第四章 第一节
一、选择题
1．某同学根据离子反应方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是( )
A．电极材料为Fe和Zn，电解质溶液为FeCl3溶液
B．电极材料为Fe和Cu，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C．电极材料为Fe和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液
D．电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液
解析：据反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋知，负极发生氧化反应的是Fe－2e－===Fe2＋，因此Fe作负极，正极应是活泼性比Fe弱的金属或碳棒，电解质溶液应是可溶性铁盐酸，B合适。
答案：B
2．下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：
卡片上的描述合理的是( )
A．①②③ B．③④⑤
C．①⑤⑥ D．②③④
解析：构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误，③、④正确；此原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；总反应方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol电子通过时，产生H2为0.5 mol。故⑤正确。
答案：B
3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增加
b极有气体产生，c极无变化
d极溶解，c极有气体产生
电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
解析：由第一个装置可知a极溶解，故a极是负极，可知金属活动性a>b；第二个装置依据氧化性，还原性的规律可知金属活动性b>c；由第三个装置得金属活动性d>c；第四个装置电子从d→a；故金属活动性d>a。
答案：C
4．理论上不能设计为原电池的化学反应是( )
A．CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l) ΔH<0
B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(aq) ΔH<0
C．2H2(g)＋O2(g)2H2O(l) ΔH<0
D．2FeCl3(l)＋Fe(s)===3FeCl2(l) ΔH<0
解析：原电池反应均是氧化还原反应，A、C、D均属氧化还原反应，理论上可以设计成原电池，而B是非氧化还原反应，不能设计成原电池。
答案：B
5．下列叙述正确的是( )
A．反应AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以设计成原电池
B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率
C．把Fe片和Cu片放人稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化
D．Zn—Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动
解析：A项，属于非氧化还原反应，不能用于设计原电池；B项，锌与置换出来的铜在电解质溶液中构成原电池，加快产生H2的速率；C项，Cu与稀H2SO4不反应，Fe在稀H2SO4中不发生钝化；D项，H＋应向原电池的正极作定向移动。
答案：B
6．按下图装置实验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则y轴应表示( )
①c(Ag＋) ②c(NO) ③a棒的质量 ④b棒的质量 ⑤溶液的质量
A．①③ B．③④
C．①②④ D．②
解析：在这个原电池中，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：Ag＋＋e－===Ag，使b棒增重，溶液中c(NO)不变。
答案：D
7．100 mL 2 mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是( )
A．加入适量的6 mol/L的盐酸
B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水
D．加入适量的氯化钠溶液
解析：A项，加入6 mol·L－1的盐酸，会使产生的H2总量增加；B项，加入CuCl2溶液后，Zn置换出Cu，Cu附着在Zn上，形成原电池，加快反应速率；C、D两项，蒸馏水和NaCl溶液都会稀释原盐酸溶液，使反应速率减慢。
答案：B
8．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸溶液
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
解析：N棒变细，说明被腐蚀，N极活泼性大于M极，A、D均不合题意。M棒变粗，说明有金属单质析出，B不合题意。
答案：C
9．(2014·广州高中毕业班测试二)(双选)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( )
A．装置Ⅰ，铜片上有O2逸出
B．装置Ⅰ，锌片溶解，发生还原反应
C．装置Ⅱ，电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
D．装置Ⅱ，外电路中，电子从锌电极流向铜电极
解析：本题考查原电池装置分析，意在考查考生对原电池工作原理的理解能力。装置Ⅰ，铜片为正极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，逸出H2，A项错误；装置Ⅰ，锌片为负极，发生氧化反应，B项错误；装置Ⅱ的电池反应实质为Zn和CuSO4的置换反应，C项正确；装置Ⅱ，Zn为负极，Cu为正极，电子从锌电极流出经导线流向铜电极，D项正确。
答案：CD
10．(2014·福建省高中毕业班质量检查)如图所示原电池工作时，右池中Y2O转化为Y3＋。下列叙述正确的是( )
A．左池中电极反应式：X4＋＋2e－===X2＋
B．每消耗1 mol Y2O转移3 mol电子
C．左池中阴离子数目增加
D．改变右池溶液的c(H＋)，电流强度不变
解析：本题考查原电池知识，意在考查考生对化学理论的应用能力。原电池工作时，右池中Y2O转化为Y3＋，故右池中Y2O得电子，右池为正极区，左池为负极区。A项，左池中电极反应式应为X2＋－2e－===X4＋，错误；B项，每消耗1 mol Y2O，应转移6 mol电子，错误；C项，阴离子向负极区(左池)移动，左池阴离子数目增加，正确；D项，改变右池溶液的c(H＋)，电流强度会发生变化，错误。
答案：C
二、非选择题
11．某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如图所示装置进行实验并得到下表实验结果：
实验序号
A
B
烧杯中的液体
灵敏电流表指针是否偏转
1
Zn
Zn
乙醇
无
2
Zn
Cu
稀硫酸
有
3
Zn
Cu
稀硫酸
无
4
Zn
Cu
苯
无
5
Cu
C
氯化钠溶液
有
6
Mg
Al
氢氧化钠溶液
有
分析上述实验，回答下列问题：
(1)实验2中电流由________极流向________极(填“A”或“B”)。
(2)实验6中电子由B极流向A极，表明负极是________(填“镁”或“铝”)电极。
(3)实验5表明________(填字母序号，下同)。
A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀
B．铜的腐蚀是自发进行的
(4)分析上表有关信息，下列说法不正确的是________。
A．相对活泼的金属一定作负极
B．失去电子的电极是负极
C．烧杯中的液体必须是电解质溶液
D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种非金属)
答案：(1)B A (2)铝 (3)B (4)A
12．将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀硫酸中，一组插入FeCl3的溶液中，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：当电解质溶液为稀硫酸时，总反应为Fe＋H2SO4FeSO4＋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＋2FeCl33FeCl2，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＋＋Fe3Fe2＋
13．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是________。
(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极增重，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，pH变大。
答案：(1)A－2e－===A2＋
(2)Cu2＋＋2e－Cu
(3)变大
(4)D>A>B>C
14．(2014·合肥调研)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极反应式：_______________________________________________________________；
负极反应式：_______________________________________________________________。
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案I、Ⅱ不能雷同)：________________________________________________________，
用离子方程式表示其反应原理：_______________________________________________。
答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：
2H＋＋2e－===H2↑
Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观察铁片表面是否生成红色物质(合理即可)
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
15．(2014·开封高二调考)有甲、乙两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如下图所示的原电池，请完成下列问题：
(1)甲池中正极上的实验现象是________。
(2)乙池中总反应的离子方程式为：________。
(3)上述实验证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池的正负极”，这种做法________(填“可靠”或“不可靠”)，如不可靠，请你提出另一种判断原电池正负极的可行的方案________________________。(若你认为可靠，此空可不作答)
(4)一段时间后，乙学生将乙池两极取出，然后取少许乙池溶液逐滴滴加6 mol/L H2SO4溶液直至过量，①可能观察到的现象是________________________；②各阶段对应的离子方程式分别是________、________、________。
解析：当稀硫酸是电解液时，Mg作负极(活泼性Mg>Al)，Al作正极且电极上产生气泡；当NaOH是电解液时，Al作负极(因为Mg不与NaOH溶液反应)，总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
乙学生将乙池两极取出，电解液中含有AlO，是NaOH和NaAlO2的混合溶液，所以逐滴滴加稀H2SO4，应该先中和掉NaOH，再与NaAlO2反应生成沉淀，当硫酸过量时，Al(OH)3沉淀逐渐消失。
答案：(1)电极上产生气泡
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(3)不可靠 将两种金属电极连上电流计而构成原电池，利用电流计检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池的正负极
(4)①开始无明显变化，过一段时间产生白色沉淀，后逐渐溶解最后消失 ②H＋＋OH－===H2O AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
课件66张PPT。成才之路 · 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 · 选修4 电化学基础 第四章有关电化学的知识是无机化学中很重要的知识，它既涉及到理论知识，又与元素化合物知识密切相关。
燃料电池公共汽车化学能与其它形式的能量可以相互转换，而且严格遵守能量守恒定律。化学能和电能通过一定的装置也可以相互转换，从能量转换角度看，电化学反应过程(包括装置)可分两类：一是化学能转换为电能，二是电能转换为化学能。通过化学能和电能之间的相互转换，能够使我们对氧化还原反应的认识及化学反应中能量变化的认识更加深刻。第一节 原电池第四章
某化学兴趣小组为了体验水果电池电流的存在进行了下列实验。用橘子一个，铝片和锌片各一片，电灯泡一个，按图连接好。在实验前，先用砂纸擦去金属表面的氧化膜，实验时保持两金属插在橘子上不能直接接触。
你知道在上述水果电池中，电流的强弱与两极的距离有什么关系吗？影响电流的因素还可能有哪些呢？
电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课先一起复习一下有关原电池的相关内容。●新知导学1．原电池原理(以锌铜原电池为例)
原电池是利用_________反应原理将_____能转化为______能的装置。
2．电极名称及电极反应
锌片：____极，电极反应式为________________(_____反应)；
铜片：___极，电极反应式为________________(_____反应)；
总化学方程式：______________________。氧化还原 化学电负 氧化 正 还原
3．原电池形成的条件
(1)两个活泼性不同的电极；
相对活泼的金属作________；
较不活泼的金属或非金属作________。
(2)________溶液。
(3)形成________回路。
(4)能自发地发生_________反应。负极正极电解质闭合氧化还原
4．原电池的设计
(1)用___________的物质作负极，向外电路提供电子；用____________的物质作正极，从外电路得到电子。
(2)将两极浸在___________中，通过___________________ ____形成内电路。
(3)放电时负极上的电子通过_____流向正极，再通过溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路。还原性较强氧化性较强电解质溶液阴、阳离子的定向移动导线●自主探究1．为什么实验室用锌与稀H2SO4反应制H2，在其他条件相同的条件下，用粗锌产生H2的速率会更快？
提示：形成锌|稀H2SO4|杂质金属的原电池，所以反应速率会更快。2．镁、铝和NaOH溶液组成原电池，作负极的应该是哪种金属？为什么？
提示：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。哪个电极与电解质溶液更易反应而失电子，就是原电池的负极，不一定是较活泼的金属作负极，而要看是否发生氧化反应。镁、铝和NaOH溶液组成的原电池中，铝能与NaOH溶液反应，而镁尽管较为活泼但它不与NaOH溶液反应，所以铝为原电池的负极。3．某中学兴趣小组为了体验水果电池电流的存在进行了下列装置的实验。用苹果一只，铝片和锌片各一片，电流计一只，按图连接好。在实验前，先用砂纸擦去表面的氧化膜，实验时保持两金属插在苹果上不能直接接触。你知道在上述水果电池中，电流的强弱与两极的距离有什么关系吗？影响电流的因素还可能有哪些呢？
提示：距离越近，电流越大。另外，电流大小还与两金属片宽度以及两电极金属相对强弱等因素有关。
4．盐桥在原电池中有何作用？
提示：(1)作用：使两个半电池中的溶液连成一个通路。
(2)优点：使原电池中氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同区域之间实现了电子的定向移动，使原电池能持续、稳定地产生电流。
5．盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的 U 形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动。试推断，盐桥中是通过什么微粒的定向移动使整个装置构成回路的？
提示：是溶在琼脂溶胶中的电解质电离出的阴阳离子，在电场中做定向移动的结果，在此要特别注意的是盐桥中的电解质不会(或很少)进入相连的两池中。原电池的构造及工作原理 ●教材点拨
(3)原电池中电荷的移动。
在氧化还原反应的过程中，在外电路(电解质溶液以外)，电子由负极经导线(包括电流计和其他用电器)流向正极，使负极呈正电性趋势，正极呈负电性趋势。由电性作用原理可知，在内电路(电解质溶液中)，阳离子(带正电荷)向正极移动，阴离子(带负电荷)向负极移动。这样就形成了电荷连续定向移动，电性趋向平衡的闭合电路。
若化学反应的过程中有电子转移，我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向移动，即形成电流。所以只有氧化还原反应中的能量变化才能被转化成电能；非氧化还原反应中的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用，但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。2．构成原电池的条件
(1)有两种活动性不同的金属(或一种非金属导体)作电极。
(2)电极材料均插入电解质溶液中。
(3)两极相连形成闭合回路。
(4)能自发地发生氧化还原反应。
提示：①原电池中，负极的金属性比正极的金属性强。
②形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。如图所示：3．原电池的判定
先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：一看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)。二看溶液——两极插入电解质溶液中。三看回路——形成闭合回路或两极直接接触。四看本质——有无自发的氧化还原反应发生。
