课件62张PPT。第1节 化学反应的热效应…………三年29考 高考指数:★★★★★
1．了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。
2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3.了解热化学方程式的含义。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。
了解化学在解决能源危机中的重要作用。
5.了解焓变与反应热的含义。了解ΔH=H(反应产物)—H(反应物)表达式的含义。
6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。一、反应热
1．反应热和焓变
(1)反应热：化学反应中__________________；
(2)焓变：_________的总焓与_______的总焓之差，符号：ΔH，单位为kJ·mol-1。即：
ΔH= _______________________。
(3)表示方法：用ΔH表示，若________表示为吸热，若
_________表示为放热。放出或吸收的热量反应产物反应物H(反应产物)-H(反应物)ΔH＞0ΔH＜02.吸热反应与放热反应
(1)从能量高低角度表示。反应物能量生成物放热反应△H<0生成物△H>0吸热反应反应物能量(2)从化学键角度表示。放热 吸热 二、中和反应反应热的测定——“一、一、三”
1.一种仪器——量热计测定反应前后溶液的温度使反应充分进行、体系的温度均匀保温作用反应容器2.一个原理——计算公式
Q=__________。
其中C表示溶液及量热计的_____，T1、T2分别表示_________
__________________。
3.三个注意事项
(1)碎泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是__________，
减少实验过程中的热量损失。
(2)为保证酸完全中和，采取的措施是__________。
(3)为使测得的数据尽可能无误差，应采用能生成可溶性盐的稀强酸与稀强碱。-C(T2-T1)热容反应前和反应后体系的温度保温隔热碱稍过量三、热化学方程式
1.一个关系
热化学方程式能够表示_________________和___________的关系。
2.两种意义
表明化学反应中的物质变化和_______变化。
如2H2(g)+O2====(g)2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1：表示在298 K、101 kPa条件下，
______________________________________________________________________。参加反应物质的量反应的焓变能量2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l)时释放571.6 kJ的能量四、盖斯定律——“只看结果，不管过程”
1.内容
不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应焓变是____
___。
2.应用
化学反应的焓变只与始态和终态有关，而与反应途径无关，利用盖斯定律可以间接计算某些反应的焓变。
如：由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径：
途径一：A→B(ΔH)
途径二：A→C→B(ΔH1＋ΔH2)相同的则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为_________________。ΔH=ΔH1＋ΔH2五、能源不可再生 可再生 1.需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热
就能进行的反应也不一定是放热反应。( )
【分析】需要加热才能进行的反应可能是放热反应，如煤的燃烧；不需要加热就能进行的反应可能是吸热反应，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应。
2.已知反应2H2(g)＋O2(g)====2H2O(l) ΔH<0，则H2(g)与
O2(g)的能量大于H2O(l)的能量。( )
【分析】化学反应是定量完成的。应该是2 mol H2(g)与
1 mol O2(g)的总能量比2 mol H2O(l)总能量高。√×3.同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)====2HCl(g)在光照和点燃条件
下进行反应的ΔH不同。( )
【分析】1 mol H2(g)和Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)反应的ΔH为定值，与反应条件无关。
4.强酸和强碱在稀溶液中完全中和生成1 mol H2O(l)，放出
57.3 kJ热量，浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)，反
应放出57.3 kJ的热量。( )
【分析】浓硫酸在溶解过程中还会放热，反应过程中放出的热量大于57.3 kJ。××5.若已知相同条件下反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH1,
反应2SO2(s)+O2(g) 2SO3(g) ΔH2,则ΔH1＞ΔH2。
( )
【分析】SO2和O2反应生成SO3的反应是放热反应，焓变为负值，气态SO2反应时比固态SO2放出的热量多，ΔH小，ΔH1<ΔH2。× 热化学方程式的书写及正误判断应注意的问题
1.物质状态
物质所处的状态不同，ΔH值不同，所以必须注明物质状态。固态、液态、气态、溶液分别用符号s、l、g、aq表示。
2.反应条件
(1)热化学方程式不用标反应条件。如氢气在空气中燃烧生成液态水的热化学方程式为：H2(g)＋1/2O2(g)====H2O(l) ΔH=－285.8 kJ·mol－1，不用标明反应条件“燃烧”。(2)不管反应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的热效应都是指完全反应时的热效应。
(3)在298 K，101 kPa进行的反应，可不标明温度和压强，不在此条件下进行的反应需要标明温度和压强。
3.反应焓变(ΔH)
(1)单位：kJ·mol－1。
(2)符号：放热反应为“-”；吸热反应为“+”。4.化学计量数
(1)化学计量数表示的是物质的量。
(2)化学计量数可以为分数。
(3)ΔH的数值与对应的热化学方程式中化学计量数有关。
如：H2(g)＋1/2O2(g)====H2O(l) ΔH=a kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)====2H2O(l) ΔH=b kJ·mol－1
则a、b的关系为：b=2a。5．正、逆反应的ΔH的关系
逆反应和正反应的反应焓变数值相等，符号相反。
如2H2(g)＋O2(g)====2H2O(l) ΔH=b kJ·mol－1
2H2O(l)====2H2(g)＋O2(g) ΔH=c kJ·mol－1，
则c=-b。【高考警示钟】
在热化学方程式的书写和判断正误时，常见失误点有：
(1)忽视ΔH的正负。
(2)忽视ΔH的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时，ΔH的数值要相应变化。
(3)忽视物质的状态不同ΔH的数值也不同。【典例1】下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A．0.2 mol KOH稀溶液与0.1 mol H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量，该反应的热化学方程式是KOH(aq)＋1/2H2SO4(aq)
====1/2K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH=－11.46 kJ·mol－1
B．1 g火箭燃料肼(N2H4)气体燃烧生成N2和H2O(g)时，放出
16.7 kJ的热量，则该反应的热化学方程式是N2H4+O2====
