课件75张PPT。第1章 化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应 栏目链接 1.了解反应热的定义，了解反应热效应的定量描述与反应条件有关。
2.初步学习测定反应热的基本原理和方法。
3.了解反应焓变的定义，明确反应焓变与反应热的关系。
4.能正确书写热化学方程式，能结合实例说明热化学方程式所表示的含义。 栏目链接 5.了解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
6.了解化学反应能量变化的实质，能举例说明化学能与热能的相互转化。 栏目链接 栏目链接一、 化学反应的反应热1．反应热
(1)概念：化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所____________的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。
(2)符号：用Q表示，Q＞0，表示________；Q＜0，表示__________。释放或吸收反应吸热反应放热 栏目链接 2.反应热的测定
(1)主要仪器：________，它由内外两个筒组成，内筒是________，外筒起________作用。
(2)操作：将反应物加入________筒并将之迅速混合，测量反应前后溶液温度的变化值。
(3)计算：公式为________________________。其中，C表示溶液及量热计的________，T1 、T2 分别表示反应前和反应后体系的________。量热计反应容器保温内Q＝－C(T2－T1)热容温度 栏目链接二、 化学反应的焓变 1．焓：用来描述物质所具有的的________物理量，符号：________，单位：_____________，用它的变化来描述化学反应的_______。
2．反应焓变
(1)定义：反应产物的总焓与反应物的总焓之差，符号：________。
(2)表达式：ΔH＝_________________________。能量H反应热kJ·mol－1ΔHH(反应产物)－H(反应物) 栏目链接 (3)意义：如果ΔH＞0，即反应产物的焓大于反应物的焓，说明反应是___________能量的，为吸热反应；若ΔH＜0，即反应产物的焓小于反应物的焓，说明反应是________能量的，为放热反应。
吸收释放 栏目链接1．如何从微观与宏观角度判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应？思 考
应 用 答案：从宏观角度，反应物的总能量大于生成物，是放热反应；反应物的总能量小于生成物，是吸热反应。从微观角度，化学键的断裂所吸收的能量大于化学键的形成所释放的能量， 是吸热反应；化学键的断裂所吸收的能量小于化学键的形成所释放得能量，是放热反应。 栏目链接三、 热化学方程式 1．定义
在热化学中，将一个化学反应的______变化和反应的______同时表示出来的化学方程式。
2．意义
热化学方程式不仅表示________的变化，还表明了________的变化。物质焓变物质能量 栏目链接 例如：C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g)
ΔH＝131.3 kJ·mol－1，表示在________和________的条件下，________C(s)和________H2O(g)完全反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)时________的热量为131.3 kJ。
3．书写热化学方程式的注意事项
(1)要在物质的________后面用括号注明物质的________。一般用英文字母g、l和s分别表示物质为________态、________态和________态。水溶液中的溶质则用________表示。298 K101 kPa1 mol1 mol吸收化学式聚集状态气液固aq 栏目链接 (2)ΔH后要注明__________，因为在不同________下进行同一反应，其________是不同的。在溶液中的反应应注明________以及________的浓度。
(3)ΔH的单位是________或________。
(4)若化学方程式中各物质的__________加倍，则ΔH的________也加倍，因此热化学方程式中各物质的化学计量数只表示反应中各物质的________，而不表示粒子个数；若反应逆向进行，则ΔH改变________，但ΔH的________不变。反应条件条件能量变化温度溶液J·mol－1kJ·mol－1化学计量数绝对值物质的量符号绝对值 栏目链接2．热化学方程式和普通的化学方程式有何不同？思 考
应 用 答案：(1)热化学方程式要用ΔH表示出反应的热效应，普通的化学方程式不用表示；
(2)热化学方程式的系数表示的是参加反应的物质的量，可以整数，也可以是分数，普通的化学方程式的系数只能是整数； 栏目链接思 考
应 用 (3)热化学方程式要标明参加反应的物质的状态，普通的化学方程式不用标明；
(4)热化学方程式不仅表示出化学反应的物质变化，还能表示出能量变化，普通的化学方程式仅能表示物质的变化。 栏目链接四、 反应焓变的计算 1．盖斯定律
对于一个化学反应，无论是_______________________________，其反应焓变都是一样的。
即化学反应的焓变只与反应体系的___________有关，与反应进行的具体________无关。一步完成还是分几步完成始态和终态途径 栏目链接 2．计算方法
应用盖斯定律可以间接地计算一些难以通过实验测量的反应的焓变。
则ΔH＝_____________＝____________________。ΔH1＋ΔH2ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 栏目链接1．下列反应中，生成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
活 学
活 用 栏目链接活 学
活 用 解析：生成物的总焓大于反应物的总焓，该反应为吸热反应，故D项正确。
答案：D 栏目链接2．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热量活 学
活 用 栏目链接活 学
活 用 解析：物质的量的多少未描述，状态也未描述，故A项错误；反应物和生成物的状态未标出，故B项错误；阐明意义时既说明物质的状态又描述了物质的量的多少，故C项正确；化学式前的计量数表该物质的量，1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ/NA，故D项错误。
答案：C 栏目链接 3．在298 K、100 kPa时，已知：
2H2O(g)=== 2H2(g)＋O2(g) ΔH1
H2(g)＋Cl2(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( )活 学
活 用 栏目链接A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2活 学
活 用 栏目链接活 学
活 用 解析：①2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH1；
②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2；
③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3；
则反应③＝①＋2×②，
由盖斯定律可知，ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。
答案：A 栏目链接 栏目链接知识点一 化学反应的反应热中的概念辨析1．放热反应与吸热反应的异同(见下表) 栏目链接 栏目链接 (1)无论是放热反应还是吸热反应都是指化学反应(即化学变化)而不仅仅是放出或吸收热量。如浓H2SO4溶于水时是放热过程而非放热反应，NH4NO3溶于水时是吸热过程却不是吸热反应。即放热(吸热)过程与放热(吸热)反应的实质是不一样的。温 馨
提 示 栏目链接 (2)物质三态的变化是放(或吸)热的过程。如图所示为物质的气、液、固三态的变化与吸收或放出热量的关系。温 馨
提 示 栏目链接 2．中和热
概念：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量。
(1)对于强酸和强碱的稀溶液反应，其中和热基本上是相等的，都约是57.3 kJ·mol－1。H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。 栏目链接 (2)对于强酸和弱碱(或弱酸和强碱)的稀溶液反应，中和热一般低于57.3 kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。如：CH3COOH(aq)＋OH－(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol－1(其中a ＜57.3)。
(3)中和反应的实质是H＋和OH－中和生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质或难电离的其他物质等)，这部分反应热不在中和热内。 栏目链接 3．燃烧热
概念：25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。单位为kJ·mol－1。
栏目链接 （1）燃烧热是反应热中的一种具体表现形式，Q为负值。
（2）25 ℃、101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物。
（3）燃烧热通常是由实验测得的。温 馨
