原电池与电解池练习题及解析

化学专题6 原电池与电解池[高考考向]学科内重点热点分析原电池与电解池是高考每年都涉及的内容，本专题的考查要求为：（1）理解原电池原理。

熟记金属活动性顺序。

了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。

（2）了解电解和电镀的基本原理及应用。

高考考查的方式除了以课本知识为基点的原电池和电解池原理的直接考查外，还给出以最新电池等新科技和新知识为信息的信息迁移题，以考查学生对课本知识的灵活运用和信息处理能力。

跨学科重点热点分析以原电池和电解池原理为主的电化学是主要与物理学科交叉的重要契合点之一。

原电池和电解池均与物理中的电学相关，它们之间沟通的最主要途径是电路中通过的电子电量，由此可发散至电路的连接、电功率、电流强度、电压、电阻等的计算。

[学科内综合能力测试例释][例1]下列关于铜电极的叙述正确的是A．铜锌原电池中铜是正极B．用电解法精炼铜时粗铜作阴极C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极[解析]本题通过对铜电极的判定，将原电池和电解池综合在一起进行考查，意在从中了解考生对电能与化学能转变原理的理解。

题目有一定的知识跨度，在考查知识的同时，也考查了考生思维的严密性和整体性。

在铜锌原电池中，与铜相比，锌易失去电子，因而锌极是负极，则铜极是正极，选项A正确；精炼铜时，需将其中的铜变成铜离子，再在阴极还原成铜。

因而在电解池中粗铜应作为阳极，选项B错误；在工件上镀铜时，需要将溶液中的铜离子还原成铜而沉积在工件上。

用作向溶液中供给铜离子的通则必须作为阳极，选项C 正确；电解硫酸时，金属铜如果作为阳极，它将以铜离子的形式被溶解而进入电解液，当电解液内有H+、Cu2+两种离子共存时，后者将在阴极放电。

这样阴极的生成物将是铜而不是氢气，达不到制氢气和氧气的目的。

选项D不对。

[答案]A、C[例2]将质量分数为0.052的NaOH溶液1L（密度为1.06g·cm-3）用铂电极电解，当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010时停止电解，则这时溶液中应符合的关系是信息，借以考查考生思维的敏捷性。

常规解：由题设条件可知，1LNaOH溶液中含有的溶质质量为：1000mL×1.06g·cm-3×0.052=55.12g，电解稀硫酸事实上消耗了水，使溶液浓度增大，停止电解时溶质的质量分数为0.062，停止电解时溶液的质量为：g g 889062.012.55=。

则被电解的水为：1060g-889g=171g 。

根据电解水的化学方程式不难算出：在阳极析出的氧气为：g g 1521816171=⨯，在阴极析出的氢气为：g g 19182171=⨯，选项B 正确；非常规解：根据电解NaOH 溶液事实上是电解水这一结论，可看出随着电解的进行，溶液中溶质的质量分数增加，这样，C 、D 两项应予否定。

电解水是阳极析出的是氧气，阴极析出的是氢气，它们的物质的量之比应为2︰1，前者质量大于后者，只有选项B 符合题意。

[答案]B[例3]将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A 通电10min ，然后将电源反接，以电流`强度为2A 继续通电10min 。

试回答：（1）铜电极和铂电极质量为横坐标，时间为纵坐标，分别作出铜电极、铂电极的质量和时间的关系图。

（2）上述过程中发生的现象是：铜电极 ；铂电极 。

（3）最后时刻两电极的电极反应式：铜电极 ；铂电极 。

[解析]作图题是近年来出现的一种新题型,这类题提供一些化学变化过程和必要的数据等条件,要求学生按照题中规定作出相关化学图像。

由于学生必须根据题中制定的情景或数据，将化学知识按内在联系统摄成规律，并将其抽象为数学问题，利用数学工具解决化学问题，所以这类题对考生的深层次思维能力的考查还是很有成效的。

本题将电解原理和化学图像相结合，对学生的化学知识的考查更加深入。

开始10min ，阳极反应为：Cu-2e=Cu 2+，阴极为：Cu 2++2e=Cu 。

所以铜片质量减少，铂片质量增加，铜片上所溶解的铜与铂片上析出的铜的质量相等。

后10min ，电源反接，表面附有铜的铂片成为阳极，铜片成为阴极。

又由于电流强度为开始的2倍，附着在铂片上的铜在5min 时即完全溶解，后5min ，阳极的电极反应式为：4OH -—4e=O 2↑+H 2O ，此时阳极铂片质量不发生变化。

作为阴极的铜片在5min 即恢复到开始时的质量，后5min 质量继续增加。

[答案]（1）（2）由上述分析可知：铜片先变薄，后增厚；铂片先有铜沉积，后铜溶解，铜溶解完，又有气体产生。

（3）铜电极：Cu 2++2e=Cu ；铂电极：4OH -—4e=O 2↑+2H 2O 。

[跨学科知识板块渗透统整表][跨学科综合能测试例释][例题] 某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿佛加德罗常数值，其实验方案的要点为：① 用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如图：②在电流强度为I 安培，通电时间为ts 钟后，精确测得某电极上析出的铜的质量为mg 。

试回答：（1）连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。

下同）E 接 ，C 接 ， 接F 。

实验线路中的电流方向为 → → →C → → 。

（2）写出B 电极上发生反应的离子方程式 ，G 试管中淀粉KI 溶液变化的现象为 ，相应的离子方程式是 。

（3）为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序应是 。

（选填下列操作步骤的编号）①称量电解前电极的质量②刮下电解后电极上的铜并清洗③用蒸馏水清洗电解后电极④低温烘干电极后称量⑤低温烘干刮下的铜后称量⑥再次烘干后称量至恒重（4）已知电子的电量为 1.6×10-19C 。

