【优品】高中化学人教版选修4 第四章课时作业 教案单元测试卷31份

课题：第四章 电化学基础
第一节 原电池
授课班级
课 时
教
学
目
的
知识
与
技能
1、 让学生体验化学能与电能相互转化的探究过程；2、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件；3、能够写出电极反应式和电池反应方程式.
过程
与
方法
1.通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。2.实验引导学生以问题为中心的学习方法，学会发现问题、解决问题的方法。
3、加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法
情感态度
价值观
通过一些实验和科学探究过程，使学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。
重 点
进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式
难 点
原电池的工作原理
知识
结构
与
板书
设计
第四章 电化学基础
第一节 原电池(primary battery)
二、设计原电池
一、原电池工作原理
锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋ 氧化反应；
铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu 还原反应
总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【复习】基础模块中有关原电池内容。
【投影】1、原电池的概念：化学能转化为电能的装置
2、组成原电池的条件：
有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极，活泼性强的做负极
电极材料均插入电解质溶液中，电极可能与电解质溶液反应也可能不反应
两极相连形成闭合回路，可以是导线相连接也可以是两电极接触
【板书】第四章 电化学基础
第一节 原电池(primary battery)
【讲解】我们已所学过的原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。这是什么原因呢？主要是由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。为了避免发生这种现象，我们来设计一种更为科学的原电池装置。
【设计实验】在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥（如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻）连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流计，观察现象。

【学与问】什么是盐桥？
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2＋而带上负电
【现象】
（1）电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极。
（2）铜片上有铜析出，锌片则被溶解。
（3）取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用。
【讲解】发生上述现象的原因是由于锌比铜活泼，容易失去电子变成Zn2＋进入溶液，电子通过导线流向铜片，硫酸铜溶液中的Cu2＋从铜片上获得电子变成铜原子沉积在铜片上。由于电子从锌片流到铜片，所以锌片上发生氧化反应，铜片上发生还原反应。
锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋ 氧化反应；
铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu 还原反应
总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋
【讲解】一定时间后，溶液会因带电离子的积累（ZnSO4溶液中的Zn2＋离子过多，CuSO4溶液中的SO42-离子过多）而阻碍电子的转移。但有盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。于是，锌和CuSO4的氧化还原反应的化学能转变成外电路上电子流动的电能。
【板书】一、原电池工作原理
锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋ 氧化反应；
铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu 还原反应
总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋
【讲解】盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。
【讲解】从分析铜--锌原电池的组成可以看出，原电池是由两个半电池组成的。锌和锌盐溶液组成一个半电池，铜和铜盐溶液组成另一个半电池。中间通过盐桥连接起来。组成半电池的导体叫电极，失去电子的电极为负极，得到电子的电极为正极。不参加电极反应的电极叫惰性电极，如铜电极。
【过渡】根据铜--锌原电池的组成，如何利用一个现有氧化还原反应设计成为原电池？
【板书】二、设计原电池
【讲解】设计原理：从理论上讲，任何一个可自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，还原剂在负极上发生氧化反应，失去的电子通过导线转移到正极上，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应，从而形成闭合回路，外电路中则有电流产生。
【点击试题】根据下列氧化还原反应，设计原电池，指出正负极，写出电极反应。
① Cu+2Fe3＋==2Fe2＋+Cu2＋
② 2Fe3＋+2I-==2Fe2＋+I2
【分析】①铜被氧化，铜作负极，正极应选择比铜不活泼的金属或石墨，用氯化铁溶液作电解质溶液；②发生氧化反应和还原反应的均为离子，因此应选择惰性材料作电极。
【投影]】氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与氧化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。
【小结】原电池作为一种化学电源，当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。
（1）在外电路：
①电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。
②电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。
（2）在内电路：
①电解质溶液中的阳离子向正极移动，因为：正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。
②电解质溶液中的阴离子向负极移动，因为：负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。（硝酸做电解质溶液时，在H+帮助下，NO3-向正极移动得电子放出NO2或NO）
【小结】原电池的基本类型：
（1）只有一个电极参与反应的类型：负极溶解，质量减小；正极本身不参与反应，但是在正极可能有气体产生或正极质量增大。
（2）两个电极都参与反应的类型：例如：充电电池类的：蓄电池、锂电池、银锌电池等。
（3）两个电极都不参与反应的类型：两极材料都是惰性电极，电极本身不参与反应，而是由引入到两极的物质发生反应，如：燃料电池，燃料电池的电解质溶液通常是强碱溶液。
教学回顾：
第一节 原电池
教学目标
体验化学能与电能相互转化的探究过程
教学重点
初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
教学难点
通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。
教学过程
【引入】
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？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。
【板书】§4.1 原电池
一、原电池实验探究
讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点！
【实验探究】(铜锌原电池)
实? 验? 步? 骤
现???????? 象
1、锌片插入稀硫酸
?
2、铜片插入稀硫酸
?
3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸
?
【问题探究】
1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？
2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？
3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H+)如何变化？
4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？
5、电子流动的方向如何？
讲：我们发现检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。
【板书】（1）原电池概念：学能转化为电能的装置叫做原电池。
问：在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？
学生： Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：为什么会产生电流呢？
答：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。
（2）实质：将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。
问：那么这个过程是怎样实现的呢？我们来看原电池原理的工作原理。
（3）原理：（负氧正还）
问：在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？
学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子
问：导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌？
学生：锌流向铜
讲：当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子？
学生：溶液中的氢离子
讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。
讲：我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？
学生：负极（Zn） 正极（Cu）
实验：我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确！
讲：我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为：
负极（Zn）：Zn－2e＝Zn2＋ （氧化）
正极（Cu）：2H＋＋2e＝H2↑（还原）
讲：其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。
注意：电极方程式要①注明正负极和电极材料 ②满足所有守衡
总反应是：Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。
转折：可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液，及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢？
学生：当然能，生活中有形形色色的电池。
过渡：也就是构成原电池要具备怎样的条件？
二、原电池的构成条件
1、活泼性不同的两电极
2、电解质溶液
3、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液
4、自发的氧化还原反应(本质条件)
思考：锌铜原电池的正负极可换成哪些物质？保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成哪些物质？（ C、Fe、 Sn、 Pb、 Ag、 Pt、 Au等）
问：锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗？
判断是否构成原电池，是的写出原电池原理。
（1）镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银 ；铁铜在硫酸中短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠
（2）[锌铜/硫酸（无导线）；碳碳/氢氧化钠] 若一个碳棒产生气体11.2升，另一个产生气体5.6升，判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克？设原硫酸的浓度是1mol/L，体积为3L，求此时氢离子浓度。
（3）银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中，滴入硫酸铜，问是否平衡？（银圈下沉）
（4）Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥（充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂）
（5）铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中
镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中
思考：如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢？
请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池：

此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。
其中，用到了盐桥
什么是盐桥？
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。
盐桥的作用是什么？
可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥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。
三、原电池的工作原理：
正极反应：得到电子 （还原反应）
负极反应：失去电子 （氧化反应）
总反应：正极反应+负极反应
想一想：如何书写复杂反应的电极反应式？
较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式
例：熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：
负极反应式为：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为：2CO2+O2+4e-=2CO32-
电池总反应式：2CO+O2=2CO2
四、原电池中的几个判断
1.正极负极的判断：
正极：活泼的一极 负极：不活泼的一极
思考：这方法一定正确吗？
2.电流方向与电子流向的判断
电流方向：正→负 电子流向：负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动
【教学反思】
第一节 原电池
一、教材分析
本节内容则以必修2第二章第二节《化学能与电能》所涉及的原电池常识为基础，通过进一步分析原电池的组成和探究其中的原理，引出半电池、盐桥、内电路、外电路等概念，恰能很好地全面体现本册教材的目标特点。同时教师还须把握好教学深度，只要求学生能写出相关的电极反应式和电池反应式，对化学的研究和应用只需有一个概貌性的认识即可。
二、教学目标
1．知识目标：
（1）通过实验探究认识盐桥的作用，进而深入理解原电池的结构和工作原理，增长实验操
作的技能。
（2）通过讨论、探究与归纳，全面掌握原电池的结构和工作原理，知道半电池、内电路、
外电路等概念。
2．能力目标：
通过动手操作锻炼实验能力；通过对实验现象的分析锻炼分析、抽象、概括、判断等思维能力。
3．情感、态度和价值观目标：
（1）立足于学生适应现代化生活和未来发展的需要，着眼提高学生的科学素养。
（2）进一步领悟和掌握化学的基本原理与方法，形成科学的世界观。
三、教学重点难点
重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。
难点：原电池的工作原理。
四、学情分析
通过必修2第二章第二节《化学能与电能》的学习，学生已经初步掌握原电池常识，具备了基本的实验操作能力和观察分析能力，且探索与表现的欲望强烈，抽象和形象思维能力尚有很大的发展空间。
五、教学方法
情境教学模式，讨论法，实验探究法，多媒体手段辅助教学
六、课前准备
多媒体电脑，投影仪，实物投影仪，小功率耳机，构成原电池所需各仪器、药品
七、课时安排：1课时
八、教学过程
（一）借助生活情境引入教学内容
借助语言和图像引入生活情境：假设某天晚上，当你正坐在台灯下做着作业，家人正做在沙发上看着电视，突然间，灯灭了，电视也灭了，这时你想到什么了？
（投影出台灯下做作业和看电视的温馨画面，继而黑屏，暗示断电）
答：停电了。
结论：电视看不成，让人觉得扫兴，看来，现代化的生活不能没有电！
问题情境：如果你是一个不做完事不罢休的人，若你的作业还剩下几行字就能完
成，你会怎么办？
答：找电筒。
情境持续：电筒需要电池，电池也是现代生活中不可缺少的！电池是不是只有在停电时、应急时才使用呢？如果不是请举例说明！
学生举例：MP3、随身听、笔记本、计算器、数码相机、汽车发动机的点火装置等都需要电池。
（投影展示相关图片）
强调：看来，电池真的很重要啊！
过渡和引导思维：我们在学习了《化学反应原理》之后，应该学会认清事物的本质，探索物质及物质变化内在的规律。例如，在化学家和我们化学学习者眼里，电池是一种怎样的装置？
答：将化学能转变为电能的装置。
（二）以问题和图画再现情境
问题情境：①要产生电能，在电路中应该有什么通过？
②什么样的反应才能转移电子、提供电路的电流？
（学生思考、讨论、回答）
投影图画展现情境：图中装置所示实验是否构成氧化还原反应？现象是什么？如
何解释？
学生活动：思考并描述反应现象（投影仪同时播放动画），书写有关化学方程式
和离子方程式。
问题情境：是否构成原电池？为什么？是否可能有热量产生？
学生探讨、教师适当引导：从氧化反应和还原反应是否同时发生在同一区域分析，
借用物理学中的短路现象来解释。
以实物演示、体会情境：学生亲身感受电池短路后会发烫。（感到热即可，强调
节能和安全意识）
投影图画展现问题情境：图中装置所示实验是否构成原电池？内部原理是什么？
（进一步解释出电子转移的过程）
引导总结：构成原电池的条件有哪些？
学生活动：回忆旧知，结合刚才探究活动情境，总结出构成原电池的三个条件。
（三）以新的问题情境引出新的知识要点
引导进一步探索：将上述实验中的Zn片换成碳棒能否构成原电池。
实物化的情境：学生用实物从事验证活动。
（结果发现电流很微弱，很快衰减）
结论：无实用价值。
学生交流、总结出内在规律：构成实用的原电池的条件还应加上“发生自发的氧
化还原反应”一条。
问题情境：如果换成两个烧杯，能否构成原电池？要想构成可以怎么办？如图。
（投影图画）
学生活动：否定直接能构成原电池。猜测若用导线将两烧杯用相连，可能可以。
实验探究情境：用实验验证猜测，记录电流数据。
（结果电流表虽然偏转，但电流仍很微弱，实际也可看作是形成了原电池与电解
池的组合）
展现实物情境：展示几节不同规格的电池，读取上面的数据“**mAh”，即能提供的电流数据。与刚才实验中电流表数据比较，发现实验中的电流没有实用价值。
问题情境：怎样才能让自己手中的电池发挥“英雄本色”，展现出更大的“威力”？
顺势引出重点知识——盐桥（投影图画），介绍有关常识。
探究情境：师生共同参与探究活动，研究盐桥的结构，初步分析原理，测试使用
盐桥后的电流数据。
实践活动：分析电极反应，书写电极反应式总式。
（四）创设贯穿课堂始终的探究情境，完成主体教学内容
问题情境1：取走盐桥，发现没有电流了，为什么？
探究情境：①学生提出几种观点，需求班级内的支持者，根据不同意见分组再讨
论，得出翔实的理论证据，记录在纸本上。
　②展示研究成果，选派代表上台，结合实物投影仪的展示讲述观点。
　　　③学生再次互评，最终得出一致结论。教师适时给予点拨，最后给予点评。
学习情境：师生共同总结出原电池的工作流程，学习“半电池”、“内电路”、
“外电路”等新概念。
（利用投影仪展示原电池的微观构成）
问题情境2：有了盐桥的原电池供电量比使用导线大，但还能不能更大，满足更苛刻的需求？生活情境：数码相机对电池的要求就很高，使用普通电池根本不行。
探究情境：①学生分析：除了盐桥对电流大小有影响外，电极材料和电解质溶液
对电流都有影响。
②实验验证：限于课堂时间有限，仅探究其中的电极材料因素。记录下更换电极材料后的电流数据。
③得出结论：原电池输出电流的能力取决于原电池的反应物的氧化还原能力。
（五）课堂尾声，让探究的情境在学生头脑中延续
让探究情境延续：
　　①回归生活，用从家中带来的水果制作水果电池，用刚才初步得出的影响电流（电压）　的因素来设计电池，比谁的电池电流（电压）最大。
　　②将采用金属铜作为材料的耳机两根导线同时插入电解质溶液中，发现耳机中有轻微电流声。这是为什么？与原电池的原理矛盾吗？
引导：有兴趣的同学，课后可以再试着做一做，再一起讨论其中的原因。
（鼓励、欢迎学生继续参与共同感兴趣的探究活动）
学生活动：对一堂课的活动从提问的质量、思维的活跃度、创新度以及学习收获
等方面给予自评和相互评价。
课题：第二节 化学电源
授课班级
课 时
1
教
学
目
的
知识
与
技能
1、一次电池与二次电池的区别
2、一次电池、二次电池电极反应的
3、书写理解燃料电池的反应原理
过程与
方法
通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。
情感
态度
价值观
通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。
重 点
一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用
难 点
化学电池的反应原理
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第二节 化学电源
一、化学电源
1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。
2、化学电源的优点：
（１）能量转换效率高，供能稳定可靠。
（２）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。
（３）易维护，可在各种环境下工作。
3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准：
（１）比能量
（２）比功率
（3）电池的储存时间的长短
二、一次电池
1、 碱性锌锰干电池：
负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH）2；
正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－
电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2
2、银锌电池：
负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO
3、锂电池：8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S
三、二次电池
1、铅蓄电池
负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4
正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
四、燃料电池
1、燃料电池（碱性）
负极：2H2+4OH——2e—=4H2O
正极：O2+2H2O+2e—=4OH—
电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【学与问】在日常生活中，你用过那些电池？你知道电池的其它应用吗？
【投影】
【交流结果】干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等。
【板书】第二节 化学电源
【提问】什么是化学电池？
【回答】化学电池是将化学能转化为电能的装置。
【讲解】化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池；二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。
【板书】一、化学电源
1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。
【交流】电池与其他能源相比，其优点有那些？
【讲解】能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。
【板书】2、化学电源的优点：
（１）能量转换效率高，供能稳定可靠。
（２）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。
（３）易维护，可在各种环境下工作。
【投影】图4-2电池及其用途
【提问】面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？
【讲解】看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多，功率大储存时间长的电池，更适合电池使用者。
【板书]】3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准：
（１）比能量
（２）比功率
（3）电池的储存时间的长短
【展示】几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等
【板书】二、一次电池
【讲解】普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl 和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂(吸收正极放出的H2 ，防止产生极化现象，即作去极剂(，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
【板书】1、 碱性锌锰干电池：
负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH）2；
正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－
电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2
【讲解】正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1(5 V—1(6 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。
【讲解】根据投影讲解结构。优点：比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。
【阅读】资料卡片---银锌电池。
【讲解】银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前，有一种类似干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH溶液。
常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。一粒钮扣电池的电压达1(59 V，安装在电子表里可使用两年之久。
【板书】2、银锌电池：
负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为：
Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO
【阅读】资料卡片—锂电池。
【讲解】 锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯(SO2Cl2(在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂(LiAlCl4(溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。
【板书】3、锂电池
8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S
【讲解】锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在216(3—344(1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。
【板书】三、二次电池
【投影】铅蓄电池
【讲解】铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。
【分析】放电时起原电池的作用。
【板书]】1、铅蓄电池
负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4
正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
蓄电池充电和放电的总化学方程式为：
Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
【讲解】当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。
【投影】资料：随着人们生活水平的提高和现代化通信业的发展，人们使用电池的机会愈来愈多，手机、寻呼机、随身听、袖珍收音机等都需要大量的二次电池作电源。可重复充电使用的二次电池市场主要包括镍镉、镍氢、锂离子和铝箔包装的锂高分子电池等4种。
【板书】四、燃料电池
【讲解】燃料电池是将燃料化学能直接转化为电能的装置。与一般电池不同的是，其所需的化学燃料并不储存了电池内部，而是从外部供应，便于燃料的补充，从而电池可以长时间甚至不间断地工作。另一方面，燃料电池除了电池本身之外，还需要燃料和氧化剂供应等配套部件与电池堆一起构成一个完整的燃料电池系统。 　　按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。
【投影】氢氧燃料电池。
【板书】1、燃料电池（碱性）
电极反应：负极：2H2+4OH——2e—=4H2O
正极：O2+2H2O+2e—=4OH—
电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
【讲解】该电池的特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。
【讲解】燃料电池应用前景：燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。
废旧电池中含有汞、铅、镉、镍等重金属及酸、碱等电解质溶液，对人体及生态环境有不同程度的危害。如当成资源，加以回收利用，即可减少对环境污染，又可节约能源。
2、甲烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）
（1）氧化还原反应的化学方程式：CH4+2O2=CO2+2H2O 。
在强碱性条件下修正为：CH4+2O2 +2NaOH=Na2CO3+3H2O；CH4+2O2 +2OH- =CO+3H2O
（2）电极反应式及其意义
①正极（惰性材料）： 2O2 +4H2O +8e-=8OH-
②负极（惰性材料）： CH4 –8e- +10 OH- =CO32- +7 H2O
