第四节 金属的电化学腐蚀与防护
记一记
1.钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。
2．钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O。
3．钢铁吸氧腐蚀的正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
4．金属电化学防护的方法有牺黻阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
探一探
1.纯铁和生铁分别与等浓度的盐酸反应，哪种反应更快？原因是什么？
[提示] 生铁反应更快，因为生铁中的铁和碳在盐酸中构成了原电池，加快了反应速率。
2．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀有何异同？
[提示] 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的实质相同，都是金属失电子被氧化，但电化学腐蚀形成原电池，有电流产生，而化学腐蚀不产生电流。
3．决定金属电化学腐蚀类型的因素是什么？
[提示] 与金属接触的电解质溶液的酸碱性决定了电化学腐蚀的类型。若电解质溶液的酸性较强，则发生析氧腐蚀，若酸性很弱或呈中性，则发生吸氧腐蚀。
4．钢铁在潮湿的空气中发生的腐蚀主要是什么类型的腐蚀？其主要反应有哪些？
[提示] 钢铁在潮湿的空气中主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，其主要反应如下，原电池反应为：负极2Fe－4e－===2Fe2＋，正极O2＋4e－＋2H2O===4OH－；总反应为：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；后续反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金属钠的腐蚀的实质是金属失去电子而转化为化合态。(√)
(2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。(√)
(3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀都会产生气体。(×)
(4)铜既能发生析氢腐蚀，又能发生吸氧腐蚀。(×)
(5)在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质，能够减缓金属的腐蚀。(√)
(6)用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等，能够减缓金属的腐蚀。(√)
(7)工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。(√)
(8)把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。(√)
(9)给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接以防止铁腐蚀。(√)
(10)制成合金后均比纯金属耐腐蚀。(×)
练一练
1.[2019·武昌高二月考]
如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝5的雨水和生铁片。观察到开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是( )
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．红墨水回升时，碳极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液pH逐渐减小
答案：C
2．[2019·汉口高二检测]铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是( )
A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中铜不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe移向Cu
答案：A
3．[2019·南阳高二模拟]下列有关金属的保护方法的说法中正确的是( )
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法
答案：B
4．[2019·泰安高二摸底]如图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置，有关说法正确的是( )
A．该装置为电解池
B．本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn
C．若加入K3[Fe(CN)6]溶液后，Fe电极附近不会产生特征的蓝色沉淀
D．远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化，不需要更换
答案：C
知识点一
金属的化学腐蚀和电化学腐蚀比较
1.[2019·福建泉州泉港一中高二期中]下列事实中，与电化学腐蚀无关的是( )
A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在于燥土壤里的铁管更易被腐蚀
B．在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质
C．在电工操作中，铜导线和铁线不能放在一起使用
D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀
解析：埋在潮湿土壤里的铁管更易形成原电池而发生腐蚀，A不符合题意；纯银久置表面变黑是由于金属银和空气中少量的H2S等发生反应，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B符合题意；铜导线和铁线放在一起使用容易形成原电池而发生腐蚀，C不符合题意；镀银的铁制品，镀层部分受损后，易形成铁银原电池，使铁被腐蚀，D不符合题意。
答案：B
2．我国某大城市2019年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述中不正确的是( )
A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生
D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
解析：金属铁的腐蚀中，金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，再加上酸性电解质环境，具备了原电池的构成条件，也会发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误、C正确；发生电化学腐蚀时，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－―→Fe2＋，故D正确。
答案：B
3．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，故不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀
C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同
D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被还原
解析：钢铁中因含杂质，容易形成原电池，发生电化学腐蚀，但并不是所有合金都不耐腐蚀，如不锈钢，故A错误；当金属作正极时，可以避免腐蚀，故B错误；钢铁电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，故C正确；金属被腐蚀，化合价升高，被氧化，故D错误。
答案：C
知识点二
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
4.[2019·吉林长春外国语学校高二期末]一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
下列说法错误的是( )
A．当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．当pH>6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．当pH>14时，正极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．在煮沸除氧气后。的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
解析：在pH<4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；在pH>14的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，D正确。
答案：C
5．家用铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此过程中不发生的化学反应是( )
A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Fe－3e－===Fe3＋
解析：铁锅发生电化学腐蚀时，铁作负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，碳作正极，发生反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，总反应为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2；Fe(OH)2在空气中被氧化为Fe(OH)3,4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3；但Fe被氧化不能生成Fe3＋，则Fe－3e－===Fe3＋不能发生。
答案：D
6.利用如图装置进行实验，开始时，U形管两边液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是( )
A．左侧发生吸氧腐蚀，右侧发生析氢腐蚀
B．一段时间后，左边液面高于右边液面
C．a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
D．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
解析：左侧电解质溶液呈中性，因此发生吸氧腐蚀，右侧电解质溶液显酸性，因此发生析氢腐蚀，故A正确；左侧发生吸氧腐蚀，气体压强减小，右侧发生析氯腐蚀，产生气体，气体压强增大，因此左侧的液面高于右侧，故B正确；吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋，故C正确；a处正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液中c(OH－)增大，pH增大，b处消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，故D错误。
答案：D
知识点三
金属的防护方法
7.下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( )
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．会属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块
解析：水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。
答案：A
8．[2019·山东潍坊高二模拟]我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环为阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应：
Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
解析：缺
答案：
9．[2019·四川成都树德协进中学高二上学期月考]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：
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，该电化学保护法称为________。
解析：
(1)活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极的电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。加入NaHCO3溶液后，Al3＋与HCO发生双水解反应，离子方程式可表示为Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。(3)若X为碳棒，则只能用外加电流的阴极保护法，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。
答案：
(1)2AI＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ HCO与Al3＋发生双水解反应，产生Al(OH)3沉淀和CO2气体
(2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
(3)N 牺牲阳极的阴极保护法
基础达标
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．铁遇冷的浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，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：用电解原理保护金属时，金属应作阴极，应该与电源负极连接，故A错误；常温下，铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了反应的进一步发生，所以可以保护内部金属不被腐蚀，故B正确；钢管、铜管和潮湿的空气能构成原电池，铁因作原电池负极而容易被腐蚀，故C错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应式是Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。
答案：B
2．[2019·四川广安二中高三月考]埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是( )
A．在含铁元素较多的酸性土壤中
B．在潮湿疏松的碱性土壤中
C．在干燥致密不透气的土壤中
D．在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中
解析：酸性土壤中的酸性物质与铁发生反应，会加快铁的腐蚀，A错误；铸铁在潮湿疏松的碱性土壤中能形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率较快，B错误；干燥致密不透气的土壤中，氧气稀薄，且无电解质溶液，故不易形成原电池，铁的腐馊速率很慢，C正确；铸铁在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中可以形成原电池，会加快铁的腐蚀，D错误。
答案：C
3.右图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是( )
A．铁钉在两处的腐蚀速率：a
B．a、b两处铁钉中碳均为正极
C．a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化
D．a、b两处的正极反应式均为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
解析：A项，b中的氢离子浓度越大，腐蚀速率b>a，正确；B项，a、b中都发生原电池反应，铁钉中的碳作正极，铁作负极，正确；C项，a、b中都发生原电池反应，铁作负极，发生氧化反应，正确；D项，a中发生吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，b中发生析氢腐蚀，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，错误。
答案：D
4．结合下图判断，下列叙述正确的是( )
A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀
解析：两个装置均为原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知，原电池的正极金属受到保护，A项正确；Ⅰ中负极为活泼金属Zn，B项错误；Ⅱ中是酸性溶液．电极反应中不能有OH生成，C项错误：Ⅰ中无Fe2＋生成，不能生成铁氰化亚铁沉淀，D项错误。
答案：A
5．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中不正确的是( )
A．工业上通过电解熔融Al2O3制备金属铝
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．金属锌与稀硫酸反应制取氢气，粗锌比纯锌反应速率快
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
解析：工业上通过电解熔融Al2O3制取铝，故A正确；在海轮外壳上镶入锌块，锌、铁和海水构成原电池，锌易失电子作负极，铁作正极，则铁被保护，该方法可减缓船体的腐蚀速率，故B正确；粗锌中的杂质与锌构成原电池，反应速率加快，故C正确；电解MgCl2饱和溶液，发生的化学反应为MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑，不会产生金属镁，电解熔融的MgCl2能制取单质镁，发生的反应为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，故D错误。
答案：D
6.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析：依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，铁不容易失去电子，故钢管桩表面腐蚀电流(指铁失去电子形成的电流)．接近于0，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水时钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
答案：C
7．下列说法中，不正确的是( )
A
B
钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀
钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀
C
D
将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
钢闸门作为阴极而受到保护