提 示 栏目链接 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( ) 栏目链接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 栏目链接 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，反应为放热反应，但并不是不需要加热；当 1 mol CO2(g)和 1mol 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 思路点拨：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。 栏目链接变 式
应 用1．下列物质间的反应，其能量变化符合右图的是( ) 栏目链接变 式
应 用A．由Zn和稀H2SO4制氢气
B．灼热的炭粉与二氧化碳反应
C．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合
D．碳酸钙的分解 栏目链接变 式
应 用 解析：反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，该反应为放热反应。活泼金属与酸反应是放热反应，故A项正确； 碳与二氧化碳的反应、Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应、碳酸钙高温分解都是吸热反应，故B、C、D三项错误。
答案：A 栏目链接知识点二 热化学方程式的书写及判断 1．热化学方程式书写的基本步骤
第一步写出化学反应方程式；第二步依据题目信息注明物质状态；第三步计算焓变数值；第四步确定焓变的符号(即正负号)；最后写出热化学方程式。 栏目链接 2．书写热化学方程式应注意的问题
(1)反应的焓变与各反应物和生成物的聚集状态有关，因此必须在方程式中每种物质的化学式后面必须用括号注明物质的聚集状态(s、l、g)，不用标“↑”或“↓”，水溶液中的溶质则用“aq”表示。
(2)焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须指明反应的温度和压强(298 K、101 kPa时，可不注明)。
(3)化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数。 栏目链接 (4)ΔH的单位是J·mol－1或kJ·mol－1，ΔH只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。若ΔH为“－”，表示反应为放热反应；若ΔH为“＋”，则表示反应为吸热反应。
(5)由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以方程式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，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。 栏目链接 比较反应热ΔH的相对大小时，注意ΔH的符号，即要带“＋”、“－”号比较，但比较反应放出或吸收的热量多少时要去掉“＋”、“－”号。温 馨
提 示 栏目链接 例2 已知在25 ℃、101 kPa时，1 g C8H18燃烧生成CO2和H2O(l)时放出48.40 kJ的热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是( ) 栏目链接 栏目链接 解析：本题考查热化学方程式的书写，应注意以下几点：①标明各物质的聚集状态，A中H2O的状态标错；②标明吸热还是放热，ΔH＞0时为吸热，ΔH＜0时为放热，本题放热ΔH＜0，故C错；③物质变化和能量变化要对应，显然D错。
答案：B 栏目链接 思路点拨：热化学方程式正误判断的“四看”：
“一看”化学原理是否正确；
“二看”状态是否标明；
“三看”反应热符号及单位是否正确；
“四看”反应热数值是否与系数和状态相对应。 栏目链接变 式
应 用2．已知充分燃烧a g乙炔气体时生成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
B．C2H2(g)＋5O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2b kJ/mol 栏目链接变 式
应 用C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2b kJ/mol
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝b kJ/mol 栏目链接变 式
应 用 解析：乙炔燃烧是放热反应，ΔH＜0，故排除B、D两项；又因反应生成1 mol二氧化碳时，放出热量为b kJ，则生成4 mol CO2应放出热量4b kJ，故A正确，C不正确。
答案：A 栏目链接知识点三 反应焓变的计算 1．根据热化学方程式进行计算：焓变与反应物各物质的物质的量成正比。如：
2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(l) ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1，生成2 mol H2O(l)，ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；生成1 mol H2O(l)，ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。 栏目链接 2．根据反应物和生成物的总焓计算：
ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)。
3．依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算：
ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量＝反应物总键能－生成物总键能。 栏目链接 4．根据盖斯定律的计算。
5．根据比热公式求算：
Q＝－C·m·Δt。 栏目链接 例3 共价键都有键能之说，键能是指拆开1 mol共价键需要吸收的能量或者形成1 mol共价键所放出的能量。如H—H键的键能是436 kJ/mol，H—Cl键的键能是431 kJ/mol，Cl—Cl键的键能是247 kJ/mol，H2和Cl2反应生成1 mol HCl放出的热量是( )
A．431 kJ B．179 kJ
C．89.5 kJ D．以上说法都不对 栏目链接 解析：在反应H2＋Cl2 2HCl中，断裂1 mol H—H键，1 mol Cl—Cl键共吸收的能量为：436 kJ＋247 kJ＝683 kJ，生成2 mol HCl，共形成2 mol H—Cl键，放出的能量为：2×431 kJ＝862 kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：863 kJ－672 kJ＝179 kJ，所以H2和Cl2反应生成1 mol HCl放出的热量是为89.5 kJ，故选C。
答案：C 栏目链接变 式
应 用3．据下面的信息，判断下列叙述中正确的是( ) 栏目链接变 式
应 用A．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量
B．氢气与氧气反应生成水，该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量
C．1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)，释放能量245 kJ
D．2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)，释放能量490 kJ 栏目链接变 式
应 用 解析：依据反应的热效应＝反应物键能之和－生成物的键能之和＝436 kJ＋249 kJ－930 kJ＝－245 kJ；所以反应是放热反应；热化学方程式为：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－245 kJ/mol。 栏目链接变 式
应 用 氢气与氧气反应生成水的同时放出能量，故A项错误；氢气与氧气反应生成水是放热反应，根据能量守恒，该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，故B项错误；1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)，释放能量245 kJ，气态水变为液态水时放出热量，所以1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)，释放能量大于245 kJ，故C项错误；依据反应的热化学方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－245 kJ/mol，可知同乘以2得到2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－490 kJ/mol，故D项正确。
答案：D
栏目链接 例4 发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：
N2(g)＋2O2(g)=== 2NO2(g)
ΔH1＝67.7 kJ·mol－1①
