第2课时 电解原理的应用
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，其中阳极产物为Cl2，阴极产物为NaOH和H2。
(2)电解精炼铜时，粗铜做阳极，精铜做阴极，含有铜离子的溶液为电解质溶液。
(3)电镀时，镀层金属做阳极，镀件做阴极，含镀层金属阳离子的电解质溶液做电镀液。
(4)电解熔融氧化铝制取铝，电解熔融氯化镁制取镁，电解熔融氯化钠制取钠。
[自学教材·填要点]
1．装置
2．现象
(1)阳极上：有气体产生。
(2)阴极上：有气体产生，阴极附近溶液变红。
3．原理分析及电极反应
电解时，Cl－、OH－移向阳极，Na＋、H＋移向阴极。
(1)阳极离子放电顺序：Cl－>OH－，
电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
(2)阴极离子放电顺序：H＋>Na＋，
电极反应：2H＋＋2e===H2↑(还原反应)。
4．电解反应化学方程式
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
[师生互动·解疑难]
(1)电解饱和食盐水阴极区溶液呈碱性的原因：
电解饱和食盐水过程中，因离子放电顺序为H＋＞Na＋，所以H＋在阴极上得电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的电离，使阴极区溶液中c(OH－)＞c(H＋)，所以阴极区溶液呈碱性。
(2)氯碱工业上电解饱和食盐水通常以石墨作阳极，涂镍碳钢网作阴极。
(3)用湿润的KI淀粉试纸检验阳极放出的氯气。
1．工业上电解食盐水的阴极区产物是( )
A．氯气 B．氢气和氯气
C．氢气和氢氧化钠 D．氯气和氢氧化钠
解析：用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑破坏水的电离平衡，阴极区域OH－与Na＋结合成NaOH。
答案：C
1.装置
2．原理
阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋。
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
3．重要提示
(1)铜的电解精炼过程中，Zn、Ni、Fe等比铜活泼的金属在阳极放电变成金属阳离子进入溶液，不如铜活泼的银、金、铂等金属不放电与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池的底部，形成阳极泥。
(2)精炼铜时，由于阳极上溶解的金属为Fe、Zn、Ni、Cu等，而在阴极上只有Cu析出，根据电子守恒，阳极溶解的质量小于阴极析出的质量。
(3)电解精炼后溶液中阴离子浓度不变，阳离子浓度有的(如Cu2＋)变小，有的(如Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等)变大。
2．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是
A．粗铜板作阳极
B．电解时，阳极发生氧化反应，阴极反应为：
Cu2＋＋2e－===Cu
C．粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
D．电解铜的纯度可达99.95%～99.98%
解析：Fe、Zn、Ni比Cu活泼，电解时首先放电，不会形成阳极泥。
答案：C
[自学教材·填要点]
1．定义
应用电解原理在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。
2．目的
增强金属的抗腐蚀能力，耐磨性或改善金属制品的外观。
3．电镀池
[师生互动·解疑难]
(1)电镀的目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。
(2)电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属阳离子的溶液作电解液。
(3)电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。
3．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计合理的是( )
A．锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子
B．铂做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子
C．铁做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子
解析：在铁制品上镀锌，锌作阳极，镀件铁制品作阴极，含有镀层金属阳离子(Zn2＋)的溶液作电镀液。
答案：A
[例1] (2011·镇江模拟)关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
[解析] 电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2
阴极：2H2O＋2e－===H2＋2OH－，
(或2H＋＋2e－===H2)
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2＋Cl2。
阴极显碱性，滴入石蕊溶液变蓝，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H＋放电产生H2，不是Na＋放电生成钠，C错误；电解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。
[答案] B
据实验现象判断电解池的阴、阳极或电源的正、负极
(1)滴入酚酞变红的电极为阴极(接电源负极)。
滴入酚酞变红，说明此电极附近溶液呈碱性，即H＋放电导致，故该电极为阴极。
(2)滴入石蕊变红的电极为阳极(接电源正极)。
滴入石蕊变红，说明此电极附近溶液呈酸性，即OH－放电导致，故此电极为阳极。
1.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( )
A．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生
D．a点是负极，b点是正极
解析：铅笔端中含有石墨，因此本题相当于用惰性电极电解氯化钠与酚酞的混合液，根据题意用铅笔在滤纸上写字时会出现红色字迹，说明铅笔端氢离子放电生成氢气，发生的是还原反应，作阴极，与电源的负极相连，因此可得a点是负极，b点是正极。
答案：D
[例2] (2011·山东高考)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
[解析] 电镀过程中Zn与电源正极相连，若给原电池充电，则Zn应接电源负极，A错误；导线中通过的电子，在阴极均被Zn2＋得到，所以通过的电子与锌析出的物质的量成正比，B错误；只要电流恒定，阴阳极得失电子的速率不变，所以电解反应速率不变，C正确；镀锌层破损后，Zn比铁活泼，Zn作负极、Fe作正极，Fe被保护，D错误。
[答案] C
电镀的特点是“一多、一少、一不变”：一多是指阴极上有镀层金属沉积；一少是指阳极上有镀层金属溶解；一不变是指电解质溶液的浓度不变。
2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
解析：A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质(如锌)，则阳极还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。
答案：D
[随堂基础巩固]
1．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
解析：电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。
答案：A
2．用含有少量银和锌的粗铜片做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解质溶液，电解一段时间后，阳极的质量减少x g，则( )
A．电解质溶液的质量增加x g
B．阴极的质量增加x g
C．阴极的质量增加a g，a>x
D．阴极的质量增加b g，b
解析：粗铜作阳极，发生的电极反应有：Cu―→Cu2＋＋2e－，Zn―→Zn2＋＋2e－，同时银沉积下来，阴极反应为Cu2＋＋2e－―→Cu，阴极质量增加，但增加的质量小于阳极减少的质量。
答案：D
3．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是( )
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：
Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：A项，阳极应发生氧化反应。C项，溶液中的阳离子主要为Ni2＋，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，Fe2＋、Zn2＋在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。
答案：D
4．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极。 ( )
(2)电解精炼铜时，电解质溶液的浓度不变。 ( )
(3)电解精炼铜时，用纯铜作阳极，粗铜作阴极。 ( )
(4)工业上用电解熔融氧化镁的方法制取Mg。 ( )
(5)用U形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在U形管的两端滴加几滴石蕊试液，通电后阳极处溶液变蓝。 ( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
5．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________________；B极是电解池的________，材料是________，主要电极反应式为________________________________________________________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。
(3)若甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。
解析：(2)Fe极电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电后，溶液中生成OH－，显碱性，遇酚酞呈红色。
(3)甲池阴极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，
生成n(Cu)＝＝0.2 mol，
转移电子的物质的量n(e－)＝0.4 mol；
乙池阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，
由电子守恒知生成Cl2为：n(Cl2)＝0.2 mol，
故V(Cl2)＝4.48 L。
答案：(1)阴极 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
阳极 粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
(2)红 (3)4.48 L
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．下列关于铜电极的叙述，正确的是 ( )
A．铜锌原电池中铜为负极，发生氧化反应
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时，可用精铜作阳极
D．电解稀H2SO4制H2、O2时，可用铜作阳极
解析：铜锌原电池铜为正极，精炼铜时，粗铜作阳极，电镀铜时，铜为阳极，电解
H2SO4时，铜不能为阳极，否则其失电子溶解，得不到O2。
答案：C
2．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和
电镀液均正确的是 ( )
A．Ag和AgCl溶液
B．Ag和AgNO3溶液
C．Fe和AgNO3溶液
D．Pt和Ag2SO4溶液
解析：电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，电镀液通常采用含有镀
层金属离子的盐溶液，A、D项中AgCl和Ag2SO4均为沉淀，只有B项符合要求。
答案：B
3．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，
正确的是 ( )
A．两个电极必须都用惰性电极
B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极
C．电解熔融状态的氯化镁
D．电解氯化镁的水溶液
解析：电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水
电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子
得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活
性电极时会优先失电子，所以阳极必须用惰性电极。
答案：C
4．[双选题](2010·海南高考)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．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu===Cu2＋＋2e－
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：电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，活泼性比铜弱的金属沉积在电解
糟底部形成阳极泥。
答案：BD
5．电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小 ②阴极质量增加 ③电解
过程中Cu2＋浓度不变
则可选用的电极是 ( )
A．石墨作阳极，铁作阴极
B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极
C．纯铜作阳极，铁作阴极
D．铁作阳极，纯铜作阴极
解析：本题中所述的电解过程实际就是电镀过程：阳极质量减少，必须用活性金属
电极作阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2＋的放电能力比H＋的大，阴极质量增
加，但是要使Cu2＋浓度不变，则阳极必须用纯铜，所以选C。
答案：C
6．如图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是 ( )
解析：与直流电源的正极相连接的为阳极，阳极上发生氧化反应，失去的电子回到正
极；与直流电源的负极相连接的为阴极，阴极上发生还原反应，接受负极输出的电子。
据此判断，D图右电极为阳极，发生反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑，可观察到碘化钾淀粉溶液变蓝，证明有Cl2生成；左电极为阴极，
发生反应：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，可观察到阴极区溶液变红，证明有NaOH生成，收集的
气体经点燃可证明为氢气。
答案：D
7．[双选题]三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH
调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱
碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是 ( )
A．可用铁作阳极材料
B．电解过程中阳极附近溶液的pH升高
C．阳极反应方程式为：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了 1 mol电子
解析：由题意知电极反应，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
阴极溶液呈碱性，pH升高，故A、B错误；由Ni2＋―→Ni3＋，失去1 mol e－，外电
路中转移1 mol e－，即Cl－失去1 mol e－，H＋得到1 mol e－。
答案：CD
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(8分)对某滴有酚酞的饱和NaCl溶液在如图装置中进行电解，回答下列问题：
(1)C极现象为__________________，Fe极(含其周围的溶液)现象为
________________________________。
(2)若电解一段时间以后，将电源反接，C极电极反应式为________________，溶液
中可以观察到的现象是________________________，再向该溶液中通入O2，又会观
察到的现象是_______________________________________。
解析：(1)如图连接时，阳极为惰性电极，Cl－放电；阴极为H＋放电，打破了水的电
离平衡，故阴极区OH－浓度增大，呈碱性。
(2)反接时，阳极为活泼电极，Fe溶解，与溶液中的OH－反应生成沉淀，通入O2
以后，发生反应
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
答案：(1)有黄绿色气体生成
有无色气体生成且电极附近的溶液变红
(2)2H＋＋2e－===H2↑ 有白色沉淀生成
白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色
9．(9分)图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电
镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。请填空：
(1)电源A中a点为________极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反
应为__________________，电极f上发生的反应为__________________________，槽
中盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。
解析：(1)根据c点酚酞试液变红，则该极的反应为2H＋＋2e－===H2↑，即该极为阴
极，与电源的负极相连，所以a点是正极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为：
2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。
(3)c、d点短路后，e为阳极，反应为Zn－2e－===Zn2＋，阴极上镀锌，则阴极反应为
Zn2＋＋2e－===Zn，电解液应为含镀层离子的电解质溶液，所以可用ZnSO4溶液或
ZnCl2溶液等。
答案：(1)正
(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
(3)Zn－2e－===Zn2＋
Zn2＋＋2e－===Zn
ZnSO4溶液 ZnCl2溶液
10．(10分)工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工
业废水中加入适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题：
(1)两极发生反应的电极反应式：
阴极：________________；阳极________________。
(2)写出Cr2O变为Cr3＋的离子方程式：______________________。
(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是_____________________________。
(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是_ ___________________。
解析：本题除Cr的思路是：Cr2OCr3＋Cr(OH)3。电解时阳极铁被氧
化而生成Fe2＋，Fe2＋作还原剂，将Cr2O还原为Cr3＋，本身被氧化为Fe3＋，该反
应式为：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，反应中消耗了H＋，另外
H＋放电生成H2，又会使溶液中OH－浓度增大，完成了工业废水从弱酸性到碱性的
转变，进而发生了如下反应：Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓、Fe3＋＋3OH－
===Fe(OH)3↓，即铬被除去。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋
(2)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(3)H＋不断放电，Cr2O与Fe2＋反应中消耗H＋，打破了水的电离平衡，使溶液中
c(OH－)＞c(H＋)
(4)不能 因为用石墨作电极，阳极产生Cl2或O2，得不到Fe2＋，缺少还原剂，不能
使Cr2O还原为Cr3＋使之变为Cr(OH)3↓而除去
11．(12分)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；
X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入
几滴酚酞试液，则：
①电解池中X极上的电极反应式为________________，在X极附近观察到的现象是__________________________________________________________________。
②Y电极上的电极反应式是________________，检验该电极反应产物的方法是
________________________。
(2)如果用电解法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，
电极反应式是________________。
②Y电极的材料是________，
电极反应式是________________。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)
解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反
应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极，所以X为阴
极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚
酞试液变成红色，Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变为蓝色。