解析：钢铁是铁碳合金，当表面水膜为弱酸性或中性溶液时，易发生吸氧腐蚀，故A正确；钢铁是铁碳合金，当表面水膜为酸性较强溶液时，易发生析氢腐蚀，故B正确；Zn－Fe原电池，Fe为正极，可减缓腐蚀，如果换成Fe－Cu原电池，Fe由负极，可加快钢闸门的腐蚀，故C错误；通过连接外接电源的负极保护钢闸门不受腐蚀，这是外接电流的阴极保护法，故D正确。
答案：C
8.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
解析：A.由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d为石墨，由于海水呈弱碱性，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极．Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D.d为锌块，由于海水呈弱碱性，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。
答案：D
9．[2019·北京101中学高二期末]下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A．图甲，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B．图乙，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀
C．图乙，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀
D．图丙，若金属M比Fe活泼，可防止输水管腐蚀
解析：形成原电池需要电解质溶液，所以干燥空气中不易形成原电池，则铁钉不易生锈，A正确；中性、碱性和弱酸性条件下易发生吸氧腐蚀，所以断开电源时钢闸门会发生吸氧腐蚀，B正确；与电源的正极相连的电极作阳极，活泼金属作阳极时，金属失电子易被腐蚀，所以若将钢闸门与电源的正极相连，不能防止钢闸门腐蚀，C错误；较活泼的金属作负极，若金属M比Fe活泼，则金属M失电子作负极，Fe被保护，D正确。
答案：C
10．[2019·湖北宜昌一中高二适应性训练]
生铁在pH＝2和pH＝4的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，如图所示。下列说法中不正确的是( )
A．两容器中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋
B．曲线a记录的是pH＝2的盐酸中压强的变化
C．曲线b记录的容器中正极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．在弱酸性溶液中，生铁能发生吸氧腐饨
解析：生铁在pH＝2和pH＝4的盐酸中均构成原电池，铁作负极，失电子被氧化生成Fe2＋，故A正确；根据图像可知，曲线a压强逐渐增大，气体增多，说明有氢气生成，即发生的是析氢腐蚀，所以曲线a记录的是pH＝2的盐酸中压强的变化，故B正确；曲线b压强逐渐减小，气体减少，说明发生的是吸氧腐蚀，氧气在正极得电子，pH＝4的盐酸呈酸性，则正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故C错误；存强酸性溶液中生铁发生析氧腐蚀，在弱酸性溶液中生铁发生吸氧腐蚀，故D正确。
答案：C
11．下图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图。试分析实验并回答下列问题：
(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是________________________________________________________________________，
铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)____________________。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________(填“高”或“低”)越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(4)针对乙、丙装置研究的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀：________________________________________________________________________
(写出一点即可)。
解析：Fe粉、C粉、食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，故乙中液面最高；甲中Fe粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蚀的快，丙中乙醇为非电解质，Fe粉、炭粉形不成原电池，Fe受到保护，故可把钢铁放在油脂或有机溶剂中进行保护。
答案：(1)乙 乙>甲>丙
(2)高
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(4)将金属放在油脂或有机溶剂中
12．装置甲、乙、丙的烧杯中都盛有稀硫酸。
(1)装置丙中的Fe电极上的电极反应式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)装置乙中被腐蚀的金属是________(填元素符号)，比较装置甲、乙、丙中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是____________________。
(3)在实际生严中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图丁。请回答：
A电极对应的金属是________(填元素名称)，B电极的电极反应式是
________________________________________________________________________。
镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：
________________________________________________________________________。
(4)如右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀的类型为________腐蚀。
②图中A、B、C三点附近的区域内，腐蚀最严重的是________(填字母)。
解析：(1)装置丙构成了原电池，由于金属活动性：Zn>Fe，所以Fe为正极，在正极Fe上H＋得电子生成H2，电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑。(2)装置乙构成了原电池，由于金属活动性Fe>Sn，所以装置乙中被腐蚀的金属是活动性较强的Fe。装置甲是Fe与稀硫酸直接发生反应，装置乙构成原电池，首先被腐蚀的是Fe，腐蚀速率比甲快；装置丙构成原电池，首先被腐蚀的是Zn，Fe得到了保护，所以装置甲、乙、丙中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是乙>甲>丙。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。A电极是阳极，为镀层金属铜，B电极是镀件铁．B电极对应的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。当镀层破损后，由于金属活动性：Zn>Fe>Cu，所以镀铜铁中铁为负极，首先被腐蚀；而镀锌铁中铁为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到了保护，因此镀铜铁更容易被腐蚀。(4)①钢铁在海水中发生的是吸氧腐蚀；②在海水中B点的氧气浓度大，发生的吸氧腐蚀速率最快，腐蚀最严重。
答案：
(1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)Fe 乙>甲>丙
(3)铜 Cu2＋＋2e－===Cu 镀层破损后，镀铜铁形成的原电池中铁作负极被腐蚀，镀锌铁形成的原电池中铁作正极被保护
(4)①吸氧 ②B
能力达标
13.Ⅰ.金属材料在使用的过中，由于长期暴露在空气中，会因为氧化而逐渐腐蚀。其中电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式。如图是钢铁在空气中发生电化学腐蚀的简单图示。钢铁发牛电化学腐蚀时，可以形成原电池，回答下列问题。
(1)该原电池的负极为________(填元素名称)，负极发生的电极反应为
________________________________________________________________________；
(2)正极得到电子的物质是________，正极发生的电极反应为
________________________________________________________________________。
Ⅱ.铜是人类最早使用的金属，它与人类生产、生活关系密切，请运用所学知识解释下列与铜有关的化学现象。
(1)如图甲，在硫酸型酸雨地区，不纯的铜制品发生电化学腐蚀，Cu发生________反应(填“氧化”或“还原”)，写出正极的电极反应式：
________________________________________________________________________。
(2)如图乙，将螺旋状的铜丝在酒精灯上灼烧，铜丝变黑色，然后将红热的铜丝插入NH4Cl固体中，过一会取出，发现插入部分黑色变为光亮的红色，查阅资料可知，该过程有N2生成，写出由黑色变为光亮红色过程中反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Ⅰ.(1)钢铁发生电化学腐蚀时，可以形成原电池，负极上Fe失去电子，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋。(2)正极上氧气得到电子，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
Ⅱ.(1)农硫酸型酸雨地区，不纯的铜制品发生的是吸氧腐蚀，Cu作负极，发生的是氧化反应，正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。(2)将螺旋状的铜丝在酒精灯上灼烧，铜丝变黑色，说明铜与空气中的氧气反应生成黑色的氧化铜，然后将红热的变黑的铜丝插入NH4Cl固体中，过一会取出，发现插入部分黑色变为光亮的红色，说明CuO发生反应生成了单质铜，由于该过程有N2生成，所以由黑色变为光亮红色过程中反应的化学方程式为2NH4Cl＋3CuO3Cu＋N2↑＋2HCl＋3H2O。
答案：
Ⅰ.(1)铁 Fe－2e－===Fe2＋
(2)O2 O2＋3H2O＋4e－===Fe2＋
Ⅱ.(1)氧化 O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(2)2NH4Cl＋3CuO3Cu＋N2↑＋2HCl＋3H2O
14．(1)铁在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀最后生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，则发生腐蚀时正极上发生反应的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀？________(填序号)。
(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀(如图甲)。
①电镀时，镀件与电源的________极连接，A电极对应的金属是________(填元素名称)，B电极的电极反应式为
_______________________________________________________________________。
②图乙是一种钠硫高能电池的结构示意图，M由Na2O和Al2O3制得，其作用是导电和隔膜，该电池总反应为2Na＋xS===Na2Sx。该电池的正极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
用该电池作电源进行①中铁件镀铜时，若电镀池中两电极的质量开始相同，电镀完成后取出洗净、烘干、称量，二者质量差为25.6
g，则理论上该钠硫电池负极消耗的质量为________g。
解析：(1)铁在潮湿的空气中主要发生吸氧腐蚀，则发生腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)A项，该装置为原电池，铁棒作负极，发生氧化反应，加快铁棒的腐蚀，错误；B项，该装置为原电池，铁棒作正极，被保护，为牺牲阳极的阴极保护法，正确；C项，该装置具备铁生锈的条件，不能防止铁棒被腐蚀，错误；D项，该装置为电解池，铁棒作阴极，为外加电流的阴极保护法，正确。(3)①根据电镀原理，镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解液为含有镀层金属阳离子的盐溶液，在铁件的表面镀铜时，镀件与电源的负极连接，A电极对应的金属是铜，B电极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。②根据电池反应分析，硫元素的化合价降低，发生还原反应，作正极，电极反应式为xS＋2e－===S。电镀时，阳极反应：Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，若电镀池中两电极的质量开始相同，当两极质量相差64
g·mol－1×2
mol＝128
g时，转移电子的物质的量为2
mol，电镀完成后两极质量差为25.6
g，则转移电子的物质的量为0.4
mol；该钠硫电池的负极反应式为Na－e－===Na＋，根据转移电子数相等知，负极消耗Na的物质的量为0.4
mol，质量为9.2
g。
答案：
(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)BD、
(3)①负 铜 Cu2＋＋2e－===Cu
②xS＋2e－===S 9.2
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-第2课时 电解原理的应用
记一记
1.电解饱和食盐水的化学方程或为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．电镀时，待镀的金属制品作阴极，镶层金属作阳交，用鏊疆罐i金属离子的溶液作电镀液。
3．电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。
4．电解熔融Al2O3制取铝．电解熔融MgCl2制取镁，电解熔融NaCl制取钠。
探一探
1.氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？
[提示] 防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。
2．电镀池应该具备什么条件？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？
[提示] 条件：镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。
3．电解精炼铜应具备什么条件？精炼过程中电解质溶液的浓度如何变化？
[提示] 条件：粗铜作阳极，纯铜作阴极，含铜离子的盐溶液作电解质溶液。由于粗铜中含有比铜活泼的金属杂质，电解过程中会失去电子溶解在溶液中，故精炼过程中电解质溶液的浓度略有减小。
4．工作生产金属镁和金属铝均采用电解法，制取Mg时电解的是熔融的MgCl2，而制取Al时却电解的是熔融的氧化铝，不是AlCl3，这是为什么？
[提示] MgCl2是离子化合物，在熔融状态时导电，而AlCl3是共价化合物，在熔融状态不导电，故制取金属铝用的是电解熔融的氧化铝(属离子化合物)。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)氯碱工业是非常重要的化工生产，在电解饱和食盐水时，在阴极上得到的产物为H2和NaOH。(√)
(2)电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阳极。(×)
(3)电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极。(×)
(4)在镀件上电镀锌，用锌作阳极。(√)
(5)电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变。(×)
(6)在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量。(√)
(7)活泼性强的金属，如Na、Ca、Mg、Al、Zn等均用电解法冶炼。(×)
(8)电解饱和食盐水可制得钠和氯气。(×)
(9)用石墨作电极，通直流电电解熔融的氧化铝制铝时，阴极石墨要定期补充更换。(×)
(10)用电解法可以实现下列反应Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑。(√)
练一练
1.[2019·信阳高二月考]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
答案：A
2．[2019·西宁高二检测]如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是( )
A．电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色
B．蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应
C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
答案：D
3．[2019·南宁高二摸底]下列关于电化学知识的说法正确的是( )
A．电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠
B．电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加
C．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、Cu
D．电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2＋未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态
答案：B
4．[2019·开封高二检测]把两个惰性电极插入500
mL的AgNO3溶液中，通入直流电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是( )
A．27
mg
B．54
mg
C．108
mg
D．216
mg
答案：B
知识点一
氯碱工业
1.[2019·宁夏育才中学高二期末]氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水，下列关于实验牵电解饱和食盐水的说法中正确的是( )