提示：多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。 ●典例透析
【解析】 原电池构成的三个条件是：活泼性不同的两个电极，A错误；电解质溶液，B错误；构成闭合回路，D错误；C满足这三个条件。
【答案】 C●变式训练
解析：构成原电池要有四个基本条件：A.电解质溶液；B.两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；C.能自发地发生氧化还原反应；D.形成闭合电路。本题⑤中不是电解质溶液；①②③不具备活泼性不同的电极；⑧中不能形成闭合电路。
答案：④⑥⑦原电池正负极的判断方法 ●教材点拨原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法是：
1．由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
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。
3.根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液中，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，其正极总是得电子发生还原反应。
5.依据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或者有气体放出的一极为正极。
提示：根据电极材料的活泼性来判断正负极，要注意电解质溶液对原电池正负极的影响。例如，①Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al为负极；②Fe(或Al)、Cu、浓HNO3构成的原电池，Cu为负极。●典例透析【解析】
【答案】 A
【点评】 (1)理解原电池的工作原理。
(2)区别电子流动方向和电流方向。●变式训练解析：判断原电池正负极，除考虑活泼性还要注意电解质溶液对正负极的影响。对于稀硫酸来说，镁是比铝更活泼的金属；但对于氢氧化钠溶液来说，铝是比镁更活泼的金属，所以A池中镁是负极，B池中铝是负极，B对；A池中电极反应为Mg－2e－===Mg2＋，A对；B池中电子流向为Al―→Mg，C项错。A池中正极2H＋＋2e－===H2↑，随着反应进行，c(H＋)减小，pH增大，D对。
答案：C原电池原理的应用 ●教材点拨1．设计原电池
(1)设计依据
形成原电池的基本条件，即是设计原电池的基本依据。
(2)设计思路
①根据氧化还原反应方程式写出电极反应式；
②确定两电极材料；
③确定电解质溶液；
④构成闭合回路。例如：以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为依据，设计一个原电池。
a．将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极电极反应式。
负极：Cu－2e－===Cu2＋
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
b．确定电极材料
若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料必须比发生氧化反应的电极材料活泼性差。
本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。
c．确定电解质溶液
一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。
d．构成闭合回路。
提示：设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质，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．加快氧化还原反应速率
(1)实验室制取氢气时用粗锌比用纯锌产生氢气的速率快，原因是粗锌中的杂质和锌形成原电池，使产生氢气的速率加快。
(2)在稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液，锌与硫酸铜发生置换反应，在锌的表面生成的铜与锌构成原电池，产生氢气的速率加快。3．比较金属的活动性强弱
例如：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。根据电极反应现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b。
4.用于金属的防护
如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。
5．寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源●典例透析
【解析】 首先将已知的反应拆成两个半反应：Cu－2e－===Cu2＋，2Ag＋＋2e－===2Ag，然后结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极材料为Cu，正极材料为Ag。原电池由两个半电池组成，铜和铜盐溶液组成铜半电池，银和银盐溶液组成银半电池，中间通过盐桥连接起来。【答案】 (1)如下图
(2)负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag
【点评】 先确定两极，分析原电池的电极反应，然后根据电极反应确定电解质溶液。3．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )
A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)●变式训练
解析：由第一个装置图中正负极的标注可知，Cd失去电子作负极，则金属性Cd>Co；由第二个装置图正负极的标注可知，Co失去电子被氧化作负极，则金属性Co>Ag，综上分析可知三者金属性的强弱顺序为Cd>Co>Ag。根据活泼性强的金属能将活泼性弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律判断A项错误。
答案：A1．(2014·银川高二检测)用锌片、铜片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的电极反应是( )
A．2H＋＋2e－===H2↑
B．Zn－2e－===Zn2＋
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Ag＋＋e－===Ag
解析：锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，正极反应是Ag＋＋e－===Ag。
答案：D2．有关原电池的下列说法中正确的是( )
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中负极发生还原反应
C．阳离子向正极方向移动
D．原电池中正极一定是不活泼金属
解析：在外电路中，电子从负极流向正极；原电池中负极发生氧化反应；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动；原电池中一般正极金属比负极金属活泼性差，但不一定是不活泼金属，故选C。
答案：C3．(2014·聊城高二检测)如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为FeC．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
解析：由图示电子流向知X为负极，Y为正极，则电流方向为Y→外电路→X，故A错；若两电极分别为Fe和碳棒，则X为Fe，Y为碳棒，B错；负极上失去电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，C错；若两电极均为金属，活泼金属作负极，故有活动性X>Y。
答案：D4．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计原电池如图所示，其中盐桥为琼脂—饱和KNO3盐桥。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，写出两电极的电极反应式：
银电极：________________________________________；
X电极：_________________________________________。
(3)外电路中电子是从________电极流向________电极。
(4)盐桥中向CuSO4溶液迁移的离子是________(填序号)。5．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为：2Li＋H2O === 2LiOH ＋H2↑。
(1)该电池的负极是________，负极反应式是________。
(2)正极现象是________________。
(3)放电时OH－向________移动(填“正极”或“负极”)。解析：金属锂比钢板活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋，由于氧化性H＋>Li＋，所以正极反应是：2H＋＋2e－===H2↑，正极产生无色气体；在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动。
答案：(1)锂 Li－e－===Li＋
(2)有无色气体产生
(3)负极1．下图所示装置能否实现化学能向电能的转化？上图所示装置也是一种铜锌原电池。锌片插入ZnSO4溶液中，铜片插入CuSO4溶液中，分别构成两个电极。锌片和铜片用导线连接构成外电路(电池的外部电路)；ZnSO4溶液和CuSO4溶液用盐桥连接，构成内电路(电池的内部电路)。当盐桥插入后，电流计的指针偏转，显示有电流产生，反应释放的能量转化为电能。在这种原电池中，两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行的，锌与Cu2＋不直接发生反应，这样可以更彻底地将反应所释放的能量转化为电能。由铜锌原电池可知，原电池中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极。在铜锌原电池的内电路，锌极发生氧化反应，锌极是负极；铜极发生还原反应，铜极是正极。对于电池来说，电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。在铜锌原电池的外电路，电子由锌极流向铜极，锌极是负极，铜极是正极。在原电池中，正极上得电子的数目和负极上失电子的数目相等。原电池的两个电极反应组成电池的总反应，这个总反应叫做电池反应。
(1)盐桥
将热的琼脂溶液(可以是KCl溶液或NH4NO3溶液)倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U型管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中，即可得到盐桥。
离子在盐桥中能够定向移动。通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。
(2)原电池的表示式
以上装置的铜锌原电池可以用下式表示：
(－)Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu(＋)
负极在左，正极在右；“|”表示电极材料与电解质溶液的界面；“‖”通常表示盐桥。必要时，还可加注电解质溶液的浓度等信息。
Zn2＋在锌片表面的溶解和沉积过程同时进行2．原电池的电流是怎样产生的
我们以铜锌原电池为例来分析原电池的电流是怎样产生的。
锌片上和ZnSO4溶液中都存在Zn2＋。在锌片和溶液的接触面上，水分子与金属表面的Zn2＋相互吸引，发生水合作用，使部分Zn2＋离开锌片进入溶液：
Zn―→Zn2＋＋2e－
溶液中的Zn2＋也可以沉积到锌片的表面：
Zn2＋＋2e－―→Zn铜原子和锌原子失电子的能力不同，因此铜电极和锌电极的溶解——沉积平衡状态不一样，两个电极材料与其溶液间的电势差不相等。由于锌原子比铜原子容易失电子，在锌电极的锌片表面上积累的电子比铜电极的铜片表面上积累的电子多，因此将两极接通后，电子由锌片流向铜片。电子的移动破坏了两极的溶解——沉积平衡，锌极的平衡由于电子移走而向溶解方向移动，铜极的平衡由于电子移入而向沉积方向移动；结果使电子持续流动形成电流。第四章 第二节
一、选择题
1．废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。其首要原因是( )
A．为了利用电池外壳的金属材料
B．防止汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中的石墨电极
解析：废电池中汞、镉和铅等重金属离子能对土壤和水源造成污染，必须进行集中处理。
答案：B
2．下列有关电池的叙述正确的是( )
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
C．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
D．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
解析：
选项
原因分析
结论
A
锌锰干电池工作后碳棒不变
×
B
氢氧燃料电池工作时都是负极发生氧化反应，H2－2e－===2H＋
√
C
太阳能电池的主要材料是高纯度的硅
×
D
氢氧燃料电地是将化学能转变为电能
×
答案：B
3．燃料电池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质溶液通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃烧电池的说法不正确的是( )
A．负极反应式为CH4＋10OH－＋8e－===CO＋7H2O
B．正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
C．随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D．甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
解析：A、B两项是正确的；综合A、B两项知C项不正确；根据能量转化的规律，燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功的，能量利用率不高，而电能转化为功的效率要大得多，D项正确。
答案：C
4．(2014·北京东城期末)如图是一种应用广泛的锂电池，LiPF6是电解质，SO(CH3)2是溶剂，反应原理是4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法不正确的是( )
A．该装置将化学能转化为电能
B．电子移动方向是由a极流向b极
C．可以用水代替SO(CH3)2作溶剂
D．b极反应式是FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S
解析：Li作负极发生Li－e－===Li＋，正极FeS2中铁的化合价由＋2价降低到0价、硫由－1价降低到－2价，电极反应式为FeS2＋4e－＋4Li＋===Fe＋2Li2S；水与Li发生反应，C选项错误。
答案：C
5．高效能电池的研发制约电动汽车的推广。有一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2C2H6＋7O2＋8KOH===4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断中正确的是( )
A．负极反应为：14H2O＋7O2＋28e－===28OH－
B．放电过程中KOH的物质的量浓度不变
C．每消耗1 mol C2H6，则电路上转移的电子为14 mol
D．放电一段时间后，负极周围的pH升高
解析：燃料作负极，氧气作正极，A选项错误；由总反应可知放电过程中消耗KOH，B选项错误；分析总反应，7个O2参加反应转移28个电子，C选项正确；负极电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O，D选项错误。
答案：C
6．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即可构成CH4燃料电池。已知通入CH4一极的电极反应式是：CH4＋10OH－===CO＋7H2O＋8e－；通入O2一极的电极反应式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。下列有关叙述中，不正确的是( )
A．通入CH4的电极为负极
B．正极发生氧化反应
C．溶液中的OH－向负极移动
D．工作一段时间后应补充KOH
解析：该燃料电池正极发生还原反应，B不正确。根据题中电极反应式知CH4发生氧化反应，通入CH4的电极为负极，A正确；原电池工作时，电解质溶液中阴离子移向负极，C正确；该电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，工作时消耗KOH，D正确。
答案：B
7．TiO2在光照射下可使水分解：2H2O2H2↑＋O2↑，该过程类似植物的光合作用。下图是光照射下TiO2分解水的装置示意图。下列叙述正确的是( )
A．该装置可以将光能转化为电能，同时也能将其转化为化学能
B．TiO2电极上发生的反应为：2H＋＋2e－===H2↑
C．该装置工作时，电流由TiO2电极经R流向铂电极
D．该装置工作时，TiO2电极附近溶液的pH变大
解析：该装置光分解水是将光能转化为化学能，发生氧化还原反应生成氢气和氧气，电子的转移经过R，又将化学能转化为电能；铂电极上生成氢气的反应为2H＋＋2e－===H2↑；TiO2电极上生成氧气的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，所以TiO2电极附近溶液的pH减小；电子由TiO2电极经R流向铂电极，电流流动方向相反。
答案：A
8．(2014·新课标冲刺卷)如图装置为某新型燃料电池的工作示意图，以HCl－NH4Cl溶液为电解质溶液。下列有关说法中正确的是( )
A．通入H2的电极为正极
B．该电池的负极反应式为：N2＋6e－＋8H＋===2NH
C．图中分离出的A物质为NH4Cl
D．该电池工作一段时间后，溶液的pH减小
解析：分析题目中示意图可得，正极反应式为：N2＋6e－＋8H＋===2NH，负极反应式为：3H2－6e－===6H＋，故A、B项错误；电池工作的总反应式为：N2＋3H2＋2H＋===2NH，消耗H＋，故电池工作一段时间后，溶液的pH增大，故D项错误；从电池的总反应式可知最终生成的物质为NH4Cl，则图中分离出的A物质为NH4Cl，故C项正确。
答案：C
9．(2014·南充高二检测)市场上经常见到的标记为Li－ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列说法不正确的是( )