N2H4(g)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－534 kJ·mol－1② 栏目链接 试计算1 mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为________，写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式：________________________________________________________________________ 栏目链接解析：由题意可知，N2(g)＋2O2(g)=== 2NO2(g) ΔH1＝67.7 kJ·mol－1①，N2H4(g)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534 kJ·mol－1②，根据盖斯定律，令②×2－①得2N2H4(g)－N2(g)===2N2(g)＋4H2O(g)－2NO2(g) ΔH＝2ΔH2－ΔH1，整理得2N2H4(g)＋2NO2(g)=== 3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝－534 kJ·mol－1×2－67.7 kJ·mol－1＝－1 135.7 kJ·mol－1，则1 mol N2H4与NO2完全反应时放出的热量为567.85 kJ。
答案：567.85 kJ 2N2H4(g)＋2NO2(g)=== 3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 135.7 kJ·mol－1 栏目链接变 式
应 用4．盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列2个热化学反应方程式：
FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝－218 kJ/mol
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋640.5 kJ/mol 栏目链接变 式
应 用写出CO气体还原Fe3O4固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：
________________________________________________________________________ 栏目链接变 式
应 用 解析：①FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝－218 kJ/mol，
②Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋640.5 kJ/mol，
依据盖斯定律计算②＋①×3得到：
4CO(g)＋Fe3O4(s)===3Fe(s)＋4CO2(g)
ΔH＝－13.5 kJ/moL。
答案：4CO(g)＋Fe3O4(s)===3Fe(s)＋4CO2(g)
ΔH＝－13.5KJ/moL 栏目链接知识点四 化学反应中能量变化的实验探究【实验目的】 测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。
【实验用品】 量热计、烧杯、量筒、氢氧化钠溶液、盐酸溶液 栏目链接【实验原理】 中和热是指在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1 mol H2O时的反应热。实验时，先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度，求其平均温度T1，两溶液混合充分反应后，读取混合液温T2，为了使计算简便， 上述HCl、NaOH溶液的密度都近似为1 g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 kJ·K－1·kg－1，则该中和反应放出热量为0.836(T2－T1)kJ。 栏目链接例5 分别取40 mL的0.50 mol/L盐酸与40 mL 0.55 mol/L氢氧化钠溶液进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。请回答下列问题．
(1)中和热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、________、________。
(2)为什么中和热测定中要用稍过量的碱(或酸)：
________________________________________________________________________。 栏目链接(3)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g/cm3，又知中和后生成溶液的比热容C＝4.18 J/(g·℃)。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下： 栏目链接依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝________(结果保留一位小数)。
(4)上述实验数值结果与中和热的理论值57.3 kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)________。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取盐酸与氢氧化钠溶液时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度 栏目链接 解析：(1)中和热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、搅拌器以及量筒。
(2)在中和热测定的实验中，为了保证酸(或碱)能够完全被中和，往往使得一方过量。
(3)40 mL的0.50 mol/L盐酸与40 mL 0.55 mol/L氢氧化钠溶液中，溶液质量m＝80 mL×1 g/mL＝80 g，C＝4.18 J/(g·℃)，代入公式ΔH＝Q＝C mΔT得： 栏目链接 栏目链接 (4)a.实验装置保温、隔热效果必须好，否则影响实验结果，故a正确；b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数，会导致所量的氢氧化钠体积偏大，故b正确；c.允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，故c错误；d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后，要将温度计回零再测定H2SO4溶液的温度，故d正确。 栏目链接 答案：(1)环形玻璃搅拌棒 量筒
(2)为了保证酸(或碱)能够完全被中和或通过测量值求算的是反应生成1 mol水时的反应热即中和热
(3)－50.2 kJ/mol
(4)abd 栏目链接课件79张PPT。第1章 化学反应与能量转化
第2节 电能转化为化学能——电解 栏目链接 1.知道通过电解使电能转化为化学能，以及这种转化的实际意义。
2.了解什么是电解，知道电解池是将电能转化为化学能的装置。
3.了解电解池的工作原理和电极反应，能写出电极反应式。
4.知道电解在氯碱工业、金属冶炼和电镀中的应用。 栏目链接 栏目链接一、电解的原理 1．电解熔融氯化钠
离子在电场中的________是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下，熔融氯化钠中的________和________分别移向与电源________和________相连的电极。其中，与电源负极相连的电极带有________，Na＋在这个电极上得到电子，被还原成钠原子，电极反应式为________________；与电源正极相连的电极带有________，定向移动Na＋Cl－负极正极电子2Na＋＋2e－===Na正电性 栏目链接 Cl－将电子转移给这个电极，自身被氧化成________，最终生成________，电极反应：__________________________。将两个电极发生的反应组合起来，就得到电解熔融氯化钠制备金属钠的化学反应：
__________________________________。
2．电解
让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生________和________的过程叫做电解。ClCl22Cl－－2e－===Cl2↑2NaCl 2Na＋Cl2↑氧化反应还原反应 栏目链接 3．电解池
借助________引起________________的装置，也就是把________能转变为________能的装置，叫做电解池。
4．电解原理
(1)构成电解池的条件。
①与电源相连的两个电极。其中与电源正极相连的电极称为______极，与电源负极相连的电极称为______极。电流氧化还原反应电化学阳阴 栏目链接 ②电解质溶液或熔融的电解质。
③形成________。
(2)电解原理。
①电子流向：通电时，电子从电源的______极沿导线流入电解池的______极，经过阴、阳离子定向运动形成的内电路，再从电解池的______极流出，并沿导线流回电源的______极。闭合回路负阴阳正 栏目链接 ②离子移动方向：阳离子移向电解池的______极，阴离子移向电解池的______极。
③电极反应：阳极：金属电极或电解质溶液中的______离子________电子发生________反应。
阴极：电解质溶液中的______离子________电子发生________反应。阴阳阴失去氧化阳得到还原 栏目链接1．如何确定电解池的阴、阳极？思 考
应 用 答案：(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。 栏目链接思 考
应 用 (3)通过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。
(4)通过离子移动方向：
阳极——溶液中阴离子去向的一极；阴极——溶液中阳离子去向的一极。 栏目链接二、电解原理的应用 1．电解食盐水制备烧碱、氢气、氯气
(1)电极反应式。
阳极：_______________________________________，
阴极：_______________________________________。