A．可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒
B．用湿润的淀粉－KI试纸靠近阴极区域，试纸变蓝
C．电解过程中，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色
D．实验结束后将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性
解析：可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料不可以用铁棒，因为铁作阳极时会溶解，故A错误；阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，用湿润的淀粉－KI试纸靠近阴极区域，试纸不变蓝，故B错误；电解过程中，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，有OH－生成，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色，故C正确；阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极产物为NaOH和H2，阳极产物为Cl2，实验结束后将溶液搅拌．然后用pH试纸检验，溶液会显碱性，故D错误。
答案：C
2．下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是( )
A．装置出口①处的物馈是氯气
B．出口②处的物质是氢气，该离子交换只能让阳离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置是将电能转化为化学能
解析：出口①处是电解池的阳极区，溶液中的氯离子失电子生成氯气，A项正确；出口②处是电解池的阴极区，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，B项正确；电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氢气、氯气，离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2＋H2↑＋2OH－，C项错误；该装置是电解装置，是把电能转化为化学能，D项正确。
答案：C
知识点二
金属的精炼
3.[2019·甘肃武威高二期末]电解精炼铜时，下列叙述不正确的是( )
A．与电源正极相连的电檄是粗铜板
B．阴极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu
C．电解池的阳极材料为纯铜薄片
D．粗铜板上发生氧化反应
解析：电解精炼铜时，粗铜为阳极，和电源正极相连，发生氧化反应；精铜为阴极，和电源负极相连，发生还原反应，阴极发生反应：Cu2＋＋2e－－Cu，因此A、B、D正确，C错误。
答案：C
4．以铜为电极，a
mol·L－1的硫酸铜溶液作电解液，对含有铁、锌、银的粗铜进行电解精炼，下列叙述中正确的是( )
①粗铜应与电源的负极相连；
②当有1
mol精铜析出时，就有2NA个电子通过电解质溶液；
③阴极上的反应只有Cu2＋＋2e－===Cu；
④电解结束时，c(CuSO4)mol·L－1；
⑤杂质银以Ag4SO2的形式沉入电解池中形成“阳极泥”。
A．②③
B．①③⑤
C．①②④⑤
D．③④
解析：电解精炼铜利用的是电解原理，在电解池中粗铜作阳极，与电源正极相连，根据放电顺序：锌>铁>铜>银，锌、铁、铜先后失电子变成离子，而银沉积形成阳极泥；纯铜作阴极，与电源负极相连，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，有大量铜析出，所以①⑤错误，③正确。电子只经过外电路，在电解质溶液中发生的是离子的移动，②错误。因为阳极失电子的有锌、铁、铜，阴极析出的只有铜，所以随着电解进行，铜离子的浓度逐渐减小，④正确。故选D。
答案：D
5．金属镍柯广泛的用途。料镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解泼制备高纯度的镍，则下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：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：电解时阴极发生还原反应，A项错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni依次失去电子生成阳离子进入溶液；Cu、Pt不如Ni活泼不被氧化，沉入槽底成为阳极泥，阴极只析出Ni，B项错误，D项正确；电解后溶液中仍有少量的Ni2＋，C项错误。
答案：D
知识点三
镀
6.欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A．Ag和AgCl溶液
B．Ag和AgNO3溶液
C．Pt和Ag2CO3溶液
D．Pt和Ag2SO4溶液
解析：在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极，镀层金属银作阳极，电镀液是含有银离子的可溶性的盐溶液，硝酸银溶液满足条件，故B正确。
答案：B
7．[2019·安徽淮北实验高中高二期中]在铁片七镀锌时，下列叙述正确的是( )
①将铁片接在电池的正极上 ②将锌片接在电池的正极上 ③在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn ④在锌片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ⑤需用FeSO4溶液 ⑥需用ZnSO4溶液
A．②③⑥
B．②③④⑥
C．①④⑤
D．①③⑥
解析：在铁片上镀锌时，铁作电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的锌离子在铁片上得到电子发生还原反应生成锌；锌作电解池的阳极和电源正极相连，锌失电子发生氧化反应生成锌离子，电解质溶液为含锌离子的溶液。应将铁片接在电源的负极上，故①错误；应将锌片接在电源的正极上，故②正确；在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn，故③正确；在锌片上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，故④错误；电解质溶液为含锌离子的溶液，不能用FeSO4溶液，需用ZnSO4溶液，故⑤错误、⑥正确；综上，A正确。
答案：A
综合考查
电解原理的综合应用
8.[2019·北京东城区高二期末]用如图所示装置，可南乙二醛制备乙二酸，反应原理为
下列说法正确的是( )
A．该装置利用上述反应将化学能转化为电能
B．Pt1电极的反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．盐酸除起增强溶液导电性的作用，还提供Cl－参与电极反应
D．理论上每得到0.1
mol乙二酸，将有0.2
mol
H＋从右室迁移到左室
解析：该装置为电解池，能量转化关系为电能转化为化学能，A错误；Pt1为阴极，阴极上发生得电子的还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；盐酸作为电解质溶液起提供Cl－的作用，Cl－在Pt2极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，此外，盐酸还有增强溶液导电性的作用，C正确；由反应可知，每生成1
mol乙二酸转移4
mol
e－，将有4
mol
H＋从右室迁移到左室，则理论上每得到0.1
mol乙二酸，一将有0.4
mol
H＋从右室迁移到左室，D错误。
答案：C
9.如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________________________；B极是电解池的________，材料是________，主要电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。
(3)若甲池阴极增重12.8
g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。
解析：
(2)Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电后，溶液中生成OH－，溶液显碱性，使酚酞溶液呈红色。
(3)甲池阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，
生成n(Cu)＝＝0.2
mol，
转移电子的物质的量n(e－)＝0.4
mol；
乙池阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，
由电子守恒知生成Cl2为n(Cl2)＝0.2
mol，
故V(Cl2)＝4.48
L。
答案：
(1)阴极 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
阳极 粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
(2)红
(3)4.48
L
基础达标
1.下面有关电化学的图示，完全正确的是( )
解析：A为原电池，锌应为负极；B为电解法精炼铜的装置，粗铜应为阳极；C为电镀池，镀件铁片应该为阴极；D为电解饱和食盐水并检验其产物的装置，电流流入的一极为阳极，阳极析出氯气，用碘化钾淀粉溶液检验氯气，阴极析出的氢气，用向下排空气法收集。
答案：D
2．若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是( )
①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag ④在银片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ⑤需用硫酸铜溶液作为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液作为电镀液
A．①③⑥
B．②③⑥
C．①④⑤
D．②③⑤
解析：在铜片上镀银，铜片作阴极，电板反应式为Ag＋＋e－===Ag；银片作阳极，电极反应式为Ag－e－===Ag＋；电解液应含有Ag＋，故B正确。
答案：B
3.右图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸，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．Z溶液的pH先减小，后增大
D．Z溶液中的SO向Cu电极移动
解析：由题紫红色斑即MnO向d端扩散，阴离子向阳极移动，说明d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极。NaCl溶液中H＋放电，c点附近变红色。Z中为电解CuSO4溶液，Pt为阳极，水中的OH－放电，2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子生成铜，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，阳极区生成H＋，则SO向Pt极移动，B、D项错误；随着电解的进行，Z溶液变为硫酸，再电解则变为电解水，硫酸浓度增大，C项错误。
答案：A
4．用LiOH可制备锂离子电池的正极材料。LiOH可由电解法制备，如图所示，两极区电解质溶液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法错误的是( )
A．B极区电解质溶液为LiOH溶液
B．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解过程中主要是H＋通过阳离子交换膜向B极区迁移
D．电极A连接电源的正极
解析：B极区生成H2，同时生成LiOH，则H极区电解液为LiOH溶液，故A正确；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl－失去电子，阳极的电极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑，故B正确；在电解池中阳离子向阴极移动，所以电解过程中主要是Li＋向B极区迁移，故C错误；电极A为阳极，所以电极A连接电源的正极，故D正确。
答案：C
5.铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理，按照如图所示装置连接，电解10
min后取出锌片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30
min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是( )
A．电解时，电子从电源正极→导线→铝极、铅极→导线→电源负极
B．在电解过程中，H＋向铝片移动，SO向铅片移动
C．在电解过程中，阳极周围溶液的pH下降
D．电解的总反应为2Al＋6H＋2AI3＋＋3H2↑
解析：电子流向和电流流向相反，电解时电子从电源负极→导线→铅极、铝极→导线→电源正极，故A错误；在电解过程中，溶液中的H＋向阴极(铅片)移动，SO向阳极(铝片)移动，故B错误；电解时，阳极是活泼金属时，放电的是电极本身，周围溶液的pH基本不变，故C错误；阳极是活泼金属铝，金属铝在该极失电子，阴极是H＋得电子，所以电解的总方程式可表示为2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑，故D正确。
答案：D
6．如图，a、b、d均为石墨电极，c为Mg电极，通电进行电解(电解液足量)，下列说法正确的是( )
A．向甲中加入适量Cu(OH)2，溶液组成可以恢复
B．电解一段时间，乙溶液中会产生白色沉淀
C．当b极增重3.2
g时，d极产生的气体体积为1.12
L
D．甲中b极上的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
解析：因电解液足量，惰性电极电解CuSO4溶液后，应加入适量CuO(或CuCO3)使溶液恢复组成，加Cu(OH)2会增抽水的量，故A错误l电解一段时间，乙中阳极Mg溶解得Mg2＋，阴极H＋放电后促进水电离生成OH－，溶液中产生Mg(OH)2白色沉淀，故B正确；当甲中b极增重的Cu为3.2
g(即0.05
mol)时，电路中转移0.1
moI电子，d极产生的氢气体积在标准状况下为×0.1
mol×22.4
L·mol－1＝1.12
L，故C错误；甲中b极为阴极，发生的是还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故D错误。
答案：B
7．用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，下列说法不正确的是( )
A．当电池负极消耗m
g气体时，电解池阴极同时有m
g气体生成
B．电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电池中c(KOH)不变，电解池中溶液pH变大
D．电解后c(Na2CO3)不变，且溶液中有晶体析出
解析：燃料电池中，负极反应式：H2＋2OH－－2e－===2H2O，电解池中，阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，H2～2e－～H2，因此电池负极消耗m
g氢气同时电解池阴极产生m
g氢气，故A正确；氧气在电池的正极上得电子，电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B正确；电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，溶剂水的质量增大，KOH的浓度减小，电解饱和碳酸钠溶液，实质是电解水，消耗溶剂，析出Na2CO3·10H2O晶体，c(Na2CO3)不变，溶液pH不变，故C错误，D正确。
答案：C
8.如图所示，某工厂采用电解法处理含铬(Cr2O)酸性废水，其中，耐酸电解槽以铁板作阴、阳极，电解后，溶液中的Cr2O全部变为Cr3＋，下列说法不正确的是( )
A．M与电源的正极相连
B．出液口排出的溶液中还含有Fe3＋
C．N极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．阴极区附近溶液pH降低
解析：A项，电解含铬(Cr2O)酸性废水，溶液中的H＋在阴极放电产生H2，所以N与电源的负极相连，作阴极，M与电源的正极连接，作阳极，正确；B项，阳极Fe失去电子变为Fe2＋，然后与溶液中的Cr2O；一发生反应变为Fe3＋，CrO则被还原变为Cr3＋，所以出液口排出的溶液中含有Cr3＋、Fe3＋，正确；C项，在阴极N极，溶液中的H＋得到电子变为H2，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，正确；D项，在阴极区，由于H＋得到电子变为H2，附近溶液的酸性减弱，溶液pH升高，错误。
答案：D
9．[2019·福建福州三中高二期末]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1
mol电子的电量时，会有0.5
mol的O2生成
解析：题给装置为电解池，电解池中阴离子向阳极(即题图中正极区)移动，阳极氢氧根离子放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，溶液中氢离子浓度增大，pH减小，A错误。在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋、SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，通电时，氯氧根离子在阳极放电生成水和氧气，溶液中氢离子浓度增大，考虑电荷守恒，两膜中间的硫酸根离子会进入正极区；氢离子在阴极得电子生成氢气，溶液中氢氧根离子浓度增大，考虑电荷守恒，两膜中间的钠离子会进入负极区，故可以得到NaOH和H2SO4产品，B正确。题图中负极即为阴极，氢离子在阴极上发生得电子的还原反应生成氢气，C错误。每生成1
mol氧气转移4
mol电子，当电路中通过1
mol电子的电量时，会有0.25
mol的O2生成，D错误。
答案：B
10．工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。已知：
①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解；
②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)。
下列说法中不正确的是( )
A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH
D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应的总方程式发生改变
