电化学原理及应用

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电化学原理及应用篇一：电化学原理及应用

电化学原理及其应用

【高考要求】

1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。

【高考再现】

1.判断下列说法是否正确： ①［2011·山东理综化学卷T12］

D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu，Fe，Al。（ ）

②［2011·T8］D．电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子（ ） 2．［2012·山东理综化学卷T28］

(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是。 a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．溶液中Cu向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为。 3. ［2013·山东理综化学

卷T28］

右图为电解精炼银的示意图 ,若b极有少量红棕色气体生成，

则生成该气体的电极反应式为 AgNO3-HNO3溶液 4．［2014·山东理综化学卷T30］

离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解 液时，可在钢制品上电镀铝。

（1）钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。 5．［2010·山东理综化学卷］

如果以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为

1

—

—

2＋

合作探究

一：电极反应式的书写：

1、2013年4月1日奇瑞推出甲烷为能源的汽车并试生产100辆，电解质是氢氧化钠溶液。

请写出它的电极反应式和电池反应式：正极 负极总如果电解质是稀硫酸溶液呢？

2、以CO为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入CO，电解质是熔融碳酸盐。电池正极反应式为________________________________________；放电时，CO32—移向电池的 _________(填“正”或“负”)极。 3、有一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2-，下列对该燃料电池说法正确的是( ) A、在熔融电解质中，O2-由负极移向正极

B、电池的总反应是：2C4H10+13O2 = 8CO2+10H2O

C、通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+2H2O+4e- =4OH- D、通入丁烷的一极是负极，电极反应为：C4H10+13O2+26e-=CO2+5H2O 小结：⑴常见氧气作正极反应物电极反应式

⑵燃料电池电极反应式书写的一般步骤：

4．Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其电解制法如图所示，请根据图示分析：Fe电极的电极反应式为 小结：阳极为金属电极反应式书写

二：电化学中的计算：

1.如图所示，通电5min后，第3极增重2.16g， 同时在A池中收集到标准状况下的气体224mL，

2

设A池中原混合液的体积为200mL

⑴ 电源F为______极；第②极为______极； B池为______池(电解或电镀) ⑵ A池中第②极上的电极反应式为 ； A池中第①极上产生气体体积为 mL；（标准状况下） ⑶ 通电前A池中原混合溶液中Cu2+的浓度

⑷ 电源输出的电子，其物质的量与电极②③分别生成的物质的物质的量之比为： 4∶ ∶ 。

小结：电化学计算的方法：

三：金属的腐蚀与防护

1.下列叙述错误的是

①金属腐蚀的实质 就是金属原子失去电子变为金属离子的过程 ②钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe-3e=Fe3+ ③钢铁在自然界中的腐蚀主要以吸氧腐蚀为主 ④为保护水中的钢闸门将其连接在电源的负极

⑤汽车是现代生活不可缺少的交通工具，为保护其底盘喷涂高分子膜 ⑥锌跟硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜能加快反应速率 ⑦用锡焊接的铁质器件，焊接处容易生锈

⑧在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了阴极电保护法

2.如图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为（

A ⑤②①④③ B③②⑤④① C ⑤④②③① D ⑤②①③④ 小结：思考：1.金属腐蚀的原因是什么？其主要原因？

2.防止金属腐蚀的措施有哪些？金属腐蚀的快慢如何比较？

3

）

【当堂检测】

1.某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是（ ） A

B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl2 + 2e- = 2Cl- D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

2.如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水

和稀盐酸，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是 ( ) A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高

C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

3． Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极”）。

（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是______ ____。

欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的 （填代号）。 a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3·H2O

(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为。 4.人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]，其原理如图所示。请回答下列问题：

①直流电源的负极为___________(填“A”或“B”)；

②阳极室中发生的反应依次为

______________________

、 _____________________________________；

③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)；若两极共收集到气体13.44L(标准状况)，则除去的尿素为___________g(忽略气体的溶解)。

4

电化学原理及应用篇二：：电化学原理及应用

电化学原理及应用

时间：45分钟 分值：100分

一、选择题(每小题5分，共50分)

1．(2013·唐山一模)下列叙述正确的是( )