(2)电解反应化学方程式：
______________________________________________；2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 栏目链接 在电场作用下，________移向阴极，_________移向阳极。电解过程中，由于阴极区________浓度变小，水的电离平衡向_______________的方向移动，使阴极区溶液中的________富集，如果设法用隔膜阻止OH－移向阳极，则氢氧化钠可以在________附近的溶液中富集。因此，阴极产物为________和________，阳极产物为________。Na＋、H＋Cl－、OH－H＋生成H＋、OH－OH－阴极H2NaOHCl2 栏目链接 2．铜的电解精炼
电解精炼铜时，用________作阴极，________作阳极，用硫酸酸化的________溶液作电解质溶液。阳极反应式为____________________________________，阴极反应式为______________________。精铜粗铜CuSO4Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu(精铜) 栏目链接 粗铜中的锌、镍和铁等比铜活泼的金属也发生氧化反应溶解变成金属阳离子进入溶液。银、金、铂等不如铜活泼的金属在电解过程中不发生反应，最终沉积在电解池的底部与其他不溶性杂质混在一起形成________。阳极泥 栏目链接 3．电镀
电镀是应用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层金属或合金的方法。电镀时，通常把_______________作阴极，________作阳极，用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液。镀件镀层金属 栏目链接2．电镀和电解精炼过程中电解质溶液的变化有何不同？思 考
应 用 答案：(1)电镀时，以镀层金属作阳极时，阳极消耗的金属离子与阴极析出的金属阳离子完全相等，因此电镀液的浓度不变。
(2)电解精炼铜时，以粗铜为材料做阳极，属于活性电极，粗铜中有杂质(锌、铁、镍、银、金等)，当铜不断溶解时，位于金属活动性顺序铜之前的金属如Zn、Fe、Ni等，也会失去电子，如Zn－2e－===Zn2＋。但它们的阳离子氧化性比铜弱，并不在阴极析出，而只是留在电解液里，故Cu2＋的浓度减小。 栏目链接1．下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述正确的是( )
A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的
B．金属导线中电子由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活 学
活 用 栏目链接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得到的电子与阴离子在阳极失去的电子数相等活 学
活 用 栏目链接 解析：电解池中的闭合回路在导线与电极上由电子的定向移动形成，在电解质中由离子的定向移动形成，故A项错误；电子由电源的负极流向电解池的阴极，由阳极流向电源的正极，故B项错误；而在电解质溶液中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，故C项错误；在相同时间内通过阳极和阴极的电子数相同，故D项正确。
答案：D活 学
活 用 栏目链接2．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )活 学
活 用 栏目链接 解析：C项中，铜应作阳极，镀件作阴极。
答案：C3．关于电解饱和NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
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活 学
活 用 栏目链接 解析：电解饱和NaCl溶液，阴极：2H＋＋2e－―→H2↑，促进水的电离，[OH－]增大显碱性，滴入酚酞试液溶液呈红色，A、C都错；阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－，滴入KI溶液，Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，溶液呈棕色，B正确；电解后整个溶液呈碱性，D错。
答案：B活 学
活 用 栏目链接 栏目链接知识点一 电解的定义及原理 1.电解的概念
在直流电的作用下，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叫做电解。 栏目链接 (1)电解时所用电流必须是直流电而不是交流电。
(2)熔融状态的电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。
(3)电解过程中，电能转化为化学能而“储存”在反应产物中。温 馨
提 示 栏目链接 2．电解池的概念
借助于电流将电能转化为化学能的装置叫做电解池，也可以叫做电解槽。
3．电解池的构成条件
(1)直流电源；(2)两个固定电极；(3)电解质溶液或熔融态电解质；(4)形成闭合回路。 栏目链接 4．电极反应和电池总反应
(1)半反应：在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的，这种反应常称为半反应，也叫电极反应。
(2)电池总反应：两个电极反应相加得到的氧化还原反应，即为该电池总反应。
5．电极判断
(1)阳极：与电源正极相连的发生氧化反应的电极。
(2)阴极：与电源负极相连的发生还原反应的电极。 栏目链接 例1 下图是电解熔融氯化钠的示意图，关于该图的说法不正确的是( ) 栏目链接A．石墨片上有黄绿色气体产生
B．铁电极作阴极，电极反应为：Na＋＋e－===Na
C．电解过程中，Cl－向石墨电极移动
D．在电解槽中，电子从铁电极移动到石墨电极，形成闭合回路 栏目链接 解析：与电源正极相连的石墨电极为阳极，电极反应为2Cl－＋2e－===Cl2↑，故A正确；与电源负极相连的石墨电极为阴极，电极反应为：Na＋＋e－===Na，故B正确；阴离子向阳极移动，故C正确；在电解槽中，通过阴阳离子的定向移动形成闭合回路，电子不经过电解质，故D错误。
答案：D 栏目链接变 式
应 用1．电解池中，阳极的电极材料一定( )
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子 栏目链接变 式
应 用 解析：电解池中，与电源正极相连的是阳极，若阳极材料是活性电极，则自身失去电子，发生氧化反应，若是惰性电极(如铂电极)，本身不参加反应，故选B项。
答案：B 栏目链接知识点二 电解时电极产物的判断1．阳极产物的判断
首先看电极，如果是活性电极(除Pt、Au、石墨外)，则是电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失去电子而被氧化；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力。此时应根据阴离子的放电顺序加以判断(放电顺序即为得或失电子的能力顺序)；阴离子在阳极上的放电顺序为：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞SO ，即：无氧酸根离子＞OH－＞含氧酸根离子。 栏目链接 （1）在中学化学中无氧酸根离子通常只考虑：S2－、I－、Br－、Cl－的放电情况。
（2）在溶液中我们常说含氧酸根离子不放电，常指最高价?中心原子?含氧酸根离子不放电，但非最高价?中心原子?含氧酸根离子的放电能力比OH－的放电能力强，如MnO 、SO 等。温 馨
提 示 栏目链接 2．阴极阳离子的放电(得电子)顺序
K＋＜Ca2＋＜Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜Zn2＋＜Fe2＋＜Sn2＋＜Pb2＋＜H＋＜Cu2＋＜Fe3＋＜Hg2＋＜Ag＋。 栏目链接 (1)Fe3＋得电子能力比Cu2＋的强，即当两者共存时Fe3＋先放电。
(2)通常情况下：
水溶液中只考虑此部分温 馨
提 示 栏目链接浓度很大(常指电镀时)排在H＋前
只在熔融状态下放电温 馨
提 示 栏目链接 例2 用石墨作电极电解CuSO4和KCl混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )
A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2
C．H2、O2 D．Cu、O2 栏目链接 解析：本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有：Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五种离子，得电子能力Cu2＋＞H＋＞K＋，失电子能力：Cl－＞OH－，所以电解初期：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－===Cl2＋2e－，故选B。
答案：B 思路点拨：记住常见离子的放电顺序，阴离子：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－，阳离子：活性阳极＞Ag＋＞Hg2＋＞Cu2＋＞H＋，再就是看清题目要求。 栏目链接变 式
应 用2．(双选题)某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( ) 栏目链接变 式
应 用A．电解过程中，铜电极上有H2产生
B．电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4 CuSO4＋H2↑
