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【创新方案】高中化学 第四章章末质量检测 新人教版选修4
(时间90分钟，满分100分)
第Ⅰ卷 (选择题，共48分)
一、选择题(本题包括16小题，每题3分，共48分)
1.可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改变能源结构，减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用．应用太阳能光伏发电技术，是实现节能减排的一项重要措施．
下列分析不正确的是( )
A．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
B．推广可再生能源有利于经济可持续发展
C．上图是太阳能光伏电池原理图，图中A极为正极
D．光伏发电池能量转化方式是太阳能直接转变为电能
解析：在原电池的外电路中，电流由正极流向负极，由图中的电流方向可判断A为负极．
答案：C
2．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：活泼电极(除C、Pt外的金属电极称为活泼电极)在阳极失电子被氧化，A中铁放电，不是电解Al2O3，D中锌放电产生Zn2＋，补充Zn2＋，B、C中阴极不参加反应．
答案：A
3．(2010·陵水高二检测)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是( )
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3[来源:21世纪教育网]
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3
解析：还原剂应为负极，材料为单质铁；氧化剂为Fe3＋，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有Fe3＋的溶液．C选项不能实现2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋.
答案：C
4．将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中，当线路中有0.2 mol的电子发生转移时，负极质量的变化是( )
A．增加6.4 g B．减轻6.4 g
C．增加2.16 g D．减轻2.16 g21世纪教育网
解析：构成的原电池中负极是单质铜失去电子变成铜离子进入溶液，每摩尔铜失去2摩尔电子，所以负极有0.1 mol铜失去电子变成Cu2＋进入溶液，质量减轻6.4 g.21世纪教育网
答案：B
5．根据下列实验事实：
(1)X＋Y2＋===X2＋＋Y
(2)Z＋2H2OZ(OH)2＋H2↑
(3)Z2＋离子的氧化性比X2＋弱
(4)由Y、W作电极组成的原电池反应为：Y－2e－===Y2＋
由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是( )
A．X＞Y＞Z＞W B．Y＞X＞W＞Z
C．Z＞X＞Y＞W D．Z＞Y＞X＞W
解析：(1)中较活泼金属置换较不活泼的金属；(2)、(3)中说明Z的活泼性大于X；(4)说明Y为原电池负极，Y比W活泼．
答案：C
6．将Al、Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别构成了原电池，则在这两个原电池中，正极分别为( )
A．Al片、Cu片 B．Cu片、Al片
C．Al片、Al片 D．Cu片、Cu片
解析：将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3溶液中，此时Al在浓硝酸中钝化，不能继续反应，而Cu却能与浓硝酸继续反应．即Cu易失去电子而Al却表现“相对惰性”，则Cu为负极；插入稀NaOH溶液中，Al能与NaOH溶液反应，此时Al失去电子被氧化，也就是Al为负极．
答案：A
7．(2009·广东高考)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，空气电极为正极．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：B项，以NaOH为电解液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成AlO.C项，电解液的pH应减小．D项，电子通过外电路从负极流向正极．
答案：A
8．(2009·江苏高考)化学在生产和日常生活中有着重要的应用．下列说法不正确的是
( )
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
解析：A项，Al3＋水解可得Al(OH)3，起净水作用；B项，镶入锌块，相当于牺牲阳极的阴极保护法；C项，利用了MgO熔点高的性质；D项，电解MgCl2溶液最终会得到Mg(OH)2而非Mg.
答案：D
9．如图所示，下列叙述正确的是( )
A．Y为阴极，发生还原反应
B．X为正极，发生氧化反应
C．Y与滤纸接触处有氧气生成
D．X与滤纸接触处变红
解析：左侧形成了锌铜原电池，锌是负极，铜是正极，则Y是阴极，氢离子得电子生成氢气，发生了还原反应，破坏了水的电离平衡，Y极附近呈碱性，溶液呈红色；X是阳极，电极本身被氧化生成Cu2＋.
答案：A
10．质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示，则下列叙述不正确的是( )
A．正极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．负极反应为：2H2－4e－===4H＋
C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极
D．总反应式为：2H2＋O2===2H2O
解析：该燃料电池为氢氧燃料电池，其总反应式为：2H2＋O2===2H2O，该燃料电池是通过质子(H＋)来传递电荷的，H＋在电池的内部应由负极(产生H＋)定向移动至正极消耗H＋)，H＋在整个过程中，消耗量与生成量相等．
答案：C
11．(2010·梅州高二质检)复习电化学知识后，某学生设计了一个“黑笔写彩字”的趣味实验．滤纸先用某混合溶液浸湿，然后平铺在一块铂片上，右端是C、Cu两电极浸入氯化铁溶液中，电路接通后，用铅笔在滤纸上写字，会出现彩色字迹．据此判断电极材料与反应现象均正确的是( )
滤纸混合溶液 d极反应产物 阴极反应产物 字体颜色
A 氯化钠、无色酚酞 Fe2＋ 氧气 红色
B 碘化钾、淀粉 Cu2＋ 氢气 紫色
C 硫酸钠、无色酚酞 Fe2＋ 氧气 红色
D 碘化钾、淀粉 Cu2＋ 氢气 蓝色
解析：A项电解NaCl溶液可在阴极使酚酞显红色，则a为阴极产生H2，d极为正极，产物为Fe2＋；B、D项电解KI溶液可在阳极产生I2使淀粉显蓝色，则a端为阳极产生I2，阴极产生H2，d极为负极生成Cu2＋；C项电解Na2SO4溶液实质为电解H2O，a端显红色，说明a端为阴极产生H2，d端为正极生成Fe2＋.
