為正極。丙中為2SO4，相當于電解水，設電解的水的質量為xg。由電解前后溶質質量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2molH2O，轉移4mol電子，所以整個反應中轉移0.5mol電子，而整個電路是串聯的，故每個燒杯中的電極上轉移電子數是相等的。②甲中為NaOH，相當于電解H2O，陽極b處為陰離子OH－放電，即4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③轉移0.5mol電子，則生成O2為0.5/4=0.125mol，標況下的體積為0.125×22.4=2.8L。④Cu2＋+2e－=Cu，轉移0.5mol電子，則生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相當于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大。乙中陰極為Cu2＋放電，陽極為OH－放電，所以H＋增多，故pH減小。丙中為電解水，對于2SO4而言，其pH幾乎不變。（2）銅全部析出，可以繼續電解H2SO4，有電解液即可電解。
答案：（1）①正極 ②4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③2.8L ④16g ⑤甲增大，因為相當于電解水；乙減小，OH－放電， H＋增多。丙不變，相當于電解水。
（2）可以 因為CuSO4溶液已轉變為H2SO4溶液，反應也就變為水的電解反應
技巧點撥：電化學知識是氧化還原反應知識的延續和深入，在分析電化學題目時，要注意氧化還原反應知識的運用。
熱點預測
【預測1】一種充電電池放電時的電極反應為（ ）
H2+2OH——2e—=2H2O； NiO(OH)+H2O+e—=Ni(OH)2+OH—
當 為電池充電時，與外電正極連接的電極上發生的反應是（ ）
A. H2O的還原 B. NiO(OH)的還原
C. H2的氧化 D. Ni(OH) 2的氧化
解析：由題中給出的電極反應可判斷出做原電池時，H2是還原劑被氧化、NiO(OH)是氧化劑被還原，則充電時H2是還原產物、NiO(OH)是氧化產物，與正極相連的是陽極發生氧化反應，所以
“Ni(OH) 2的氧化”正確。
答案：D
命題立意：考查二次電池中的氧化還原問題
技巧點撥：關于充電電池的氧化還原問題是�？键c，這類題有規律。原電池時，先要分析氧化劑與還原劑，氧化劑被還原、還原劑被氧化；充電時（電解池），原電池負極反應反著寫為還原過程，發生在陰極，原電池中的正極反應反著寫為氧化過程，發生在陽極。
【預測2】有人設計出利用CH4和O2的反應，用鉑電極在OH溶液中構成燃料電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是（ ）
A.每消耗1molCH4可以向外電路轉移4mol電子
B.負極上CH4失去電子，電極反應式為CH4+10OH—=CO32—+7H2O+8e—
C.負極上是O2獲得電子，電極反應式為：O2+2H2O+4e—=4OH—
D.電池放電后，溶液pH不斷升高
解析：判斷電池正負極的方法是確定在該電極上的電子得失情況。若得電子，則為正極，反之則為負極。
CH4在電極上發生的反應類似于燃燒反應，即CH4→CO2,（確切地說生成的CO2繼續與OH反應生成2CO3和H2O），碳元素價態升高，失去電子，是電池的負極。電極反應式為CH4+10OH—=CO32—+7H2O+8e—，B項正確；每當有1molCH4被氧化時，失去電子8mol，A項錯誤；O2在正極上得到電子，電極反應式為O2+2H2O+4e—=4OH—，C項錯誤；總反應式為：CH4+2O2+2OH=2CO3+3H2O反應中消耗OH，所以放電時pH不斷下降，D項錯誤。
答案：B
技巧點撥：燃料電池屬于新型化學電，因其電池總反應類似于可燃物燃燒而得名。在書寫（包括判斷）燃料電池的電極反應時，可分為三個步驟：一、寫出可燃物燃燒的化學方程式，分析元素的氧化、還原。二、寫出氧化劑→還原產物，還原劑→氧化產物的表達式（可能不完整或重復）。三、結合電解液成分與還原產物或氧化產物的反應確定電極反應的最終表達式。
【直擊高考】
1.下列有關電池的說法不正確的是（ ）
A.手機上用的鋰離子電池屬于二次電池
B.銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極
C.甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能
D.鋅錳干電池中，鋅電極是負極
2. 以ZnCl2和Cl為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是（ ）
A.未通電前上述鍍鋅裝置可構成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程
