一、主干知识——在微点判断中澄清
1.判断下列有关原电池原理叙述的正误
(1)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极 ( )
(2)原电池中负极发生的反应是还原反应 ( )
(3)原电池中电流的方向是负极→导线→正极 ( )
(4)在原电池中阴离子移向负极 ( )
(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动 ( )
(6)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属 ( )
(7)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高 ( )
2.判断下列有关原电池的应用和化学电源叙述的正误
(1)二次电池的放电过程,负极质量一定减小 ( )
(2)可充电电池的充、放电过程是可逆反应 ( )
(3)铅酸蓄电池充电时,正极接直流电源正极,发生还原反应 ( )
(4)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池 ( )
(5)若将2Fe3++Fe3Fe2+设计成原电池,可用锌、铁作电极材料 ( )
(6)足量的Zn与稀H2SO4反应时,滴入CuSO4溶液可以加快反应速率,因为c(S)增大 ( )
(7)增大电解质溶液的浓度,能加快原电池的反应速率 ( )
3.判断下列有关电解池叙述的正误
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程 ( )
(2)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现 ( )
(3)直流电源跟电解池连接后,电子从电源负极流向电解池阳极 ( )
(4)电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色 ( )
(5)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极 ( )
(6)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极 ( )
(7)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+ ( )
(8)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag++2H2O4Ag+4H++O2↑ ( )
(9)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu+2HClCuCl2+H2↑ ( )
4.判断下列有关电解池的应用叙述的正误
(1)在镀件上电镀铜时,也可以用惰性材料作阳极,用硫酸铜溶液作电解液 ( )
(2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料 ( )
(3)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变 ( )
(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可以电解MgO和AlCl3 ( )
(5)电解饱和食盐水时,阴极发生氧化反应:2Cl--2e-Cl2↑ ( )
(6)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液,变红色的区域为阳极区 ( )
(7)电解饱和食盐水时,阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁) ( )
(8)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠 ( )
5.判断下列有关金属的腐蚀与防护叙述的正误
(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 ( )
(2)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+ ( )
(3)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用 ( )
(4)若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀 ( )
(5)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀 ( )
(6)纯铁不易腐蚀,生铁易腐蚀,是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀 ( )
(7)在铁制品表面镀锌,是为了防止铁制品腐蚀,而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用 ( )
(8)铁闸门可与外加电源的正极相连,起到保护作用 ( )
二、综合思维——在知识融会中贯通
(一)原电池
原电池 的工作 原理 能量变化 化学能转化为电能
形成条件 两个活泼性不同的电极
电解质溶液
闭合回路
自发的氧化还原反应
反应原理
化学 电源 一次电池 碱性锌锰电池、锌银纽扣电池
二次电池 铅酸蓄电池、锂离子电池
燃料电池 氢氧燃料电池
[综合训练]
1.铜锌原电池装置如图所示,下列分析不正确的是 ( )
A.使用盐桥可以清楚地揭示出电池中的化学反应
B.原电池工作时,Cu电极流出电子,发生氧化反应
C.原电池工作时,总反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu
D.原电池工作一段时间,右侧容器中的溶液增重
2.科学家发明了一种新型Zn CO2水介质电池,该电池可将CO2转化为HCOOH。下列说法正确的是 ( )
A.Zn为正极
B.CO2发生还原反应
C.电子由正极流向负极
D.电能转化为化学能
3.(2025·潍坊高二期中)我国科学家发现海泥细菌电池在海水/海泥界面产生天然电压。下列关于海泥细菌电池的说法错误的是 ( )
A.电极电势:B
B.海泥做电池的电子导体
C.负极电极反应式:CH2O-4e-+H2OCO2+4H+
D.H+由B附近移向A附近