C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大 栏目链接通电变 式
应 用 解析：铜电极和电源正极相连做电解池阳极，铜失电子发生氧化反应，电极反应Cu－2e－===Cu2＋，铜电极无氢气生成，故A项错误；电解原理分析，铜失电子生成铜离子，硫酸溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4 CuSO4＋H2↑，故B项正确；阳离子移向阴极，所以阳极生成的铜离子会移向阴极，由于铜离子氧化性大于氢离子，所以在阴极得到电子生成铜，故C项正确；活性电极必然被氧化，H＋在阴极放电，变成H2放出，H＋会减少，故D项错误。 答案：BC 栏目链接通电知识点三 用惰性电极电解的一般规律 栏目链接 栏目链接 栏目链接 (1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。
(2)电解电解质型：无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。
(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。
(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解。温 馨
提 示 栏目链接 例3 如图所示，在U形管中装入滴有紫色石蕊溶液且混合均匀的某溶液，通直流电，一段时间后U形管内会形成一个倒立的“彩虹”，则U形管内的溶液可能为( ) 栏目链接 A．H2SO4溶液 B．NaOH溶液
C．AgNO3溶液 D．Na2SO4溶液 栏目链接 解析：本题考查电解规律，彩虹意味着多种颜色，当电解质溶液为Na2SO4时，阴极区生成OH－，使溶液变蓝，阳极区生成H＋，使溶液变红，中间石蕊呈紫色，并且颜色逐渐改变，像彩虹一样，故选D
答案：D 栏目链接变 式
应 用 3．用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是( )
A．CuSO4 B．H2SO4
C．CuCl2 D．NaCl 栏目链接变 式
应 用 解析：依据电解规律， 电解硫酸溶液实质是电解水，向剩余电解液中加少量水，能使溶液和电解前相同，故B项正确；而电解硫酸铜溶液析出的是铜和氧气，电解氯化钠溶液析出的是氢气和氯气，电解氯化铜溶液析出的是铜和氯气，电解结束后加水均不能恢复到原溶液，故A、C、D三项均错误。
答案：B 栏目链接知识点三 电解原理的应用 栏目链接1．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
(1)实验装置。 按右图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时两边管中各滴入几滴酚酞溶液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体，接通直流电源后，注意管内发生的现象，看到阴极区溶液变红且有气泡，阳极区有Cl2产生。 栏目链接 (2)实验原理分析。
饱和食盐水中存在以下电离方程式：
NaCl===Na＋＋Cl－ H2O??H＋＋OH－
在食盐水中存在着Na＋、Cl－、H＋、OH－四种离子，通电时，Na＋、H＋向阴极移动，OH－、Cl－向阳极移动。由于放电顺序H＋＞Na＋、Cl－＞OH－，因此两极上的电极反应分别为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。 栏目链接 在上述反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的继续电离，结果阴极区溶液里OH－的浓度增大而呈碱性。
总反应：2NaCl＋2H2O 栏目链接? (1)首先要弄清楚食盐水中的离子放电顺序。
(2)其次是碱在阴极区产生的原因是H2O电离的H＋在阴极上得电子而生成H2从而引起水的电离平衡被破坏，在阴极区积累了大量的OH－而生成碱。温 馨
提 示 栏目链接2．电解精炼铜
(1)电解精炼铜的装置。 栏目链接 (2)电解精炼铜的原理。
①电极反应：阳极(粗铜)：Cu－2e－===Cu2＋；
阴极(精铜)：Cu2＋＋2e－===Cu。
②粗铜中往往含锌、铁、镍、金等多种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序表铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋。
栏目链接 但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序表铜之后的银、金等杂质，因为失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)。 栏目链接 3．电镀
(1)定义：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的方法。
(2)目的：主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
(3)镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等。 栏目链接 (4)原理：电镀时，把待镀金属制品作为阴极，用镀层金属作为阳极，用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液。通低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在待镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。如下图： 栏目链接 例如：铁件上镀锌。放电能力不仅与本身性质相关，还与离子浓度、pH等有关。当c(Zn2＋)较大时，Zn2＋放电能力大于H＋，在直流电作用下，电极反应：
阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋；
阴极(Fe)：Zn2＋＋2e－===Zn。
阳极的锌不断被氧化成Zn2＋进入溶液，阴极溶液中Zn2＋被还原成锌镀层，因此电镀液中c(ZnCl2)保持不变。 栏目链接 (5)电镀特点：“一多、一少、一不变”。
一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极上有镀层金属溶解，一不变指电解液浓度不变。 栏目链接 电镀生产过程中产生的废水、废气、废渣中含有多种对环境有害的物质，处理后应符合国家规定的排放标准，对其中的有用成分要回收利用。温 馨
提 示 栏目链接 例4 如下图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 栏目链接 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是__________，电极反应式为________，电解质溶液可以是________。
(2)乙池中铁极电极反应式为________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间后，铁极附近呈________色。 栏目链接 (3)若乙电解池中的电解质溶液为等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2溶液。分阶段写出乙池中电解反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
栏目链接 解析：(1)在一条电路上串联两个电解池，使同学们对阴、阳极的判断容易受到干扰，在分析甲池时，把乙池视为一段导线，反之，分析乙池时，把甲池视为一段导线。据此分析得出：A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。又根据工业上电解精炼铜的原理判断：A电极材料应为纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液用含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)。 栏目链接 (2)乙池中是用惰性电极电解NaCl溶液(阴极材料是否为活泼金属对电解无影响)，铁极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，由于水提供的H＋放电，铁极附近溶液中OH－越来越多，加入酚酞溶液由无色变为红色。 栏目链接 (3)电解多种电解质的混合溶液，分析电解反应的方法步骤为：①分析电解质溶液中的所有离子，分为阴、阳两组(包括水电离出的H＋和OH－)；②将阴、阳离子分别按放电先后顺序进行排列；③写出阴、阳两极上的反应式和电解的总反应式并据此判断反应现象或进行计算。
栏目链接 答案：(1)阴 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu 含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)
(2)2H＋＋2e－===H2↑ 红
(3)第一阶段：CuCl2 Cu＋Cl2↑，第二阶段：2H2O
2H2↑＋O2↑ 栏目链接变 式
应 用 4．电解原理在化学工业中有广泛的应用。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： 栏目链接变 式
应 用 (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极上的电极反应为________________，在X极附近观察到的现象是________________。
②Y电极上的电极反应为________________，检验该电极反应产物的方法是________________。 栏目链接变 式