(2)电解精炼粗铜时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中，阳极上
的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金
属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子
不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，所以，X电极的材料是纯铜，电
极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu－2e－===
Cu2＋。
答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑
有气泡冒出，溶液变红
②2Cl－－2e－===Cl2↑
把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
(2)①纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋第2节电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
1．电解池组成“三条件”
(1)外接电源；(2)电解质溶液；(3)闭合回路。
2．离子放电“两顺序”(惰性电极)
阳极：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－；
阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Sn2＋>Zn2＋>Fe2＋>H＋(H2O)>Al3＋。
3．电解池阴、阳极“四特点”
阳极—外接直流电源正极—流出电子—发生氧化反应—阴离子移向；
阴极—外接直流电源负极—流入电子—发生还原反应—阳离子移向。
[自学教材·填要点]
1．熔融氯化钠的电解
(1)实验现象：通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。
(2)实验分析：①熔融氯化钠中存在的微粒Na＋、Cl－。
②通电后离子的运动方向：阳离子Na＋(填离子符号)移向铁电极，阴离子Cl－(填离子符号)移向石墨电极。
③电极上发生的变化：铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，
石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)实验结论：熔融的氯化钠在电流作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。
2．基本概念
(1)电解：让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：①定义：将电能转化为化学能的装置。
②组成：直流电源，固体电极材料，电解质溶液或熔融电解质。
(3)电极及电极反应：
①阳极：发生氧化反应的电极；阴极：发生还原反应的电极。②电极反应：在电极上进行的半反应，它可以表示电极上物质的变化情况和电子的转移情况。
[师生互动·解疑难]
1．确定电解池阴、阳极的方法
(1)通过与直流电源的连接：
阳极—连接电源正极；阴极—连接电源负极。
(2)通过发生的反应：
阳极—发生氧化反应，阴极—发生还原反应。
(3)通电电子流向及反应中电子得失：
阳极—电子流出，反应中失电子
阴极—电子流入，反应中得电子。
2．电解池的工作原理
1．如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( )
A．通过该装置可以将化学能转变为电能
B．石墨电极为正极
C．Na＋在铁极上得到电子被还原为钠原子
D．装置中两个电极可以互换
解析：若两个电极互换，则铁作阳极，失去电子，Cl－不能放电，得不到Cl2，一段时间后Fe2＋在阴极上放电，电解失败。
答案：C
[自学教材·填要点]
类型 电解质特点 实例 电极反应式 电解方程式 电解对象 电解质溶液浓度的变化 溶液pH变化
阴极 阳极
电解水型 含氧酸 H2SO4 4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2H2O2H2↑＋O2↑ 水 增大 减小
可溶性强碱 NaOH 增大
活泼金属含氧酸盐 KNO3 不变
电解电解质型 无氧酸 HC 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2HClH2↑＋Cl2↑ 电解质 减小 增大
不活泼金属无氧酸盐 CuCl2 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ CuCl2Cu＋Cl2↑
放H2生碱型 活泼金属无氧酸盐 NaCl 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 电解质和水 生成新电解质 增大
放O2生酸型 不活泼金属含氧酸盐 CuSO4 2Cu2＋＋4e－===2Cu 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 电解质和水 生成新电解质 减小
[师生互动·解疑难]
(1)惰性电极是指石墨、Au、Pt等电极，除Au、Pt以外的金属电极是活性电极。
(2)阳极产物的判断：
①首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失去电子，被溶解。如果是惰性电极，根据阴离子的放电顺序加以判断。
②阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。
(3)阴极产物的判断：
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(浓度大)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(浓度小)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋。
(4)用惰性电极电解电解质水溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。
(5)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极区OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴、阳极分别同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。
(6)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，需要加入适量的某物质，该物质一般是阴极与阳极产物的化合物。
2．用石墨作电极，分别电解下列各物质的溶液：
①CuCl2 ②CuSO4 ③NaCl ④NaNO3 ⑤盐酸
⑥H2SO4 ⑦KOH
其中只有水被电解的有( )
A．①②⑤ B．②④⑥⑦
C．④⑥⑦ D．③⑤⑥⑦
解析：只有水被电解，即在阴极上H＋放电(溶液中阳离子是较活泼的金属离子)，在阳极上OH－放电(溶液中含有含氧酸根离子或F－)，符合这一要求的是④⑥⑦。
答案：C
[例1] 如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离，则与A相连的是电源的________极，可发现滤纸的B极边沿附近有________色出现。
[解析] 当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO的颜色，即MnO向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池)，则与A相连的是电池的正极，B为阴极。阴极区H＋放电生成OH－，使石蕊试纸变蓝。
[答案] 正 蓝
阴、阳极的判断方法
解决这一类电解有色离子的电解质溶液(特别是含MnO的溶液)的问题时要牢记：在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。常用判断方法归纳如下：
↓
→→
→→
↑
1.惰性电极电解浸有Na2SO4溶液的
石蕊试纸，若发现A端试纸变蓝，则A端
为电解池的阳极还是阴极？
提示：试纸变蓝的原因是A端液体呈碱性，其电极反应式为
2H＋＋2e－===H2↑，
破坏水的电离平衡，使得c(OH－)＞c(H＋)，即A端为电解池的阴极。
[例2] 用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是( )
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2
C．H2和O2 D．Cu和O2
[解析] 由题意知，溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SO、NO、Cl－、OH－，根据离子的放电顺序：阳离子：Cu2＋＞H＋＞Na＋，阴离子：Cl－＞OH－＞SO、NO，则阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
[答案] B
判断电极产物时的注意问题
(1)对阳极，首先看阳极材料是否为活性电极，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH－的存在。
(2)对阴极，不论阴极材料是什么，均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中H＋的存在。
2.若将本题中NaCl改为Na2SO4，
则电解的初始阶段阴极和阳极上析出的
物质分别是什么？
阴离子：OH－＞SO＞NO，则阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故阴极析出Cu，阳极产生O2。
[例3] (2011·全国高考)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的( )
A．CuSO4 B．H2O
C．CuO D.CuSO4·5H2O
[解析] 用石墨电极电解CuSO4溶液，发生反应：
2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，
根据电解液的恢复依据“出什么，加什么”的原则，应向溶液中加入适量的CuO，C项正确。
[答案] C
电解后要恢复原电解质溶液的浓度，须加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与H2SO4反应会使溶液中水的量增加。
用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[NaOH]
C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
解析：电解NaCl溶液放出H2和Cl2，可通入HCl气体；A项应加CuCl2，B项应加水，D项应加CuO。
答案：C
[随堂基础巩固]
1．如图所示装置中，属于电解池的是 ( )
解析：构成电解池时要有与外接直流电源相连的电极，A、B错误；电极插入电解质
溶液或熔化的电解质中，且要形成闭合回路，C正确。
答案：C
2．下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则以下有
关此电解池的判断正确的是 ( )
A．a为负极，b为正极
B．a为阳极，b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度保持不变
解析：依据电流的方向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。d极上的电
极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，c极上的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中的Cl－
浓度减小。
答案：C
3．用石墨作电极，电解1 mol/L下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的
是 ( )
A．H2SO4 B．NaOH
C．Na2SO4 D．NaCl
解析：A、B、C实质上是电解水，浓度增大，A的pH减小，B的pH增大，C的
pH不变；用石墨作电极电解NaCl(aq)时，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH
增大。
答案：C
4．用惰性电极电解下列溶液，下列说法正确的是 ( )
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∶2
D．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∶1
解析：电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减少，
浓度增大，故溶液pH减小；电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H＋，
实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大；电解Na2SO4溶液时，
在阳极发生反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极发生反应：2H＋＋2e－
===H2↑，由于两电极通过电量相等，故放出H2与O2的物质的量之比为2∶1；电解
CuCl2溶液时，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，两
极通过电量相等，Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，故D项正确。
答案：D
5．某研究性学习小组的学生为了从含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中回收Cu，设计
了两种方案并进行评价。请回答有关问题。
方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，________________。在所得滤渣
中加入足量的盐酸，充分反应后，再过滤即得到铜。
方案2：在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH＝1，用铜和石墨作电极进行电解。
当观察到____________________时，即停止电解，这时要回收的Cu已全部析出。
(1)方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为____________________，]
过滤操作时，需要用到的玻璃仪器是________________________。
(2)方案2在电极上直接回收铜，操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主
要表现为：______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：方案1是根据铁的还原性比铜强，用铁把铜置换出来，分离固体与液体的混
合物时应该用过滤的方法。
方案2是利用电解原理，使铜在电解池的阴极析出。氧化性强弱顺序为：Fe3＋＞
Cu2＋＞H＋＞Fe2＋，所以电解时在阴极上首先发生的反应是2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，然后是Cu2＋＋2e－===Cu，当铜全部析出后即发生反应2H＋＋2e－===H2↑，所以当看到阴极上有气体放出时，说明铜已经全部析出，在阳极上首先放电的是Cl－，Cl－失电子产生氯气，而氯气有毒会污染环境，同时方案2用了电解的方法，成本较高。
答案：方案1：过滤 方案2：阴极上有气泡产生
(1)Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋ 漏斗、烧杯、玻璃棒
(2)有污染性气体Cl2产生，使用了电解装置，成本较高
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述中，正确的是 ( )
A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的
B．金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源
的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相
同
解析：在电解池中，导线和电极上是由电子的定向移动，而溶液中则靠离子的定向
移动，才使整个电解池形成一个闭合回路；导线中电子移动的方向与电流方向相反，
故电子从电解池的阳极流向电源的正极，从电源的负极流向电解池的阴极；电解质
溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；不论如何，两极上转移的电子数
总是相等的。
答案：D
2．相同条件下，下列装置中指定电极的电极反应式相同的是 ( )
A．①③⑤⑧⑨ B．②④⑥⑦⑩
C．②③④⑤⑥⑦⑩ D．①③⑤⑦⑨
解析：在五个电解池中，阳极均为Cl－放电，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。
答案：B
3．用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后 ( )
A．溶液的pH变大
B．c(Na＋)与c(CO)的比值变大
C．溶液浓度变大，有晶体析出
D．溶液浓度不变，有晶体析出
解析：用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，
若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，
c(Na＋)∶c(CO)不变，故选D。
答案：D
4．用石墨作电极，电解1 mol/L下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是 ( )
A．HCl B．NaOH
C．Na2SO4 D．NaCl
解析：A、B、C实质上是电解水，浓度增大，A的pH减小，B的pH增大，C的
pH不变；用石墨作电极电解NaCl(aq)时，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH
增大。
答案：C
5．学生欲完成反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行
的是 ( )
解析：该反应为非自发氧化还原反应，故应设计成电解池，且应使Cu作阳极，故选
C。
答案：C
6．将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化
钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分】
别是 ( )
A B C D
阳极 蓝 白 红 蓝
阴极 白 蓝 蓝 蓝
解析：阳极上I－放电生成I2，使淀粉变蓝，阴极上H＋放电后，使溶液中的c(H＋)＜
c(OH－)，呈碱性，使石蕊显蓝色，故D项正确。
答案：D
7．[双选题]下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是( )
A．电解过程中阴极的质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶ 1
解析：用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为：4AgNO3＋2H2O4Ag
＋O2↑＋4HNO3可知，阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确，D错误；由于
生成HNO3，溶液的pH降低，B错误；要使溶液恢复电解前的状况要加入的物质
应是4Ag＋O2，即Ag2O，C正确。
答案：AC
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(11分)如图电解装置中，电极A是由金属M制成的，B、C和D都是铂电极，甲中
的电解质溶液为MSO4，乙中的电解质为H2SO4，E、F是外接直流电源的两极，电
路接通后，电极B上有金属M析出。(已知金属M无变价)
(1)电池中E是________极，F是________极。
(2)A极上电极反应为____________________，B极上电极反应为
__________________，C极上电极反应为______________________，D极上电极反应
为____________________________。
解析：由甲装置B上有金属M析出，可得B端为阴极，进而得电源E为正极，F为
负极，这样判断出A、B、C、D分别为阳极、阴极、阳极、阴极，电极反应即可写
出。
答案：(1)正 负
(2)M－2e－===M2＋ M2＋＋2e－===M
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4H＋＋4e－===2H2↑
9．(10分)如图所示，四支电极均为铂电极，供选择的四组电解质溶液如下表：
组 A B C D
甲槽 NaOH溶液 AgNO3溶液 H2SO4溶液 NaCl溶液
乙槽 CuSO4溶液 CuCl2溶液 AgNO3溶液 AgNO3溶液
要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液pH上升，而乙槽电解液pH下降；
②b、c两极放电离子的物质的量相等。则：
(1)应选用的电解液是________组。
(2)甲槽的电解方程式为：______________________________________；
乙槽的电解方程式为：_______________________________________________。
解析：根据电解规律，电解后电解液的pH升高的有NaOH溶液和NaCl溶液；pH
降低的有CuSO4溶液、AgNO3溶液和H2SO4溶液；pH基本不变的有CuCl2溶液。
由条件①排除B、C。又因为甲、乙两池是串联的，故b为阳极、c为阴极，A、D
组电解液的电极反应分别为：
A组
b极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
c极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
D组
b极：2Cl－－2e－===Cl2↑
c极：2Ag＋＋2e－===2Ag
由条件②排除A。
答案：(1)D
(2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3
10．(9分)如图是两种溶液进行电解的装置。电极A是由金属M制成的，M的硝酸盐
的化学式为M(NO3)2，B、C、D都是铂电极，P、Q是电池的两极，电路接通后，
试回答下列问题：
(1)电极B上金属M沉淀出来：电极反应为________________，同时电极C产生________，电极反应为________________，电极D产生________，电极反应为__________________________。