4.(2025·北京丰台高二检测)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是 ( )
A.M为电源负极,有机物被氧化
B.处理1 mol Cr2时有6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
C.电池工作时,N极附近溶液pH增大
D.Cr2浓度较大时,可能会造成还原菌失活
(二)电解池
电 解 池 原 理 能量变化 电能转化成化学能
形成条件 ①与直流电源相连的两个电极; ②电解质溶液;③闭合回路
反应原理
电 解 池 应 用 氯碱工业 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
电镀 ①镀件作阴极;②镀层金属作阳极;③电镀液中含有镀层金属离子
电冶金 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
电解精炼 粗铜精炼纯铜
[综合训练]
5.如图是一个用石墨作电极,电解稀Na2SO4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。下列有关叙述正确的是 ( )
A.A极生成的气体无色无味,B极生成的气体有刺激性气味
B.收集B极产生的气体,该气体能使带火星的木条复燃
C.A极附近呈红色,B极附近呈蓝色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶液呈碱性
6.(2025·定州高二检测)电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺,下列说法正确的是 ( )
A.镀层金属不可能为黄铜
B.电镀时,镀层金属离子往阳极迁移
C.白口铁皮(镀锌合金)破损时较马口铁皮(镀锡合金)破损时难腐蚀
D.电镀时,通常把待镀的金属制品一端作阴极,把镀层一端与电源的负极相连
7.1886年法国化学家莫桑从电解氟氢化钾(KHF2)的无水氟化氢溶液中制备出了F2,装置如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.a出口的气体为F2
B.电解槽需要用特制材料严格把阴极和阳极分开
C.阴极的电极反应式为2H+2e-H2↑+4F-
D.电解过程中K+和H分别在阴、阳两极放电
8.(2025·济南高二检测)电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极,在直流电的作用下,阳极被溶蚀,产生金属离子,再经一系列水解、聚合及氧化过程,发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物,使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法错误的是 ( )
A.若铁为阳极,则阳极电极反应式为Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+
B.阴极得电子,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.每产生1 mol O2,整个外电路中理论上转移电子数为4NA
D.若铁为阳极,则在处理废水的过程中阳极附近会发生:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O
(三)金属的腐蚀与防护
金属 腐蚀 化学腐蚀
电化学腐蚀:析氢腐蚀;吸氧腐蚀
金属 防护 电化学防护:牺牲阳极法;外加电流法
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
[综合训练]
9.文物的腐蚀是指出土前由于自然的侵蚀、损坏而破坏文物的原貌,电化学腐蚀也是重要因素之一。三星堆是中华文明的重要组成部分,下列出土文物可能涉及电化学腐蚀的是 ( )
A.青铜神树 B.玉璋
C.陶瓷马头 D.黄金面罩
10.(2025·肇庆高二检测)耗资近500亿的深中通道这个工程中使用的钢壳沉管,进行了两种防腐处理,第一种是在表面形成一层特殊的防腐漆,第二种是在沉管的外表面铺设锌块,以利用电化学原理延缓其被腐蚀;进而实现“百年不腐”。下列有关说法正确的是 ( )
A.钢壳为正极
B.镶嵌的锌块可以永久使用
C.第一种处理方法属于表面电镀法
D.锌发生的反应:Zn2++2e-Zn
11.某实验小组利用如图装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后,下列说法错误的是 ( )
A.装置A利用的是牺牲阳极法
B.取a处溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀
C.向c处滴加几滴酚酞溶液,变红
D.在d处上方放置湿润的淀粉 KI试纸,试纸变蓝
三、迁移应用——在课题活动中践行
课题活动 电化学在生产生活中的应用
化学能可以转化为电能,电能也可以转化为化学能。不论是哪种形式的能量转化都会对我们的生产生活起到至关重要的作用,比如锂电池的研制使新能源汽车的发展如虎添翼,又如利用电解池原理实现了物质的制备、电镀、电解精炼以及污水的处理等。
探究目标(一) 原电池的原理及应用
自2019年诺贝尔化学奖颁发给了锂电池研发者,锂电池最近几年获得了快速的发展。在生产生活的方方面面都有锂电池的影子,锂电池也成了高考考查的热门,最近几年尤其以锂电池为载体的考查更是热门。一种LiPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。下图为其工作示意图,LiPON薄膜只允许Li+通过,电池反应为LixSi+LCoO2Si+LiCoO2。
1.该电源的正极是哪一极 该电极的电极反应式如何书写
2.充电时,外接电源的正负极与该电源的哪一极相连接
3.充电时,当外电路通过0.2 mol电子时,非晶硅薄膜上质量变化了多少
4.又知LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图,则电池放电时正极反应式怎么书写
探究目标(二) 电解池原理的重要应用
在电镀车间的含铬酸性废水中,铬的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两种,其中以Cr(Ⅵ)的毒性最大。电解法处理含铬废水如图,铬最终以Cr(OH)3沉淀除去。