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－===Li＋
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质溶液
D．放电过程中Li＋向负极移动
解析：A项，Li从零价升至正价，失去电子，作负极，正确；B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；C项，由于Li可以与水反应，故不能用水溶液作为电解质溶液，正确；D项，原电池中阳离子应迁移至正极得电子，故错。
答案：D
10．(2014·华中师大附中)科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池的说法不正确的是( )
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．该电池的总反应是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O
C．电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的丙烷被完全氧化
D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O
解析：该燃料电池的化学反应原理是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O，B正确；放电过程中通入丙烷的电极为负极：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O，C正确；通入O2的电极为正极：O2＋4e－===2O2－，产生的O2－将向负极移动，A项错。
答案：A
二、非选择题
11．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
(1)通入氯气的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：
________________________________________________________________________。
(2)加入铝的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：
________________________________________________________________________。
(3)电子从________极流向________极(填“Al”或“Cl2”)。
解析：根据Cl2和Al的反应方程式：3Cl2＋2Al===2AlCl3可知，铝易失电子被氧化，为负极，但电解液为KOH溶液，故负极反应为：2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O，Cl2易得电子被还原，为正极，电极反应为3Cl2＋6e－===6Cl－。在外电路中电子从负极(铝极)流出沿导线流向正极(Cl2极)。
答案：(1)正 3Cl2＋6e－===6Cl－
(2)负 2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
(3)Al Cl2
12．(2014·经典习题选萃)铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。试回答：
(1)蓄电池负极的电极材料是_________________________________________________。
(2)工作时该蓄电池正极的电极反应式是_______________________________________。
(3)铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度________，pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)如果用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，当制得0.05 mol Cl2时，在理论上电池内部消耗的H2SO4的物质的量是________。
解析：(1)由电池总反应可知，Pb发生氧化反应，所以Pb是负极。
(2)正极上的反应是PbO2→PbSO4，则必然有H2SO4参加：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－PbSO4＋2H2O(负极反应为Pb－2e－＋SOPbSO4，将正、负极反应合并，与题给总反应相符)。
(3)在蓄电池的工作过程中，Pb被氧化，H2SO4被消耗，所以溶液的密度减小，pH增大。
(4)用铅蓄电池作电源，电解饱和食盐水制0.05 mol Cl2，需提供0.10 mol e－(2Cl－－2e－Cl2↑)，每消耗2 mol H2SO4时转移2 mol e－，故至少消耗0.10 mol H2SO4。
答案：(1)Pb (2)PbO2＋4H＋＋SO＋2e－PbSO4＋2H2O (3)减小 增大 (4)0.10 mol
点评：将蓄电池与电解槽相连接时，前者将化学反应的能量转化为电能提供给后者，使其发生氧化还原反应，在电路中流过的电子的物质的量相等。
13．锌银电池比能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn＋Ag2OZnO＋2Ag。请回答下列问题：
(1)该电池的正极材料是________；电池工作时，阳离子向________(填“正极”或“负极”)移动；负极的反应式为________。
(2)①电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，化学反应方程式为ZnO＋C高温,Zn＋CO，此法为________。
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法
②电极材料氧化银可回收利用得到银，其化学方程式为________________。
答案：(1)Ag2O 正极 Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O
(2)①B ②2Ag2O△,4Ag＋O2↑
14．(2015·高考冲刺卷)设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一极通入空气，另一极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。回答如下问题：
(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应方程式是____________________。
(2)这个电池负极发生的反应是C4H10＋13O2－－26e－4CO2＋5H2O，正极发生的反应是________，固体电解质里O2－的移动方向是________，向外电路释放电子的电极是________。
(3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是________。
(4)在ZrO2晶体里掺杂Y2O3，用Y3＋代替晶体里的部分Zr4＋对提高固体电解质的导电能力有帮助，你认为原因是_________________________________________________________。
(5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生________堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年，这正是新一代化学家的历史使命。
答案：(1)2C4H10＋13O28CO2＋10H2O
(2)O2＋4e－2O2－ 向负极移动 负极
(3)燃料电池具有较高的能量利用率
(4)为维持电荷平衡，晶体中的O2－将减少，从而使O2－得以在电场作用下向负极移动
(5)碳粒
15．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。
请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________________，在导线中电子流动方向为________________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为___________________________________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为：
________________________________________________________________________。
(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。
②已知LiH固体密度为0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________________________。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为____________mol。
解析：(1)氢氧燃料电池中，负极通H2，正极通O2，所以导线中电子由a到b。
(2)负极H2被氧化，写电极反应式时要注意电解质溶液的组成。
(3)本题考查读题能力，铂粉作用在题设中有说明。
(4)②2Li＋H22LiH
22.4 L 16 g
吸收224 L H2时，生成的LiH的质量为160 g，LiH体积与被吸收的H2体积比为：
∶224 L＝1∶1 148
③LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
8 g 1 mol
160 g LiH与H2O作用生成20 mol H2，H2完全被氧化失40 mol电子，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40 mol×80%＝32 mol。
答案：(1)由化学能转变为电能 由a到b
(2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O
(或H2＋2OH－－2e－===2H2O)
(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率
(4)①Li H2O ②(或8.71×10－4) ③32
课件60张PPT。成才之路 · 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 · 选修4 电化学基础 第四章第二节 化学电源第四章现在，各种各样的电池特别多，像手电筒上用的干电池，手机上用的锂电池，汽车上用的蓄电池，还有新型环保公交车上的燃料电池等，种类繁多。你知道化学电池是怎样分类的吗？
电源是能够实际应用的原电池。作为化学电源的电池有一次电池、可充电电池和燃料电池等。一次电池只能放电不能充电，使用后即弃去，因此可能造成环境污染。可充电电池也称为二次电池，可以反复充电和放电，是电池发展的一个重要方向。●新知导学原电池化学能电能一次二次燃料3．化学电池的优点(1)化学电池的______________较高，供能稳定可靠。
(2)可以制成各种___________不同_____和_____的电池及电池组。
(3)使用方便，易于维护。
4．判断电池优劣的主要标准
(1)比能量：即单位质量或单位体积所能__________的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能_________的大小，单位W/kg或W/L。
(3)电池的___________的长短。能量转换效率形状和大小容量电压输出电能输出功率可储存时间5．碱性锌锰电池
碱性锌锰电池的负极是_____，正极是_______，电解质是________，其电极反应为：
负极：_________________________；
正极：______________________________________；
总反应方程式为：__________________________________ _________。
特点：比________电池性能好，________和____________均有提高，可适用于________和________。锌片 MnO2 KOH 普通锌锰 比能量 可储存时间 大电流 连续放电 电压稳定使用方便安全可靠价格低廉比能量低笨重废弃电池，污染环境7．氢氧燃料电池
氢氧燃料电池以___为燃料，___为氧化剂，铂作电极，当用KOH溶液为电解液，电极反应、电池反应分别为：
负极：________________________；
正极：________________________；
总反应式：_________________。
8．废旧电池的处理
________利用废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的________，而且也是对________的节约。H2O22H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O 回收破坏资源●自主探究1．回收废旧电池的意义是什么？
提示：废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属，随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染，并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约。
2．二次电池充电、放电时两极发生的反应相同吗？
提示：不相同。电池放电时，负极发生氧化反应，充电时，作阴极发生还原反应；放电时，正极发生还原反应，充电时，作阳极发生氧化反应。
3．化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么？
提示：无论什么电池，电极反应规律都是负极失电子被氧化，正极得电子被还原；两极间得失电子守恒。
4．(1)二次电池的充电过程和放电过程有何本质区别？
(2)蓄电池经过多次充电和放电使用后，需要给蓄电池补充硫酸吗？
提示：(1)从能量转换角度考虑。充电过程是电能转化成化学能，放电过程是化学能转化成电能。
(2)蓄电池在充电和放电过程中发热，电解质溶液中的水分会不断损失，使硫酸浓度增大，需要补充蒸馏水。化学电池电极反应式的书写 ●教材点拨正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反应物是O2，则有以下规律：
电解质溶液呈碱性或中性：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电解质溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
③正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。
(2)给出总反应式，写电极反应式。
各类电极反应式的一般书写步骤为：①列出物质，标电子的得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。
如以2H2＋O2===2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤：
负极反应式的书写；
①根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2，转移电子数为4e－：2H2－4e－===4H＋。
②根据电解质溶液的酸碱性，用H＋或OH－或其他离子配平，使两边电荷总数相等。2H2－4e－＋4OH－===4H2O注意：电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不出现H＋；
③利用H2O使两边的元素守恒，即得：2H2－4e－＋4OH－===4H2O。
同理，正极反应式的书写如下：
①O2＋4e－===2O2－；②O2＋4e－＋2H2O===4OH－，注意在碱性溶液中提供H＋使O2－变为OH－的是水，要写成化学式的形式。
将正负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。
(3)可充电电池电极反应式的书写
可充电电池放电时为原电池，充电时为电解池。
①原电池的负极发生氧化反应，充电时为阴极，发生还原反应，故放电时的负极反应式与充电时的阴极反应式相反。
②原电池的正极发生还原反应，充电时为阳极，发生氧化反应，故放电时的正极反应式与充电时的阳极反应式相反。提示：①解答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出正极反应式和负极反应式，从而做出合理的判断。
②书写燃料电池电极反应式时，不仅要看正、负极上氧化剂、还原剂得失电子后生成的产物，还要看生成的产物是否与电解质溶液反应。
③正负极电极反应式相加可得原电池反应的化学方程式，但前提是两电极反应式中得失电子数相等。
④若电解质为弱电解质，在叠加电极反应式时应把离子改写为相应的弱电解质分子。●典例透析
KOH作电解质，其反应为：2H2＋O2===2H2O，则负极通入的是________，电极反应式为：________；正极通入的是________，电极反应式为：________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式为：负极________，正极________。
(3)如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式为：负极________，正极________。【点评】 燃料电池电极反应式书写应注意的问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体，失去电子发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体，得到电子发生还原反应。
(2)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－。
(3)正、负两极的电极反应式在得失电子相等时相加，所得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。1．(2014·沈阳市调研)某种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀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。回答下列问题：
(1)这种电极放电时发生的化学反应方程式是____________ _____________。
(2)此电极的正极发生的电极反应式是________________；负极发生的电极反应式是________________。●变式训练