解析：由题图可知，碳棒与电源正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故A正确；电解过程中为平衡A、C室中的电荷，A室中的Na＋和C室中的Cl－分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B室中，使B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，故B错误；因Ni2＋在弱酸性溶液中易发生水解反应，且氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)，为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH，故C正确；若将图中阳离子膜去掉，由于放电顺序：Cl－>OH－，则Cl－在阳极放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，电解反应的总方程式会发生改变，故D正确。
答案：B
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：
(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X极上的电极反应式是
________________________________________________________________________。
②Y电极上的电极反应式为
________________________________________________________________________，
检验该电极反应产物的方法是
________________________________________________________________________。
③该反应的总反应方程式是
________________________________________________________________________。
(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式为
________________________________________________________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应式为
________________________________________________________________________。
解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu弱的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
答案：
(1)①2H＋＋2e－===H2↑
②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
③2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)①纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
12．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯碱工业生产原理示意图：
(1)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)装置A所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。
(3)氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新T艺可以节(电)能30%以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是________(填化学式)；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
②比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小：____________________。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2
L时，则装置B可向装置A提供的电量约为________(一个e－的电量为1.60×10－19
C；计算结果精确到0.011)。
解析：(1)根据生产原理示意图，装置A是电解池装置，电解饱和食盐水，因此反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)除去杂质时不能引入新的杂质，所以除去Mg2＋用NaOH溶液，除去Ca2＋用Na2CO3溶液。(3)①装置A右端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴板，发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，因此Y是氢气，装置A的左端是阳极，发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，X为Cl2，Cl2和NaOH溶液反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。②装置B中通氧气的一极为正极，电解质是NaOH溶液，因此正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Na＋通过离子膜由左向右迁移，NaOH的物质的量增加，因此b%>a%。③两装置通过的电量相等，即转移的电量是×4×6.02×1023
mol－1×1.60×10－19
C＝1.93×105
C。
答案：
(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)NaOH溶液 Na2CO2溶液
(3)①H2 2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O
②b%>a% ③1.93×105
C
能力达标
13.Ⅰ.如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲，乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：
(1)A极是电源的________，一段时间后，甲中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明________在电场作用下向Y极移动。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是________，电镀液是________溶液。
Ⅱ.某小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解K2SO4溶液。
(4)该电解槽的阳极反应式为____________________，通过阴离子交换膜的离子数____________________(填“>”“<”或“＝”)通过阳离子交换膜的离子数。
(5)图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d，由小到大的顺序为________________________________________________________________________。
解析：将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色，说明F极附近溶液显碱性，氢离子在该电极放电，所以F是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极。(1)A是电源的正极。在甲池中，电解硫酸铜落液的总反应为2Cu2＋＋2H2O4H＋＋2Cu＋O2↑。在丁池中，Y极是阴极，该电极附近颜色逐渐变，.异性电荷相互吸引，说明带正电荷的氢氧化铁胶体粒子向该电极移动。(2)C、D、F、F电板发生的电极反应分别为4OH－－4e－===O2＋2H2O、Cu2＋＋2e－===Cu、2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑，当各电极转移的电子均为1
mol时，生成单质的物质的量分别为0.25
mol、0.5
mol、0.5
mol、0.5
mol，所以单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)电镀装置中t镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，电镀液选择含有镀屡金属离子的溶液，所以H应该是镀件，即为铜件，电镀液选择AgNO3溶液。(4)使据电解池工作原理，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；阴极放电的是H＋，透过阳离子交换膜的H＋数目与透过阴离子交换膜的OH－数目相等，因为溶液呈电中性，所以透过阳离子交换膜的K＋数目大于透过阴离子交换膜的SO数目。(5)因为电解后生成的硫酸和氢氧化钾溶液浓度均增大，故b可得b答案：
(1)正极 减小 Fe(OH)3胶粒
(2)1∶2∶2∶2
(3)铜件 AgNO3
(4)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ <
(5)b14．已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。现用如图装置进行电解实验，测得当铅蓄电池中转移0.4
mol电子时，铁电极的质量减少11.2
g。请回答下列问题：
(1)A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极的电极反应式为
________________________________________________________________________，
放电过程中电解液的密度(忽略电解液的体积变化)________(填“减小”“增大”或“不变”)。
(2)Ag电极的电极反应式是________，该电极的电极产物有________g。
(3)Cu电极的电极反应式是________，CuSO4溶液的浓度________(填“减小”“增大”或“不变”)。
(4)如图表示电解进行过程中某个物理量x随时间t的变化曲线，其中曲线Ⅰ表示左侧U形管中的变化，曲线Ⅱ表示右侧U形管中的变化，则x表示________(填序号)。
a．U形管中产生的气体的体积
b．U形管中阳极质量的减少量
c．U形管中阴极质量的增加量
解析：(1)当铅蓄电池中转移0.4
mol电子时，铁电极的质量减少11.2
g，说明铁电极作阳极，银电极作阴极，阴极连接原电池的负极，所以A是铅蓄电池的负极，B是铅蓄电池的正极，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O.，由于放电过程中消耗H2SO4，故电解液的密度减小。(2)银电极作阴极，电解稀硫酸时，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2===H2↑，根据得失电子守恒可知，生成氢气的质量为×2
g·mol－1＝0.4
g。(3)铜电极作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阴极上铜离子得电子发生还原反应析出铜，电解质溶液的浓度不变。(4)右侧U形管中不产生气体，左侧U形管中产生气体，故a错误；当转移电子数相等时，溶解的阳极金属的物质的量相等，但由于铜的摩尔质量大于铁的摩尔质量，所以右侧U形管中阳极减少的质量大于左侧U形管中阳极减少的质量，故b正确：电解初始阶段左侧U形管中阴极上没有析出固体，其质量不变，右侧U形管中阴极上有铜析出，其质量增大，故c错误。
答案：
(1)负 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 减小
(2)2H＋＋2e－===H2↑ 0.4
(3)Cu－2e－===Cu2＋ 不变
(4)b
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-第1课时 电解原理
记一记
1.电解池组成“三条件”：①外接电源；②电解质溶液；③闭合回路。
2．离子放电“两顺序”(惰性电极)：
阳极：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－。
阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(H2O)>Al3＋。
3．电解池阴、阳极“四特点”：
阳极；外接直流电源正极—流出电子—发生氧化反应—阴离子移向。
阴极：外接直流电源负极—流入电子—发生还原反应—阳离子移向。
探一探
1.阴、阳离子在电解过程中的移动方向与在原电池中的移动方向有什么区别和联系？
[提示] 原电池中，阳离子移向正极；阴离子移向负极；电解池中，阳离子移向阴极；阴离子移向阳极。即阳离子都是移向发生还原反应的电极，阴离子都是移向发生氧化反应的电极。
2．在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？
[提示] 电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子，可从氧化性强弱的角度比较得电子的顺序，从还原性强弱的角度比较失电子的顺序。
3．电解H2SO4溶液与盐酸溶液(惰性电极)的产物相同吗？溶液pH有何变化？
[提示] 阴极产物相同，都是H2；阳极产物不同，H2SO4→O2，HCl→Cl2，电解H2SO4溶液pH减小，电解盐酸溶液pH增大。
4．若以惰性电极电解CuSO4溶液，试分析电极产物并写出电极反应式及总反应式。
[提示] 在CuSO4溶液中存在Cu2＋、H＋、SO和OH－四种离子，在阴极上Cu2＋放电得到Cu；在阳极上OH－放电得O2，电极反应式为：阴极2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；总反应方程式为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电解是把化学能转化为电能。(×)
(2)导电一定发生化学反应。(×)
(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。(√)
(4)任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应。(√)
(5)电解、电离均需要通电才能实现。(×)
(6)电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程。(√)
(7)电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。(√)
(8)与原电池不同，电解池工作时，电极本身不参加电极反应。(×)
(9)用惰情电极电解Na2SO4溶液与稀H2SO4，两溶液的pH变化完全相同。(×)
(10)以Cu为电极电解AgNO3溶液时，阴极产生H2。(×)
练一练
1.[2019·西安高二周考]
如图所示是电解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
答案：C
2．[2019·泰安高二月考]如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解，下列说法正确的是( )
A．电路中电子流向：负极→d→c→b→a→正极
B．a、c两极产生气体的物质的量相等
C．SO向b电极移动，Cl－向c电极移动
D．通电后乙烧杯滴入酚做溶液d极会变红
答案：D
3．[2019·郑州高二检测]用惰性电极电解下列溶液，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．电解硫酸铜溶液，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
答案：D
4．[2019·西宁高二调研]某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是( )
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
答案：B
知识点一
电解池的构成和工作原理
1.下列关于如图所示装置的叙述中正确的是( )
A．甲、乙装置中的锌片都作负极
B．甲、乙装置中溶液内的H＋都在铜片被还原
C．甲、乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应
D．甲装置中铜片上有气泡生成，乙装置中铜片质量减小
解析：乙为电解池装置，锌片为阴极，故A错误；乙为电解池装置，溶液内的H＋在阴极锌片上被还原，故B错误；甲为原电池，锌片为负极，发生氧化反应，故C错误；甲装置中铜片为正极，H＋在铜片上得电子被还原为氢气，乙装置中铜片为阳极，发生氧化反应，铜片质最减小，故D正确。
答案：D
2．电解某溶液时，某一电极上有一种刺激性气味的气体产生，下列有关此电解反应的说法不正确的是( )
A．产生这种气体的电极一定是阳极
B．若另一极上也有气体产生一定是氢气
C．产生刺激性气味的气体的电极反应是氧化反应
D．不能判断是哪一极
解析：阴极只可能产生氢气这一种气体，所以产生刺激性气味气体的电极一定是阳极，此气体是氧化反应产物。
答案：D
3.利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是( )
A．b电极上发生氧化反应
B．该装置能将化学能转变成电能
C．电解质溶液中Cu2＋从b电极向a电极迁移
D．若a为铜，则a的电极反应武为Cu－2e－===Cu2＋
解析：b与电源负极相连，b为阴极，阴极上发生还原反应，A项错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，B项错误；电解池中，阳离子(Cu2＋)向阴极(b极)移动，C项错误；a为阳极，若a为Cu，属于活性电极，则阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D项正确。
答案：D
知识点二
电解的规律
4.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO4溶液和NaCl溶液的混合溶液，不可能发生的反应是( )
A．2Cu2＋＋2H2O2C＋4H＋＋O2↑
B．Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
D．2H2O2H2↑＋O2↑
解析：用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的CuSO4溶液和NaCl溶液的混合溶液，设溶液体积为4
L，硫酸铜浓度为1
mol·L－1，氯化钠浓度为1
mol·L－1，则n(CuSO4)＝n(Cu2＋)＝3
mol，n(NaCl)＝n(Cl－)＝1
mol。根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上Cl放电，阴极上Cu2＋放电，转移1
mol电子时析出0.5
mol
Cu2＋，所以Cu2＋还剩余2.5
mol，则此时发生的电池总反应为B项；第二阶段：阴极上Cu2＋放电，阳极上OH－放电，当Cu2＋完全析出前，发生的电池总反应为A项；第三阶段：阴极上H＋放电生成氢气，阳极上OH－放电生成氧气，发生的电池忌反应为D项。
答案：C
5.在右图所示的装置中，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( )
选项