A．铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜极放出氢气

B．电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH升高

C．铁锅生锈的正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2H＋＋2e－===H2↑

解析 A选项，铜极发生反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；B选项，电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH不变，错误；D选项，工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，错误。

答案 C

2．(2013·潍坊模拟)如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是(

)

A．a是正极，发生还原反应

B．b是阳极，发生氧化反应

C．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变

D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红

解析 a是阳极，发生氧化反应；b是阴极，发生还原反应；在反应过程中，硫酸根离子没有参与反应，因此稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变；往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红。

答案 C

3．(2013·江西联考)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间有无因果关系的判断都正确的是( )

原电池，加快制取氢气的速度，选项A错误；用Mg－Al－NaOH构成原电池，Al与NaOH溶液反应，Al作负极，选项B错误；石墨的化学性质稳定且导电性好，所以石墨常作电解池的电极，选项C正确；MgCl2是离子化合物，电解熔融的MgCl2制取金属镁，选项D错误。

答案 C

4．(2013·沈阳模拟)下列关于如图所示装置的叙述中正确的是

( )

A．电流由铁钉经过导线流向石墨棒

B．该装置是一个简易的电解饱和食盐水的装置

C．石墨棒上发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑

D．石墨棒上发生的电极反应为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－

解析 题图装置是一个原电池装置，B错；铁钉为负极，电流由石墨棒经过导线流向铁钉，A错；中性条件下，铁发生吸氧腐蚀，石墨棒上发生的电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，C错，D正确。

答案 D

5．(2013·洛阳模拟)碱性锌锰干电池是生活中应用最广泛的电池，下列说法中不正确的是( )

A．该电池正极反应式为：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－

B．电池工作时负极pH一定降低

C．用该电池作电源精炼铜，纯铜与锌连接

D．用该电池作电源电解硫酸铜溶液，负极溶解6.5 g锌，阴极一定析出6.4 g铜

解析 碱性锌锰干电池正极反应为：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－，负极反应为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，用该电池作电源电解硫酸铜溶液，负极溶解6.5 g锌，转移电子0.2 mol，如果溶液中铜离子的物质的量大于或等于0.1 mol，则析出铜6.4 g，如果小于0.1 mol，则析出铜小于6.5 g，D错误。

答案 D

6．(2012·山东卷)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(

)

A．图①中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图②中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

C．图③中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图④中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

解析 A项，图①中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与

氧气接触少，腐蚀程度较轻，错误； B项，图②中开关置于M时，Cu-Zn合金作负极，由M改置于N时，Cu-Zn合金作正极，腐蚀速率减小，正确；C项，图③中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，错误；D项，图④中Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，错误。

答案 B

7．(2013·金华十校联考)工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如图所示。下列说法正确的是(

)

A．为了增加污水的导电能力，应向污水中加入适量的H2SO4溶液

B．甲装置中Fe电极的反应为Fe－3e－===Fe3＋

C．为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO2

D．当乙装置中有1.6 g CH4参加反应时，C电极理论上生成气体

电化学原理及应用篇三：电化学原理及应用

电化学原理及应用

一、选择题(每小题5分，共50分)

1．(2013·唐山一模)下列叙述正确的是( )

A．铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜极放出氢气 B．电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH升高

－－

C．铁锅生锈的正极反应为：O2＋2H2O＋4e===4OH

＋－

D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2H＋2e===H2↑ 2．(2013·潍坊模拟)如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是( )

A．a是正极，发生还原反应 B．b是阳极，发生氧化反应

C．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变

D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红 3．(2013·江西联考)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及 两者间有无因果关系的判断都正确的是( )

C．图③中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图④中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

7．(2013·金华十校联考)工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如图所示。下列说法正确的是( )

A．为了增加污水的导电能力，应向污水中加入适量的H2SO4溶液

－＋

B．甲装置中Fe电极的反应为Fe－3e===Fe3

C．为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循 环的物质A为CO2

D．当乙装置中有1.6 g CH4参加反应时，C电极理论上生成气体的体积在标况下为4.48 L 8．(2013·荆州质检)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。RFC的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( )