N2+2H2O ΔH =－534.4 kJ·mol-1C．2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，该反应的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)====2H2O(l) ΔH=
+285.8 kJ·mol-1
D．4 g CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出222.5 kJ的热量，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为1/4CH4(g)＋1/2O2(g)====1/4CO2(g)＋1/2H2O(l)
ΔH=－222.5 kJ·mol－1【解题指南】解答本题时注意以下两点：
(1)热化学方程式书写时化学计量数、反应焓变和已知题意中反应物物质的量和吸收或放出的热量关系要对应。
(2)书写热化学方程式要注意状态和ΔH的符号。【解析】选D。0.2 mol KOH与0.1 mol H2SO4恰好反应放出11.46 kJ热量，则1 mol KOH与0.5 mol H2SO4完全反应生成
1 mol H2O放出的热量为11.46 kJ×5=57.3 kJ，所以该反应的热化学方程式为KOH(aq)＋1/2H2SO4(aq)====1/2K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH=－57.3 kJ·mol－1，A错；该反应的热化学方程式中，反应物和生成物没有书写状态，B错；H2燃烧的热化学方程式为放热反应，ΔH为负值，C错；4 g CH4的物质的量为1/4 mol，完全燃烧放出222.5 kJ 热量，该反应的热化学方程式正确。【互动探究】(1)C项中其他条件不变，则液态水电解生成H2和O2的热化学方程式怎样表示？
提示：1 mol H2完全燃烧生成1 mol H2O(l)放出285.8 kJ热量，则1 mol H2O(l)完全分解的热化学方程式为H2O(l)====
H2(g)＋1/2O2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol－1。
(2)D项中表示甲烷燃烧的热方程式如何书写？
提示：1 mol CH4完全燃烧放热222.5 kJ×4=890 kJ，所以CH4燃烧的热方程式为CH4(g)＋2O2(g)====CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH=－890 kJ·mol－1。 反应焓变的计算
1.利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应焓变当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。
2．根据计算书写热化学方程式
根据一定量的反应物或生成物的量计算出反应放出或吸收的热量，换算成1mol反应物或生成物的热效应，书写热化学方程式。3.根据图示中能量变化来确定焓变
ΔH=H(生成物)-H(反应物)
如图Ⅰ：ΔH=H1-H2＜0，该反应为放热反应；
图Ⅱ：ΔH=H2-H1＞0,该反应为吸热反应；焓变=a-b。4.根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变
如H2与Cl2燃烧生成HCl的反应，H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)，断裂旧键吸收的总能量为679 kJ·mol-1，新键形成过程中释放的总能量为862 kJ·mol-1，故该反应的焓变ΔH=679 kJ·mol-1
-862 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1。
5.利用盖斯定律求解——合并方程式
根据已知的热化学方程式，进行相应的变化，然后进行加减得出需要求解的热化学方程式，然后进行必要的有关反应物物质的量或反应吸、放热的有关计算。 如已知下列反应的反应焓变：
CH3COOH(l)+2O2(g)====2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-870.3 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g)====H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1，
则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的
ΔH=-488.3 kJ·mol-1。6.利用热化学方程式进行相关量的求算
先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与焓变之间的关系直接求算物质的量或焓变。【高考警示钟】
在进行有关反应焓变的计算时常见失误点有：
(1)根据已知的热化学方程式进行计算时，要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系，然后进行计算。
(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应焓变时，须注意断键和成键的总数，必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。
(3)运用盖斯定律进行计算，在调整方程式时，要注意ΔH的正负和数值也要随之调整。【拓展延伸】反应焓变的大小比较
1.同一反应的生成物状态不同时
如：A(g)＋B(g)====C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)====C(l) ΔH2<0
C(g)====C(l) ΔH3<0
因为ΔH2=ΔH1＋ΔH3，故ΔH1>ΔH2。
2.同一反应的反应物状态不同时
如：S(g)＋O2(g)====SO2(g) ΔH1<0
S(s)＋O2(g)====SO2(g) ΔH2<0S(g)====S(s) ΔH3<0
因为ΔH1=ΔH2＋ΔH3，所以ΔH1<ΔH2。
3.两个有联系的不同反应相比较
如：C(s)＋O2(g)====CO2(g) ΔH1<0
C(s)＋1/2O2(g)====CO(g) ΔH2<0
CO(g)＋1/2O2(g)====CO2(g) ΔH3<0
因为ΔH1=ΔH2＋ΔH3，所以ΔH1<ΔH2。【典例2】(2011·海南高考)已知：
2Zn(s)+O2(g)====2ZnO(s)
ΔH＝－701.0 kJ·mol－1
2Hg(l)+O2(g)====2HgO(s)
ΔH＝－181.6 kJ·mol－1
则反应Zn(s)+HgO(s)====ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为( )
A．+519.4 kJ·mol－1 B．+259.7 kJ·mol－1
C．－259.7 kJ·mol－1 D．－519.4 kJ·mol－1【解题指南】解答本题时应注意以下两点：
(1)两个化学方程式相减时，可将其中一个化学方程式改为倒写；
(2)热化学方程式倒写时，ΔH的符号要改变。【解析】选C。根据反应Zn(s)+HgO(s)====ZnO(s)+Hg(l)可知，在反应中Zn(s)、HgO(s)作反应物，因此需将反应2Hg(l)+O2(g)====2HgO(s) ΔH＝－181.6 kJ·mol－1的热化学方程式倒过来，写成2HgO(s)====2Hg(l)＋O2(g) ΔH=181.6 kJ·mol－1形式，然后与2Zn(s)+O2(g)====
2ZnO(s) ΔH＝－701.0 kJ·mol－1相加可得2Zn(s)＋2HgO(s)====2Hg(l)＋2ZnO(s) ΔH=－519.4 kJ·mol－1，然后将该热化学方程式化简可得Zn(s)+HgO(s)====ZnO(s)+
Hg(l) ΔH=－259.7 kJ·mol－1，C项正确。【技巧点拨】盖斯定律计算的步骤——“找”、“调”、“加”、“查”
找
调
根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成物找出可用的已知热化学反应方程式。①根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方程式的方向，同时调整ΔH的符号。②根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行化简或扩大相应的倍数。