(2)电池中P是________极，Q是________极。
(3)A极上电极反应为________________。
解析：电极B上金属M沉淀出来说明B是阴极，A是阳极，而乙池中电极C是阳
极，D是阴极；对应的电极P是正极，电极Q是负极；乙中的电解质溶液为硫酸钠
溶液，所以在C电极上有氧气产生，D电极上有氢气产生。
答案：(1)M2＋＋2e－===M 氧气 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 氢气 2H＋＋2e－
===H2↑
(2)正 负
(3)M－2e－===M2＋
11．(9分)为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、
Na＋、SO、Cl－5种离子中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质
是________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。
(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质
是________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质
是________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。
解析：5种离子中，水溶液中能放电的阳离子为Cu2＋、H＋，能放电的阴离子为
Cl－。
(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H＋、
Cu2＋，阴离子只能是Cl－，其电解质是HCl、CuCl2，因为电解过程中减少的是HCl、
CuCl2的量，故要恢复到电解前的状态应通入HCl、加入CuCl2。
(2)实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，因此，其电解质是Na2SO4、H2SO4。
电解过程中H2O的量减少，要恢复到电解前的状态应加入H2O。
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中要求电解质和水量都减少，则两电极均
不参与电极反应，电解质是CuSO4、NaCl,2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋
O2↑，若恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3，但不能加入 Cu(OH)2，
因为Cu(OH)2与H2SO4反应使水量增加。2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋
Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl，但不能加入盐酸。
答案：(1)HCl、CuCl2 HCl、CuCl2 (2)Na2SO4、H2SO4 H2O (3)CuSO4、NaCl
CuO或CuCO3、HCl第3节化学能转化为电能——电池
第1课时 原电池的工作原理
(1)判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓住“一看二标”，一看是否有自发的氧化还原反应，二标是以构成原电池的三个条件为标准：两个活动性不同的电极、插入电解质溶液、形成闭合回路。
(2)正极材料活泼性＜负极材料活泼性，正极通常具备特定的现象：有气体生成、电极质量增加或不变等；负极通常不断溶解，质量减小。
(3)设计原电池的基本思路：先将氧化还原反应拆分为两个半反应(即氧化反应和还原反应)，然后根据构成原电池的条件，选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液，将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路，即可成功设计原电池。
[自学教材·填要点]
1．原电池(以铜锌原电池为例)
(1)装置：
(2)实验现象：
检流计指针 电极表面变化情况
Ⅰ 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加
Ⅱ 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加
(3)实验分析：
Zn极 Cu极
电子流向 由Zn极流向Cu极
电子得失 Zn失电子 溶液中Cu2＋得电子
电极名称 负极 正极
能量转化 化学能转化为电能
2.原电池的工作原理
外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。
3．铜锌原电池电极反应及电池反应
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
电池反应：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
4．组成原电池的条件
(1)活动性不同的两块电极材料(金属和金属或金属和非金属)；
(2)电极均与电解质溶液接触；
(3)形成闭合电路；
(4)能自发地发生氧化还原反应。
[师生互动·解疑难]
(1)原电池正、负极的判断方法：
(2)盐桥的作用：
①通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。
②使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应。有利于最大程度地将化学能转化为电能。
(3)原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关，如Mg—Al电极在稀硫酸中构成原电池时，Mg作负极，Al作正极，但若以NaOH溶液为电解质溶液，则Al为负极，Mg为正极。
1．下列装置中，能构成原电池的是( )
解析：酒精为非电解质，A错误；选项B中未使用盐桥，没有形成闭合回路；C项中两个电极材料相同，不能形成原电池。依据原电池的构成条件可知D正确。
答案：D
1.加快氧化还原反应的速率
如实验室用Zn和稀硫酸(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质、锌和稀硫酸的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。
2．比较金属的活动性强弱
如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，根据电极现象判断出A是负极，B是正极；一般情况下，由原电池原理可知，金属活动性A>B，即原电池中，活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。
3．设计原电池
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。
(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及电解质溶液。
①电极材料的选择：
在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。
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(如空气中的氧气)。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应选择与电极材料相同的阳离子。如在锌—铜—硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。
(3)按要求画出原电池装置图。
(4)注意事项：
①设计原电池有以下两个关键点。
a．电解质溶液：一般能与负极反应或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。
b．电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。
②设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水做电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸，如燃料电池，水中一般要加入KOH或H2SO4。
2．设计原电池Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)
负极：________，电极反应：_______________________________________________；
正极：________，电极反应：_______________________________________________。
解析：分析元素化合价的变化可知，Zn为负极，比Zn活泼性差的金属或非金属石墨等作正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。
答案：Zn Zn－2e－===Zn2＋
Pt 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
[例1] 下列装置中，电流表指针能发生偏转的是( )
[解析] A项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成原电池，A项错误；B项中冰醋酸不导电，不构成原电池，B项错误；C项中装置符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此电路中无电流，C项错误。
[答案] D
原电池的判断方法
(1)先分析有无外接直流电源，无外接直流电源的可能是原电池。
(2)然后依据原电池的形成条件判断装置是否为原电池，方法如下：
——活泼性不同的金属或非金属导体
↓
——两极插入电解质溶液中
↓
——形成闭合回路
↓
——有无氧化还原反应发生
1.B项中若将冰醋酸改为醋酸水
溶液，电流表指针能, 否发
生偏转？
[例2] (2010·广东高考)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
[解析] 电池的正极得电子，A选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C选项正确；左烧杯中由于Zn失去电子形成Zn2＋，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，K＋应该通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯，D选项错误。
[答案] BC
原电池电极反应式的书写
(1)一般电极反应式的书写：
——按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量
——电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平
——
(2)复杂电极反应式的书写：
＝——
(3)题目给定总反应式：
①分析化合价，确定电极反应物与产物，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的原理，写出正、负电极的反应物与产物。
②在反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。
③根据质量守恒配平电极反应式。
(2012·苏州模拟)将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列叙述中正确的是( )
A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出
B．负极附近Cl－的浓度减小
C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大
D．溶液中Cl－的浓度基本不变
解析：在该原电池中，Fe为负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Ag为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，Cl－移向负极，但整个溶液中Cl－的浓度基本保持不变，D正确。
答案：D
[例3] 把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极。c、d相连时，电流由d到c。a、c相连时，c极上产生大量气泡。b、d相连时，b极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( )
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b
C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
[解析] 根据原电池原理，作为负极的金属的活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，溶液中的H＋在正极上得电子生成H2，因此可依次作出如下判断：活动性a＞b，c＞d，a＞c，d＞b，综合得到结论：金属活动性顺序为a＞c＞d＞b，所以B项正确。
[答案] B
利用原电池原理比较a、b两种金属活动性强弱的方法：将金属a和b用导线相连后插入稀H2SO4或b的可溶性盐溶液中，观察到a极溶解，b极上产生气泡或质量增加，则a作负极，b作正极，即金属活泼性a＞b。
2.将Mg、Al两种金属用导线相连
浸入NaOH溶液中，Al片溶解而Mg片
上产生气泡，能否据此判断Mg、Al
的活泼性？
提示：不能，尽管Mg比Al活泼，但Mg与NaOH溶液不反应，而Al与NaOH溶液发生氧化还原反应，在Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极。
[随堂基础巩固]
1．如图所示的装置能构成原电池产生电流的是( )
解析：A项中的电极相同；C项中未构成闭合回路；D项中酒精是非电解质。
答案：B
2．在如图所示的水果电池中，外电路上的电流从X电极流向Y电极。若X为铁，则Y可能是( )
A．锌 B．石墨
C．银 D．铜
解析：电流的方向与电子的移动方向相反，由已知条件知电子由Y电极流向X电极，因此Y电极的金属活动性强于铁，故Y电极只能为选项中的锌。
答案：A
3．下列反应不可用于设计原电池的是( )
A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
B．2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
解析：只有氧化还原反应才能设计成原电池。NaOH与HCl的反应为非氧化还原反应。
答案：A
4．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)在原电池构成的闭合回路中，电子从原电池的正极通过导线流向负极。 ( )
(2)原电池的正极一定是化学性质较不活泼的金属。 ( )
(3)原电池工作时，正极上发生的是氧化反应。 ( )
(4)由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液构成的原电池中，Cu是负极。 ( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)×
5．为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下装置，按要求完成以下填空：
(1)此装置工作时，可以观察到的现象是_____________________________________
________________________________________________________________________，
电池总反应式为__________________________________________________________。
(2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。
(3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO向________移动，硫酸铜溶液中SO向________移动。
(4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________移动来导电的。在工作时，K＋移向________。
解析：该装置为锌铜原电池，总反应式为：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，电池工作时，观察到①电流计指针发生偏转，②锌片不断溶解，③铜片上有红色物质析出，其中Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。电池工作时，ZnSO4溶液中SO向负极(锌电极)移动，CuSO4溶液中SO向盐桥移动，而盐桥中，K＋向正极区(CuSO4溶液)移动，Cl－向负极区(ZnSO4溶液)移动，这样靠离子的移动形成闭合回路而导电。
答案：(1)电流计指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
(2)锌半电池 铜半电池 (3)锌电极 盐桥
(4)离子 正极区(CuSO4溶液)
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．[双选题]下列四个装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是( )
解析：电子由左边一极流向右边一极，则左边一极作负极。
答案：CD
2．某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的( )
A．X是负极，电解质溶液为CuSO4溶液
B．X是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
C．X是正极，电解质溶液为CuSO4溶液
D．X是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
解析：Y电极质量增加，可能是溶液中的阳离子得电子而在Y极(正极)上析出金属形成的。故只有A符合题意。
答案：A
3.某同学按如图所示的装置做实验，并把实验情况记录于下面，其中叙述合理的是( )
①锌为正极，铜为负极 ②电解质溶液中H＋浓度不变 ③电流表的指针发生偏转 ④铜极上有气泡产生 ⑤锌极上有大量气泡产生 ⑥溶液中的阳离子向正极移动
A．①②③ B．③④⑤
C．③④⑥ D．②③④
解析：图中装置形成了原电池，Zn为负极，铜为正极，电解质溶液中H＋移向正极，得电子生成H2，H＋浓度减小，有电流产生，电流表指针发生偏转，因此①②⑤不正确，③④⑥正确。
答案：C
4．X、Y、Z、M代表四种金属。金属X和Z有导线连接放入稀H2SO4中时，X溶解，Z极上有H2放出；若电解Y2＋离子和Z2＋离子共存的溶液时，Y先析出：又知M2＋离子的氧化性强于Y2＋离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
A．X>Z>Y>M B．X>Y>Z>M
C．M>Z>X>Y D．X>Z>M>Y
解析：由原电池的原理可知：金属的活动性X>Z；由电解原理可知：金属的活动性Z>Y；由氧化还原规律可知金属的活动性Y>M。综上所述，四种金属的活动性顺序为X>Z>Y>M，即答案选A。
答案：A
5．如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中描述合理的是( )
A．①②③ B．③④⑤
C．④⑤⑥ D．②③④
解析：Zn、Cu和稀硫酸组成的原电池中，Zn是负极，Cu是正极，电子由Zn经导线流向Cu，H＋在Cu极得电子生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，若有1 mol e－通过，生成H2 0.5 mol。
答案：B
6.如图所示装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各项中的( )
A．A是Zn，B是Cu，C为稀H2SO4
B．A是Cu，B是Zn，C为稀H2SO4
C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液
解析：A极逐渐变粗，说明A为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极变细，说明B为原电池的负极，失去电子后变成离子进入了溶液中．A和B两项反应为：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A选项中A极变细，B极不变，B选项中A极不变，B极变细；C和D两项反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C选项中A极变细，B极变粗；D选项中A极变粗，B极变细。
答案：D
7. [双选题](2010·广东高考)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
解析：该电池中Zn为负极，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，A项错误；电池总反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出经导线流向正极，C项正确；负极上由于Zn放电，ZnSO4溶液中Zn2＋的浓度增大，故盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液，D项错误。
答案：BC
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(9分)将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀H2SO4中，一组插入FeCl3溶液中，分别形成了原电池。
(1)这两个原电池中，正极分别是________。
A．石墨、石墨 B．石墨、Fe片
C．Fe片、Fe片 D．Fe片、石墨
(2)写出插入稀H2SO4中形成原电池的正极反应式(用离子方程式表示)
____________________________________________________________________。
(3)写出插入FeCl3溶液中形成原电池的电池总反应式(用离子方程式表示)
________________________________________________________________________。
解析：当电解质溶液为H2SO4时，总反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，则负极为Fe，正极为石墨，正极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑；当电解质溶液为FeCl3时，总反应为：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，负极为Fe，正极为石墨。