答案：D
12．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－.以下说法正确的是( )[来源:21世纪教育网]
A．负极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋
B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
解析：本题考查了电化学腐蚀的知识．钢铁发生吸氧腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，选项A正确．
答案：A
13．(2010·江苏高考)右图是一种航天器能量储存系统原理示意图．下列说法正确的是( )
A．该系统中只存在三种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
解析：本题考查能量转化的知识，意在考查考生综合运用原电池、电解池原理的能力．A项，该系统中存在太阳能与电能、电能与机械能、化学能与电能、电能与化学能等四种形式的能量转化关系，不正确；B项，装置Y是将化学能转化为电能的燃料电池装置，负极应该是H2发生氧化反应，故不正确；C项，装置X为电解水产生氢气和氧气，故正确；D项，装置X、Y形成的子系统可以实现物质的零排放，但不可能实现化学能与电能间的完全转化，能量总是有损失的，故不正确．
答案：C
14．(2010·杭州模拟)下图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是( )
A．电解一段时间后，往蛋壳溶液中滴加几滴酚酞，呈红色
B．蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极
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接触
解析：碳棒为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故A、C错误；铁丝作阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；Cl2在蛋壳内部产生，H2和NaOH在外部产生，D正确．
答案：BD
15．(2010·天水市一中检测)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂(如图)，在200℃左右时供电，电池总反应为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，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，乙醇发生还原反应
C．a极上流出电子
D．b极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O
解析：乙醇燃料电池工作时，a极上乙醇失电子发生氧化反应，b极上O2得电子，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，质子向电池的正极迁移，故C、D正确．
答案：CD
16．(2010·福建高考)铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断不正确的是( )
[21世纪教育网]
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol
C．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
解析：本题考查铅蓄电池，意在考查考生对电池的充电和放电过程所涉及的化学原理进行分析的能力．根据图示，Ⅰ为原电池，a为正极，b为负极，Ⅱ为电解池，c为阴极，d为阳极．K闭合时，d为阳极，发生氧化反应：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO，A项正确，根据铅蓄电池的总反应知该反应中转移电子数为2e－，则电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗0.2 mol H2SO4，B项正确；K闭合时，Ⅱ中SO向阳极(d极)迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb，d电极析出PbO2，电解质溶液为H2SO4，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项正确．
答案：C
第Ⅱ卷 (非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括6小题，共52分)
17．(8分)某公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电高效燃料电池，充一次电可连续使用一个月．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
请填空：
(1)充电时：①原电池的负极与电源______极相连．
②阳极的电极反应式为____________________________________________________．
(2)放电时，负极的电极反应式为_____________________________________________．
(3)在此过程中若完全反应，乙池中A极的质量升高648 g，则甲池中理论上消耗O2______L(标准状况下)．
(4)若在常温常压下，1 g CH3OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出热量22.68 kJ，则表示该反应的热化学方程式为_____________________________________________________．
解析：由甲池图示及总反应式知，甲池中，加入CH3OH的电极为负极，电极反应CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，通入O2的电极为正极，电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则A为阴极，电极反应：Ag＋＋e－===Ag，B为阳极，电极反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O.
答案：(1)①负
②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
(3)33.6
(4)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－725.76 kJ/mol
18．(8分)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 将铁丝放在常温的干燥空气中一个月 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 常温下将潮湿的铁丝放在氧气流中一小时 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是_______________________________．
(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：解答第(1)题应联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，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，实验3、4、5、6发生了电化学腐蚀，其中负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－.
解答第(2)题时，对比实验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＋)
2HO2＋O2＋4e－===4OH－
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在
(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等
19．(8分)工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水，可采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准，请回答下列问题：
(1)写出两极发生反应的电极反应式，阳极：________________，阴极：________________.
(2)写出Cr2O变为Cr3＋的离子方程式：________________________________.
(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是____________________________．
(4)能否改用石墨电极？________(填“能”或“不能”)，原因是__________________．
解析：Fe为活性电极，则阳极反应是：Fe－2e－===Fe2＋，阴极为阳离子放电，阴极反应为：2H＋＋2e－===H2↑；阳极产生的Fe2＋与酸性溶液中的Cr2O发生氧化还原反应，生成Fe3＋和Cr3＋，由于Fe2＋与Cr2O反应和阴极电极反应消耗H＋，使溶液中的OH－增多，OH－与Fe3＋和Cr3＋结合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，降低了废水中铬的含量；如果改用石墨电极，阳极产生Cl2，缺少还原剂Fe2＋，不能使Cr2O转变成Cr(OH)3而除去．
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
(3)Fe2＋与Cr2O反应消耗H＋，H＋又不断放电，使溶液中的OH－增多，废水由酸性变为碱性
(4)不能 若改用石墨电极，阳极产生Cl2，缺少还原剂Fe2＋，不能使Cr2O转变成Cr(OH)3而除去
20．(12分)(2010·淄博检测)某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)．
按照实验步骤依次回答下列问题：
(1)导线中电子流向为__________________(用a、b表示)．
(2)写出装置中镀锌电极上的电极反应式：_____________________________________；
(3)若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为________；(不许用“NA”表示)
(4)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向向表述正确的是________．
A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动
B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动
C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K＋、Cl－几乎都不移动
(5)若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2＋，会加速Zn电极的腐蚀，还可能导致电流在较短时间内衰减．欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)．
A．NaOH B．Zn
C．Fe D．H2SO4
解析：在该原电池中负极为Zn，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极为铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，当铜电极增加0.64 g时，转移电子(由a到b)为×6.02×1023 mol－1×22＝1.204×1022.盐桥中K＋向正极区(右侧烧杯)移动，Cl－向负区(左侧烧杯)移动．除去ZnSO4中的杂质Cu2＋，且不引入新的杂质，所以可选择Zn，发生反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，过量的Zn及生成的Cu过滤可除去．
答案：(1)由a到b(或a→b)
(2)Zn－2e－===Zn2＋
(3)1.204×1022
(4)B (5)B
21．(8分)甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：
(1)若两池中均为CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲池中的______棒，乙池中的______棒．
②乙池中阳极的电极反应式是____________________．
(2)若两池中均为饱和NaCl溶液：
①写出乙池中总反应的离子方程式_____________________________________．
②甲池中碳极上电极反应式是____________________，乙池中碳极上电极反应属于________(填“氧化反应”或“还原反应”)．
③若乙池转移0.02 mol e－后停止实验，池中溶液体积是200 mL，则溶液混匀后的pH＝________.
解析：甲为原电池，乙为电解池，
(1)若两池中均为CuSO4溶液，则有
甲
乙
(2)若均为NaCl溶液，则有
甲
乙
答案：(1)①碳 铁
②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
②2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 氧化反应
③13
22．(8分)常温下电解200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题．(电解前后溶液的体积变化忽略不计)
(1)通过计算推测：
①原混合溶液NaCl的物质的量浓度________，CuSO4的物质的量浓度________．
②t2时所得溶液的pH＝________.
(2)实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值．试简要分析其可能的原因．
解析：(1)由图像可知t1时间点为Cl―放电消耗完，OH―开始放电；t2时间点为Cu2＋放电消耗完，H＋开始放电．由图中可知产生的Cl2为224 mL，t1→t2产生的氧气为112 mL.根据Cl原子守恒，可计算出(1)c(NaCl)＝0.1 mol/L；根据电子守恒和Cu原子守恒可计算出：c(CuSO4)＝0.1 mol/L；在0→t1实为电解CuCl2，在t1→t2的电解为放氧生酸型，由得失电子守恒和电荷守恒，有关系式4H＋～O2，将氧气的体积代入关系式可知t2时生成的H＋的物质的量为0.02 mol，浓度为0.1 mol/L，pH＝1.