加 将调整好的热化学方程式和ΔH进行加和。
查 检查得出的热化学方程式是否正确。【变式训练】已知298 K、101 kPa时下列反应：
①2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
②C2H4(g)+3O2(g)====2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1
③C2H5OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1
则C2H4(g)+H2O(l)====C2H5OH(l)的ΔH为( )
A．－44.2 kJ·mol－1 B．＋44.2 kJ·mol－1
C．－330 kJ·mol－1 D．＋330 kJ·mol－1【解析】选A。根据C2H4(g)+H2O(l)====C2H5OH(l)可知，涉及到的反应为②③，将反应③写成2CO2(g)＋3H2O(l)====
C2H5OH(l)＋3O2(g) ΔH=+1 366.8 kJ·mol－1，然后与反应②相加可得，C2H4(g)＋H2O(l)====C2H5OH(l)
ΔH=－44.2 kJ·mol－1。【变式备选】已知：
H2(g)＋1/2O2(g)====H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
现有H2和CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，共放出热量3 242.5 kJ，则原混合气体中H2和CH4的物质的量之比是( )
A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3【解析】选D。H2与CH4的混合气体的物质的量为112 L/
22.4 L·mol－1=5 mol，设H2的物质的量为x，CH4的物质的量为y，则反应过程中放出的热量可表示为285.8x＋890.3y=3 242.5 kJ x＋y=5 mol，解得x=2 mol，y=
3 mol，所以H2与CH4的物质的量之比为2∶3，D项正确。1．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)。其中“低碳经济”是核心，下列说法不符合这一主题的是( )
A．减少一次性用品的使用
B．利用太阳能蒸馏海水进行海水的淡化
C．避开公共交通的拥挤，倡导自驾出行
D．海水和淡水交汇处安装半透膜，利用水中电解质浓度的差异进行发电【解析】选C。“低碳经济”指的是低能耗、低污染、低排放为基础的经济。减少一次性用品的使用、利用太阳能蒸馏海水进行海水的淡化、在海水和淡水交汇处安装半透膜，利用水中电解质浓度的差异进行发电都符合低碳经济，避开公共交通、倡导自驾出行不符合低碳经济。2.已知反应X＋Y====M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是( )
A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量
B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行
C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量【解析】选D。因为反应为吸热反应，X与Y的总能量小于M与N的总能量，D对；X与Y 的总能量小于M与N的总能量，但是X的能量不一定低于M的能量，Y的能量不一定低于N的能量，A错；吸热反应不一定需要在加热的条件下才能进行，B错；吸热反应说明反应过程中破坏反应物中的化学键吸收的能量大于形成生成物中的化学键所放出的能量，C错。3.根据以下3个热化学方程式：
2H2S(g)+3O2(g)====2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1
2H2S(g)+O2(g)====2S(s)+2H2O(l) ΔH2=-Q2 kJ·mol-1
2H2S(g)+O2(g)====2S(s)+2H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ·mol-1
对ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系的判断正确的是( )
A.ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B.ΔH1＞ΔH3＞ΔH2
C.ΔH3＞ΔH2＞ΔH1 D.ΔH2＞ΔH1＞ΔH3【解析】选C。由于第2个反应生成的是液态水而第3个反应生成的是气态水，所以放出的热量大小是Q3＜Q2。而第1个反应生成的是SO2(g)，而S(s)燃烧生成SO2(g)的过程是放热的，所以Q1＞Q2，所以总体顺序是Q1＞Q2＞Q3。所以ΔH的大小顺序为ΔH3＞ΔH2＞ΔH1。4.已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ。且氧气中1 mol O＝O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中
1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为( )
A.920 kJ B.557 kJ C.436 kJ D.188 kJ【解析】选C。本题考查了反应热(焓变)的计算方法。由题意
可得
2H2(g)+O2(g) ====2H2O(g) ΔH
2 mol ΔH
0.5 mol -121 kJ·mol-1
由上解得 ΔH=-484 kJ·mol-1
设1 mol H—H键断裂吸收的热量为Q,则2Q+496 kJ-4×463 kJ
=ΔH×1 mol，故Q=436 kJ。5.已知：H2(g)+F2(g)====2HF(g) ΔH=－270kJ·mol-1，
下列说法正确的是( )
A．2 L氟化氢气体分解成1 L的氢气和1 L的氟气吸收270 kJ热量
B．1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C．在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于
2 mol氟化氢气体的能量
D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270 kJ【解析】选C。热化学方程式中的化学计量数表示的是物质的量，不是体积和分子个数，A错、D错；因为从HF(g)变为HF(l)的过程放热，所以1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol HF(l)放出的热量大于270 kJ·mol－1，B错；因为1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol HF(g)放出热量，所以1 mol H2与1 mol F2的总能量大于2 mol HF(g)的能量，C对。6.已知下列反应的反应热:
①CH3COOH(l)＋2O2(g)====2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－870.3 kJ·mol-1
②C(s)＋O2(g)====CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol-1
③2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)====CH3COOH(l)
ΔH＝－488.3 kJ·mol-1
请写出H2燃烧生成液态水的热化学方程式＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【解析】由③＋①－②×2可得，2H2(g)＋O2(g)====2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ·mol－1，所以H2(g)＋1/2O2(g)====H2O(l)
ΔH=－285.8 kJ·mol－1。