意义：在标准状况下，正极每消耗4.48升氧气，负极同时消耗2.24升甲烷。
强调八点：
①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。
②在酸性环境中，氢元素的存在形式有：H+? 、H2O 、H2三种形式，不会出现OH-形式。
③在碱性环境中，氢元素的存在形式为：OH- 、H2O 、H2三种形式，不会出现H+形式。
④在酸性环境中，氧元素的存在形式有：H2O 一种形式，不会出现OH- 、O2-两种形式。
⑤在碱性环境中，氧元素的存在形式为：OH- 、H2O 两种形式，不会出现O2-形式。
⑥检验电极反应式的三个标准：正负极得失电子数相等，原子个数守恒，微粒存在形式符合酸碱环境。
⑦在正负极得失电子数相同的情况下，两个电极反应式叠加，会得到总反应式。
⑧用总反应式减去任何一个电极反应式会得到另一个电极反应式。
【随堂练习】
1、锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、高能而受到普遍重视．目前已经研制成功了多种锂电池．某种锂电池的总反应可表示为：Li＋MnO2＝LiMnO2．若该电池提供5库仑(C)电量(其他损耗忽略不计)，则消耗的正极材料的质量约为(相对分子质量和相对原子质量Li：7，MnO2：87，电子电量取1.60×10－19C)
A．3.5×103g B．7×10-4g
C． 4.52×10-3g　　　D．4.52×10-2g
2、1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久．这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池．这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7～71.1℃温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用．它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液．电池总反应为：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S．
（1）此电池中________作负极，电极反应为________，________作正极．
（2）该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是_______。
答案：1、C 2、(1)锂,Li-e- =Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心脏的工作原理通过向心脏发送电脉冲以控制心脏的跳动。
3、新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。写出电极反应式：
答案：负极：CH4+10OH—-8e－=CO32－+7H2O
正极：2O2+4H2O+8e－=8OH－
电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
教学回顾：
第二节 化学电源
一、化学电池的种类
化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液，和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。化学电池放电到一定程度，电能减弱，有的经充电复原又可使用，这样的电池叫蓄电池，如铅蓄电池、银锌电池等；有的不能充电复原，称为原电池，如干电池、燃料电池等。

下面介绍化学电池的种类：
1．干电池：普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂(吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂(，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
电极反应为：负极 Zn－2 e(＝Zn2+
正极 2NH4+＋2 e(＝2NH3＋H2
H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝[Zn(NH3(4]2+
干电池的总反应式：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2＝Zn(NH3(2Cl2＋Mn2O3＋H2O
或 2Zn＋4NH4Cl＋2MnO2＝[Zn(NH3(2]Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3＋H2O
正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1(5 V—1(6 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。
2．铅蓄电池：铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板，在正极格板上附着一层PbO2，负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液(密度为1(25—1(28 g / cm3(中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为：
负极：Pb＋SO42-－2e( ＝PbSO4↓
正极：PbO2＋4H+＋＋2e( ＝PbSO4↓＋2H2O
铅蓄电池的电压正常情况下保持2(0 V，当电压下降到1(85 V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1(18 g / cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e( ＝PbO2＋4H+＋SO42-
阴极：PbSO4＋2e( ＝Pb＋SO42-
当密度增加至1(28 g / cm3时，应停止充电。这种电池性能良好，价格低廉，缺点是比较笨重。
蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O
目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。
3．银锌蓄电池
银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前，有一种类似干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH溶液。
常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。
负极：Zn＋2OH(－2e( ＝Zn(OH(2
正极：Ag2O＋H2O＋2e( ＝2Ag＋2OH(
银锌电池跟铅蓄电池一样，在使用(放电(一段时间后就要充电，充电过程表示如下：
阳极：2Ag＋2OH(－2e( ＝Ag2O＋H2O
阴极：Zn(OH(2＋2e( ＝Zn＋2OH(
总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH(2＋2Ag
一粒钮扣电池的电压达1(59 V，安装在电子表里可使用两年之久。
4．燃料电池：燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源。它与其它电池不同，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体；从正极连续通入氧气或空气。电解液可以用碱(如氢氧化钠或氢氧化钾等(把两个电极隔开。化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。燃料电池的特点是能量利用率高，设备轻便，减轻污染，能量转换率可达70%以上。
当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。
电极反应式为：负极 H22H
2H＋2OH(－2 e(＝2H2O
正极 Ｏ2＋2H2O＋4 e(＝4OH(
电池总反应式为：2H2＋Ｏ2＝2H2O
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料(和氧气(氧化剂(。电极反应式为：
负极：CH4＋10OH－－8e( ＝CO32-＋7H2O；
正极：4H2O＋2O2＋8e( ＝8OH(。
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
目前已研制成功的铝—空气燃料电池，它的优点是：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。
5．锂电池：锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫酰氯(SO2Cl2(在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂(LiAlCl4(溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。
8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在216(3—344(1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。
微型电池：常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池是锂电池。这种电池容量大，电压稳定，能在(56(7℃—71(1℃温度范围内正常工作。
6．海水电池
1991年，我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型电池，用作海水标志灯已研制成功。 该电池以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其能量比干电池高20─50倍。负极材料是铝，正极材料可以用石墨。
电极反应式为：负极反应：Al－3 e(＝Al3+，
正极反应：2H2O＋O2＋4 e(＝4OH(。
电池总反应式为：4Al＋3O26H2O＝4Al(OH(3
7．溴—锌蓄电池
国外新近研制的的基本构造是用碳棒作两极，溴化锌溶液作电解液。
电极反应式为：负极反应：Zn－2e(＝Zn2+
正极反应：Br2＋2e(＝2Br(
电池总反应式为：Zn＋Br2＝ZnBr2
二、相关考题和练习
例1．熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐 混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阳极反应式：2CO+2CO32--4e-== 4CO2
阴极反应式：_________________，
电池总反应式：_______________。
解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-== 2CO32- 。
例2．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：
(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2
根据此反应式判断下列叙述中正确的是（ ）
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 　
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被还原　 D．电池放电时，H2是负极
解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)2都会溶解。这样可写出负极反应式：H2+2OH--2e- == 2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。故答案为C、D项。
例3．有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（ ）
①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-
②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O
③负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-
④电池放电后，溶液PH不断升高
A.①② B.①③ C.①④ D.③④
[点拨]：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4 →CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4参加反应有8mole-发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。虽然正极产生OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的PH值不断下降，故①②正确，③④错误。
答案：A
例4．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：4OH--4e-== 2H2O+O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：2H2-4e-==4H+，b极为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：2H2+O2==2H2O。H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。故答案为B项。
例5．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) == Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)
下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
解析： 该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- == Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。故答案为C项。
【教学反思】
第二节 化学电源
一、教材分析
通过以前章节的学习，学生已经掌握了能量守恒定律、化学反应的限度、化学反应进行的方向和化学反应的自发性、以及原电池的原理等理论知识，为本节的学习做好了充分的理论知识准备。化学电池是依据原电池原理开发的具有很强的实用性，和广阔的应用范围的技术产品。本节的教学是理论知识在实践中的延伸和拓展，将抽象的理论和学生在日常生
活中积累的感性体验联系起来，帮助学生进一步的深入认识化学电池。
现代科技的飞速发展也带动了电池工业的进步，各种新型的电池层出不穷。教材选取具有代表性的三大类电池，如生活中最常用的一次电池（碱性锌锰电池）、二次电池（铅蓄电池）、和在未来有着美好应用前景燃料电池。简介了电池的基本构造，工作原理，性能和
适用范围。同时向学生渗透绿色环保的意识。
二、教学目标
1．知识目标：
(1)知道日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；
(2)认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池；
(3) 会书写常用化学电池的电极反应式及总反应式。
2．能力目标：
培养学生观察、分析、整理、归纳总结、探究等能力。
3．情感、态度和价值观目标：
感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观，增强学生的环保意识。
三、教学重点难点
重点：化学电源的结构及电极反应的书写
难点：化学电源的结构及电极反应的书写
四、学情分析
在化学2中学生已学习了氧化还原反应的初步知识，前一节又已经学过原电池的基本内容，知道原电池的定义，形成条件，简单得电极反应等，所以在此基础上，进一步学习化学电源的知识。 学生能通过对实验现象的观察、有关数据的分析和得出相关结论，具有一定的观察能力、实验能力和思维能力。
五、教学方法
1．实验探究与启发讨论法。
2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1．学生的学习准备：初步把握实验的原理和方法步骤。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时
八、教学过程
组织教学导入新课
一、化学电池的种类
介绍化学电池的种类：
【指导学生交流】 1．干电池：普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂(吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂(，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
【教师讲解】 电极反应为：负极 Zn－2 e(＝Zn2+
正极 2NH+4＋2 e(＝2NH3＋H2
H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝[Zn(NH3(4]2+
干电池的总反应式：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2＝Zn(NH3(2Cl2＋Mn2O3＋H2O
或 2Zn＋4NH4Cl＋2MnO2＝[Zn(NH3(2]Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3＋H2O
正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1(5 V—1(6 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。
2．铅蓄电池：铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极格板上附着一层PbO2，负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为：
负极：Pb＋SO42-－2e( ＝PbSO4↓
正极：PbO2＋4H+＋SO42-＋2e( ＝PbSO4↓＋2H2O
铅蓄电池的电压正常情况下保持2(0 V，当电压下降到1(85 V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1(18 g / cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e( ＝PbO2＋4H+＋SO42-
阴极：PbSO4＋2e( ＝Pb＋SO42-
当密度增加至1(28 g / cm3时，应停止充电。这种电池性能良好，价格低廉，缺点是比较笨重。
蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O
目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。
3．银锌蓄电池
银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前，有一种类似干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH溶液。
常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。
负极：Zn＋2OH(－2e( ＝Zn(OH(2
正极：Ag2O＋H2O＋2e( ＝2Ag＋2OH(
银锌电池跟铅蓄电池一样，在使用(放电(一段时间后就要充电，充电过程表示如下：
阳极：2Ag＋2OH(－2e( ＝Ag2O＋H2O
阴极：Zn(OH(2＋2e( ＝Zn＋2OH(
总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH(2＋2Ag
一粒钮扣电池的电压达1(59 V，安装在电子表里可使用两年之久。
4．燃料电池：燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源。它与其它电池不同，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体；从正极连续通入氧气或空气。电解液可以用碱(如氢氧化钠或氢氧化钾等(把两个电极隔开。化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。燃料电池的特点是能量利用率高，设备轻便，减轻污染，能量转换率可达70%以上。
当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。
电极反应式为：负极 H22H
2H＋2OH(－2 e(＝2H2O
正极 Ｏ2＋2H2O＋4 e(＝4OH(
电池总反应式为：2H2＋Ｏ2＝2H2O
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料(和氧气(氧化剂(。电极反应式为：
负极：CH4＋10OH－－8e( ＝CO32-＋7H2O；
正极：4H2O＋2O2＋8e( ＝8OH(。
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
目前已研制成功的铝—空气燃料电池，KOH溶液作电解液它的优点是：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。
【想一想】电极反应式如何写？
二、典型实例
例1．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐 混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阳极反应式：2CO+2CO32--4e-== 4CO2
阴极反应式：_________________，
电池总反应式：_______________。
例2．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：
(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2
根据此反应式判断下列叙述中正确的是（ ）
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 　B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被还原　　　　　　　　　 D．电池放电时，H2是负极

第三节 电解池
教学目标：
1．理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法
2．了解氯碱工业，电镀，冶金的原理
3．掌握电解电极方程式的书写。
教学重点：
电解原理及应用
教学过程：
我们知道化学能可以转变为热能，即反应热。化学能也能转变为电能，用原电池装置。今天这节课我们就来学习电能如何转化为化学能。
第三节 电解池
一、电解原理
讲：首先我们来比较金属导电和电解质导电的区别。

金属
电解质
导电粒子
导电状态
温度影响
导电实质
电子定向移动
过渡：电解质导电的实质是什么呢？一起看实验。
实验：现象—一极有气泡，检验为氯气；另一极有红色的物质析出，分析为铜。
讲：要分析此现象我们得研究此装置，首先看电极。
1．电极
阳极—与电源正极相连
阴极—与电源负极相连
隋性电极—只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au)
活性电极—既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)
问：通电前和通电时分别发生了怎样的过程？
通电前：CuCl2=Cu2++2Cl- H2O H++OH-
通电中：阳离子（Cu2+,H+）向阴极移动被还原；
阴离子（Cl-,OH-）向阳极移动被氧化
讲：即在电极上分别发生了氧化还原反应，称电极反应。
2．电极反应( 阳氧阴还 )
阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)
阴极：Cu2++2e-=Cu(还原)
总电极方程式：___________________
放电：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。
3．电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。
讲：所以电解质导电的实质便是——电解
电解池：借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。
问：构成电解池的条件是什么？
电源、电极、电解质构成闭和回路。
思考：
电解CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电，阴极放电的是Cu2+而不是H+ ？
4．离子的放电顺序
阴极：（阳离子在阴极上的放电顺序(得e-)）
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>
Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
(2) 是活性电极时：电极本身溶解放电
问：放电能力弱于H+和OH–的物质在水溶液中放电吗？
否，但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。
问：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸，为什么？可以加食盐吗？
练习：电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。
5．电解规律：
（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型。
问：初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解吗？
电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2？氧气溶解度大于氢气
又为何硫酸一定大于2，而氢氧化钠可能等于2？硫酸根可能放电。
（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。
练习：电解硫酸铜方程式。加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。
（3）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。
（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。
6．电解中电极附近溶液pH值的变化。
（1）电极区域 A．阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。
B．阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。
（2）电解质溶液中
A．电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。
B．电解过程中, 无H2和O2产生, pH几乎不变。但象CuCl2变大
C．电解过程中,只产生H2, pH变大。
D．电解过程中,只产生O2, pH变小。
过渡：如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解，如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？也是铜，这就是我们的铜的电解精炼法。
二、电解原理的应用
1．铜的电解精炼
阳极：粗铜棒
阴极：精铜棒
电解质：含铜电解质
问：精炼中硫酸铜的浓度怎样？基本不变，但变小。
过渡：若把阴极精铜棒换成铁棒，电解过程变吗？
不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。
2．电镀铜
阳极：镀层金属
阴极：待镀金属（镀件）
电镀液：含镀层金属的电解质。
3．电解饱和食盐水——氯碱工业
问：1、电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么？
2、转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系？
3、从Cl- Cl2一定需要加氧化剂吗？
4、阴极产物和阳极产物能接触吗？
5、饱和食盐水为何需要精制？如何精制？
精制：步骤一、1）先加过量的BaCl2和过量的NaOH（顺序可换），再加入过量的Na2CO3
2）过滤
3）加盐酸调节pH为7
步骤二、送入阳离子交换塔除去Ca2+、Mg2+等。
4．电冶金
电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)＝（电解）2Na+Cl2
适用范围：活泼金属K~Al
【教学反思】
课题：第三节 电解池(一)
授课班级
课 时
2
教
学
目
的
知识与
技能
1、理解电解原理，会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化；
2、能书写电极反应式及总反应式，培养分析归纳知识的能力。
过程与
方法
利用惰性电极电解氯化铜的实验，探究电解原理，了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用。
情感态度价值观
通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。
重 点
理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。
难 点
理解电解原理，非惰性电极作阳极对电解产物的判断，电解原理的应用。
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第四章 第三节 电解池(electrolytic cell)
一、电解原理
1、电解原理：　 CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－
　阴极：　Cu2+＋2e－=Cu　（还原反应）
阳极：　2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）
2、基本概念
(1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。　
(2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
(3) 当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程
CuCl2Cu＋Cl2↑
２、电解池的两极
　阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）
阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）
３、电解池中的电子的移动方向
电源负极 →电解池阴极 →电解液中的阳离子（被还原）　　电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极 →电源正极
4、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程
5、离子的放电顺序
阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+
　　阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根
6、电极产物的判断
(1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)>无氧酸根离子>OH―>含氧酸根离子>F―
(2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电