(2)产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气．
答案：(1)①0.1 mol/L 0.1 mol/L ②1
(2)产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气
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本章包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容．电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等．因此，学习本章知识有利
于了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用．同时，本章还设计了一些有趣的实验和科学探究活动，这有利于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．
[链接新课标]
1.进一步了解原电池的工作原理，能写出其电极反应和电
池反应方程式．
2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在
生产、生活和国防中的实际应用．
[链接新课标]
3.了解电解池的工作原理，知道电解、氯碱工业、电镀、
电冶金方面的应用.
4.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的
危害，知道防护金属腐蚀的方法，并能从实验探究中
获得体会．
[关注重难点]
(一)重点
1.书写原电池工作原理、电极反应式和电池反应方程式．
2.一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其
应用．
3.电解原理及其应用．
4.金属的电化学腐蚀和电化学保护．
[关注重难点]
(二)难点
1.原电池的工作原理．
2.化学电池的反应原理．
3.电解原理的应用．
4.金属发生吸氧腐蚀的电化学原理.
原电池及其工作原理
1．概念
把 能转化为 能的装置．
化学
电
2．实验探究
实验
现象 两个
烧杯中 Zn棒逐渐变 ，Cu棒逐渐变
外线路中 电流表指针
两个半
反应 左烧杯
右烧杯
细
粗
偏转
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
盐桥的作用 使两烧杯中的溶液连成一个导电通路
结论 该装置构成 (锌－铜原电池)
电池反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
原电池
3.工作原理
(以锌－铜原电池为例)
电极名称 负极 正极
电极材料
电极反应
反应类型
电子流向 电子由 片沿导线流向 片
锌片
铜片
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应
还原反应
Zn
Cu
4.原电池的构成条件
(1)两个 的电极；
(2) ；
(3)两电极与电解质溶液共同构成 ；
(4)能发生自发的氧化还原反应．
活泼性不同
电解质溶液
闭合回路
作为原电池负极的物质，一定是活泼金属吗？
提示：不一定．原电池的工作原理实质上是发生了氧化还原反应，电极本身可以参加电极反应，也可以不参加电极反应，故负极不一定是活泼金属.
1．构成原电池电极的材料必须是活动性不同的两种金
属 ( )
提示：错误．只要能导电，非金属如石墨也可以作原电池的正极材料，也有一些金属氧化物能够用于作原电池的正极．
2．电池工作时，负极材料必须失电子被氧化 ( )
提示：错误．有些燃料电池是利用燃烧的反应设计而成的，如氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等，都是被燃烧物在负极处发生氧化反应，而负极材料并不消耗．
3．在用锌粒与稀盐酸反应制取氢气时，往往向反应液
中滴加几滴硫酸铜溶液，结果发现反应加快，这是利用了原电池原理 ( )
提示：正确．因为锌与Cu2＋发生置换反应生成了少量的铜单质，附在锌的表面构成了铜锌原电池．
4．在必修2教材学过的Cu－Zn原电池装置简单，选
修4教材中加了盐桥，后者工作效率更高 ( )
提示：正确．因为必修2教材中学的那种简易装置，工作一段时间后，Zn片上会有少量Cu析出，在Zn片上也出现了许多微小原电池，电子直接转移至锌片上的铜，因此导线上通的电子数会减少，故效率降低．
5．原电池的“盐桥”中装的必须是电解质，原电池工
作时导线上有电子通过，盐桥中也一定有电子通过 ( )
提示：错误．因为金属导体是靠自由电子的定向移动而导电，电解质溶液只能是靠阴、阳离子的定向移动而导电，故盐桥上定向移动的只能是离子而不是电子．
一、原电池工作原理
1．原电池工作原理图示
2．原电池装置的判断方法
(1)先分析有无外接电源，无外接电源的可能为原电池，
然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；看溶液——两极插入溶液中；看回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质——有无氧化还原反应发生．
(2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的
一池为原电池．
二、原电池正负极的判断和电极反应式的书写
1．原电池正负极的判断
(1)由组成原电池的两电极材料判断．对原电池而言，活
泼的金属是负极，活泼性较弱或能导电的非金属是正极．
(2)根据电流方向或电子流动方向判断．原电池中，电流
由正极流向负极，电子由负极流向正极．
(3)根据电解质溶液内离子的定向移动方向判断．在原电
池内，阳离子移向正极，阴离子移向负极．
(4)根据两极发生的反应来判断．原电池的负极发生氧化
反应，正极发生还原反应．
(5)根据反应现象判断．电极溶解的一极是负极．有固体
析出或有气体放出的一极是正极．
2．电极反应式的书写
(1)分清负极发生氧化反应，一般是本身被氧化，正极发
生还原反应，一般是电解质中的阳离子得电子．
(2)看清电解质，电极反应中生成的离子能否存在．
(3)注意得失电子守恒．
[特别关注]
原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关．如镁—铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极．
三、原电池原理的应用
1．比较不同金属的活泼性强弱
对于酸性电解质，一般是作负极的金属为较活泼金属，
作正极的是相对较不活泼的金属
2．原电池的反应速率较快
构成原电池反应，往往能加快反应速率．
如实验室制H2时，粗锌比纯锌反应快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，反应加快．
3．设计原电池
从原理上讲，氧化还原反应均能设计原电池．从使用的角度，反应稳定、持久、电流功率大，环保是发展方向．
[特别关注]
分析原电池装置，可分成三部分：
(1)两电极(电极名称和反应类型)．
(2)内电路(电解质：离子的定向移动)．
(3)外电路(理顺得失电子与氧化还原反应和电子流向的关系)．
考查点一 原电池原理
[例1] (2010·陵水高二检测)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
是 ( )
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3
.
[答案] C
[解析] 还原剂应在负极上被氧化，材料为单质铁；氧化剂为Fe3＋，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有Fe3＋的溶液．C选项不能实现2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋.
[关键一点]
在判断电流方向时，易与电子流向混淆．在外电路，
电流从正极流向负极，而电子流向则与电流方向相反．
1．如下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是( )
解析：依据构成原电池的四个必要条件分析：A中两电极相同；C中没有构成闭合回路；D中酒精是非电解质．唯有B符合条件．
答案： B
考查点二 原电池原理的应用
[例2] X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池．X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应．据此判断四种金属的活动性顺序是 ( )
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W
C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
[解析] 在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应．电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反．因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y.综上，可以得出金属的活动性顺序：X>Z>W>Y.