1.阴极反应式如何书写
2.阳极每转移3 mol电子,可处理Cr(Ⅵ)物质的量为多少
3.离子交换膜为哪种交换膜
应用2 电解池在物质制备中的应用
四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂,以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如图所示(a、b为石墨电极,c、d、e为离子交换膜)。
1.M是电源的哪一极
2.c、e分别是哪种交换膜
3.b电极反应是如何书写的
4.制备1 mol (CH3)4NOH,a、b两极共产生标准状况下气体体积为多少
[素养训练]
1.(2024年1月·河南高考适应性演练)一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池,具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点,其工作示意图如下所示,已知电池放电时不断有NaI生成。
下列说法错误的是 ( )
A.放电时a电极为负极
B.固体电解质NASICON含钠离子
C.充电时阳极反应式:3I--2e-
D.转移1 mol e-时,c区和d区的质量差改变23 g
2.某小组采用电渗析法从含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的废水中回收NH3·H2O和H3PO4,装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.阴极区总反应式为2H2O+2N+2e-2NH3·H2O+H2↑
B.c处进入稀氨水,b处流出浓H3PO4溶液
C.膜1为阴离子交换膜,膜2为阳离子交换膜
D.每放出11.2 L(标准状况)H2时,能回收98 g H3PO4
单元整体教学设计与阶段验收评价
一、主干知识——在微点判断中澄清
1.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
2.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
3.(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)√ (9)√
4.(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
5.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)×
二、综合思维——在知识融会中贯通
1.选B 该原电池中锌为负极,铜为正极。使用盐桥能使电池的正负极的反应分开,清楚电池中的化学反应,A正确;原电池工作时,铜电极为正极,发生还原反应,B错误;锌为负极,铜为正极,总反应为锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜,反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu,C正确;右侧溶液中铜离子得到电子生成铜,每转移2 mol电子,有1 mol铜析出,减少64克,盐桥中的2 mol钾离子进入溶液中,溶液质量增加78克,故溶液的质量增加78-64=14克,D正确。
2.选B 新型Zn CO2水介质电池,该电池可将CO2转化为HCOOH,二氧化碳发生还原反应,为正极,则锌为负极。由分析可知,锌为负极,A错误;CO2发生还原反应为原电池的正极,B正确;原电池中电子由负极流向正极,C错误;原电池是化学能转化为电能的装置,D错误。
3.选B 在A极上O2变为H2O,O元素的化合价降低,则A极为原电池的正极,B极为负极,则电极电势:B4.选B M为电源负极,有机物被氧化,故A正确;处理1 mol Cr2时需要6 mol电子,但是同时也会有定量的氧气得到电子,从交换膜左侧向右迁移的氢离子的物质的量大于6 mol,故B错误;电池工作时,N极上氧气得到电子与氢离子结合成水,所以氢离子浓度减小,N附近溶液pH增大,故C正确;当Cr2浓度较大时,其去除率几乎为0,又因为其有强氧化性和毒性,所以可能会造成还原菌的蛋白质变性而失活,故D正确。
5.选B 该装置为电解池,与电源正极相连的B极作阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+;与电源负极相连的A极作阴极,电极反应式为4H2O+4e-2H2↑+4OH-;据此分析解答。A、B电极反应式分别为4H2O+4e-2H2↑+4OH-、2H2O-4e-O2↑+4H+, A电极生成的H2与B电极生成的O2都是无色、无味的,A错误;根据分析,B极作阳极,阳极上生成O2,O2能使带火星的木条复燃,B正确;由电极反应式知,A电极附近溶液呈碱性,B电极附近溶液呈酸性,则A电极溶液呈蓝色,B电极溶液呈红色,C错误;惰性电极电解稀Na2SO4溶液,实际是电解水,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性,D错误。
6.选C 根据电镀的概念,黄铜可以作镀层金属,故A错误;电镀时,镀层金属离子往阴极迁移,故B错误;白铁(镀锌合金)中,镀层破损后,Zn为负极,被腐蚀的是Zn,Fe被保护,马口铁(镀锡合金)中,Fe为负极,被腐蚀的是Fe,Sn被保护,所以镀层破损后,白铁(镀锌合金)比马口铁(镀锡合金)更耐腐蚀,故C正确;电镀时,通常把待镀的金属制品一端作阴极,把镀层一端与电源的正极相连,故D错误。
7.选D a出口的气体是阳极的生成物,阳极反应式为2F--2e-F2↑,故A正确;因为反应中生成氢气和氟气,两者混合会发生爆炸,因此电解槽需要用特制材料严格把阴极和阳极分开,故B正确;阴极得到电子产生氢气,因此阴极的电极反应式为2H+2e-H2↑+4F-,故C正确;K+不放电,电解过程中H和F-分别在阴、阳两极放电,故D错误。