B.因部分電能轉化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無關
C.電鍍時保持電流恒定，升高溫度不會改變電解反應速率
D.鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護作用
3.可用于電動汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是（ ）
A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B.以NaOH溶液為電解液時，負極反應為：Al＋3OH－－3e-＝Al（OH）3↓
C.以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變
D.電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極
4.如下圖所示，a、b是多孔石墨電極，某同學按圖示裝置進行如下實驗：斷開2，閉合1一段時間（上為2，下為1），觀察到兩只玻璃管內部有氣泡將電極包圍，此時斷開1，閉合2，觀察到電流計A的指針有偏轉，下列說法不正確的是（ ）
A.斷開2，閉合1時，a極上的電極反應式為：
4OH——4e—=O2↑+2H2O
B.斷開2，閉合1一段時間，溶液的pH要變大
C.斷開1，閉合2時，b極上的電極反應為：2H++2e—=H2↑
D.斷開1，閉合2時, OH—向b移動
5.氫氧燃料電池以氫氣為還原劑，氧氣作氧化劑，電極為多孔鎳，電解質溶液為30%的氫氧化鉀溶液。以下數種說法：
①負極反應為：O2+2H2O+4e—=2OH—；②負極反應為：H2+4OH——4e—=4H2O；③電池工作時正極區堿性增強，負極區堿性減弱；④電池工作時溶液中陰離子移向正極。正確的組合是（ ）
A.①④ B.②④ C.①③④ D.②③
6.研究人員最近發現了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發電，在海水中電池總反應可表示為：5nO2＋2Ag＋2NaCl=Na2n5O10＋2AgCl，下列“水” 電池在海水中放電時的有關說法正確的是（ ）
A.正極反應式：Ag＋Cl－－e－=AgCl
B.每生成1 mol Na2n5O10轉移2 mol電子
C.Na＋不斷向“水”電池的負極移動
D. AgCl是還原產物
7. 氯堿工業中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示：
（1）溶液A的溶質是 ；
（2）電解飽和食鹽水的離子方程式是
；
（3）電解時用鹽酸控制陽極區溶液的PH在2～3，用化學平衡移動原理解釋鹽酸的作用 ；
（4）電解所用的鹽水需精制。去除有影響的Ca2＋、g2＋、NH4＋、SO42－[c(SO42－)＞c(Ca2＋)]。
自流程如下（淡鹽水和溶液A電解池）：

①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質是 。
②過程Ⅰ中將NH4+轉化為N2的離子方程式是 。
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，過程Ⅱ中除去的離子有
④經過程Ⅲ處理，要求鹽水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg •L—1,若鹽水b中NaClO的含量是7.45 mg •L—1，則處理10m3 鹽水b ，至多添加10% Na2SO3溶液 kg（溶液體積變化忽略不計）。
8. 常溫下電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，理
論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如右圖所示（氣體體積已換算成標準狀況下的體積），根據下圖中信息回答下列問題。
（1）原混合溶液中NaCl和CuSO4的物質的量濃度分別為 、 。
（2）t2時所得溶液的pH= 。
專題十
1.B 2.D 3. A 4.C 5.C 6.B
7. （1）NaOH（2）2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（3）氯氣與水反應：Cl2＋H2O HCl＋HClO，增大HCl的濃度可使平衡逆向移動，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的溢出。（4）①g(OH)2 ②2NH4＋＋3Cl2＋8OH－=8H2O＋6Cl－＋N2↑
③SO42－、Ca2＋ ④1.76
8.（1）c(NaCl)=0.1mol•L—1 c（CuSO4）=0.1mol•L—1 （2）1

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