1、化學(xué)專題7 原電池與電解池跨學(xué)科重點(diǎn)熱點(diǎn)分析以原電池和電解池原理為主的電化學(xué)是主要與物理學(xué)科交叉的重要契合點(diǎn)之一。原電池和電解池均與物理中的電學(xué)相關(guān)，它們之間溝通的最主要途徑是電路中通過的電子電量，由此可發(fā)散至電路的連接、電功率、電流強(qiáng)度、電壓、電阻等的計(jì)算。學(xué)科內(nèi)綜合能力測試?yán)尷? 下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是A銅鋅原電池中銅是正極B用電解法精煉銅時(shí)粗銅作陰極C在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽極D電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽極解析本題通過對銅電極的判定，將原電池和電解池綜合在一起進(jìn)行考查，意在從中了解考生對電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)變原理的理解。題目有一定的知識跨度，在考查知識的同時(shí)，也考查了考生思維

2、的嚴(yán)密性和整體性。在銅鋅原電池中，與銅相比，鋅易失去電子，因而鋅極是負(fù)極，則銅極是正極，選項(xiàng)A正確；精煉銅時(shí)，需將其中的銅變成銅離子，再在陰極還原成銅。因而在電解池中粗銅應(yīng)作為陽極，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在工件上鍍銅時(shí)，需要將溶液中的銅離子還原成銅而沉積在工件上。用作向溶液中供給銅離子的通則必須作為陽極，選項(xiàng)C正確；電解硫酸時(shí)，金屬銅如果作為陽極，它將以銅離子的形式被溶解而進(jìn)入電解液，當(dāng)電解液內(nèi)有H+、Cu2+兩種離子共存時(shí)，后者將在陰極放電。這樣陰極的生成物將是銅而不是氫氣，達(dá)不到制氫氣和氧氣的目的。選項(xiàng)D不對。答案A、C例2將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.052的NaOH溶液1L（密度為1.06gcm-3）用鉑電極

3、電解，當(dāng)溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變了0.010時(shí)停止電解，則這時(shí)溶液中應(yīng)符合的關(guān)系是NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)陰極析出的物質(zhì)的質(zhì)量/g陽極析出的物質(zhì)的質(zhì)量/gA0.06219152B0.06215219C0.0421.29.4D0.0429.41.2解析本題考查考生對電解原理的理解。在設(shè)計(jì)試題時(shí)有意提供了某些可應(yīng)用于速解的信息，借以考查考生思維的敏捷性。常規(guī)解：由題設(shè)條件可知，1LNaOH溶液中含有的溶質(zhì)質(zhì)量為：1000mL1.06gcm-30.052=55.12g，電解稀硫酸事實(shí)上消耗了水，使溶液濃度增大，停止電解時(shí)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.062，停止電解時(shí)溶液的質(zhì)量為：。則被電解的水為：1060g-

4、889g=171g。根據(jù)電解水的化學(xué)方程式不難算出：在陽極析出的氧氣為：，在陰極析出的氫氣為：，選項(xiàng)B正確；非常規(guī)解：根據(jù)電解NaOH溶液事實(shí)上是電解水這一結(jié)論，可看出隨著電解的進(jìn)行，溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，這樣，C、D兩項(xiàng)應(yīng)予否定。電解水是陽極析出的是氧氣，陰極析出的是氫氣，它們的物質(zhì)的量之比應(yīng)為21，前者質(zhì)量大于后者，只有選項(xiàng)B符合題意。答案B例3將質(zhì)量相等的銅片和鉑片插入硫酸銅溶液中，銅片與電源正極相連，鉑片與電源負(fù)極相連，以電流強(qiáng)度1A通電10min，然后將電源反接，以電流強(qiáng)度為2A繼續(xù)通電10min。試回答：（1）銅電極和鉑電極質(zhì)量為橫坐標(biāo)，時(shí)間為縱坐標(biāo)，分別作出銅電極、鉑電極的質(zhì)