8.选C 由装置图可知,若Fe为阳极,阳极电极反应式为Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+,故A正确;阴极H+得电子发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故B正确;阳极电极反应式为Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+,每产生1 mol O2,整个外电路中理论上转移电子数大于4NA,故C错误;若Fe为阳极,阳极电极反应式为Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+,在处理废水的过程中二价铁还被放出的O2氧化成三价铁,离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,故D正确。
9.选A 电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极,所以需含有两种金属。青铜神树中含有Sn和Cu,可能涉及电化学腐蚀,故A符合题意;玉璋属于玉器,主要成分为无机物,不涉及电化学腐蚀,故B不符合题意;陶瓷马头以黏土为主要原料制成,不涉及电化学腐蚀,故C不符合题意;黄金面罩由黄金制成,只含有金,不涉及电化学腐蚀,故D不符合题意。
10.选A 金属活动性Zn>Fe,即锌块为负极,钢壳为正极,故A正确;锌不断消耗,需要及时补充,不能永久使用,故B错误;第一种处理方法属于涂保护层法,并未进行电镀,故C错误;锌为负极,锌发生的反应:Zn-2e-Zn2+,故D错误。
11.选B 装置A为原电池,利用的是牺牲阳极法,故A正确;装置A中Fe电极上氧气得电子和水反应生成OH-,没有Fe2+生成,所以取a处溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀,故B错误;c处电极上水得电子生成H2和OH-,溶液呈碱性,所以向c处滴加几滴酚酞溶液,变红,故C正确;d处氯离子放电生成氯气,氯气具有氧化性,能氧化碘离子生成碘,淀粉遇碘变蓝色,所以在d处上方放置湿润的淀粉 KI试纸,试纸变蓝,故D正确。
三、迁移应用——在课题活动中践行
探究目标(一)
1.提示:放电时b极为正极,发生反应:LCoO2+xLi++xe-LiCoO2。
2.提示:根据分析,a极为负极,b极为正极,充电时a接负极,b接正极。
3.提示:充电时,电极a为阴极,电极反应式为xLi++xe-+SiLixSi,则当外电路通过0.2 mol电子时,非晶硅薄膜上质量增重0.2 mol×7 g·mol-1=1.4 g。
4.提示:Li++FePO4+e-LiFePO4。
探究目标(二)
[应用1]
1.提示:阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-。
2.提示:阳极每转移3 mol电子,有1.5 mol Fe2+生成,由离子方程式Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++7H2O+6Fe3+可知,1.5 mol Fe2+还原0.25 mol Cr2。
3.提示:Cr2在阳极区与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+,阴极区水放电生成氢气产生OH-,Cr3+和Fe3+通过阳离子交换膜进入阴极区,与OH-反应生成氢氧化物沉淀。
[应用2]
1.提示:根据图中Cl-移动方向可知,电极b是阳极,电极a是阴极,则M是电源的负极,N是正极。
2.提示:左池产物是(CH3)4NOH,说明(CH3)4N+透过交换膜c向左侧移动,则c是阳离子交换膜;Cl-通过d膜向右移动,通入NaCl稀溶液,流出NaCl浓溶液,说明阳极区溶液中Na+通过交换膜e向左迁移,则e是阳离子交换膜。
3.提示:b电极是阳极,电解液呈碱性,则电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。
4.提示:制备1 mol (CH3)4NOH,电路中转移1 mol电子,据得失电子守恒可知,a极产生0.5 mol H2,b极产生0.25 mol O2,共产生0.75 mol气体,在标准状况下的体积为16.8 L。
[素养训练]
1.选D 电池放电时不断有NaI生成,可知放电时a为负极,电极反应式为Na-e-Na+,固体电解质NASICON只允许阳离子通过,固体电解质NASICON含钠离子,通过Na+转移保持两侧电荷守恒,放电时b为正极,电极反应为+2e-3I-;充电时a为阴极,b为阳极,b极反应为3I--2e-,据此分析;根据分析,放电时a电极为负极,A正确;固体电解质NASICON含钠离子,通过Na+转移保持两侧电荷守恒,B正确;充电时b为阳极,b极反应为3I--2e-,C正确;放电转移1 mol e-时,1 mol Na+从c区移出,d区移入1 mol Na+,两区质量差改变46 g,D错误。
2.选A 由题干图示可知,左侧电极室通入的是稀氨水,左侧电极室的产品为NH3·H2O,说明废水中的N通过离子交换膜1进入左侧电极室,故膜1为阳离子交换膜,然后N+OH-NH3·H2O,说明阴极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,右侧电极室的产品为H3PO4,即废水中的H2P、HP经过离子交换膜2进入右侧电极室,与H+结合成H3PO4,即膜2为阴离子交换膜,阳极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+。阴极区发生反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑、N+OH-NH3·H2O;总反应式为二者结合:2H2O+2N+2e-2NH3·H2O+H2↑,A正确;为了增强溶液的导电性,在a处充入稀氨水,在c处充入稀磷酸,b处流出浓氨水,d处流出浓磷酸溶液,B错误;11.2 L(标准状况)H2的物质的量为0.5 mol,当阴极放出0.5 mol H2,转移电子1 mol,阳极室会产生1 mol H+,但是由于进入阳极室的H2P、HP电荷不同,总物质的量只能在0.5~1 mol之间,回收H3PO4质量小于98 g,D错误。
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单元整体教学设计与阶段验收评价
一、主干知识——在微点判断中澄清
二、综合思维——在知识融会中贯通
三、迁移应用——在课题活动中践行
目录
一、主干知识——在微点判断中澄清
1.判断下列有关原电池原理叙述的正误
(1)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极( )