答案：H2(g)＋1/2O2(g)====H2O(l)
ΔH=－285.8 kJ·mol－17.2011年 9月29日，中国首个空间实验室“天宫一号”目标飞行器成功发射，“天宫一号”由“长征二号FT1”火箭发射。在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2)，当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量的热。已知0.4 mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256 kJ的热量。
(1)写出该反应的热化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)已知H2O(l)====H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1，则16 g液态肼与H2O2反应生成氮气和液态水时，放出的热量是＿＿kJ。(3)上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(4)已知N2(g)+2O2(g)====2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1，N2H4(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g) ΔH=－534 kJ·mol-1，
根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_______________＿＿＿＿＿＿＿。【解析】(1)N2H4与H2O2反应生成N2和H2O，化学方程式为N2H4＋2H2O2====N2↑＋4H2O↑，0.4 mol N2H4反应放出256 kJ的热量，所以N2H4与H2O2反应生成N2和水蒸气的热化学方程式为：
N2H4(l)+2H2O2(l)====N2(g)+4H2O(g)
ΔH=－640 kJ·mol-1。(2)因为H2O(l)====H2O(g) ΔH=＋44 kJ·mol－1，
4 mol H2O(g)变为4 mol H2O(l)放出的热量为44 kJ×4=176 kJ，
则N2H4燃烧生成N2和H2O(l)的热化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)
====N2(g)＋4H2O(l) ΔH=－816 kJ·mol－1，16 gN2H4的物
质的量为0.5 mol，所以反应放出的热量为0.5 mol×
816 kJ·mol－1=408 kJ。(3)因为反应中除了释放出大量的热和快速产生大量气体外，产物为N2和H2O，不污染环境。
(4)N2H4(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)
ΔH=－534 kJ·mol-1 ①，
N2(g)+2O2(g)====2NO2(g)
ΔH=+67.7 kJ·mol-1 ②，
因为N2H4与NO2反应生成N2和H2O，所以①×2－②可得，2N2H4(g)＋2NO2(g)====3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH=－1 135.7 kJ·mol－1。答案：(1)N2H4(l)+2H2O2(l)====N2(g)+4H2O(g)
ΔH=－640 kJ·mol-1
(2)408 (3)生成N2和H2O，对环境无污染
(4)2N2H4(g)+2NO2(g)====3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=－1 135.7 kJ·mol-1课件47张PPT。第2节 电能转化为化学能——电解…………三年12考 高考指数:★★★★
1.了解电解池的工作原理。
2.能写出电极反应和电池反应方程式。一、电解原理
1.电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起＿＿＿＿＿＿＿＿的过程。
2.电解池(也叫电解槽)
电解池是把＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的装置。氧化还原反应电能转变为化学能3.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)
总反应方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑电极名称：阴极反应类型：还原反应电极反应式：Cu2++2e-====Cu电极名称：阳极反应类型：氧化反应电极反应式：
2Cl--2e-====Cl2↑二、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水
阳极：＿＿＿＿＿＿＿＿
阴极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿
总反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿2Cl--2e-====Cl2↑2H++2e-====H2↑2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑2.电镀与电解精炼铜 电镀
（Fe上镀Cu） 电解精炼铜 粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质） 阳极 阴极 电极材料 电极反应 铜 Cu-2e-====
Cu2+ Cu-2e-====Cu2+
Zn-2e-====Zn2+
Fe-2e-====Fe2+
Ni-2e-====Ni2+ 电极材料 电极反应 铁 纯铜 Cu2++2e- ==== Cu 电解质溶液 注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形
成阳极泥。 CuSO4溶液 1.用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应
式为2Cl--2e-====Cl2↑。( )
【分析】错误，活性金属作阳极时，金属首先失电子被氧
化，故阳极反应为：Cu-2e-====Cu2+。
2.Cu+H2SO4====CuSO4+H2↑可以设计成电解池，但不能设计成
原电池。( )
【分析】正确，能设计成原电池的反应是一个自发的氧化还原
反应，而电解池可以是一个非自发的氧化还原反应。×√3.电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。( )
【分析】电解池中阳极发生氧化反应，电解食盐水时，阳极
不能用金属电极，但阴极发生还原反应，故阴极可以用金属
电极。
4.根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和
阴极增加的质量相等。( )
【分析】错误。电解精炼铜时，阴极析出的只有Cu，而阳极
减少的有活泼的Zn、Fe、Ni等形成阳离子存在于溶液中，不
活泼的Ag、Au等形成阳极泥沉在底部，故两极的质量变化不
相等。×× 电极产物的判断与有关反应式的书写
1.电解时电极产物的判断——“阳失阴得”
阳极 金属活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子惰性电极：溶液中的阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物(阴离子放电顺序：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子)阴极溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质
或低价化合物(阳离子放电顺序：
Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Fe2+＞Zn2+＞
H+(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+2.电极反应式的书写——“二判二析一写”
二判
二析
一写 根据电极产物，“写”出电极反应式①“判”断阴阳极
②“判”断是电极材料放电还是溶液中的离子放电①分“析”溶液中离子的种类