(3)电解液中的H＋向________极移动；向外电路释放电子的电极是________。
(4)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：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是________________。常见的化学电源 ●教材点拨
提示：燃料电池的电极材料比较特殊(电极本身不参与反应)，所以从电极材料上很难判断电池的正负极。通常是利用电池总反应式，还原剂为电池的负极反应物，充有还原剂的电极为负极；氧化剂为电池的正极反应物，充入氧化剂的电极为电池的正极。●典例透析
A．锌为负极，Ag2O为正极
B．放电时正极附近溶液的pH升高
C．放电时负极附近溶液的pH升高
D．溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动【解析】 由氧化还原反应可看出Zn的化合价由0→＋2，失电子，因此Zn为负极；Ag2O中的Ag的化合价由＋1→0，得电子，因此Ag2O为正极。负极Zn－2e－===Zn2＋，Zn2＋与OH－结合生成Zn(OH)2，其电极总反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，使负极区pH降低；而正极Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－，在KOH溶液中O2－会与H2O结合生成OH－，其电极总反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，正极区溶液pH升高。原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正极，故A、B两项正确。
【答案】 AB2．(2015·西安交大附中高二检测)生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是●变式训练1．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是( )
A．锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料
B．在外电路中电子从碳棒流向锌外壳
C．电流从锌流到碳棒上
D．在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动
解析：在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，电流的方向与电子的流向相反，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故A正确，B、C、D错误。
答案：AA．负极，并被氧化
B．负极，并被还原
C．正极，并被氧化
D．正极，并被还原
解析：负极为失电子的活泼金属，发生氧化反应。
答案：A解析：负极失去电子发生氧化反应，在酸性条件下，氢气失去电子生成H＋，C正确。
答案：C(3)开始放电时，正极附近溶液pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析：以KOH溶液为电解质，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故消耗标准状况下的5.6 L O2(即0.25 mol)时，有0.25 mol×4＝1 mol电子发生转移，因正极生成OH－，故溶液的pH增大。
答案：(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)1
(3)增大氢氧燃料电池中的电极反应
氢氧燃料电池的负极上发生的是氢气被氧化为H＋的反应，如果该反应是在碱性条件下进行的，生成的H＋瞬即与溶液中大量存在的OH－结合生成水。因此，实际发生的电极反应为：
H2＋2OH－―→2H2O＋2e－
如果在酸性条件或中性条件下，电极反应为：
H2―→2H＋＋2e－
类似地，在氢氧燃料电池的正极，氧气中氧元素被还原为－2价。通常情况下，－2价的氧原子在水溶液中不能独立存在，它只能存在于含氧化合物中。在氢氧燃料电池中，－2价的氧原子则只能存在于水分子和OH－中。如果是酸性条件，还原产生的－2价的氧原子与周围的H＋结合生成水，电极反应为：
O2＋4H＋＋4e－―→2H2O
如果反应条件为中性或碱性，－2价的氧原子主要存在于OH－中，因此电极反应为：
O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
由此可见，书写电极反应式时，除了应该考虑反应前后有电子转移的元素的原子得失电子的情况外，还必须考虑这些元素形成的物质在溶液中的主要存在形式。第四章 第三节 第1课时
一、选择题
1．下列叙述正确的是( )
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④ B．③④
C．②③④ D．③
解析：电解质溶液导电发生了氧化还原反应，是化学变化；金属导电仅是电子的定向移动，是物理变化。电解池的两极只要能导电即可。
答案：B
2．如图所示的装置能够组成电解池的是( )
解析：电解池要有外接电源，形成闭合回路。
答案：D
3．(2014·杭州高二检测)用石墨作电极，电解1 mol/L下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是( )
A．HCl B．NaOH
C．Na2SO4 D．NaCl
解析：由阴、阳离子的放电顺序知，电解HCl溶液实质是电解HCl，使pH增大，电解NaOH、Na2SO4溶液的实质是电解水；电解质溶液的浓度增大，故NaOH溶液pH增大，但Na2SO4溶液的pH不变，电解NaCl生成NaOH，使溶液pH增大。
答案：C
4．(2014·辽宁开原联考)如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析：a、b电极分别为电解池的阴极和阳极，其电极反应分别是4H＋＋4e－===2H2↑和4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；即a极气体体积比b极大。a极和b极溶液分别显碱性和酸性，故可以看到a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色。
答案：D
5．(2014·运城高二检测)如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是( )
A．x是正极，y是负极
B．a极产生氢气，b极生成I2
C．a极和Pt电极都有气泡产生
D．U形管中溶液的碱性增强
解析：淀粉遇碘变蓝→b极生I2，即确定b极发生反应2I－－2e－===I2，则b极是阳极，x是负极，y是正极，a极H＋放电，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，产生氢气，U形管中总反应式为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2，溶液的碱性增强，故A错误，B、D正确；石墨为阴极，铂为阳极，电极反应分别是Cu2＋＋2e－===Cu,4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正确。
答案：A
6．现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是( )
A．电解开始时阴极有H2放出
B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化
D．整个电解过程中，SO不参与电极反应
解析：依据放电顺序阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，答案A、B错；由阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 mol，当电路中通过电子的量达到0.2 mol时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋。所以C错；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕。此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO不参与电极反应。
答案：D
7．某小组为研究电化学原理，设计下图装置，下列叙述不正确的是( )
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
解析：a和b不连接时，铁片与Cu2＋直接发生置换反应，有金属铜析出，A项正确。a和b用导线连接时．该装置形成原电池，铜片作正极，铁片作负极失去电子形成Fe2＋，因此无论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，所以B、C项正确。若a和b分别连接直流电源正、负极，a作阳极，铜片失去电子生成Cu2＋，Cu2＋向铁电极移动。
答案：D
8．(2014·郑州市质检一)如图X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是( )
A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．烧杯中溶液的pH增大
D．烧杯中SO向Cu电极定向移动
解析：本题考查电解原理，意在考查考生对电化学基础知识融会贯通及正确复述、再现、辨认的能力。由图可知，该装置为电解装置，由通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散知，d为阳极(MnO向阳极移动)，b为电源的正极，a为电源的负极。Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，c点H＋放电，则OH－浓度增大，所以滤纸上c点附近会变红色，故A项正确；Cu电极上Cu2＋得到电子生成Cu，Pt电极上OH－失去电子，故Cu电极质量增大，Pt电极质量不变，B项错误；Pt电极上OH－失去电子，故烧杯中溶液的pH减小，C项错误；Cu电极为阴极，Pt电极为阳极，烧杯中SO向Pt电极定向移动，D项错误。
答案：A
9．(2014·山东莱芜期末)CuI是一种不溶于水的白色固体，它可由反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2而得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞试液和淀粉溶液。电解开始不久阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色，对这个现象的正确解释是( )
①阴极：2H＋＋2e－===H2↑使c(OH－)>c(H＋) ②阳极：2Cu＋4I－－4e－===2CuI↓＋I2，I2遇淀粉变蓝 ③阳极：Cu－2e－===Cu2＋，Cu2＋显蓝色 ④阳极：2I－－2e－===I2，I2遇淀粉变蓝
A．①② B．①③
C．①④ D．③④
解析：通电后，溶液中的H＋、K＋移向阴极，而H＋的氧化性强于K＋，所以H＋得电子被还原，破坏了水的电离平衡，使c(OH－)>c(H＋)，酚酞试液变红；I－和OH－移向阳极，而失电子能力Cu>I－>OH－，故Cu失电子产生Cu2＋。又据信息，Cu2＋与I－能反应产生I2，I2遇淀粉变蓝。
答案：A
10．用Pt电极电解各含有0.1 mol的Cu2＋和X3＋的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见右图所示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是( )
A．Cu2＋>X3＋>H＋ B．H＋>X3＋>Cu2＋
C．X3＋>H＋>Cu2＋ D．Cu2＋>H＋>X3＋
解析：有些学生没认真分析，就将X3＋与Fe3＋联系起来，选择C答案。这其实是简单记忆阳离子放电顺序导致思维定势造成的结果。本题的解题信息在图像中：一通电就有固体析出，且通过0.2 mol电子后，再没有固体析出了，说明是Cu2＋放电的结果。X3＋不放电，故答案应为D。
答案：D
二、非选择题
11．(2014·陕西长安一中高二期末)从NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是________。
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是________。
(3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是________。
解析：(1)组为电解水型，即阳极OH－放电，阴极H＋放电；
(2)组阳极OH－放电，阴极排在H后的金属阳离子放电；
(3)组气体体积比为1∶1，不是电解水型，经分析可得相应答案。
答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4
(3)HCl、BaCl2
12．(2014·南昌高二月考)如图X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。
(1)①电源上b为________极(用“正”、“负”、“阴”或“阳”填空)。
②Z槽中e为极________(用“正”、“负”、“阴”或“阳”填空)。
③连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是d________e(用“―→”或“”填空)。
(2)①写出c极上反应的电极反应式：
________________________________________________________________________。
②写出Y槽中总反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
③写出Z槽中e极上反应的电极反应式：
________________________________________________________________________。
解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y槽电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z槽中f为阴极，e为阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。
答案：(1)①负 ②阳 ③←
(2)①2Cl－－2e－===Cl2↑
②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
③Cu－2e－===Cu2＋
13．如下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加，据此回答问题：
①电源的N端为________极；
②电极b上发生的电极反应为：________；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积：________；
④电极c的质量变化是________g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化？简述其原因：
甲溶液____________________________________________________________________；
乙溶液____________________________________________________________________；
丙溶液____________________________________________________________________。
(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行？为什么？
解析：(1)①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x，由电解前后溶质质量相等有：
100 g×10.00%＝(100 g－x)×10.47%，得x≈4.5 g，故为0.25 mol，整个反应中转移0.5 mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。③转移0.5 mol电子。则生成O2的物质的量为0.5 mol÷4＝0.125 mol，标准状况下的体积为0.125 mol×22.4 L·mol－1＝2.8 L。④Cu2＋＋2e－===Cu，转移0.5 mol电子，则生成m(Cu)＝×64 g·mol－1＝16 g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大；乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小；丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。(2)铜全部析出后，可以继续电解水。
答案：(1)①正 ②4OH－4e－===2H2O＋O2↑ ③水减少的质量为：100 g×(1－)≈4.5 g，生成O2 的体积为：××22.4 L·mol－1＝2.8 L ④16 ⑤碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH浓度增大 酸性增大，因为阳极上OH－生成O2，溶液中H＋浓度增加 酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性
(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。
14．某温度下，取一定质量的硫酸铜溶液，用石墨作电极进行电解，当阳极产生标准状况下气体1.12 L时，CuSO4恰好被完全电解，得到密度为1.2 g·cm－3的溶液200 mL。求：
(1)阴极的电极反应式为_____________________________________________________。
总反应的离子方程式为______________________________________________________。
(2)电解后所得溶液的pH为__________________________________________________。
(3)电解前所取CuSO4溶液的质量为________g。
(4)若要使电解后所得溶液恢复至电解前的原状态，需要加入何种物质(只要求写出一种)，其化学式为________，加入物质的质量为________g。
解析：(2)由n(O2)＝0.05 mol可知通过的电子n(e－)＝0.2 mol，产生的n(H＋)＝0.2 mol，原CuSO4的物质的量为n(CuSO4)＝0.1 mol，电解消耗的H2O为0.1