[答案] A
[关键一点]
因对原电池的工作原理和电流方向模糊而出错．正、负极各发生还原、氧化反应；电流方向与电子流动方向相反．
2．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的盐溶液里，无明显变化．如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出．据此，判断它们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＞C
答案： B
解析：A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中构成原电池，B不易腐蚀，只能是A被氧化被腐蚀，即A作负极，B作正极，活动性A＞B.A、D与等浓度盐酸反应，D比A反应剧烈，即D的活动性强于A.铜不能从B的盐溶液中置换B，说明活动性B＞铜．铜能从C的盐溶液中置换出C，说明活动性铜＞C.则活动性由强到弱的顺序为：D＞A＞B＞C.
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【创新方案】高中化学 第四章第一节训练全程跟踪 新人教版选修4
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每题5分，共40分)
1．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( )
解析：A、B、D均形成原电池使铁腐蚀，而C中铁被均匀的铜镀层保护．
答案：C
2．下列现象中，不是由于原电池反应造成的是( )
A．含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反应速率快
B．金属在潮湿的空气中易腐蚀
C．纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶液，则可加快反应速率
D．化工厂中的铁锅炉易腐蚀而损坏
解析：化工厂的空气中含有大量的化学物质，有的容易与铁制品反应，导致钢铁腐蚀．
答案：D
3．下列关于金属腐蚀的说法正确的是( )
A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．金属化学腐蚀的实质是M－ne－―→Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀
解析：金属与接触的化学物质直接发生氧化还原反应的过程为化学腐蚀，金属失去的电子直接转移给氧化剂；金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，在中性或弱酸性环境中，主要发生吸氧腐蚀，电子由金属转移到不活泼的正极材料上被氧化剂得到．
答案：B
4.(2010·泰州高二调研)有关如图装置的叙述不正确的是( )
A．这是电解NaOH溶液的装置
B．该装置中Pt为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．该装置中Fe为负极，电极反应为：
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
D．这是一个原电池装置
解析：这是一个关于铁的吸氧腐蚀的原电池装置，选A.
答案：A
5．下列金属防护的方法不正确的是( )
A．对健身器材涂油漆以防止生锈
B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C．用牺牲锌块的方法来保护船身
D．自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈
解析：“机械转动部位”应涂油脂防锈，油脂既能防水又能防止气体对金属的腐蚀，还能使转动部位灵活．
答案：B21世纪教育网
6．如下图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
21世纪教育网
A．②①③④ B．④③①②
C．④②①③ D．③②④①
解析：②、③、④实质均为原电池装置．③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的金属活动性之间的差别比Fe和Sn的差别大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中因铁不纯而发生原电池反应．
答案：C
7．(2009·北京高考)下列叙述不正确的是( )
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑
解析：A项，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，在铁件表面发生的反应为：Zn2＋＋2e－===Zn，所以铁作阴极．B项，船底镶嵌锌块，锌比铁活泼，易失去电子从而抑制钢铁的腐蚀，使船体得到保护，是牺牲阳极的阴极保护法．
答案：A
8．(2010·安徽高考)如图是三种稀酸对Fe—Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是( )
A．稀硝酸对Fe—Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱
B．稀硝酸和铁反应的化学方程式是：Fe＋6HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
C．Cr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，所以对Fe—Cr合金的腐蚀性最强
D．随着Cr含量增加，稀硝酸对Fe—Cr合金的腐蚀性减弱
解析：本题考查金属腐蚀与合金组成关系，意在考查考生从图中提取信息解答问题的能力．由题知，稀硝酸在铬的含量大于13%时，对Fe－Cr合金的腐蚀性较弱，A不正确；稀硝酸与铁反应产生的是NO，不是NO2，B不正确；从图中曲线的走势来看，腐蚀速率与溶液中H＋的浓度关系并不大(因为各种情况下H＋的浓度是一定的)，主要还是取决于Cr的含量．
答案：D
二、非选择题(本题包括5小题，共60分)
9．(15分)如图所示，水槽中的试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀．
(2)若试管内的液面上升，则原溶液呈________性，发生__________腐蚀；电极反应为负极：__________________，正极：___________________________________________.21世纪教育网
(3)若试管内的液面下降，则原溶液呈__________性，发生________腐蚀；电极反应为负极：__________________，正极：___________________________________________.
解析：根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(铁为负极，碳为正极)、有电解质溶液、形成闭合回路可知，铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀，根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知；试管内的液面上升，说明试管内的压强减小，是由试管内的气体被吸收所致，是铁钉发生吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内气体的压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此可以写出电极反应．
答案：(1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧
2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)较强的酸 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
10．(12分)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如下图所示：
(1)A中反应的离子方程式是______________________________________________．
(2)B中Sn极的电极反应式为__________________________________________，
Sn极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)．
(3)C中被腐蚀的金属是________，总反应的离子方程式是__________________，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是______________________．
解析：铁在不同的情况下腐蚀的速率不同．作原电池的负极时易被腐蚀，作原电池的正极时受到保护不被腐蚀．
答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)H＋＋2e－===H2↑ 增大
(3)Zn Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ B＞A＞C
11．(9分)取6根铁钉、6支干净的试管及其他材料，按下图所示准备．
试管①中放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触；
试管②的试管底放入硅胶(是一种干燥剂)，再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触；
试管③中先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水(赶出原先溶解在蒸馏水中的空气)浸没铁钉，再加入一层植物油，使铁钉不能跟空气接触；
试管④中放入铁钉并注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触；
试管⑤中放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片；
试管⑥中放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水浸没铁钉和铜丝．
把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况．其中________试管内的铁钉未被腐蚀，从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：由于②③两个试管不具备构成原电池的条件，不能发生电化学腐蚀，所以暂未被腐蚀．试管⑤尽管具备构成原电池的条件，但Zn比铁活泼，在原电池中作负极，使铁变成离子的反应难以发生，所以铁也暂未被腐蚀．引起和促进铁钉被腐蚀的条件是：水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在．
答案：②③⑤ 水、空气、电解质溶液、不活泼金属杂质的存在[来源:21世纪教育网]
12．(12分)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：
首先检查制取氧气装置的气密性，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直形导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直形导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________．
(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：实验现象①说明铁丝生锈需同时具备接触水和O2两个条件；实验现象②说明铁丝只接触O2，不接触水时不易生锈；实验现象③说明空气中O2浓度低，不易使铁丝生锈，因此决定铁丝生锈快慢的一个重要因素是O2的浓度；本实验中铁丝在潮湿氧气中发生锈蚀，而在干燥氧气中不锈蚀，表示铁丝锈蚀需电解质溶液(水)参与，因此铁丝发生了电化学腐蚀．
答案：(1)电化学腐蚀
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水CaCl2) 干燥O2
(3)跟氧气和水接触 O2浓度
13．(12分)金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被擦破损坏．为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金作进一步的氧化处理．电化学氧化法是将铝件和另一种材料作电极，在特定的电解质溶液中通电电解．在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从而生成一层较厚的氧化膜．
请回答下列问题：
(1)铝件在电解的过程中作________(填“阴”或“阳”)极．
(2)简述氧化膜的形成过程，写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式__________________________，______________________.