②根据离子放电顺序，分“析”电极反应3.电解化学方程式的书写
(1)必须在长等号上标明“通电”或“电解”。
(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解
产物。
如电解CuCl2溶液：CuCl2 Cu+Cl2↑。
(3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。
如电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时，化学方程
式可以写为：2H2O 2H2↑+O2↑。
(4)电解质、水同时被电解，则都要写进方程式中。
如电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH。【高考警示钟】
(1)H+与Fe2+、Zn2+的放电顺序与浓度有关,在酸性溶液中H+比Fe2+、Zn2+易放电，但在中性溶液中Fe2+、Zn2+浓度较大时，Fe2+、Zn2+比H+易放电，如电镀锌。
(2)书写电解化学方程式时，首先看清是电解的水溶液，还是熔融电解质。
(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电。【典例1】铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。研读如图原理图，下列判断不正确的是( )放电
充电A.K闭合时，d电极反应式：
PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+4H++
B.当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol
C.K闭合时，Ⅱ中 向c电极迁移
D.K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极【解题指南】(1)书写电极反应式时应看清充放电的方向，同时注意元素价态的变化；
(2)结合装置，正确判断电极情况；
(3)熟练掌握原电池和电解池工作原理。【解析】选C。当K闭合时，Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中
发生充电反应，d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为：
PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+4H++ ，A项正确；在上述总
反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0.2 mol电子
时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2 mol，B项正确；
当K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，C项错误；当K闭合
一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c
表面生成Pb，放电时作电源的负极，d表面生成PbO2，作电源
的正极，D项正确。【互动探究】(1)K闭合时，试写出Ⅱ池中反应的化学方程式。
提示：2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4。
(2)K闭合时，当电路中转移0.2 mol电子时，c电极的质量如何
变化？
提示：当K闭合时，c电极作阴极，发生还原反应，其电极反应
式为：PbSO4+2e-====Pb+ ，即每当电路中转移2 mol电子
时，1 mol的PbSO4转化为1 mol的Pb，c电极质量减轻96 g，
则电路中转移0.2 mol电子时，c电极质量减轻9.6 g。【变式备选】如图所示，a、b是两根石墨棒，下列叙述正确的是( )A.a是阴极，发生还原反应，b是阳极，发生氧化反应
B.装置工作时，稀硫酸溶液中c(H+)变小、c(Cu2+)变大
C.往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
D.稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变【解析】选D。选项A，Zn为原电池负极，Cu为原电池正极，
故a为阳极，阳极发生氧化反应，b为阴极，发生还原反应。
选项B，Cu不参与电极反应，溶液中无Cu2+。选项C，水电离产
生的H+在b极放电，b 极附近OH-浓度增大，所以b极附近颜色
变红。选项D， 不参与电极反应，其物质的量不变。 电解规律及电解的相关计算
1.以惰性电极电解电解质溶液的四种类型电解质
浓度 电极反应特点 电解
水型 NaOH pH H2SO4 减小 不变 Na2SO4 类型 实例 电解
质溶
液复原 阴：4H++4e- ==== 2H2↑
阳：4OH--4e- ====2H2O+
O2↑ 增大 加水 增大 加水 加水 增大 增大 减小 减小 增大 电解质 电解质 HCl CuCl2 电解质电离出的阴、阳
离子分别在两极放电 电解电
解质型 通氯
化氢 加氯
化铜 水 电解
对象 水 水 电解质
浓度 电极反应特点 放H2
生碱型 pH 类型 实例 电解
质溶
液复原 阴极：H2O放H2生碱
阳极：电解质阴离子放
电 阴极：电解质阳离子放
电
阳极：H2O放O2生酸 放O2
生酸型 电解
对象 NaCl 电解质
和水 生成新
电解质 增大 通氯
化氢 CuSO4 电解质
和水 生成新
电解质 加氧
化铜 减小 2.电解时的放电顺序与电极产物的判断
(1)阳极。
先看电极活性电极
(Fe、Cu、Ag)电极材料自身失
电子，电极被溶解惰性电极
(Pt、Au、石墨)看溶液中阴离子的失
电子能力，阴离子放
电顺序为：S2->I->Br->Cl->OH-(水) (2)阴极。
直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+3.电解池中有关量的计算或判断——“一依据三方法”
(1)一个依据：解题依据是得失电子守恒。
(2)三种方法：①根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。
③根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。【高考警示钟】
(1)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，可以按：“析出什么，加上什么”的思路。如用惰性电极电解CuSO4溶液时，若要恢复原溶液，可加入CuO、CuCO3而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。
(2)判断两极产物时，先看电极是活性电极还是惰性电极，若是活性电极，电极反应首先表现电极溶解而不是电解质溶液中阳离子放电。
(3)Fe3+的放电能力大于Cu2+，其第一阶段放电反应为Fe3++e-====Fe2+，而不是Fe3++3e-====Fe。【典例2】A、B、C三个电解池，A池内是CuCl2溶液，纯铜片作阴极，B与C两池内均是AgNO3溶液，纯银丝作阴极。当B池中银丝质量增加0.108 g、C池中银丝质量增加0.216 g时，A池中铜片质量增加( )A.0.216 g B.0.108 g C.0.064 g D.0.032 g【解题指南】解答本题时要注意以下三点：
(1)该装置的特点是：A、B并联再与C串联；
(2)总电路电流等于各并联电路电流之和；
(3)各池的电极反应式为：
阴极(B、C池)：Ag++e-====Ag,
阴极(A池)：Cu2++2e-====Cu【解析】选D。图中电路的连接方式为先将A、B两池并联，再
与C池串联进行电解，利用干路中的电流强度等于各支路中的
电流强度之和可求得通过C池电子的物质的量为0.216 g÷
108 g·mol-1=0.002 mol，通过B池电子的物质的量为0.108 g
÷108 g·mol-1=0.001 mol，则通过A池电子的物质的量为
0.001 mol，根据Cu2++2e-====Cu可知，析出铜的质量为
64 g·mol-1×0.001 mol÷2＝0.032 g。【技巧点拨】电解计算的一般解题思路
(1)先看阳极材料，是活性电极还是惰性电极。