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，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
6．用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别为H2和O2的是( )
A．稀HCl溶液
B．稀Na2SO4溶液
C．CuCl2溶液
D．酸性AgNO3溶液
解析：A项，电解稀HCl溶液，阴极产物为H2，阳极产物为Cl2，错误；B项，电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产物为H2，阳极产物为O2，正确；C项，电解CuCl2溶液，阴极产物为Cu，阳极产物为Cl2，错误；D项，电解酸性AgNO3溶液，阴极产物为Ag，阳极产物为O2和HNO3，错误。
答案：B
综合考查
电解原理及计算
7.[2019·甘肃天水一中高二期末]用石墨作电极电解100
mL
AgNO3溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24
L气体(标准状况)，则原AgNO3溶液的物质的量浓度为( )
A．3
mol·L－1
B．2
mol·L－1
C．1.5
mol·L－1
D．1
mol·L－1
解析：阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；由于放电能力：Ag＋>H＋，阴极电极反应式依次为Ag＋＋e－===Ag、2H＋＋2e－===H2↑，根据阴、阳极得失电子守恒，4n(O2)＝n(Ag)＋2n(H2)，4×＝n(Ag)＋2×，n(Ag)＝0.2
mol，根据Ag守恒，n(AgNO3)＝0.2
mol，c(AgNO3)＝＝2
mol·L－1，故选B。
答案：B
8．用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2
mol
Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量为( )
A．0.4
mol
B．0.5
mol
C．0.6
mol
D．0.8
mol
解析：将Cu(OH)2改写为CuO·H2O，由电解原理知，阳极上OH－放电生成O2，阴极上Cu2＋和H＋放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2)＝n[Cu(OH)2]＝0.2
mol，则转移电子的物质的量为0.2
mol×4＝0.8
moI，故D正确。
答案：D
9．25
℃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)总反应为
2CuSO4＋2H2O2Cu ＋ O1↑ ＋ 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＝－lg
0.1＝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－－e－===2H2O＋O2↑
(2)1
(3)0.1 CuO
(4)12.8 不变
基础达标
1.下列装置能构成电解池的是( )
解析：电解池是将电能转化为化学能的装置，必须有外接电源，同时闭合电路，A装置没有形成闭合电路，B和C没有外接电源，D的装置满足电解池的结构，故答案为D。
答案：D
2．在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
解析：电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH升高，A项正确；电解H2SO4溶液和电解Na2SO4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，B、D两项均不正确；电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小，C项不正确。
答案：A
3．[2019·福建莆田一中高二月考]用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极
B．表面生成的致密氧化膜不溶于稀硫酸
C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析：铝的阳极氧化法表研处理技术中，金属铝是阳极材料，A正确；电解质溶液中含有硫酸，说明表面生成的致密氧化膜不溶于稀硫酸，B正确；阴极上氢离子发生得电子的还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，所以硫酸根离子在电解过程中向阳极移，D正确。
答案：C
4．根据金属活动性顺序表，Cu不能发生Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑的反应。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中，能实现该反应最为恰当的是( )
选项
A
B
C
D
阳极
石墨棒
Cu
Cu
Cu
阴极
石墨棒
石墨棒
Fe
Pt
电解液
CuSO4溶液
Na2SO4溶液
H2SO4溶液
H2O
解析：本题考查一些不能自发进行的氧化还原反应实现的条件，可以用电解方法，Cu作阳极时，自身失电子，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A项不符合；B项，Na2SO4溶液起增强导电性作用，电解总反应为Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，符合题意；C项，电解液H2SO4会与生成的Cu(OH)2发生中和反应，实际上不会生成Cu(OH)2，不符合；D项，H2O导电能力不强，不符合。
答案：B
5．[2019·北京西城区高二模拟]某同学用如下装置进行实验①和②，在相同时间内，记录现象如下(溶液的温度变化均不明显)。
实验装置
实验序号
电极材料
实验现象
①
铂
两极均产生大量无色气泡，两极区的溶液均未见白色浑浊
②
石墨
两极均产生大量无色气泡，阴极区未见白色浑浊，阳极区产生白色浑浊，分离出该白色固体，加酸溶解，产生气泡
根据实验现象，下列说法正确的是( )
A．①②中，阴极的电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．②中，白色浑浊的主要成分是Ca(OH)2
C．②中，产生白色浑浊的主要原因是电解过程消耗水
D．②中，产生白色浑浊与阳极材料被氧化生成CO有关
解析：利用惰性电极电解饱和Ca(OH)2溶液，在阴极，氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；②阳极区产生白色浑浊，分离出该白色固体，加酸溶解，产生气泡，说明该白色浑浊的主要成分为碳酸钙，B错误；②中，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，氧气与电极材料石墨反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，这是产生白色浑浊的主要原因，C错误，D正确。
答案：D
6．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，则下列符合题意的一组是( )
选项
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
CuSO4
CuSO4溶液
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
解析：A项，阳极为惰性电极，在阳极是Cl－放电，2Cl－2e－===Cl2↑，在限极是H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，通入HCl(g)能使溶液恢复到原状态，A项不符合题意；B项，阳极为惰性电极，在阳极是OH放电，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，在阴极是Cu2＋放电，2Cu2＋＋4e－===2Cu，加入CuO(s)能使溶液恢复到原状态，B项不符合题意，C项，两电极均为惰性电极，在阴极是H＋放电，在阳极是OH－放电，其实质是电解水，加适量水可使溶液恢复到原状态，C项符合题意；D项，Ag作阳极，为活性电极，电极反应为Ag＋e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋－e－===Ag，AgNO3溶液浓度不变。
答案：C
7．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标X表示通过电极的电子的物质的量，下列叙述正确的是( )
A．F表示反应生成Cu的物质酌量
B．F表示反应生成H2SO4的物质的量
C．E表示反应生成O2的物质的量
D．E表示反应消耗H2O的物质的量
解析：由甲图可得Cu为阴极，C为阳极，电解质溶液为CuSO4溶液，电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，各物质及电子转移关系为：2H2O～2Cu～2H2SO4～O～4e－，再根据乙图，所以E可以表示H2O、Cu和H2SO4的物质的量，F表示O2的物质的量。
答案：D
8．[2019·安徽江南十校高二联考]利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境中温室气体的含量。下列说法正确的是( )
A．通电后，a室的pH增大
B．中间隔室发生的反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，从而提取CO2
C．阴极反应式为2H＋－2e－===H2↑
D．当电路中通过1
mol电子的电量时，会有22.4
L
CO2气体产生
解析：a室为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液的pH减小，A错误；氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：HCO＋H＋===＝CO2↑＋H2O，实现b室中提取CO2的目的，B正确；阴极发生还原反应，氢离子得电子生成氢气，2H＋＋2e－===H2↑，C错误；根据阳极反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑可知，当电路中通过1
mol电子时，会有1
mol氢离子生成，进入b室，产生标准状况下22.4
L的CO2气体，本题没有给出气体所处的外界条件，无法计算出CO2气体的体积，D错误。
答案：B
9．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FCO4的装置如图所示。下列说法合理的是( )
A．镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，最终溶液pH不变
解析：用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；根据分析，铁是阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故B错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左(阴极区)向右(阳极区)移动，故C错误；电解时，阳极区的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，pH降低，阴极区电极反应式为2H20＋2e－===H2↑＋2OH－，pH升高，电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－===FeO＋3H2↑，最终溶液pH降低，故D错误。
答案：A
10．[2019·湖北部分重点中学高二起点考]硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3＋OH－===[B(OH)4]－，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法正确的是( )
A．当电路中通过1
mol电子时，可得到1
mol
H3BO3
B．将电源的正、负极反接，工作原理不变
C．阴极室的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
D．[B(OH)4]穿过阴膜进入阴极室，Na＋穿过阳膜进入产品室
解析：阳极发生失去电子的氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电路中通过1
mol电子时有1
mol
H＋生成，硼酸(H3BO3)为一元弱酸，生成1
mol硼酸需要1
mol
H＋，所以电路中通过1
mol电子时，可得到1
mol
H3BO3，A正确；根据以上分析可知，如果将电源的正、负极反接，工作原理发生变化，B错误；电解时阴极发生得到电子的还原反应，电极反应式为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，C错误；阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极电极反应式为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，阳极室中的氢离子穿过阳膜进入产品室，原料室中的[B(OH)4]－穿过阴膜进入产品室，发生反应：[B(OH)4]－＋H＋===H2O＋H3BO3，原料室中的Na＋穿过阳膜进入阴极室，D错误。
答案：A
11．如图是两种溶液进行电解的装置。电极A是由金属M制成的，M的硝酸盐的化学式为M(NO3)2，B、C、D都是铂电极，P、Q是电池的两极，电路接通后，试回答下列问题：
(1)电极B上金属M沉淀出来：电极反应为____________________，同时电极C产生________，电极反应为____________________，电极D产生________，电极反应为________________________________________________________________________。
(2)电池中P是________极，Q是________极。
(3)A极上电极反应为
________________________________________________________________________。
解析：电极B上金属M沉淀出来说明B是阴极，A是阳极，而乙池中电极C是阳极，D是阴极；对应的电极P是正极，电极Q是负极；而乙中的电解质溶液为硫酸钠溶液，所以在C电极上有氧气产生，D电极上有氧气产生。
答案：
(1)M2＋＋2e－===M 氧气
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 氢气 2H＋＋2e－===H2↑
(2)正 负
(3)M－2e－===M2＋
12．下图是一套电解装置，两U形管中均盛有50.0
mL电解质溶液，a、b、c、d为Pt电极，通电一段时间后，d电极上析出金属Ag
2.16
g，没有气体产生，同时任b、c两极收集到标准状况下相同体积的气体。请回答：
(1)c为________极，写出c电极上的电极反应式：____________________，c极收集到的气体体积在标准状况下为________L。
(2)b为________极，写出b电极上的电极反应式：开始时是________，后来
________________________________________________________________________。
(3)原CuCl2溶液中溶质的物质的量浓度为________mol·L－1。
解析：(1)连接电源负梅的电极作阴极，连接电源正极的电极作阳极，则c作阳极，阴离子在阳极失电子，放电能力OH>NO，则OH－先失电子，反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H2＋O2↑，d极作阴极，其反应式为Ag＋＋e－===Ag，析出金属2.16
g银单质，整个电路转移电子0.02
mol，故产生氧气×0.02
mol＝0.05
moI，其在标准状况下的体积V(O2)＝0.005
mol×22.4
L·mol－1＝0.112
L。(2)b作阴极，阳离子在阴极上放电，Cu2＋先得电子，其反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，根据题目信息，此电极有气体产生，应是H＋得电子，其反应式：2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。(3)bc两极产生气体体积相等，即产生氢气的物质的量为0.005
mol，需得到电子0.01
mol，但整个电路共通过0.02
mol电子，推得n(Cu2＋)＝0.01/2
mol＝0.005
mol.故c(CuCl2)＝0.05/(50×10－3)mol·L－1＝0.10
mol·L－1。
答案：
(1)阳 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 0.012
(2)阴 Cu2＋＋2e－===Cu
2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(3)0.10
能力达标
13.A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na＋、Ag＋、NO、SO、Cl－，在如图1所求装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8
g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题：
(1)M为电源的________极(填“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为________、________(填写化学式)。
(2)计算电极f上生成的气体在标准状况下体积为________L。
(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)常温下，若电解后甲中A溶液的体积为10
L，则该溶液的pH为________。
解析：(1)经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8
g，说明c电极为职极，且乙烧杯中的电解质B为AgNO3，则M是负极，N是正极，a是阴极，b是阳极，d为阳极，e是阴极，f是阳极。电解后，甲溶液的pH变大，说明甲为NaCl溶液，丙溶液的pH不变，说明丙中溶液为Na2SO4溶液。(2)c电极质量增加10.8
g，则n(Ag)＝＝0.1
mol，n(e－)＝n(Ag)＝0.1
mol，丙中溶液为Na2SO4溶液，电解该溶液相当于电解水，f极(阳极)上析出O2，且n(O2)＝n(e－)＝0.025
mol，V(O2)＝0.025
moI×22.4
L·mol－1＝0.56
L。(3)电解AgNO3溶液的反应方程式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑。(4)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，转移0.1
mol
e－，生成n(NaOH)＝0.1
mol，则c(OH－)＝＝0.01
mol·L－1，c(H＋)＝
mol·L－1＝10－12
mol·L－1，pH＝12.
