2024年全国卷高考化学复习专题突破《原电池与电解池》知识点总结

2018年全国卷高考化学复习专题突破《原电池与电解池》

一、原电池与电解池的工作原理 1.原电池和电解池的比较 原电池 工作原理 自发的氧化还原反应:将化学能转化为电能 工作装置 正极:还原反应 负极:氧化反应 (1)电化学腐蚀 应用 (2)金属防护 (3)新型电池 2.原电池正、负极的判断方法 电极以及电极反应类型 电解池 电能转化为化学能 电解池阳极(电源正极):氧化反应 电解池阴极(电源负极):还原反应 (1)电镀、电解精炼铜 (2)电解饱和氯化钠溶液(简称氯碱工业) (3)电解制金属铝、制活泼金属

3.电解池阴、阳极的判断方法

二、电极反应式书写及电极产物分析 1.原电池电极反应式的书写

补充:复杂电极反应式的书写

如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:

1

2－

CH4＋2O2＋2OH－===CO3＋3H2O……总反应式

－－

2O2＋4H2O＋8e===8OH……正极反应式

－

CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO23……负极反应式 2.电解池电极反应式的书写步骤

提示:

(1)Fe作阳极时,电极反应式为:Fe－2e－===Fe2＋

(2)Fe3＋在阴极放电时,电极反应式为:Fe3＋＋e－===Fe2＋ 3.有关电解池的分析思路

方法技巧:

(1)电化学计算的基本方法

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等,通常有下列几种方法:

2

常见微粒间的计量关系式为4e－～4H＋～4OH－～4Cl－～4Ag＋～2Cu2＋～2H2～O2～2Cl2～4Ag～2Cu.

(2)两种“串联”装置图比较

图1 图2

图1中无外接电源,其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置),为电解池装置提供电能,其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置,如图1中左边为原电池装置,右边为电解池装置.图2中有外接电源,两烧杯均作电解池,且串联电解,通过两池的电子数目相等. 4.燃料电池电极反应式的书写方法

(1)找位置、写式子:负极反应式应符合“还原剂－ne－→氧化产物”的形式;正极反应式符合“氧化剂＋ne－→还原产物”的形式.燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在不同介质中放电后的具体存在形式不同.①酸性介质:碳、氢元素分别转化为CO2、H＋;O2转化为H2O。②碱

2－

性介质:碳、氢元素分别转化为CO3、H2O;O2转化为OH－.

(2)查电荷,添离子:检查(1)中电极反应式的电荷是否守恒,若是在溶液中迚行的反应,则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒,但要注意,在酸性溶液中不添加OH－,在碱性溶液中不添加H＋。若是在熔融态电解质中迚行的反应,则可添加熔融态电解质中的相应离子.

(3)查原子,添物质:检查是否符合原子守恒,若是在溶液中迚行的反应,可添加H2O使原子守恒.

(4)对于较复杂的电极反应,可用总反应式减去较简单一极的电极反应式得到. 4.可充电电池原理分析

(1)充电时电极的连接:充电的目的是使电池恢复其供电能力,因此负极应与电源的负极相连以获得电子,可简记为负接负后作阴极,正接正后作阳极.

(2)工作时的电极反应式:同一电极上的电极反应式,在充电与放电时,形式上恰好是相反的;同一电极周围的溶液,充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反. 三、解决新型化学电源问题的关键

1.电池类型:可充电电池首先明确放电方向是原电池,充电方向是电解池.

2.电极名称:放电时是原电池，为正极、负极;充电时是电解池,为阳极、阴极.

3.电极材料和电极反应:电极反应物、电极产物及其状态,电极材料是否参与电极反应;电子或电流的流动方向,离子的移动方向.

4.电解质溶液:电解质溶液是否参与电池反应;电解质溶液是否与电极产物反应. 5.反应式:电极反应式和电池总反应式.

6.反应的量的关系:电极质量的变化、电极产物的量、转移电子的量等. 四、金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀快慢程度的判断方法

2.金属电化学保护的两种方法

3

真题练习

1.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换

－

膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na＋和SO24可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能迚入中间隔室。

下列叙述正确的是( )

2－

A．通电后中间隔室的SO4离子向正极迁移,正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋,负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成 2.Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池.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↑

3.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示.下列有关微生物电池的说法错误的是( ) ．．

A．正极反应中有CO2生成

B．微生物促迚了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O

4.次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强的还原性.H3PO2也可用电渗析法制备.“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):

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