原电池
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课件74张PPT。原电池、电解原理及其应用1. 理解原电池原理。初步了解化学电源。
2. 了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀 方法 。
3. 理解电解原理。
4. 了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应 原理。【考点搜索】 1. 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是( )
A. 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中, 乙 溶解，甲上有H2气放出
B. 在氧化–还原反应中, 甲比乙失去的电子多
C. 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极
D. 同价态的阳离子, 甲比乙的氧化性强【课前导引】 1. 解析：A中甲上有气体放出, 说明甲为正极; B中化学反应中失出电子数多的金属活泼性不一定强(如Al、Na); D中如Fe3+氧化性比Al3+强，但Fe没有Al活泼。答案：C 2. 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是( )
A. 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B. 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C. 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D. 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 2. 解析：中学教材中，讲电池的两极是正、负极，讲电解的两极则是阴、阳极。实际上, 负极和阳极是起氧化反应的电极, 英文中用同一个词Anode; 正极和阴极则是起还原反应的电极，英文中用同一个词Cathode。同一充电电池中，放电的负极反应是失电子的氧化反应，因而充电时，其逆过程必然是得电子的还原反应(阴极)。 答案：BC3. 下列说法正确的是( ) A. 电解NaOH溶液时, 溶液浓度将减小, pH增大
B. 电解H2SO4溶液时, 溶液浓度将增大, pH减小 C. 电解Na2SO4溶液时, 溶液浓度将增大, pH不变 D. 电解NaCl溶液时, 溶液浓度将减小, pH不变 3.电解NaOH溶液实质是电解水, 故溶液浓度将增大, A错; 电解NaCl溶液时, 有NaOH生成，故pH将增大, D错; 电解H2SO4溶液和Na2SO4溶液均为电解水, 所以溶液浓度均增大, 但前者为酸溶液故pH减小, 后者为中性溶液故pH不变, B、C均正确。答案：BC【链接高考】 例1 (2001年试测题)可以将反应Zn+Br2== ZnBr2设计成蓄电池, 下列4个电极反应:
①Br2+2e－====2Br－
②2Br－－2e－====Br2
③Zn－2e－====Zn2+
④Zn2++2e－====Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是:
A. ②和③ B. ②和① C. ③和① D. ④和① 解析：中学教材中, 讲电池的两极是正、负极, 讲电解的两极则是阴、阳极。实际上，负极和阳极是起氧化反应的电极, 英文中用同一个词Anode; 正极和阴极则是起还原反应的电极，英文中用同一个词Cathode. 本题应先改写成Zn+Br2 Zn2++2Br-，然后讨论四个选项。其中，放电是原电池向外提供电能，充电是外界向电池提供电能，使电能转变成化学能。同一充电电池中，放电的负极反应是失电子的氧化反应, 因而充电时, 其逆过程必然是得电子的还原反应(阴极). 所以①④都是还原反应, ②③反应则是氧化反应。题目要求选出充电时的阳极反应和放电时的负极反应两个氧化反应，所以应选②③。答案：A 例2. 在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，
用搅棒上下剧烈搅动。静置后
液体又分成两层，下层液体呈
紫红色，上层液体几乎无色。
根据上述实验回答： (1) 阳极上的电极反应式为__________.
(2) 阴极上的电极反应式为__________.
(3) 原上层液体是____________.
(4) 原下层液体是______________.
(5) 搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是____________________________________.
(6) 要检验上层液体中含有的金属离子, 其方法是_________，现象是_____________. 解析: (1)使用惰性电极(石墨)电解溶液时, 阳极上离子按照I－、Br－、Cl－、OH－顺序失电子, 结合题目给出的“下层液体呈紫红色”,可知这里是I－离子失电子生成I2。所以阳极反应是：
2I-?2e-==I2。
(2)电解时, 阴极发生得电子反应, 溶液中能得电子变成气体的只有H+, 生成H2。所以负极反应是：2H++2e-==H2↑。 (3)两种无色的互不相溶的中性溶液，一为水溶液，一为有机溶剂。根据对电解过程的分析，反应会产生I2，最后I2会被有机溶剂萃取。因为最后下层液体呈紫红色，所以有机溶剂密度比水大。上层的水溶液应该为含I－的盐溶液，例如KI溶液、NaI溶液等。下层液体为CCl4、CHCl3等密度比水大的有机溶剂。 (4) 见(3)的分析。
(5) I2在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到有机溶剂中，有机溶剂显示出紫红色。
(6) 可以通过焰色反应来检验。若前面填KI，则这里正确的方法是：用铂丝蘸取少量溶液放在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈紫色(其他合理答案也可。例如，若③中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色).答案: (1)2I－－2e－===I2 (2)2H++2e－===H2↑ (3)KI(或NaI等)水溶液 (4)CCl4(或CHCl3等)
(5) I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到CCl4中.