(3)在海洋工程上，通常用铝合金(Al—Zn—Cd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：其中负极发生的电极反应为：________________.
[来源:21世纪教育网]
解析：(1)Al2O3是由单质铝失去电子后生成的，所以铝件应作阳极．
(2)发生的电极反应为：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3，生成的Al(OH)3疏松地覆盖在铝件的表面，使电阻增大，温度升高．Al(OH)3分解生成Al2O3，反应方程式为：2Al(OH)3===Al2O3＋3H2O，生成的Al2O3沉积在铝件表面，逐渐增厚．
(3)金属铝作负极，电极反应为Al－3e－===Al3＋.
答案：(1)阳 (2)Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(3)Al－3e－===Al3＋
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【创新方案】高中化学 第四章第二节训练全程跟踪 新人教版选修4
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每题5分，共40分)
1．下列对碱性锌锰电池的叙述不正确的是( )
A．锌是正极，MnO2是负极
B．电解质是KOH溶液
C．锌发生氧化反应，MnO2发生还原反应
D．它的能量和储存时间比普通锌锰电池高
解析：锌化合价升高，发生氧化反应是负极，MnO2是正极．
答案：A
2．(2010·运城模拟)锂电池反应原理如下：FePO4＋LiLiFePO4，内部为能够导电的固体电解质．下列有关该电池说法正确的是( )
A．可加入硫酸以提高电解质的导电性
B．放电时电池内部Li＋向负极移动
C．放电时，Li发生还原反应
D．放电时电池正极反应为： FePO4＋e－＋Li＋===
LiFePO4
解析：若加入H2SO4，则Li与H2SO4发生反应，A错误；放电时，原电池内部阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B错误；放电时，Li为负极，失电子发生氧化反应，C错误；放电时，原电池正极反应为：FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4，D正确．
答案：D
3．(2010·长沙联考)锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为Zn(s)＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3＋H2O.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：根据原电池原理，锌为负极，碳棒为正极，锌应参加负极反应，而MnO2在反应中得到电子，应当在正极反应，又由于NH移向正极，在正极反应生成NH3.
答案：C
4．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液．下列有关该电池的叙述不正确的是( )
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol 电子转移
解析：在氢氧燃料电池中，H2在负极上反应：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；O2在正极上反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，其总反应式为：2H2＋O2===2H2O.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变，但其浓度减小．用该电池电解CuCl2溶液，当产生2.24 L(标准状况)0.1 mol Cl2时，转移电子的物质的量为0.2 mol，D项错误．
答案：D
5．(2010·长沙一中期末)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－.下列对该项燃料电池说法正确的是( )
A．在熔融电解质中，O2－移向正极
B．电池总反应式是：2C4H10＋13O2―→8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O
解析：该电池是以丁烷的燃烧设计成的燃料电池，反应总方程式就是丁烷的燃烧方程式．在燃料电池中可燃物一般是还原剂，在电池中的负极上发生反应．首先写出丁烷的燃烧方程式，然后写出O2得电子的电极方程式，总式与正极方程式相减即得负极方程式. 在原电池中阴离子向负极移动，A错误；在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应该在负极上发生氧化反应，D错误；燃料电池电池总反应实质是一个燃烧反应；而正极空气中氧气发生还原反应变为电解质的阴离子，B、C正确．
答案：BC21世纪教育网
6．(2010·淮北统考)生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是
2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4
下列对铅蓄电池的说法错误的是( )
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4
D．工作时电解质的密度减小
解析：铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4干燥后再安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小．21世纪教育网
答案：A
7．(2010·南通调研)氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－21世纪教育网
当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( )
A．1.8 mol B．3.6 mol
C．100 mol D．200 mol
解析：n(H2O)＝＝100 mol
即每生成1 mol H2O则转移2 mol e－，当生成100 mol H2O时，转移200 mol e－.
答案：D
8．(2010·盐城模拟)最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰．电池总反应为：Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH.下列说法不正确的是( )
A．该电池Zn为负极，MnO2为正极
B．该电池的正极反应为：
MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－
C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn
D．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片
解析：电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2.由电池总反应式减去负极反应式Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O即得正极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－.电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路．
答案：C
二、非选择题(本题包括5小题，共60分)
9．(8分)银锌电池的电极反应为：
负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
电解质：KOH
(1)写出电池的总反应式：_______________________________________________.
(2)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)将正、负极的电极反应式合并就可以得到总反应式：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag.
(2)负极反应消耗OH－，则负极区pH减小，正极反应生成了OH－，故正极区pH增大，负极消耗的OH－的量与正极生成的OH－的量相等，所以电解质溶液的pH不变．
答案：(1)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(2)减小 增大 不变
10．(8分)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为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池．请完成有关的电池反应式：
负极反应式：2CO＋2CO===4CO2＋4e－
正极反应式：____________________________________________________________
总电池反应式：_________________________________________________________
解析：解答此题的关键是弄清原电池的概念，负极失去电子发生氧化反应；正极得到电子发生还原反应．依题意，总电池反应式应为：2CO＋O2===2CO2，根据正极反应＋负极反应＝总电池反应，可推知正极反应式．
答案：O2＋2CO2＋4e－===2CO
2CO＋O2===2CO2
11．(16分)(2010·信阳高二检测)(1)今有反应2H2＋O22H2O，设计成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是________，电极反应式为：_____________________
________________________________________________________________________.
(2)若把KOH改为H2SO4作电解质，即：2H2＋O22H2O，则电极反应式应为负极：__________________，正极：__________________.
