[远程授课]2020届高考化学总复习-原电池与电解池的工作原理命题分析

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原电池与电解池的工作原理命题分析

东莞中学松山湖学校童建军

电化学知识是理论部分的一个重要内容，也是历年高考的热点。电化学知识既涉及到理论知识，又与

元素化合物知识密切相关。纵观高考的命题来看，电化学知识的考查在考题中得到充分体现，出现频率很

高。从考试题型来看，试题常以选择题居多，也有以填空、简答、实验、计算等形式命题。从考试的知识

点来看，试题多与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)

等问题相联系着重考查电极反应的书写、两极判断、反应类型判断、电子的转移方向和数目计算、电子或

离子的移动方向、电解质的变化、金属的腐蚀与保护等内容。

考向一、原电池的工作原理

原电池是将化学能直接转化为电能的一种装置。其原理也是通过化学反应（在正负极发生不同的氧化

还原反应）使闭合电路中产生电子流，从而产生电流的。原电池理论考题灵活多变、难度大、综合性比较

强，既考查对基础知识的掌握，也考查知识迁移，综合应用知识分析、解决问题的能力，还考察的信息捕

捉能力和创新思维能力。原电池考查的主要内容有原电池原理、形成的条件、电极名称及电极反应，以及

对一些新型电池的电极反应的书写。

【例题 1】利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，

a、b 为惰性电极。利用该装置可将污水中的有机物(以 C6H12O6为例)经氧化而除去，从而达到净化水的目的。

下列说法不正确的是( )

A．a 为负极，电极反应式为：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋

B．反应过程中产生的质子透过离子交换膜扩散到好氧区

C．装置中的离子交换膜是阳离子交换膜

D．该装置可把电能转化为生物质能[来源:学科网 ZXXK]

【解析】该燃料电池中 C6H12O6在负极反应生成二氧化碳，电极反应式为 C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H

＋，故A 正确；根据装置图可知，质子透过离子交换膜扩散到好氧区，故B 正确；C项，质子可透过离子交

换膜扩散到好氧区，所以装置中的离子交换膜是阳离子交换膜，故C 正确；该装置为原电池，可将生物质

能转化为电能，故 D 不正确。

【答案】D

考向二、电解池的工作原理

电解是将电能转化为化学能的一种重要方法。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原

反应的过程叫做电解。把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。对于电解原理及其应用的考查角

度多种多样且方式灵活多变，命题点侧重于考查对基础知识的综合应用能力，题型既源于教材，又高于教

材。正确区别原电池、电解池和电镀池的不同，掌握原电池、电解规律的应用及有关电解的方法技巧是必

考的内容之一，其知识要点是两个原理（原电池原理、电解原理）、一个规律（电解规律）、两个应用

（原电池原理的应用和电解原理的应用）、一类计算（电解的计算）。

【例题 2】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)：

(1)写出阳极的电极反应式_______________________________。

(2)分析产品室可得到 H3PO2的原因_________________。

(3)早期采用“三室电渗析法”制备 H3PO2将 “四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2稀溶液代替。并

撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质。该

杂质产生的原因是：__________________________。

【解析】(1)阳极发生氧化反应，由于 OH－的放电性大于 SO，则在反应中 OH－失去电子，电极反应式为 2H2O

－4e－===4H＋＋O2↑。(2)阳极室H2O放电产生 H＋，H＋进入产品室，原料室中的 H2PO穿过阴膜扩散至产品室，

两者发生反应：H＋＋H2PO H3PO2。(3)如果撤去阳膜，H2PO 或 H3PO2可能被氧化为 PO。

【答案】(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(2)阳极室的 H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 H2PO穿过阴膜扩散

至产品室，二者反应生成 H3PO2(3)PO　H2PO 或 H3PO2被氧化

考向三、金属腐蚀与保护

金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属

与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，根据与金属接触的气体或液体物质不同，金属腐蚀可分为两类：化

学腐蚀是指金属与接触到的干燥气体(如 O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而

引起的腐蚀，腐蚀的速率随温度升高而加快。电化学腐蚀是指不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原

电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。金属的防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使

金属不被氧化。从金属腐蚀的反应实质、影响因素等方面分析，确定金属防护的方法。

【例题 3】支持海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其

中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

【解析】A．外加强大的电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，故A 正确；B．通电后，被保护的钢管柱作

阴极，高硅铸铁作阳极，故B 正确；C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，故C错误；D．

外加电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，故 D 正确。

【答案】C

电化学试题在解题过程中有很强的规律性，解题过程中建立好思维模型，即首先分析池型，确定用

电解原理还是原电池原理进行分析，然后分析电解材料及反应物质，写出电解反应；再分析电子及离子流

动方向，最后分析整个过程中量的关系。电化学反应过程是以氧化还原反应为基础的，必须要用氧化还原

的规律方法进行分析。

【对点训练】

1.Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池方程式为 2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。

有关该电池的说法正确的是(　　)

A.可用于海上照明供电 B.负极反应为 AgCl＋e－===Ag＋Cl－

C.Mg 为电池的正极 D.AgCl为正极，发生了氧化反应

【解析】Mg－AgCl电池工作时将化学能转化为电能，可用于海上照明供电，A 项正确；该电池中 Mg 发生氧

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