答案：(1)A (2)2H＋＋2e－===H2↑
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
9．(10分)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是______；电解质溶液Y是______；
(2)银电极为电池的______极，发生的电极反应为______________________；X电极上发生的电极反应为________________________________________________________；
(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。
解析：由题给反应可知以下信息：
电极 材料 电极反应
负极 Cu Cu－2e－===Cu2＋
正极 Ag Ag＋＋e－===Ag
则X为Cu，Y为AgNO3溶液．
答案：(1)铜 AgNO3溶液
(2)正 Ag＋＋e－===Ag Cu－2e－===Cu2＋
(3)铜 银
10．(10分)A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行实验。
装置
现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气泡产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应是______________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应是______________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是______________。
解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性A＞B；乙中C极质量增加，即析出Cu，则B为负极，活动性B＞C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活动性D＞A，随着H＋的消耗，溶液pH逐渐变大。
答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D＞A＞B＞C
11．(10分)如图所示，甲池中电池反应式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，已知B电极质量不变，C、D为石墨电极，乙池中为200 mL饱和NaCl溶液。
回答下列问题：
(1)A极为________极(填“正”或“负”)，电极材料为________，发生________反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)写出乙池的电极反应式：
阳极反应式为______________________________________________________________；
阴极反应式为_____________________________________________________________。
(3)A电极质量减少0.64 g时，此时乙池中电解液中[OH－]＝________ mol·L－1(忽略反应过程中溶液体积的变化)，C电极上产生的气体在标准状况下的体积为________L。
解析：由题知，甲池为原电池，A为负极，电极材料为Cu；乙池为电解池，C为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，D为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
(3)A极有0.64 g Cu溶解时，转移0.02 mol电子，乙池中C极上生成0.01 mol Cl2，溶液中生成0.02 mol OH－。
答案：(1)负 铜 氧化
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
(3)0.1 0.224第1节化学反应的热效应
第1课时 反应热与焓变
(1)在一定温度下化学反应所释放或吸收的热量，叫反应热，通常用Q表示，任何化学反应都有反应热。
(2)反应热可以用量热计测量：Q＝－C(T2－T1)。
(3)焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，是物质固有的性质，常用焓变来描述化学反应的反应热。
(4)等压条件下的化学反应，能量的变化全部转化为热能时，Qp＝ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，ΔH>0为吸热反应，ΔH<0为放热反应。
[自学教材·填要点]
(1)定义：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。
(2)反应热的表示符号：
用Q表示
(3)单位：kJ·mol－1或J·mol－1。
(4)热化学：用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支称为热化学。
[师生互动·解疑难]
(1)物理变化中的能量变化不是反应热。如NH4NO3溶于水吸热、浓H2SO4的稀释放热等。
(2)化学反应中的能量变化通常是以热能的形式体现出来，但也不全是，也有其他的表现形式如电能、光能等。
(3)加热条件下进行的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，反应是吸热反应还是放热反应取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小，与反应条件无关。
1．判断正误(正确的打“√”号，错误的打“×”号)。
(1)化学反应旧化学键断裂时吸收能量，新化学键形成时释放能量。 ( )
(2)当反应放热时，Q>0。 ( )
(3)NaOH固体溶于水时放出的热量也属于反应热。 ( )
(4)若形成新化学键释放的能量小于断裂旧化学键所需要吸收的能量，则反应放热。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)×
[自学教材·填要点]
1．主要仪器
量热计，它是由内、外两个筒组成的，内筒是反应容器，外筒起保温作用(如图)。
2．操作
将两种反应物的溶液加入内筒并使之迅速混合，测量反应前后溶液温度的变化值，即可计算反应热。
3．计算
反应热的计算公式为Q＝－C(T2－T1)，式中C代表体系的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。
4．强酸、强碱的中和反应的离子方程式
H＋＋OH－===H2O。当参加反应的n(H＋)或n(OH－)相同时，中和反应的反应热是相同的。
[师生互动·解疑难]
(1)酸碱溶液应当用稀溶液，且配好后要充分冷却至室温才能使用。
(2)要使用同一支温度计分别先后测量酸、碱及混合液的温度；测量时温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且稳定一段时间后再记下读数；温度计测定一种溶液后要用水冲洗干净并用滤纸擦干备用。
(3)操作时动作要快，尽量减少热量的散失。
(4)实验时亦可选用浓度、体积都不同的酸碱溶液进行中和反应的反应热的测定，但在计算时，应取二者中完全反应的一个，因为过量的酸碱并不参与中和反应。
(5)重复实验三次，取其平均值，以减小误差。
2．下列有关叙述正确的是( )
A．如上图所示，测定中和反应的反应热时，大小两烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是固定小烧杯
B．若用50 mL 0.55 mol·L－1的氢氧化钠溶液，分别与50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸和50 mL 0.50 mol·L－1的硝酸充分反应，两反应测定的反应热不相等
C．实验时需要记录初始温度T1 和最高温度T2
D．做一次实验根据公式即可得出中和反应的反应热
解析：碎泡沫塑料的作用是保温；氢氧化钠溶液稍过量，能使反应进行完全，由于参加反应的n(H＋)和n(OH－)相等，测得的反应热也相等；反应热可通过前后体系温度的变化来计算：Q＝－C(T2－T1)，实验时需 记录初始温度T1和最高温度T2；需做2～3次求平均值。
答案：C
[自学教材·填要点]
1．焓
(1)概念：用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H表示。
(2)意义：相同量的不同物质所具有的能量不同，其焓不同。
2．焓变
(1)定义：反应产物总焓与反应物总焓之差。
(2)表达式：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，
单位：_kJ·mol－1。
(3)与反应热的关系：
等压条件下，反应中的能量变化全部转化为热能时，焓变与化学反应的反应热相等，数学表达式为ΔH＝Qp。
3．ΔH与吸热反应、放热反应的关系
[师生互动·解疑难]
(1)焓是状态函数，具有能量的单位，但没有确切的物理意义，体系的焓的绝对值目前还无法知道。
(2)物质所聚集的状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态>液态>固态。
(3)反应热等于反应焓变的条件是：等压反应；反应的能量变化只转化为热能而没有转化为电能、光能等其他形式的能，但可以有体积改变。
3．已知某反应的焓变小于零，下列说法正确的是( )
A．该反应为放热反应
B．该反应为吸热反应
C．反应产物的焓大于反应物的焓
D．反应物的总能量小于反应产物的总能量
解析：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，ΔH<0时，为放热反应。反应产物的总焓小于反应物的总焓，反应物的总能量大于反应产物的总能量。
答案：A
[例1] CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．CO(g)和H2O(g)具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量
C．该反应不需要加热就能进行
D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量
[解析] 由能量变化可知，反应产物的总能量比反应物的总能量低，该反应为放热反应，但并不是不需要加热；当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。
[答案] B
(1)反应物总能量大于反应产物总能量的反应为放热反应，其逆过程为吸热反应，与反应条件无必然的联系。
(2)化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，断键吸收能量，成键释放能量，反应是吸热还是放热取决于二者的相对大小：Q＝断键吸收的能量－成键释放的能量。
(3)常见的放热反应：①燃烧反应；②中和反应；③物质的缓慢氧化反应；④原电池反应；⑤活泼金属与水或酸的反应；⑥大多数化合反应；⑦大多数置换反应。
(4)常见的吸热反应：①铵盐与碱反应，如Ca(OH)2与NH4Cl晶体的反应；②CO2＋C2CO；③大多数分解反应；④C和水蒸气的反应。
1．下列关于反应热的说法正确的是( )
①通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能和热能之间的转化
②同一化学反应在不同温度下进行，反应热的数值不同
③反应热通常用Q表示，反应放热时，Q为负值，反应吸热时，Q为正值
A．只有③ B．只有①②
C．只有①③ D．全部正确
解析：通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能和热能之间的转化，几乎所有的化学反应都伴随着热量的释放或吸收，故①正确。反应热定量描述一定温度下化学反应释放或吸收的热量，一般规定，吸热时Q为正值，放热时Q为负值，并且可通过实验测得，故②③正确。
答案：D
[例2] 化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发生中和反应，生成1 mol H2O时放出的热量。现用50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是______________________。
(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是__________________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值会______(填“偏大”、“偏小”，或“无影响”)。
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由______________________________________________。
(5)用50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH溶液进行上述实验，测得中和热的数值会________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
[解析] (1)本实验成功的关键是准确测量反应前后的温度。因此装置必须保温、绝热并使体系温度尽快达到一致，故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒。其作用是使反应物混合均匀并充分反应，同时，使小烧杯里溶液的温度均匀。(2)(3)由于本实验的准确性取决于对溶液温度的测定，为了减少实验过程中的热量损失，实验中采取了在两烧杯间填充碎泡沫塑料和在大烧杯上盖硬纸板的措施。(4)改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸后，参加反应ΔH＋、OH－的物质的量与上述实验中不一样，所放出的热量也不相等。 由中和热概念可知，中和热是以生成1 mol水为标准的，而与酸碱的用量无关。(5)实验操作中一般采用一种物质过量，但如果恰好完全反应，也可以，对测量结果无影响。
[答案] (1)环形玻璃搅拌棒
(2)减少实验过程中的热量损失 (3)偏小 (4)不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的热量，与酸碱的用量无关 (5)无影响
在中和反应反应热测定的实验中有两个关键，一是“隔热关”，尽可能减少实验过程中热量的损失，二是“准确关”，配制的盐酸和NaOH溶液的浓度要准确，量取溶液的体积要准确，反应前的温度和反应后的最高温度的读数要准确。
1 在实验过程中，某同学没有,找到缺
少的那一件物品，就用细铜丝自己做了一个，
你认为可以吗？阐明你的观点。
2 若实验所用NaOH溶液因吸收少量, CO2而
变质，则该NaOH是否影响, 中和热的
测定？
传递，尽量减少热量散失，铜是热的良
导体，若用铜丝作搅拌棒，会有热量散失，增大实验误差。
(2)影响。因为加入的盐酸会与Na2CO3反应，从而改变反应放出的热量而影响中和热的测定。
[例3] 已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如下图，问：
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a．____________；b.____________；c.____________。
(2)该反应是放热反应还是吸热反应？____________。
ΔH大于零还是小于零？________。
(3)若已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1＝－Q1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－Q2，则ΔH1________ΔH2，Q1________Q2(填“>”、“<”或“＝”)。
[解析] (1)H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2―→2H(g)和O2―→O(g)过程中断开H—H键和O===O键需吸收的能量，所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)＋O(g)结合成氢氧键所放出的能量，c代表成键所释放的能量与断键所吸收的能量之差，即b－a＝c。
(2)由图可知，该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。
(3)比较ΔH大小时，要连同“＋”、“－”包含在内，类似于数学上的正负数比较，如果只比较反应放出热量多少，则只比较数值大小，与“＋”、“－”无关，由于H2O(l)比H2O(g)所具有的能量低，因此生成H2O(l)放出的热量更多，即Q1ΔH2。
[答案] (1)旧键断裂吸收的能量 新键生成放出的能量 反应热 (2)放热反应 小于零 (3)> <
(1)化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。ΔH＝反应物的化学键断裂时吸收的能量总和－生成物的化学键形成时放出的能量总和。
(2)放热反应的Q或ΔH小于零，放出的热量越多，Q或ΔH越小。
2．下列说法正确的是( )
A．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
B．当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0
C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应
D．一个化学反应中，当反应物总能量大于生成物总能量时，反应放热，ΔH为“－”
解析：焓变与参加反应的物质有关，与其化学计量数成正比，A错；在反应中，物质所具有的总能量减少，反应就放热，ΔH<0，反之就吸热，ΔH>0，B错，D对；在加热条件下发生的反应也可能是放热反应，如燃烧反应，与反应条件无必然的联系。
答案：D
[随堂基础巩固]
1．下列说法正确的是：①需要加热才能发生的反应的Q>0 ②放热反应在常温下均很
易发生 ③反应焓变的大小是由反应物和反应产物所具有的总能量的相对大小决定的 ④吸热反应在一定条件下也能发生 ( )
A．①②③④ B．①②
C．③④ D．②③
解析：需加热才能发生的反应也可能是Q<0的放热反应，反应物和反应产物所具有
的能量的相对大小，决定了反应焓变的大小，与反应条件无关。
答案：C
2．由下图分析，下列叙述正确的是 ( )
A．A―→B＋C和B＋C―→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A―→B＋C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A―→B＋C是吸热反应，则B＋C―→A必然是放热反应
解析：两个反应的能量变化相等，A的能量比B和C的总能量低，A―→B＋C是吸
热反应，B＋C―→A是放热反应。
答案：D
3．下列说法正确的是 ( )
A．反应热指的是反应过程中放出的热量
B．若一个反应为放热反应，则其反应热Q>0
C．物质燃烧都是放热反应
D．若一个反应为放热反应，则说明该反应不需要加热
解析：反应热是化学反应在一定的温度下进行时所释放或吸收的热量；当一个反应
为放热反应时，其反应热Q<0；反应放热还是吸热与反应条件无关，而是由反应物
总能量与生成物总能量的高低决定的；燃烧反应都是放热反应。
答案：C
4．下列反应中，反应产物的总焓大于反应物的总焓的是 ( )
A．氢气在氧气中燃烧
B．铁丝在氧气中燃烧
C．硫在氧气中燃烧
D．焦炭在高温下与水蒸气反应
解析：A、B、C均为放热反应，ΔH<0，说明它们的反应物的总焓大于反应产物的总
焓，多余的能量以热量的形式放出，而D为吸热反应，正好相反，符合题意。
答案：D
5．在中和反应的反应热测定实验中，使用下列物质或仪器的目的不是为了减少实验误
差的是 ( )
A．大小烧杯间填满碎纸片
B．大烧杯上用硬纸板作盖板
C．使用环形玻璃搅拌棒
D．分别使用两个量筒量取酸液和碱液
解析：A、B、C三项都是为了防止热量散失而引起误差；D项使用两个量筒分别量
取酸液和碱液是为了方便。
答案：D
6．下列变化一定为放热的化学反应的是 ( )
A．H2O(g)―→H2O(l)放出44 kJ热量
B．ΔH>0的化学反应
C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应
D．能量变化如图所示的化学反应
解析：H2O(g)―→H2O(l)为物理变化；ΔH>0的化学反应为吸热反应；形成化学键时共
放出能量862 kJ的化学反应的ΔH不能确定是大于零还是小于零；当H反应物>H反应产物
时，ΔH<0，反应放热。
答案：D
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．(2012·温州检测)已知EA、EB、EC、ED分别表示A、B、C、D所具有的能量，则对
于吸热反应A＋B===C＋D，以下说法正确的是( )
A．EA>EC B．EA>EC＋ED
C．EA＋EB>EC＋ED D．EA＋EB解析：反应物总能量低于生成物总能量的化学反应为吸热反应，此反应为吸热反
应，则EA＋EB答案：D
2．量热计直接测出的是 ( )
A．质量的变化 B．能量的变化
C．温度的变化 D．电流的变化
解析：由反应热计算公式Q＝－C(T2－T1)可知量热计直接测出的是温度的变化。
答案：C
3．[双选题]下列说法正确的是 ( )
A．干冰蒸发需要吸收大量的热，这就是化学反应中的吸热反应
B．酒精常被用作酒精灯和内燃机的燃料，说明酒精燃烧是放热反应
C．木炭常温下不燃烧，加热才能燃烧，说明木炭燃烧是吸热反应
D．人们用氢氧焰焊接或切割金属，主要利用了氢气和氧气化合时所放出的能量
解析：干冰升华要吸热，这是物理变化，A不正确；酒精之所以能做燃料，是因为
它燃烧放热，B正确；木炭燃烧需加热引发反应，但反应开始后，反应放出的热可
使木炭继续燃烧，说明反应放热，C不正确；D正确。
答案：BD
4．根据图中的能量变化情况判断，下列选项正确的是 ( )
A．2A＋B===2C ΔH<0
B．2C===2A＋B ΔH<0
C．2A(g)＋B(g)===2C(g) ΔH>0
D．2A(g)＋B(g)===2C(g) ΔH<0
解析：由图分析2C(g)的能量高于2A(g)＋B(g)的能量，且物质的能量与物质的聚集
状态有关，所以2A(g)＋B(g)===2C(g)为吸热反应，ΔH>0，其逆过程为放热反应，
ΔH<0。
答案：C
5．[双选题]焓变(ΔH)是表示化学反应中能量变化的物理量。关于ΔH的理解不正确的
是 ( )
A．ΔH>0的反应是吸热反应
B．ΔH＝ΣH(反应物)－ΣH(生成物)
C．许多化学反应的ΔH都可以通过实验测出
D．ΔH＝反应中化学键形成时吸收的总能量－反应中化学键断裂时放出的总能量
解析：ΔH＝ΣH(生成物)－ΣH(反应物)，B错误；ΔH＝反应中化学键断裂时所吸收
的总能量－反应中化学键形成时放出的总能量，D错误。
答案：BD
6．将V1 mL 1.0 mol·L－1盐酸溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并