(6)焰色反应透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色(其他合理答案也可. 例如, 若③中答NaI水溶液, 这里答火焰呈黄色)。【在线探究】
1. 下列各反应中, 属于原电池的反应是:
A. 氧化铝膜破坏后, 金属铝被迅速氧化
B. 白铁镀锌层破损后, 还能阻止铁被氧化
C. 红热的铁与水接触, 表面上形成蓝黑色的 保护层
D. 铁丝在氯气中燃烧产生大量棕黄色的烟 【解析】金属铝被空气中的氧气所氧化, 红热的Fe与H2O反应生成Fe3O4、Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3, 均为化学腐蚀；镀锌白铁皮破损后, 在潮湿的环境中, 锌与铁构成原电池, 锌作负极被氧化, 保护铁不被腐蚀。
【答案】B 2. 如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。 (1)A、B、C三个装置中属于原电池的是_____ (填标号，下同)，属于电解池的是____________。 (2)A池中Zn是__________极，发生_______反应(填“氧化”或“还原”，下同)，电极反应式为_________; Cu是_____极, 发生_____反应, 电极反应式为____，A中总反应的化学方程式为________. (3) B池中C是__________极，发生_______反应，电极反应为_____________；Pt是_______极，发生__________反应，电极反应为____________。B池中总反应的化学方程式为________________。
(4) C池中Zn是__________极，发生_________反应，电极反应为_______________；Cu是_____极, 发生__________反应, 电极反应为___________. 反应过程中，溶液浓度__________（填“变大” “变小”或“不变”）。 分析: 判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源, 有则为电解池，无则为原电池。由此可知A为原电池，B和C为电解池, 且 C较为特殊，实际为电镀铜的装置。
原电池中电极分为正极、负极, 相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应, 相对较不活泼的金属作正极。所以A中Zn作负极失去电子被氧化，发生反应为 Zn－2e－===Zn2+；Cu为正极, 电解液中阳离子在正极上得电子被还原, 发生反应为Cu2+ +2e－===Cu. A池中总反应为上述两个半反应的和, 即Zn + Cu2+===Cu +Zn2+。 电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，溶液中的H+和Cu2+均移向阴极C棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2+＞H+，因而发生还原反应Cu2++2e－===Cu。同时溶液中失电子能力较强的Cl－在阳极Pt表面被氧化，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。总反应方程式为CuCl2==== Cu+Cl2↑。 电解 装置C中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu－2e－===Cu2+, 生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原反应Cu2++2e－===Cu, 两极反应速率相等, 溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。
答案：阴 还原 Cu2++2e－===Cu 阳 氧化 Cu－2e－===Cu2+ 不变【方法论坛】
1. 原电池正负极的判断
(1) 根据构成原电池的必要条件之一；活泼金属作负极；
(2) 根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；
(3) 根据氧化还原反应确立: 发生氧化反应(还原剂)的一极为负极。2. 判断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金, 在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀, 活泼金属因被腐蚀而损耗, 金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关; (1) 与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。
(2) 与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般说来可用下列原则判断:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀3. 原电池原理的应用
(1) 金属的防腐
在某些特殊的场所, 金属的电化腐蚀是不可避免的, 如轮船在海中航行时, 为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如Zn。这样构成的原电池Zn为负极而Fe为正极，从而防止铁的腐蚀。(2) 判断金属性的强弱
当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。
(3) 加快反应速率
当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制H2时, 纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快。4. 电极反应规律
(1)阴极：得电子，还原反应
① (一般)电极本身不参加反应
② 一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
(2) 阳极：失电子，氧化反应
① 若为金属(非惰性，Au、Pt除外)电极，电极失电子
② 若为惰性电极, 电解质溶液中阴离子“争”失电子5. 离子放电顺序
离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。
(1) 阳离子放电顺序