(1)(2)的介质不同，反应后各溶液的pH变化依次为________，________(填“变大”“变小”或“不变”)．
(3)若把H2改为CH4，KOH作电解质，则负极反应式为：__________________________.
解析：依据反应方程式及电解质溶液得(1)中负极通还原性气体H2，电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极通氧化性气体O2，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－.(2)中负极反应为：2H2－4e－===4H＋，正极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O.(1)、(2)总反应只生成H2O，使原电解质溶液(1)中c(OH－)减小，(2)中c(H＋)减小，故(1)中pH变小，(2)中pH变大．(3)中负极上还原性气体CH4在KOH中被氧化成CO，即电极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O.
答案：(1)H2 O2 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极：O2＋2H2O＋4e－===21世纪教育网
4OH－
(2)2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 变小 变大
(3)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
12．(16分)(2009·天津高考)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，右图为电池示意图，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/cm3，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)电池即是把化学能转变为电能的装置；在电池中电子是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流动到b.
(2)H2在负极失电子，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，从而增大反应速率．
(4)LiH中Li为＋1价，H为－1价，故反应Ⅰ中还原剂是Li，反应Ⅱ中氧化剂是H2O.由反应Ⅰ可知吸收标准状况下224 L H2时生成160 g LiH，则生成的LiH的体积是，则生成的LiH体积与被吸收的H2的体积比为：＝.由②生成的20 mol LiH与H2O反应，由反应Ⅱ可知生成20 mol H2，H2～2e－，能量转化率为80%，则通过的电子的物质的量为20 mol×2×80%＝32 mol.
答案：(1)由化学能转变为电能 由a到b21世纪教育网
(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
13．(12分)科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事．一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气．回答下列问题：
(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：__________________________________
________________________________________________________________________.
(2)此电池的正极发生的电极反应式：_______________________________________，
负极发生的电极反应式：___________________________________________________.
(3)电解液中H＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________．
(4)使用该燃料电池的另一个好处是_________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的CO2不与H2SO4反应，故电池反应为2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O.
(2)电池的正极O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成H2O，用电池反应减去正极反应即可得出负极的电极反应式．
(3)H＋移向正极，在正极生成水．
(4)产物是CO2和H2O，不会对环境造成污染．
答案：(1)2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O
(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋
(3)正 负极
(4)对环境无污染
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一、金属腐蚀的概念和分类
1．金属腐蚀的概念
是指 与周围的 或 物质发生氧化还原
反应而引起损耗的现象．
金属
气体
液体
2．金属腐蚀常见的类型
(1)分类的依据： ．
(2)金属腐蚀的种类： 、 ．
化学腐蚀
接触气体或液体
电化学腐蚀
二、金属的腐蚀
1．化学腐蚀
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀．
2．电化学腐蚀
(1)发生电化学腐蚀的条件
、 、 ，符合原电池原理．
(2)电化学腐蚀的分类
电化学腐蚀过程中由于 的不同，又可分为 和 两种．
电解质溶液
两种活性不同的电极
闭合回路
电解质溶液
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
(3)钢铁的析氢腐蚀
①析氢腐蚀的条件：钢铁表面的电解质溶液的薄膜呈 ．
②电极反应：
正极： .
负极： .
总反应： .
2H＋＋2e－ === H2↑
酸性
Fe－2e－ === Fe2＋
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋ H2↑
1．将铁块放入稀硫酸中，可看到铁和硫酸迅速反应，
并产生大量的氢气，这一过程是不是析氢腐蚀？
提示：这是一个化学腐蚀而不属于电化学腐蚀．
(4)钢铁的吸氧腐蚀
①吸氧腐蚀的条件：钢铁表面的吸附水膜 很弱，或呈 ．
②电极反应：
负极： ，
正极： ，
总反应： .
中性
Fe－2e－===Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－ === 4OH－
酸性
2Fe＋2H2O＋O2 === 2Fe(OH)2
(5)铁锈的形成
(用化学方程式表示)．
生成的Fe(OH)3分解，从而生成铁锈(Fe2O3·nH2O)．
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
2．你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？
提示：硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀．
三、金属的防护
1．电化学防护方法
(1)牺牲阳极的阴极保护法
利用原电池原理，让被保护的金属为 ，用还原性强的金属为 ，负极金属被消耗，被保护的金属避免腐蚀．
(2)外加电流的阴极保护法
让被保护金属与外加直流电源的 相连让其成为
，从而得到防护．
正极
负极
负极
阴极
2．隔绝法
(1)让金属制品处于 的环境中，电解质溶液存在量
减少，金属不易被腐蚀．
(2)在金属表面加一层保护层．常见的方法是加一层
、 、 、 、 等保护层，效果
较好的方法还有在金属表面镀上一层 ．
油漆
干燥
陶瓷
金属防护层
搪瓷
塑料
橡胶
3．金属铝比金属铁还要活泼，但铝却经久耐用，这是为
什么？
提示：金属铝在空气中很容易被氧化，但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止铝进一步被氧化.
1．金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以
都是化学腐蚀 ( )
提示：错误．化学腐蚀与电化学腐蚀都有化学反应发生，区别在于电化学腐蚀发生原电池反应，有电流产生，而化学腐蚀无电流产生，因此并不是有化学反应的腐蚀都是化学腐蚀．
2．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生
成，后者有O2参加 ( )
提示：正确．根据正极反应可作判断．
3．防止金属腐蚀的方法很多，有化学方法也有物理方
法 ( )
提示：正确．化学方法有符合原电池原理的方法，也有符合电解原理的方法，物理方法如外加防护层，如涂油脂、喷漆等．
4．通常情况下，金属的腐蚀以化学腐蚀为主，极少有
电化学腐蚀 ( )
提示：错误．通常情况，金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，并主要是吸氧腐蚀．
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
种类 化学腐蚀 电化学腐蚀
金属腐蚀的实质 金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M－ne－===Mn＋
原理 金属和非电解质或其他物质接触而直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而消耗
种类 化学腐蚀 电化学腐蚀
区别 金属直接与其他物质发生化学反应而消耗 不纯金属在电解质溶液中发生原电池作用
腐蚀过程无电流产生 有电流产生
金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
二、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
正极
反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极
反应 Fe－2e－===Fe2＋
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
[特别关注]
判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应．电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀．
三、金属的电化学防护
电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
依据 原电池原理 电解池原理
原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀．阳极要定期予以更换 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电源的作用下使阴极得到保护
应用 一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片 土壤、海水及水中的金属设备
实例示意图
[特别关注]
在电化学上，失去电子的一极叫负极，也叫阳极．牺牲阳极的电化学保护其实是原电池原理而不是电解池中的阳极．
考查点一 金属腐蚀的化学原理
[例1] (2009·上海高考)右图装置中，
U形管内为红墨水，a、b试管内分别
盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入
生铁块，放置一段时间．下列有关描述错误的是 ( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－―→Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
[答案] B
[解析] Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe－2e－―→Fe2＋，C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低，故选B.