记录溶液的温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正
确的是 ( )
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约是1.00 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析：由图可知，加入5 mL盐酸时混合液的温度达到22 ℃，故环境的温度应低于
22 ℃；反应放热，由化学能转化为热能；恰好反应时放出热量最多，NaOH溶液的
浓度为：＝1.5 mol·L－1；有水生成的反应不一定是放热反
应，如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O是吸热反应。
答案：B
7．在测定中和反应反应热的实验中，下列叙述错误的是 ( )
A．向量热计中加入盐酸，搅拌后的温度为初始温度
B．实验中可使酸或碱稍微过量
C．向量热计中加入碱液时，碱液的温度应与酸的温度相同
D．可以用KOH溶液代替NaOH溶液，浓硫酸代替盐酸
解析：可以用KOH代替NaOH，但不能用浓硫酸代替盐酸，因为浓硫酸溶于水时
会放出很多热量。
答案：D
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(7分)一定条件下，A与B反应可生成C和D，其能量变化如图：
(1)下列有关反应A＋B===C＋D的说法正确的是____________________。
A．反应前后原子的种类和数目一定不变
B．该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应
C．若该反应为放热反应，则不需要加热反应就一定能自发进行
D．反应物的总质量、总能量与生成物的总质量、总能量均相等
(2)若E1”“<”或“＝”)反应物的总能量，反
应热Q________0(填“>”“<”或“＝”)。
解析：(1)根据原子守恒，反应前后元素原子的种类及数目均不会改变；并非氧化
还原反应才有热量变化，任何化学反应均伴随着能量的变化；反应前对反应物加
热，只是为了达到反应的条件，与反应是否是放热反应没有必然的联系；根据能量
守恒有：反应物的总能量＝生成物的总能量＋放出的能量(或“－吸收的能量”)。
(2)Q＝生成物的总能量－反应物的总能量＝E2－E1>0，推知Q>0。
答案：(1)A (2)> >
9．(10分)化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时
放出的热量。中和热测定实验的关键是要准确地配制一定物质的量浓度的溶液，
量热计要尽量做到绝热；在量热的过程中要尽量避免热量的散失，要准确地测量
出反应前后溶液温度的变化。回答下列问题：
(1)下列有关中和热的叙述正确的是 ( )
A．1 L 1 mol·L－1的硫酸和1 L 1 mol·L－1的NaOH溶液反应放出的热量是中和热
B．1 mol HCl气体通入1 L 0.01 mol·L－1NaOH溶液反应放出的热量是中和热
C．浓硫酸和NaOH反应生成1 mol硫酸钠时放出的热量是中和热
D．只要是强酸与强碱反应生成1 mol H2O放出的热量就是中和热
(2)中学化学实验中的中和热的测定所需的玻璃仪器有________________________。
结合日常生活实际，该实验也可改在____________中进行。
(3)该实验常用0.50 mol·L－1盐酸和0.55 mol·L－1NaOH溶液各50 mL进行反应。NaOH
溶液浓度稍大于盐酸浓度的作用是____________。
解析：(1)根据中和热的概念，在稀溶液中生成1 mol H2O时放出的热量才是中和
热，A项符合，B项生成0.01 mol H2O，C项酸是浓硫酸，D项不一定是稀溶液，均
不是中和热。
(2)注意审题：测定所需的玻璃仪器；另外题目中的信息对做题有一定的提示，题给
信息指出中和热测定实验的关键是量热计要尽量做到绝热，根据此信息，考虑生活
中可以保证绝热的物品，就是保温瓶或保温杯。
答案：(1)A (2)环形玻璃搅拌棒、温度计、大烧杯、小烧杯、量筒 暖瓶(或保温
杯)
(3)加速反应，且使反应进行完全，测量的误差减小
10．(10分)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程，化学键的键能是形成(或拆
开)1 mol 化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，
现提供以下化学键的键能P－P：198 kJ·mol－1，P－O：360 kJ·mol－1，O===
O：498 kJ·mol－1。则反应：P4(白磷)＋3O2===P4O6的能量变化为________，
其反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
解析：旧键断裂需吸收能量，新键生成释放能量，化学反应是吸热还是放热决定于
二者的相对大小，由题意得反应断键吸收的能量为6×198 kJ＋3×498 kJ＝
2 682 kJ，形成新键释放的能量为12×360 kJ＝4 320 kJ，所以反应释放能量
1 638 kJ，ΔH小于零。
答案：释放1 638 kJ的能量 小于
11．(12分)(2012·滨州检测)如右图所示，把试管放入盛有25℃饱和Ca(OH)2溶液的烧
杯中，试管开始放入几小块镁片，再用滴管滴5 mL盐酸于试管中。请回答下列问题：
(1)实验中观察到的现象是__________________________________________。
(2)产生上述现象的原因是__________________________________________。
(3)写出有关的离子方程式：________________________________________
________________________________________。
(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于，
下同”)镁片和盐酸的总能量，ΔH________0。
解析：Mg与稀盐酸反应生成H2，试管中有气泡冒出，反应放热，体系温度升高，
Ca(OH)2的溶解度降低，析出晶体。放热反应生成物的总能量小于反应物的总能
量，ΔH<0。
答案：(1)镁片上有大量气泡产生，镁片逐渐溶解，烧杯中液体变浑浊
(2)镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升
高而减小，故析出Ca(OH)2晶体
(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(4)小于 小于第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算
(1)热化学方程式不仅表示物质变化，还表示能量变化，书写时要注明物质的聚集状态、反应温度和ΔH的正负号、单位等。
(2)盖斯定律的实质是反应的焓变与途径无关。
(3)焓变的运算是一种包括符号在内的代数运算。
1.定义
在热化学中，将一个化学反应的物质变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式。
2．书写热化学方程式注意的问题
(1)要在物质的化学式后面用括号标明反应物和生成物的聚集状态，一般用英文小写字母g、l、s分别表示物质的气态、液态和固态。水溶液中溶质则用aq表示。
(2)在ΔH后要注明反应温度，因为在不同温度下进行同一反应，其反应焓变是不同的。如果不标明温度和压强，则表示在298_K、常压条件下的反应热。
(3)ΔH的单位是J·mol－1或kJ·mol－1。
(4)同一化学反应，热化学方程式中物质的系数不同，ΔH也不同。根据焓的性质，若热化学方程式中各物质的系数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。
3．重要提示
(1)同素异形体在反应中除标状态外，还要注明名称，如C(s，石墨)。
(2)在热化学方程式中，物质化学式前面的系数只表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。
1．(2012·淄博检测)下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2SO2＋O22SO3ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
B．4H2(g)＋2O2(g)===4H2O(l)
ΔH＝－1 143.2 kJ·mol－1
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝393.5 kJ
D．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝393.5 kJ·mol－1
解析：A中未注明各物质的聚集状态，C、D中ΔH的符号错误，放热反应的ΔH<0，C中ΔH的单位也错。
答案：B
1.盖斯定律
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变都是一样的，这一规律称为盖斯定律。即化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。
2．盖斯定律的应用
若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。
3．注意事项
(1)焓变与化学反应的过程无关，与物质的聚集状态、反应的温度、热化学方程式中物质的系数等有关。
(2)对热化学方程式进行加减时，反应物与反应物、反应产物与反应产物的同种物质之间进行加减，若出现负项移项即可，ΔH带“＋”或“－”进行加减，同一物质在反应物和反应产物中都同时按系数约减。
2．(2011·江苏高考，节选)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。( )
已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝206.2 kJ·mol－1
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
ΔH＝247.4 kJ·mol－1
则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为___________________。
解析：CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)：
CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g), 设此反应分两步进行：
第一步：2CH4(g)＋2H2O(g)===2CO(g)＋6H2(g)
ΔH1＝412.4 kJ·mol－1
第二步：2CO(g)＋2H2(g)===CH4(g)＋CO2(g)
ΔH2＝－247.4 kJ·mol－1
两步相加得总反应
CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)
由盖斯定律得
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
＝412.4 kJ·mol－1－247.4 kJ·mol－1
＝165.0 kJ·mol－1
答案：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)
ΔH＝165.0 kJ·mol－1
[例1] 新华网甘肃酒泉2011年9月20日电：中国载人航天工程新闻发言人20日宣布，我国将实施载人航天工程首次空间交会对接任务，执行任务的天宫一号目标飞行器和长征二F运载火箭组合体已顺利转运至发射区，天宫一号将于9月27日至30日择机发射。长征二F运载火箭以肼(N2H4)为燃料，二氧化氮为氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知4 g N2H4(g)在上述反应中放出71 kJ热量，写出该反应的热化学方程式____________________
______________________________________________________________________________。
[解析] 4 g N2H4(g)与NO2反应生成氮气和气态水放热71 kJ，则1 mol N2H4(g)32 g燃烧放热：
×32 g＝568 kJ。
[答案] N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－568 kJ·mol－1
或N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋H2O(g)
ΔH＝－71 kJ·mol－1。
(1)书写热化学方程式时应注意：状态明，符号准，单位正，标温度，量对应。“量对应”即指：同一个化学反应的热化学方程式的写法有多种，ΔH的数值要与热化学方程式的系数对应。
(2)判断一个热化学方程式是否正确，应从以下几个方面分析：①化学方程式的书写；②各物质的聚集状态；③ΔH的数值，“＋”或“－”及单位。
1．(2012·烟台月考)沼气是一种能源，它的主要成分是CH4,0.5 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态水时放出445 kJ热量，则下列热化学方程式中，正确的是( )
A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝890 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝890 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890 kJ·mol－1
D.CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－890 kJ·mol－1
解析：CH4燃烧放热，ΔH<0，A、B错误，0.5 mol CH4燃烧生成CO2 和液态水放出445 kJ热，D错误。
答案：C
[例2] (2011·广东高考，节选)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：
CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206 kJ·mol－1
又已知 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－802 kJ·mol－1
写出由CO2生成CO的热化学方程式______________。
[解析] 由CO2生成CO的反应可分两步：
第一步：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)
ΔH1＝＋206 kJ·mol－1
第二步：CO2(g)＋2H2O(g)===CH4(g)＋2O2(g)
ΔH2＝＋802 kJ·mol－1
两式相加得总反应：
CO2(g)＋3H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋2O2(g)，由盖斯定律得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋206 kJ·mol－1＋802 kJ·mol－1＝＋1 008 kJ·mol－1。
[答案] CO2(g)＋3H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋2O2(g)
ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1
利用盖斯定律进行焓变的计算时，关键是能根据题中给出的热化学方程式进行代数运算转换出要求的热化学方程式，运算时需注意：欲消去物质的系数、种类和状态必须相同，其计算步骤一般是：
(1)确定待求的热化学方程式。
(2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置。
(3)根据未知热化学方程式中各物质的系数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整系数，或调整反应方向。
(4)叠加并检验上述分析的正确与否。
2．已知：Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)
ΔH＝＋234.1 kJ·mol－1；
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
则2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是( )
A．－824.4 kJ·mol－1 B．－627.6 kJ·mol－1
C．－744.7 kJ·mol－1 D．－169.4 kJ·mol－1
解析：设提供的两个反应分别为①、②，据盖斯定律：2Fe(s)＋ O2(g)===Fe2O3(s)，可由②×－①得到，ΔH＝－393.5 kJ·mol－1×－234.1 kJ·mol－1＝－824.4 kJ·mol－1。
答案：A
[例3] 同温同压下，已知下列各反应为放热反应，下列各热化学方程式中放出热量最少的是( )
A．2A(l)＋B(l)===2C(g) ΔH1
B．2A(g)＋B(g)===2C(g) ΔH2
C．2A(g)＋B(g)===2C(l) ΔH3
D．2A(l)＋B(l)===2C(l) ΔH4
[解析] 各项所发生的化学反应相同，只是由于各反应物和生成物状态不同导致热效应不相同。由于反应放热，故各体系所具有的能量大小如图所示：
故|ΔH1|最小。
[答案] A
(1)物质在不同状态下的能量大小不同，同一物质不同状态能量大小关系为：固态<液态<气态。
(2)放热反应的ΔH<0，放热越多，ΔH越小。吸热反应的ΔH>0，吸热越多，ΔH越大。
(1)假设各反应均为吸热反应，则吸收热量最
少的是( )
(2)原题若比较反应热的大小，则结果如何？
提示：(1)若各反应均为吸热反应，则能量关系图为：
由图可知由气态变为液态时，反应吸收热量最少，故热量数值最小为ΔH3。
(2)原题若比较反应热的大小，则既包括数值，又包括符号的比较，因反应放热，ΔH为负值，放出热量越少的反应ΔH越大，故反应热最小的为ΔH3。
答案：(1)C (2)反应热最小的为C项中方程式。
[随堂基础巩固]
1．热化学方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝131.3 kJ·mol－1表示 ( )
A．碳和水反应吸收131.3 kJ能量
B．1 mol碳和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3 kJ热量
C．1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气，并吸热131.3 kJ
D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收131.3 kJ热量
解析：热化学方程式将物质变化和能量变化同时表示出来，物质前面的系数只表示
物质的量，而能量变化与物质的聚集状态有关。
答案：C
2．已知在298 K、1×105 Pa条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下
列热化学方程式正确的是 ( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝242 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－484 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝242 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝484 kJ·mol－1
解析：2 mol H2燃烧生成水蒸气时放出484 kJ热量，
ΔH<0，H2O(g)分解生成H2(g)和O2的反应ΔH>0。B中H2O的状态不正确；C、D
中ΔH的符号不正确。
答案：A
3．在298 K、100 kPa时，已知：
2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是 ( )
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
解析：本题考查盖斯定律，意在考查考生对盖斯定律的运用能力及对反应热的计算
能力。设提供的三个热化学方程式分别为①、②、③，根据盖斯定律，由①＋②×2
可以得到③，故ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3，A项正确。
答案：A
4．(2012·泰安模拟)已知热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.6 kJ·mol
－1，则关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH2的说法正确的是( )
A．热化学方程式中的系数表示分子数
B．该反应的ΔH2大于零
C．该反应的ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
D．该反应的ΔH2可表示36 g水分解时的热效应
解析：热化学方程式中的系数只表示物质的量，ΔH2与ΔH1数值相等，符号相反，
ΔH2＝571.6 kJ·mol－1，可表示36 g液态水分解时的热效应。
答案：B
5．已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热
量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是 ( )
A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－4b kJ·mol－1
B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(g)
ΔH＝－2b kJ·mol－1
C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－2b kJ·mol－1
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝b kJ·mol－1
解析：燃烧生成1 mol CO2气体需C2H2 0.5 mol.则2 mol乙炔燃烧生成二氧化碳
气体和液态水时放出热量4b kJ，ΔH<0。B中水的状态不正确。
答案：A
6．已知(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH1＝a kJ·mol－1
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
(3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·mol－1
(4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·mol－1