上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。(2) 阴离子放电顺序
若是活泼金属作阳极，因金属失电子能力强，阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化，而不是阴离子放电。6. 分析电解问题的基本思路
通电前: 电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H+和OH－)。
通电时: 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极, 结合放电顺序分析谁优先放电。
写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。7. 知识对比
(1) 电镀与电解的一般区别
① 阳极为镀层金属，阳极参加反应
② 电镀液阳离子(金属)与阳极金属相同
③ 电镀后溶液浓度不变(2) 电离与电解的比较通电 三池的原理都是电解，但在装置和具体反应上略有差异。(3) 电解池、电镀池、电解精炼池的比较(4) 原电池与电解池、电镀池的比较类别质性8. 三种判断
(1) 电解池和原电池的判断
有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。(2) 阴阳极的判断
① 根据电极与电源两极相连的顺序判断
阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极, 其反应时, 溶液中氧化能力强的离子首先在阴极上得到电子, 发生还原反应。
阳极：与直流电源的正极直接连接的电极，在该极上，溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。② 根据电解质溶液里电子流动的方向来判断
在电解质溶液里，阳离子总是向阴极定向移动，阴离子总是向阳极定向移动。(3) 金属活动性强弱顺序的判断。
在中学阶段，可根据金属与水反应的难易，元素最高价氧化物对应的水化物碱性强弱等方法，还可以通过电化学方法判断金属活动性强弱顺序。① 根据原电池的电极反应判断: 两种活动性不同的金属构成原电池的两极，活泼的金属作负极，负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。
② 根据电解池的阴极产物判断:
用惰性电极 电解多种阳离子共存的混合盐溶液时，较不活泼的金属的阳离子在阴极首先获得电子而析出。【长郡演练】 1. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化:
A. 不变 B. 先变小后变大
C. 逐渐变大 D. 逐渐变小C 2. 下列关于铜—锌—稀H2SO4构成的原电池的有关叙述中错误的是:
A. 锌为负极，锌发生氧化反应
B. 铜为正极，铜不易失去电子而受到保护
C. 负极发生还原反应，正极发生氧化反应
D. 外电路电子流入的一极为正极，电子流出 的一极为负极C 3. 某原电池, 将两金属X、Y用导线连接, 同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的:
A. X是负极, 电解质溶液为CuSO4溶液
B. X是负极, 电解质溶液为稀H2SO4溶液
C. X是正极, 电解质溶液为CuSO4溶液
D. X是正极, 电解质溶液为稀H2SO4溶液A 4. (长郡月考)用石墨作电极电解AlCl3溶液时,图示的电解液变化曲线合理的是:pH7ApH7B时间时间沉淀量C沉淀量D时间时间AD 5. (长郡原创)下图为电解水的实验装置示意图, 闭合开关S后，观察到电压表的示数为6.0V，毫安表的示数为100 mA。
(1) 现只有一根石墨电极和一根铁电极，该实验中, A极应选择____做电极，B极的电极反应式为:铁4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(2) 为了加快电解水的速率，有很多方法：
①可在水中加入某些电解质, 如____(填编号)
A. Na2SO4 B. HCl
C. CuSO4 D. NaCl
②也可采取某些措施，如_____(填编号)
A. 两极均选择导电能力更好的Ag作电极 B. 适当增大电源的电压 C. 适当增大两电极间距离 D. 适当降低电解液的温度AB (3)理论上, A、B两试管中产生的气体体积比约为______，而实际情况却是在电解刚开始的一段时间内, A、B两试管中产生的气体体积比明显比上述比值偏大, 其可能的原因是:2 : 1因O2微溶于水而H2难溶于水, 刚开始时有部分O2溶解导致收集到的H2和O2的体积比变大). (4)若通电10min, A管中将生成______mL气体(标准状况) (每个电子带电1.6×10－19C)。6.97 1. 埋在地下的输油铸铁管道, 在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是:
A. 在含铁元素较多的酸性土壤中
B. 在潮湿疏松透气的土壤中
C. 在干燥致密不透气的土壤中
D. 在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中C[课后巩固A] 2. 下列关于金属腐蚀的说法不正确的是:A. 金属在潮湿的空气腐蚀的实质是: M+nH2O===M(OH)n+H2? B. 金属的化学腐蚀的实质是M-ne?==== Mn+，电子直接转移给氧化剂。 C. 金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀A 3. 表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是:
A. 在氧化还原反应中, 甲失电子数比乙多
B. 同价态阳离子, 甲比乙氧化性强
C. 常温下甲能与浓HNO3反应而乙不能
D. 将甲、乙组成原电池时, 甲为负极D 4.(2003年江苏)用惰性电极实现电解, 下列说法正确的是:
A. 电解稀硫酸溶液, 实质上是电解水, 故溶液pH不变
B. 电解稀氢氧化钠溶液, 要消耗OH－，故溶液pH减小
C. 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D. 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1D
5. (2004年全国理综I，27)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： (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:
___________________________放出气体，溶液变红2H++2e－====H2↑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:2Cl－－2e－====Cl2↑把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 (2)如果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__________，电极反应式为___________________________。
② Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明: 杂质发生的电极反应不必写出)纯铜Cu2++2e－====Cu粗铜Cu－2e－====Cu2+6. 回答下列问题
(1) 今有2H2+O2====2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是______，正极通的应是_______, 电极反应式分别为:KOHH2O2负极: 2H2+4OH一?4e一=====4H2O正极: O2+2H2O+4e一一4OH一 (2) 如把KOH改为稀H2SO4作电解质, 则电极反应式分别为:负极: 2H2—4e一====4H+正极: O2+4e一+4H+=====2H2O (1)和(2)的电池液不同，反应进行后, 溶液的pH各有何变化?前变小，后变大 (3) 如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式分别为:负极: CH4+10OH一一8e一===CO32－ +7H2O正极: 2O2+4H2O+8e一===8OH一[课后巩固B] 1. 镍—镉(Ni—Cd)可充电电池, 可以发生如下反应: Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O，由此可知, 该电池的负极材料是:
A. Cd B. NiO(OH)
C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2放 电充 电A 2. 如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处, 用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中, 使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液, 片刻后可观察到的现象是:
A.铁圈和银圈的左右摇摆不定 B.保持平衡状况
C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜D 3. 有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中, B不易腐蚀; 将A、D分别投入等浓度的盐酸中, D比A反应剧烈; 将铜浸入B的盐溶液中, 无明显变化;若将铜浸入C溶液中, 有金属C析出. 据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是:A. D>C>A>B B. D>A>B>C C. D>B>A>C D. B>A>D>CB4. 根据下列事实:
(1) A+B2+=====A2++B; (2) D+2H2O===D(OH)2+H2↑; (3) 以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2++2e-==E, B-2e-===B2+，由此可知A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是:
A. D2+>A2+>B2+>E2+ B. A2+>B2+>D2+>E2+
C. D2+>E2+>A2+>B2+ D. E2+>B2+>A2+>D2+D 5. 现有500 mL混有NaOH的饱和食盐水, pH=10, 用惰性电极电解一段时间后, 阴极共产生5.6L H2(已换算成标准状况下体积). 则电解后溶液在室温下pH为:
A. 8 B. 10 C. 12 D. 14D 6. 氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。 (1)写出电解饱和食盐水的电极反应和总的离子方程式: 阳极__________________, 阴极:__________________，总反应式: 2Cl－－2e－==Cl2↑2H++2e－===H2↑2NaCl+2H2O=== 2NaOH + H2?+ Cl2↑ (2)离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是__________________________. 阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室, 其作用是:阳极产生的Cl2不易腐蚀金属 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溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 (3)为使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是:
A. 增大阴极碳钢网面积
B. 提高饱和氯化钠溶液的温度
C. 加大阴极与阳极间的距离
D. 提高电解时的电源电压ABD (4) 如果将某离子交换膜电解槽的①电解时的电压增大到原来的2倍，②电解时的电流增大到原来的2倍，③电解时的温度从30℃提高到60℃，则电解速率一定会达到原来2倍的是____，解释其原因：② 当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会变化，电流不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30 ℃提高到60 ℃时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低为原来的一半;当电解时的电流增大到原来的2倍时，单位时间内流过电路的电荷量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍.