应 用 (2)如果用电解法精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应为
_________________________________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应为
_________________________________________________。
(说明：杂质发生的电极反应不必写出) 栏目链接变 式
应 用 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电离出来的H＋，使OH－浓度增大，溶液呈碱性，加入酚酞试液，溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。 栏目链接变 式
应 用 (2)用电解法精炼铜时，用含杂质的粗铜作阳极，精铜作阴极，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电极的材料是精铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。 栏目链接变 式
应 用 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑ 有气泡冒出，溶液变红 ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
(2)①精铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋ 栏目链接课件98张PPT。第1章 化学反应与能量转化
第3节 化学能转化为电能—电池 栏目链接 1.了解原电池的工作原理，根据电流的方向判断原电池的正极和负极，并理解电极反应的概念。
2.了解原电池的实际应用。
3.理解金属腐蚀的电化学原理以及了解相应的防护措施。 栏目链接 栏目链接一、原电池的工作原理 1．原电池的定义
电化学上将________能转化为________能的装置称为原电池。化学电 栏目链接 2．铜锌原电池装置及实验现象分析
(1)装置。 栏目链接(2)实现现象。减少增加减少增加 栏目链接(3)实验分析。Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu流出流入Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu 栏目链接1．铜锌原电池中盐桥的作用是什么？思 考
应 用 答案：盐桥可提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电中性，保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子，沟通外电路；而盐桥的作用则是沟通内电路。 栏目链接 3．原电池的工作原理
外电路中电子由______极流向______极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向______极，阳离子移向______极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了______能向______能的转化。负正负正化学电 栏目链接 4．原电池的构成条件
(1)___________不同的两个电极；
(2)电极均与________________ 接触；
(3)形成闭合回路；
(4)能自发地发生_____________反应。活泼性电解质溶液氧化还原 栏目链接二、化学电源 1．化学电源的分类
(1)一次电池：只能放电，不能充电，使用后弃去，可能造成____________。
(2)可充电电池：也称____________，可以反复充电和放电，放电时是一个______，将______能转化为______；充电时是一个__________，将______转化为______。环境污染二次电池原电池化学电能电解池电能化学能 栏目链接 (3)燃料电池：电池负极输入燃料，发生______反应；正极输入______，发生______反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将______转化为______。
氧化氧气还原化学能电能 栏目链接2．常见化学电源：
(1)锌锰干电池(一次电池)。
负极(锌)发生的反应：________________________________________________，
正极(石墨)：2NH＋2e－=== 2NH3＋H2，
电池反应：_________________________________________________。Zn－2e－===Zn2＋Zn＋2NH ===Zn2＋＋2NH3＋H2 栏目链接(2)铅蓄电池(二次电池)。
负极：________________________________________________，
正极：PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O，
总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。Pb＋SO －2e－===PbSO4 栏目链接(3)氢氧燃料电池。
电解质溶液是KOH溶液，在负极通入H2，正极通入O2，电极反应为：
负极：_____________________________________，
正极：_____________________________________，
总反应：___________________________________。
2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－2H2＋O2===2H2O 栏目链接2．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？思 考
应 用 答案：可充电电池充电时的电极接法为： 栏目链接三、金属的腐蚀与防护 1．金属的腐蚀
(1)定义：金属表面跟周围接触到的气体或液体发生化学反应或因________________而遭到破坏。电化学作用 栏目链接 (2)分类：金属腐蚀可分为__________和__________。____________是指金属与其他物质直接接触发生____________而发生的腐蚀；________________是指不纯的金属或合金接触电解质溶液，使较活泼的金属发生____________而引起的腐蚀。现实生活中，两种腐蚀往往同时发生，但________________更普遍，危害更严重。
化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀化学反应电化学腐蚀电化学反应电化学腐蚀 栏目链接(3)钢铁的腐蚀：较弱呈中性Fe－2e－===Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 栏目链接3．化学腐蚀与电化学腐蚀的本质相同吗？两者有何区别？思 考
应 用 答案：两者的本质相同，都是金属失去电子被氧化即A＝ne－＋An＋。两者的区别是化学腐蚀没有电流产生，而电化学腐蚀有电流产生。 栏目链接 2．金属的防护
(1)改变金属内部结构，如制成合金等。
(2)加防护层，如在金属表面_____________________等。
3．电化学防腐蚀。
(1)牺牲阳极保护法。
这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如锅炉内壁、船体外壳等)上装上若干________，作原电池的________，不断遭受腐蚀，定期拆换，而作为________的钢铁被保护了下来。喷油漆、涂油脂、电镀锌块负极正极 栏目链接 (2)阴极电保护法。
这种方法是将被保护的钢铁设备(如钢闸门)与外加直流电源的________极相连作为________极，而将直流电源的正极接到一些废铁上，使废铁成为________极。负阴阳 栏目链接 防腐效果由好到差的顺序为：外加电源的阴极电保护法防腐＞牺牲阳极保护法防腐＞有一般防护条件的防腐＞无防护条件的防腐。温 馨
提 示 栏目链接1．下列说法正确的是( )
A．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
B．氢氧燃料电池中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－
4OH－
C．甲醇燃料电池以酸性溶液为电解质溶液，其负极反应为：CH3OH＋H2O CO2＋6H＋＋6e－
D．电池工作时，电子由负极通过电解质溶液流向正极活 学
活 用 栏目链接活 学
活 用 解析：铅蓄电池在放电过程中，负极电极反应式Pb＋SO－2e－===PbSO4，负极质量增加，正极电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO ＋2e－===PbSO4＋2H2O，正极质量增加，故A项错误；氢氧燃料电池中，负极上H2失去电子，故B项错误；该燃料电池的电解质溶液呈酸性，所以负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，故C项正确；原电池中，电子从负极通过导线流向正极，故D项错误。
答案：C 栏目链接2．将纯锌片和纯铜片按如图所示方法插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )活 学
活 用 栏目链接A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速率甲比乙慢活 学
活 用 栏目链接活 学