1．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，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是 ( )
.
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
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：装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀．
答案： B
考查点二 金属腐蚀的防护
[例2] (2010·北京高考)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．铁遇冷浓硝酸表现钝化，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] 本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查考生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用．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；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生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
[关键一点]
金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触，防止金属形成原电池反应．牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法，两种方法的原理都是抑制金属原子失电子，从而得到保护．
2．下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的
措施是 ( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属的内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④在金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．全部
答案： D
解析：防止金属腐蚀的最关键的问题是使金属隔绝空气、防止与氧化剂接触，最常用的做法是外加保护层，如题中的①、④、⑤，再就是进行化学防护，另外还有改变金属的内部结构，如制成不锈钢等．
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第二课时 电解原理的应用
一、氯碱工业
1．饱和食盐水中的离子
在饱和食盐水中，氯化钠完全电离产生了 和 ，
同时水部分电离产生了 和 .
2．离子的移动方向
通电后 和 向阴极移动， 和 向阳极
移动．
Na＋
H＋
Cl－
OH－
Na＋
H＋
Cl－
OH－
3．电极上的放电顺序
阳极： > ，阴极： >_ .
4．电极反应
阳极： ，
阴极： .
5．总反应
.
Cl－
OH－
2Cl－―2e－===Cl2↑
H＋
Na＋
2H＋＋2e－===H2↑
1．在氯碱工业上电解饱和食盐水通常以石墨作阳极，
铁网作阴极，能否将电极接反？
提示：不能．因为只有惰性电极作阳极时，Cl－才会放电产生Cl2，而铁是活性电极，如果铁作阳极，电极反应是Fe－2e－===Fe2＋.
二、电镀
1．概念
应用 原理在某些金属表面镀上一薄层
或 的方法．
2．目的
使金属增强 ，增加 ．
合金
电解
抗腐蚀能力
其他金属
美观和表面硬度
3．原理
(1)电极的选择：
阳极： ；阴极： ．
(2)电解质溶液的选择：使用含有 的电解
质溶液．
镀层金属
镀层金属离子
待镀金属制品
(3)电极反应(以镀铜为例)：
阳极：Cu－2e－=== Cu2＋，
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu.
(4)电解液的变化：由于阳极上生成的 的物质的
量和阴极上析出的 的物质的量相等，所以溶
液 ．
阳离子
没有变化
阳离子
4．粗铜精炼
用电解法精炼粗铜时，用 作阳极， 作阴极， 作电解质溶液．
粗铜
粗铜
硫酸铜溶液
三、电冶金
1．需用电冶金法冶炼的金属：电解法适合于 、
、 等活泼金属的冶炼．
2．发生的电极反应(电解法制铝)：
阳极：2O2－―4e－===O2↑.
阴极： .
钠
镁
铝
Al3＋＋3e－===Al
2．电解法制取钠、镁、铝时能不能电解含有这些金属
阳离子的水溶液？
提示：不能，水溶液中含有氢离子，而氢离子比以上三种金属的阳离子易得电子.
1．如果用U形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在U
形管的两端滴加2滴石蕊溶液，通电后阴极处溶液变蓝 ( )
提示：正确．阴极处生成H2和NaOH，溶液显碱性．
2．在上述实验后如果将两电极互换，继续通电，则此
时阳极处溶液褪色 ( )
提示：正确．原来阴极生成的NaOH与后来互换电极后生成的Cl2发生反应生成NaClO.NaClO具有强氧化性，将其蓝色漂白而使之褪去．
3．电解精炼铜应用的是电镀原理 ( )
提示：正确．阳极粗铜中的铜失电子后，阴极有铜析出，符合电镀原理．
一、原电池、电解池、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镀一层其他金属的装置
原电池 电解池 电镀池
装置
举例
原电池 电解池 电镀池
形成条件 ①活泼性不同的两电极(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④自发的氧化还原反应 ①两电极接直流电源②两电极插入电解质溶液③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的离子
原电池 电解池 电镀池
装置特征 无电源，两极材料不同 有电源，两极材料可同可不同 同电解池
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：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极 名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件
原电池 电解池 电镀池
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，阴离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
原电池 电解池 电镀池
带电粒子的移动 阳离子向正极移动阴离子向负极移动 阴离子向阳极移动阳离子向阴极移动 同电解池
原电池 电解池 电镀池
主要
应用 ①金属的电化学腐蚀
②制造化学电源 ①氯碱工业②电冶金
③精炼铜 ①增强金属抗腐蚀能力
②增加美观和表面硬度
实质 均是发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等
[特别关注]
电化学装置的注意事项
(1)注意原电池与电解池的电极名称、电极反应类型．
(2)注意串联电路中，相同时间内通过各电极的电量
相等．
(3)注意电镀池的特殊结构.
二、电化学计算的基本方法
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏伽德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算．不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：
1．根据电子守恒法计算
用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等．
2．根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算．
3．根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式．
[特别关注]
电解的计算
首先正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；
其次注意溶液中多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；
最后根据得失电子守恒进行相关计算．
考查点一 电解原理的应用
[例1] 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
[解析] 电解熔融的氧化铝制取金属铝时，应用惰性材料作电极；精炼粗铜时阳极是粗铜：Cu－2e－===Cu2＋；阴极是纯铜：Cu2＋＋2e－===Cu；电解质溶液：CuSO4溶液(含H2SO4)．电解饱和食盐水：阳极是钛网；阴极是碳钢网：镀锌时阳极是锌：Zn－2e－===Zn2＋；阴极是镀件：Zn2＋＋2e－===Zn，电镀液是ZnCl2溶液．
1．金属镍有广泛的用途．粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、
Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍(已知：氧化性
Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)．下列叙述正确的是 ( )
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：电解精炼时，阳极发生的是氧化反应，金属失电子，生成金属阳离子，在给出的金属中铁和锌都比镍活泼，先失电子，此时阴极已经有镍析出，所以两极的质量变化不相等；电解后溶液中的阳离子还应有镍离子．
答案： D
考查点二 有关电解的计算
[例2] 有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液；均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为 ( )
A．4∶1 B．1∶1
C．4∶3 D．3∶4
[解析] 串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值．不必注意电极增重是多少．只要判断出生成何种气
体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，
就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个
烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧
杯中放出O2.在有1 mol电子转移时，分别是0.5 mol、0.5
[答案] C
mol、 0.5 mol和0.25 mol.所以共放出有色气体(Cl2) 0.5＋0.5＝1 mol，无色气体(O2和H2) 0.5＋0.25＝0.75 mol.