mol即1.8 g。c(H＋)＝＝1 mol·L－1，pH＝0。(3)电解后的溶液质量为240 g，其中H2SO4的质量是9.8 g，水的质量是230.2 g，所以原CuSO4溶液的质量是：16 g(CuSO4)＋1.8 g(消耗的H2O)＋230.2 g(剩余的H2O)＝248 g。(4)电解产物是0.1 mol Cu和0.05 mol O2，加入0.1 mol CuO或0.1 mol CuCO3均可使溶液恢复到原状态。
答案：(1)Cu2＋＋2e－Cu 2Cu2＋＋2H2O电解,2Cu＋O2↑＋4H＋ (2)0 (3)248 (4)CuO 8(或CuCO3 12.4)
课件50张PPT。成才之路 · 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 · 选修4 电化学基础 第四章第三节 电解池第四章第1课时 电解原理第四章
1807年，当英国化学家戴维将铂电极插入到熔融的氢氧化钾中并接通直流电源时，奇迹发生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要过程，当时在社会上引起轰动。这其中的奥妙是什么呢？电解时物质的变化是如何发生的呢？
电能与化学能之间的相互转化具有重要的实用价值。通过将电能转化为化学能，可以使许多在通常条件下不能发生的反应得以进行，这对于化工生产、金属冶炼、实验室研究以及人们的日常生活都具有十分重要的意义。
电解是将电能转化为化学能的一种重要方法。下面就让我们一起探讨吧！●新知导学1．电解的意义
使电流通过__________而在阴阳两个电极上引起________ ____的过程。
2．电解装置及原理
(1)定义：将____转化为______的装置，叫做电解池或电解糟。
(2)构成。
①_________。
②_______________________。
③两个电极
阴极与电源____极相连。
阳极与电源____极相连。电解质溶液氧化还原反应 电能化学能外加电源电解质溶液或熔融电解质 负正阴极阳极还原反应氧化反应Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ 有红色物质析出 有黄绿色气体生成 负极阴极阳极正极●自主探究1．电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？
提示：一定有，因为电解池就是由电能转变成化学能的装置，溶液导电电极上一定有电极反应。
2．石墨为电极电解氯化铜溶液时，为什么会生成铜和氯气？
提示：溶液中存在Cu2＋、H＋、Cl－和OH－四种离子，离子在电极上能发生氧化反应或者还原反应，主要取决于离子得失电子的能力。因得电子Cu2＋>H＋，失电子能力Cl－>OH－。故在阴极有Cu生成，在阳极有Cl2生成。
3．如何判断一套装置是原电池还是电解池？
提示：一看有无外接电源，二看电极材料。电解池中阳极一般为活泼性较差的导电材料。且两电极可以使用相同材料。电解原理 ●教材点拨(1)根据所连接的直流电源：与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。
(2)根据电子流动方向：电子流向为：电源负极→阴极；阳极→电源正极。
(3)根据电解质溶液中离子的定向移动方向：阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。
(4)根据两极产物判断。一般情况下，阴极上的现象是：析出金属(质量增重)或有气体(H2)放出；阳极上的现象是：有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极本身质量减轻(活性电极作阳极)。
2．阴阳两极上放电顺序的判断
阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。
(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极做阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序是：
提示：(1)电极材料按性质分为活性电极(Zn、Fe、Cu、Ag)和惰性电极(Au、Pt、石墨)，在电解质溶液中，过于活泼的金属不能做电极材料如金属Na、K。(2)当Fe3＋和Cu2＋共存时，应是Fe3＋先放电：Fe3＋＋e－===Fe2＋，等Fe3＋放电完全后，才是Cu2＋放电。●典例透析D．整个电解过程中，石墨电极上发生的反应为2H＋＋ 2e－===H2↑
【解析】 Cu接电源的正极，做阳极，石墨接电源负极，做阴极，A错；Cu是活性电极，直接放电Cu－2e－=== Cu2＋，电极本身逐渐溶解，B错；电解刚开始时，溶液中无Cu2＋，H＋在阴极放电，但随着电解的进行，阳极产生的Cu2＋越来越多，因得电子能力Cu2＋>H＋，故在阴极放电逐渐由H＋转向Cu2＋，D错C对。
【答案】 C1．(2013·高考北京理综)用石墨电极电解CuCl2溶液(见下图)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离●变式训练电极反应式的书写及电解一般规律 ●教材点拨提示：(1)在写总反应式时，如果H＋和OH－来自于水，则应改写成H2O的形式。(2)阴阳极要注意得失电子数相等。2．电解产物的判断
(1)阳极产物的判断。
①活性金属电极
电极金属失电子，被溶解，生成对应金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、C)
阴离子失电子，生成对应非金属单质。
阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根> F－。(2)阴极产物的判断。
与电极材料无关，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＋(H＋浓度较大时)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(H＋浓度较小时)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
提示：阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的，放电情况与离子性质、溶液浓度、电流和电极材料有关。在理解以上放电顺序时要特别注意，如Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋在H＋浓度较小时，放电能力排在H＋前面，在H＋浓度较大时，放电能力排在H＋后面。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只在熔融状态下放电，在水溶液中不放电。3．用惰性电极电解电解质溶液的一般规律提示：①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。
②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)。
③电解质溶液恢复原状的方法：“少什么加什么”。●典例透析2．(2014·蚌埠模拟)用铂作电极电解下列溶液时，在阳极上有气体放出，且溶液的pH减小的是( )
A．KNO3溶液 B．CuSO4溶液
C．NaOH溶液 D．HCl溶液●变式训练
点评：用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，其溶液pH变化的判断方法：先分析原溶液的酸碱性，再看电解产物。无氧只放氢，pH升；无氢有氧放，pH降；氢、氧一起放，是碱pH升，是酸pH降。
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
解析：阳极材料为活泼金属将直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
答案：B2．有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是( )
3．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是( )
A．电解饱和食盐水
阳极：Na＋＋e－===Na
B．电解CuSO4溶液
阳极：Cu2＋＋2e－===Cu
C．电解熔融NaCl
阴极：Na＋＋e－===Na
D．电解NaOH溶液
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：本题考查了电极反应式的书写和电极产物的判断。A中电解饱和食盐水时，阴极应是H2O电离出的H＋得电子放出H2。
答案：A
4．(2014·九江市调研)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子的物质的量为( )
A．0.1 mol B．0.2 mol
C．0.3 mol D．0.4 mol5．(2014·经典习题选萃)写出下列电解池的电极反应式和电解反应的离子方程式：
(1)电解AgNO3溶液(惰性电极)
阴极：_________________________________________；
阳极：_________________________________________；
离子方程式：___________________________________。
(2)用铜电极电解NaOH溶液
阴极：_________________________________________；
阳极：_________________________________________；
离子方程式：___________________________________。
(3)电解CuSO4溶液(惰性电极)阴极：__________________________________________；
阳极：__________________________________________；
离子方程式：____________________________________。
(4)电解Na2SO4溶液(惰性电极)
阴极：__________________________________________；
阳极：__________________________________________；
离子方程式：____________________________________。
(5)电解CuCl2溶液(惰性电极)
阴极：__________________________________________；
阳极：__________________________________________；
离子方程式：____________________________________。第四章 第三节 第2课时
一、选择题
1．关于电解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，溶液呈黄色
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
解析：用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，发生的反应是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故电解一段时间后电解液呈碱性。电解时，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，在阳极附近的溶液中滴入KI溶液时，发生反应2I－＋Cl2===2Cl－＋I2，故溶液呈黄色；阴极发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，因而阴极附近的溶液呈碱性，滴入酚酞试液变红。
答案：B
2．关于电解法精炼铜的下列说法正确的是( )
A．粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液
B．纯铜作阳极，粗铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液
C．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度不变
D．电解结束后，溶液中Cu2＋浓度变大
解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4为电解质溶液，因粗铜中活泼金属失电子形成的阳离子如Zn2＋，会逐渐代替Cu2＋，故c(Cu2＋)将会有所减小。
答案：A
3．某小组为研究电化学原理，设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述正确的是( )
A．甲、丙中是化学能转变为电能，乙中是电能转变为化学能
B．C1、C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应
C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同
D．甲中溶液的pH逐渐升高，丙中溶液的pH逐渐减小
解析：本题考查原电池和电解池，考查考生结合实验装置判断电池类型和根据电极反应式分析问题的思维能力。难度中等。
A项，甲图为原电池，将化学能转化为电能，乙、丙为电解池，将电能转化为化学能；B项，C1、C2分别做电解池的阳极和阴极，原电池中Zn和Cu分别为负极和正极，分别发生氧化反应和还原反应；C项，C1和C3上均为Cl－失电子被氧化生成Cl2，甲中Cu片和丙中Fe片上均生成H2；D项，甲中不断消耗H＋，溶液的pH升高，丙中生成NaOH溶液，pH也逐渐升高。
答案：C
4．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为2Cu＋H2O电解,Cu2O＋H2↑。
下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
解析：石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。
答案：A
5．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
6．取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。下列说法错误的是( )
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连接
C．电解过程中，水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
解析：a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明a极附近产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，b为阴极，电极反应式为2H2O－4e－===H2↑＋2OH－，所以b极附近的pH增大。
答案：D
7．(2014·全国大联考)Cu2O是一种半导体材料，用作制造整流器的材料，还可以用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)、农作物的杀菌剂。在实验室里可模拟工业过程制取Cu2O，总反应式是2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，其装置如右图，下列有关说法不正确的是( )
A．该实验符合绿色化学的设计理念
B．图中的虚线框内需连接直流电源，且正极与石墨相连
C．CuO高温加热分解也可以得到Cu2O
D．上述装置中，阳极的电极反应式是2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
解析：利用电解反应制取Cu2O时，铜被氧化，应用铜作阳极，连直流电源的正极；石墨是电解池的阴极，与电源的负极相连。
答案：B
8．(2014·长春市第一次调研)如图所示的两个实验装置，溶液的体积均为200 mL。开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol/L，工作一段时间后，测得导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液的体积变化，下列叙述中正确的是( )
A．产生气体的体积(标准状况)：①>②
B．溶液的pH变化：①减小，②增大
C．电极上生成物质的质量：①＝②
D．电极反应式：①中阳极2Cl－－2e－===Cl2↑，②中负极2H＋＋2e－===H2↑
解析：本题考查考生对原电池和电解池原理的理解和掌握，意在考查考生的分析和判断能力。①的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，导线中通过0.02 mol电子时，V(Cl2)＝n(Cl2)Vm＝0.01 mol×22.4 L/mol＝0.224 L，②中的正极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，导线中通过0.02 mol电子时，V(H2)＝n(H2)Vm＝0.01 mol×22.4 L/mol＝0.224 L，所以产生气体的体积：①＝②，A项错误；①相当于电解CuCl2本身，生成的Cl2与H2O反应，从而使溶液pH减小，②相当于Zn和稀H2SO4中的H＋反应，所以H＋减少，酸性减弱，溶液pH增大，B项正确；由以上分析可知，m(Cl2)＝n(Cl2)M(Cl2)＝0.01 mol×71 g/mol＝0.71 g，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，导线中通过0.02 mol电子时，m(Cu)＝n(Cu)M(Cu)＝0.01 mol×64 g/mol＝0.64 g，所以①电极上生成物质的质量为0.71 g＋0.64 g＝1.35 g，由以上分析可知，m(H2)＝n(H2)M(H2)＝0.01 mol×2 g/mol＝0.02 g，所以②电极上生成物质的质量为0.02 g，①>②，C项错误；②中负极：Zn－2e－===Zn2＋，D项错误。
答案：B
9．某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )
A．阴极只析出H2
B．阳极先析出Cl2，后析出O2
C．电解最后阶段为电解水
D．溶液pH不断增大，最后为7
解析：电解质溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(SO)＝3∶3∶1，开始电解产生H2和Cl2，同时生成OH－中和H2SO4，且生成OH－多，最后相当于电解水，因而pH>7，阴极只生成H2。三个阶段分别为电解HCl、NaCl、H2O。
答案：D
10．将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是( )
A．整个过程中两电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑不可能同时发生