活 用 解析：因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，而甲烧杯中锌片与铜片构成原电池，且H2从铜片上析出，故铜片表面有气泡产生，A、B两项皆错；又因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池，加快了Zn的溶解，故D项错；同时，两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H＋，故C项正确。
答案：C 栏目链接 栏目链接知识点一 原电池、电解池的工作原理比较 栏目链接 栏目链接 栏目链接 例1 铜锌原电池如图工作时，下列叙述正确的是( ) 栏目链接A．正极反应Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极移向正极
D．盐桥中K＋移向ZnSO4溶液 栏目链接 解析：A项中，Zn是负极，故A错误； B项中，电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同，故B正确；C项中，根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，故C正确；D项中，在溶液中，阳离子往正极移动，K＋移向CuSO4溶液，故D错误。
答案：BC 栏目链接变 式
应 用1．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( ) 栏目链接变 式
应 用A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动 栏目链接变 式
应 用 解析：a和b不连接时，不能构成原电池，铁置换出的铜附着在铁片上，故A项正确；a和b用导线连接时，构成原电池，溶液中的Cu2＋得到电子生成铜在铜片上析出，故B正确；无论a和b是否连接，都是铁片不断溶解生成Fe2＋，溶液中的Cu2＋不断得到电子生成Cu，从溶液中析出，溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色，故C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，装置为电解池，铜电极为阳极，铁为阴极，电解质溶液中阳离子向阴极移动，因此，即使电压足够大，Cu2＋也只能向阴极移动，故D项错误。
答案：D 栏目链接知识点二 判断原电池的正负极及电极反应式的书写 1．判断原电池的正负极
(1)由组成原电池的两极电极材料判断。一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极(注：一定要注意实际情况，如：Mg—Al—NaOH，Al才是负极；Al—Cu—浓硝酸，Cu才是负极)。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。 栏目链接 (3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应(负失氧)，其正极总是得电子发生还原反应(正得还)。 栏目链接 (5)根据原电池的两极发生的现象判断。溶解或质量减轻的电极为负极，电极增重(有金属析出)或有气泡放出的一极为正极(此规则具有相当的局限性，可用于一些非常规的原电池的电极判定，如Al—Cu—稀硫酸，但不适用于目前许多的新型燃料电池的电极的判定)。
学习中常犯的错误是原电池正负极的判断，不一定是较活泼的金属一定作负极，而要看是否发生氧化反应。如：铁、铜和浓硝酸组成的原电池，虽然铁的活泼性比较强，但不能与浓硝酸反应，而铜可以，因此铜作负极，铁作正极。 栏目链接 2．电极反应式的书写
(1)一般电极反应式的书写。 栏目链接(2)复杂电极反应式的书写。
如书写CH4在酸性燃料电池中
总反应式为：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
正极反应式：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
负极反应式：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋ 栏目链接 (3)注意问题。
①书写电极方程式时一定要考虑电解质溶液的酸碱性，如氢氧燃料电池，在酸性溶液中，负极反应：H2－2e－===2H＋；在碱性溶液中负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===2H2O。
②原电池中正负极电极反应式，对于强弱电解质的书写形式，一般要求与离子方程式相同。
栏目链接 例2 (1)我国首创的海洋电池，以海水为电解质溶液，总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，则该电池负极反应式为：_______________，正极反应式________________。
(2)如右图：若A为铜片，B为铁片，电解质为FeCl3溶液，则作铜片为____极(填正或负)，写出电极反应式：正极________；负极 ________________________。 栏目链接 栏目链接 解析：(1)根据反应方程式知，正极为O2发生还原反应生成OH－，负极是Al，负极失电子发生氧化反应生成Al3＋。
(2) 根据正负极材料的活泼性知，铁片作负极，铜片作正极；正极上 Fe3＋得电子生成Fe2＋。
答案：(1)4Al－12e－===4Al3＋
3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
(2)正 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋。 栏目链接变 式
应 用2．如图所示，试回答下列问题： 栏目链接变 式
应 用 (1)电解质溶液为稀H2SO4时，则负电极为___________________________________________，
负极电极反应式为：________________________。
(2)电解质溶液为 NaOH时，则负电极为______________________________________________，
负极电极反应式为：_________________________。 栏目链接变 式
应 用 解析：(1)当电解质溶液为稀H2SO4时，Mg、Al都和稀硫酸反应，但Mg失电子的能力大于 Al，所以Mg作负极，Al作正极，负极上Mg失电子变成离子进入溶液，所以负极电极反应式为：Mg－2e－===Mg2＋。(2)当电解溶液为NaOH时，Al和氢氧化钠溶液反应，Mg和氢氧化钠溶液不反应，Al失电子和氢氧根离子生成偏铝酸根离子和水，即Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，所以Al作负极发生氧化反应，Mg作正极。
答案：(1)镁(Mg) Mg－2e－===Mg2＋
(2)铝(Al) Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O 栏目链接知识点三 化学电源1．电池的分类 栏目链接 2．一次电池与二次电池的不同点
(1)一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度就不能使用了，如普通的锌锰干电池、碱性锌锰干电池。
(2)二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用，如铅蓄电池等。 栏目链接 (3)可充电电池放电时是一个原电池，将化学能转化为电能；充电时是一个电解池，将电能转化为化学能。
3．常见的化学电池
(1)锌锰干电池。
(2)铅蓄电池。
铅蓄电池的电极反应： 栏目链接 放电时二氧化铅电极上发生还原反应，铅电极发生氧化反应。充电时二氧化铅电极上发生氧化反应，铅电极上发生还原反应。 栏目链接 (3)氢氧燃料电池。
①写电极反应时要考虑介质是否参与反应，下面分别为碱性、酸性、中性介质时的电极反应。
a．电解质溶液为KOH溶液时： 栏目链接 b．电解质溶液为稀H2SO4时：
c．电解质溶液为Na2SO4溶液时： 栏目链接 ②燃料电池的燃料除H2外，还有CH4、CH3OH和乙醇(C2H5OH)等。氢氧燃料电池因为产物只有水，不产生任何污染而备受关注。
③书写燃料电池的电极反应式应注意的问题：
a．电池的负极一定是可燃性气体，失电子，发生氧化反应，也称阳极。电池的正极一定是助燃性气体，得电子，发生还原反应，也称阴极。
b．电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。 栏目链接 c．电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
d．写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中的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＋，中性电解质溶液中H＋，OH－不能出现在反应物中。
e．正负极两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相加后的电池反应必是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。 栏目链接如燃料电池(－)CH4|KOH(aq)|O2(＋)，
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO ＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
总反应：CH4＋2O2＋2OH－===CO ＋3H2O
栏目链接 例3 镍镉(Ni－Cd)可充电电池，在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是( ) 栏目链接A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－ NiOOH＋H2O＋e－