4．(2013·沈阳模拟)下列关于如图所示装置的叙述中正确的是

A．电流由铁钉经过导线流向石墨棒

B．该装置是一个简易的电解饱和食盐水的装置

＋－

C．石墨棒上发生的电极反应为：

2H＋2e===H2↑

－－

D．石墨棒上发生的电极反应为：2H2O＋O2＋4e===4OH 5．(2013·洛阳模拟)碱性锌锰干电池是生活中应用最广泛的电池， 下列说法中不正确的是( )

－－

A．该电池正极反应式为：MnO2＋H2O＋e===MnO(OH)＋OH B．电池工作时负极pH一定降低

C．用该电池作电源精炼铜，纯铜与锌连接

D．用该电池作电源电解硫酸铜溶液，负极溶解6.5 g锌，阴极一定析出6.4 g铜 6．(2012·山东卷)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )

A．图①中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图②中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

A．当有0.1 mol电子转移时，a电极产生2.24 L H2

B．b电极上发生的电极反应式为4H－↑＋4OH－

2O＋4e===2H2

C．c电极上进行还原反应，B池中的H＋

可以通过隔膜进入A池

D．d电极上发生的电极反应式为O＋－

2＋4H＋4e===2H2O 9．(2013·陕西质检)如图所示为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，为电镀槽。接通电路后发现上的c点显红色。为实现铁上镀锌，接通后，使c、d两点短路。下列叙述不正确的是( )

A．a为直流电源的正极 B．c极发生的反应为2H＋＋2e－

===H2↑ C．f极为锌板D．e极发生氧化反应

10．(2013·南昌一模)如图所示，用铁棒和石墨棒作电极电解1 L 1 mol/L的食盐水，下列有关说法正确的是( )

A．电键K与N连接，铁棒被保护而免受腐蚀

B．电键K与N连接，正极反应式为4OH－－4e－

===2H2O＋O2↑

C．电键K与M连接，当两极共产生标准状况下气体33.6 L时，理论上生成1 mol NaOH D．电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，就可实现在铁棒上镀铜 二、填空题(共50分)

11．(13分)(2013·重庆卷)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

(1)催化反硝化法中，H－

2能将NO3还原为N2。25 ℃时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12。

①N2的结构式为________。

②上述反应离子方程式为________________，其平均反应速率v(NO－－

13)为________mol·L·min－1。

③还原过程中可生成中间产物NO－，写出3种促进NO－

22水解的方法 (2)电化学降解NO－

3的原理如图所示。

①电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为____________

。

②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。

12．(12分)(2013·荆州质检)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

(1)甲烷燃料电池负极反应式是__________________。

(2)石墨(C)极的电极反应式为__________________。

(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________g。

(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如右图所示)。 若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________。 若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用________作电极。

13．(10分)(2013·江西质检)按如图所示装置连接，X、Y均为惰性电极。请回答下列问题：

(1)Zn为________极。

(2)连接好装置后，烧杯中的溶液发生反应的离子方程式是_________。

(3)图中通过隔膜的SO2－

4向________(填“左”、“右”或“不”)迁移，Y极及其附近出现的现象是________。

(4)常温下，当Zn极质量减少32.5 g时，X极生成气体8.4 L(标准状况)，若此时烧杯中溶液的体积为500 mL，则此时烧杯中溶液的pH＝________(不考虑生成的气体溶于水)。 14．(15分)(2013·浙江联考)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。

Ⅰ.利用如图所示装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。

(1)写出负极的电极反应式：________________________。 (2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物做出假设：

假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe2＋

；

假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe3＋

；

假设3：____________________________________________________。 (3)为了探究假设1、2，他采取如下操作：

①取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mL于试管中，加入过量铁粉；

②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；

③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未见蓝色沉淀生成； ④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红。 据②、③、④现象得出的结论是____________________________。

(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施：________。 Ⅱ.利用如图所示装置做电解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液实验。 实验记录：

A．阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：Cl2

氧化性大于IO－

3)；

B．电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。 (1)分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：

①_________________________________________________________； ②_________________________________________________________。

(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是________(写化学式)，试分析生成该物质的原因：__________________________________。