B．电解至C点时，往电解质溶液中加入适量CuCl2固体，即可使电解质溶液恢复至原来的浓度
C．AB段表示电解过程中H＋被还原，pH增大
D．原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1
解析：图像分为三段，因此整个电解过程也有三个过程。第一个过程相当于电解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH增大，C项错误；第二个过程相当于电解CuSO4溶液，因产物中不断生成H2SO4，故酸性不断增强，pH减小；第三个过程相当于电解水。若原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1，则达B点时CuCl2消耗完，接着只电解水，则与图像不符，D项错误；根据B→C，溶液的pH明显下降，说明B点时Cl－已耗完，而Cu2＋过量，继续电解，水量减少，由此可判断B项错误；综上分析可知A项正确。
答案：A
二、非选择题
11．如右图所示中的A为直流电源，B为浸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上的a为________极。
(2)滤纸B上发生的总化学反应方程式为：_______________________。
(3)欲在电镀槽中实现在铁上镀锌，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________溶液或________溶液(只要求填两种电解质溶液)。
解析：根据c点酚酞变红，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两点短路后，e为阳极，反应为Zn－2e－===Zn2＋。阴极上镀锌，则阴极反应为Zn2＋＋2e－===Zn。电解液用含镀层离子的电解质，所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。
答案：(1)正
(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
(3)Zn－2e－===Zn2＋ Zn2＋＋2e－===Zn
ZnSO4 Zn(NO3)2
12．(2014·江苏昆山检测)现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。请回答下列问题：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极的电极反应式为________________________。
(2)电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中含有的Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，使用的试剂有：
a．Na2CO3溶液
b．Ba(OH)2溶液
c．稀盐酸
其合理的加入顺序为________(填试剂序号)。
(3)如果在容积为10 L的离子交换膜电解槽中，1 min内在阳极可产生11.2 L(标准状况)Cl2，这时溶液的pH是(设体积维持不变)________________________。
解析：(1)与电源正极相连的电极为阳极，Cl－放电。
(2)为了除尽杂质，除杂剂要稍过量，所以要考虑后加的试剂能够将前面加入的过量试剂也除去，最后加入的物质可依靠其特性如挥发性而除去。
(3)由2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑可知：
n(NaOH)＝2n(Cl2)＝2×＝1 mol，
c(OH－)＝c(NaOH)＝＝0.1 mol/L所以溶液的pH＝13。
答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)bac
(3)13
13．(2014·温州高二检测)25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L－1 CuSO4溶液。5 min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。
试回答下列问题：
(1)发生氧化反应的是________极，电极反应为__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入________mol的________。
(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差________g，电解液的pH________(填“变小”、“变大”或“不变”)。
解析：(1)n(CuSO4)＝2.0 L×0.5 mol·L－1＝1.0 mol，而在阴极析出的Cu为＝0.1 mol，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(2)总反应：
2CuSO4＋2H2O2Cu ＋ O2↑ ＋ 2H2SO4
2 2 2 1 2
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol 0.1 mol
所以电解后c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1。
故pH＝－lg0.1＝1。
(3)电解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脱离该体系，即相当于0.1 mol CuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1 mol CuO。
(4)此时为电镀池，阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，因此若阴极上析出6.4 g铜，则阳极溶解6.4 g铜，电解后两铜片质量差为6.4 g＋6.4 g＝12.8 g，而电解液的pH不变。
答案：(1)阳 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)1
(3)0.1 CuO
(4)12.8 不变
14．(2014·福建龙岩高二期中)右图由莫菲滴管改装成的微型电解装置。
(1)若用该装置来电解含3 mol NaCl和1 mol H2SO4的混合溶液，已知a、b两极均为石墨。当从导管口收集到44.8 L(标准状况下)氢气时，阳极生成的气体及对应的物质的量________。
(2)若b极是铜锌合金，a极是纯铜，电解质溶液中含有足量的Cu2＋，通电一段时间后，若b极恰好全部溶解，此时a极质量增加7.68 g，溶液质量增加0.03 g，则合金中Cu、Zn的物质的量之比为________。
解析：(1)生成44.8 L H2，转移4 mol电子，则阳极将生成1.5 mol Cl2和0.25 mol O2。
(2)a极增加7.68 g Cu，其物质的量为0.12 mol，由得失电子守恒可知，b极Cu、Zn的物质的量之和为0.12 mol，溶液中部分Cu2＋变成Zn2＋，即：
Cu2＋ ～ Zn2＋ Δm
64 g 65 g 1 g
溶液质量增加0.03 g，可知Zn的物质的量为0.03 mol，所以Cu、Zn的物质的量之比为0.09∶0.03，即3∶1。
答案：(1)1.5 mol Cl2,0.25 mol O2
(2)3∶1
15．(2014·江门模拟)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g水。
(1)电解时，电解池的阳极应连接________(填序号)。
A．NiO2 B．Fe
C．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2
(2)电解M(NO3)x溶液时某一极质量增加了m g，金属M的相对原子质量的计算式为________(用m、x表示)。
(3)此蓄电池电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，转移相同量的电子时，阳极产生气体________L(标准状况)，电解后溶液加水稀释至1 L，溶液的pH为________。
解析：(1)电解池的阳极应连原电池的正极，故连NiO2。
(2)蓄电池工作时，消耗0.36 g水，通过0.02 mol电子，由电子守恒知＝0.02，M＝50mx。
(3)通过电子0.02 mol，首先产生0.005 mol Cl2，转移电子的物质的量为0.01 mol，然后发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生O2为＝0.0025 mol，V气＝(0.002 5 mol＋0.005 mol)×22.4 L/mol＝0.168 L。产生n(H＋)＝0.0025 mol×4＝0.01 mol，c(H＋)＝0.01 mol/L，pH＝2。
答案：(1)A
(2)50mx
(3)0.168 2
课件60张PPT。成才之路 · 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 · 选修4 电化学基础 第四章第三节 电解池第四章第2课时 电解原理的应用第四章日常生活中，人们经常使用的螺丝刀、板手、水龙头、以及自行车的车圈、金属装饰品等，表面有一层亮度高且耐磨，耐腐蚀的金属，它们都是电镀制品，你知道这层金属是怎样附着在铁的表面上的吗？●新知导学1．电解饱和食盐水以制烧碱、氯气和氢气
(1)在NaCl溶液中存在着Na＋、Cl－、H＋、OH－四种离子，且阴、阳离子的放电顺序为：Cl－>OH－，H＋>Na＋。即阴、阳两极的电极反应分别为：
阳极：________________，发生了________反应。
阴极：________________，发生了________反应。
(2)总反应式：
化学方程式：____________________________________。
离子方程式：___________________________________。氧化 还原 2．电镀
(1)定义：电镀是应用________原理在某些金属表面镀上一薄层其他________或________的方法。
(2)电镀池的构成电解金属合金镀层金属待镀的金属制品含有镀层金属离
子的溶液3．电解精炼铜纯铜粗铜Cu2＋＋2e－===CuCu－2e－===Cu2＋CuSO4溶液4．电冶金
(1)金属冶炼的本质：使矿石中的__________获得电子，从它们的化合物中_____出来。如Mn＋＋ne－===M。
(2)电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些________单质的制取，如冶炼________________等活泼金属。
(3)电解熔融的氯化钠
阳极反应：____________________；
阴极反应：____________________；
总反应：__________________________。金属离子还原活泼金属Na、Ca、Mg、Al2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na●自主探究1．(1)电解池与原电池有何本质区别？
(2)电解池和原电池的电极名称是否相同？
提示：(1)电解池将电能转化为化学能，而原电池是将化学能转化为电能。
(2)电解池的两个电极分别为阴极和阳极，原电池的两个电极分别为正极和负极。
2．电解精炼铜时，粗铜中的杂质哪里去了？
提示：精铜中比铜活泼的杂质先失电子成阳离子进入溶液，在精铜表面上这些离子得电子能力比Cu2＋弱，所以留在溶液中；比铜不活泼的金属杂质不失电子，随着电解的进行它们会沉积在阳极下，称为“阳极泥”。电解原理的应用 ●教材点拨●典例透析(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________________________。
③该反应的总反应方程式是：________________。
(2)如果用电解方法精炼粗铜，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________。【解析】 (1)X为阴极：2H＋＋2e－===H2↑。Y为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，用湿润的KI淀粉试纸可检验Cl2。
(2)精炼铜时，粗铜接阳极。Y电极是粗铜，X电极是精铜。
【答案】 (1)①2H＋＋2e－===H2↑
②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的KI淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色1．(2014·荷泽统考)金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
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●变式训练
解析：A项，阳极发生氧化反应。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原电池与电解池的比较 ●教材点拨2.电化学计算的基本方法
电解池的计算包括两极产物的定量计算，溶液的pH的计算，相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算，根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算，不论哪类计算，均可归纳为下列三种：
(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。(2)根据总反应式中的计量关系进行计算：先写出电极反应式，再写出总反应式或直接运用总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
(3)根据关系式计算：借得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
3．电解后溶液的pH的变化
电解往往不只是在电极表面发生了一些变化，电解质溶液也会发生相应的变化，尤其是溶液的pH。
(1)pH变化的原因
电解时，由于阴、阳两极参加反应的OH－和H＋相对数目多少不同，或电解质本身电解，造成电解质溶液的OH－和H＋浓度发生了变化，从而引起溶液的pH改变。
(2)电解与电解质溶液pH变化的关系
Ⅰ.使用惰性电极
①一般规律
a．电解水型
电极反应：阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
实例：H2SO4(aq)——pH变小；NaOH(aq)——pH变大；Na2SO4(aq)——pH不变。b．电解质分解型
电极反应：阴极：电解质本身电离出的阳离子放电；
阳极：电解质本身电离出的阴离子放电。
实例1：HCl(aq)——pH变大。
变化原因：HCl本身电离出的H＋放电，使溶液中H＋浓度变小。
实例2：CuCl2(aq)——pH变化复杂。
变化原因：若产生的Cl2溶于该溶液，则pH变小。若Cl2完全排出，则由于溶液中CuCl2浓度变小，使水解程度变强，但c(H＋)减小pH变大。c．放氢生碱型
电极反应：阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：电解质本身电离出的阴离子放电
实例：NaCl(aq)——pH变大；K2S(aq)——pH变大。
变化原因：水电离出的H＋放电，破坏了水的电离平衡，使水电离产生的OH－浓度变大。
d．放氧生酸型
电极反应：阴极：电解质本身电离出的阳离子放电；
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
实例：CuSO4(aq)——pH变小；AgNO3(aq)——pH变小。
变化原因：水电离出的OH－放电，破坏了水的电离平衡，使水电离产生的H＋浓度变大。
②特殊情况
例如，用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极H＋放电，本该使溶液中OH－浓度变大，但OH－与Mg2＋结合生成沉淀，电解完全后变为纯水。Ⅱ.使用非惰性电极
①电解精炼铜
电解精练铜时，阳极的粗铜中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质，除Cu放电进入溶液外，还有Zn、Fe、Ni放电变为Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋进入溶液，但由于Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋比Cu2＋难以还原，留在溶液中，且Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋的水解程度比Cu2＋小，所以，电解质溶液的pH变大。
②电镀
若用镀层金属做阳极，从电镀原理看，有多少阳极镀层金属放电变为相应离子进入溶液，就有多少该离子从阴极镀件上析出，故电解质溶液的pH不变。
③特殊情况
例如，用铁做阳极电解NaCl溶液，阳极铁放电产生Fe2＋进入溶液，阳极H＋放电，本该使溶液中OH－浓度变大，但OH－与Fe2＋结合生成沉淀，故该溶液电解后仍为NaCl溶液，pH不变。
综上所述，判断电解时溶液的pH变化既要考虑电极反应(离子放电情况)又要考虑溶液中离子反应情况，全面分析，方得真知。4．电解时离子的放电规律
(1)用惰性电极( C、Pt、Au等)电解
(只需阳极是惰性材料)，电解质溶液中的阴离子在阳极失去电子放电，溶液中的阳离子在阴极得到电子放电。
(2)用金属作电极(除Pt、Au)电解
阳极金属单质本身失去电子放电，电解质溶液中的阳离子在阴极得到电子放电。
(3)阳离子在阴极上放电顺序(根据金属活动性顺序记忆)
Au3＋>Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋注意：①Fe3＋得电子能力比Cu2＋强。
②Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋在强酸溶液中不放电(但是浓度大时，可先于水优先放电)
③Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋在水溶液中不放电，只有在熔化状态下放电。
(4)阴离子在阳极上放电顺序
①惰性电极(如铂、石墨等)：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－；
②非惰性电极(除铂、金之外的金属)：阳极金属本身失去电子形成阳离子进入溶液。●典例透析A．④②①③ B．④③①②
C．④③②① D．①③②④
【解析】 若H＋放电，pH增大，若OH－放电，pH减小。③中Zn电极参与反应，电解质溶液pH基本不变。④中阳极上H＋放电，溶液渐渐成碱性。②正极上H＋放电，导线上通过0.2 mol电子时，溶液中减少了H＋的物质的量为0.2 mol，根据原溶液体积和浓度，H＋的物质的量减少为0.04 mol，浓度变为0.2 mol/L。①中由于OH－放电，当导线上通过0.2 mol电子时，溶液中OH－减少0.2 mol，即H＋物质的量增加0.2 mol，溶液体积为0.2 L，浓度为1 mol/L。故pH大小顺序符合C项。