答案：
(1)负 NaCl AgNO3
(2)0.56
(3)4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑
(4)12
14．[2019·福建霞浦一中高二期中]钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其反应原理如图甲所示：
(1)根据表中数据，请你判断该电池工作的适宜温度瘟控制在________(填字母)范围内。
A．100
℃以下
B．100～300
℃
C．300～350
℃
D．350～2050
℃
物质
Na
S
Al2O3
熔点/℃
97.8
115
2
050
沸点/℃
892
444.6
2
980
(2)放电时，电极A为________极，电极B发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(3)充电时，总反应为Na2Sx－2Na＋xS，则阳极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(4)若把钠硫电池作为电源，电解槽内装有KI及淀粉的混合溶液，如图乙所示，槽内中间用阴离子交换膜隔开。通电一段时间后，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)原电池工作时，控制的温度应满足Na、S为熔融状态，则温度应高于115
℃而低于444.6
℃，只有C项符合题意。(2)放电时，Na在电极A发生氧化反应，故电极A为原电池的负极，电极B是正极，发生还原反应。(3)充电时，发生电解反应，阳极反应式为S－2e－===xS。(4)根据以上分析，左侧溶液变蓝色，说明生成I2，左侧电极为阳板，电极反应式为2I－－2e－===I2，右侧电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右侧I－、OH－通过阴离子交换膜阳左侧移动，发生反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，故一段时M后，蓝色逐渐变浅。
答案：(1)C
(2)负 还原
(3)S－2e－===xS
(4)右侧溶液中生成的OH－通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中的I2反应
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15
-第二节 化学电源
记一记
1.碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH。
2．铅蓄电池是最常见的二次电池，正板是PbOz，负极是Pb，电解质溶液是H2SO4溶液。
3．氢氧燃料电池两类型：
(1)酸性电解质时：
负极反应式：2H2－4e－===4H＋；
正极反应式：O2＋4H＋＋4e===2H2O。
(2)碱性电解质时：
负极反应式：2H2＋4OH－4e－===4H2O；
正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
探一探
1.一次电池和二次电池的本质区别是什么？
[提示] 一次电池放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，可多次重复使用。
2．燃料电池与干电池或蓄电池有何差别？
[提示] 主要差别是燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供燃料和氧化剂。
3．已知铅蓄电池的充、放电过程：
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(1)铅蓄电池放电时，正极区域溶液的pH是如何变化的？
(2)铅蓄电池放电时，两极发生什么反应？充电时两极发生什么反应？据此，在充电时，怎样连接电源的两极？
[提示]
(1)铅蓄电池放电时，正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，反应消耗H＋，故c(H＋)下降，pH升高。
(2)放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；铅蓄电池在充电时，负极接电源负极，正极接电源正板。
4．试根据燃料电池的电池反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，讨论并写出该电池的电极反应式。
[提示] ①将总反应改写成离子方程式CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O；②根据总反应方程式可知：CH4→CO碳元素，化合价升高失去电子被氧化：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；③氧气为氧化剂，被还原：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)废旧电池中含汞、镉、铅、镍等重金属，随意丢弃会污染环境，应对废旧电池分类回收，集中处理。(√)
(2)锌银电池中负极是锌，工作时发生还原反应。(×)
(3)镍镉电池工作原理是Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，所以电解质可以是硫酸。(×)
(4)二次电池的充电反应和放电反应互为可逆反应。(×)
(5)化学电源就是利用原电池工作原理设计的一种直流电源。(√)
(6)碱性锌锰电池为一次电池，它的负极材料是锌。(√)
(7)铅蓄电池放电一段时间后，正、负电极的质量都减小。(×)
(8)化学电源能使化学能全都转化为电能。(×)
(9)光伏电池也是一种化学电源。(×)
(10)燃料电池的优点是能量转化率高、污染小且连续不断地提供电能。(√)
练一练
1.[2019·天津高二期末]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。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(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)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(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，锌的质量理论上减少6.5
g
答案：C
2．[2019·大连高二检测]镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是( )
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
答案：A
3．[2019·衡阳高二月考]如图所示的水溶液锂离子电池体系。
下列叙述错误的是( )
A．a为电池的正极
B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi
C．放电时，a极锂的化合价发生变化
D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移
答案：C
4．[2019·威海高二调研]肼(N2H4)－空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质为20%～30%的KOH溶液，电池总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列关于该电池工作时说法中正确的是( )
A．溶液的pH保持不变
B．溶液中的阴离子向正极移动
C．正极的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．负极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2
答案：D
知识点一
一次电池
1.如图是锌锰干电池的示意图，该电池放电时总反应方程式可以表示为Zn＋2MNO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O，则此电池放电时在正极(碳棒)上发生反应的物质是( )
A．Zn
B．碳
C．MnO2和NH
D．Zn2＋和NH3
解析：结合题图可知，Zn筒为电池的负极，碳棒为电池的正极，负极上Zn失电子变成Zn2＋，失去的电子被MnO2得到，则正极上MnO2得电子和NH反应生成Mn2O3、NH3和H2O。所以正极上的反应物为NH和MnO2。
答案：C
2.银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如下。下列说法不正确的是( )
A．Zn电极是负极
B．Ag2O电极发生还原反应
C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．放电前后电解质溶液pH保持不变
解析：该电池的电解质溶液为KOH，电池工作时负极发生反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正极发生反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2OH－＋2Ag，OH－数目不变，但水被消耗，溶液pH升高。
答案：D
知识点二
二次电池
3.如图是铅蓄电池的构造示意图，下列说法错误的是( )
A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B．电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向PbO2板
C．电池工作时，负极的电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4
D．电池工作时，H＋移向Pb板
解析：铅蓄电池是可充电电池，是二次电池，充电时电能转化为化学能，A项正确；在该电池中Pb板为负极，则电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向PbO2板，B项正确；电池工作时，负极的电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，C项正确；在原电池工作时，阳离子向正极移动，则H＋移向PbO2板，D项错误。
答案：D
4．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳，因而越来越成为人们研制绿色原电池所关注的焦点。其中一种镁电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，则镁电池放电时，下列说法错误的是( )
A．Mg2＋向正极迁移
B．正极的电极反应式为Mo3S4＋2xe－===Mo3S
C．Mo3S4发生氧化反应
D．负极的电极反应式为xMg－2xe－===xMg2＋
解析：放电时，该电池作原电池，镁是还原剂，作原电池的负极，失去电子，电极反应式是xMg－2xe－===xMg2＋，D项正确。Mo3S4在反应中是氧化剂，得到电子，发生还原反应，电极反应式是Mo3S4＋2xe－===Mo3S，B项正确，C项错误、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，A项正确。
答案：C
5．全固态锂硫电池能量密度高、成本做，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02
mol电子．负极材料减重0.14
g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
解析：原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02
mol电子，负极有0.02
mol
Li(质量为0.14
g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14
g，B项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。
答案：D
知识点三
燃料电池和新型电池
6.[2019·北京四中高三期中]利用如图所尔装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。下列说法中正确的是( )
A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B．电极a表面发生还原反应
C．该装置工作时，H＋从b极区向a极区移动
D．该装置中每生成1
mol
CO，同时生成1
mol
O2
解析：由电子流向可知，该装置的负极(a电极)反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，正极(b电极)反应式为2CO2＋4e－＋4H＋===2CO＋2H2O，总反应为2CO2－2CO＋O2，因CO的燃烧为放热反应，故该反应为吸热反应。吸收的能量只能来自太阳能，即反应的过程将太阳能转化为化学能，A项正确；电极a(负极)应该发生失电子的氧化反应，B项错误；原电池中阳离子向正极移动，所以H＋应该向b极区移动，C项错误；根据总反应，每生成1
mol
CO得到0.5
mol
O2，D项错误。
答案：A
7．科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。该电池一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，其中电池的电解质是掺杂了Y2O3(Y为钇)的ZrO2(Zr为锆)晶体，它在高温下能传导O2－。若以丁烷(C4H10)代表汽油，总反应为2C4H10＋13O2===8CO2＋10HO。下列有关该电池的说法中错误的是( )
A．该电池负极的电极反应式为C4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O
B．O2－向负极移动
C．该电池正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．丁烷在放电时发生氧化反应
解析：丁烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O，故A正确；原电池中，阴离子向负极移动，即O2－向负极移动，故B正确；正极上通入空气，氧气得电子发生还原反应，由电解质的性质知，O2得电子被还原为O2－，故电极反应式为O2＋4e－===2O2－，故C错误；丁烷在负极放电时发生氧化反应，故D正确。
答案：C
8．新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图。该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，下列有关说法正确的是( )
A．电池正极I葛的电极反应为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
B．电极B为负极，纳米MnO2层的作用是提高原电池的工作效率
C．放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1
L
6
mol·L－1
H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA
解析：根据图示知，B电极上H2O2得电子生成OH－，所以B电极是正极，发生的反应为H2O2＋2e－===2OH－，故A、B错误；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na＋从负极区向正极区迁移，故C错谟；在电池反应中，每消耗1
L
6
mol·L－1
H2O2溶液，消耗H2O2的物质的量为6
mol，根据H2O2＋2e－===2OH－知，理论上流过电路中的电子数为6
mol×2×NA
mol－1＝12NA，故D正确。
答案：D
9．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题：
(1)高铁电池的负极材料是________，放电时负极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为____________________________。放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
解析：放电时，电池的负极上发生氧化反应，负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，正极上发生还原反应，正极的电板反应式为FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，则正极附近生成了OH－，溶液的碱性增强。
答案：
(1)Zn Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
(2)还原 Fe＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 正
基础达标
1.下列说法中正确的是( )
A．碱性锌锰电池是二次电池
B．铅蓄电池是一次电池
C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生
D．燃料电池的活性物质储存在电池内
解析：碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池；燃料电池的活性物质没有储存在电池内而是从外界不断输入电池。
答案：C
2．微型锂碘电池可用于植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I－。下列有关说法正确的是( )
A．正极反应：2Li－2e－===2Li＋
B．负极反应：I2＋2e－===2I－
C．总反应是：2Li＋I2===2LiI
D．金属锂作正极
解析：该电池中Li的活泼性强，作负极，其反应为2Li－2e－===2Li＋，B、D均错误。正极反应为I2＋2e－===2I－，A错误；总反应为2Li＋I2===2LiI，C正确。
答案：C
3．科学工作者为心脏病患者设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体体液中含有的一定浓度的溶解氧、H＋和Zn2＋进行工作的。该电池工作时，正极的电极反应式为( )
A．Zn－2e－===Zn2＋
B．2H＋＋2e－===H2↑
C．4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
D．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
解析：正极得电子，体液中溶解的氧气得电子而发生还原反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D项正确。
答案：D
4．饱和甘汞电极(Hg－Hg2Cl2)因其电动势稳定，常被用作参比电极，其内部构造如图所示。当甘汞电极与锌共同插入ZnCl2溶液中构成原电池时，下列说法不正确的是( )
A．负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
B．正极的电极反应式为Hg2Cl2＋2e－===2Hg＋2Cl－
C．多孔物质相当于盐桥
D．甘汞电极中，Cl－既不是反应物，也不是产物
解析：Zn的金属活动性比Hg强，故Zn作负极，Zn失去电子生成Zn2＋，A项正确。甘汞电极作正极，电极反应式为Hg2Cl2＋2e－===2Hg＋2Cl－，B项正确，D项错洪。多孔物质接触电解液，和另一电极构成闭合回路，相当于盐桥，C项正确。
答案：D
5．某种新型超级电池采用高铁酸钾(K2FeO4)作正极材料，填充H2的金属作负极材料，KOH溶液为电解液，该电池具有电压高且稳定、绿色环保等特点。、下列说法正确的是( )
A．正极的电极反应式为2FeO＋10OH－＋6e－===Fe2O3＋5H2O
B．负极的电极反应式为H2－2e－===2H＋
C．电池工作过程中，溶液的pH增大
D．该电池工作时，电子从负极经KOH溶液流向正极
解析：根据题意可知，正极的电极反应式为2FeO＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－，负极的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O，电池总反应为2K2FeO4＋3H2===Fe2O3＋H2O＋4KOH，故A、B项错误，C项正确。该电池工作时电子从负极经外电路流向正极，D项错误。
答案：C
6．通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．该装置实现化学能向电能的转化
B．该电池的总反应为2NO＋O2===2NO2
C．NiO电极的电极反应式：NO＋O2－2e－===NO2
D．当有2.24
L的O2参与反应时，转移了0.4
mol
e－
解析：A项，装置原理为原电池原理，是把化学能转他成电能的装置，正确；B项，根据装置的工作原理，正极反应：O2＋4e－===2O2－，负极反应：NO＋O2－－2e－===NO2，两式相加得2NO＋O2===2NO2，正确；C项，由B项的分析知，正确；D项，没有说明在标准状况下，错误。
答案：D
7．[2019·内蒙古鄂尔多斯一中高二下学期期末考试]一种碳纳米管能够吸附氢气，用这种材料制备的二次电池原理如图所示，该电池的电解质溶液为6
mol·L－1
KOH溶液，则下列说法正确的是( )
A．放电时K＋移向负极
B．放电时电池负极的电极反应式为H－2e－===2H＋