(2)原电池中负极发生的反应是还原反应( )
(3)原电池中电流的方向是负极→导线→正极( )
(4)在原电池中阴离子移向负极( )
(5)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动( )
(6)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属( )
(7)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( )
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2.判断下列有关原电池的应用和化学电源叙述的正误
(1)二次电池的放电过程，负极质量一定减小( )
(2)可充电电池的充、放电过程是可逆反应( )
(3)铅酸蓄电池充电时，正极接直流电源正极，发生还原反应( )
(4)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池( )
(5)若将2Fe3++Fe==3Fe2+设计成原电池，可用锌、铁作电极材料( )
(6)足量的Zn与稀H2SO4反应时，滴入CuSO4溶液可以加快反应速率，因为c(S)增大( )
(7)增大电解质溶液的浓度，能加快原电池的反应速率( )
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3.判断下列有关电解池叙述的正误
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )
(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( )
(3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极( )
(4)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色( )
(5)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极( )
(6)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极( )
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(7)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为
2H2O-4e-==O2↑+4H+( )
(8)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为
4Ag++2H2O 4Ag+4H++O2↑( )
(9)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu+2HCl CuCl2+H2↑( )
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4.判断下列有关电解池的应用叙述的正误
(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液( )
(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( )
(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变( )
(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3 ( )
(5)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl--2e-==Cl2↑ ( )
(6)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区( )
(7)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁) ( )
(8)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠( )
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5.判断下列有关金属的腐蚀与防护叙述的正误
(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
(2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3+ ( )
(3)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用( )
(4)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀( )
(5)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀( )
(6)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀( )
(7)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用( )
(8)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用 ( )
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二、综合思维——在知识融会中贯通
(一)原电池
原电池 的工作 原理 能量变化 化学能转化为电能
形成条件 两个活泼性不同的电极
电解质溶液
闭合回路
自发的氧化还原反应
反应原理
化学 电源 一次电池 碱性锌锰电池、锌银纽扣电池
二次电池 铅酸蓄电池、锂离子电池
燃料电池 氢氧燃料电池
[综合训练]
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1.铜锌原电池装置如图所示，下列分析不正确的是 ( )
A.使用盐桥可以清楚地揭示出电池中的化学反应
B.原电池工作时，Cu电极流出电子，发生氧化反应
C.原电池工作时，总反应为Zn+Cu2+==Zn2++Cu