2. 了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀 方法 。
3. 理解电解原理。
4. 了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应 原理。【考点搜索】 1. 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是( )
A. 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中, 乙 溶解，甲上有H2气放出
B. 在氧化–还原反应中, 甲比乙失去的电子多
C. 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极
D. 同价态的阳离子, 甲比乙的氧化性强【课前导引】 1. 解析：A中甲上有气体放出, 说明甲为正极; B中化学反应中失出电子数多的金属活泼性不一定强(如Al、Na); D中如Fe3+氧化性比Al3+强，但Fe没有Al活泼。答案：C 2. 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是( )
A. 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B. 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C. 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D. 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 2. 解析：中学教材中，讲电池的两极是正、负极，讲电解的两极则是阴、阳极。实际上, 负极和阳极是起氧化反应的电极, 英文中用同一个词Anode; 正极和阴极则是起还原反应的电极，英文中用同一个词Cathode。同一充电电池中，放电的负极反应是失电子的氧化反应，因而充电时，其逆过程必然是得电子的还原反应(阴极)。 答案：BC3. 下列说法正确的是( ) A. 电解NaOH溶液时, 溶液浓度将减小, pH增大
B. 电解H2SO4溶液时, 溶液浓度将增大, pH减小 C. 电解Na2SO4溶液时, 溶液浓度将增大, pH不变 D. 电解NaCl溶液时, 溶液浓度将减小, pH不变 3.电解NaOH溶液实质是电解水, 故溶液浓度将增大, A错; 电解NaCl溶液时, 有NaOH生成，故pH将增大, D错; 电解H2SO4溶液和Na2SO4溶液均为电解水, 所以溶液浓度均增大, 但前者为酸溶液故pH减小, 后者为中性溶液故pH不变, B、C均正确。答案：BC【链接高考】 例1 (2001年试测题)可以将反应Zn+Br2== ZnBr2设计成蓄电池, 下列4个电极反应:
①Br2+2e－====2Br－
②2Br－－2e－====Br2
③Zn－2e－====Zn2+
④Zn2++2e－====Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是:
A. ②和③ B. ②和① C. ③和① D. ④和① 解析：中学教材中, 讲电池的两极是正、负极, 讲电解的两极则是阴、阳极。实际上，负极和阳极是起氧化反应的电极, 英文中用同一个词Anode; 正极和阴极则是起还原反应的电极，英文中用同一个词Cathode. 本题应先改写成Zn+Br2 Zn2++2Br-，然后讨论四个选项。其中，放电是原电池向外提供电能，充电是外界向电池提供电能，使电能转变成化学能。同一充电电池中，放电的负极反应是失电子的氧化反应, 因而充电时, 其逆过程必然是得电子的还原反应(阴极). 所以①④都是还原反应, ②③反应则是氧化反应。题目要求选出充电时的阳极反应和放电时的负极反应两个氧化反应，所以应选②③。答案：A 例2. 在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，
用搅棒上下剧烈搅动。静置后
液体又分成两层，下层液体呈
紫红色，上层液体几乎无色。
根据上述实验回答： (1) 阳极上的电极反应式为__________.
(2) 阴极上的电极反应式为__________.
(3) 原上层液体是____________.
(4) 原下层液体是______________.
(5) 搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是____________________________________.
(6) 要检验上层液体中含有的金属离子, 其方法是_________，现象是_____________. 解析: (1)使用惰性电极(石墨)电解溶液时, 阳极上离子按照I－、Br－、Cl－、OH－顺序失电子, 结合题目给出的“下层液体呈紫红色”,可知这里是I－离子失电子生成I2。所以阳极反应是：
2I-?2e-==I2。
(2)电解时, 阴极发生得电子反应, 溶液中能得电子变成气体的只有H+, 生成H2。所以负极反应是：2H++2e-==H2↑。 (3)两种无色的互不相溶的中性溶液，一为水溶液，一为有机溶剂。根据对电解过程的分析，反应会产生I2，最后I2会被有机溶剂萃取。因为最后下层液体呈紫红色，所以有机溶剂密度比水大。上层的水溶液应该为含I－的盐溶液，例如KI溶液、NaI溶液等。下层液体为CCl4、CHCl3等密度比水大的有机溶剂。 (4) 见(3)的分析。
(5) I2在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到有机溶剂中，有机溶剂显示出紫红色。
(6) 可以通过焰色反应来检验。若前面填KI，则这里正确的方法是：用铂丝蘸取少量溶液放在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈紫色(其他合理答案也可。例如，若③中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色).答案: (1)2I－－2e－===I2 (2)2H++2e－===H2↑ (3)KI(或NaI等)水溶液 (4)CCl4(或CHCl3等)
(5) I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到CCl4中.