C．放电时电池正极的电极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
D．放电时镍电极附近溶液的pH变小
解析：放电时，该电池为原电池，由图知镍电极勾正极，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以K＋移向镍电极，A项错误；已知电解质溶液为KOH溶液，放电时碳电极作负极，H2失电子发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋OH－===2H2O，B项错误；由图分析可知，放电时，镍电极为正极，NiO(OH)得电子发生还原反应，电极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，有OH－生成，C项正确，D项错误。
答案：C
8.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
B．放电过程中，Li＋向负极移动
C．常温下，在正、负极间接上电流表或检流计，指针发生偏转
D．每转移0.1
mol电子，理论上生成10.35
g
Pb
解析：正极发生还原反应，电极反应式为PbSO4＋2e－＋2Li＋===Li2SO4＋Pb，故A项错误；放电过程中阳离子向正极移动，即Li＋向正极移动，故B项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此在正、负极间连接电流表或检流计，指针不偏转，故C项错误；根据电极反应式PbSO4＋2e－＋2Li＋===Li2SO4＋Pb，可知每转移0.1
mol电子，理论上生成0.05
mol
Pb，质量为10.35
g，故D项正确。
答案：D
9．据报道，美国一个海军航空站安装了一台250
kW的MCFC型燃料电池。该电池可同时供应电和水蒸气，其然料为H2，电解质为熔融的K2CO3，工作温度为600～700
℃。已知该电池的总反应为2H2＋O===2H2O，负极的电极反应为H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。下列推断正确的是( )
A．正极的电极反应为4OH－－4e－===O2＋2H2O
B．放电时，CO向负极移动
C．电池供应1
mol水蒸气时，转移电子的物质的量为4
mol
D．放电时，CO向正极移动
解析：以电池正极的电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO，A项错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，B项正确，D项错误；电池提供1
mol水蒸气时，转移的电子的物质的量为2
mol，C项错误。
答案：B
10．NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极上反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是( )
A．石墨Ⅰ电极为正极，石墨Ⅱ电极为负极
B．Y的化学式可能为NO
C．石墨Ⅰ电极的电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5
D．石墨Ⅱ电极上发生氧化反应
解析：解本题的关键是要分析出示意图中的Y。氧气在反应中被还原，所以石墨Ⅱ电极是正极，石墨Ⅰ电极是负极，A项不正确。Y是NO2被氧化后的产物，则为N2O5，B项不正确，二氧化氮失去电子化合价升高，故负极的电极反应式为NO2＋NO3－e－===N2O5，C项正确。石墨Ⅱ电极上发生的是还原反应，D项不正确。
答案：C
11.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
根据上述反应式，完成下列题目。
(1)下列叙述正确的是________。
A．在使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应式：
________________________________________________________________________。
(3)使用时，负极区的pH________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH________，电解质溶液的pH________。
解析：
(1)将两电极反应方程式相加得总反应方程式为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag，使用过程中没有消耗KOH，A项错误；Zn为自极，Ag2O为正极，电子在外电路中由Zn―→Ag2O，故B、D两项错误，C项正确。
(2)总反应方程式为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。
(3)由电极反应式知，使用时，负极区消耗OH，造成pH减小，正极区生成OH－，造成pH增大；而电解质溶液的pH不变。
答案：
(1)C
(2)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(3)减小 增大 不变
12．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。
(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。
①A为生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。
②正极反应式为______________________________________________________。
③放电过程中，H＋由________极区向________极区迁移(填“正”或“负”)。
④在电池反应中，每消耗1
mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。
(2)一氧化碳无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。请回答：
①a极电极反应式为
________________________________________________________________________；
②工作时，O2－由电极________向电极________移动(填“a”或“b”)；
③电子由电极________通过传感器流向电极________(填“a”或“b”)。
答案：
(1)①正 ②O2＋4H＋＋4e－===2H2O
③负 正 ④22.4
L
(2)①CO＋O2－－2e－===CO2 ②b a ③a b
能力达标
13.目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。
(1)已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是________。
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)另一种常用的电池是锂电池(锂足一种碱金属元素，其相对原于质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电精)特别人而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示Li＋MnO2===LiMnO2。锂电池比容量特别大的原因是
________________________________________________________________________，
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学万程式表示其原因
________________________________________________________________________。
解析：
(1)镍镉充电电池中发生的反应是在不同条件下发生的，放电时的反应是自发进行的，而充电时的反应是非自发进行的，只在充电电解时发生，所以这个反应不是可逆反应。充电时电能转化为化学能(相当于电解池)，放电时化学能转化为电能(相当于原电池)。(2)镍镉充电电池对土壤的污染主要在于镍和镉的离子都是重金属离子，具有毒性。在酸性土壤里原来不溶性的Ni(OH)2和Cd(OH)2被酸溶解，使Ni2＋和Cd2＋在土壤中扩散。(3)由题意，产生等量的电量时锂电池消耗锂的看量比其他电池消耗的负极金属材料的质量小，这就是锂电池比容量特别大的原因。锂是一种非常活泼的金属，与钠相似，能与水剧烈反应，如果用水配制电解质溶液，则锂电极本身会直接与水发生反应而不产生电流。
答案：(1)B
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液
(3)锂的摩尔质量小 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
14．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为该电池的工作原理示意图，该电池的电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池放电时能量转化形式主要是________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。
(2)负极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(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固体的密度为0.82
g·cm－3。用锂吸收224
L(标准状况下)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。
③将由②生成的LiH与H2O作用放出的H2媚作电池燃料，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)原电池是把化学能转化成电能的装置。电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，其中H元素从0价升至＋1价，失去电子，即电子在导线中从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液呈碱性，故负极的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2HO。(3)电极表面镀铂粉可增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，可以加快反应速率。(4)①反应Ⅰ中Li元素从0价升至＋1价，故Li作还原剂。反应Ⅱ中H2O中的H元素从＋1价降至H2中的0价，故H2O作氧化剂。②由反应Ⅰ可知，当锂吸收10
mol
H2时，则生成20
mol
LiH，V(LiH)＝×10－3
L＝1.951×10－1
L，则＝＝8.71×10－4。③20
mol
LiH可生成20
mol
H2，则实际参加反应的H2为20
mol×80%＝16
mol，因1
mol
H2转化成1
moI
H2O的过程中转移2
mol电子，所以16
mol
H2在反应中可转移32
mol电子。
答案：
(1)由化学能转变为电能 由a到b(表达形式合理均可)
(2)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 ③8.71×10－4∶1 ③32
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15
-第一节 原电池
记一记
1.原电池构成“三条件”：
(1)正、负两个电极。
(2)电解质溶液。
(3)形成闭合回路。
2．原电池正、负极判断“四方法”：
(1)负极：①活泼性较强的金属；②电子流出的一极；③发生氧化反应的一极；④阴离子移向的一极。
(2)正极：①活泼性较弱的金属或导电的非金属(碳棒)；②电子流入的一极；③发生还原反应的一极；④阳离子移向的一极。
探一探
分析如下图所示组成的双液原电池，试探究下列问题：
1．该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO浓度如何变化？
[提示] 该原电池负极是锌，正极是铜，电子由Zn极流向Cu极，盐桥中的K＋向正极移动，Cl－向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的SO浓度不变。
2．若将Zn棒和Cu棒同时浸入CuSO4溶液中，电流计偏转幅度如何变化？
[提示] 若将Zn棒和Cu棒同时浸入CuSO4溶液，效率不高，电流计的指针偏转幅度变小，且电流在短时间内衰竭。
3．写出锌铜原电池中正、负极材料上发生的电极反应式。
[提示]
正极：Cu2＋＋2e－===Cu；
负极：Zn－2e－＝Zn2＋。
4．原电池中盐桥的作用是什么？盐桥中离子移向何极？
[提示] 盐桥的作用是①形成闭合回路；②保持电解质溶液中电荷守恒，使电极反应能持续发生。盐桥中的Cl－移向负极，K＋移向正极。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)原电池是将化学能转化为电能的装置。(√)
(2)CaO＋H2O===Ca(OH)2是放热反应，可设计成原电池。(×)
(3)原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。(×)
(4)原电池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动。(×)
(5)原电池中电子从负极出发沿导线移向正极，然后通过电镀妥质溶液到达负极。(×)
(6)原电池中电子流向与电流方向相反。(√)
(7)原电池两个电极一定是导电的金属。(×)
(8)原电池可以加快某些化学反应速率。(√)
(9)设计原电池，可以保护金属，减小金属的腐蚀速率。(√)
(10)将又液原电池中的盐桥换为导线，导线上一定没有电流通过。(×)
练一练
1.[2019·腾冲八中高二月考]下列装置中，能构成原电池的是( )
答案：D
2．[2019·攀枝花高二检测]如图所示是Zn和Cu组成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上描述合理的是( )
①Cu为负极，Zn为正极
②Cu极上有气泡产生，发生还原反应
③SO向Cu极移动
④若有0.5
mol电子流经导线，则可产生0.25
mol气体
⑤正极反应式：Cu＋2e－===Cu2＋，发生氧化反应
⑥电子的流向：Cu→Zn
A．①②③
B．②④⑥
C．③④⑤
D．②④
答案：D
3．[2019·朝阳区高二调研]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
答案：C
4．设计原电池Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中面出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)
负极：________，电极反应：
________________________________________________________________________；
正极：________，电极反应：
________________________________________________________________________。
答案：
Zn Zn－2e－===Zn2＋ Pt 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
知识点一
原电池的工作原理
1.(2019·辽宁部分重点高中高二联考)下列关于铜锌原电池(如图所示)的说法正确的是( )
A．Zn是负极，发生还原反应
B．Cu是负极，发生氧化反应
C．铜片上有气体逸出
D．电子由铜片通过导线流向锌片
解析：该装置是原电池，Zn失电子发生氧化反应，作负极，A错误；Cu作正极，正极上发生还原反应，B错误；Cu作正极，H＋在正极得电子发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，C正确；负极上发生失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，该装置中Zn作负极、Cu作正极，所以电子从锌片沿导线流向铜片，D错误。
答案：C
2．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是( )
A．电池工作时，盐桥中的Cl－向负极移动
B．负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
D．Fe作正极，发生氧化反应
解析：根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl－向负极移动，故A正确；铁作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，故C错误；电池总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，铁作负极，发生氧化反应，故D错误。
答案：A
3．[2019·河南中原名校高二第二次联考]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，下列有关叙述中正确的是( )
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池中的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：活泼金属锌作负极，铜作正极，铜电极上发生还原反应，故A错误；电池工作一段时间后，甲池中的c(SO)不变，故B错误；铜电极上发生电极反应Cu2＋＋2e－===Cu，同时Zn2＋通过阳离子交换膜从甲池移向乙池，由电荷守恒可知，乙池中每析出1
mol
Cu，则有1
mol
Zn2＋从甲池移向乙池，因为M(Zn)>M(Cu)，所以乙池溶液的总质量增加，故C正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，阴离子不能通过阳离子交换膜，故D错误。
答案：C
知识点二
电极反应式的书写
4.实验室用铁片、铜片和AgNO3溶液组成原电池，则正极的电极反应式为( )
A．Fe－3e－===Fe3＋
B．Fe－2e－===Fe2＋
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Ag＋＋e－===Ag
解析：在此原电池中，铁片、铜片分别为负极和正极，总反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，正极的电极反应为Ag＋＋e－===Ag，D项正确。
答案：D
5．[2019·新疆生产建设兵团第二中学高二期末考试]下列电极反应式书写正确的是( )
A．以惰性材料为电极、KOH溶液为电解质溶液的燃料电池，负极的电极反应式为H2－2e－===2H＋
B．铜、锌在稀硫酸中构成原电池，正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．以铜为电极将2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计成原电池，正极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
解析：A项，以惰性材料为电极、KOH溶液为电解质溶液的燃料电池。负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，错误；B项，锌比铜活泼，铜、锌在稀硫酸中构成原电池，锌作负极，铜作正极，正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，正确；C项，以铜为电极将2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计成原电池，铜作负极，正极上铁离子得到电子，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；D项，以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，铝作负极，负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===2H2O＋AlO，错误。
答案：B
6．分析下图所示的四个原电池装置，结论正确的是( )
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作电池负极
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：①当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活泼性Mg>Al)；②当NaOH溶液是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)；③中Cu作负极，反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Fe作正极，因为常温下，Fe被浓硝酸钝化；④中Cu作正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
答案：B
知识点三
原电池原理的应用