7、电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。
8、电解规律
(1) 电解质分解型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解，水不参加反应
(2) 电解水型：强碱、活泼金属的含氧酸、含氧酸等溶液的电解，只有水参加
(3) 放氢生碱型：电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质的阴离子和水电离的H＋放电，溶质和水都参加反应，pH增大
(4) 放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离子和水电离的OH―离子放电，溶质和水都参加反应，pH减小。
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【复习】在前面我们已经学习了原电池的知识，谁能举例说明原电池是怎样的能量转化装置？
【学生讨论】学生讨论后回答：原电池是把化学能转变成电能的装置。
【引入】1799年，当意大利人发明了最原始的电池---伏打电池之后，许多科学家对电产生了浓厚的兴趣，电给世界带来了太多的不可思议，好奇心驱使着人们去进行各种尝试，想看看它还能否出现什么奇特的现象。1807年，当英国化学家载维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于产生了，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，当时在社会上引起了轰动。他随后用电解法又相继发现了钠、钙、锶、钡、镁、硼、硅等元素，戴维成为发现化学元素最多的。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？
电能如何才能转变成化学能呢？（展示几个电解工业的工厂实景）这就是本节课我们要共同探讨的问题。
【板书】第四章 第三节 电解池(electrolytic cell)
一、电解原理
1、电解原理
【设疑】我们已经知道，金属和电解质溶液都能导电，金属的导电过程是物理变化，电解质溶液的导电过程是否与金属的导电过程相同呢？
【学生实验】学生以学习小组为单位完成
【实验４—１】（也可将该实验分三步实施），并观察、记录实验现象。教师巡回指导。
(1) 将两要碳棒分别插进U型管内的CuCl2溶液中，观察现象
现象：碳棒表面无明显现象
(2) 将两根碳棒用导线相连后，浸入U型管内的CuCl2溶液中，观察现象
现象：碳棒表面无明显现象
(3) 将两根碳棒分别跟直流电源的正、负极相连接，浸入U型管内的CuCl2溶液中，接通电源，观察现象
【实验现象】
阴极：碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。
阳极：生成有刺激性气味、能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。
【提问】请大家根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。
【小结】两极产物　阴极——铜 阳极——氯气
【提问】氯化铜溶液在电流的作用下为什么会生成Ｃu和Cl2呢？
【讲解】CuCl2在水溶液中完全电离生成Cu2+和Cl-
【板书】　　　　 CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－
【讲解】通电前，Cu2+和Cl－在溶液里自由运动；通电后，在电场的作用下，带负电的Cl－移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，进而结合成Cl2放出，带正电的Cu2+移向阴极，并得到电子被还原成铜原子，覆盖在阴极上。
【投影】播放课前制作的多媒体课件，模拟CuCl2溶液中Cu2+和Cl－在通电前后的运动、变化情况。
【板书】　阴极：　Cu2+＋2e－=Cu　（还原反应）
阳极：　2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）
【小结】电解质溶液在导电过程中有新物质产生，是化学变化。
【板书】2、基本概念
(1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。　
(2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
(3) 当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程
【学生活动】让学生独立书写电解CuCl2溶液的化学反应方程式。（可以请1—2名学生到黑板上书写，然后讲评）
【板书】 CuCl2Cu＋Cl2↑
【过渡】下面我们再分析电解池的两个电极。
【板书】２、电解池的两极
【讲解】电解池的两极是由与之相连的电源电极的极性决定的。
【板书】　阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）
阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）
【设疑】电解质溶液是如何将电路沟通的呢？
【板书】３、电解池中的电子的移动方向
【学生活动】请学生讨论、总结并回答上面提出的问题。
【板书】电源负极 →电解池阴极 →电解液中的阳离子（被还原）　　电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极 →电源正极
【讲解】由上面分析可知：电解质溶液的导电过程必须有阴阳离子的参与，如果溶液中的离子不参加反应，电路就不能沟通，所以电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。
【提问】从上已知CuCl2溶液中存在的离子有：Cu２＋、Cl－、OH－、H＋为什么电解时，只有Cu２＋和Cl－放电？这要涉及到离子的放电顺序问题。
【板书】5、离子的放电顺序
【讲解】由于各种离子得失电子的能力不同，因此，电解时离子放电难易也不同。
【板书】阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+
　　阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根
【讲解】电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。
【讲解】我们还要注意的是要先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性电极材料，则根据阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式
【板书】6、电极产物的判断
(1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)>无氧酸根离子>OH―>含氧酸根离子>F―
(2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电
【板书】7、电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。
【讲解】首先要分清电极，并分析电极材料和电解质溶液中的阴阳离子，确定放电顺序，牢记三个守恒。电极反应必须写离子放电，总反应中弱电解质写化学式，且总反应中一定要注明条件。
【过渡】下面，我们来重点介绍几组有代表性的电解池及其电极反应式的书写
【投影】用惰性电极电解烧杯里的溶液
1、电解含氧酸
阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑
阴极：4H++ 4e— = 2H2↑
通电
总的方程式：2H2O ===== 2H2↑+O2↑
结论：用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。电解后，酸的浓度增大，即[H+]增大，故溶液的PH减小。
2、电解无氧酸
阳极：2Cl— —2e— = Cl2↑
阴极：2H++ 2e— = 2H2↑
通电
总的方程式：2HCl ===== H2↑+Cl2↑
结论：用惰性电极电解无氧酸(除HF)，溶质消耗。电解的结果消耗了HCl，即[H+]减小，溶液的PH增大。
3、电解可溶性碱
阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑
阴极：4H++ 4e— = 2H2↑
通电
总的方程式：2H2O ===== 2H2↑+O2↑
结论：用惰性电极电解强碱实质是电解水。电解后，碱的浓度增大，即[OH-]增大，故溶液的PH增大。
4、电解活泼金属的含氧酸盐
阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑
阴极：4H++ 4e— = 2H2↑
通电
总的方程式：2H2O ===== 2H2↑+O2↑
结论：用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。电解后溶液的PH不变，等于7。
5、电解不活泼金属的无氧酸盐
阳极：2Cl— —2e— = Cl2↑
阴极：Cu2+ + 2e— = Cu
通电
总的方程式：CuCl2 ===== 2Cu + Cl2↑
结论：用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)，溶质消耗。电解的结果使[Cu2+]减小，溶液的[H+]减小，溶液的PH略有增大。
Cu2+ +2H2OCu(OH)2 + 2H+
6、电解活泼金属的无氧酸盐
阳极：2Cl— —2e— = Cl2↑
阴极：4H++ 4e— = 2H2↑
通电
总的方程式：2NaCl + 2H2O ==== 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
结论：用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成碱，电解后溶液的PH增大。
7、电解不活泼金属的含氧酸盐
阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑
阴极：Cu2+ + 2e— = Cu
通电
总的方程式：2CuSO4 +2H2O ==== 2H2SO4+2Cu+O2↑
结论：用惰性电极电解不活泼金属的含氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成酸，溶液的PH减小。
【讲解】判断溶液中pH的变化，先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物，如果只产生H2没有O2则pH变大。如果只产生O2而无H2，则pH变小。如果既产生O2又有H2，若原溶液呈酸性，则pH减小；若原溶液呈碱性则pH增大；若原溶液呈中性则pH 不变。如果既无O2产生也无H2产生，则溶液的pH均趋于7
【板书】8、电解规律
(1) 电解质分解型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解，水不参加反应
(2) 电解水型：强碱、活泼金属的含氧酸、含氧酸等溶液的电解，只有水参加
(3) 放氢生碱型：电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质的阴离子和水电离的H＋放电，溶质和水都参加反应，pH增大
(4) 放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离子和水电离的OH―离子放电，溶质和水都参加反应，pH减小。
【小结】本节课我们学习了电解的原理，认识了电解池的功能，下面请同学们在总结本节知识以及回忆前面所学的原电池知识的前提下，填写课前所发放的表格，并注意比较。
【投影】1、电解与电离的比较
电离
电解
条件
电解质溶于水或熔化状态
电解质电离后，再通直流电
过程
电解质电离成为自由移动的离子
阴、阳离子定向移动，
在两极上放电
举例
CuCl2 ==Cu2＋+2Cl―
CuCl2Cu＋Cl2↑
特点
只产生自由移动的离子
发生氧化还原反应，形成新物质
联系
电解必须建立在电离的基础上
2、原电池与电解池的比较
装置类别
原电池
电解池
举例
锌铜原电池
电解氯化铜溶液
形成条件
1、活泼性不同的两电极(用导线连接)
2、电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)
3、形成闭合回路
1、两电极接直流电源
2、两电极插入电解质溶液中
3、形成闭合回路
电极名称
负极：较活泼金属
正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)
由电极本身决定
阳极：与电源正极相连的极
阴极：与电源负极相连的极
由外加电源决定
电极反应
负极：氧化反应，金属失电子
正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
电子流向
负极---导线---正极
电源负极—阴极
电源正极—阳极
能量转变
化学能转换为电能
电能转换为自由能
能否自发进行
反应能够自发进行
反应不能够自发进行
主要应用
1、金属电化腐蚀分析
2、金属牺牲阳极的阴极保护法
3、制造多种新化学电源
1、电解食盐水(氯碱工业)
2、冶炼活泼金属
3、电解精炼
实质
使氧化还原反应中的电子通过导线定向转移形成电流
使电流通过电解质溶液而阴阳两极引起氧化还原反应的过程
教学回顾：
第三节 电解池
第一课时 电解原理
【复习引入】化学反应过程中，除有新物质生成之外还常常伴有能量的转化，如化学能转化为电能的原电池反应。
请每位同学自己设计一组原电池装置图，注明电极名称、所用材料、电子流动方向、写出电极反应式；
构成原电池的条件是什么？能量如何变化？
电能会不会转化为化学能呢？若能，又需要通过什么装置？怎样才能实现电能到化学能的转化？将是我们这一节要学习的内容。
【板书】第三节 电解池
电解原理
【课件】例如：Zn—Cu原电池（模拟该电池的装置及工作过程）
【引导】若将该原电池装置加以改动为右图所示装置
【讨论】（1）通电前溶液中有哪些离子？来源是什么？
（2）开通电源前后，溶液中阴阳离子分别怎样运动？分别有什么现象？如何用简单的方法初步检验其产物？
【介绍并板书】电极名称
阴极：与外接电源的负极相连的电极
阳极：与外接电源的正极相连的电极
【实验探究】让学生分组用改进的电解槽电解CuCl2溶液，观察现象，以验证上面讨论的结果。
【学生代表发言】叙述观察到的现象。
【讨论】离子在两极上发生了什么反应？
【学生回答并板书】电极反应
阴极： （ 反应）
阳极： （ 反应）
总反应式：
【结论】（1）由以上实验分析可知CuCl2溶液通入直流电时，在阴、阳两极发生了 反应，有新物质生成， 能转化为 能。
（2）电解原理：电解质在 或 状态下电离出自由移动的离子，通电时，自由离子定向移动， 离子移向阴极，在阴极 电子，发生 反应； 离子移向阳极，在阳极 电子，发生 反应。
【板书】电解池：
电解原理：
【思考】根据原电池的构成结合以上实验总结出构成电解池的条件。
【板书】电解池的构成条件：
【思考】CuCl2溶液中共有几种离子？结合实验，试说明其中离子得失电子的难易顺序。
【学生回答】CuCl2溶液中有Cu2+、Cl—、H+、OH—四种离子，由实验结果可知，两极上的产物分别为Cu和Cl2，则可说明阳离子得电子能力：Cu2+> H+，阴离子失电子能力：
Cl—> OH—。
【设疑】为什么在同一溶液中各种离子的放电顺序有先后之分，应有怎样的顺序？
【讲述】由于各种离子的得失电子能力不同，因此，在电解时离子放电顺序难易也不同，结合氧化还原反应的知识，可知氧化性强的离子先得电子，还原性强的离子先失电子。
【板书】离子的放电顺序（惰性电极）
阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+> Fe3+ > Cu2+ >H+>Sn4+>Fe2+>Zn2+>……
阴离子放电顺序：S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—
【注意】用惰性电极（如：石墨、Pt）电解时，溶液中的阴、阳离子按顺序放电，若阳极为活性电极（如Ag、Cu等金属），则电极本身放电，溶液中的阴离子不放电。
【过度】现在我们已经基本了解了电解池，下面将电解池和原电池加以比较。
【课件】（本部分由教师和学生共同归纳完成）
1、电解池、原电池的区别
装置名称
电极名称
点极反应式
总反应式
反应现象
能量转变
2、电解池和原电池关系示意图
【小结】本节课我们在复习原电池基本概念的基础上，重点学习了电解池的概念及电解原理，并比较了电解池和原电池的区别和联系。
课题：第三节 电解池(二)
授课班级
课 时
教
学
目
的
知识与技能
了解氯碱工业，电镀，冶金的原理
过程与方法
培养学生的实验操作能力，团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力
情感态度价值观
通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识
重 点
电解池原理
难 点
电解池应用
知
识
结
构
与
板
书
设
计
二、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气
(1) 实验原理：
阳极(放电顺序：Cl―>OH―)：2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反应)
阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(还原反应)
总反应：2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑
阴极 阳极
(2)工业制备方法---离子交换膜法
2、电解精炼铜
粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。
阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+
阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu
比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中
比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥
电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。
3、电镀铜
(1) 电镀是应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过程。
(2) 电镀的主要目的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
(4) 在铁制品上镀铜：阳极——铜
　　　 　阴极——铁制品
　　　　　　　　　　　电镀液——CuSO4溶液
原理：阳极(Zn) Zn-2e==Zn2+
阴极(Fe) Zn2++2e == Zn
4、电冶金
(1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来
(2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【引言】上节课我们学习了电解的原理，电解是通过电流引起化学反应的过程，即将电能转变成了化学能。电解的原理在工业上有哪些应用呢？这节课就向同学们介绍两个电解原理在工业上应用的事例.
【板书】二、电解原理的应用
【讲解】电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气和氯气，电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。
【板书】1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气
【投影】
实验装置及原理
按上图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒做阳极，一根铁棒做阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，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。
【讲解】在这个反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH―浓度增大而呈碱性。
【板书】(1) 实验原理：
阳极(放电顺序：Cl->OH-)：2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反应)
阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(还原反应)
总反应：2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑
阴极 阳极
【注意】在学习电解食盐水的化学原理时，学生往往不容易理解碱为什么在阴极区生成。这点可以从H＋在阴极上大量被还原，从而引起水的电离平衡被破坏，来分析在阴极区积累大量OH-的理由。
【板书】(2)工业制备方法---离子交换膜法
【讲解】由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
将电解槽隔成阴极室和阳极室和阴极室，它只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。
【讲解】其原料粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42―等杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。
【投影】
【讲解】除杂质时所加试剂的顺序要求是Na2CO3必须在BaCl2之后，加入盐酸在过滤之后。
【提问】工业上为什么要对粗铜进行电解精炼呢？
【学生活动】指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。
【提问】怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？
【板书】2、电解精炼铜
粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。
【投影】见下页
【学生活动】请学生讨论分析电解液中离子的种类，通电后溶液中离子的移动情况和阴极反应。
【学生总结】CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四种离子,通电后Cu2+、H+移向阴极，SO42-、OH-移向阳极，阴极上Cu2+放电变成Cu聚集在阴极板（精铜）上。
【板书】 阴极(精铜)：Cu2+＋2e-＝Cu
【讲解】SO42-和OH-虽然移向了阳极，但是由于阳极板（粗铜）表面的Cu原子失电子能力强于二者，故阳极上Cu原子失电子被溶解。
【板书】阳极(粗铜)：Cu－2e-＝Cu2+
【提问】粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？
【讲解】比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而被溶解掉。如： Zn－2e-＝Zn2+；Ni-2e-＝Ni2+；由于这些离子比Cu2+难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。
【板书】比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中
比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥
【投影】播放课前制作的多媒体课件,模拟电解精炼铜的过程中两极和电解液中离子的变化情况。
【提问】请大家根据两极上所发生的主要反应分析电解精炼铜过程中的电解液有无变化。
【学生活动】学生分析、讨论并回答。
【板书】电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。
【过渡】以上我们学习了铜的电解精炼原理，下面我们再共同学习电解原理的另一个应用实例——电镀铜。
【板书】3、电镀铜
【提问】什么是电镀？电镀的优点有哪些？
【学生活动】指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。
【板书】(1) 电镀是应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过程。
(2) 电镀的主要目的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
【讲解】电镀时，把待镀金属制品作为阴极；把镀层金属作为阳极；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，在待镀件表面上覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。
【讲解】例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。。
【提问】请大家根据电解精炼铜过程中所发生的两极反应，选择在铁制品上镀铜装置的阴极材料、阳极材料和电镀液。
【学生活动】学生分析、讨论并回答。
【板书】(4) 在铁制品上镀铜：阳极——铜
　　　 阴极——铁制品
电镀液——CuSO4溶液
原理：阳极(Zn) Zn-2e==Zn2+
阴极(Fe) Zn2++2e == Zn
【讲解】阳极的锌不断氧化成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。
【讲解】电镀的特点是“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。
【讲解】这里还需要我们注意的是，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。
【过渡】Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。这种方法是利用电解法来冶炼活泼金属，我们将其称之为电冶金。
【板书】4、电冶金
(1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来
(2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al
【小结】本节课我们学习了铜的电解精炼和电镀铜的知识，铜的电解精炼类似于“在铜上镀铜”，故掌握电镀的原理是本节的重点。下面请同学们根据所学知识填写课前所发放的表格。
【投影】原电池、电解池与电镀池的比较
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面上镀一层其他金属的装置
形成条件
活泼性不同的两电极连接，电解质溶液，形成闭合电路
两电极接直流电源，并插入电解质溶液中，形成闭合回路
镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极，电镀液必须含有镀层金属的离子
电极名称
负极：较活泼金属
正极：较不活泼金属或能导电的非金属
阳极：与电源正极相连
阴极：与电源负极相连
同电解池，但阳极：必须是镀层金属
阴极： 镀件
电极反应
负极：氧化反应，金属失电子
正极：还原反应，溶液中阳离子得电子
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：金属电极失电子
阴极：电镀液中阳离子得电子
电子流向
负极—导线—正极
电源负极—导线—阴极—(阳离子向阴极移动，得电子；阴离子向阳极移动，失电子)—阳极—电源正极
教学回顾：
第三节 电解池
第二课时 电解的应用
【复习引入】上节课我们学习了有关电解的知识，知道了电解原理及电解时电能转变为化学能的事实。同时，通过分析知道了电解质溶液导电的实质及溶液中离子的放电顺序。电解原理在实际的工业生产中具有广泛的应用，本节课我们将学习其中的一些典型实例。
【板书】二、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水以制取烧碱、氯气和氢气
【阅读】阅读教材相关内容回答下列问题：
（1）在饱和食盐水中存在哪些离子，通电时这些离子如何移动？哪些离子放电？分别写出两极上的电极反应方程式。
（2）两极上各有什么现象产生？如何检验有NaOH何Cl2生成？
（3）若食盐溶液中有Ca2+、Mg2+、SO42—等杂质离子，应选择哪些试剂除去？加入试剂应有怎样的顺序？
【学生讨论后回答】
（1）NaCl溶液中存在Na+、Cl—、H+、OH—，通电后H+、Na+移向阴极，Cl—、OH—移向阳极。根据离子放电顺序：阴极：2 H++2e—=H2↑ 阳极：2Cl——2e—=Cl2↑
（2）阴极区产生无色无味的气体；阳极区产生黄绿色有刺激性气味的气体。阳极区产生的有刺激性气味的气体遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，检验为Cl2；阴极区加酚酞显红色，检验为NaOH。
（3）Na2CO4、NaOH、BaCl2、HCl试剂，加入时BaCl2溶液要在加Na2CO4溶液前加入。
【提问】写出该电解反应的总的化学方程式。
【板书】2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH
【设疑】生产过程中，为什么强调是电解饱和食盐水？
【讲述】上节课学习了理论上溶液中离子的放电顺序。在实际生产中，由于溶液中离子浓度的变化，常会出现放电顺序变化的情况，因此在氯碱工业中，为保证Cl—先于OH—放电，生成Cl2故使用饱和食盐水，以保证Cl—浓度足够大先放电。
【过渡】下面我们再来学习电解的其他用途。
【板书】2、电镀
【阅读】阅读教材相关内容，回答：
（1）电镀的主要目的是什么？
（2）电镀时，通常把 作阴极，把 作阳极，用 作电镀液。
【学生讨论后回答，教师板书】
阴极：待镀金属；
阳极：镀层金属
电解质溶液：含有镀层金属离子的盐溶液
【讲述】由于在电镀过程中，镀层金属转化为离子进入溶液，而溶液中又有与镀层金属相同的离子，故电解前后电解质溶液的浓度不变。因此，电镀是一种特殊的电解。利用电解原理同样也可以进行铜的精炼。
【讨论】（1）为什么要进行铜的电解精炼？
（2）电解精炼铜时，用 作阴极，用 作阳极，用 作电解液。
【讨论后学生回答，教师板书】
阳极：
粗铜精炼 阴极：
电解质溶液：
电极反应式：阳极： 阴极：
【讲述】铜作为活性电极放电，形成Cu2+进入溶液后，金属活泼性顺序位于Cu之后的Ag和Au等金属杂质，由于失电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解，于是以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。Zn、Fe、Ni等比Cu活泼的金属，先于Cu放电，形成离子进入溶液，但其离子得电子的能力弱于Cu2+，因此留在溶液中。
【过度】电解原理的另一个应用是电冶金。
【板书】3、电冶金
【思考】（1）金属冶炼的本质是什么？
（2）冶炼金属的方法有哪些？
（3）电解冶炼主要适用于冶炼哪些金属？
【学生讨论后回答】
【板书】本质：Mn++ne—=M
【提问】以电解熔融NaCl得到金属Na为例，写出电极反应方程式和总反应方程式。
阳极： 阴极：
总反应：
【小结】本节课我们学习了电解原理在实际生产生活中的应用，在巩固电解原理的同时，了解了化学原理在实际生产上的应用。实际生产上的过程很复杂，这里我们只停留在理论上进行讨论。
课题：第四节 金属的电化学腐蚀与防护
授课班级
课 时
1.5
教
学
目
的
知识
与
技能
1、知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。
2、能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。
3、知道防护金属腐蚀的方法。
过程与
方法
1、学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。
2、从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。
情感
态度
价值观
1、通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.