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 栏目链接 解析：充电时作为电解装置，电能转化为化学能，阳极发生氧化反应，电极反应为：Ni(OH)2＋OH－ NiOOH＋H2O＋e－，故A正确，B错误；放电是一原电池装置，化学能转变为电能，Cd作负极，失去电子发生氧化反应，Cd＋2OH－ Cd(OH)2＋2e－，Cd周围的[OH－]下降，OH－向负极移动，故C、D两项错误。
答案：A 栏目链接变 式
应 用 3．(2013·天津卷)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：
电池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)
电解池：2Al＋3H2O Al2O3＋3H2↑
电解过程中，以下判断正确的是( ) 栏目链接通电变 式
应 用 栏目链接变 式
应 用 解析：电池中Pb电极是负极，PbO2电极是正极，H＋移向PbO2电极，故A项错误；每消耗3 mol Pb，电路中通过电子的物质的量为6 mol，据电子守恒得n(Al2O3)＝1 mol，故B项错误；电池正极反应式应为PbO2＋4H＋＋SO ＋2e－===PbSO4＋2H2O，故C项错误；电池Pb电极的电极反应式为Pb＋SO －2e－===PbSO4，Pb电极质量增大，电解池Pb电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电极质量不变，故D项正确。
答案：D 栏目链接知识点四 金属的腐蚀与防护 1．金属的腐蚀
(1)金属的腐蚀指的是金属及其合金跟周围接触到的气体或液体发生化学反应被氧化而损耗的过程。
(2)金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化的过程，其反应方程式(M代表金属元素)为：
M－ne－ Mn＋ 栏目链接(3)金属腐蚀的分类。 栏目链接(4)化学腐蚀与电化学腐蚀的比较。 栏目链接2.钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 栏目链接(续表) 栏目链接3.金属的防护
(1)内因：改变内部组成和结构。
如与铬、镍等形成不锈钢。
(2)外因：防止形成原电池。
①改变电解质溶液为非电解质：如涂上油漆、矿物性油脂等。 栏目链接 ②镀上一层纯金属(锌、锡、铬、镍)以改变电极，使不存在活动性不同的两个电极，只有一极不形成原电池。如：表层镀锌的镀锌铁破损后，铁为正极，不腐蚀；锌为负极，被腐蚀，可以不断补充锌，保护铁，延长钢铁的使用期。而表层镀锡的镀锡铁，价格虽比镀锌铁低，但表层磨损后，锡为正极，铁为负极，加快了钢铁的腐蚀。此外，还可将铁钝化使之表面形成一层致密的Fe3O4氧化膜。 栏目链接 (3)电化学保护法。
①接锌块形成原电池，牺牲锌(负极)保护铁(正极)，习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法(如下图)。如船壳上打上锌块。
②钢铁外接电源负极形成电解池，使之成为阴极而被保护，习惯上叫做外加电流的阴极保护法。如钢闸门接低压直流作负极，石墨接电源正极作阳极，浸入水中(如下图)。 栏目链接就防护效果而言：②法优于①法。 栏目链接 栏目链接 4．金属腐蚀的快慢的判断方法
(1)电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
(2)同一金属在不同溶液中的腐蚀速率：强电解质＞弱电解质＞非电解质。 栏目链接 (3)原电池原理引起的腐蚀速率：两极金属活动性相差越大，腐蚀越快。
(4)同一电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
5．常见金属防护的措施
(1)改变金属的内部结构。
(2)在金属表面覆盖保护层。 栏目链接 栏目链接 例4 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．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe===Fe3＋＋3e－ 栏目链接 解析：A项中钢管与电源负极相连可被保护；C项中钢管和钢管堆放在一起时可构成原电池从而使钢管被腐蚀；D项中应生成Fe2＋。
答案：B 栏目链接变 式
应 用4．(2013·北京卷) 下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( )
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．金属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块 栏目链接变 式
应 用 解析：水中的钢闸门连接电源负极，阴极上得电子被保护，所以属于使用外加电流的阴极保护法，故A项正确；对金属护栏涂油漆使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，没有连接外加电源，故B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触，从而防止金属铁防锈，没有连接外加电源，故C项错误；镁的活泼性大于铁，用牺牲镁块块的方法来保护船身而防止铁被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，故D项错误。
答案：A 栏目链接知识点五 原电池原理的应用 1．用于比较不同金属的活动性强弱
根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极。
2．用于加快化学反应速率
由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快。 栏目链接 如Zn与稀H2SO4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
要保护一个铁制闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁制闸门作正极。
4．用于设计制作化学电源
(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应； 栏目链接 (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。
栏目链接 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。如在铜—锌—硫酸铜构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。
(3)按要求画出原电池装置图。 栏目链接 例5 (2013·广东卷)(1)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。 栏目链接 要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极________________________________________________。 栏目链接 ③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是______________________________。
(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选________作阳极。 栏目链接 解析：(1)①在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素，如图示设计原电池，锌做负极，铜做正极；②铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，依据原电池反应的原理，需要选用比铜活泼的锌做负极，下层原电池，负极发生氧化反应，Zn－2e－===Zn2＋，锌溶解；③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是甲，因为甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能，而乙中的活泼金属还可以与CuSO4溶液发生置换反应，部分能量转化为热能。 栏目链接 (2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，应选择比铁活泼的金属做负极，在电池内电路为阳极，称为牺牲阳极的阴极保护法，材料中选择锌做阳极。 栏目链接 答案：(1)① 栏目链接 ②电极逐渐溶解
③甲 可以避免Zn与Cu2＋的接触，提高电池效率，提供稳定电流
(2)Zn 栏目链接变 式
应 用 5．利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计一个原电池，在下边方框内画出实验装置图，并指出正极为________，电极反应式为__________；负极为________，电极反应式为__________________________。 栏目链接变 式
应 用 解析：根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是，首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)：Zn－2e－―→Zn2＋，2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Zn作材料，正极是保证Fe3＋得到负极失去的电子，一般用不能还原Fe3＋的材料如Pt或炭棒等，电解质溶液只能用含Fe3＋的电解质溶液如FeCl3溶液等。
答案：Pt 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Zn Zn－2e－===Zn2＋ 栏目链接变 式
应 用实验装置如下图： 栏目链接