【答案】 C2．(2014·西城区期末测试)关于下列四个装置图的说法，正确的是( )●变式训练
A．①装置中阴极处产生的气体能够使湿润的淀粉KI试纸变蓝
B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连
C．③装置中电子由b极流向a极
D．④装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应解析：A项，电极反应式分别为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极产生的Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；B项，电镀装置中待镀铁制品(镀件)应与电源负极相连接；C项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的H2失电子，电子由a极流向b极；D项，氯碱工业中阳极产生Cl2，阴极附近溶液中生成NaOH，为防止Cl2与NaOH发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。
答案：D
1．(2014·经典习题选萃)在化学能与电能的转化过程中，下列叙述正确的是( )
A．电解法精炼铜时，电解质溶液中的铜离子浓度不变
B．用惰性材料作电极的电解池装置中，阳离子在阳极放电，阴离子在阴极放电
C．电镀时，电镀槽里的阳极材料发生氧化反应
D．原电池的负极与电解池的阴极都发生氧化反应解析：电解法精炼铜时，由于粗铜中含有比铜活泼的金属，先放电形成离子进入溶液，而电解质溶液中的铜离子在阴极放电，导致电解质溶液中的铜离子浓度减小，A错误；用惰性材料作电极的电解池装置中，阳离子在阴极放电，阴离子在阳极放电，B错误；电镀时，电镀槽里的阳极材料直接放电，发生氧化反应，C正确；原电池的负极与电解池的阳极都发生氧化反应，D错误。
答案：C2．(2014·经典习题选萃)关于如图所示各装置的叙述中，正确的是( )
A．装置①是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
B．装置①中，铁作负极，电极反应式为：Fe3＋＋e－===Fe2＋C．装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深
D．若用装置③精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液
解析：装置①中Fe比Cu活泼，Fe为负极，电极方程式为：Fe－2e－===Fe2＋，总反应为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。装置②为胶体的电泳实验，Fe(OH)3胶体粒子带正电，在电场中向阴极移动，石墨Ⅱ是阴极，C项正确。装置③由电流方向可知c为阳极、d为阴极，精炼铜时阳极为粗铜、阴极为纯铜，电解液含Cu2＋，D项错误。
答案：C答案：B4．(2014·高考广东卷)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则( )
A．电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu解析：本题综合考查原电池与电解池知识，意在考查考生对电化学原理的掌握情况。首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，所以电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ(电流方向与电子流动方向相反)，A正确。电极Ⅰ上铝失电子发生氧化反应，B错。电极Ⅱ上有铜析出，C错。电极Ⅲ的电极反应：Cu－2e－===Cu2＋，D错。
答案：A5．(2014·安庆检测)某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
(1)甲装置的名称是________；乙装置的名称是________；Zn为________极；Pt为________极。(2)写出电极反应式：Cu极________；C极________。
(3)当甲中产生0.1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为________；乙中产生的气体在标准状况下的体积应为________。
(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色________(填“变深”“变浅”或“无变化”)。
(5)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；乙中溶液的pH将________。解析：(1)Zn、Cu和稀硫酸可构成原电池，其中Zn是负极，Cu是正极；乙装置是电解池，C为阴极，Pt为阳极。(2)Cu电极上发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑；C电极上也发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。(3)通过甲、乙装置中电子的物质的量相等，当甲中产生0.1 mol H2时，电路中通过0.2 mol电子，乙中析出0.1 mol Cu和放出0.1 mol Cl2。(4)若将乙中两个电极都换成铜，则乙装置相当于电解精炼铜的装置，阳极溶解的铜和阴极析出的铜一样多，溶液中Cu2＋的浓度基本不变，溶液的颜色基本不变。(5)若将乙中溶液换成饱和NaCl溶液，则乙装置就是电解饱和食盐水的装置，因反应生成了NaOH，故电解后溶液的pH增大。反应时甲溶液中消耗了H＋，溶液酸性减弱，pH也增大。
答案：(1)原电池 电解池 负 阳
(2)2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu
(3)6.4 g 2.24 L
(4)无变化
(5)增大 增大电镀的妙用
电镀在工业的应用已经遍及国民经济各个生产领域中，如机械制造、无线电通讯、交通运输及轻工业系统，这些工业系统中使用金属镀层的目的是多种多样的。其中应用最多的是为了防止金属制品及其组合件的腐蚀。例如，一辆解放牌载重汽车上，零部件的受镀面积可达10 m2左右，其主要目的是防止金属锈蚀。一些产品使用金属镀层则具有防护和装饰的双重目的，像自行车、钟表等。在一些特殊情况下，电镀金属层则是为了赋予制品一定的物理、机械性能，如增加金属表面反光能力、提高表面导电能力、增加抗磨损能力、提高金属的热稳定性等。第四章 第四节
一、选择题
1．下列有关金属腐蚀的说法正确的是( )
A．金属腐蚀是指不纯金属接触电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀是指在外加电流的作用下，不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气最终转化为铁锈
D．电化学腐蚀伴有电流产生
解析：金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是指直接发生化学反应的腐蚀，电化学腐蚀是指形成原电池的腐蚀，不需要外加电流，故A、B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气形成氢氧根离子，C错误。
答案：D
2．(2014·株洲检测)以下现象与电化学腐蚀无关的是( )
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯(几乎为纯铁)容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌长期放置后其奖牌的表面变暗
解析：A项黄铜发生电化学腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜；B项生铁中含较多的碳，比软铁芯在电解质作用下更容易形成原电池而生锈；C项铁质器件附有铜质配件时，接触电解质溶液，铁作负极，易被腐蚀生成铁锈；D项银质奖牌久置后表面生成硫化银而变暗，属化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。
答案：D
点评：化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别是有无形成原电池。
3．(2014·沈阳高二检测)钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；
②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。
下列说法正确的是( )
A．反应①②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
解析：反应①②中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确，B项错误；铜和钢构成原电池，钢制水管腐蚀速率加快，C项错误；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错误。
答案：A
4．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是( )
A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中
C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极
解析：A、B中形成的原电池都是铁作负极，加速钢铁腐蚀；D中铸铁管作阳极，加速腐蚀；C中锌比铁活泼，铁作正极，故选C。
答案：C
5．(2014·甘肃天水高二期中)如图，拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到贴近金属条一边的溶液出现粉红色，该金属条可能是( )
A．Cu B．Al
C．Zn D．Mg
解析：溶液出现粉红色是铁发生吸氧腐蚀生成OH－导致的。
答案：A
6．(2014·广州潮州质检)镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol电子发生转移，则下列说法正确的是( )
①有5.6 g金属被腐蚀 ②有6.5 g金属被腐蚀 ③在标准状况下有2.24 L气体放出 ④在标准状况下有1.12 L气体放出
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
解析：镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn－2e－===Zn2＋，当有0.2 mol电子转移时，有0.1 mol Zn溶解，在正极上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2。
答案：B
7．(2014·北京海淀)下列说法中，正确的是( )
①镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀 ②钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·nH2O
③锌和铁构成原电池时，铁作负极 ④铅蓄电池中铅作负极，PbO2作正极，两极浸到稀H2SO4中
A．②④ B．①③
C．①②③ D．①②③④
解析：镀层破损后，白铁形成原电池时，因为锌比铁活泼，易失电子，从而保护了铁，而马口铁破损后，因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀，所以在镀层破损后，马口铁比白铁更易被腐蚀，①说法错误。钢铁无论发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，铁都是失电子变成Fe2＋，吸氧腐蚀更普遍，O2得电子变成OH－，与Fe2＋结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中很易被氧化成Fe(OH)3，因此铁锈的成分常用Fe2O3·nH2O表示，②说法正确。锌和铁构成原电池时，锌比铁活泼，应该是锌作负极，③说法不正确。④说法正确。故A为正确选项。
答案：A
8．(2014·潍坊模拟)下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是( )
A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－H2↑
解析：A选项，若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀，这是外加电流的阴极保护法，正确；B选项，若X为锌棒，开关K置于A处时形成电解池，Fe作阴极被保护，置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，B、C选项正确；若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为Fe－2e－Fe2＋，D错误。
答案：D
9．钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。下列说法正确的是( )
A．反应①②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
解析：反应①中水既不是氧化剂，也不是还原剂，B项错。选项C中钢质(主要成分是Fe)水管与铜质(主要成分是Cu)水龙头构成原电池，较活泼的钢质水管腐蚀速率加快，C项错。钢铁可认为是铁碳合金，在潮湿的空气中构成了原电池，易发生电化学腐蚀而使铁生锈。
答案：A
10．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图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩内保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是( )
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升
B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
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：Ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，左端液面上升；Ⅱ中盐酸挥发，和铁钉反应生成H2，腐蚀最严重，Ⅱ中左端下降；Ⅲ中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎不腐蚀。
答案：B
二、非选择题
11．(1)钢铁容易生锈的主要原因是钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。在空气酸度不大的环境中，该原电池的负极是___ _____，负极反应式为_____________；正极是___________，正极反应式为_____________。
(2)下列装置中，能对Fe片腐蚀起防护作用的有________(填序号)。
解析：(1)在空气酸度不大的环境中，钢铁发生吸氧腐蚀，负极是铁，发生反应Fe－2e－Fe2＋，正极是C，发生反应O2＋2H2O＋4e－4OH－，(2)c是牺牲阳极的阴极保护法，d是外加电流的阴极保护法。
答案：(1)Fe Fe－2e－Fe2＋ C O2＋2H2O＋4e－4OH－ (2)cd
12．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有：
________________________________________________________________________；
(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)不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，3、4、5、6发生了电化学腐蚀。负极反应Fe－2e－===Fe2＋，正极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质溶液的存在会使铁锈蚀的速率加快。第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)、亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。
答案：(1)3、4、5、6 Fe－2e－===Fe2＋
(或2Fe－4e－===2Fe2＋)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液存在
(3)电镀、喷油漆等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等
13．(1)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀的形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a. NH3 b．CO2
c. NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极材料的原因是
________________________________________________________________________。
(3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_________________________________________________________。
解析：(1)①冒气泡的原因是Al与NaOH发生反应，离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；使AlO转变成Al(OH)3沉淀，最好是通入CO2，若加HNO3沉淀容易溶解。
②阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有H2O参加，故电极反应式为：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。
(2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋。
(3)铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。
答案：①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ b