试列出阿佛加德罗常数的计算表达式：N A 。

[解析]本题将物理中电路连接与化学中仪器连接相结合，将电学知识与电解原理相结合，并设置一个利用电解方法来验证阿佛加德罗常数的全新情境，具有一定的深度和灵活性。

解题时应将理化相关知识有机融合，方能解决相关问题。

（1）由于U 形管右侧有一处理气体的支管，所以可断定B 电极为有Cl 2生成的一极，即为阳极。

显然F 应与B 连接，A 为阴极，结合安培计接入线路的物理知识，A 应接C ，D 接E 。

（2）电解CuCl 2，阴、阳两极的电极反应式为：阴极：Cu 2++2e=Cu ；阳极：2Cl －-2e=Cl 2↑生成的Cl 2通入G 试管，与KI 反应，置换出I 2，I 2可使淀粉溶液呈现蓝色。

（3）为了精确测定电极上析出的铜的质量，显然应采用测定电解前后A 电极的增重的方法。

具体操作为：在电解前先称量A 电极的质量，电解后先用蒸馏水清洗电极（洗去附着的离子），然后需将电极烘干（除去附着的水），为防止Cu 被氧化，应在低温下烘干后再进行称量，为防止误差，还应再低温烘干称量，直至恒重。

（4）电解时，当电流强度为IA ，通电时间为ts 钟内，通过的总电量为：Q=ItC ，通过的电子的物质的量为AN It ⨯⨯-19106.1mol 。

由题意知阴极析出mgCu ，转移的电子的物质的量为mol m 264⨯ 。

由上述分析可建立等式：264106.119⨯=⨯⨯-m N It A ， 由此式即可得N A 的表达式。

[答案]（1）E 接D 、C 接A 、B 接F ；F →B →A →C →D →E（2）2Cl －-2e=Cl 2↑；变蓝色；Cl 2+2I －=2Cl －+I 2（3）①③④⑥（4）19106.1264-⨯⨯=m It N A [综合能力测试]一、选择题（每题4分，共64分）1．钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是A.2H ++2e == H 2↑B.Fe 2++2e == FeC.2H 2O+O 2+4e == 4OH -D.Fe 3++e == Fe 2+2．以下现象与电化腐蚀无关的是A 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C 锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D 银质奖牌久置后表面变暗3．A 、B 、C 是三种金属,根据下列①、②两个实验,确定它们的还原性强弱顺序为①将A 与B 浸在稀硫酸中用导线相连,A 上有气泡逸出,B 逐渐溶解②电解物质的量浓度相同的A 、C 盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极)A.A>B>CB.B>C>AC.C>A>BD.B>A>C4．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5．在外界提供相同电量的条件，Cu 2+或Ag +分别按Cu 2++2e →Cu 或Ag ++e →Ag 在电极上放电，电极上析出铜的质量为1.92g ，则析出银的质量为A ．1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g6．100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成的氢气的总量，可采用的方法是A ．加入适量的6 mol/L 的盐酸B ．加入数滴氯化铜溶液C ．加入适量蒸馏水D ．加入适量的氯化钠溶液7．用两支惰性电极插入500 mL AgNO 3溶液中，通电电解。

当电解液的pH 从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是A ．27 mgB ．54 mgC ．108 mgD ．216 mg8．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。

氢镍电池的总反应式是根据此反应式判断，下列叙述中正确的是A.电池放电时，电池负极周围溶液的PH 不断增大B.电池放电时，镍元素被氧化C.电池充电时，氢元素被还原D.电池放电时，2H 是负极9．用惰性电极电解M （NO 3）x 的水溶液，当阴极上增重a g 时，在阳极上同时产生b L 氧气（标准状况）：从而可知M 的原子量为 A.b ax 4.22 B.b ax 2.11 C.b ax 6.5 D.bax 5.2 10．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:今若制得Cl 20.050mol ，这时电池内消耗的H 2SO 4的物质的量至少是A.0.025molB.0.050molC.0.10molD.0.20mol11．将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.1:2:3B.3:2:1C.6:3:1D.6:3:212．右图中x 、y 分别是直流电源的两极,通电后发现a 极板质量增加,b 极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是13．将Al 片和Cu 片用导线相连，一组插入浓HNO 3溶液中，一组插入稀NaOH 溶液中，分别形成了原电池，则在这两个原电池中，正极分别为A Al 片、Cu 片B Cu 片、Al 片C Al 片、Al 片D Cu 片、Cu 片14．盐溶液电解时，在相同时间作用下，析出金属物质的量取决于A 电极的性质B 电流强度放电充电 C 所加电压 D 金属离子的价数15．A 、B 、C 三个电解槽，A 槽是CuCl 2水溶液，纯铜片做阴极，B 、C 都是AgNO 3水溶液，纯银丝做阴极，先将A 、B 槽并联，再与C 槽串联进行电解，当B 槽中银丝质量增加0.108g ，C 槽银丝质量增加0.216g 时，A 槽中铜片质量增加为A 0.216gB 0.108gC 0.064gD 0.032g16．锂电池是新型高能电池，它以质轻、容量大而受到普遍重视，目前已经制成多种功能的锂电池，某种锂电池的总反应可表示为Li ＋MnO 2→LiMnO 2，若该电池提供0.5C 电量，则消耗正极材料的质量约为（其他损耗忽略不计）A 3.5gB 7gC 4.52×10－4gD 43.5g二、综合题（共86分）17．（17分）工业上为了除去含Cr 2O 72-离子的酸性废水，采用以下处理方法：往工业废水中加入适量的食盐水1~2g/L ；以铁作为电极进行电解：鼓入空气，经过一段时间后，使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准。