2、通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。
3、通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。
重 点
金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。
难 点
金属发生吸氧腐蚀的电化学原理
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第二节 金属的腐蚀与防护
一、金属腐蚀
金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。
1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
2、电化学腐蚀
电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。
3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比
（1）本质：金属原子失电子而被氧化
M – ne == Mn+
(2)
（3）?相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。
4、金属腐蚀的快慢判断
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀
二、金属的电化学保护
1、金属的常见防护方法
(1).在金属表面覆盖保护层
a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.
b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法
c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.
(2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢.
2、电化学防护
（1）、牺牲阳极保护法：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀.
（2）、外加电流法：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【投影】金属腐蚀录象。
【引入】金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。
【板书】 第二节 金属的腐蚀与防护
一、金属腐蚀
【阅读】回答什么是金属腐蚀？
【板书】金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。
【讲解】金属腐蚀后在外形、色泽及机械性能等方面都有一定的变化。而金属腐蚀的本质就是金属失去电子形成阳离子的过程。
【讲解】金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
【板书】1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
【思考与交流】铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？
【板书】2、电化学腐蚀
【讲解】由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的.
【板书】 电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。
【分析】形成原电池的原因。
【板书】
【投影】钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：
【讲]解】吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。
【投影】
分类
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强（弱酸）
水膜酸性较弱或呈中性
负极反应
Fe –2e－ === Fe2+
2Fe –4e －=== 2 Fe2+
正极反应
2H2O + 2e－ === H2↑+2OH-
2H2O + O2 + 4e－ == 4OH-
总反应
Fe + 2H2O == Fe(OH)2+ H2↑
2Fe+2H2O+O2== 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O
4Fe(OH)2+2H2O+ O2 = 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O
次要
主要
电子如何流动形成回路
Fe失去2e，成为Fe2＋进入溶液，Fe失去电子流入C极，H＋趋向于C极，
C极上的电子结合成H2析出溶液
Fe失去电子成为Fe2＋进入溶液，Fe失去的电子流入C极，在C极O2获得电子成为OH―进入溶液
【实验4-3】将经过酸洗除去铁锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡以下，放入具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考原因？
【投影】
【现象及解释】导管内水柱上升，因为发生了吸氧腐蚀，试管内空气减少。
【归纳与交流】化学腐蚀与电化腐蚀的对比。
【板书】3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比
（1）本质：金属原子失电子而被氧化
M – ne == Mn+
(2)
（3）?相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。
【思考与交流】铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响.请解释下列有关铁生锈现象的原因.
1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀.
海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更易进行.
2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现.
由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行.
3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈
由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈.
4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈.
因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀.
【投影小结】化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与非电解质等直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼金属被氧化的过程
相互关系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害严重
【板书】4、金属腐蚀的快慢判断
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀
【过渡】金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。
【板书】二、金属的保护
【投影】
【板书】1、金属的常见防护方法
(1).在金属表面覆盖保护层
a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.
b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法
c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.
(2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢.
【讲解】电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。
【板书】2、电化学防护
（1）、牺牲阳极保护法：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀.
【讲解】牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。
【投影】
【板书】（2）、外加电流法：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
【投影】
【小结】防腐蚀措施由好到差的顺序为：外接电源的阴极保护法腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法防腐>有一般防护条件的防腐>无防护条件的防腐
教学回顾：
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
教学目标：
知识与技能：
1、了解金属腐蚀的危害及金属腐蚀的本质原因；
2、了解金属腐蚀的种类，发生腐蚀的反应式的书写；
掌握金属防护的方法。
过程与方法：
1、培养学生依据事实得出结论的科学方法；
2、培养学生的观察能力。
情感态度与价值观：
增强学生的环保意识
教学重点、难点：
金属的电化学腐蚀
课时安排：1课时
教学方法：
教学过程：
[引入]在日常生活中，我们经常可以看到一些美丽的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽。如：铁器会生锈、铜器会长出铜绿。实际上金属的生锈，其主要原因与原电池的形成有关，下面我们就来分析一下金属腐蚀的原因。
[板书]第四节 金属的电化学腐蚀与防护
[阅读]请同学们阅读课本P84内容回答下列问题：
什么是金属腐蚀？金属的腐蚀有哪几种？
[学生阅读后回答]金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
[板书]一、金属的电化学腐蚀
金属的腐蚀
（1）概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程
[提问]生活中你所了解的金属腐蚀有哪些？
[回答]铁生锈、铜长出铜绿、铝锅出现白色的斑点等。
[提问]金属腐蚀的原因是什么？
[回答]金属由单质变成化合物，使电子被氧化。
[板书]（2）金属腐蚀的本质：M—ne—=Mn+
[讲述]金属腐蚀为失电子，是内因。金属越活泼，越易失电子，越易被腐蚀。金属腐蚀还与外因有关，即与金属接触的介质不同，发生的腐蚀情况也不同。
[板书]（3）金属腐蚀的类型：
①化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等。
[讲述]上面的腐蚀没有形成原电池，还有一类是在腐蚀过程中形成了原电池。
[板书]②电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀。
[引导]请同学们讲述一下钢铁在潮湿的环境中生锈的过程。
[学生]在潮湿的空气中，，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜是含有少量H+和OH—还溶解了O2等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。
[投影]钢铁的电化学腐蚀示意图
[引导]根据以前所学内容，指出钢铁腐蚀时形成的原电池的正负极，写出电极反应方程式：
[指定学生板书]
负极（Fe）：2Fe—4e—=2Fe2+
正极（C）：O2+2H2O+4e—=4OH—
总反应：2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)2
[讲解]Fe(OH)2继续被氧气氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(Fe2O3.xH2O）。这种腐蚀是由于电解质溶液中溶有O2造成的。所以把这种腐蚀叫做吸氧腐蚀。这种腐蚀普遍存在，在电化学腐蚀中为主。如果电解质溶液中有CO2气体或H+时，会有H2放出（析出），所以这种电化学腐蚀也叫做析氢腐蚀。总之，无论是哪种腐蚀，其结果都是水膜中OH—浓度相对增加。
[板书]析氢腐蚀
负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+
正极（C）：2H++2e—=H2↑
[引导]请同学们根据以上学习比较化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系，并填写下表：
[投影]（表中内容学生讨论后再显示）
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与氧化剂直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼金属被氧化的过程
相互联系
化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生
[过渡]金属腐蚀的现象在日常普遍存在，其中电化学腐蚀是造成金属腐蚀的主要原因，为了尽量减少金属腐蚀带来的损失，我们必须研究金属的防护。
【板书】二、金属的防护
【讲述】金属发生电化学腐蚀时作负极的金属总是被腐蚀，而作正极的金属则受到保护。根据这一现象，从原电池角度考虑应如何保护金属。
【学生思考回答，教师板书】1、牺牲阳极的阴极保护发
正极：要保护的金属 负极：比要保护金属活泼的金属
【引导】以上是利用原电池原理保护金属，下面请同学们思考，如何利用电解池原理来保护金属？
【学生思考回答，教师板书】2、外加电流的阴极保护法
阴极：被保护的金属 阳极：惰性电极 两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源。
【讨论】请同学们列举一些日常生活中还有哪些保护金属的例子？
【学生回答】①改变金属的内部结构，制成不锈钢；
②在金属表面覆盖保护层，如喷漆、涂油、电镀等。
【思考题】①为什么镀锡铁在镀层破损后，生锈更厉害？
②用铜铆钉或铝铆钉把两张钢板铆在一起，各将发生什么现象？
【总结】以上是人们根据金属腐蚀原理设计的一些防腐方法，但是还未达到预期的目的，因此，更为理想实用的防腐方法还有待于进一步的研究。
【教学反思】
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
一、教材分析
《金属的电化学腐蚀与防护》是人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章第四节，在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开，介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是掌握金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质（金属表面形成了微型原电池），同时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发现了防护金属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保护法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。本节内容是本章理论知识的实际应用，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
二、教学目标
1．知识目标：
(1) 知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。
(2) 能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。
(3) 知道防护金属腐蚀的方法。
2．能力目标：
（1）学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。
（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。
3．情感、态度和价值观目标：
（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.
（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问
题。
（3）通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。
三、教学重点难点
重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护
难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理
四、学情分析
学生对金属的腐蚀有一定的认识，包括它的产生和防治，生活中对金属腐蚀的危害也有所见闻，而对金属腐蚀及防腐的原理不太清楚，学生了解了铁的腐蚀是氧气和水共同作用的结果，并且学习了原电池原理，再此基础上学习比较容易接受。
五、教学方法
1．阅读讨论 分析探究 计算机辅助教学 实验辅助教学
2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习金属的电化学腐蚀内容。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，实验室内教学。课前打开实验室门窗通风，课前准备好如下仪器装置和药品：铁粉 碳粉 具支试管 导管 红墨水 醋酸 NaCl溶液
七、课时安排：1课时
八、教学过程
[引入]在日常生活中，我们经常可以看到一些美丽的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽。如：铁器会生锈、铜器会长出铜绿。实际上金属的生锈，其主要原因与原电池的形成有关，下面我们就来分析一下金属腐蚀的原因。
[板书]第四节 金属的电化学腐蚀与防护
[指导阅读]：引导学生阅读P84—85金属的电化学腐蚀内容，回答下列问题。
1、什么是金属腐蚀？其本质是什么?
2、金属腐蚀有哪些种类？化学腐蚀和哪些因素有关？
3、什么是电化学腐蚀？
[板书归纳]：
一、金属的电化学腐蚀
（一）、金属腐蚀：
1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应）
3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应
（二）、化学腐蚀
1、定义：
2、影响因素：
（三）、电化学腐蚀：
1、定义：
[过 渡]： 钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，是什么原因？下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因？
[实验探究]：P85将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？吸氧腐蚀

2、类型：
⑴ 、吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下易发生
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
⑵、析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中
负极：Fe - 2e- = Fe2+
正极：2H+ + 2e- =H2↑
电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条 件
水膜呈
水膜呈
电极
反应
负极（Fe极）


正极（C极）
总反应
联系
3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：
电化腐蚀
化学腐蚀
条件
不纯金属或合金与 接触
与 直接接触
有无电流
有微弱电流产生
无电流产生
本质
较活泼的金属被氧化
金属被氧化
联系
两种腐蚀往往 发生，但 腐蚀更普遍，速度快，危害更重。
[典型例题]：例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
⑴、若液面上升，则溶液呈 性，
发生 腐蚀，电极反应式为：负极：
正极：
⑵、若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，
电极反应式为：负极： 正极：
＊例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是 （ C ）
Fe由+2价转化为+3价 ②、O2被还原 ③、产生H2
④、Fe (OH)3失水形成Fe2O3·H2O ⑤、杂质碳被氧化除去
A. ①② B. ③④ C. ①②③④ D. ①②③④⑤
[提 问]：请大家根据铁生锈的原因，我们可以采取哪些措施防止铁生锈？
二、金属的电化学防护
1、牺牲阳极的阴极保护法
原电池的负极（阳极）的金属被腐蚀
原电池的正极（阴极）的金属被保护
⑴、原理：
⑵、装置图：
[科学探究]：验证牺牲阳极的阴极保护法
原因：
2、外加电流阴极保护法：
⑴、原理：
⑵、装置图：
[过 渡]：除此以外还有哪些防护方法？
[归纳小结]：
3、改变金属的内部结构（钢→不锈钢，在钢中加入镍和铬）。
4、覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）。
5、金属被保护的效果比较：
电解池的阴极保护(外加电流阴极保护法)> 原电池的正极（牺牲阳极的阴极保护法）> 一
般保护
[典型例题]：例3、为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 （ CD ）
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负极
例4、下列事实不能用电化学理论解释的是 （ B ）
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保存
C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用
[解 析]：A选项是通过构成Zn—Fe原电池，在船壳上加Zn块构成原电池负极，从而保护船体不被腐蚀。B选项是靠氧化膜保护铝。C选项Zn＋Cu2+====Cu＋Zn2+，生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。D选项中Zn—Fe原电池Zn为负极，而Fe—Sn原电池中Fe为负极，故前者Zn被氧化保护了铁。答案：B
[问题探究]：探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？
探究二：纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如向酸中再加硫酸铜又会什么现象？
三、影响金属腐蚀快慢比较
[典型例题]：例5、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 5 2 1 3 4
[结 论]：1、原电池正极、电解池阴极受到保护
2、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀
九、板书设计
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
一、金属的电化学腐蚀
（一）、金属腐蚀：
1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应）
3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应
（二）、化学腐蚀
1、定义：
2、影响因素：
（三）、电化学腐蚀：
1、定义：
2、类型：
⑴ 、吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下易发生
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
⑵、析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中
负极：Fe - 2e- = Fe2+
正极：2H+ + 2e- =H2↑
电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：
二、金属的防护
1、牺牲阳极的阴极保护发
正极：要保护的金属 负极：比要保护金属活泼的金属
2、外加电流的阴极保护法
阴极：被保护的金属 阳极：惰性电极 两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源。
十、教学反思
金属的腐蚀及其防护是日常生活中非常普遍、非常常见的现象，也是急待解决的问题。所以本节课应在科学知识的综合性、应用性、实践性上入手，密切联系生活实际，挖掘原电池的原理和组成条件（即金属腐蚀的原理），以及金属的腐蚀防护的重要意义，使学生认识到化学知识与工农业生产、科学实验、日常生活有密切的联系，以激发学生学习化学的兴趣，更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。
十一、学案设计(见下页)
第四章 单元测试卷(A)
(时间90分钟，满分150分)
第一部分 选择题(共90分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意)
1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是
A．锌 B．汞 C．石墨 D．二氧化锰
2．镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd(OH)2+2Ni(OH)2  Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池放电时的负极材料是
A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH)
3．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
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．产生气泡的速度甲比乙慢
4．下列各变化中属于原电池反应的是
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化
C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层
D．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜
5．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是
A．2H+＋2e－＝H2 B. Fe2+＋2e－＝Fe
C．2H2O＋O2＋4e－＝4OH－ D. Fe3+＋e－＝Fe2+
6．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是
A．充电时作阳极，放电时作负极 B．充电时作阳极，放电时作正极
C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极
7．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH ＞ a，则该电解质可能是
A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4
8．下列关于实验现象的描述不正确的是
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
9．把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为
A．1︰2︰3 B．3︰2︰1
C．6︰3︰1 D．6︰3︰2
10．下列描述中，不符合生产实际的是
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
二．选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分。每小题有一个或两个选项符合题意。若正确答案包括一个选项，多选时，该题为0分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确得2分，选两个且都正确得5分，但只选错一个，该小题就为0分）
11．某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列说法正确的是
A．放电时，LiMn2O4发生还原反应
B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4
C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应
D．充电时，阳极反应为：Li++e-==Li
12．有一合金由X、Y、Z、W四种金属组成，若将合金放入盐酸中只有Z、Y能溶解；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z的化合物；若将该合金做阳极，用X盐溶液作电解液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X。这四种金属的活动性顺序是
A．Y＞Z＞W＞X B．Z＞Y＞W＞X
C．W＞Z＞Y＞X D．X＞Y＞Z＞W
13．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是
A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl－ －2e－=　Cl2 ↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH－
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu －2e－ == Cu2+
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－ == Fe2+
14．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是
A． 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
15．当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是
A．当电池负极消耗mg气体时，电解池阳极同时有mg气体生成
B．电池的正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e— ＝ 4OH—
C．电解后c(Na2CO3)不变，且溶液中有晶体析出
D．电池中c(KOH)不变；电解池中溶液pH变大
16．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH3OH + 3O2 + 4OH—  2CO32— + 6H2O，则下列说法错误的是
A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大
C．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e－＋8OH－ ＝ CO32— + 6H2O
D．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子
17．下图为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，为电镀槽．接通电路后发现上的c点显红色．为实现铁上镀锌，接通后，使c、d两点短路．下列叙述正确的是
A．a为直流电源的负极
B．c极发生的反应为2H＋＋2e－＝H2↑
C．f电极为锌板
D．e极发生氧化反应
18．某混合溶液中只含有两种溶质NaCl和H2SO4，且n(NaCl)︰n(H2SO4)=3︰1。若以石墨电极电解该溶液，下列推断中不正确的是
A．阴极产物为H2
B．阳极先析出Cl2，后析出O2
C．电解液的pH不断增大，最终大于7
D．整个电解的过程实质是电解水
19．通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为＋1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银(︰n(硝酸亚汞(＝2︰1，则下列表述正确的是
A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(银(︰n(汞(＝2︰1
B．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
C．硝酸亚汞的化学式为HgNO3
D． 硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)2
20．TiO2在光照射下可使水分解：2H2O  2H2↑＋O2↑，该过程类似植物的光合作用。右图是光照射下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，同时也能转化为化学能
B．铂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
第二部分 非选择题（共60分）
三、（本小题包括2小题，共30分）
21．（10分）将洁净的金属片Fe、Zn 、A、B 分别与Cu用导线连结浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示：
金属
电子流动方向
电压/V
Fe
Fe → Cu
+0.78
Zn
Zn → Cu
+1.10
A
Cu → A
－0.15
B
B → Cu
+0.3
根据以上实验记录，完成以下填空：
（1）构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越 （填“大”、“小”）。
Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是 。
（2）Cu与A组成的原电池， 为负极，此电极反应式为
。
（3）A、B形成合金，露置在潮湿空气中， 先被腐蚀。
22．（20分）为省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），以巧妙的构思，“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白：
（1）甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部（铜与锌不接触），小心向烧杯中加入稀硫酸，观察到的现象是 。甲同学的设计思路是
。
（2）乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加 溶液，进而观察到的现象是 ， 。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱所依据的原理是 ，
。
（3）丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂（作为电解液）。反应在调控下随即开始，实验中有关化学反应方程式为
。获得的实验明显现象是 。
（4）请你再单独设计一个简单的实验（试剂、仪器自选），探究和证实锌和铜的金属活动性的相对强弱（简要说明操作和现象） 。
四、（本题包括2小题，共30分）
23．（12分）已知反应AsO43－+2I－+H+ AsO３3－+I2+H2O是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：
（Ⅰ）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转；
（Ⅱ）若改往（B）烧杯中滴加40％NaOH溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转．试回答：
（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转?