②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋，使电解质溶液中的Cu2＋保持不变
(3)N 牺牲阳极的阴极保护法
14．金属由于其优良的物理化学性能，在工农业生产以及国防中大量使用。钢铁是应用最广的金属材料，但是钢铁材料的腐蚀也使我们损失惨重。因此对其的防护是十分必要的。防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法：如制成耐腐蚀合金，表面“烤蓝”，电镀另一种金属以及电化学保护等方法。
(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀，请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应：
负极：_____________________________________________________________________；
正极：_____________________________________________________________________。
(2)合金的性能各种各样，人们根据需要生产出种类繁多的合金材料。
请回答：①作为建筑材料的铝合金利用了该合金的哪些特性(至少回答两点)?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②由于人体摄入较多的Al，对人的健康有害，所以现在不主张使用铝制炊具。你认为生产炊具的材料最好是________，理由是___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)钢铁表面常电镀一层Cr而达到防腐蚀的目的，这是由于Cr具有优良的抗腐蚀性能。请回答：电镀过程中，阴极是________，电解质一定含有________离子，阳极材料是________；电镀Cr时，不能使用CrO或Cr2O作为镀液，请说明原因：____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：根据原电池反应原理，不难回答问题(1)，对于(2)注意联系日常生活接触到的铝和不锈钢知识。问题(3)考查电解电镀原理，阴极发生的是还原反应，故可以使Cr3＋还原成Cr而析出，由于电解液中的Cr3＋不断消耗，因此要有阳极溶解补充。故阳极应为Cr。同时要掌握电解过程中阴阳离子的定向移动问题。
答案：(1)2Fe－4e－===2Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)①主要利用了合金的强度较高、密度小、耐腐蚀等特点
②不锈钢 不锈钢强度高、耐腐蚀，无有害健康的离子进入食物
(3)镀件 Cr3＋ 纯铬
由于CrO、Cr2O均带有负电荷，电镀过程中向阳极移动，不能在阴极上放电析出Cr
课件53张PPT。成才之路 · 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 · 选修4 电化学基础 第四章第四节 金属的电化学腐蚀与防护第四章
耸立于美国纽约港外一个海岛上15层楼高的自由女神铜像，历来被认为是美利坚合众国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，它和人一样，已经生“病”了。自由女神铜像近百年来一直受着一种“疾病”的折磨，那就是电化学腐蚀。“自由女神”的外壳材料是铜，而支撑整个雕像的内支架却是铁的，在它们之间仅用一层浸透油的毛毡隔开。随着时光的流逝，那一层毛毡失去了隔离作用，而大西洋夹带着盐分的潮湿空气不断地向自由女神进行攻击，无数的原电池便在“自由女神”的身上形成了。这种原电池以铁为负极，铜为正极，夹带盐分的湿空气正好在两极之间起着电解质溶液的作用，结果加速了铁的腐蚀。面对自由女神雕像的腐蚀问题，应采取什么措施和方法？
秦始皇兵马俑一号坑在沉寂了24年后，考古学者对它进行了第三次大规模发掘，同前两次一样，这一次也出土了大量的青铜器，其中有的青铜兵器在地下埋藏两千多年，但出土后依然光亮如新，锋利无比。这些兵器为什么会保存的完整无损呢？在生产生活中如何保护金属制品不受腐蚀呢？●新知导学1．金属的电化学腐蚀
(1)金属腐蚀。
①概念：金属或合金与周围的_______________物质发生__________反应而引起损耗的现象。
②实质：金属原子________电子变成阳离子的过程。即金属发生了________反应。
③类型：根据与金属___________不同，可分为_____腐蚀和________腐蚀。气体或液体氧化还原失去氧化接触的介质化学电化学(2)化学腐蚀。
金属与接触到的________气体(如O2、Cl2、SO2等)或________液体(石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而______。
(3)电化学腐蚀。
①概念：____的金属与_______溶液接触时，会发生_____ ___反应，比较_____的金属_____电子而被氧化。
②实例：在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层__________的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好构成了________。其中，___是负极，___是正极。
③析氢腐蚀和吸氧腐蚀。干燥非电解质加快不纯电解质原电池活泼失去电解质溶液原电池铁碳
A．析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液_____较强，腐蚀过程中有___放出。
负极反应：_______________；
正极反应：________________；
总反应：_____________________。酸性 H2Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑B．吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜_________或呈______ ____时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。电极反应如下：
负极：_________________；
正极：_______________________；
总反应：__________________________。
最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：
_______________________________。
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。酸性很弱中性、碱性2Fe－4e－===2Fe2＋2H2O＋O2＋4e－===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32．金属的电化学防护
金属的防护一般有三条途径：
(1)改变金属内部结构，如制成______________________；
(2)涂保护层，如______________________等；
(3)电化学保护法：
①牺牲阳极的阴极保护法。
应用________原理，让被保护金属作_____，另找一种活泼性较强的金属作____。
②外加电流的阴极保护法。
利用_______原理，把被保护的钢铁设备作为___极，用惰性电极作为辅助___极。在电解质溶液里，接外加_____电源。抗腐蚀的合金—不锈钢 喷油漆、涂油脂、搪瓷 原电池 正极 负极 电解池 阴 阳 直流 ●自主探究1．纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀？
提示：化学腐蚀。
2．铁在自然界中发生的腐蚀主要是哪类腐蚀？
提示：主要是电化学腐蚀，其中以吸氧腐蚀为主。3．(1)自行车淋雨后为什么更容易生锈？
(2)为了防锈，淋雨后的自行车应怎样处理？
提示：(1)雨水中溶解了大量的硫和氮的氧化物，其酸性较强，金属器件淋雨后更容易形成原电池而发生电化学腐蚀。
(2)先用自来水冲洗，再用干抹布擦干。最好的在磨损的地方涂少量润滑油。
4．电化学防护的实质是什么？
提示：电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 ●教材点拨提示：只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。2．钢铁生锈的过程和特点
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀都是铁原子失电子生成Fe2＋。提示：析氢腐蚀和吸氧腐蚀通常同时存在，但因为酸性较强的环境不多，所以吸氧腐蚀较为普遍。●典例透析
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．红墨水回升时，碳极反应式：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－
D．具支试管中溶液pH逐渐减小
【解析】 生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池，负极是铁，铁失去电子发生氧化反应，碳是正极，正极发生还原反应：开始时，因酸性较强发生析氢腐蚀，一段时间后导管内液面回升且略高于小试管液面，说明具支试管中气体压强减小，即此时发生吸氧腐蚀，反应式是2H2O＋O2＋4e－=== 4OH－，故溶液的pH增大，A、B、D错误；C正确。
【答案】 C1．铜制品上的铝质铆钉，在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为( )
A．形成原电池，铝作负极
B．形成原电池，铜作负极
C．形成原电池时，电流由铝流向铜
D．铝质铆钉发生了化学腐蚀●变式训练
解析：电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应，金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极；电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜流向铝。
答案：A金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护 ●教材点拨(3)有无保护措施的：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极金属的腐蚀>有外接电源的阴极金属腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
提示：对于活动性不同的两金属，活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐蚀越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越慢。2．金属腐蚀的防护方法
(1)改变金属的内部组织结构。
例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。
(2)在金属表面覆盖保护层。
在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。
以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。例如，船身、车厢、水桶等常涂油漆；汽车外壳常喷漆；枪炮、机器常涂矿物性油脂等。
②用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。例如，常用的白铁皮就是在薄钢板的表面热镀上一层锌；自行车钢圈就是用电镀的方法镀上一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍。
③用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。例如，工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。(3)电化学保护法。
①牺牲阳极的阴极保护法。
将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。
②外加电流的阴极保护法。
将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，让其成为阳极。●典例透析
A．Ⅰ是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应式均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应式均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀【解析】 金属的活泼性：Zn>Fe>Cu，故Ⅰ中锌作负极，铁作正极，电解质溶液呈中性，锌发生吸氧腐蚀，铁被保护，负极反应式是Zn－2e－===Zn2＋，属于牺牲阳极的阴极保护法，A正确；Ⅱ中铁作负极，电解质溶液呈酸性，铁发生析氢腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，因为Ⅰ中铁被保护，溶液中无Fe2＋，故加入少量K3Fe(CN)6溶液，无蓝色沉淀产生，B、C、D错误。
【答案】 A
【点评】 判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理，看是利用电解原理的外加电流的阴极保护法还是应用原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法，两者不能混淆。2．如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④ B．④③①②
C．④②①③ D．③②④①●变式训练
解析：②③④实质均为原电池装置。③中Fe为正极被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说，Fe和Cu的金属活动性的差别比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中因铁不纯而发生微电池反应。
答案：C
1．(2014·河北邯郸一模)以下现象与电化学腐蚀无关的是( )
A．镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀
B．纯铁不容易生锈
C．镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛
D．输送氯气的钢管易被氯气腐蚀
解析：A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池，Fe作负极，易被腐蚀；而镀锌铁器表面破损时形成原电池，Fe作正极，被保护。B项中纯铁不能形成原电池，所以不容易被腐蚀。C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流，使人头痛恶心。D项中是铁和Cl2直接发生反应，为化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。
答案：D
2．(2014·湖北荆门检测)下列表面上镀有金属保护层的铁板，当镀层损坏使铁板裸露后，在相同条件下最耐腐蚀的是( )
A．镀锌铁板(白铁 B．镀锡铁板(马口铁)
C．镀银铁板 D．镀铜铁板
答案：A
3．(2014·济宁高二检测)钢铁在潮湿的空气中往往因电化学过程而被腐蚀。下列反应式在钢铁的吸氧腐蚀过程中不存在的是( )
A．Fe－2e－===Fe2＋
B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
D．Fe－3e－===Fe3＋
解析：钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，不会生成Fe3＋，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，总反应式为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，故选D。
答案：D4．(2014·陕西西工大附中)如图所示，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中铁比铜活泼，铁作负极发生氧化反应，铜作正极，发生还原反应，电极反应负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，因此A、C不正确。b中铝比铁活泼，铝作负极，发生氧化反应，铁作正极，发生还原反应，电极反应负极：4Al－12e－===4Al3＋，正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－，因此B正确，D不正确。
答案：B5．(2014·合肥高二调研)(1)用铝质饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该种腐蚀属________，反应的化学方程式表示为________；若用铝质饭盒盛放食盐(含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀叫________，反应原理是(写电极反应式和总的电极反应方程式)________________。
(2)分析下图写出有关反应式。
①铁棒上：___________________________________，
②碳棒上：___________________________________，
③溶液里：___________________________________。答案：(1)化学腐蚀
2Al＋6CH3COOH===2Al(CH3COO)3＋3H2↑
电化学腐蚀 负极：4Al－12e－===4Al3＋
正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
总反应：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
(2)①2Fe－4e－===2Fe2＋
②O2＋2H2O＋4e－===4OH－
③2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3补牙剂与原电池
常用的补牙剂中有一种汞合金，它含有几乎等质量的汞、银、锡、铜和锌。这种补牙剂十分坚固，耐腐蚀，不产生有毒物质或可溶性物质。但是，用了这种补牙剂的人可能会碰到一个麻烦，当他们享用口香糖或糖果时，如果补过的牙不小心咬到包装用的铝箔——啊！疼！
据牙科医生说，两颗坏牙上的补牙剂接触时也会产生疼痛。这是为什么呢？
补牙剂汞合金中含有组成大致为Ag2Hg3、Ag3Sn、SnxHg (x＝7～9)的物质，它们可能发生电极反应，如：
