高中化学选修4原电池与电解池讲义及习题(含答案)

特性化辅导讲义讲义编号学员编号：年级：高二课时数：学员姓名：辅导科目：化学学科老师：授课课题电化学基础-原电池、电解池授课时间刚好段年月日星期时段：—教学目标1.理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件2.驾驭电极反应和原电池总反应方程式的书写3.相识化学能与电能的相互转化教学内容与过程1．原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。

这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。

这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。

形成条件①电极：两种不同的导体相连；②电解质溶液：能与电极反应。

③能自发的发生氧化还原反应④形成闭合回路①电源；②电极（惰性或非惰性）；③电解质（水溶液或熔化态）。

反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应总反应：4Al+3O 2+6H 2O = 4Al （OH ）3特点：这种海水电池的能量比“干电池”高20﹣50倍． （6）高能电池﹣锂电池该电池是20世纪70年头研制出的一种高能电池．由于锂的相对原子质量很小，所以比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特殊大，运用寿命长，适用于动物体内（如心脏起搏器）．因锂的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂．如作心脏起搏器的锂﹣碘电池的电极反应式为：负极：2Li ﹣2e ﹣ = 2Li + 正极：I 2+2e ﹣ = 2 I ﹣总反应式为：2Li+I 2 = 2LiI练习：（9分）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiCIO 4。

溶于混合有机溶剂中，Li +通过电解质迁移入MnO 2晶格中，生成LiMnO 2。

回答下列问题：（1）外电路的电流方向是由____极流向____极。

（填字母） （2）电池正极反应式为 。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？____（填“是”或“否”），缘由是____________。

（4）MnO 2可与KOH 和KClO 3，在高温下反应，生成K 2MnO 4，反应的化学方程式为_______________。

K 2MnO 4在酸性溶液中歧化，生成KMnO 4和MnO 2的物质的量之比为___________。

二、二次电池1、定义：二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生．这类电池可以多次重复运用．2、常见的二次电池：（1）铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO 2，负极板上覆盖有Pb ，电解质是H 2SO 4． 铅蓄电池放电的电极反应如下： 负极：Pb+SO 42﹣﹣2e ﹣=PbSO 4（氧化反应）正极：PbO 2+SO 42﹣十4H ++2e ﹣=PbSO 4+2H 2O （还原反应）总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十2H2O铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极：PbSO4+2e﹣=Pb+SO42﹣（还原反应）阳极：PbSO4+2H2O﹣2e﹣=PbO2+SO42﹣十4H+（氧化反应）总反应：2PbSO4十2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pb+PbO2+2H2SO4⇌2PbSO4十2H2O练习：已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量削减11.2 g。

请回答下列问题。

(1)A是铅蓄电池的极，铅蓄电池正极反应式为，放电过程中电解液的密度(填“减小”、“增大”或“不变”)。

(2)Ag电极的电极反应式是，该电极的电极产物共 g。

(3)Cu电极的电极反应式是，CuSO4溶液的浓度(填“减小”、“增大”或“不变”)(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变更曲线，则x表示。

a．各U形管中产生的气体的体积b．各U形管中阳极质量的削减量c．各U形管中阴极质量的增加量（2）碱性镍镉电池：该电池以Cd和NiO（OH）（氢氧化镍酰）作电极材料，NaOH作电解质溶液．负极：Cd+2OH﹣﹣2e﹣=Cd（OH）2正极：2NiO（OH）+2H2O+2e﹣=2Ni（OH）2+2OH﹣总反应式为：Cd+2NiO（OH）+2H2O=Cd（OH）2+2Ni（OH）2充电时：阳极发生如下反应Ni(OH)2–e- + OH- = NiO(OH) + H2O阴极发生的反应：Cd(OH)2+ 2e-= Cd + 2OH-总反应为：2Ni(OH)2 + Cd(OH)2= 2NiO(OH)+ Cd+ 2 H2O从上述两种蓄电池的总反应式可看出，铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，同时还消耗电解质硫酸，使溶液中的自由移动的离子浓度减小，内阻增大，导电实力降低．而镍﹣镉电池在放电时只消耗水，电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变更，内阻几乎不变，导电实力几乎没有变更．练习：镉镍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：Cd+2NiOOH+ 2H2O Cd（OH）2+2Ni（OH）2，由此推断错误的是：（）A．放电时，Cd作负极B．放电时，NiO(OH)作负极C．电解质溶液为碱性溶液D．放电时，负极反应为Cd+2OH-－2e-=Cd(OH)2（3）氢镍可充电池：该电池是近年来开发出来的一种新型可充电池，可连续充、放电500次，可以取代会产生镉污染的镍﹣镉电池．负极：H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O正极：2NiO（OH）+2H2O+2e﹣=2Ni（OH）2+2OH﹣总反应式为：H2+2NiO（OH）=2Ni（OH）2练习：氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，可以取代会产生隔污染的镉镍电池。