下列关系式正确的是 ( )
A．ad>0
C．2a＝b<0 D．2c＝d>0
解析：氢气燃烧是放热反应，ΔH<0；生成液态水比生成气态水时放出的热量多，ΔH
更小，即cb>d；(2)中各物质的物质的量是(1)的2倍，ΔH2＝2ΔH1。
答案：C
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．下列对热化学方程式1/2H2(g)＋1/2I2(g)===HI(g) ΔH＝＋26 kJ·mol－1的叙述中，正
确的是 ( )
A．1 mol 氢气和1 mol碘蒸气完全反应需要吸收26 kJ的热量
B．1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52 kJ的热量
C．1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成 2 mol的HI气体需吸收52 kJ的热量
D．1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应放出26 kJ的热量
解析：在A、B、D三个选项中均未指明生成物的状态；且D将反应错认为是放热
反应；A 项未将反应的化学计量数与ΔH正确对应起来；B项无视热化学方程式中
各物质前的化学计量数不表示分子个数的前提。C正确。
答案：C
2．25℃、101 kPa下，2 g氢气燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，表示该反应的热
化学方程式正确的是 ( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝ －571.6 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝ ＋571.6 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝ －571.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
解析：反应放热ΔH<0,1 mol 氢气燃烧放出的热量是285.8 kJ，当氢气的系数是2
时放出的热量为571.6 kJ，B选项应ΔH<0，C、D选项中的水是气体，都不正确。
答案：A
3．[双选题]化学反应N2＋3H2??2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式
是 ( )
A．N2(g)＋3H2(g)??2NH3(l)
ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
ΔH＝2(b－a) kJ·mol－1
C.N2(g)＋H2(g)??NH3(l)
ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1
D.N2(g)＋H2(g)??NH3(g)
ΔH＝(a－b)kJ·mol－1
解析：由图可知1 mol NH3(g)的能量比 mol N2(g)和 mol H2(g)的能量低(b－)
a)kJ,1 mol NH3(l)的能量比 mol N2(g)和 mol H2(g)的能量低(b＋c－a)kJ。即热化学方程式为N2(g)＋ mol H2(g)??NH3(g)
ΔH＝－(b－a)kJ·mol－1，D正确；N2(g)＋3H2(g)??2NH3(l) ΔH＝－2(b＋c－
a)kJ·mol－1，A正确。
答案：AD
4．已知1 mol白磷(s)转化成1 mol红磷(s)，放出18.39 kJ热量，又知：4P(白，s)＋
5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1 4P(红，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2
则ΔH1和ΔH2的关系正确的是 ( )
A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1>ΔH2
C．ΔH1<ΔH2 D．无法确定
解析：两热化学方程式相减得4P(白，s)===4P(红，s)，ΔH＝ΔH1－ΔH2，是放热反]
应，则ΔH<0，即
ΔH1<ΔH2。
答案：C
5．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ/mol；HCl(aq)与NaOH(aq)反
应的ΔH＝－55.6 kJ/mol。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于 ( )
A．－67.7 kJ/mol B．－43.5 kJ/mol
C．＋43.5 kJ/mol D．＋67.7 kJ/mol
解析：本题考查化学反应热的计算，意在考查考生对盖斯定律的运用能力。题述反
应的离子方程式依次为：HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l) ΔH＝－12.1
kJ/mol ①，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－55.6 kJ/mol ②，①－②得：
HCN(aq)??H＋(aq)＋CN－(aq) ΔH＝＋43.5 kJ/mol。
答案：C
6．根据热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a＝－297.2)，分析下
列说法中不正确的是 ( )
A．S(s)在O2(g)中燃烧的反应是放热反应
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1，则aC．1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)与1 mol O2(g)所具有的能量之和
D．16 g固体硫在空气中充分燃烧，可放出148.6 kJ的热量
解析：从所给热化学方程式分析，ΔH<0，故反应放热；对比可知B项中硫为气态，
由S(s)―→S(g)要吸收热量，故等量的S(g)燃烧放出的热量多，ΔH小，即a>b；因
为S的燃烧是放热反应，故1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)和1 mol O2(g)
所具有的能量之和。
答案：B
7．2010年11月在广东举行的十六届亚运会的火炬(如意)使用的燃料为丙烷(C3H8)，其完全燃烧后只有CO2和H2O，不会造成环境污染，已知有以下四个热化学方程式：
①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－a kJ/mol
②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－b kJ/mol
③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2CO(g)＋8H2O(l)
ΔH＝－c kJ/mol
④C3H8(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－d kJ/mol
其中 a、b、c、d最大的是 ( )
A．a B．b
C．c D．d
解析：①与②相比生成液态水比气态水放出的热量多，所以b>a，④中各物质的量均
为①中的一半，所以d＝a，③中与②相比，2 mol C3H8燃烧生成 4 mol CO2和2 mol
CO，相当于此反应中的2 mol C3H8有1 mol 完全燃烧，1 mol不完全燃烧，故放出
的热量c大于b，所以c最大，选C。
答案：C
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(9分)已知下列两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2 220 kJ·mol－1
根据上面两个热化学方程式，试完成下列问题：
(1)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________。
(2)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 847 kJ，则在混合气体
中H2和C3H8 的体积比是________。
(3)已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1。试写出丙烷燃烧生成CO2和水
蒸气时的热化学方程式_____________________________________________。
解析：(1)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为
285.8 kJ·mol－1×1 mol＋2 220 kJ·mol－1×2 mol＝4 725.8 kJ。(2)设混合气体中H2
的物质的量为x，则C3H8的物质的量为5 mol－x，所以：285.8 kJ·mol－1×x＋
(5 mol－x)×2 220 kJ·mol－1＝3 847 kJ，解方程得x＝3.75 mol，则5 mol－x＝
1.25 mol，故V(H2)∶V(C3H8)＝3.75 mol∶1.25 mol＝3∶1。
答案：(1)4 725.8 kJ (2)3∶1
(3)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－2 044 kJ·mol－1
9．(10分)(1)已知葡萄糖完全燃烧生成1 g液态水时放出的热量为26.0 kJ，则葡萄糖完全燃烧的热化学方程式是_________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)已知2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2，放出99.6 kJ的热量，写出该
反应的热化学方程式： __________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(3)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂H2O2，当它们混合时产生大
量氮气和水蒸气，并放出大量热，已知0.4 mol液态肼与足量H2O2反应生成氮气和
水蒸气，放出256.65 kJ的热量。
①写出热化学方程式：___________________________________________________。
②已知H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则16 g液态肼与足量液态过氧化氢
反应生成氮气和液态水时，放出的热量是________ kJ。
解析：(1)1 mol葡萄糖C6H12O6完全燃烧生成6 mol 液态水，放热：×
6 mol ×18 g·mol－1＝2 808 kJ，因此热化学方程式为 C6H12O6(s)＋6O2(g)===
6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 808 kJ·mol－1。
(2)1 mol C2H2燃烧生成液态水和CO2放热：
×26 g＝1 294.8 kJ, 热化学方程式为：
C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1 294.8 kJ·mol－1
(3)1 mol 液态肼与足量H2O2反应生成氮气和水蒸气，放热：＝641.625 kJ，
热化学方程式为：
N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－641.625 kJ·mol－1
16 g液态肼的物质的量为：＝0.5 mol，燃烧生成水蒸气时放热：
×0.5 mol＝320.8 kJ，
生成气态水2 mol，变为液态水放热：44 kJ×2＝88 kJ，
因此共放出热量：320.8 kJ＋88 kJ＝408.8 kJ。
答案：(1) C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 808 kJ·mol－1
(2)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1 294.8 kJ·mol－1
(3)①N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－641.625 kJ·mol－1
②408.8
10．(9分)已知下列热化学方程式：
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH1＝－25 kJ·mol－1 ①
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH2＝－47 kJ·mol－1 ②
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH3＝＋19 kJ·mol－1 ③
(1)计算FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)反应的反应热ΔH＝________。
(2)已知C(s)＋O2(g)===CO(g)
ΔH＝－110.5 kJ·mol－1，若还原FeO的CO是碳氧化而产生，则产生112 g Fe需
C________g，整个过程中产生的热量为__________。
解析：(1)待求反应可由已知反应相加减得到：
①÷2－②÷6－③÷3，则ΔH＝ΔH1÷2－ΔH2÷6－ΔH3÷3＝－11 kJ·mol－1
(2)产生112 g Fe即2 mol Fe需CO 2 mol，需C 2 mol，共24 g，生成2 mol CO(g)
放出热量110.5 kJ×2＝221 kJ，生成2 mol Fe放出热量11 kJ×2＝22 kJ，整个过
程产生的热量为221 kJ＋22 kJ＝243 kJ。
答案：(1)－11 kJ·mol－1 (2)24 243 kJ
11．(11分)将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化
为水煤气的主要化学反应为：
C＋H2O(g)CO＋H2。C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1①
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH2＝－242.0 kJ·mol－1 ②
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH3＝－283.0 kJ·mol－1 ③
试回答
(1)请你根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式： ___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和，比1
mol C(s)完全燃烧放出的热量____________(填“多”或“少”)。
甲同学据此认为：“煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。”乙
同学根据盖斯定律做出了下列循环图：
请你写出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间存在的关系式：______________。
乙同学据此认为：“将煤转化为水煤气再燃烧，放出的热量最多与直接燃烧煤放出
的热量相同。”请分析：甲、乙两同学观点正确的是________________(填“甲”或
“乙”)同学，另一同学出现错误观点的原因是________________________________
________________________________________________________________________。
(3)请分析将煤转化为水煤气再燃烧有哪些优点？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)
(2)1 mol CO和1 mol H2完全燃烧共放热：
Q1＝242.0 kJ＋283.0 kJ＝525.0 kJ,1 mol C完全燃烧放热Q2＝393.5 kJ，Q1>Q2。
由于反应热只与始态和终态有关，与途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4。由能量守恒可知，乙同学的观点正确，因为虽然由比较的数据得出1 mol CO和
1 mol H2放热比1 mol C放热多，但甲同学违背了能量守恒，忽视了C(s)＋
H2O(g)===CO(g)＋H2(g)为吸热反应。
(3)一方面提高了燃烧效率，另一方面减少了污染。
答案：(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1
(2)多 ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
乙 忽视了C与水蒸气反应时需吸热
(3)一个优点是燃料更易充分燃烧，提高了燃烧效率，减少了能源的浪费；另一个优点
是在燃料燃烧过程中减少了SO2、粉尘等污染物的排放第3课时 金属的腐蚀与防护
(1)金属腐蚀就是金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。
(2)电化学腐蚀根据水膜酸度不同主要有吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
(3)金属防护的常用方法有覆盖保护层、牺牲阳极保护法和阴极电保护法。
[自学教材·填要点]
(1)金属的腐蚀是指金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。
(2)金属腐蚀的实质是金属失电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为M－ne－===Mn＋。
(3)金属腐蚀的分类：
由于金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
[师生互动·解疑难]
(1)金属的腐蚀实质是金属发生氧化反应被损耗。
(2)化学腐蚀是金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)发生化学反应而引起的腐蚀。
(3)电化学腐蚀过程中存在电极反应，产生微电流。
1．下列说法正确的是( )
A．金属被腐蚀时质量一定减小
B．金属腐蚀就是金属单质被氧化
C．金属腐蚀一定是在酸性环境下
D．金属直接与液体接触才能造成金属腐蚀，与气体接触没有影响
解析：金属腐蚀的本质是金属单质被氧化，质量也可能增加；在酸性环境中金属腐蚀的快，在中性条件下也能被腐蚀；金属也可在潮湿的空气中被腐蚀。
答案：B
[自学教材·填要点]
1．定义
两种金属相接触且又同时暴露在潮湿空气里或与电解质溶液接触时，由于形成原电池而发生的腐蚀。
2．实质
被腐蚀金属成为原电池的负极而被破坏。
3．条件
形成原电池。
4．分类
(1)吸氧腐蚀(以铆有铁钉的铜板为例)：
负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，
正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，
电池反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。
(2)析氢腐蚀：
负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，
正极反应：2H＋＋2e－===H2↑。
[师生互动·解疑难]
(1)吸氧腐蚀和析氢腐蚀的本质都是被腐蚀金属作原电池的负极，发生氧化反应。
(2)吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，按照金属活动性顺序，“H”前金属既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，“H”后金属只能发生吸氧腐蚀。
(3)发生吸氧腐蚀还是析氢腐蚀主要由水膜酸碱性决定，酸性较强时发生析氢腐蚀，酸性较弱时发生吸氧腐蚀。
2．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是( )
A．正极的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及反应：
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中铜并不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe移向Cu
解析：该图表示吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应为2Fe－4e－===2Fe2＋，铜板做正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，当形成Fe(OH)2后，还发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
答案：A
1.本质
阻止金属发生化学反应，基本思路是防止金属与化学物质直接接触，防止金属做原电池的负极。
2．方法
(1)加防护层：如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。
(2)电化学保护法：
①牺牲阳极保护法：被保护金属做正极，还原性较强的金属做负极，利用的是原电池原理。
②阴极电保护法：被保护金属与外加直流电源负极相连，做阴极，废铁与外加直流电源正极相连，做阳极。利用电解原理，使电子流向被保护的金属，使金属得到保护。
(3)其他方法：
还可运用电化学方法将被保护金属接到外加电源的正极上，并使电压维持在该金属发生钝化作用的范围内使金属表面钝化，从而使内部金属得到保护。
3．下列防腐措施中，属于电化学保护法的是( )
A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜
B．在金属中加入一些铬或镍制成金属合金
C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一定数量的锌锭
D．金属表面喷漆
解析：C项中的方法是牺牲阳极保护法，运用了原电池原理，属于电化学保护法。
答案：C
[例1] 如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性)，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－―→Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
[解析] a、b中生铁发生电化学腐蚀，碳作正极，铁作负极；a中NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，O2被消耗，试管内气体压强降低，b试管中盛装NH4Cl溶液，酸性较强，发生析氢腐蚀，产生H2，试管内气体压强增大，故红墨水柱两边的液面应左高右低。
[答案] B
(1)判断吸氧腐蚀与析氢腐蚀的依据是电解质溶液的酸性强弱。