答：
。
（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象。
答： _____________________
。
（3）（Ⅰ）操作过程中C1棒上发生的反应为 。
（4）（Ⅱ）操作过程中C2棒上发生的反应为 。
24．（18分）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
① 电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。
② Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
① X电极的材料是 ，电极反应式是 。
② Y电极的材料是 ，电极反应式是 。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
第四章 单元测试卷答案
第一部分 选择题(共90分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
C
C
B
C
B
A
C
D
A
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
AB
B
A
B
BC
A
BD
B
C
AB
第二部分 非选择题(共60分)
三、(本题包括2小题，共30分)
21．（共10分）
（1）大 （2分）
（2）Zn> B > A （2分）
（3）Cu（2分）；Cu－2e－= Cu2+（2分）
（4）B （2分）
22．（共20分）
（1）锌片上有气泡产生，铜片上无气泡。（2分）
锌能置换出酸中的氢而铜不能。（2分）
（2）CuSO4溶液。（2分）
锌片上有红色铜析出，（2分）锌片上产生气泡的速率明显加快。（2分）
活泼金属可不活泼金属从其盐溶液中置换出来，（2分）Zn、Cu，稀硫酸组成原电池，Zn为负极。（2分）
（3）2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑+ 2H2SO4 （2分）
阴极上有红色铜析出。(2分)
（4）分别取一小片铜片与锌片于试管中，向试管中加入少量的棕黄色的溶液，稍待，溶液的棕黄色褪去得一近乎无色溶液。（2分）
四、（本题包括2小题，共30分）
23．（12分）
（1）这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表；（4分）
（2）B中加盐酸，AsO43—发生得电子反应；而当加入NaOH后，AsO33—发生失电子反应，为负极；（4分）
（3）2I——2e— =I2；（2分）
（4）AsO33——2e—+H2O = AsO43—+2H+。（2分）
24．（18分）
（1） ① 2H+ ＋2e( ＝H2↑（2分）；放出气体，溶液变红。（2分）
② 2Cl – －2e( ＝Cl2 ↑（2分）；
把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。（4分）
（2）① 纯铜（2分） Cu2+ ＋2e( ＝Cu （2分）
② 粗铜（2分） Cu －2e( ＝Cu2+（2分）
第四章 单元测试卷(B)
(时间90分钟，满分120分)
可能用到的相对原子质量： Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5 Cu 64 Ag 108 Hg 201
第Ⅰ卷（选择题 共60分）
一、选择题（共15小题，每题只有一个正确的答案，每题2分，共30分）
1．甲、乙两个电解池均以Pt为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16 g，乙池中某电极上析出0.24 g金属，则乙池中溶质可能是（ ）
A．KNO3 B．MgSO4? C．CuSO4 D．Na2SO4?
2．下列叙述正确的是（　　）
A．原电池中阳离子向负极移动 B．用铝质铆钉接铁板,铁易被腐蚀
C．马口铁(镀锡)的表面一旦破损,铁腐蚀加快 D．白铁(镀锌)的表面一旦破损,铁腐蚀加快
3．在电解水制取H2和O2时，为了增强导电性，常常要加入一些电解质，最好选用（ ）
A．NaOH　　　　　 B．HC1　　　　 　 C．NaCl　　　　D．CuSO4
4．用惰性电极电解 2L 1 mol·L－1的硫酸铜溶液，在电路中通过 0.5mol 电子后，将电源反接，电路中又通过 1mol 电子，此时溶液中c(H+)是(设溶液体积不变)
A、1.5 mol·L－1 B、0.75 mol·L－1 C、0.5 mol·L－1 D、0.25 mol·L－1
5．当两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，在阳极上的产物是（ ）
A．只有银 B．银和氧气 C．只有氢气 D．上述都不对
6．按下图的装置进行电解实验：A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03克，则A合金中Cu、Zn原子个数比为
A 4︰1 B 3︰1 C 2︰1 D 任意比
7．某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，不能实现该反应的原电池组成是（　　）
A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液?
B．正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液?
C．正极为铂，负极为铁，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液?
D．正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液?
8．以石墨棒作电极，电解氯化铜溶液，若电解时转移的电子数是3.01×1023，则此时在阴极上析出铜的质量是（　　）
A．8g B．16g　　　　　 C．32g D．64g
9．用石墨作电极，电解1mol·L－1下列物质的溶液，溶液的pH变大的是（　　）
A．HCl B． H2SO4 C．NaCl D．Na2SO4
10．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( (
A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
11．用惰性电极电解＋n价金属的硝酸盐溶液，当阴极上析出mg金属时，阳极上产生560mL（标准状况）气体，此金属的相对原子质量应为（　　）
A．10m n B．10m C．10n D．40mn
12．镁铝合金在碱性溶液中开始反应缓慢,后反应加速,经分析是氧化膜及微电池作用的结果.下列叙述正确的是（　　）
A．微电池负极为Mg B．微电池负极为Al
C．铝的电极反应式为2H++2e－＝H2↑ D．镁的电极反应式为Mg－2e－＝ Mg 2+
13．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一物质中（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（　　）
A．AgNO3 [Ag2O]　　 B．NaOH [NaOH] C．NaCl [盐酸]　　 D．CuSO4 [Cu(OH)2]
14．用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合液500mL,经过一段时间后,两极均得到标况下11.2L气体,则原混合液中CuSO4的物质的量浓度为（ ）
A．0.5mol·L-1 B．0.8mol·L-1 　　 C．1.0mol·L-1 D．1.5mol·L-1
15．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3(的氧化锆(ZrO2(晶体，在熔融状态下能传导O2(。下列对该燃料电池说法正确的是( 　(
A．在熔融电解质中，O2(由负极移向正极
B．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：2C4H10＋26e(＋13O2(＝4CO2＋5H2O
C．通入空气的一极是负极，电极反应为：O2＋4e(＝2O2(
D．电池的总反应是：2C4H10＋13O2 ( 8CO2＋10H2O
二、选择题（共10小题，每题有1～2个正确答案，每题3分，共30分，错选多选不得分，漏选得1分）
16．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时（ ）
A．精炼时粗铜接电源负极 B．精炼时纯铜做阳极
C．杂质都将以单质形式沉淀到池底 D．纯铜片增重2.56 g，电路通过电子为0.08mol
17．某同学为了使反应2HCl + 2Ag2AgCl + H2↑能进行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行的方案是（ ）
18．近年来，加“碘”食盐较多使用了碘酸钾，KIO3在工业上可用电解法制取，以石墨和铁为电极，以KI溶液为电解液在一定条件下电解，反应式为KI+H2O→KIO3+H2↑（未配平）。下列有关说法中，正确的是( )
A．电解时，石墨做阴极，铁作阳极 B．电解时，在阳极上产生氢气
C．电解后得到KIO3产品的步骤有：过滤→浓缩→结晶→灼烧
D．电解中，每转移0.6 mol电子，理论上可得到0.1 mol无水KIO3晶体
19．按如图甲装置进行实验，若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述不正确的是（ ）

A．E表示生成铜的物质的量 B．E表示反应消耗水的物质的量
C．F表示反应生成氧气的物质的量 D．F表示生成硫酸的物质的量
20．有水存在时LiCl受热水解,且LiOH易分解,现将LiCl水溶液蒸干并灼烧后,再熔化进行电解.下列有关电极产物的判断正确的是（　　）
A．阳极产生H2 B．阳极产生O2 C．阴产生Li和H2 D．阴极只产生H2
21．（双选）用惰性电极电解V　L　ＭSO4的水溶液，当阴极上有m ｇ金属析出(阴极上无气体产生)时，阳极上产生x L气体(标准状况)，同时溶液的pH由原来的6.5变为2.0(设电解前后溶液体积不变)。则M的相对原子质量的表示式为（　　）?
A. B. C. D.
22．下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后，发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（　　）
　a极板　　　b极板　　　X电极　　　Z溶液
A．银　　　　 铁　　　　　正极　　　　AgNO3
B．石墨　　　 石墨　　　　负极　　　　NaOH
C．锌　　　　 石墨　　　　负极　　　　CuSO4
D．铜　　　　 石墨　　　　负极　　　　CuCl2
23．（双选）α－AgI是一种固体导体，导电率很高。为研究α－AgI到底是Ag＋导电还是I－导电，设计了如下实验，下列有关结论正确的是（ ）
A．若α－AgI是Ag＋导电则通电一段时间后晶体密度不均匀
B．若α－AgI是Ag＋导电则通电一段时间后晶体密度仍均匀
C．若α－AgI是I－导电则通电一段时间后晶体密度不均匀
D．若α－AgI是I－导电则通电一段时间后晶体密度仍均匀
24．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，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）（ ）
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
25（双选）．如图，A池用石墨电极电解NaOH溶液,B池精炼粗铜,一段时间后停止通电,A池中D极产生具有氧化性的气体在标准状况下为2.24L.下列说法正确的是（ ）
A．A池为电解池,B池为原电池 B．D、E两极都发生氧化反应
C．F极应为粗铜板材料 D．B池中E极质量增加12.8g
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
三、填空题（共6小题，共47分）
26．（14分）为省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），以巧妙的构思，“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白：
（1）甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部（铜与锌不接触），小心向烧杯中加入稀硫酸，观察到的现象是 。甲同学的设计思路是
。
（2）乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加 溶液，进而观察到的现象是 ____
。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱所依据的原理是 ___________________________ 。
（3）丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂（作为电解液）。反应在调控下随即开始，实验中有关化学反应方程式为
。
获得的实验明显现象是 。
（4）请你再单独设计一个简单的实验（试剂、仪器自选），探究和证实锌和铜的金属活动性的相对强弱（简要说明操作和现象） _________________
。
27．（10分）(1)用惰性电极电解下列水溶液,请写出电极反应式及总反应式:
AgNO3: 阴极： 阳极：
总反应: 。
NaCl: 阴极： 阳极：
总反应: 。
(2) 用Cu电极电解下列水溶液,请写出电极反应式及总反应式:
Na2SO4:阴极： 阳极：
总反应: 。
H2SO4:阴极： 阳极：
总反应: 。
(3) 用Cu电极做阴极,C电极做阳极电解CuSO4水溶液,请写出电极反应式及总反应式:
阴极： 阳极：
总反应: 。
28．（5分）如果在铁器上镀镍，则镍片应与电源的______极相连，铁器件应和电源的______极相连，电解液可用硫酸镍溶液（NiSO4），电极反应式为：阴极______ ，阳极______ ，在电镀过程中硫酸镍溶液的浓度______ （增大，减小，不变）。
29．（9分）按要求对下图中两极进行必要的连接并填空：
（1）在A图中，使铜片上冒H2气泡。请加以必要连接，则连接后的装置叫 。电极反应式：锌板： ；铜板： 。
（2）在B图中，使a极析出铜，则b析出： 。加以必要的连接后，该装置叫 ____ 。电极反应式，a极： b极： 。经过一段时间后，停止反应并搅均溶液，溶液的pH值 （升高、降低、不变），加入一定量的 后，溶液能恢复至与电解前完全一致。
30．（8分）采用惰性电极从NO3-、SO42-、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+选出适当离子组成的电解质（非熔融态下），并电解。
（1）若两极分别放出和，电解质可能为 。
（2）若阴极析出金属，阳极放出，电解质可能为 。
（3）若两极分别放出气体，且体积比为，电解质可能为 。
（4）若既无也无放出，则电解质可能为 。
31．（5分）如图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上发生的总化学方程式为：_____________ ____
（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为：___________________________________，电极f上发生的反应为：_____________________，槽中盛放的镀液可以是____________溶液。
四、计算题（共9分）
32．如图所示，通电5 min后，第③极增重2.16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL，设A池中原混合液的体积为200 mL，求通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度。
第四章 单元测试卷答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
C
C
A
C
D
B
D
B
C
B
A
B
A
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
C
D
D
C
D
D
B
BD
C
BC
D
CD
26、（共14分）（1）锌片上有气泡产生，铜片上无气泡。（2分）
锌能置换出酸中的氢而铜不能。（2分）
（2）CuSO4溶液。锌片上有红色铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快。（2分）活泼金属可不活泼金属从其盐溶液中置换出来， Zn、Cu，稀硫酸组成原电池，Zn为负极。（2分）
（3）2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑+ 2H2SO4 （2分）阴极上有红色铜析出。(2分)
（4）分别取一小片铜片与锌片于试管中，向试管中加入少量的棕黄色的溶液，稍待，溶液的棕黄色褪去得一近乎无色溶液。（2分）
27．（10分）略
28．正极，负极，阴极：Ni＋＋e－＝Ni ， 阳极：Ni－e－ ＝Ni＋ ，不变（每空1分）
29．联接画线略。（1）原电池 ，锌板：Zn-2e- =Zn2＋ 铜板：2H2＋ ＋2e-＝H2↑
（2）O2，电解池，a极：Cu2＋＋2e- =Cu，b极：4OH――4e－＝O2↑＋2H2O，降低，CuO（每空1分）
30．（1）Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3 （2）AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4 （3）HCl、BaCl2 （4）CuCl2 （每答对一个给1分，漏答扣1分）
31．（1）正极，（2）2NaCl ＋ 2H2O＝＝＝2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ （3）Zn－2e－ =Zn2＋，Zn2＋＋2e－=Zn，ZnCl2（ZnSO4）（余空均1分，最后一空写一个答案即可）
32．解：在A池中发生的反应为：
　　阳极（②极）：4OH-- 4e－=2H2O+O2↑　　阴极（①极）：2Cu2++4e－=2Cu
　　若Cu2+完全放电后还有：4H++4e－=2H2↑　转移电子的物质的量为：2.16÷108=0.02（mol）
　　由电极反应可知，每转移4mol电子，放出1molO2，所以②极上析出O2的体积为：
　　0.02÷4×22.4=0.112（L）＜0.224（L）
　　说明A池收集到的气体中还有H2。①极上放出H2为：0.224-0.112=0.112（L），即0.005mol。
　　①极上析出Cu和放出H2共获得0.02mol电子。
　　Cu2+的物质的量为：（0.02-0.005×2）/2=0.005mol　 [Cu2+]=0.005/0.2=0.025mol/L
答：通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度为0.025mol/L。
第四章　电化学基础
第一节　原电池
A组
1.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。
答案:C
2.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(l)　ΔH<0
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH<0
D.2FeCl3(aq)+Fe(s)3FeCl2(aq)　ΔH<0
解析:原电池反应均是自发进行的放热的氧化还原反应,选项A、C、D均属氧化还原反应,理论上可以设计成原电池,而选项B是非氧化还原反应,不能设计成原电池。
答案:B
3.某同学制作一个原电池,电池总反应离子方程式为Zn+Cu2+Zn2++Cu,它的组成是(　　)
A.Cu为正极,Zn为负极,CuCl2为电解质溶液
B.Cu为正极,Zn为负极,ZnCl2为电解质溶液
C.Zn为正极,Cu为负极,CuCl2为电解质溶液
D.Zn为正极,Cu为负极,CuSO4为电解质溶液
解析:根据原电池中正负极的判断方法,可以分析在将反应Zn+Cu2+Zn2++Cu设计为原电池时,由于锌发生了氧化反应,因而负极材料应选择锌;正极材料选择比锌不活泼的金属或者非金属;而电解质溶液中要含有Cu2+。
答案:A
4.如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此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Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Zn
C.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>Y
D.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
解析:由图可知,电子的流动方向是X→外电路→Y,则电流的方向就为Y→外电路→X;X为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。
答案:C
5.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是(　　)
A.正极附近的S浓度逐渐增大
B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.正极有O2逸出
D.铜片上有H2逸出
解析:题干所述装置属于原电池装置,负极反应式:Zn-2e-Zn2+,正极反应式:2H++2e-H2↑,电子由负极流出经过外电路流向正极。为形成闭合回路,溶液中的阴离子向负极迁移,阳离子向正极移动。因此可知选项D正确。
答案:D
6.在铜—锌—硫酸构成的原电池中,当导线中有1 mol电子通过时,理论上的两极变化是 (　　)
①锌片溶解32.5 g　②锌片增重32.5 g　③铜片上析出1 g H2　④铜片上析出1 mol H2
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析:负极:Zn　-　2e-Zn2+。
0.5 mol 1 mol
正极:2H++2e-H2↑
1 mol 0.5 mol
所以Zn溶解32.5 g,铜片上放出1 g H2,①③正确。
答案:A
7.如图所示装置,电流计G发生偏转,同时A极逐渐变粗、B极逐渐变细,C为电解质溶液,则A、B、C应是下列各组中的(　　)
A.A是Zn,B是Cu,C为稀硫酸
B.A是Cu,B是Zn,C为稀硫酸
C.A是Fe,B是Ag,C为AgNO3溶液
D.A是Ag,B是Fe,C为AgNO3溶液
解析:B极逐渐变细,说明B极是负极;A极逐渐变粗,说明A极是正极,电解质溶液必须含有金属阳离子。
答案:D
8.如图所示的装置中,在产生电流时,以下说法正确的是(　　)
A.Fe是阴极,石墨是阳极
B.负极反应式为Fe-3e-Fe3+
C.盐桥中阴离子移向FeCl3溶液
D.导线中的电流由石墨电极流向Fe电极
解析:由于Fe+2FeCl33FeCl2,所以Fe为负极,石墨为正极。负极:Fe-2e-Fe2+,正极:2Fe3++2e-2Fe2+。盐桥中的阴离子移向负极区域。
答案:D
9.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)
解析:根据原电池知识,金属活动性:负极>正极,可得三种金属的活动性顺序应为:Cd>Co>Ag,则选项中符合此关系的置换反应成立。
答案:A
10.某化学兴趣小组同学设计如图装置:
回答下列问题:
(1)正极的电极反应式为　。?
(2)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供Cl-和N,使两烧杯中的溶液保持电荷守恒,反应过程中Cl-进入　　　　(填“甲”或“乙”)烧杯。?
(3)该电池反应离子方程式为　。?
解析:该装置是带盐桥的原电池装置,Zn+Cu2+Zn2++Cu,正极反应为Cu2++2e-Cu,由于甲中锌离子过剩,所以氯离子进入甲中保持电中性。
答案:(1)Cu2++2e-Cu
(2)甲
(3)Zn+Cu2+Zn2++Cu
B组
1.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极
解析:由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确。当电流计读数为零时,即说明没有电子发生转移,可证明反应达平衡,C项正确。加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。
答案:D
2.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)(　　)
A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低
B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高
C.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;为导体时,A端高,B端低
D.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;为导体时,A端低,B端高
解析:若杠杆为导体则构成原电池,铁作负极失电子而溶解:Fe-2e-Fe2+,溶液中Cu2+在正极(铜极)得电子生成铜,质量增大而下降,A端低,B端高;若杠杆为绝缘体,则铁球和CuSO4溶液发生置换反应生成Cu覆于表面,质量增加,下降,A端高,B端低。
答案:D
3.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1稀硫酸中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。
(1)写出甲池中发生的有关电极反应式:
负极　,?