氢镍电池的总反应式H2+NiO(OH)Ni(OH)2，依据此反应式推断，下列叙述中正确的是（）练习：固体氧化物燃料电池（SOFC ）以固体氧化物作为电解质，O 2-可以在其内部自由通过。

其工作原理如图所示。

下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是[ ]A ．电极b 为电池负极，电极反应式为O 2+4e -==2O 2-B ．固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C ．若H 2作为燃料气，则接触面上发生的反应为H 2+2OH -－4e -==2H ++H 2O D ．若C 2H 4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C 2H 4+6O 2-－12e -==2CO 2+2H 2O （5）熔融盐燃料电池：该电池用Li 2CO 3和的Na 2CO 3熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO 2的混合气为阴极助燃气，制得在6500C 下工作的燃料电池．熔融盐燃料电池具有高的发电效率． 负极：2CO+2CO 3 2﹣﹣4e ﹣=4CO 2 正极：O 2+2CO 2+4e ﹣=2CO 3 2﹣ 总反应式为：2CO+O 2=2CO 2． 5．化学腐蚀和电化腐蚀的区分化学腐蚀电化腐蚀 一般条件 金属干脆和强氧化剂接触 不纯金属，表面潮湿 反应过程 氧化还原反应，不形成原电池。

因原电池反应而腐蚀有无电流 无电流产生有电流产生反应速率 电化腐蚀＞化学腐蚀结果使金属腐蚀 使较活泼的金属腐蚀6.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区分电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O电解====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，pH增大8．电解原理的应用A、电解饱和食盐水（氯碱工业）⑴反应原理阳极： 2Cl- - 2e-== Cl2↑阴极： 2H+ + 2e-== H2↑总反应：2NaCl+2H2O电解==== H2↑+Cl2↑+2NaOH⑵设备（阳离子交换膜电解槽）①组成：阳极—Ti、阴极—Fe②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻挡阴离子和气体通过。

⑶制烧碱生产过程（离子交换膜法）①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR)②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。

阴极H+放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。

B、电解冶炼铝⑴原料：（A）冰晶石：Na3AlF6= 3Na++ AlF63-（B）氧化铝：铝土矿NaOH——→过滤NaAlO2CO2——→过滤Al(OH)3∆→ Al2O3⑵ 原理：阳极 2O2－－ 4e- =O2↑阴极 Al3＋+ 3e- =Al图20-1A．NaOH B．H2SO4C．AgNO3D．Na2SO44．(01年上海)铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ D）A．阴极B．正极C．阳极D．负极5．用铂电极（惰性）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是（AC）A．稀NaOH溶液 B．HCl溶液C．酸性MgSO4溶液 D．酸性AgNO3溶液6．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（BC）A．原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C．原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D．原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应7．(00上海)在外界供应相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e→Ag在电极上放电，其析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（B）8．(02上海)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全汲取，制得有较强杀菌实力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分推断正确的是（B）A．a为正极，b为负极；NaClO和NaClB．a为负极，b为正极；NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl9．(02春季理综)通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为＋1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）︰n（硝酸亚汞）＝2︰1，则下列表述正确的是（D）A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（银）︰n（汞）＝2︰1充电 B ．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C ．硝酸亚汞的分子式为HgNO 3 D ．硝酸亚汞的分子式为Hg 2(NO 3)210．(03江苏)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 （ D ） A ．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH 不变 B ．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH －，故溶液pH 减小C ．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D ．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:111．右图是电解CuCl 2溶液的装置，其中c 、d 为石墨电极。