(2)判断金属腐蚀的快慢时，首先分析腐蚀的类型，所接触溶液的浓度大小及酸、碱性，两金属活动性差异等，再进行判断，方法如下：
①在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解池原理有保护措施的腐蚀。
②同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液中的腐蚀>弱电解质溶液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀。
③对于活动性不同的两种金属，活动性差别越大，氧化还原反应速率越快，活动性强的金属腐蚀越快。
④对于同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(钝化除外)。
⑤纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不被腐蚀)。
⑥不纯的金属或合金，在潮湿的空气中腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。
(1)经过足够长的时间，红墨水柱液面是否会发生新的变化？
(2)若将b试管中的溶液换为酒精，则一段时间后红墨水柱的液面
有何特点？
提示：(1)经过足够长的时间，b试管内生成的Fe2＋也会被空气中的O2所氧化，生成Fe(OH)3，最终成为铁锈，故b试管内的气体压强会变小，但仍然比a试管中的压强大。红墨水液柱左端会降低，右端会升高，但仍然是左高右低。
(2)若将b试管中的NH4Cl溶液换为酒精，酒精是非电解质，无法形成原电池，即b试管中的铁块不会发生腐蚀，故b试管内的气体压强不变，但由于a试管内压强降低，故液柱仍为左高右低，但液面差会比原题中的小。
答案：(1)红墨水液柱左端会降低，右端会升高，但仍然是左高右低。
(2)红墨水柱左高右低，但液面差会比原题中的小。
[例2] 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面被钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是：Fe－3e－===Fe3＋
[解析] 钢管与电源正极连接，钢管作阳极，被腐蚀，A错；钢管与铜管露天堆放在一起，可形成原电池，钢管作负极被腐蚀，C错；铁被腐蚀的负极反应是：Fe－2e－===Fe2＋，D错。
[答案] B
(1)电化学保护法的基本原理：牺牲阳极保护法应用原电池原理，阴极电保护法利用电解原理
(2)铁在发生电化学腐蚀时，无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，其负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋
下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．全部
解析：金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中①③④⑤的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的，②中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。
答案：D
[随堂基础巩固]
1．家用炒菜的铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是( )
A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Fe－3e－===Fe3＋
解析：炒菜铁锅生锈是由于Fe在中性水膜中发生了吸氧腐蚀，Fe作负极：Fe－2e－===Fe2＋，C作正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，形成铁锈：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，不发生Fe－3e－===Fe3＋反应。
答案：D
2．下列金属的防护方法中属于牺牲阳极保护法的是( )
A．铁塔上焊接大大小小的锌块
B．体育器材表面涂上防护漆
C．水下铁闸门和直流电源的负极相连
D．自行车链条上涂一层机油
解析：A中锌块发生氧化反应被损耗，属于牺牲阳极保护法；B、D属于外加保护层的物理防护；C中属于外加电流的阴极电保护法。
答案：A
3．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是( )
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B．左侧面装置Ⅰ比装置Ⅱ低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
解析：只有在潮湿的空气中，Fe才可能生锈，装置Ⅲ中在浓硫酸存在下，环境为干燥空气，故生锈最慢。装置Ⅱ中铁钉与Cu丝组成原电池，故Ⅱ中的铁钉腐蚀的比Ⅰ中的快。Ⅰ、Ⅱ中均为强酸性环境，发生析氢腐蚀，左侧液面下降。
答案：B
4．(2011·浙江高考)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少，下列说法正确的是
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化，脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋
解析：根据液滴之下氧气含量比边缘处少可知，液滴下铁为负极，失电子生成亚铁离子，液滴外缘氧气得电子与水化合生成氢氧根，OH－与Fe2＋结合生成 Fe(OH)2，进而生成Fe2O3·nH2O，阴离子移向负极，A错误，B正确；铁为负极，失电子发生氧化反应，C错误；铁比铜活泼，应为铁失电子：Fe－2e－===Fe2＋， D错误。
答案：B
5．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为____________________
_____________________________________________________________________________。
(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________。(填序号)
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
解析：(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得到电子；(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法；(3)属于外加电流的保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。
答案：(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)C (3)负
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．下列关于金属腐蚀的叙述不正确的是( )
A．金属在潮湿环境下的腐蚀实质是M＋nH2O===M(OH)n＋n/2H2↑
B．金属的化学腐蚀实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D．防止金属发生电化学腐蚀，关键在于阻止金属成为原电池的负极，避免其发生氧化反应
解析：金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀，其实质是金属失去电子被氧化，并不是与H2O反应。
答案：A
2．下列事实不能用电化学理论解释的是( )
A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B．铝片不用特殊方法保存
C．锌粒与稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液后反应速率加快
D．镀锌铁比镀锡铁耐用
解析：选项B可形成氧化膜保护铝。选项D中一旦金属镀层受损后，分别形成Zn－Fe原电池和Fe－Sn原电池，前者Zn被腐蚀从而保护了铁，而后者Fe首先被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁耐用。
答案：B
3．[双选题]为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是( )
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器保存在干燥的环境中
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗透的高分子膜
解析：Cu比Ag活泼，形成的原电池中Cu作负极，A不正确；将青铜器放在潮湿的空气中，在表面形成原电池，Cu被腐蚀，C不正确。
答案：BD
4．如下图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述正确的是( )
A．a中铁钉附近呈现红色
B．b中铁钉上发生还原反应
C．a中铜丝上发生氧化反应
D．b中铝条附近有气泡产生
解析：a中铁钉作负极，铜丝作正极，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正极周围先变红；b 中铝条作负极，铝条失电子发生氧化反应，铁钉作正极，发生还原反应。
答案：B
5．分别放置在下图所示装置(都盛有0.1 mol·L－1的H2SO4溶液)中的4个相同的纯锌片，腐蚀最快的是( )
解析：原电池的正极金属和连接外接电源负极的金属理论上不被腐蚀，B、D中的锌片被保护，C中形成原电池，Zn是负极，其腐蚀速率比A中快。
答案：C
6．[双选题]下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
解析：镀层锡破损后，形成原电池，Fe作负极被腐蚀，B不正确；钢管与正极相连作阳极，更容易被腐蚀，应与外加直流电源的负极相连，D不正确。
答案：AC
7．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( )
①金属的腐蚀全部是氧化还原反应 ②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应 ③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主 ④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化
A．①② B．②③
C．①④ D．①③④
解析：金属腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，金属总是被氧化，均是氧化还原反应；钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。C正确。
答案：C
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(7分)(1)有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液中无明显变化。如果将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是________________________________________________________________________。
(2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_______________________________________。
解析：(1)根据原电池原理：活泼金属作负极，被腐蚀，所以，A、B中活泼性A>B；A、D与等浓度盐酸反应时D比A 剧烈，所以活泼性D>A；铜与B的盐溶液不反应，而与C的盐溶液反应置换出C，说明活泼性B>铜>C。
(2)B为牺牲阳极保护法，D为阴极电保护法。
答案：(1)D>A>B>C
(2)B D
9．(11分)如图所示，水槽中的试管内有一枚铁钉，放置数天观察。
(1)铁钉逐渐生锈，铁钉的腐蚀属于________腐蚀(填“化学”或“电化学”)。
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________，发生__________腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)，电极反应：负极为__________________，正极为________________________________。
(3)若试管内液面下降，则原溶液呈__________，发生________腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)，电极反应：负极为__________________，正极为_______________________________。
(4)若溶液甲为水，溶液乙为海水，则铁钉在________(填“甲”或“乙”)溶液中腐蚀的速率快。
解析：铁钉是铁合金，主要由铁和碳组成，外加电解质溶液，可构成原电池，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。依据腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，气体被吸收，是发生吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内压强增大，生成气体，是发生析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。对于同一金属来说，在强电解质溶液中腐蚀的速率大于在弱电解质溶液中腐蚀的速率。
答案：(1)电化学 (2)碱性、弱酸性或中性 吸氧
2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)较强的酸性 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ (4)乙
10．(11分)如图杠杆AB两端分别挂着体积相同质量相同的空心铁球和空心铜球。调节杠杆使其保持平衡，一段时间后小心加入浓CuSO4溶液，回答下列有关问题(不考虑铁丝反应和两球的浮力变化)
(1)若杠杆为绝缘体则A端________(填“高”或“低”)，发生反应的离子方程式________________________________________________________________________。
(2)若杠杆为导体，则A端________(同上)，在此过程中铁丝、杠杆、小球、CuSO4溶液构成了原电池，电极反应分别是
正极：_______________________________________________________________，
负极：________________________________________________________________。
(3)若杠杆为导体且把CuSO4溶液改为NaCl溶液，则________球发生________腐蚀，电极反应分别是
正极：____________________________________________________________________，
负极：____________________________________________________________________。
解析：(1)加入CuSO4溶液，发生置换反应
Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，n(Fe)＝n(Cu)，
则m(Fe)(2)构成原电池，铁球作负极，失电子，铜球作正极，溶液中Cu2＋在铜球上析出。
(3)改为NaCl溶液时，仍为原电池装置，铁为负极，铜为正极，发生吸氧腐蚀。
答案：(1)低 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
(2)高 Cu2＋＋2e－===Cu Fe－2e－===Fe2＋
(3)铁 吸氧 O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Fe－4e－===2Fe2＋
11．(10分)如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
序号 内容 实验现象
1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月 干燥的铁丝表面依然光亮
2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 铁丝表面依然光亮
3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月 铁丝表面已变得灰暗
4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时 铁丝表面略显灰暗
5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面已变得灰暗
6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面灰暗程度比实验5严重
回答以下问题：
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)________________；在电化学腐蚀中，负极反应是____________________________；正极反应是______________________。
(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是________________。
(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是______________________(答两种方法)。
解析：(1)根据铁丝表面变化可知3、4、5、6发生电化学腐蚀；负极反应2Fe－4e－―→2Fe2＋，
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)根据六组对比实验，可知影响铁锈蚀速率的因素有温度、湿度、O2的浓度及是否有电解质溶液。
(3)为防止铁锈蚀，工业上普遍采用的方法有在铁表面通过电镀或蓝覆盖保护层，将铁与更活泼的金属连接在一起使铁做原电池的正极。
答案：(1)3、4、5、6
2Fe－4e－===2Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液的存在
(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层法、牺牲阳极保护法(其他答案合理即可)第2课时 化学电源
(1)蓄电池充电时要注意连接方式：
蓄电池负极与直流电源的负极相连，蓄电池正极与直流电源的正极相连。其充电示意图如右。
(2)二次电池充、放电过程的区别与联系：
(3)书写燃料电池的电极反应式时，要十分注意电解质溶液的酸碱性，在碱性电解质溶液中，电极反应式中不能出现H＋，在酸性电解质溶液中，电极反应式中不能出现OH－。
1.电池的种类及特点
电池 一次电池 可充电电池(二次电池) 燃料电池
特点 只能放电，不能充电 可反复充电和放电，充电时是一个电解池；放电时是一个原电池 能量利用率高，可连续使用，污染轻
2.重要提示
(1)化学电池能量转化率高，供能稳定可靠。
(2)可制成各种形状和大小，不同容量和电压的电池及电池组，使用方便。
(3)电池中的镍、镉、锰、铅等金属离子会对土壤、水源造成污染，应集中回收处理。
1．下列说法中，不正确的是( )
A．化学电池是将化学能转变成电能的装置
B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等
C．化学电池供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小，使用方便，易于维护
D．废旧电池可以随意丢弃
解析：本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的知识。废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收处理。
答案：D
[自学教材·填要点]
1．类型及组成
分为酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池，其正极为石墨棒，负极为锌筒，前者电解质溶液为NH4Cl和ZnCl2混合液，后者电解质溶液为KOH。
2．电极反应及电池反应
(1)酸性锌锰干电池：
负极：Zn－2e－===Zn2＋；
正极：2NH＋2e－===2NH3＋H2。
(2)碱性锌锰干电池：
负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
正极：MnO2＋2H2O＋2e－ ===Mn(OH)2＋2OH－；
电池反应：Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2。
[师生互动·解疑难]
(1)碱性锌锰干电池克服了酸性锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电。
(2)纽扣式锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH。
(3)锂电池的负极是Li，正极是MnO2、CuO、FeS2等，锂电池的比能量高，电压高，可储存时间长。
2．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为Zn (s)＋2MnO2 (s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g
解析：由所给的电池总反应式可知，电池工作时，每有1 mol Zn参加反应，则会有2 mol 电子从负极Zn经外电路流向正极，并在正极发生反应：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)。外电路每通过0.2 mol电子，Zn的质量就减少6.5 g。
答案：C
[自学教材·填要点]
1．组成
正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质溶液为30%H2SO4溶液。
2．电极反应及电池反应
(1)放电时电极反应为：
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
(2)充电时电极反应为：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
(3)总反应可表示为：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
[师生互动·解疑难]
(1)二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，能重复使用。