7.有M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接后放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡产生；③N、E用导线连接后放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A．P、M、N、E
B．E、N、M、P
C．P、N、M、E
D．E、P、M、N
解析：由①知，还原性：M>N；由②知，M为原电池正极，故还原性：P>M；由③知，N为原电池负极，故还原性：N>E。练上所述，还原性：P>M>N>E。
答案：A
8．根据如图所示的装置，可判断出下列离子方程式错误的是( )
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：图1原电池装置中，Cd作负极，Co作正极，自发进行的氧化还原反应是Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)；图2原电池装置中，Co作负极，Ag作正极，自发进行的氧化还原反应是2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)。金属活动性：Cd>Co>Ag，因此B、C、D项都正确。由于Cd2＋不能氧化Ag，所以A项不正确。
答案：A
9．(1)我国首创以铝－空气－海水电池作能源的新型海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放人海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电池的负极材料是________，负极反应式为
________________________________________________________________________；
正极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)熔盐电池具有高发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得萑650
℃下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。负极反应式为2CO＋2CO－4e－===4CO2，正极反应式为
________________________________________________________________________，
电池总反应式为
________________________________________________________________________。
解析：
(1)在铝－空气－海水电池中，Al为负极，发生氧化反应：4Al－12e－===4Al3＋，空气中的氧气在正极发生还原反应：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－。
(2)该熔盐燃料电池中，正极上O2得电子，和CO2反应生成CO，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO；负极上燃料CO失电子，和CO反应生成CO2，电极反应式为2CO＋2CO－4e－===4CO2；在得失电子相等条件下将正、负极反应式相加得电池总反应式：2CO＋O2===2CO2。
答案：
(1)铝 4Al－12e－===4Al3＋ 3O2＋6H2O＋12e－===12OH－(或其他正确形式)
(2)O2＋2CO2＋4e－===2CO 2CO＋O2===2CO2
基础达标
1.铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应式：Zn－2e－===Zn2＋
B．电池总反应式：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从正极流向负极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
解析：锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，正极反应式应为Cu2＋＋2e－===Cu，故A错误；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正、负两极反应式相加，得到总反应式：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故B正确；根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，故C错误；根据原电池工作原理，阳离子移向正极，即盐桥中的K＋移向CuSO4溶液，故D错误。
答案：B
2．下列反应不可用于设计原电池的是( )
A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
B．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D．4AI＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
解析：只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。NaOH与HCl的反应为非氧化还原反应。
答案：A
3．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是( )
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式力Cu－2e－===Cu2＋
B．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
解析：铁比铜活泼，铁作自极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为Al－3e－===AI3＋，故B正确；虽然镬比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作自极，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故C正确；Al遇浓硫酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D正确。
答案：A
4.某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜电极
解析：根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根椐电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D正确。
答案：D
5．下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )
A．均发生了化学能转化为电能的过程
B．Zn和Cu既是电极材料义是反应物
C．工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu
D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高
解析：两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化成电能的过程，故A正确；根据原电池的工作原理，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，铜本身希是反应物，故B错误；锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，故C正确；图乙中装置产生的电流在一谩时间内变化不太，但图甲装置产生的电流在较短时间内就会衰减，故D正确。
答案：B
6．下图是某校实验小组设计的一套原电池装置，下列有关描述不正确的是( )
A．此装置能将化学能转变为电能
B．石墨电极的反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电子由Cu电极经导线流向石墨电极
D．电池的总反应式：2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl＋2H2O
解析：该装置是原电池装置，可以把化学能转化为电能，A正确；石墨电板通入的是氧气，氧气发生还原反应，电解质溶液为盐酸，所以电极反应式是O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B错误；因为石墨电极发生还原反应，所以石墨作正极，则Cu作自极，电子由负板(Cu电极)经导线流向正极(石墨电极)，C正确；该电池的正极反应是Cu失去电子生成Cu2＋，所以电池的总反应式为2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O，D正确。
答案：B
7．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋。则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为( )
A．A>B>E>D
B．A>B>D>E
C．D>E>A>B
D．D>A>B>E
解析：原电池电子由负极流向正极，负极活泼，故活动性A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，金属活动性为D>A；B与￡构成原电池时，B失去电子，即B作负极，金属活动性为B>E，故A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为D>A>B>E。
答案：D
8．有关下图装置的说法中正确的是( )
A．氧化剂与还原剂必须直接接触，才能发生反应
B．乙池中电极反应式为NO＋4H＋＋e－===NO2↑＋2H2O
C．当铜棒质量减少6.4
g时，甲池溶液质量增加6.1
g
D．当铜棒质量减少6.4
g时，向乙池密封管中通入标舷状况下1.12
L
O2将使气体全部溶于水
解析：A项，该原电池中氧化反应与还原反应是在两个不同的烧杯中完成的，因此氧化剂与还原剂没有直接接触，A项错误；B项，乙池是正极，溶液中的NO3得到电子，电极反应式为NO＋2H－＋e－===NO2↑＋H2O，B项错误；C项，当铜棒质量减少6.4
g(即0.1
moI)时，甲池溶液中Cu2＋增加0.1
mol，但由于盐桥中Cl向甲池中移动，所以溶液增加的质量大于6.4
g，C项错误；D项，当铜棒质量减少6.4
g(即0.1
mol)时，转移电子的物质的量是0.2
mol，所以根据电极反应式NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O可知，生成NO2的物质的量是0.2
mol，则根据反应式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知需要氧气的物质的量是0.05
mol，其在标准状况下的体积是1.12
L，D项正确。
答案：D
9.原电池的应用极为广泛。利用如图所示原电池可测量空气中Cl2的含量，电解质是Ag＋可以在其中自由移动的固体物质，下列分析正确的是( )
A．电流从Ag电极经外电路流向Pt电极
B．电池工作时，电解质中Ag＋数目增多
C．正极反应式：Cl2＋2e－===2Cl－
D．空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快
解析：电子从Ag电极(负极)经外电路流向Pt电极(正极)，电流则经外电路从Pt电极流向Ag电极，故A错误；电池工作时，负极Ag失去电子变为Ag＋，正极上Cl2获得电子变为Cl－，Cl－与电解质中的Ag＋结合形成AgCl沉淀，因在负极生成2
mol
Ag＋时，正极同时生成2
mol
AgCl，所以电解质中Ag＋数目不变，故B错误；氯气在正极发生还原反应生成Cl－，Cl－与Ag＋反应生成AgCl沉淀，电极反应式是Cl2＋2e－＋2Ag＋===2AgCl↓，故C错误；反应原理是Ag与氯气反应，空气中c(Cl2)越是，Ag极消耗速率越快，故D正确。
答案：D
10．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(如图甲)，测得原电池的电流(I)随时间(t)的变化如图乙所示，已知O～t1
s时，原电池的负极是Al片，反应过裎中有红棕色气体产生。下列说法不正确的是( )
A．O～t2
s时，正极的电极反应式为2H＋＋NO－e－===NO2↑＋H2O
B．O～t1
s时，溶液中的H＋向Cu电极移动
C．t1
s时，负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．t1
s时，原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al的进一步反应
解析：原电池的正极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋NO3＋e－===NO2↑＋H2O，故A错误；在O～t1
s时，铝作负极，在电场作用下，阳离子向电池正极移动，即溶液中的H＋向Cu电极移动，故B正确；由图乙得t1
s时刺电流方向改变，说明电池的负极发生变化，所以t1
s时，负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故C正确；t1
s时，原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al的进一步反应，故D正确。
答案：A
11．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)四种金属活泼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，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体(即有H2)产生，则A为正极，活泼性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
12.原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图所示装置。
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池________极(填“正”或“负”)，Zn极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
③a和b用导线连接，Zn片上发生的电极反应：____________________，Cu片上发生的电极反应：
________________________________________________________________________。
(2)若a和b相连接，导线上转移0.2
mol电子时，理论上Zn片质量减轻________
g。
解析：
(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；②a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上发生还原反应；锌作负极发生氧化反应；③a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑锌作负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。
(2)锌片减少的质量＝×65
g·mol－1＝6.5
g。
答案：
(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ ②正 氧化
③Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)6.5
能力达标
13.根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂饱和KNO3溶液。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________。
(2)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：
银电极：
________________________________________________________________________；
X电极：
________________________________________________________________________。
(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。
(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是________(填字母)。
A．K＋
B．NO
C．Ag＋
D．SO
(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替________。Ag电极能否被石墨代替________。
解析：(1)由反应方程式可知，Cu为还原荆，作负极，即Cu为X极，Ag＋(aq)为氧化荆，即Y应为AgNO3溶液。(2)银电极为电池的正极，正极发生还原反应：2Ag＋＋2e－===2Ag，负极(X电极)发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋。(3)外电路中的电子从Cu电极(负极)流向Ag电极(正极)。(4)左边烧杯中Cu－2e－===Cu2＋，阳离子浓度增加，故盐桥中的阴离子NO移向CuSO4溶液中。(5)CuSO4溶液主要是具有导电性的作用，可以被其他不与Cu反应的电解质溶液代替。正极本身不参与反应，只要是活泼性比Cu差的金属或能导电的非金属均可以作电极，故Ag电极能被石墨代替。
答案：
(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋
(3)Cu Ag
(4)B (5)能 能
14．[2019·北京朝阳区高二期末]应用电化学原理，回答下列问题：
(1)上述三个装置中，负极反应物化学性质上的共同特点是
________________________________________________________________________。
(2)甲中电流计指针偏移时，盐桥(装有含琼脂的KCl饱和溶液)中离子移动的方向是
________________________________________________________________________。
(3)乙中正极反应式为____________；若将H2换成CH4，则负极反应式为
________________________________________________________________________。
(4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅蓄电池________极相连接。
(5)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。现连接如图装置并加入药品(盐桥叶t的物质不参与反应)，进行实验：
ⅰ.K闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。
ⅱ.随后向U形管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电流表指针的变化依次为偏移减小→回到零点→逆向偏移。
①实验ⅰ中银作________极。
②综合实验ⅰ、ⅱ的现象，得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
解析：(1)负极反应物中有元素化合价升高，发生氧化反应，相应物质本身具有还原性，即负极反应物化学性质上的共同特点是易失电子被氧化，具有还原性。(2)原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则盐桥中的钾离子会移向硫酸铜溶液，氯离子移向硫酸锌溶液。(3)乙中装置为碱性氢氧燃料电池，正极上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；若将H2换成CH4，则负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。(4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将负极中的硫酸铅变成荜质铅，发生还原反应，所以应作电解池的阴极，则与电源的负极相连。(5)①亚铁离子失电子发生氧化反应，所以石墨电极作负极，银作正极；②综合实验ⅰ、ⅱ的现象，可知Ag＋和Fe2＋的反应可逆，故得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式：Fe2＋＋Ag＋??Fe3＋＋Ag。
答案：
(1)易失电子被氧化，具有还原性
(2)钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液
(3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－
CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O
(4)负
(5)①正 ②Fe2＋＋Ag＋??Fe3＋＋Ag
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