(6)焰色反应透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色(其他合理答案也可. 例如, 若③中答NaI水溶液, 这里答火焰呈黄色)。【在线探究】
1. 下列各反应中, 属于原电池的反应是:
A. 氧化铝膜破坏后, 金属铝被迅速氧化
B. 白铁镀锌层破损后, 还能阻止铁被氧化
C. 红热的铁与水接触, 表面上形成蓝黑色的 保护层
D. 铁丝在氯气中燃烧产生大量棕黄色的烟 【解析】金属铝被空气中的氧气所氧化, 红热的Fe与H2O反应生成Fe3O4、Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3, 均为化学腐蚀；镀锌白铁皮破损后, 在潮湿的环境中, 锌与铁构成原电池, 锌作负极被氧化, 保护铁不被腐蚀。
【答案】B 2. 如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。 (1)A、B、C三个装置中属于原电池的是_____ (填标号，下同)，属于电解池的是____________。 (2)A池中Zn是__________极，发生_______反应(填“氧化”或“还原”，下同)，电极反应式为_________; Cu是_____极, 发生_____反应, 电极反应式为____，A中总反应的化学方程式为________. (3) B池中C是__________极，发生_______反应，电极反应为_____________；Pt是_______极，发生__________反应，电极反应为____________。B池中总反应的化学方程式为________________。
(4) C池中Zn是__________极，发生_________反应，电极反应为_______________；Cu是_____极, 发生__________反应, 电极反应为___________. 反应过程中，溶液浓度__________（填“变大” “变小”或“不变”）。 分析: 判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源, 有则为电解池，无则为原电池。由此可知A为原电池，B和C为电解池, 且 C较为特殊，实际为电镀铜的装置。
原电池中电极分为正极、负极, 相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应, 相对较不活泼的金属作正极。所以A中Zn作负极失去电子被氧化，发生反应为 Zn－2e－===Zn2+；Cu为正极, 电解液中阳离子在正极上得电子被还原, 发生反应为Cu2+ +2e－===Cu. A池中总反应为上述两个半反应的和, 即Zn + Cu2+===Cu +Zn2+。 电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，溶液中的H+和Cu2+均移向阴极C棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2+＞H+，因而发生还原反应Cu2++2e－===Cu。同时溶液中失电子能力较强的Cl－在阳极Pt表面被氧化，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。总反应方程式为CuCl2==== Cu+Cl2↑。 电解 装置C中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu－2e－===Cu2+, 生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原反应Cu2++2e－===Cu, 两极反应速率相等, 溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。
答案：阴 还原 Cu2++2e－===Cu 阳 氧化 Cu－2e－===Cu2+ 不变【方法论坛】
1. 原电池正负极的判断
(1) 根据构成原电池的必要条件之一；活泼金属作负极；
(2) 根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；
(3) 根据氧化还原反应确立: 发生氧化反应(还原剂)的一极为负极。2. 判断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金, 在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀, 活泼金属因被腐蚀而损耗, 金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关; (1) 与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。
(2) 与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般说来可用下列原则判断:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀3. 原电池原理的应用
(1) 金属的防腐
在某些特殊的场所, 金属的电化腐蚀是不可避免的, 如轮船在海中航行时, 为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如Zn。这样构成的原电池Zn为负极而Fe为正极，从而防止铁的腐蚀。(2) 判断金属性的强弱
当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。
(3) 加快反应速率
当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制H2时, 纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快。4. 电极反应规律
(1)阴极：得电子，还原反应
① (一般)电极本身不参加反应
② 一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
(2) 阳极：失电子，氧化反应
① 若为金属(非惰性，Au、Pt除外)电极，电极失电子
② 若为惰性电极, 电解质溶液中阴离子“争”失电子5. 离子放电顺序
离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。
(1) 阳离子放电顺序