(2)找全离子，将溶液中的所有离子按阴阳离子分开。
(3)根据电子守恒，串联电路中转移的电子数目相同，即阴离子(活泼电极)失的电子数等于阳离子得的电子数，列出关系式进行计算。【变式训练】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量是( )
A.0.8 mol B.0.6 mol C.0.5 mol D.0.4 mol【解析】选B。加入0.1 mol碱式碳酸铜
［Cu2(OH)2CO3］恢复原状，可将0.1 mol
［Cu2(OH)2CO3］分解成0.2 mol CuO、0.1 mol H2O、0.1 mol CO2(因它可从溶液中跑掉，可忽略)，由此说明有0.2 mol 硫酸铜电解完成后，又有0.1 mol H2O发生电解，故电子转移的物质的量应为电解CuSO4和电解水电子转移的量之和：
0.4 mol+0.2 mol=0.6 mol。1.我国第五套人民币中的一元硬币的材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯应该作( )
A.正极 B.负极 C.阳极 D.阴极
【解析】选D。 钢芯属于镀件应作阴极，镀层金属作阳极。2.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子数为( )
A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol D.0.4 mol
【解题指南】解答本题要注意以下两点：
(1)要恢复到电解前浓度的原则是：出什么就加什么；
(2)可将Cu(OH)2拆为CuO和H2O。【解析】选D。根据H2SO4+Cu(OH)====2CuSO4+2H2O可知，电解
过程中消耗CuSO4和H2O的物质的量分别为0.1 mol、0.2 mol。
若在上述电解过程中仅仅发生了电解CuSO4溶液的反应，根据
2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑可知，消耗CuSO4和H2O的物
质的量应该相等。因此，0.2 mol H2O被消耗过程是：电解
CuSO4溶液时消耗0.1 mol，当CuSO4溶液电解完毕，成为电解
水又被消耗0.1 mol。其反应依次为：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑，2H2O 2H2↑+O2↑，两反应中转移的电
子数分别为0.2 mol、0.2 mol，共0.4 mol。3.关于原电池和电解池的叙述正确的是( )
A.原电池失去电子的电极称为阴极
B.电解池的阳极、原电池的负极上都发生氧化反应
C.原电池的两极，一定要由活泼性不同的两种金属组成
D.电解时电解池的阳极一定是阴离子放电
【解析】选B。A项，原电池中失去电子的电极叫负极，A错误；C项，不一定是由两种金属组成，也可以是金属和非金属，如石墨电极，C错误；D项，当阳极为活性金属时，表现为电极溶解而不是电解质溶液中阴离子放电，D错误。4.利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极发生氧化反应
C.粗铜连接电源负极，其电极反应式为Cu-2e-====Cu2+
D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥【解析】选D。电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2+得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C项均错误；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2+、Zn2+进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2+进入溶液， 因Ag、Pt等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉积在阳极底部成为阳极泥，D项正确。5.观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是( )A.装置①中阳极上析出红色固体
B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C.装置③中外电路电子由a极流向b极
D.装置④的阳极反应为：2H++2e-====H2↑【解析】选C。装置①中阳极反应为2Cl--2e-====Cl2↑，A错；装置②是电镀装置，待镀铁制品应作阴极，即与电源负极相连，B错；装置③中外电路电子应从负极(a极)流向正极(b极)，C对；装置④的阳极反应为2Cl--2e-====Cl2↑，D错。6.如图，将铜片和锌片焊接在
一起组成A电极，B为碳棒，进
行电解实验，电解液中含硝酸
银和硝酸铜各0.1 mol。已知电
路中通过0.2 mol 电子。
(1)请写出A、B两极发生反应的电极反应式：
A：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；B：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)请分析A、B两极质量变化情况为
A：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；B：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【解析】(1)当活性电极作阳极时，阳极要溶解，由于锌比铜活泼，所以A电极的电极反应式为：Zn-2e-====Zn2+；阴极上溶液中的阳离子放电，由于氧化性：Ag+>Cu2+，Ag+ 优先放电，由Ag+、Cu2+各为0.1 mol且电路中通过0.2 mol电子知，Ag+完全放电后，Cu2+只有一半放电，则B电极的电极反应式为：先2Ag++2e-====2Ag，后Cu2++2e-====Cu。(2)由两极转移电子数目相等知，锌失0.2 mol电子需溶解0.1 mol锌，即A极质量减少6.5 g，在B极上，先析出0.1 mol银，后析出
0.05 mol 铜，则B极质量增加(10.8+3.2)g。答案：(1)Zn-2e-====Zn2+ 先2Ag++2e-====2Ag，后Cu2++2e-====Cu (2)减少6.5 g 增加14 g课件59张PPT。第3节 化学能转化为电能——电池…………三年26考 高考指数:★★★★★
1．了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。
3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。一、原电池
1.概念：把_______转化为_____的装置。
2.构成条件
(1)有两个_____________的电极(常见为金属或石墨)。
(2)将电极插入____________中。
(3)两电极间构成___________。化学能电能活泼性不同电解质溶液闭合回路3．工作原理——“两电极两反应三方向”
如图是Cu-Zn原电池，请填空：(1)两个电极。
负极为____，正极为____。
(2)两个电极反应。
负极：______________，正极：_____________。
(3)三个方向。
①电子方向：电子从_____流出经外电路流入_____；
②电流方向：电流从_____流出经外电路流入_____。
③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向_____迁移，阳离子向______迁移。ZnCuZn-2e-====Zn2+Cu2++2e-====Cu负极正极正极负极负极正极(4)两种装置的比较。
装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ能避免能量损耗，装置Ⅱ中盐桥的作用是提供离子迁移通路。二、化学电源的种类及其工作原理
1.一次电池(碱性锌锰干电池)
碱性锌锰干电池的工作原理如下：2.二次电池(以铅蓄电池为例)
可概括为：“放负充阴，放正充阳，充放相逆”(1)放电时的反应。
①负极反应：_________________________________
②正极反应：_________________________________________