D.原电池工作一段时间，右侧容器中的溶液增重
解析：该原电池中锌为负极，铜为正极。使用盐桥能使电池的正负极的反应分开，清楚电池中的化学反应，A正确;原电池工作时，铜电极为正极，发生还原反应，B错误;锌为负极，铜为正极，总反应为锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应为Zn+Cu2+==Zn2++Cu，C正确;右侧溶液中铜离子得到电子生成铜，每转移
2 mol电子，有1 mol铜析出，减少64克，盐桥中的2 mol钾离子进入溶液中，溶液质量增加78克，故溶液的质量增加78-64=14克，D正确。
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2.科学家发明了一种新型Zn CO2水介质电池，该电池可将CO2转化为HCOOH。下列说法正确的是 ( )
A.Zn为正极 B.CO2发生还原反应
C.电子由正极流向负极 D.电能转化为化学能
解析：新型Zn CO2水介质电池，该电池可将CO2转化为HCOOH，二氧化碳发生还原反应，为正极，则锌为负极。由分析可知，锌为负极，A错误;CO2发生还原反应为原电池的正极，B正确;原电池中电子由负极流向正极，C错误;原电池是化学能转化为电能的装置，D错误。
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3.(2025·潍坊高二期中)我国科学家发现海泥细菌电池在海水/海泥界面产生天然电压。下列关于海泥细菌电池的说法错误的是 ( )
A.电极电势：BB.海泥做电池的电子导体
C.负极电极反应式：CH2O-4e-+H2O==CO2+4H+
D.H+由B附近移向A附近
解析：在A极上O2变为H2O，O元素的化合价降低，则A极为原电池的正极，B极为负极，则电极电势：B4.(2025·北京丰台高二检测)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中Cr2浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是( )
A.M为电源负极，有机物被氧化
B.处理1 mol Cr2时有6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
C.电池工作时，N极附近溶液pH增大
D.Cr2浓度较大时，可能会造成还原菌失活
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解析：M为电源负极，有机物被氧化，故A正确;处理1 mol Cr2时需要
6 mol电子，但是同时也会有定量的氧气得到电子，从交换膜左侧向右迁移的氢离子的物质的量大于6 mol，故B错误;电池工作时，N极上氧气得到电子与氢离子结合成水，所以氢离子浓度减小，N附近溶液pH增大，故C正确;当Cr2浓度较大时，其去除率几乎为0，又因为其有强氧化性和毒性，所以可能会造成还原菌的蛋白质变性而失活，故D正确。
(二)电解池
电解池 原理 能量变化 电能转化成化学能
形成条件 ①与直流电源相连的两个电极;
②电解质溶液;③闭合回路
反应原理
电解池 应用 氯碱工业 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
电镀 ①镀件作阴极;②镀层金属作阳极;③电镀液中含有镀层金属离子
电冶金 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
电解精炼 粗铜精炼纯铜
[综合训练]
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5.如图是一个用石墨作电极，电解稀Na2SO4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。下列有关叙述正确的是 ( )
A.A极生成的气体无色无味，B极生成的气体有刺激性气味
B.收集B极产生的气体，该气体能使带火星的木条复燃
C.A极附近呈红色，B极附近呈蓝色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈碱性
解析：该装置为电解池，与电源正极相连的B极作阳极，电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+;与电源负极相连的A极作阴极，电极反应式为4H2O+4e-==2H2↑+4OH-;据此分析解答。A、B电极反应式分别为4H2O+4e-==2H2↑+4OH-、2H2O-4e-==O2↑+4H+， A电极生成的H2与B电极生成的O2都是无色、无味的，A错误;根据分析，B极作阳极，阳极上生成O2，O2能使带火星的木条复燃，B正确;由电极反应式知，A电极附近溶液呈碱性，B电极附近溶液呈酸性，则A电极溶液呈蓝色，B电极溶液呈红色，C错误;惰性电极电解稀Na2SO4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D错误。
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6.(2025·定州高二检测)电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺，下列说法正确的是 ( )
A.镀层金属不可能为黄铜
B.电镀时，镀层金属离子往阳极迁移
C.白口铁皮(镀锌合金)破损时较马口铁皮(镀锡合金)破损时难腐蚀
D.电镀时，通常把待镀的金属制品一端作阴极，把镀层一端与电源的负极相连
解析：根据电镀的概念，黄铜可以作镀层金属，故A错误;电镀时，镀层金属离子往阴极迁移，故B错误;白铁(镀锌合金)中，镀层破损后，Zn为负极，被腐蚀的是Zn，Fe被保护，马口铁(镀锡合金)中，Fe为负极，被腐蚀的是Fe，Sn被保护，所以镀层破损后，白铁(镀锌合金)比马口铁(镀锡合金)更耐腐蚀，故C正确;电镀时，通常把待镀的金属制品一端作阴极，把镀层一端与电源的正极相连，故D错误。
7.1886年法国化学家莫桑从电解氟氢化钾(KHF2)的无水氟化氢溶液中制备出了F2，装置如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.a出口的气体为F2
B.电解槽需要用特制材料严格把阴极和阳极分开