5、量和時(shí)間的關(guān)系圖。（2）上述過程中發(fā)生的現(xiàn)象是：銅電極 ；鉑電極 。（3）最后時(shí)刻兩電極的電極反應(yīng)式：銅電極 ；鉑電極 。解析作圖題是近年來出現(xiàn)的一種新題型,這類題提供一些化學(xué)變化過程和必要的數(shù)據(jù)等條件,要求學(xué)生按照題中規(guī)定作出相關(guān)化學(xué)圖像。由于學(xué)生必須根據(jù)題中制定的情景或數(shù)據(jù)，將化學(xué)知識按內(nèi)在聯(lián)系統(tǒng)攝成規(guī)律，并將其抽象為數(shù)學(xué)問題，利用數(shù)學(xué)工具解決化學(xué)問題，所以這類題對考生的深層次思維能力的考查還是很有成效的。本題將電解原理和化學(xué)圖像相結(jié)合，對學(xué)生的化學(xué)知識的考查更加深入。開始10min，陽極反應(yīng)為：Cu-2e=Cu2+，陰極為：Cu2+2e=Cu。所以銅片質(zhì)量減少，鉑片質(zhì)量增加，銅片上所溶解

6、的銅與鉑片上析出的銅的質(zhì)量相等。后10min，電源反接，表面附有銅的鉑片成為陽極，銅片成為陰極。又由于電流強(qiáng)度為開始的2倍，附著在鉑片上的銅在5min時(shí)即完全溶解，后5min，陽極的電極反應(yīng)式為：4OH-4e=O2+H2O，此時(shí)陽極鉑片質(zhì)量不發(fā)生變化。作為陰極的銅片在5min即恢復(fù)到開始時(shí)的質(zhì)量，后5min質(zhì)量繼續(xù)增加。答案（1）m(Cu)/g m(Pt)/g 10 15 20 t/min 10 15 20 t/min （2）由上述分析可知：銅片先變薄，后增厚；鉑片先有銅沉積，后銅溶解，銅溶解完，又有氣體產(chǎn)生。（3）銅電極：Cu2+2e=Cu；鉑電極：4OH-4e=O2+2H2O?？鐚W(xué)科知識板

7、塊滲透統(tǒng)整表 物 理 化 學(xué)生 物（1）電路的聯(lián)接（2）電流強(qiáng)度、電量之間的換算（3）電能與化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系（4）電功、電功率、電源電動勢等的計(jì)算（1）原電池的基本原理、電極反應(yīng)、正負(fù)極的判斷、外電路中電子物質(zhì)的量的計(jì)算（2）電解的基本原理、電極反應(yīng)、陰陽極的判斷、電路中電子的物質(zhì)的量的計(jì)算（3）各種實(shí)用電池（4）原電池或電解池中有關(guān)物質(zhì)的生消量與消耗電量的計(jì)算生物電現(xiàn)象跨學(xué)科綜合能測試?yán)尷} 某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗(yàn)證阿佛加德羅常數(shù)值，其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)為： 用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如圖：在電流強(qiáng)度為I安培，通電時(shí)間為ts鐘后，精確測得某電極上析出的銅的質(zhì)量

8、為mg。試回答：（1）連接這些儀器的正確順序?yàn)椋ㄓ脠D中標(biāo)注儀器接線柱的英文字母表示。下同）E接 ，C接 ， 接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向?yàn)?C 。（2）寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 ，G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為 ，相應(yīng)的離子方程式是 。（3）為精確測定電極上析出銅的質(zhì)量，所必需的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序應(yīng)是 。（選填下列操作步驟的編號）稱量電解前電極的質(zhì)量刮下電解后電極上的銅并清洗用蒸餾水清洗電解后電極低溫烘干電極后稱量低溫烘干刮下的銅后稱量再次烘干后稱量至恒重（4）已知電子的電量為1.610-19C。試列出阿佛加德羅常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式：NA 。解析本題將物理中電路連接與化學(xué)中儀器連接相結(jié)合，

9、將電學(xué)知識與電解原理相結(jié)合，并設(shè)置一個(gè)利用電解方法來驗(yàn)證阿佛加德羅常數(shù)的全新情境，具有一定的深度和靈活性。解題時(shí)應(yīng)將理化相關(guān)知識有機(jī)融合，方能解決相關(guān)問題。（1）由于U形管右側(cè)有一處理氣體的支管，所以可斷定B電極為有Cl2生成的一極，即為陽極。顯然F應(yīng)與B連接，A為陰極，結(jié)合安培計(jì)接入線路的物理知識，A應(yīng)接C，D接E。（2）電解CuCl2，陰、陽兩極的電極反應(yīng)式為：陰極：Cu2+2e=Cu；陽極：2Cl-2e=Cl2生成的Cl2通入G試管，與KI反應(yīng)，置換出I2，I2可使淀粉溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。（3）為了精確測定電極上析出的銅的質(zhì)量，顯然應(yīng)采用測定電解前后A電極的增重的方法。具體操作為：在電解前先稱

10、量A電極的質(zhì)量，電解后先用蒸餾水清洗電極（洗去附著的離子），然后需將電極烘干（除去附著的水），為防止Cu被氧化，應(yīng)在低溫下烘干后再進(jìn)行稱量，為防止誤差，還應(yīng)再低溫烘干稱量，直至恒重。（4）電解時(shí)，當(dāng)電流強(qiáng)度為IA，通電時(shí)間為ts鐘內(nèi)，通過的總電量為：Q=ItC，通過的電子的物質(zhì)的量為mol。由題意知陰極析出mgCu，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為 。由上述分析可建立等式：， 由此式即可得NA的表達(dá)式。答案（1）E接D、C接A、B接F；FBACDE（2）2Cl-2e=Cl2；變藍(lán)色；Cl2+2I=2Cl+I2（3）（4） 綜合能力測試一、選擇題（每題4分，共64分）1鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),正極上發(fā)生的電極

11、反應(yīng)是A.2H+2e = H2B.Fe2+2e = FeC.2H2O+O2+4e = 4OH-D.Fe3+e = Fe2+2以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是A 黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B 生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 C 銹質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹 D 銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗 3A、B、C是三種金屬,根據(jù)下列、兩個(gè)實(shí)驗(yàn),確定它們的還原性強(qiáng)弱順序?yàn)閷與B浸在稀硫酸中用導(dǎo)線相連,A上有氣泡逸出,B逐漸溶解電解物質(zhì)的量濃度相同的A、C鹽溶液時(shí),陰極上先析出C(使用惰性電極)A.ABCB.BCAC.CABD.BAC4下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是A把銅片和鐵片緊靠在一起

12、浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B用鋅片做陽極，鐵片做做陰極，電解氯化鋅溶液，鐵片表面出現(xiàn)一層鋅C把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快5在外界提供相同電量的條件，Cu2+或Ag+分別按Cu2+2eCu或Ag+eAg在電極上放電，電極上析出銅的質(zhì)量為1.92g，則析出銀的質(zhì)量為A1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g6100 mL濃度為2 mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成的氫氣的總量，可采用的方法是A加入適量的6 mol/L的鹽酸 B加入數(shù)滴氯化銅溶液C加入適量蒸餾水 D

13、加入適量的氯化鈉溶液7用兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)（設(shè)電解時(shí)陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略），電極上析出銀的質(zhì)量大約是A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg8氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是A.電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的PH不斷增大B.電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C.電池充電時(shí)，氫元素被還原D.電池放電時(shí)，是負(fù)極9用惰性電極電解M（NO3）x的水溶液，當(dāng)陰極上增重ag時(shí)，在陽極上同時(shí)產(chǎn)生bL氧氣（

14、標(biāo)準(zhǔn)狀況）：從而可知M的原子量為A.B.C.D.10實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣,已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):今若制得Cl20.050mol，這時(shí)電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是A.0.025molB.0.050molC.0.10molD.0.20mol11將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個(gè)電解槽串聯(lián),在一定條件下通電一段時(shí)間后,析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為A.1:2:3B.3:2:1C.6:3:1D.6:3:212右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的是13將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，一組插