正极　。?
(2)乙池中负极为　　　　。正极发生　　　　反应,总反应离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出　　　　活动性更强,而乙会判断出　　　　活动性更强(填写元素符号)。?
(4)由此实验,可得到如下哪些结论?　　　　。?
A.利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强
C.该实验说明金属活动性顺序表已过时,已没有实用价值
D.该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变,应具体问题具体分析
(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正负极”,这种做法　　　　(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠,则请你提出另一个判断原电池正负极可行的实验方案　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
解析:(1)甲池中电池总反应方程式为Mg+H2SO4MgSO4+H2↑,Mg作负极,电极反应式为:Mg-2e-Mg2+,Al作正极,电极反应式为:2H++2e-H2↑。
(2)乙池中电池总反应方程式为:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,所以负极为Al,正极为Mg,正极上发生还原反应。
(3)甲池中Mg为负极,Al为正极;乙池中Al为负极,Mg为正极,若根据负极材料金属比正极活泼,则甲判断Mg活动性强,乙判断Al活动性强。
(4)Mg的金属活动性一定比Al强,金属活动性顺序是正确的,应用广泛。
(5)判断正负极可根据回路中电流方向或电子流向等进行判断,直接利用金属活动性顺序判断原电池的正负极是不可靠的。
答案:(1)Mg-2e-Mg2+　2H++2e-H2↑
(2)Al　还原　2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
(3)Mg　Al
(4)AD
(5)不可靠　根据电路中电流的方向或电子转移的方向
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和石墨，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，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．(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．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
解析：题中所述锌铜原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Cu为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e===Cu，发生还原反应。Zn2＋通过阳离子交换膜向正极移动；乙池溶液中消耗的Cu2＋与由甲池迁移过来的Zn2＋的物质的量相同，则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。
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＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，则负极为Fe，正极为石墨，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；当电解质溶液为FeCl3时，总反应为Fe＋2FeCl3===3FeCl2，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，负极为Fe，正极为石墨。
答案：(1)A
(2)2H＋＋2e－===H2↑
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
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．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．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)
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↑。
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
第四章 第1节
1．下列说法正确的是(　　)
A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属
B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应
D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
解析：原电池也可以用石墨作电极，A错误。电子流出的一极是负极，负极发生氧化反应，B错误。粗锌中的杂质与锌及稀硫酸构成原电池，加快锌与稀硫酸的反应，C正确。原电池将化学能转化为电能，转化效率较高，但不能全部转化为电能，原电池工作时发热就是一部分能量转化为热能，D错误。
答案：C
2．根据下列事实，①X＋Y2＋===X2＋＋Y　②Z＋2H2O(冷) ===Z(OH)2＋H2↑　③Z2＋的氧化性比X2＋的弱　④由Y、W电极组成的原电池，电极反应分别为W2＋＋2e－===W、Y－2e－===Y2＋，由此可判断X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是(　　)
A．X>Z>Y>W B．Z>W>X>Y
C．Z>Y>X>W D．Z>X>Y>W
解析：由题意知：①中发生置换反应，说明还原性：X>Y，②中Z与H2O(冷)反应，说明Z的还原性很强，③中Z2＋的氧化性比X2＋的弱，说明还原性：Z>X，④中Y、W构成的原电池中，Y发生氧化反应，Y为负极，说明还原性：Y>W，故X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为Z>X>Y>W，选D。
答案：D
3．将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入相同浓度的稀硫酸中，一段时间后，下列叙述正确的是(　　)
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．甲中产生气泡的反应速率比乙中的慢
解析：甲中形成了原电池，氢气在铜极放出，而乙不能形成闭合回路，不能产生电流，铜片不是负极，A、B项错误；甲中产生气泡的反应速率比乙中的快，因为甲中锌失去的电子流向铜，铜周围生成氢气，乙中只是锌参加反应，反应过程中会使锌片周围产生大量的ZnSO4，H＋浓度下降，从而使反应速率减小，D项错误。
答案：C
4．实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是(　　)
A．该原电池的正极反应：Zn－2e－===Zn2＋
B．左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C．该电池铂电极上有气泡生成
D．该电池总反应：3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋
解析：Zn失去电子，发生氧化反应，Zn为负极，A项错误；Fe3＋被还原为Fe2＋，溶液红色逐渐褪去，B项正确，铂电极作正极，无气泡生成，C项错误；该电池总反应：Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，D项错误。
答案：B
5．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)
A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B．盐桥中的阴离子向CuSO4溶液中迁移
C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋e－===H2↑
解析：该原电池中，锌片为负极，铜片为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子由锌电极流向铜电极，故A项正确，C、D两项错误；因电子由锌电极流向铜电极，故铜电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu，所以盐桥中的阳离子向CuSO4溶液中迁移，阴离子向ZnSO4溶液中迁移，B项错误。
答案：A
6.
如图所示，烧杯内盛有浓HNO3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。下列有关说法正确的是(　　)
A．Fe比Pb活泼，始终作负极
B．Fe在浓HNO3中钝化，始终不会溶解
C．电池停止工作时，烧杯中生成了Fe(NO3)3
D．利用浓HNO3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想
解析：开始时，电解质溶液是浓HNO3，Fe在浓HNO3中钝化，所以开始时Pb是负极：Pb－2e－===Pb2＋，A项错误；随着反应的进行，浓HNO3变成稀HNO3，Fe变为原电池的负极：Fe－2e－===Fe2＋，B项错误；由于最终Fe有剩余，所以不会生成Fe(NO3)3，C项错误；根据Pb与浓HNO3反应：Pb＋4HNO3(浓)===Pb(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，过量的Fe与稀HNO3发生反应：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可知反应产生了有害气体NO2、NO，会污染环境，不符合“绿色化学”思想，D项正确。
答案：D
7．如下图所示的八个装置中，属于原电池的是(　　)
A．全部 B．④⑥⑦
C．③④⑤⑥⑦⑧ D．除①②③外
解析：构成原电池的基本条件：电解质溶液；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；能自发地发生氧化还原反应；形成闭合回路。构成原电池的基本条件是相互联系的。在这几个基本条件中，氧化还原反应是核心。构成原电池的基本条件不仅是判断原电池的依据，也是进行原电池设计的基本依据。故选B。
答案：B
8．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极质量增加
A上有气泡产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是________。
(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
第二节　化学电源
A组
1.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A.原电池反应均是自发的氧化还原反应
B.氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化
C.氢氧燃料电池是将热能转变为电能的装置
D.铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加
解析:原电池反应中的能量变化是将化学能转化为电能,必须是自发的氧化还原反应,A项正确,C项错误;氢氧燃料电池中,H2发生氧化反应,在负极被氧化,B项错误;铅蓄电池放电过程中总反应为Pb(s)+PbO2 (s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),生成物PbSO4附着在两电极上使正、负极质量增加,D项错误。
答案:A
2.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
3.下列有关锌锰干电池的说法中正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.锌外壳是负极,石墨棒是正极材料
B.在外电路中电子从石墨棒流向锌外壳
C.电流从锌流到石墨棒上
D.在电池内部阳离子从石墨棒向锌片移动
解析:在锌锰干电池中,锌外壳是负极,石墨棒是正极,在外电路中电子从锌外壳流向石墨棒,电流的方向与电子的流向相反,电池内部,阳离子向正极石墨棒移动,故A正确,B、C、D错误。
答案:A
4.锂电池是一种新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2LiMnO2,下列说法正确的是(　　)
A.Li是正极,电极反应为Li-e-Li+
B.Li是负极,电极反应为Li-e-Li+
C.MnO2是负极,电极反应为MnO2+e-Mn
D.Li是负极,电极反应为Li-2e-Li2+
解析:由总反应O2O2可知,锂元素在反应后化合价升高(0→+1),锰元素在反应后化合价降低(+4→+3)。Li被氧化,在电池中作负极,电极反应为Li-e-Li+,MnO2在正极上反应,电极反应为MnO2+e-Mn。
答案:B
5.在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2。下列该电池的电极反应,正确的是(　　)
A.负极反应为Zn-2e-Zn2+
B.负极反应为Zn+2H2O-2e-Zn(OH)2+2H+
C.正极反应为2MnO2+2H++2e-2MnOOH
D.正极反应为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-
解析:在书写碱性电池的电极反应式时,电极反应式中不能出现H+。在碱性电池中,负极Zn失去电子形成的Zn2+应该与OH-结合生成Zn(OH)2。
答案:D
6.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂,在200 ℃左右时供电,电池总反应式为C2H5OH+3O22CO2+3H2O,电池示意图如下,下列说法中正确的是(　　)
A.电池工作时,质子向电池的负极迁移
B.电池工作时,电流由b极沿导线流向a极
C.a极上发生的电极反应是C2H5OH+3H2O+12e-2CO2+12H+
D.b极上发生的电极反应是2H2O+O2+4e-4OH-
解析:通入乙醇的一极(a极)为负极,发生氧化反应;通入氧气的一极(b极)为正极,发生还原反应。电池工作时,阳离子(质子)向电池的正极迁移,选项A不正确;电流方向与电子流向相反,电流由b极沿导线流向a极,选项B正确;a极上乙醇应该失电子被氧化,所以选项C不正确;因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂,所以电极反应式中不能出现OH-,选项D不正确。
答案:B
7.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是(　　)
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O4OH-
解析:A项,检测时,电解质溶液中的H+移向正极;B项,若反应中有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗的O2体积为2.24 L;D项,电解质溶液呈酸性,正极上发生的反应为O2+4H++4e-2H2O。
答案:C
8.Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式为2AgCl+MgMg2++2Ag+2Cl-。有关该电池的说法正确的是(　　)
A.Mg为电池的正极
B.负极反应为AgCl+e-Ag+Cl-
C.不能被KCl溶液激活
D.可用于海上应急照明供电
解析:由电池总反应知Mg为负极,电极反应为Mg-2e-Mg2+,正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-。海水中含大量电解质,所以可以被KCl溶液激活。可用于海上应急照明供电。
答案:D
9.镉镍可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的充、放电反应如下:
Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
请回答下列问题:
(1)上述反应式中左边物质的总能量　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)右边物质的总能量。?
(2)放电时负极发生反应的物质是　　　　,正极的电极反应式为　。?
(3)镉镍废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是　。?
解析:(1)原电池放电时对外释放能量,故反应物的总能量大于生成物的总能量。(2)分析元素化合价的变化,推知该电池放电时Cd失电子,作电池的负极,NiOOH得到电子,作正极,正极电极反应式为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-。(3)镉镍废旧电池中残留Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染。
答案:(1)大于
(2)Cd　NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
(3)防止废旧电池中残留的镍、镉离子污染土壤和水源
10.(1)Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。该电池的负极材料是　　　　　。电池工作时,电子流向　　　　(填“正极”或“负极”)。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)如图为钠硫高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320 ℃左右,电池反应为2Na+xSNa2Sx,正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的　　　　倍。?
解析:(1)负极是失电子的一极,Zn所失电子由负极经外电路流向正极。锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。(2)正极上是S得到电子发生还原反应:xS+2e-;要形成闭合回路,M必须是能使离子在其中定向移动的,故M的两个作用是导电和隔膜;假设消耗的质量都是207 g,则铅蓄电池能提供的电子为2 mol,而钠硫电池提供的电子为 mol,故钠硫电池的放电量是铅蓄电池的4.5倍。
答案:(1)Zn(或锌)　正极　锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀
(2)xS+2e-　离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫　4.5
B组
1.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(　　)
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体 L
解析:微生物主要成分是蛋白质,高温条件下蛋白质变性,失去活性,A不正确。通入燃料C6H12O6的极为负极,负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+(能放出CO2,应该是酸性,所以右边写H+。不能在左边加OH-、右边写H2O),B项正确。正极反应为6O2+24H++24e-12H2O,从两极反应可知:负极生成H+,正极消耗H+,即通过质子交换膜从负极到正极传导H+,选项C不正确。从总反应C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.4 L,D项错误。
答案:B
2.如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。该电池总反应式为2CH3OH+3O22CO2+4H2O。下列有关该电池的说法错误的是(　　)
A.右边的电极为电池的负极,b处通入的是空气
B.左边的电极为电池的负极,a处通入的是甲醇
C.电池负极的反应式为2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+
D.电池正极的反应式为3O2+12H++12e-6H2O
解析:在电解质溶液中,阳离子从负极移向正极。从质子通过的方向可知,a处通入的为甲醇,为原电池的负极;b处通入的为空气,为原电池的正极。
答案:A
3.可用于电动汽车的铝—空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,通入空气的电极为正极。下列说法正确的是(　　)
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e-4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-Al(OH)3↓
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
解析:正极O2得电子,溶液显碱性或中性时,正极反应都为O2+2H2O+4e-4OH-,A正确。铝作负极,铝失电子,中性溶液(NaCl)中的负极反应为Al-3e-Al3+,碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al+4OH--3e-Al+2H2O,B不正确。在碱性时,总的电池反应式为4Al+3O2+4OH-4Al+2H2O,溶液pH降低,C项错。电池工作时,电子从负极流向正极,D项错。
答案:A
4.Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为　　　　,发生的电极反应为?
　。?
(2)电池正极发生的电极反应为?
　。?
(3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中,实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　,反应的化学方程式为　?
　。?
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
　。?
解析:(1)分析反应的化合价变化,可得Li为还原剂(作负极),失电子:Li-e-Li+。
(2)SOCl2为氧化剂,得电子,从题给电池反应可推出产物:Cl-、S、SO2(或用总反应减去负极反应)。
(3)题中已给出信息:碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl,则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl,进而推出现象。
答案:(1)Li　Li-e-Li+
(2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑
(3)出现白雾,有刺激性气味气体生成　SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑
(4)构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应,SOCl2也与水反应
5.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀了一层细小的铂粉,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,电池可连续不断地提供电能。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+H2OLiOH+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)原电池的实质是把化学能转变为电能的装置;在原电池中,电子从负极经导线流向正极,而氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极,故电子由a流向b。(2)H2在负极上失电子,因为电解质溶液是KOH溶液,故负极反应式为2H2+4OH--4e-4H2O。(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,从而增大电极反应速率。(4)①LiH中Li为+1价,H为-1价,故反应Ⅰ中Li是还原剂,反应Ⅱ中H2O是氧化剂。②由反应Ⅰ可知吸收10 mol H2时,生成20 mol LiH,则生成的LiH的体积是V(LiH)=×10-3 L·cm-3=0.195 L,则生成的LiH的体积与被吸收的H2的体积之比为=8.71×10-4。由②20 mol LiH与H2O反应可生成20 mol H2,实际参与反应的H2为20 mol×80%=16 mol,则通过的电子的物质的量为16 mol×2=32 mol。
答案:(1)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的分子数,加快电极反应速率
(4)①Li　H2O　②8.71×10-4　③32
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
氢氧燃料电池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．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．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 (　　)
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
解析：根据微生物电池工作原理示意图可知：C6H12O6在负极上发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋；O2在正极上发生还原反应，电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O。负极有CO2生成，A项错误；B项，微生物促进了反应中电子的转移，正确；C项，质子通过交换膜从负极区移向正极区，正确；D项，电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，正确。
答案：A
8．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．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．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．Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填字母)。
A．NaOH 　 B．Zn　
C．Fe 　 D． NH3·H2O
解析：(1)负极是失电子的一极，Zn失去电子，电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀；除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。
答案：(1)Zn(或锌)　正极
(2)Zn与Cu2＋反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率　B
13．铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋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－＋SO===PbSO4，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。
14．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＋Ag2O===ZnO＋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＋CZn＋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　②2Ag2O4Ag＋O2↑
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
第四章 第2节
1．下列有关化学电池的说法中正确的是(　　)
A．化学电池只能将化学能转化为电能
B．燃料电池能将全部化学能转化为电能
C．银锌电池比能量大，电压稳定，储存时间长
D．一次电池包括干电池和蓄电池
解析：蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)，燃料电池的能量转化率超过80%，但不可能100%转化。蓄电池可重复使用，属于二次电池。故正确答案为C。
答案：C
2．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是(　　)
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：
2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
解析：由电池工作时锌在负极失去电子，故A正确；只要能够理解正极的反应物是MnO2，同时能够应用电子转移数目、电荷守恒与元素守恒即可正确地书写电极反应式，而本题只要对其进行正误判断，因此只要从上述三个方面进行验证即可，B选项正确；C中外电路的电子应该由负极流出，流入正极，故C错误；D中只要根据简单的计算，即理解每反应1 mol Zn，失去2 mol电子，因此D正确。
答案：C
3.
纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。关于该电池的叙述不正确的是(　　)
A．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
B．使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极
C．正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
D．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应
解析：由总方程式可以看出，负极为Zn，正极为Ag2O，使用时电子由负极流向正极，A项正确；B项错误，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C项正确，D项也正确。
答案：B
4．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：电解质溶液中阳离子应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极上的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误；结合正极反应，转移0.4 mol电子时，消耗0.1 mol O2，其在标准状况下的体积为2.24 L，B项错误；C项符合题目要求。
答案：C
5．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。
下列有关该电池的说法不正确的是(　　)
A．电池的电解质溶液呈碱性，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O
解析：在铁镍蓄电池中，Fe作负极，Ni2O3作正极，由于生成Fe(OH)2，则电解质溶液呈碱性，A项正确；电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B项正确；电池充电时，阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，阴极附近溶液的pH升高，C项错误；由充电时的总反应减去阴极反应，可得阳极反应，D项正确。
答案：C
6．氢氧燃料电池，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的KOH溶液，电池总反应为2H2＋O2===2H2O，该电池工作时，下列说法正确的是(　　)
①负极质量减轻　②负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
③负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O　④正极区pH升高，而负极区pH降低　⑤溶液中阴离子移向负极
A．①③④ B．②③⑤
C．③④⑤ D．④⑤
解析：根据电池总反应可知：H2在负极上发生氧化反应，由于在碱性条件下，所以氢原子失电子后又与OH－反应生成水，其电极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，负极区OH－浓度降低。O2在正极上发生还原反应，氧原子得电子，生成负二价的氧，只能以OH－形式存在，所以其电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正极区OH－浓度增大，阴离子向负极移动。综上所述C正确。
答案：C
7．一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，则有关说法正确的是(　　)
A．放电时，CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电时，负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O
C．标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
解析：从电池反应可知，CH3OH为原电池的负极，A选项错误；正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，标准状况下，5.6 L O2为0.25 mol，转移电子数为1 mol，C选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液OH－的浓度增大，pH升高，D选项错误。
答案：B
8．被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图所示为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。试回答下列问题：
(1)图中通过负载的电子流动方向为________(填“向左”或“向右”)。
(2)写出氢氧燃料电池工作时的电极反应和总反应。
正极：_____________________________________，
负极：_____________________________________，
总反应：____________________________________。
(3)为了获得氢气，除了充分利用太阳能外，工业上利用石油产品与水在催化剂作用下制取氢气。写出C3H8和H2O反应生成H2和CO化学方程式____________________________。
(4)若将此燃料电池改为甲烷—空气燃料电池，该电池工作时的负极反应为______________________________。
解析：H2在负极上被氧化，O2在正极上被还原，电解质溶液为KOH溶液，在书写电极反应时不出现H＋。书写甲烷—空气燃料电池的电极反应时，甲烷被O2氧化的产物是CO2，在碱溶液中继续反应生成CO。
答案：(1)向右　(2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2H2＋4OH－－4e－===4H2O　2H2＋O2===2H2O　(3)C3H8＋3H2O3CO＋7H2　(4)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
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．(2015·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．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．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．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． 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．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．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，溶液减少的质量为0.1 mol CuO的质量，所以原CuSO4溶液的质量是240 g＋8 g＝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＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　(2)0　(3)248　(4)CuO　8(或CuCO3　12.4)
第三节　电解池
第1课时　电解原理
A组
1.下列说法错误的是(　　)
A.电解质的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化
B.电解质溶液导电的过程,就是电解质被电解的过程
C.电解质在任何条件下均可以导电
D.电解质溶液导电过程中一定有新物质生成
解析:电解质导电的过程就是被电解的过程,在电解过程中发生氧化还原反应,一定有新物质生成,所以是化学变化。金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。
答案:C
2.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.a为负极,b为正极
B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
解析:电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极;与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中,因Cu2+是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-是阴离子,移向阳极c,在阳极放电析出Cl2,会导致溶液中氯离子浓度降低。
答案:C
3.同温、同压下,用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液,消耗相同的电量,生成气体体积最大的是(　　)
A.饱和食盐水 B.CuCl2溶液
C.CuSO4溶液 D.NaOH溶液
解析:电解饱和食盐水,两极分别产生氢气和氯气,假设转移2 mol电子,生成氢气和氯气各1 mol,共2 mol;而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气,转移2 mol电子,生成氯气1 mol;电解CuSO4溶液,产生的气体只有氧气,转移2 mol电子,生成氧气0.5 mol;电解NaOH溶液,两极分别产生氢气和氧气,转移2 mol电子,生成氢气1 mol、氧气0.5 mol,共1.5 mol。
答案:A
4.在如图所示的装置中,x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极极板质量增加,b极极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是(　　)
a极板
b极板
x电极
z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
解析:本题突破口是“a极极板质量增加”,据此判断a极一定是阴极,则b极一定是阳极。A是惰性阳极电解CuSO4溶液,符合题意;B的实质是电解水,两极都产生气体,不符合题意;C的阳极是铁,是活性电极,不符合题意;D的阳极生成氯气,是有刺激性气味的气体,不符合题意。
答案:A
5.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是(　　)
A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
解析:电解稀硫酸,实质上是电解水,硫酸的物质的量不变,但溶液体积减少,浓度增大,故溶液pH减小。电解稀NaOH溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大。电解Na2SO4溶液时,在阳极发生反应:4OH--4e-2H2O+O2↑。在阴极发生反应:2H++2e-H2↑,由于两电极通过电量相等,故放出H2与O2的物质的量之比为2∶1。电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu2++2e-Cu,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,两极通过电量相等时,Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1。
答案:D
6.用石墨作电极,电解1 mol·L-1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:电解HCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH升高;电解NaOH溶液,相当于电解水,溶液pH升高;电解Na2SO4溶液,相当于电解水,溶液pH不变;电解NaCl溶液,阴极析出H2,阳极析出Cl2,溶液pH升高。
答案:C
7.某学生欲完成2HCl+2Ag2AgCl+H2↑反应,设计了下列四个实验,你认为可行的实验是(　　)
解析:反应不能自发进行,应设计成电解池,金属银失电子作阳极,与电源的正极相连。
答案:C
8.用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,下列说法中不正确的是(　　)
A.阴极发生的电极反应为Cu2++2e-Cu
B.阳极发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑
C.若有6.4 g金属Cu析出,放出的O2为0.05 mol
D.恰好电解完时,加入一定量的Cu(NO3)2溶液可恢复到原来的浓度
解析:惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,阴极发生的电极反应为Cu2++2e-Cu,阳极发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,若有6.4 g金属Cu(即0.1 mol)析出,转移电子是0.2 mol,放出的O2为0.2 mol÷4=0.05 mol,恰好电解完时,应加入一定量的CuO溶液可恢复到原来的浓度。
答案:D
9.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是(　　)
A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B.NaOH、CuSO4、H2SO4
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
解析:电解盐酸的方程式为2HClCl2↑+H2↑,A选项错;电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,B选项错;电解NaBr溶液的方程式为2NaBr+2H2O2NaOH+H2↑+Br2,D选项错。
答案:C
10.在水中加等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S、N、Cl-,该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物质量比为(　　)
A.35.5∶108 B.16∶207
C.8∶1 D.108∶35.5
解析:溶液中的六种离子,有四种发生反应生成沉淀:Ag++Cl-AgCl↓、Pb2++SPbSO4↓,最后溶液就成了NaNO3溶液;而电解NaNO3溶液,实质就是电解水,电解方程式为2H2O2H2↑+O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)=(1 mol×32 g·mol-1)∶(2 mol×2 g·mol-1)=8∶1,即C项正确。
答案:C
11.如图所示,甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸,A、B两铜片通过导线连接电源两极,在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液,通电一段时间后,发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离,则与A相连的是电源的　　　　极,可发现滤纸的B极边沿附近有　　　　色出现。?
解析:当通电一段时间后,A、B间的紫红色圆点向A极移动了,由于紫红色是Mn的颜色,即Mn向A极移动,因阴离子向阳极移动,所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池),则与A相连的是电池的正极,B为阴极。
答案:正　蓝
12.下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O
(1)请回答图中甲、乙两池的名称。
甲池是　　　　装置,乙池是　　　　装置。?
(2)请回答下列电极的名称:
通入CH3OH的电极名称是　　　　,B(石墨)电极的名称是　　　　。?
(3)写出电极反应式:通入O2的电极的电极反应式为?
　。?
A(Fe)电极的电极反应式为　。?
(4)乙池中反应的化学方程式为?
　。?
解析:根据题意,甲池是一个燃料电池,则乙池为电解池,在甲池中CH3OH发生氧化反应,为原电池的负极,O2发生还原反应,为原电池的正极,A与CH3OH极相连,为电解池的阴极,B为阳极,电极反应式为甲池:负极:2CH3OH-12e-+16OH-2C+12H2O
正极:3O2+12e-+6H2O12OH-
乙池:阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑
阴极:4Ag++4e-4Ag
总反应:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。
答案:(1)原电池　电解池
(2)负极　阳极
(3)O2+4e-+2H2O4OH-　4Ag++4e-4Ag
(4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
B组
1.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,则析出钾、镁、铝的质量之比为(　　)
A.1∶2∶3 B.3∶2∶1
C.6∶3∶1 D.13∶4∶3
解析:盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽,通电后阴极的电极反应式分别为K++e-K;Mg2++2e-Mg;Al3++3e-Al。如果转移的电子为1 mol,则分别得到K、Mg、Al为1 mol、 mol、 mol,其质量分别为1 mol×39 g·mol-1=39 g、 mol×24 g·mol-1=12 g、 mol×27 g·mol-1=9 g;故K、Mg、Al的质量之比为39∶12∶9=13∶4∶3。
答案:D
2.用惰性电极电解2 L 1.0 mol·L-1 CuSO4溶液,在电路中通过0.5 mol电子后,调换正负极继续电解,电路中又通过了1 mol电子,此时溶液中c(H+)(假设溶液体积不变)为(　　)
A.1.5 mol·L-1 B.0.75 mol·L-1
C.0.5 mol·L-1 D.0.25 mol·L-1
解析:调换正负极前后电极反应式如下:
调换前:阳极4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极2Cu2++4e-2Cu。
调换后:阳极2Cu-4e-2Cu2+(先),4OH--4e-2H2O+O2↑(后);阴极2Cu2++4e-2Cu。
故电路中转移的1.5 mol电子中,只有1 mol由OH-放电产生,即消耗的n(OH-)=1 mol,亦即溶液中积累的n(H+)=1 mol,则c(H+)=0.5 mol·L-1。
答案:C
3.如图,p、q为直流电源的两极,A由+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。
试回答:
(1)p为　　　　极,A极发生了　　　　反应。?
(2)C为　　　　极,试管里收集到的气体是　　　　　;D为　　　　极,试管里收集到的气体是　。?
(3)C极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　。?
(4)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。?
(5)当电路中通过0.004 mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为　　　　。?
解析:(1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故q为负极,p为正极,A上发生氧化反应。
(2)H2SO4电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,D试管内得H2。
(4)A极:X-2e-X2+,B极:X2++2e-X,两极附近pH不变。
(5)设X的摩尔质量为M g·mol-1,则
X2+　+　2e-　　X
2 mol M g
0.004 mol 0.128 g
得M=64。
答案:(1)正　氧化
(2)阳　氧气　阴　氢气
(3)4OH--4e-O2↑+2H2O
(4)不变　(5)64 g·mol-1
4.A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
阳离子
Na+、K+、Cu2+
阴离子
S、OH-
上图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。据此回答下列问题:
(1)M为电源的　　　　(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为　。?
(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积　　　　。?
(3)写出乙烧杯的电解总反应:　。?
(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?
　。?
(5)要使丙恢复到原来的状态,操作是　。?
解析:(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液,c电极为阴极,M为电源负极,再依据pH的变化情况,可知丙为硫酸钾或者硫酸钠,甲为氢氧化钠或者氢氧化钾,甲、丙都是电解水。b为阳极,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑。(2)丙中e电极为阴极,生成的气体为氢气,根据16 g铜单质,结合电子守恒可以确定氢气物质的量为0.25 mol,标准状况下为5.6 L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时继续电解时为电解硫酸溶液,电解反应可继续进行,其实质为电解水。(5)要使丙恢复到原来的状态,需要添加水,其物质的量(等于氢气的物质的量)为0.25 mol,质量为4.5 g。
答案:(1)负　4OH--4e-2H2O+O2↑
(2)5.6 L
(3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
(4)能,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应实质变为电解水的反应
(5)向丙烧杯中加4.5 g水
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＋H2OCu2O＋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＋2e－===H2↑＋2OH－，所以b极附近的pH增大。
答案：D
7．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．如下图所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x表示 (　　)
A．各电解池析出气体的体积
B．各电解池阳极质量的增加量
C．各电解池阴极质量的增加量
D．各电极上放电的离子总数
解析：电解NaCl溶液时阴、阳极都产生气体，电解AgNO3溶液时阴极上产生单质银，电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行，阴极质量的增加量有如题中图示的变化。
答案：C
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．某兴趣小组设计如图实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转。下列有关描述正确的是 (　　)
A．断开K2，闭合K1时，铜电极为阳极
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极发生还原反应
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
解析：由题意断开K2，闭合K1时，两极均有气泡生成，确定电源左侧为正极，右侧为负极，石墨为阳极，Cu为阴极，阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，不能使酚酞变红，故A、B选项都错；断开K1，闭合K2时，形成原电池，Cu为负极，发生氧化反应，H2－2e－＋2OH－===2H2O，石墨为正极，发生还原反应，Cl2＋2e－===2Cl－，故C项错误，D项正确。
答案：D
二、非选择题
11．如图所示中的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．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
13．25 ℃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．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．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
　第2课时　电解原理的应用
A组
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溶液,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-+Cl22Cl-+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,滴入酚酞溶液变红。
答案:B
2.取一张用饱和的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
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
3.下列描述中,不符合生产实际的是(　　)
A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极
B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极
C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极
D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极
解析:电解熔融的氧化铝制取金属铝,用碳作阳极,如果用铁作阳极,则铁失电子而消耗,故A不对。B、C、D符合生产实际,正确。
答案:A
4.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)
A.a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
B.a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
C.a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl
D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
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↑,副反应为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O,则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl,其中起消毒作用的是NaClO。电解过程中阴极产生H2,结合图示,消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2,故电源a极是负极,b极为正极。
答案:B
5.某工厂以碳棒为阳极材料电解熔于熔融冰晶石(NaAlF6)中的Al2O3,每产生1 mol Al,同时消耗1 mol 阳极材料C,则阳极收集得到的气体为(　　)
A.CO与CO2物质的量之比为1∶2
B.CO与CO2物质的量之比为1∶1
C.CO2与O2物质的量之比为2∶1
D.F2与O2物质的量之比为1∶1
解析:根据电解Al2O3,每产生1 mol Al,同时产生1.5 mol O;再根据C守恒和O守恒列式可解出CO和CO2物质的量。
答案:B
6.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+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
7.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是(　　)
A.铅笔端作阳极,发生还原反应
B.铂片端作阴极,发生氧化反应
C.铅笔端有少量的氯气产生
D.a点是负极,b点是正极
解析:本题考查的是电解饱和食盐水实验。电解实验中阳极发生氧化反应,生成氯气,阴极发生还原反应,生成氢气。由电极反应式可知,在阴极生成氢氧化钠,出现红色字迹,所以铅笔作阴极,a点为电源负极。
答案:D
8.下面有关电化学的图示,完全正确的是(　　)
解析:锌作负极,铜作正极,A项错误;粗铜精炼时,精铜作阴极,粗铜作阳极,B项错误;铁片镀锌时,铁作阴极,锌作阳极,C项错误。
答案:D
9.用惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol,则阴极上析出Cu的质量为(　　)
A.0.64 g B.1.28 g
C.2.56 g D.5.12 g
解析:用惰性电极电解CuSO4溶液,在阳极产生的气体为O2,由4OH--4e-2H2O+O2↑知,产生0.010 0 mol的O2转移0.040 0 mol电子,则根据Cu2++2e-Cu可推出应析出0.020 0 mol的铜,其质量为1.28 g。
答案:B
10.用石墨作电极电解+n价金属的硝酸盐溶液,当阴极上析出m g金属时,阳极上产生560 mL(标准状况)气体,此金属的相对原子质量应为(　　)
A.10mn B.10m
C.10n D.40mn
解析:阳极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O,当生成560 mL O2时转移0.1 mol电子,阴极为Mn+得电子,即Mn++ne-M,根据反应中转移0.1 mol电子和生成m g金属,则,解得Mr(M)=10mn。
答案:A
11.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,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。
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溶液,则:
(1)电解池中X极上的电极反应式是　　　　　　,在X极附近观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)Y电极上的电极反应式是　　　　　　　　　　,检验该电极反应产物的方法是　　　　　　　　　。?
解析:本题通过电解饱和NaCl溶液实验来考查电极反应式的书写问题。由题意或图像可知,此池为电解池,X极为阴极,Y极为阳极。电极为惰性电极,饱和NaCl溶液中存在Na+、Cl-、H+、OH-,在阴极上,H+放电能力强于Na+,故阴极上发生的电极反应式为2H++2e-H2↑,因而导致X极附近有气体放出,溶液呈碱性,溶液颜色由无色变为红色;在阳极上,Cl-放电能力强于OH-,故阳极上发生的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑。
答案:(1)2H++2e-H2↑　放出气体,溶液变红
(2)2Cl--2e-Cl2↑　把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝
12.如图中的A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸,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的a为　　　　极。?
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为　　　　　　　　　　　　。?
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上发生的反应为　　　　　　　　　　　　　　　　,电极f上发生的反应为　　　　,槽中盛放的电镀液可以是　　　　或　　　　(只要求填两种电解质溶液)。?
解析:(1)根据c点酚酞变红,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溶液,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溶液　Zn(NO3)2溶液
B组
1.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是(　　)
A.阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-
B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3
C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣弃去
D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量Na2SO4固体以增强导电性
解析:A项中是阴极H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑。
答案:A
2.臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示,下列有关说法不正确的是(　　)
A.高压放电法,反应的原理为3O22O3
B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物
C.电解时,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-O3↑+6H+和2H2O-4e-O2↑+4H+
D.电解时,H+由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b
解析:高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为:3O22O3,因空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮氧化物生成,A、B两项均正确;观察题图电解法制臭氧,可发现有氢气放出,必由水还原生成,发生还原反应,故a为阴极;同理,由水生成氧气和臭氧,发生氧化反应,C项正确;因b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,故D项错误。
答案:D
3.如图,X和Y均为石墨电极。
(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为　　　　　　;电解过程中　　　(填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。?
(2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成。溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极质量增加1.6 g。
①电解后溶液的pH为　　　;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的　　　　(填加入物质的化学式)。 (假设电解前后溶液的体积不变)?
②Y电极产生气体的体积为　　　　　L。?
③请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是　　　　　;并设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论:　。?
解析:(1)电解饱和食盐水的离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,在阴极区生成NaOH,使酚酞溶液变红。
(2)蓝色溶液中可能含有Cu2+,并且在电解过程中析出红色固体,进一步验证析出的是铜;Y电极上析出无色气体,应该是O2,电解离子方程式:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。
①根据电解离子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=2×=0.05 mol,故溶液中c(H+)==0.1 mol·L-1,溶液的pH=1。要使溶液恢复到以前,可以加入CuO或CuCO3。
②根据电解方程式得:n(O2)=×n(Cu)=0.012 5 mol,在标准状况下的体积V(O2)=22.4 L·mol-1×0.012 5 mol=0.28 L。
③溶液中存在的必须是含氧酸根离子,可以是S或N;然后利用实验进行检验。
答案:(1)2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑　阴
(2)①1　CuO(或CuCO3)　②0.28　③硫酸根离子　取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明是硫酸根离子(或:硝酸根离子　取少量待测液于试管中,加热浓缩后加入铜粉,若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子)
第四章 第3节
1.右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是(　　)
A．a为负极，b为正极
B．a为阳极，b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
解析：本题是利用电解CuCl2溶液来考查电解原理，首先根据电流的方向确定电解池的阴阳极及电解时的反应现象。
答案：C
2．如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板有无色无味的气体放出，符合这一情况的是(　　)
a极板
b极板
X极
溶质
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
正极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
　　解析：由题意可知，a极板质量增加，说明电解时有金属析出，发生还原反应，a应为阴极，因此X极应是负极，排除B、C；b极板有无色无味气体放出，此气体为O2，排除D。
答案：A
3．能用电解原理说明的问题是(　　)
①电解是把电能转变为化学能
②电解是把化学能转变为电能
③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化
④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现
⑤任何溶液被电解时，必将导致氧化还原反应的发生
A．①②③④ B．②③⑤
C．③④ D．①③④⑤
解析：电解是电流通过电解质溶液，在电解池的阴阳两极发生氧化还原反应的过程，即把电能转变为化学能。
答案：D
4．用指定材料作阳极和阴极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复到原来的浓度，则适当的组合是(　　)
阳极
阴极
溶液甲
物质乙
A
Pt
Pt
NaOH
NaOH固体
B
Pt
Pt
CuSO4
Cu(OH)2固体
C
C
Fe
NaCl
盐酸
D
Pt
Pt
H2SO4
H2O
　　解析：A中可加入水，B中可加入CuO或CuCO3固体，C中可通入HCl气体。
答案：D
5．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1?3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有(　　)
①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
③2Cl－＋2H＋H2↑＋Cl2↑
④2H2O2H2↑＋O2↑
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．②④
解析：由n(CuSO4)?n(NaCl)＝1?3得n(Cu2＋)?n(Cl－)＝1?3，根据放电顺序，阴离子：Cl－>OH－>SO，阳离子Cu2＋>H＋>Na＋，知该电解过程分为3个阶段，第一阶段：电解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑；第二阶段：电解NaCl溶液：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，第三阶段，电解H2O：2H2O2H2↑＋O2↑。
答案：D
6.