(2)铅蓄电池的优缺点：
①铅蓄电池具有电压稳定，性能良好，价格低廉，使用方便，安全可靠，循环使用的优点。
②铅蓄电池的缺点是比能量低，废弃的电池污染环境。
(3)放电时是原电池原理，而充电时是电解池原理；二次电池的充放电过程相反。
3．关于铅蓄电池的说法正确的是( )
A．在放电时，正极发生的反应是
Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是
PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
解析：A项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项中电池充电时阳极应发生氧化反应。
答案：B
[自学教材·填要点]
1．电极反应及电池反应(碱性电解质)
负极反应：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；
正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
电池反应：2H2＋O2===2H2O。
2．特点
(1)电池的正负极反应物气体分别储存在电池之外的容器中，燃料气体在负极_发生氧化反应。O2在正极发生还原反应。
(2)具有能量利用效率高，可连续使用和污染轻等优点。
[师生互动·解疑难]
(1)燃料电池的特点：
①连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。
②电极材料本身不参与氧化还原反应。
③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。
(2)燃料电池的优点：
①能量转化率高，燃料电池的能量转换率超过80%，远高于普通燃烧过程。
②污染小。
(3)通可燃物的一极为电池的负极，通O2 的一极为燃料电池的正极。
(4)燃料电池的正极反应式：
①若为酸性介质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；
②若为碱性(或中性)介质：
2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
4．氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( )
A．1.8 mol B．3.6 mol
C．100 mol D．200 mol
解析：n(H2O)＝＝100 mol，由总反应方程式：2H2＋O2===2H2O，知每生成2 mol H2O转移电子4 mol，现得到100 mol H2O转移电子200 mol。
答案：D
[例1] (2011·新课标全国卷)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：
Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为
2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O
[解析] 因为放电时的反应中有氢氧化物生成，故电解质溶液是碱性溶液，因为铁的化合价升高，镍的化合价降低，故铁是负极，氧化镍是正极，故A和B均正确；充电时的阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，故此时阴极附近的pH增大，故C错误；根据所给的放电时的电池反应可推知D正确。
[答案] C
(1)二次电池在充电时，正、负电极上发生的反应正好与放电时发生的反应相反，因而充电时，二次电池的正极应与充电电源的正极相连接，电池的负极应与充电电源的负极相连接。
(2)充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生的反应的逆过程。
你能写出镍电池放电时的
正极反应式吗？
[例2] (2011·新课标全国卷)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。(甲醇的燃烧热为726.5 kJ·mol－1)
在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为________________________________________________________________________，
正极的反应式为______________________________。理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
[解析] 在燃料电池中，通入氧气的一极是正极，通入甲醇的一极是负极，根据甲醇中碳元素的化合价变化可推知1 mol甲醇转移6 mol电子，故写出负极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋；正极反应为O2＋6H＋＋6e－===3H2O。因为甲醇的燃烧热是726.5 kJ·mol－1，故可求得该燃料电池的理论效率＝702.1 kJ÷726.5 kJ×100%＝96.6%。
[答案] CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
O2＋6H＋＋6e－===3H2O 96.6%
(1)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中阴、阳离子要和电极反应式中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式中不能出现H＋；在酸性电解质中，电极反应式中不能出现OH－。
(2)正、负两极的电极反应式在得失电子数目相等时相加，即得总反应式。
(2010·安徽高考)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是( )
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
解析：本题考查原电池知识，意在考查考生的分析能力。该原电池的化学原理是H2被氧化，在负极(a极)发生反应：H2－2e－===2H＋，H＋由a极转移到b极，D项正确；O2发生还原反应，在正极(b极)发生反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则电子从a极流向b极，A、B两项不正确；C项因未指明气体所处的温度和压强，不正确。
答案：D
[随堂基础巩固]
1．下列有关化学电池的说法中正确的是( )
A．化学电池只能将化学能转化为电能
B．燃料电池能将全部化学能转化为电能
C．锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长
D．一次电池包括干电池和蓄电池
解析：蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)；燃料电池的能量转换率超过80%，但不可能100%转换。蓄电池可重复使用，属于二次电池。
答案：C
2.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为：2Ag＋Zn(OH)2Ag2O＋Zn＋H2O，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是( )
A．Ag B．Zn(OH)2
C．Ag2O D．Zn
解析：电池放电时发生原电池原理，其负极发生氧化反应，元素的化合价升高，即负极材料为Zn。
答案：D
3．(2011·海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为
H2＋2OH－－2e－===2H2O；
NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是( )
A．H2O的还原 B．NiO(OH)的还原
C．H2的氧化 D．Ni(OH)2的氧化
解析：放电时为原电池反应，负极上失去电子，正极上得到电子；充电时为电解反应，与外电源正极连接的电极为阳极，由放电时的电极反应式知，阳极上发生的是Ni(OH)2的氧化反应，D正确。
答案：D
4．判断正误(正确打“√”号，错误打“×”号)。
(1)化学电源是把电能转化为化学能的装置。 ( )
(2)酸性锌锰干电池中碳棒为正极。 ( )
(3)铅蓄电池属于二次电池。 ( )
(4)氢氧燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰。 ( )
(5)废旧电池应集中回收，并填埋处理。 ( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
5．(1)根据氧化还原反应2H2＋O2===2H2O，设计成燃料电池，负极通的气体应是________，正极通的气体应是________。
(2)根据选择电解质溶液的不同，填写下表：
电解质溶液 H2SO4溶液 KOH溶液
负极反应式
正极反应式
溶液的pH变化
(3)若把H2改为CH4，KOH作电解质，则正极反应式为________。
解析：(1)氢、氧燃料电池中通可燃性气体(H2)的一极为负极，通O2的一极为正极。
(2)若以H2SO4作电解质溶液，其电极反应式为：
负极：2H2－4e－===4H＋；
正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
反应过程中生成水，溶液中c(H＋)减小，pH增大，若以KOH溶液作电解质溶液，其电极反应式为：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
反应过程中生成水、溶液中c(OH－)减小，pH减小。
(3)若把H2改为CH4，KOH作电解质溶液时其正极反应式不变。
答案：(1)H2 O2
(2)
电解质溶液 H2SO4溶液 KOH溶液
负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
溶液的pH变化 变大 变小
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
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(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn＋2MnO2＋H2O===Zn(OH)2＋Mn2O3。下列说法错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：
2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
解析：根据电池反应可知电极反应为：负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，正极：2MnO2＋2e－＋H2O===Mn2O3＋2OH－，故AB都正确；电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错；外电路中每通过0.2 mol电子时，锌反应掉0.1 mol，质量为6.5 g，D正确。
答案：C
2．氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
2H2O＋O2＋4e－===4OH－，则下列叙述正确的是( )
A．通H2的一极是正极，通O2的一极是负极
B．通O2的一极是正极，通H2的一极是负极
C．工作一段时间后电解质溶液的pH增大
D．工作时负极区附近pH增大
解析：根据电池总反应可知：H2在负极上发生氧化反应，由于在碱性条件下，所以氢原子失电子后又与OH－反应生成水，其电极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，负极区OH－浓度降低。O2在正极上发生还原反应，氧原子得电子，生成－2价的氧，只能以OH－形式存在，所以其电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，正极区OH－浓度增大。
答案：B
3．镍镉可充电电池可以发生如下反应：
Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O
由此可知，该电池的负极材料是( )
A．Cd B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2
解析：根据原电池原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池的放电是原电池对外做功，而充电则是电解反应，故该反应的逆反应为原电池反应，Cd为负极，NiO(OH)为正极。
答案：A
4．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )
A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)
B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)
C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq)
D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－
解析：甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。
答案：C
5．某可充电的锂离子电池LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li＋导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。下列说法正确的是( )
A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：Li＋＋LiMn2O4＋e－===Li2Mn2O4
C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应
D．充电时，阳极反应为：Li＋＋e－===Li
解析：据电池反应可写出电极反应式。
负极：Li－2e－===Li＋
正极：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4
则充电时的电极反应式为：
阴极：Li＋＋e－===Li
阳极：Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4＋Li
可知B正确，D错误；放电时，LiMn2O4发生还原反应生成Li2Mn2O4，充电时，Li2Mn2O4发生氧化反应生成LiMn2O4，A、C均不正确。
答案：B
6．[双选题]镍镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，放电时的电极反应式是：
Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2
2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－
下列说法不正确的是( )
A．电池的总反应式是：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O===2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
B．电池充电时，镉元素被还原
C．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
D．电池充电时，电池的负极和电源的正极连接
解析：本题已给出了电极反应式，两式相加即得总反应，A正确。电极充电时，Cd元素化合价降低，即Cd元素被还原，B正确。放电时，由于负极消耗OH－，因而负极周围溶液的pH不断减小，C错误。电池充电时，电池的负极(发生氧化反应)应与电源的负极相连(发生还原反应)，故D错误。
答案：CD
7．[双选题]一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该项燃料电池说法正确的是( )
A．在熔融电解质中，O2－移向正极
B．电池总反应式是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O
解析：该电池是以丁烷的燃烧设计成的燃料电池，反应总方程式就是丁烷的燃烧方程式。在燃料电池中可燃物一般是还原剂，在电池中的负极上发生反应。首先写出丁烷的燃烧方程式，然后写出O2得电子的电极方程式，总式与正极式相减即得负极方程式。 在原电池中阴离子向负极移动，A错误；在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应该在负极上发生氧化反应，D错误；燃料电池电池总反应实质是一个燃烧反应；而正极空气中氧气发生还原反应变为电解质的阴离子，B、C正确。
答案：BC
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(8分)银锌电池的电极反应为：
负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
电解质：KOH。
(1)写出电池的总反应式：___________________________________________________。
(2)使用时，负极区的pH______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH______，电解质溶液的pH______________。
解析：(1)将正、负极的电极反应式合并就可以得到总反应式：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。
(2)负极反应消耗OH－，则负极区pH减小，正极反应生成了OH－，故正极区pH增大，负极消耗的OH－的量与正极生成的OH－的量相等，所以电解质溶液的pH不变。
答案：(1)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(2)减小 增大 不变
9．(9分)科学家预言，燃料电池是21世纪获得电子的重要途径。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答如下问题
已知电池放电时发生的化学反应方程式：
2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。
(1)在硫酸电解液中，CH3OH失去电子，此电池的正极发生的反应是________________________________________________________________________；
负极发生的反应是____________________________。
(2)电解液中的H＋向________极移动；向外电路释放电子的电极是________极。
(3)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先燃料电池的能量转化效率高，其次是______________________________。
解析：(1)电极方程式书写注意电解质溶液，本题是酸性溶液。(2)由电极反应可知，H＋在正极消耗，在负极生成，所以向正极移动。
(3)燃料电池除能量转化率高外，还减少了大气污染。
答案：(1)O2＋4H＋＋4e－===2H2O
CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
(2)正 负 (3)减少空气污染
10．(10分)熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O。试回答下列问题：
(1)该燃料电池的化学反应方程式为__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)正极电极反应式为______________________________________________________。
(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自________________________。
解析：(1)电池反应为丁烷的燃烧。(2)在转移电子数相同的条件下用总反应式减去负极的反应式就是正极反应式。(3)根据题目要求和两极的反应式，应加入的物质为CO2，它来自于负极产物。
答案：(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
(2)13O2＋26CO2＋52e－===26CO
(3)CO2 负极反应产物
11．(12分)如下图所示的装置中，A与B试管中的电极为多孔的惰性电极；c和d为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a和b两极。若在A和B试管中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断K1，合闭K2和K3，通直流电，则：
(1)在湿的Na2SO4溶液滤纸条上的中心的KMnO4液滴，观察到的现象是________________________。理由是________________________。
(2)标出电源的正、负极，a为________极，b为________极。
(3)写出电极反应式：A中________________，B中________________。
(4)若电解一段时间后，A和B中均有气体包围电极。此时切断K2和K3，合闭K1，则电流表的指针________(填“会”或“不会”)移动。
(5)若电流表指针不移动，说明理由；若指针移动，也说明理由(均可用反应式表示)________________________。
解析：当切断K1，合闭K2和K3时，A和B电极与KOH溶液以及c和d电极与Na2SO4溶液构成电解池。由于A和B电极均是惰性电极，所以电解KOH溶液实质是电解水，阳极产生O2，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；阴极产生H2，电极反应为4H＋＋4e－===2H2↑。其体积比为V(H2)∶V(O2)＝2∶1，由图可知A为阳极，B为阴极。则a为负极，b 为正极；C为阴极，d为阳极。因此MnO向d极移动，现象为紫色向d极移动。电解一段时间后，A和B中均有气体包围电极。此时切断K2和K3，合闭K1，电流表会发生偏转，因为A中的O2，B中的H2与KOH溶液形成H2、O2燃料电池。电极反应为：
A：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，
B：2H2＋4OH－－4e－===4H2O。
答案：(1)紫色斑点向d电极移动；由图分析知d电极是阳极，吸引MnO移向该电极。
(2)则a为负极，b为正极 (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；4H＋＋4e－===2H2↑ (4)会
(5)因为A中的O2，B中的H2与KOH溶液形成H2、O2燃料电池，电极反应为：
A极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O