15、入濃HNO3溶液中，一組插入稀NaOH溶液中，分別形成了原電池，則在這兩個(gè)原電池中，正極分別為A Al片、Cu片 B Cu片、Al片 C Al片、Al片 D Cu片、Cu片14鹽溶液電解時(shí)，在相同時(shí)間作用下，析出金屬物質(zhì)的量取決于A 電極的性質(zhì) B 電流強(qiáng)度 C 所加電壓 D 金屬離子的價(jià)數(shù)15A、B、C三個(gè)電解槽，A槽是CuCl2水溶液，純銅片做陰極，B、C都是AgNO3水溶液，純銀絲做陰極，先將A、B槽并聯(lián)，再與C槽串聯(lián)進(jìn)行電解，當(dāng)B槽中銀絲質(zhì)量增加0.108g，C槽銀絲質(zhì)量增加0.216g時(shí)，A槽中銅片質(zhì)量增加為A 0.216g B 0.108g C 0.064g D 0.032g16鋰

16、電池是新型高能電池，它以質(zhì)輕、容量大而受到普遍重視，目前已經(jīng)制成多種功能的鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)可表示為LiMnO2LiMnO2，若該電池提供0.5C電量，則消耗正極材料的質(zhì)量約為（其他損耗忽略不計(jì)）A 3.5g B 7g C 4.52104g D 43.5g二、綜合題（共86分）17（17分）工業(yè)上為了除去含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法：往工業(yè)廢水中加入適量的食鹽水12g/L；以鐵作為電極進(jìn)行電解：鼓入空氣，經(jīng)過一段時(shí)間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標(biāo)準(zhǔn)。其原理是：將Cr2O72-離子還原為可溶性三價(jià)鉻離子；在電解除鉻過程中，溶液的pH不斷升高，使工業(yè)廢水由酸

17、性變?yōu)閴A性，再把三價(jià)鉻離子變成不溶性氫氧化物除去。根據(jù)上述原理回答下列問題：(1)用鐵作為電極電解時(shí)，電極反應(yīng)式為：陽極 ，陰極 ；加入食鹽的目的是 。(2)在水溶液中將Cr2O72-離子還原成Cr3+離子的還原劑為溶液中的 離子，此氧化還原反應(yīng)的離子方程式是 。(3)在處理廢水的過程中，溶液的pH不斷升高，由酸性變?yōu)閴A性是通過 和 途徑來實(shí)現(xiàn)的。(4)將Cr3+轉(zhuǎn)變成不溶性氫氧化物的離子方程式為 ，同時(shí)還有 沉淀生成。18（30分）人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，電池發(fā)揮著越來越重要的作用，大至宇宙火箭、人造衛(wèi)星、空間電視轉(zhuǎn)播站、飛機(jī)、

18、輪船，小至電腦、收音機(jī)、照相機(jī)、電話、助聽器、電子手表、心臟起搏器等，都離不開各式各樣的電池。以下每小題中的電池即為廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面的實(shí)用電池，請根據(jù)題中提供的信息，填寫空格。（1）電子表和電子計(jì)算器中所用的是鈕扣式的微型銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解液為KOH溶液。工作時(shí)電池總反應(yīng)為：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。 工作時(shí)電流從 極流向 極（兩空均選填“Ag2O”或“Zn”）。 電極反應(yīng)式為：正極 ，負(fù)極 。 工作時(shí)電池正極區(qū)的pH （選填“增大”“減小”或“不變”）。（2）蓄電池在放電時(shí)起原電池作用，在充電時(shí)起電解池的作用。愛迪生蓄電池

19、放電充電分別在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。 放電時(shí)，正極為 。正極的電極反應(yīng)式為 。充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為 。該蓄電池中的電解質(zhì)溶液應(yīng)為 （選填“酸性”或“堿性”）溶液。（3）1991年我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已經(jīng)研制成功。這種燈以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水?dāng)?shù)分鐘就發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2050倍。試寫出這種新型電池的電極反應(yīng)式：正極 ，負(fù)極 。（4）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃

20、氣，空氣與CO2的混合氣為正極助燃?xì)?，制得?50下工作的燃料電池。已知負(fù)極反應(yīng)式為：2CO+2CO32-=4CO2+4e。則正極反應(yīng)式為 ，總電池反應(yīng)式為 。（5）氫鎳電池是新型的二次電池，它的突出優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)壽命長，1987年起在地球同步軌道條件下工作壽命超過10年。其正極為氧化鎳，負(fù)極為氫電極。電解質(zhì)溶液為密度1.3g/cm3左右的氫氧化鉀水溶液。電池總反應(yīng)為：H2+2NiOOH2Ni(OH)2。則放電時(shí)的電極反應(yīng)式為：正極 ，負(fù)極 。19（6分）銀制器皿日久表面因生成硫化銀而變黑色。有人設(shè)計(jì)用原電池原理加以除去，其具體做法是：將一定濃度的食鹽水放入一鋁制容器中，再將表面變黑的銀器沉入其中

21、，放置一段時(shí)間后，不僅能褪去黑色，而且還不損失銀。試回答：（1）該原電池的負(fù)極反應(yīng)式是 ；（2）該原電池的總反應(yīng)式是 。20（13分）取Pt和Zn為電極材料埋入人體內(nèi)作為心臟起搏器的能源，它跟人體的體液中含有一定濃度的溶解O2、H+和Zn2+進(jìn)行作用。（1）其正極的反應(yīng)式為 負(fù)極的反應(yīng)式為 （2）該電池在0.8V、40uw條件下進(jìn)行工作，則工作電流為 A。（3）將5g鋅埋入人體內(nèi)，則可維持多少年才需要第二次手術(shù)進(jìn)行更換（取二位有效數(shù)字）？（4）心臟起搏器是一種人造心臟激勵(lì)器。它向心臟發(fā)送小的電脈沖，以使心臟有規(guī)則地跳動。大多數(shù)起搏器是由鋰電池或銀鋅電池驅(qū)動。有一種心臟起搏器中使用的新型LiI2

22、電池使用壽命可超過10年，其反應(yīng)可簡化為：2Li+I2=2LiI。則工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)為 ，根據(jù)你所學(xué)的堿金屬的有關(guān)知識判斷：該新型鋰電池中能否用LiI水溶液作電解液？ （選填“能”或“不能”）原因是。21（10分）如右圖所示是某位同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)進(jìn)行電解硫酸銅溶液實(shí)驗(yàn)的電路。電源由10個(gè)電壓為1.5V的電池串聯(lián)組成電池組，測得其總內(nèi)阻為0.5，電解質(zhì)溶液為500mL，1.0mol/L的硫酸銅溶液，以鉑做電極。20min后a極增重 1.6g（設(shè)電解過程中溶液體積保持不變，且不考慮電解池的反電動勢）。（1）M是 極，b是 極；（2）電解池的平均電阻是 ；（3）若要使電解池中溶液恢復(fù)至電解前的狀態(tài)

23、，可加入 A CuSO4固體 B 水 C CuO D Cu(OH)2 （4）電解后溶液的pH值為 。22（10分）如右圖所示，一金屬桿ab在兩水平平行的導(dǎo)軌間向右做勻速直線運(yùn)動，其速度為v1m/s，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。導(dǎo)軌間的寬度為l1m，其間有一豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度B1T，現(xiàn)用導(dǎo)線與插入電解槽中兩惰性電極CD相連，回路的總電阻為1，電解液為CuSO4，問：（l）哪一個(gè)電極為負(fù)極，析出何種物質(zhì)？（2）寫出電解CuSO4水溶液的離子方程式。（3）析出的物質(zhì)質(zhì)量為多少克？參考答案一、選擇題1.C 2.D 3.D 4.C 5.B 6.B 7.B 8.CD 9.C 10.C 11.D 12.A 13.A 14.BD 15.D 16.C二、綜合題17(1) 陽極：Fe-2e=Fe2