C.阴极的电极反应式为2H+2e-==H2↑+4F-
D.电解过程中K+和H分别在阴、阳两极放电
解析：a出口的气体是阳极的生成物，阳极反应式为2F--2e-==F2↑，故A正确;因为反应中生成氢气和氟气，两者混合会发生爆炸，因此电解槽需要用特制材料严格把阴极和阳极分开，故B正确;阴极得到电子产生氢气，因此阴极的电极反应式为2H+2e-==H2↑+4F-，故C正确;K+不放电，电解过程中H和F-分别在阴、阳两极放电，故D错误。
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8.(2025·济南高二检测)电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，再经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法错误的是 ( )
A.若铁为阳极，则阳极电极反应式为Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+
B.阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-
C.每产生1 mol O2，整个外电路中理论上转移电子数为4NA
D.若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生：
4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O
解析：由装置图可知，若Fe为阳极，阳极电极反应式为Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，故A正确;阴极H+得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故B正确;阳极电极反应式为Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，每产生1 mol O2，整个外电路中理论上转移电子数大于4NA，故C错误;若Fe为阳极，阳极电极反应式为Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，在处理废水的过程中二价铁还被放出的O2氧化成三价铁，离子方程式为4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O，故D正确。
(三)金属的腐蚀与防护
金属 腐蚀 化学腐蚀
电化学腐蚀：析氢腐蚀;吸氧腐蚀
金属 防护 电化学防护：牺牲阳极法;外加电流法
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
[综合训练]
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9.文物的腐蚀是指出土前由于自然的侵蚀、损坏而破坏文物的原貌，电化学腐蚀也是重要因素之一。三星堆是中华文明的重要组成部分，下列出土文物可能涉及电化学腐蚀的是 ( )
A.青铜神树 B.玉璋 C.陶瓷马头 D.黄金面罩
解析：电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极，所以需含有两种金属。青铜神树中含有Sn和Cu，可能涉及电化学腐蚀，故A符合题意;玉璋属于玉器，主要成分为无机物，不涉及电化学腐蚀，故B不符合题意;陶瓷马头以黏土为主要原料制成，不涉及电化学腐蚀，故C不符合题意;黄金面罩由黄金制成，只含有金，不涉及电化学腐蚀，故D不符合题意。
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10.(2025·肇庆高二检测)耗资近500亿的深中通道这个工程中使用的钢壳沉管，进行了两种防腐处理，第一种是在表面形成一层特殊的防腐漆，第二种是在沉管的外表面铺设锌块，以利用电化学原理延缓其被腐蚀;进而实现“百年不腐”。下列有关说法正确的是 ( )
A.钢壳为正极 B.镶嵌的锌块可以永久使用
C.第一种处理方法属于表面电镀法 D.锌发生的反应：Zn2++2e-==Zn
解析：金属活动性Zn>Fe，即锌块为负极，钢壳为正极，故A正确;锌不断消耗，需要及时补充，不能永久使用，故B错误;第一种处理方法属于涂保护层法，并未进行电镀，故C错误;锌为负极，锌发生的反应：Zn-2e-==Zn2+，故D错误。
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11.某实验小组利用如图装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是 ( )
A.装置A利用的是牺牲阳极法
B.取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀
C.向c处滴加几滴酚酞溶液，变红
D.在d处上方放置湿润的淀粉 KI试纸，试纸变蓝
解析：装置A为原电池，利用的是牺牲阳极法，故A正确;装置A中Fe电极上氧气得电子和水反应生成OH-，没有Fe2+生成，所以取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀，故B错误;c处电极上水得电子生成H2和OH-，溶液呈碱性，所以向c处滴加几滴酚酞溶液，变红，故C正确;d处氯离子放电生成氯气，氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘，淀粉遇碘变蓝色，所以在d处上方放置湿润的淀粉 KI试纸，试纸变蓝，故D正确。
三、迁移应用——在课题活动中践行
课题活动 电化学在生产生活中的应用
化学能可以转化为电能，电能也可以转化为化学能。不论是哪种形式的能量转化都会对我们的生产生活起到至关重要的作用，比如锂电池的研制使新能源汽车的发展如虎添翼，又如利用电解池原理实现了物质的制备、电镀、电解精炼以及污水的处理等。
探究目标(一) 原电池的原理及应用
自2019年诺贝尔化学奖颁发给了锂电池研发者，锂电池最近几年获得了快速的发展。在生产生活的方方面面都有锂电池的影子，锂电池也成了高考考查的热门，最近几年尤其以锂电池为载体的考查更是热门。一种LiPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。下图为其工作示意图，LiPON薄膜只允许Li+通过，电池反应为LixSi+LCoO2 Si+LiCoO2。