上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。(2) 阴离子放电顺序
若是活泼金属作阳极，因金属失电子能力强，阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化，而不是阴离子放电。6. 分析电解问题的基本思路
通电前: 电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H+和OH－)。
通电时: 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极, 结合放电顺序分析谁优先放电。
写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。7. 知识对比
(1) 电镀与电解的一般区别
① 阳极为镀层金属，阳极参加反应
② 电镀液阳离子(金属)与阳极金属相同
③ 电镀后溶液浓度不变(2) 电离与电解的比较通电 三池的原理都是电解，但在装置和具体反应上略有差异。(3) 电解池、电镀池、电解精炼池的比较(4) 原电池与电解池、电镀池的比较类别质性8. 三种判断
(1) 电解池和原电池的判断
有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。(2) 阴阳极的判断
① 根据电极与电源两极相连的顺序判断
阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极, 其反应时, 溶液中氧化能力强的离子首先在阴极上得到电子, 发生还原反应。
阳极：与直流电源的正极直接连接的电极，在该极上，溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。② 根据电解质溶液里电子流动的方向来判断
在电解质溶液里，阳离子总是向阴极定向移动，阴离子总是向阳极定向移动。(3) 金属活动性强弱顺序的判断。
在中学阶段，可根据金属与水反应的难易，元素最高价氧化物对应的水化物碱性强弱等方法，还可以通过电化学方法判断金属活动性强弱顺序。① 根据原电池的电极反应判断: 两种活动性不同的金属构成原电池的两极，活泼的金属作负极，负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。
② 根据电解池的阴极产物判断:
用惰性电极 电解多种阳离子共存的混合盐溶液时，较不活泼的金属的阳离子在阴极首先获得电子而析出。【长郡演练】 1. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化:
A. 不变 B. 先变小后变大
C. 逐渐变大 D. 逐渐变小C 2. 下列关于铜—锌—稀H2SO4构成的原电池的有关叙述中错误的是:
A. 锌为负极，锌发生氧化反应
B. 铜为正极，铜不易失去电子而受到保护
C. 负极发生还原反应，正极发生氧化反应
D. 外电路电子流入的一极为正极，电子流出 的一极为负极C 3. 某原电池, 将两金属X、Y用导线连接, 同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的:
A. X是负极, 电解质溶液为CuSO4溶液
B. X是负极, 电解质溶液为稀H2SO4溶液
C. X是正极, 电解质溶液为CuSO4溶液
D. X是正极, 电解质溶液为稀H2SO4溶液A 4. (长郡月考)用石墨作电极电解AlCl3溶液时,图示的电解液变化曲线合理的是:pH7ApH7B时间时间沉淀量C沉淀量D时间时间AD 5. (长郡原创)下图为电解水的实验装置示意图, 闭合开关S后，观察到电压表的示数为6.0V，毫安表的示数为100 mA。
(1) 现只有一根石墨电极和一根铁电极，该实验中, A极应选择____做电极，B极的电极反应式为:铁4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(2) 为了加快电解水的速率，有很多方法：
①可在水中加入某些电解质, 如____(填编号)
A. Na2SO4 B. HCl
C. CuSO4 D. NaCl
②也可采取某些措施，如_____(填编号)
A. 两极均选择导电能力更好的Ag作电极 B. 适当增大电源的电压 C. 适当增大两电极间距离 D. 适当降低电解液的温度AB (3)理论上, A、B两试管中产生的气体体积比约为______，而实际情况却是在电解刚开始的一段时间内, A、B两试管中产生的气体体积比明显比上述比值偏大, 其可能的原因是:2 : 1因O2微溶于水而H2难溶于水, 刚开始时有部分O2溶解导致收集到的H2和O2的体积比变大). (4)若通电10min, A管中将生成______mL气体(标准状况) (每个电子带电1.6×10－19C)。6.97 1. 埋在地下的输油铸铁管道, 在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是:
A. 在含铁元素较多的酸性土壤中
B. 在潮湿疏松透气的土壤中
C. 在干燥致密不透气的土壤中
D. 在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中C[课后巩固A] 2. 下列关于金属腐蚀的说法不正确的是:A. 金属在潮湿的空气腐蚀的实质是: M+nH2O===M(OH)n+H2? B. 金属的化学腐蚀的实质是M-ne?==== Mn+，电子直接转移给氧化剂。 C. 金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀A 3. 表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是:
A. 在氧化还原反应中, 甲失电子数比乙多
B. 同价态阳离子, 甲比乙氧化性强
C. 常温下甲能与浓HNO3反应而乙不能
D. 将甲、乙组成原电池时, 甲为负极D 4.(2003年江苏)用惰性电极实现电解, 下列说法正确的是:
A. 电解稀硫酸溶液, 实质上是电解水, 故溶液pH不变
B. 电解稀氢氧化钠溶液, 要消耗OH－，故溶液pH减小
C. 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D. 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1D
5. (2004年全国理综I，27)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： (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:
___________________________放出气体，溶液变红2H++2e－====H2↑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:2Cl－－2e－====Cl2↑把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 (2)如果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__________，电极反应式为___________________________。
② Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明: 杂质发生的电极反应不必写出)纯铜Cu2++2e－====Cu粗铜Cu－2e－====Cu2+6. 回答下列问题
(1) 今有2H2+O2====2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是______，正极通的应是_______, 电极反应式分别为:KOHH2O2负极: 2H2+4OH一?4e一=====4H2O正极: O2+2H2O+4e一一4OH一 (2) 如把KOH改为稀H2SO4作电解质, 则电极反应式分别为:负极: 2H2—4e一====4H+正极: O2+4e一+4H+=====2H2O (1)和(2)的电池液不同，反应进行后, 溶液的pH各有何变化?前变小，后变大 (3) 如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式分别为:负极: CH4+10OH一一8e一===CO32－ +7H2O正极: 2O2+4H2O+8e一===8OH一[课后巩固B] 1. 镍—镉(Ni—Cd)可充电电池, 可以发生如下反应: Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O，由此可知, 该电池的负极材料是:
A. Cd B. NiO(OH)
C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2放 电充 电A 2. 如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处, 用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中, 使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液, 片刻后可观察到的现象是:
A.铁圈和银圈的左右摇摆不定 B.保持平衡状况
C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜D 3. 有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中, B不易腐蚀; 将A、D分别投入等浓度的盐酸中, D比A反应剧烈; 将铜浸入B的盐溶液中, 无明显变化;若将铜浸入C溶液中, 有金属C析出. 据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是:A. D>C>A>B B. D>A>B>C C. D>B>A>C D. B>A>D>CB4. 根据下列事实:
(1) A+B2+=====A2++B; (2) D+2H2O===D(OH)2+H2↑; (3) 以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2++2e-==E, B-2e-===B2+，由此可知A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是:
A. D2+>A2+>B2+>E2+ B. A2+>B2+>D2+>E2+
C. D2+>E2+>A2+>B2+ D. E2+>B2+>A2+>D2+D 5. 现有500 mL混有NaOH的饱和食盐水, pH=10, 用惰性电极电解一段时间后, 阴极共产生5.6L H2(已换算成标准状况下体积). 则电解后溶液在室温下pH为:
A. 8 B. 10 C. 12 D. 14D 6. 氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。 (1)写出电解饱和食盐水的电极反应和总的离子方程式: 阳极__________________, 阴极:__________________，总反应式: 2Cl－－2e－==Cl2↑2H++2e－===H2↑2NaCl+2H2O=== 2NaOH + H2?+ Cl2↑ (2)离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是__________________________. 阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室, 其作用是:阳极产生的Cl2不易腐蚀金属 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溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 (3)为使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是:
A. 增大阴极碳钢网面积
B. 提高饱和氯化钠溶液的温度
C. 加大阴极与阳极间的距离
D. 提高电解时的电源电压ABD (4) 如果将某离子交换膜电解槽的①电解时的电压增大到原来的2倍，②电解时的电流增大到原来的2倍，③电解时的温度从30℃提高到60℃，则电解速率一定会达到原来2倍的是____，解释其原因：② 当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会变化，电流不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30 ℃提高到60 ℃时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低为原来的一半;当电解时的电流增大到原来的2倍时，单位时间内流过电路的电荷量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍.