归纳与整理教学内容概述

高二化学专题学案

原电池解题策略

通过研究近几年全国各地的高考试题，有关原电池试题仍是2011年高考一大亮点，这充分说明电化学在今后教学中的重要性。但这类试题往往又是学生学习的难点，错误率较高。如何解答此类问题，现归纳如下：

【基础再现】

一.注意原电池电极与其它化学电极的区别与联系 正负极是根据物理学上的电极电势高低而规定的，多用于原电池。正极电极电势高，是电子

流入

（外电路）的电极；负极电极电势低，是电子 流出 （外电路）的电极。

阴阳极是针对电解池或电镀池来命名的。阳极是指与电源

正极 相连，发生

氧化反应电子

流出

的电极；阴极是指与电源 负极相连，发生还原反应电子流入 的电极。

二.注意区别原电池与其他化学电池

1. 原电池：化学能转化为

电能的装置。除燃料电池外，一般由活泼金属作负极（Al-NaOH溶液-Mg电池除外）。发生的反应为氧化还原反应。

2. 电解池：

电能

转化为

化学能的装置，一般惰性电极做电极。发生的反应均为 氧化还原反应。

3. 电镀池：应用电解原理在某些金属表面镀上一层新金属的装置。通常镀层金属接电源

正极，待镀金属的物件接电源

负极

，含有镀层金属离子的溶液作电镀液。特点：阴大、阳小、液不变。

4. 电解精炼池：应用电解原理提纯某些金属的装置，通常提纯的金属接电源

正极，该金属的纯净固体接电源 负极

，电解液含有待提纯金属的阳离子。

三. 原电池电极判断方法

1. 根据构成原电池的电极材料判断：活泼金属作

负极

，较不活泼金属或导电的非金属及金属氧化物作

正极 。

2. 根据电子流向或电流流向判断：电子流出或电流流入的电极为

负极，反之为

正极。

3. 根据电极反应进行判断：发生氧化反应的为

负极

，发生还原反应的为

正极

。也可依据电极附近指示剂（石蕊、酚酞、淀粉试液等）的显色情况判断该电极是OH、H或I等放电，从而确定正、负极。如用酚酞作指示剂，若电极附近溶液变红色，说明该电极附近溶液显碱性，H在该电极附近得电子被还原，该电极为

正极

。原电池“正碱负酸”电解池“阳氧生酸，阴氢析碱”。

4. 根据两极现象判断：通常溶解或质量减少的一极为

负极；质量增加或有气泡产生的一极为正极。

5.根据得失电子或化合价升降来判断：失电子化合价升高的是负极，反之是正极。

6.根据溶液中阴阳离子流向判断：阳离子流向的是

正极，反之是

负极

。

四. 书写电极反应的四原则

1. 加减原则：根据得失电子守恒，总反应式为两个电极反应式之和。若已知一个电极反应式，可用总反应式减去已知的反应式，得另一电极反应式。

2. 共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H参加反应；当电解质

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溶液呈酸性时，不可能有OH参加反应。如甲烷燃料电池以KOH为电解质溶液时：负极反应式：CH410OH8eCO327H2O；正极反应式：2O24H2O8e8OH。

3. “得氧失氧”原则：得氧，电解质为酸性时，在反应物中加H2O，电解质溶液为碱性或中性时，在反应物中加OH；失氧，电解质为碱性或中性时，在反应物中加H2O，电解质为酸性时在反应物中加H。如“钮扣”电池以KOH为电解质溶液，其电池总反应式为：负极ZnZn(OH)2，根据得氧原则，负极反应式为：ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2，Zn2OH2eZn(OH)2；正极Ag2OAg，根据失氧原则，正极反应式为：Ag2OH2O2e2Ag2OH。

4. 中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。如银锌电池、铁的吸氧腐蚀、以铝、空气、海水为材料组成的海水电池等。

五．电极反应式书写方法

遵守元素守恒，遵守电荷守恒。

1.原电池

-n+ +-n+-酸性电解质时，负极：R-ne=R正极：2H+2e=H2(M+ne=M) —

--- 中性或碱性电解质时，负极：R+nOH+ne=R(OH)n正极：O2+2H2O+4e=4OH酸性燃料电池，负极：燃料+水-电子=氧化物+氢离子，

正极：氢离子+氧气+电子=水

碱性燃料电池，负极：燃料+氢氧根离子-电子=酸根离子（单质）+水

-- 正极：O2+2H2O+4e=4OH2.电解池

n— -m+-惰性电极，酸性电解质时，阳极：R-ne=单质；阴极：A + ne =单质

2-2------+3+2++放电顺序：S>SO3>I>Br>Cl>OH>最高价含氧酸根离子>F；Ag>Fe>Cu>H……（不再考虑）

阳极为活性电极，阳极：阳极材料-电子=阳离子；

阴极：溶液中的阳离子+电子=单质（阳离子放电顺序同上）

七．电化学相关计算

2+++--- 万能守恒公式：2Cu-4Ag-4H-4Cl-4OH-2Cu-4Ag-2H2-2Cl2-O2-4e【题型解读】

题型一、电极名称和电极材料的判断

+例1（10年安徽卷11题）.某固体酸燃料电池以CsHSO4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0.1mol电子，消耗1.12L的H2 +D．H由a极通过固体酸电解质传递到b极

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解析：本题考察学生对原电池的综合理解，解题时首先把给出的图形转换成学习时出现的最基本图形，即烧杯电极图，就不难看出A电子流向错误，B电极反应式错误，C没有标准状错误，故D对。

例2.（10年全国1卷 10题）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个由有机光敏染料（S）涂覆TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂制成，电池中发生的反应为：

2TiO2/S+3I2TiO2/S + I3*- 下列关于该电池叙述错误的是

．．A.电池工作时，I离子在镀铂导电玻璃电极上放电

B.电池工作时，是将太阳能转化为电能

C.电池的电解质溶液中I和I3浓度不会减少

D.电池中镀铂导电玻璃为正极

解析：本题同例1相似，解题时首先把图形转化成烧杯电极图，就可以判断导电玻璃电极是正极，只能的电子故A错误。

题型二、电极方程式的书写

例3（10广东卷22题）铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是 -2+A 正极反应为：Zn—2e=Zn 2+2+B电池反应为：Zn+Cu=Zn +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溶液移动 解析：本题考查电极反应式书写，A错，因锌是负极，D错，阳离子向负极移动。故选BC. 题型三、废旧电池的处理方法

例4. 随着人们生活水平的不断提高，废旧电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）

A. 利用电池外壳的金属材料

B. 防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水体造成污染

C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

D. 回收其中的石墨电极

解析：本题考查化学与生活，选B

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题型四、利用得失电子守恒进行计算

例5（10年重庆卷29 ②题）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29所示。

①当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 。

②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色。

③放电过程中氢离子的作用是 和 ；充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H)的变化量为 。 解析：本题是原电池、电解池综合题，①和③的第一问是原电池，②是电解池故答案++-2+为：VO2+2H+e=VO+H2O;绿、紫；参与反应、调节电荷守恒；0.5mol 题型五、电化学基础知识应用

1. 判断金属的活动性强弱

例6（10年全国新课标卷12题）根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是

A．2Ag(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)

解析：本题考查根据电极判断金属活性强弱。故A错

2. 金属的腐蚀

例7. 家用炒菜铁锅用水清洗放置后，常出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）

A. 4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3

B. 2Fe2H2OO22Fe(OH)2

C. 2H2OO24e4OH D. Fe3eFe3

解析：本题考查铁的电化学腐蚀，铁的电化学腐蚀中不产生正三价，故D错。

题型6、电子守恒法的应用。

例8（10年福建卷11题）．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：

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PbSO42H2O2e====PbO24HSO24

B．当电路中转移0．2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0．2mol C．K闭合时，Ⅱ中SO24向c电极迁移

D.K闭合一段时间，II可单独作为原电池。 解析：本题是原电池和电解池的综合题，K闭合左边是原电池，右边是电解池，故A正确，B电子守恒正确，D正确，C错误。

七．电化学与能源问题

例9（10年江苏化学11题）. 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：

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

解析：A错误，4种形式的能量，分别是太阳能，电能，化学能，机械能；B错，Y装置是原电池，电极反应应是氢气参与，D错，任何形式的能量间的转化都不可能完全。故选C

专题测试

一、选择题(本题包括14小题，每小题4分，共56分。每小题只有一个选项符合题意) 1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是

A．锌 B．汞 C．石墨 D．二氧化锰

2．镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：充电

Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是 A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH) 3．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

放电

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D．产生气泡的速度甲比乙慢

4．下列各变化中属于原电池反应的是

A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层

B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化

C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层

D．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜

5．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是

A.

2H＋2e＝H2 B. Fe＋2e＝Fe B.

2H2O＋O2＋4e＝4OH D. Fe＋e＝Fe 6．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的．．是

A．充电时作阳极，放电时作负极 B．充电时作阳极，放电时作正极

C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极

7．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH ＞

a，则该电解质可能是

A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4

8．下列关于实验现象的描述不正确的是

．．．A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B．用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌

C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

9．把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为

A．1︰2︰3 B．3︰2︰1 C．6︰3︰1 D．6︰3︰2 10．下列描述中，不符合生产实际的是

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．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

11．某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列说法正确的是

A．放电时，LiMn2O4发生还原反应 B．放电时，负极反应为：Li+LiMn2O4+e==Li2Mn2O4

+-+－－3+－2++－2+－

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C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D．充电时，阳极反应为：Li+e==Li 12．有一合金由X、Y、Z、W四种金属组成，若将合金放入盐酸中只有Z、Y能溶解；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z的化合物；若将该合金做阳极，用X盐溶液作电解液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X。这四种金属的活动性顺序是

A．Y＞Z＞W＞X B．Z＞Y＞W＞X C．W＞Z＞Y＞X D．X＞Y＞Z＞W 13．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。—

2—其电池反应为：2CH3OH + 3O2 + 4OH 2CO3 + 6H2O，则下列说法错误的是

放电

充电

Ａ．放电时CH3OH参与反应的电极为正极 Ｂ．充电时电解质溶液的pH逐渐增大 +-Ｃ．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e＋8OH

＝ CO3 + 6H2O Ｄ．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子

14．下图为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液－－2—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．下列叙述正确的是 A．a为直流电源的负极

B．c极发生的反应为2H＋2e＝H2↑

C．f电极为锌板

D．e极发生还原反应

第二部分

非选择题（共44分）

二、（本小题包括2小题，共20分） 15．（10分）将洁净的金属片Fe、Zn 、A、B 分别与Cu用导线连结浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示：

根据以上实验记录，完成以下填空：

（1）构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越 （填“大”、“小”）。Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是 。

（2）Cu与A组成的原电池， 为负极，此电极反应式为 。

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＋－金属 Fe Zn A B 电子流动方向

Fe → Cu Zn → Cu Cu → A B → Cu 电压/V +0.78 +1.10 －0.15 +0.3

（3）A、B形成合金，露置在潮湿空气中， 先被腐蚀。

16．（10分）为省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），以巧妙的构思，“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白：

（1）甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部（铜与锌不接触），小心向烧杯中加入稀硫酸，观察到的现象是 。甲同学的设计思路是 。

（2）乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加 溶液，进而观察到的现象是 ， 。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱所依据的原理是 ， 。

（3）请你再单独设计一个简单的实验（试剂、仪器自选），探究和证实锌和铜的金属活动性的相对强弱（简要说明操作和现象） 。

三、（本题包括3小题，共22分）

17．（9分）已知反应AsO4+2I+2H进行下述操作：

（Ⅰ）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表

指针偏转；

（Ⅱ）若改往（B）烧杯中滴加40％NaOH溶液，发现

微安培表指针向前述相反方向偏转．试回答：

（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转? 答： 。

（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象．

答： 。

（3）（Ⅰ）操作过程中C1棒上发生的反应为 。

（4）（Ⅱ）操作过程中C2棒上发生的反应为 。

18．（9分）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

3－－+ AsO３+I2+H2O是可逆反应．设计如图装置，3－

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴

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酚酞试液，则

①

电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。

② Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则

① X电极的材料是 ，电极反应式是 。

② Y电极的材料是 ，电极反应式是 。

（说明：杂质发生的电极反应不必写出）

19（10年四川卷 27题节选4分）．碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。请回答下列问题：

(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：

3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。

电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；阴极上观察到的实验现象是 。

2+参考答案：15、（1）大；Zn B A;（2）Cu Cu-2e=Cu;（3）B 16、（1）Zn的表面有气泡冒出,Cu的表面无现象；比较Zn与Cu的活性大小（2）硫酸铜；Zn的表面有红色固体析出，冒出气泡速率增大；Zn能置换出Cu,Zn、Cu能形成原电池Zn做负极（3）答案合理即可

17、（1）两次滴加都形成原电池（2）第一次滴加平衡正移，A是负极；第二次滴加平衡逆--3--3-+ 移，B是负极，故两次电流表指针偏向不同（3）2I-2e=I2 (4) AsO3 +H2O-2e=AsO4 +2H+---18、（1）2H

+2e=H2

；色溶液变红色

（2）2Cl-2e= Cl2

；入淀粉-KI溶液，溶液变蓝色，2+--2+ 说明该气体是Cl2

（3）纯铜；Cu +2e =Cu (4)粗铜；Cu – 2e= Cu------19、2I-2e=I2

或 I +6OH -6e =IO3+3H2O

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