1.该电源的正极是哪一极 该电极的电极反应式如何书写
提示：放电时b极为正极，发生反应：LCoO2+xLi++xe-==LiCoO2。
2.充电时，外接电源的正负极与该电源的哪一极相连接
提示：根据分析，a极为负极，b极为正极，充电时a接负极，b接正极。
3.充电时，当外电路通过0.2 mol电子时，非晶硅薄膜上质量变化了多少
提示：充电时，电极a为阴极，电极反应式为xLi++xe-+Si==LixSi，则当外电路通过0.2 mol电子时，非晶硅薄膜上质量增重0.2 mol×7 g·mol-1=1.4 g。
4.又知LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图，则电池放电时正极反应式怎么书写
提示：Li++FePO4+e-==LiFePO4。
探究目标(二) 电解池原理的重要应用
应用1 电解池在污水处理中的应用
在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两种，其中以Cr(Ⅵ)的毒性最大。电解法处理含铬废水如图，铬最终以Cr(OH)3沉淀除去。
1.阴极反应式如何书写
提示：阴极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-。
2.阳极每转移3 mol电子，可处理Cr(Ⅵ)物质的量为多少
提示：阳极每转移3 mol电子，有1.5 mol Fe2+生成，由离子方程式Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++7H2O+6Fe3+可知，1.5 mol Fe2+还原0.25 mol Cr2。
3.离子交换膜为哪种交换膜
提示：Cr2在阳极区与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+，阴极区水放电生成氢气产生OH-，Cr3+和Fe3+通过阳离子交换膜进入阴极区，与OH-反应生成氢氧化物沉淀。
应用2 电解池在物质制备中的应用
四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)。
1.M是电源的哪一极
提示：根据图中Cl-移动方向可知，电极b是阳极，电极a是阴极，则M是电源的负极，N是正极。
2.c、e分别是哪种交换膜
提示：左池产物是(CH3)4NOH，说明(CH3)4N+透过交换膜c向左侧移动，则c是阳离子交换膜;Cl-通过d膜向右移动，通入NaCl稀溶液，流出NaCl浓溶液，说明阳极区溶液中Na+通过交换膜e向左迁移，则e是阳离子交换膜。
3.b电极反应是如何书写的
提示：b电极是阳极，电解液呈碱性，则电极反应为4OH--4e-==O2↑+2H2O。
4.制备1 mol (CH3)4NOH，a、b两极共产生标准状况下气体体积为多少
提示：制备1 mol (CH3)4NOH，电路中转移1 mol电子，据得失电子守恒可知，a极产生0.5 mol H2，b极产生0.25 mol O2，共产生0.75 mol气体，在标准状况下的体积为16.8 L。
[素养训练]
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1.(2024年1月·河南高考适应性演练)一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有NaI生成。下列说法错误的是 ( )
A.放电时a电极为负极
B.固体电解质NASICON含钠离子
C.充电时阳极反应式：3I--2e-==
D.转移1 mol e-时，c区和d区的质量差改变23 g
解析：电池放电时不断有NaI生成，可知放电时a为负极，电极反应式为Na-e-==Na+，固体电解质NASICON只允许阳离子通过，固体电解质NASICON含钠离子，通过Na+转移保持两侧电荷守恒，放电时b为正极，电极反应为+2e-==3I-;充电时a为阴极，b为阳极，b极反应为3I--2e-==，据此分析;根据分析，放电时a电极为负极，A正确;固体电解质NASICON含钠离子，通过Na+转移保持两侧电荷守恒，B正确;充电时b为阳极，b极反应为3I--2e-==，C正确;放电转移1 mol e-时，1 mol Na+从c区移出，d区移入1 mol Na+，两区质量差改变46 g，D错误。
2.某小组采用电渗析法从含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的废水中回收NH3·H2O和H3PO4，装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.阴极区总反应式为2H2O+2N+2e-==2NH3·H2O+H2↑
B.c处进入稀氨水，b处流出浓H3PO4溶液
C.膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜
D.每放出11.2 L(标准状况)H2时，能回收98 g H3PO4
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解析：由题干图示可知，左侧电极室通入的是稀氨水，左侧电极室的产品为NH3·H2O，说明废水中的N通过离子交换膜1进入左侧电极室，故膜1为阳离子交换膜，然后N+OH-==NH3·H2O，说明阴极的电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，右侧电极室的产品为H3PO4，即废水中的H2P、HP经过离子交换膜2进入右侧电极室，与H+结合成H3PO4，即膜2为阴离子交换膜，阳极的电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+。阴极区发生反应：2H2O+2e-==2OH-+H2↑、N+OH-==NH3·H2O;总反应式为二者结合：2H2O+2N+2e-==2NH3·H2O+H2↑，A正确;为了增强溶液的导电性，在a处充入稀氨水，在c处充入稀磷酸，b处流出浓氨水，d处流出浓磷酸溶液，B错误;11.2 L(标准状况)H2的物质的量为0.5 mol，当阴极放出0.5 mol H2，转移电子1 mol，阳极室会产生1 mol H+，但是由于进入阳极室的H2P、HP电荷不同，总物质的量只能在0.5~1 mol之间，回收H3PO4质量小于98 g，D错误。