高中化学 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 1918

2171=⨯，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）

m(Pt)/g

（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 。