右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：电解稀Na2SO4水溶液，其本质是电解水；b极为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，a极为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑。a极逸出气体为氢气，b极逸出气体为氧气，二者都是无色无味的气体，且a极氢气的体积是b极氧气的体积的2倍，则A、B均错误；a极氢离子得电子，所以a极附近氢氧根离子浓度增大，石蕊试液变蓝色；b极氢氧根离子放电，致使b极附近氢离子浓度增大，石蕊试液变红色，则C错误，D正确。
答案：D
7.
右图中，两电极上发生的电极反应为：a极：Cu2＋＋2e－===Cu；b极：Fe－2e－===Fe2＋。下列说法不正确的是(　　)
A．装置中电解质溶液一定含有Cu2＋
B．该装置一定是化学能转化为电能
C．a、b可能是同种电极材料
D．a极上一定发生还原反应
解析：该装置既可构成原电池，也可构成电解池。当构成原电池时，a极材料是活动性比铁差的金属或石墨，b极为铁，电解质溶液含Cu2＋；当构成电解池时，a极作阴极，b极作阳极且必须是铁电极，电解液中含Cu2＋。
答案：B
8．按要求回答问题：
(1)写出用惰性电极电解下列溶液时的阴极产物。
①CuCl2溶液__________；
②KCl溶液__________；
③AgNO3溶液__________；
④NaOH溶液__________。
(2)写出用惰性电极电解下列溶液时的阳极产物。
①KOH溶液__________；
②Na2SO4溶液__________；
③ZnCl2溶液__________。
(3)当以铜为电极电解下列溶液时，写出其电极反应式。
①AgNO3溶液
阳极：___________________________________________；
阴极：__________________________________________；
总反应：_________________________________________。
②稀H2SO4
阳极：________________________________________；
阴极：_______________________________________；
总反应：__________________________________。
答案：(1)①Cu　②H2　③Ag　④H2
(2)①O2　②O2　③Cl2
(3)①Cu－2e－===Cu2＋　2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag
②Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑
第四章 第3节
1．下列叙述正确的是(　　)
A．在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B．用惰性电极电解硫酸钠溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1?2
C．用惰性电极电解NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 mol NaOH
D．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
解析：A选项电解池的阴极发生还原反应；B选项用惰性电极电解硫酸钠溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为2?1(相当于电解水)；D选项锌比铁活泼，锌层破损后，锌做负极，铁被保护，所以镀锌铁板更耐腐蚀，而镀锡铁板，铁比锡活泼，铁做负极，被腐蚀。
答案：C
2．将粗铜和硫酸铜溶液组成电解池，利用电解的方法可以将粗铜提纯。下列叙述正确的是(　　)
A．阳极发生还原反应
B．电解过程中，阳极质量减少量与阴极质量增加量相等
C．粗铜连接电源的正极，发生的主要电极反应为：
Cu－2e－===Cu2＋
D．由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等，所以溶液中硫酸铜的浓度保持不变
解析：连接电源的正极是电解池的阳极，阳极铜发生氧化反应而被溶解；粗铜中含有比铜活泼的锌、镍、铁等杂质，电解过程中先失去电子，变成金属阳离子进入溶液中，所以电解过程中阳极质量减少量与阴极质量增加量并不相等，阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率也不相等，所以溶液中硫酸铜的浓度减小。
答案：C
3．如图所示实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示(　　)
①c(Ag＋)　②c(NO)　③a棒的质量　④b棒的质量
⑤溶液的pH
A．①③ B．③④
C．①②④ D．①②⑤
解析：解答该题时要注意观察装置的特点。
答案：D
4．电解CuSO4溶液时，若要求达到以下三点要求：①阳极质量减少　②阴极质量增加　③电解质溶液中Cu2＋浓度不变，则可选用的电极是(　　)
A．含Zn、Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极
B．纯铜作阳极，含Zn、Ag的铜合金作阴极
C．用纯铁作阳极，用纯铜作阴极
D．用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阴极
解析：题目中的三点要求正好符合了电镀时的三个特点。
答案：B
5．如下图所示，通电后A极上析出Ag，下列对该装置的有关叙述中正确的是(　　)
A．P是电源的正极
B．F极上发生的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应
D．通电后，甲池溶液的pH减小，而乙、丙两池溶液的pH不变
解析：根据题意，通电后A极上析出Ag，说明A极上的反应为Ag＋＋e－===Ag，即A为阴极，则P为负极，Q为正极，所以A错误；F为阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，所以B正确；电解时，甲、乙、丙三池中，丙池中的惰性电极和甲、乙池中的阴极(A、C)均不参与反应，所以C错误；通电后，甲池为电镀池，乙池为电解精炼池，两池的pH不变，而丙池为水的电解，溶液中c(H＋)增大，pH减小，所以D错误。故正确答案为B。
答案：B
6．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，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极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
解析：电解时，阳极上金属按还原性由强到弱的顺序(Zn>Fe>Ni>Cu>Pt)发生氧化反应，即Zn－2e－===Zn2＋；Fe－2e－===Fe2＋；Ni－2e－===Ni2＋。Cu、Pt还原性比Ni弱，不能失去电子，当阳极上Ni失电子溶解后，它们以单质的形式沉积在电解槽的底部，形成阳极泥。阴极上金属离子按氧化性由强到弱的顺序(Ni2＋>Fe2＋>Zn2＋)发生还原反应，即Ni2＋＋2e－===Ni。Fe2＋、Zn2＋比Ni2＋氧化性弱，并不在阴极上析出，而是留在电解液里。阳极发生氧化反应，A错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，阴极只有Ni析出，两电极质量的改变不等，B错误；电解液中除Zn2＋、Fe2＋外，还有Ni2＋，C错误。
答案：D
7．依据下面的甲、乙、丙三图判断，下列叙述不正确的是(　　)
A．甲是原电池，乙是电镀装置
B．甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应
C．乙装置中，铜极因发生氧化反应而溶解
D．乙、丙装置中，c(Cu2＋)基本不变
解析：本题考查的是原电池和电解池的知识，判断时要以构成电解池的三个条件为依据。甲是铜锌原电池，乙是在锌片上镀铜的电镀池，丙是铜的精炼装置。故选B。
答案：B
8.
右图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。请填空：
(1)电源A的a为________极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为
_______________________________________。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为__________________________________，电极f上发生的反应为____________________________________，槽中盛放的电镀液可以是________________________________或________________________________(只要求填两种电解质溶液)。
解析：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溶液　Zn(NO3)2溶液
第四节　金属的电化学腐蚀与防护
A组
1.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
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
2.下列关于金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　)
A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B.铝制品的耐腐蚀性强,说明铝的化学性质不活泼
C.将海水中钢铁闸门与电源的负极相连,可防止闸门被腐蚀
D.钢铁锈蚀时,铁原子失去电子成为Fe3+,而后生成Fe(OH)3,再部分脱水成为氧化铁的水合物
解析:金属失去电子发生的是氧化反应,A项错;铝制品的耐腐蚀性强是因为铝的化学性质活泼,表面被氧化生成了一层致密的氧化膜,B项错;钢铁闸门与电源负极相连作阴极,受到保护,C项正确;钢铁锈蚀时,铁原子失电子生成Fe2+,D项错。
答案:C
3.相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是(　　)
解析:A、B、D都能形成原电池而使Fe被腐蚀,而C中铁被铜镀层保护,则不易被腐蚀。
答案:C
4.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项中是铁与Cl2直接发生反应,为化学腐蚀,与电化学腐蚀无关。
答案:D
5.下列说法正确的是(　　)
A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀
B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀
C.金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同
D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化
解析:金属通过改变内部结构,可以耐腐蚀,如将铁冶炼成不锈钢,则耐腐蚀,所以A项错误;原电池反应虽然可以导致金属腐蚀,但将需要保护的金属制品和活泼金属相连,构成原电池可以减慢金属的腐蚀,故B项错误;决定金属发生电化学腐蚀还是发生化学腐蚀的因素是金属周围的环境,如果金属直接接触有腐蚀性的气体或溶液,则会发生化学腐蚀;而一般情况下则发生电化学腐蚀,故C项错误;金属无论发生哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,故D项正确。
答案:D
6.光亮的铁钉在下列情况下最易生锈的是(　　)
解析:本题从考虑原电池形成的条件分析铁的生锈,A项,在干燥的空气中,缺少水膜很难形成原电池;B中,空气和水的交界面处最容易形成原电池,使铁钉生锈;C中,植物油不是电解质溶液,也无法形成原电池;D中,蒸馏水中含氧气较少,也难发生电化学腐蚀。
答案:B
7.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,电极反应式分别为负极: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,电极反应式分别为:负极:4Al-12e-4Al3+,正极:3O2+6H2O+12e-12OH-,因此B正确,D不正确。
答案:B
8.古老的铁桥,经常每隔一段时间就要刷一遍油漆,但仍看到有锈迹。下列说法中合理的是(　　)
A.油漆只起美观作用,而与腐蚀无关
B.铁桥生锈主要是铁和空气中的氧气发生了化学腐蚀
C.铁桥生锈主要是铁与空气中的O2、H2O等发生电化学腐蚀
D.铁桥腐蚀与外界环境无关,只由金属内部结构决定
解析:油漆被磨损后,主要发生的是电化学腐蚀。
答案:C
9.钢铁工业是一个国家工业的基础,而且钢铁制品在人们的生产生活中有着广泛的用途。
(1)钢材加工前需要对其表面的氧化物(如铁锈)进行处 理。常用的方法之一是用硫酸处理。下列能加快除去钢铁表面氧化物速率的是　　　　(填字母)。?
A.用中等浓度的硫酸 B.用98.3%的浓硫酸
C.加热 D.加少许铜粉
(2)实际生产中也可以用适量的稀盐酸来处理钢铁表面的铁锈。某同学在实验室中,将一块表面生锈的铁片置入稀盐酸中。写出铁锈完全消失后溶液中发生化合反应的离子方程式:　。?
(3)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀,电镀的装置如图所示:
①上面的电镀装置图的“直流电源”中,　　　　(选填“a”或“b”)是正极。?
②接通电源前,装置图中的铜、铁两个电极质量相等,电镀完成后,将两个电极取出,用蒸馏水小心冲洗干净、烘干,然后称量,二者质量差为5.12 g,由此计算电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为　　　　。?
③上述铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀的原因:?
　,?
由此可推知铁镀　　　　 (填一种金属)在破损时铁不易被腐蚀。?
解析:(1)稀硫酸可以与铁反应,而浓硫酸则可以使铁钝化;加热可以使铁与浓硫酸反应;铜可以与Fe3+反应,从而降低溶液中Fe3+的浓度,有利于硫酸与铁锈的反应。(2)铁锈溶解于酸,生成Fe3+,Fe3+能与单质铁发生化合反应。(3)电镀时正极连接的电极为阳极,故a为正极;阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜,故阳极溶解的铜为2.56 g,即0.04 mol,故电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08 mol;镀件破损时,镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池,活动性强的金属更容易被腐蚀。
答案:(1)BD
(2) 2Fe3++Fe3Fe2+
(3)①a　②0.08 mol　③铁比铜活泼,铁与铜构成原电池的两个电极,铁作负极,更易被腐蚀　锌
B组
1.结合下图判断,下列叙述正确的是(　　)
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KSCN溶液,均变红色
解析:金属的活动性: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Fe3+,Ⅱ中也不会生成Fe3+,故加入少量KSCN溶液不会变红色。
答案:A
2.在一些特定的条件下,铁也可以生成具有保护作用的氧化膜。例如,铁在浓硝酸、浓硫酸中可以生成氧化膜(称为钝化膜),特别是在碱性溶滚中更容易被一些并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。拿一把已除锈、去油的小刀放入发蓝液(50 g氢氧化钠、10 g硝酸钠、3 g亚硝酸钠和100 mL水所形成的溶液)中,加热煮沸20 min,就可形成蓝黑色的“烤蓝”。根据上面的信息下列叙述不正确的是(　　)
A.在烤蓝的过程中,铁没有损失
B.烤蓝实质是一部分铁被氧化成致密的氧化膜,起到了抗腐蚀作用
C.在“烤蓝”液中硝酸钠、亚硝酸钠起了氧化剂的作用
D.在烤蓝前除锈可以使用盐酸
解析:烤蓝是要损失一少部分金属形成氧化膜,所以选项A不正确;根据题中提供的信息可以判断选项B、C都正确;由于铁表面的锈是氧化铁,易和盐酸反应,所以可以用盐酸来除去,选项D正确。
答案:A
3.铁生锈是比较常见的现象,某实验小组,为研究铁生锈的条件,设计了以下快速、易行的方法:
首先检查制氧装置的气密性,然后按图连接好装置,点燃酒精灯给药品加热,持续3 分钟左右,观察到的实验现象为:①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗,发生锈蚀;②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀;③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题:
(1)由于与金属接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于　　　　。能表示其原理的电极反应式为　。?
(2)仪器A的名称为　　　　,其中装的药品可以是　,?
其作用是　。?
(3)由实验可知,该类铁生锈的条件为　　　　　　　　。决定铁生锈快慢的一个重要因素是　。?
解析:钢铁在潮湿环境下形成原电池,发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象说明潮湿是铁生锈的前提,而没有潮湿及潮湿程度对生锈快慢的影响,直形管实验与烧杯实验的对比,则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。
答案:( 1)电化学腐蚀　负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:2H2O+O2+4e-4OH-
(2)球形干燥管　碱石灰(或无水CaCl2)　干燥O2
(3)与O2接触、与水接触　氧气的浓度
4. 对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
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　。?
取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是?
　。?
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是　。?
(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　　　　　　　　　　　　　　。?
答案:(1)①2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑　b　②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+　HC与H+反应使H+浓度减小,使Al3+的水解平衡向右移动,产生Al(OH)3沉淀
(2)补充溶液中的Cu2+,保持溶液中Cu2+的浓度恒定
(3)N　牺牲阳极的阴极保护法
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．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．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．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．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．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．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．下列有关钢铁腐蚀和防护的说法不正确的是 (　　)
A．自行车的钢圈上镀一层铬，防止生锈
B．外加直流电源保护钢闸门时，钢闸门与电源的负极相连
C．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．钢铁发生析氢腐蚀的负极反应：Fe－3e－===Fe3＋
解析：钢铁发生析氢腐蚀的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
答案：D
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。
铝材
↓
槽液
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)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图①所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________。
A．铜　　 B．钠　　
C．锌　　 D．石墨
(4)图②所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
解析：(1)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)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
(4)属于外加电流的保护法，需把被保护的铁闸门连接在直流电源的负极上。
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)C
(4)负
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
第四章 第4节
1．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．铁遇冷浓硝酸发生钝化，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－3e－===Fe3＋
解析：钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸发生钝化，在表面形成一层致密的氧化膜，保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
答案：B
2．下列叙述错误的是(　　)
A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱
B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈
C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液
D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀
解析：生铁中含有能导电的碳，二者可以形成原电池，加快了铁的腐蚀，A项正确；铁和锡作为原电池的两极，铁会被腐蚀，B项正确；电镀铜时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，C项错误；锌铁形成原电池，锌作负极被腐蚀，D项正确。
答案：C
3．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
解析：根据牺牲阳极的阴极保护法，正确判断在形成原电池时Fe作什么极。

答案：A
4．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)
A．纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
解析：纯银器的表面在空气中易生成硫化物失去光泽，属于化学腐蚀，A项正确；当镀锡铁制品镀层破损后，由于铁比锡活泼，形成原电池时，铁作原电池的负极，加快铁的腐蚀，B项正确；锌比铁活泼，当在海轮外壳上连接锌块后，锌失电子而海轮外壳被保护，此法为牺牲阳极的阴极保护法，C项正确；要采用电解原理保护金属，应将金属与直流电源的负极相连，即作电解池的阴极，D项错误。
答案：D
5．金属的腐蚀造成了相当大的经济损失和环境污染，因此，人们想了很多方法防止金属的腐蚀。下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(　　)
A．铁壳轮船在河水中航行比在海水中航行更易被腐蚀
B．常温下，铁易被干燥的氯气腐蚀
C．钢铁发生吸氧腐蚀时，发生的负极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．为了防止枪炮表面的钢铁被腐蚀，可以在钢铁表面进行烤蓝处理
解析：海水中盐的含量高，加速了金属的电化学腐蚀，A错误。在常温下，干燥的氯气与铁不反应，B错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；在钢铁表面进行烤蓝处理，则钢铁表面形成一层致密的氧化膜，能阻止金属被腐蚀，D正确。
答案：D
6．铜板上的铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
A．正极的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及的反应：
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中铜并不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe流向Cu
解析：铁铆钉发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应为2Fe－4e－===2Fe2＋，正极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液中发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。生成的Fe(OH)2继续被氧化：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。
答案：A
7．右图所示装置中，小试管内为红墨水，带有支管的U形管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时，插在小试管中的导管内的液面下降；一段时间后，导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。下列有关解释合理的是(　　)
A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀
C．红墨水液面回升时，正极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
D．U形管中溶液的pH逐渐减小
解析：生铁片发生电化学腐蚀时，铁作负极，碳作正极，反应开始时导管内液面下降，说明导管内压强增大，有气体生成，是析氢腐蚀；一段时间后液面上升，说明导管内压强减小，有气体被吸收，是吸氧腐蚀。故C项正确。
答案：C
8．钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题：
(1)生产中可用盐酸来除铁锈，现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的属于化合反应的化学方程式是____________________________。
(2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是______________。
(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置示意图如图所示。
①A电极对应的金属是________(填元素名称)，B电极的电极反应是______________________________________________。
②镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，原因是_______________________________________________________。
答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2　(2)BD
(3)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu
②铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，加速铁的腐蚀；锌比铁活泼，二者在潮湿的环境中构成原电池，锌作负极，被腐蚀，铁作正极，被保护(其他合理答案也可)