__________
③总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)====2PbSO4(s)+2H2O(l)
(2)充电时的反应。
①阴极反应：_______________________________
②阳极反应：________________________
______________________
③总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)Pb(s)+ (aq)-2e-====PbSO4(s)PbO2(s)+4H+(aq)+ (aq)+2e-==== PbSO4(s)+2H2O(l)PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-====3.燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。2H2-4e-====4H+2H2+4OH--4e-====4H2OO2+4H++4e-====2H2OO2+2H2O+4e-====4OH-三、金属的腐蚀和防护
1.化学腐蚀与电化学腐蚀金属、干燥气体或非电解质液体不纯金属、电解质溶液直接发生化学反应原电池反应无有金属原子失去电子被氧化2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀Fe-2e-====Fe2+2H++2e-====H2↑2H2O+O2+4e-====4OH-酸性较强酸性很弱或呈中性吸氧腐蚀Fe2++2OH-====Fe(OH)22Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)23.金属的防护
(1)加防护层。
如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。(2)电化学防护。
①牺牲阳极保护法——原电池原理
被保护的金属设备作______，比被保护的金属活泼的金属作
______。
②阴极电保护法——电解原理
被保护的金属设备作_____，废铁作______。
(3)改变内部结构，如制成不锈钢等。正极负极阴极阳极1.不是所有化学反应都可以设计成原电池。( )
【分析】正确。只有氧化还原反应才可以设计成原电池。
2.原电池的两电极中，较活泼的电极一定为负极。( )
【分析】错误。不一定，如铝、镁和NaOH溶液构成的原电池，铝作原电池的负极，镁作原电池的正极。√×3.燃料电池的反应条件是燃烧。( )
【分析】错误。燃料电池利用的是可燃物燃烧这一氧化还原反应，但绝不是燃烧。
4.可充电电池中的电极反应是可逆反应。( )
【分析】错误。可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故它不是可逆反应。××5.金属的阴极电保护法是利用原电池原理将被保护金属作阴
极。( )
【分析】利用原电池原理保护金属是将被保护金属作原电池正极(也称阴极)，将更活泼的金属作负极(也称阳极)。叫作牺牲阳极保护法。而阴极电保护法是利用电解原理，将被保护金属作电解池的阴极。× 原电池的构成及电极反应式的书写
1.原电池的构成——“两极一液一回路”两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)两极插入电解质溶液中形成闭合回路或两极直接接触有无氧化还原反应发生2.正、负极的判断3.电极反应式的书写
(1)一般电极反应式书写的三步骤。负极发生氧化反应正极发生还原反应参加反应的微粒和得失电子数在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H+、OH-、H2O等是否参加反应遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒两电极反应式相加，与总反应式对照验证(2)复杂电极反应式的书写。
= -
如CH4酸性燃料电池中，电极反应式为：
CH4+2O2====CO2+2H2O……总反应式
2O2+8H++8e-====4H2O……正极反应式
CH4+2H2O-8e-====CO2+8H+……负极反应式复杂电极
反应式总反应式较简单一极的
电极反应式【高考警示钟】
(1)负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反应。
(2)不注意电解质溶液的成分，容易误写电极反应式，如Al负极，在酸性溶液中生成Al3+，在碱性溶液中生成［Al(OH)4］-。
(3)在原电池中离子移动方向容易误判。阳离子移向正极，阴离子移向负极。【拓展延伸】原电池正负极的其他判断方法
(1)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动判断。在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
(2)根据电池总反应判断。反应中的还原剂是负极的活性物质，对应的电极为负极；氧化剂则是正极上得电子的活性物质，对应的电极为正极。【典例1】生物燃料电池(BFC)是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化效率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知C1极的电极反应式为：C2H5OH+3H2O－12e－====2CO2+12H+。
下列有关说法不正确的是( )
A．C1极为电池负极，C2极为电池正极
B．电子由C2极经外电路导线流向C1极
C．C2极的电极反应式为O2+4H++4e－====2H2O
D．该生物燃料电池的总反应式为：
C2H5OH+3O2====2CO2+3H2O 【解题指南】解答本题时应注意以下两点：
(1)燃料电池中通入燃料的一极一定为负极；
(2)正极产生的OH-要与溶液中的H+反应。
【解析】选B。燃料电池中，通入燃料的一极为负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，发生还原反应，A、C项正确；电子由负极经外电路流向正极，B项错误。【技巧点拨】燃料电池的电极判断及电极反应式的书写
(1)作为燃料电池，充入氧气的一极一定是正极，另外一极为负极。
(2)书写正负电极反应时，要先写简单的一极，如燃料电池，一般先写正极反应。当介质为碱性时，电极反应式为2H2O+O2+4e-====4OH-，当介质为酸性溶液时，电极反应式为4H++O2+4e-====2H2O，然后用总反应减去该电极反应，即可得出另一极反应(前提是电量守恒)。【变式训练】(2011·海南高考改编)根据如图，下列判断中正确的是( )
A．Fe极作负极
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H++2e－====H2↑
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－====Cl2↑【解析】选B。Zn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn－2e－====Zn2+，故A、D错误；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e－====4OH－，C错。【变式备选】MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工
作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。
该电池的总反应式为：2H2+O2====2H2O，负极反应为：
H2+ -2e-====H2O+CO2。则下列推断中，正确的是( )
A．正极反应为4OH--4e-====2H2O+O2↑
B．当电池生成1 mol水时，转移4 mol电子
C．放电时 向负极移动
D．通H2的一极为负极，发生还原反应【解析】选C。A项，正极反应应有O2参加，故A错误；B项，
根据总电极反应式可知，当生成1 mol水时，转移2 mol电
子，B错误；C项，因负极上氢气失电子，从而负极带上了正
电荷，故放电时 向负极移动，C正确；D项，通H2的一极
为负极，发生氧化反应，D错误。 原电池工作原理的应用
1．比较金属的活动性强弱——“负强正弱”
原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。
如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，则可以断定金属活动性A＞B。2．加快化学反应速率
由于形成了原电池，导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu-Zn原电池，加快反应进行。
3．用于金属的防护——“损负护正”
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4.设计制作化学电源
设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件。
(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。
(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。
①电极材料的选择——“强负弱正”
在原电池中，选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或非金属作为正极，并且原电池的电极必须导电。一般来说，负极应该跟电解质溶液发生反应。②电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在Cu-Zn-硫酸构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。(3)按要求画出原电池装置图。
如根据2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+设计原电池：
负极：Cu-2e-====Cu2+
正极：2Fe3++2e-====2Fe2+【高考警示钟】
(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应不可能将化学能转化为电能。
(2)利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。
(3)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以。【典例2】某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案I：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为＿＿＿＿。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
负极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)
_________________________________________________，
用离子方程式表示其反应原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【解析】方案Ⅰ：铁可以和稀硫酸(或稀盐酸)反应生成H2，而Cu在金属活动性顺序表中位于H的后面，不能置换出酸中的氢。
方案Ⅱ：利用原电池原理证明金属活动性Fe＞Cu，可以把铁片作为原电池的负极，铜片作为原电池的正极，稀硫酸作电解质溶液，按要求组成闭合回路，画出装置图，并写出相应的电极反应式。也可以设计盐桥组成原电池。
方案Ⅲ：可以利用金属与盐溶液的置换反应验证金属的活泼性。把铁片插入CuSO4溶液中观察现象。答案：Ⅰ：Fe＋2H+====Fe2+＋H2↑
Ⅱ：正极：2H+＋2e-====H2↑或
Cu2+＋2e-====Cu
负极：Fe－2e-====Fe2+
Ⅲ：把一个光洁的铁片插入到CuSO4溶液中，观察现象
Fe＋Cu2+====Fe2+＋Cu【互动探究】在以上题目中，是通过设计原电池，利用原电池的工作原理，验证了铁的金属活动性强于铜。但是，是否铁与铜分别作电极构成的原电池中，铁一定作为原电池的负极呢？
提示：不一定，用铁、铜和浓硝酸构成的原电池中，因铁在常温下和浓硝酸发生钝化，故它不再继续发生氧化反应，而铜则容易和浓硝酸发生氧化反应，表现为失电子，故铜成为了原电池的负极，铁成为了原电池的正极。1.下列图示装置属于原电池的是( )【解析】选B。原电池的形成条件之一就是存在活动性不同的两种金属或金属、非金属，故A错误；另一条件是存在电解质溶液或两电极直接接触，故C错误；再者就是构成闭合回路，D项，没有构成闭合回路，D错误。2.X、Y、Z、W 4块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组
成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是
W Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极
发生氧化反应。据此判断4种金属的活动性顺序是( )
A.X＞Z＞W＞Y B.Z＞X＞Y＞W
C.X＞Y＞Z＞W D.Y＞W＞Z＞X【解析】选A。由“X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z”得出金属活动性顺序为X＞Y，Z＞W；再由“X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应”得出金属活动性顺序为X＞Z，W＞Y。3.2011年8月美国海军海底战事中心与麻
省理工大学共同研制成功了用于潜航器
的镁-过氧化氢燃料电池系统。电池总
反应是：Mg+H2O2+2H＋====Mg2＋+2H2O，其
工作原理如图所示：
以下说法中错误的是( )
A．电池的负极反应为：Mg-2e－====Mg2＋
B．电池工作时，H＋向负极移动
C．电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D．H2O2的还原产物为H2O【解析】选B。电池工作时，H＋应向正极移动，B错误；C项，由电极总反应式Mg+H2O2+2H＋====Mg2＋+2H2O可知，H+被消耗，故pH变大，C正确。4.关于金属的腐蚀与防护，下列叙述正确的是( )
A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B.将需防腐的金属与外加直流电源的负极相连，正极与废铁相连
C.镀锌铁皮发生腐蚀时，正极的电极反应式为：
Fe-2e-====Fe2+
D.铁钉在潮湿空气中生锈，是因为直接发生反应：
4Fe+3O2====2Fe2O3【解析】选B。金属腐蚀的过程是金属失去电子被氧化的过程，A错误；镀锌铁发生腐蚀时，负极反应式应为：Zn-2e-====Zn2+，正极反应式应为：O2+2H2O+4e-====4OH-，C错误；钢铁在潮湿空气中生锈不会直接生成Fe2O3，而应先生成铁的氢氧化物，再分解生成铁的氧化物。5.某学生为探究铜生锈的过程
设计如图所示装置，下列选项
中正确的是( )
A．一段时间后C棒上有气泡冒
出，附近的溶液变为红色
B．一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生
C．Cu棒为正极，发生：Cu-2e-====Cu2+
D．C棒为正极，发生：2H++2e-====H2↑【解析】选B。A项，装置中Cu作负极，失电子，生成Cu2+，正极O2得电子生成OH-，故正极不会产生气体，故A、C、D三项皆错误；一段时间后，负极上产生的Cu2+与正极上产生的OH-相遇，在溶液中生成蓝色沉淀Cu(OH)2，故B项正确。6.如图为绿色电源“二甲醚燃
料电池”的工作原理示意图。
该反应的还原剂是__________
(写名称)；若b电极的反应式为：
3O2+12e-+12H+====6H2O，则a电
极的反应式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【解析】在燃料电池中，可燃物作还原剂，氧气作氧化剂。由总电极反应式［(CH3)2O+3O2====2CO2+3H2O］，减去正极反应可得负极反应为(CH3)2O-12e-+3H2O====2CO2+12H+。
答案：二甲醚(CH3OCH3)
(CH3)2O+3H2O-12e-====2CO2+12H+或C2H6O+3H2O-12e-====
2CO2+12H+