[关键一点]
根据得失电子守恒及元素的化合价可得出常见电极产物计算关系式：
物质：2H2～O2～2Cl2～2Cu～4Ag～4H＋～4OH－～4e－
n(mol): 2 1 2 2 4 4 4 4
2．在外界提供相同电量的条件下，Cu2＋或Ag＋分别按
Cu2＋＋2e－ === Cu或Ag＋＋e－===Ag在电极上放电，
若析出铜的质量为1.92 g，则析出银的质量为 ( )
A．1.62 g B．6.48 g
C．3.24 g D．12.96 g
答案： B
解析：1.92 g铜的物质的量为0.03 mol，需转移电子的物质的量为0.06 mol，当转移0.06 mol电子时可生成银的物质的量也是0.06 mol，其质量是6.48 g.
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专题一 原电池的装置和原电池的设计
1．工作原理示意图
(1)在工作时负极失去电子，电子通过导线流向正极，溶
液中氧化性物质得到此电子，发生还原反应，这样氧化反应和还原反应不断发生，负极不断地失电子，失去的电子不断地通过导线流向正极，被氧化性物质得到，这样闭合回路中不断有电子流产生，也就产生了电流，由化学能转变为电能．
(2)产生明显电流的原电池，必须有一个自发的氧化还原
反应对应，反之，任何一个自发的氧化还原反应，在一定条件下均能组成一个原电池．
2．基本装置模型
3．原电池的设计
原电池是借助氧化还原反应将化学能转化为电能的装置．设计原电池时，首先要根据所提供氧化还原反应的特点去进行设计．一般来说，只有电极与电解质溶液之间有自发的氧化还原反应发生的原电池才是实际可利用的，这个与电解质溶液有自发氧化还原反应发生的电极一般是负极．其次，原电池的
设计还要紧扣构成原电池的四个条件，具体方法是：首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液；画出原电池示意图．
[例1] 请利用氧化还原反应Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2设计两个不同装置的原电池，画出原电池示意图，并写出电极反应式．
[解析] 化学反应符合设计要求．该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：
氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋，
还原反应(正极反应)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋.
结合原电池构成的条件可确定：负极材料为铜，正极材料可用石墨，电解质溶液为FeCl3溶液．如果设计不带盐桥装置的则用一烧杯，如果设计带盐桥装置的要考虑两个烧杯中反应的特点，设计烧杯中的溶液，负极Cu应放在CuCl2溶液中，正极碳棒应置于盛放FeCl3溶液的烧杯中．
[答案]
方案Ⅰ：
负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，
正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋.
方案Ⅱ：
负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，
正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋.
专题二 关于“电解原理的有关结论”
1．在电解过程中，无论什么材料的电极，其阴极质量
一定不会减少，阳极质量一定不会增加．
2．在电解过程中，若某电极质量减小，则该电极一定
是与电源正极相连的活性阳极，若电极质量增加，则该电极一定是与电源负极相连的阴极，此时溶液中一定存在氧化性强于H＋的金属离子．
3．在电解过程中，若阳极质量不变，则阳极一定是惰
性电极．若阴极质量不变，则此电极上一定有气体产生，该气体一定是H2.
4．溶液中若阳离子的放电能力强于H＋，而阴离子的放
电能力强于OH－时，电解的实质一定是电解电解质本身，如CuCl2.
5．溶液中若阳离子的放电能力强于H＋，而阴离子的放
电能力弱于OH－时，电解的实质是电解质的阳离子和水电离出的OH－放电，溶液的pH一定变小，如CuSO4.
6．溶液中若阳离子的放电能力弱于H＋，而阴离子的放
电能力强于OH－时，电解的实质是电解质的阴离子和水电离出的H＋放电，溶液的pH一定变大，如NaCl.
7．溶液中若阳离子的放电能力弱于H＋，而阴离子的放
电能力弱于OH－时，电解的实质是电解水，溶液的浓度一定变大．若原溶液呈酸性，则溶液的pH变小，如H2SO4.若原溶液呈碱性，则溶液的pH变大，如NaOH.若原溶液呈中性，则溶液的pH不变，如Na2SO4.
8．在电解过程中，若电解质溶液的浓度保持不变，则
阳极一定由电解质阳离子的金属电极的材料构成，且阳极质量一定减小，而阴极一定有与阳极相同的金属单质析出．
[例2] 将浓度均为2 mol/L 的AgNO3与Cu(NO3)2溶液各0.5 L混合，以铜为电极进行电解，一段时间后阴极上有1.6 g铜析出．
(1)直流电源已输出________ mol电子．
(2)溶液中c(Cu2＋)为________ mol/L.
[答案] (1)1.05 (2)1.5
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第一课时 电 解 原 理
一、电解
1．概念
使电流通过 而在阴、阳两极引起
的过程．
电解质溶液
氧化还原反应
2．特点
(1)电解是最强有力的 手段，是 (填“
可逆”或“不可逆”)的．
(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的
过程．
氧化还原
不可逆
电解
二、电解池
1．定义
把 能转化成 能的装置．
电
化学
2．形成条件
(1) 电源；
(2)两个电极：与电源正极相连的一极是 极；与电源负
极相连的一极是 极；
(3)电解质 或 电解质；
(4)形成 回路．
直流
熔融
阳
阴
溶液
闭合
3．装置及电极反应
(以电解CuCl2溶液为例)
(1)装置
(2)电极反应
阴极 发生 反应
阳极 ，发生 反应
总反应
Cu2＋＋2e－===Cu
还原
2Cl－－2e－===Cl2↑
氧化
CuCl2 Cu＋Cl2↑
4．电子流向和离子流向
(1)电子流向
电源 极―→电解池 极
电解池 极―→电源 极
(2)离子流向
阳离子―→电解池 极
阴离子―→电解池 极
负
阴
阳
正
阴
阳
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或失电子？
提示：Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子，可从氧化性强弱的方面判断得电子的顺序，从还原性强弱的角度比较失电子的顺序.
2．电解池的形成条件必须有电极、电解质溶液和电源、
形成闭合回路这四个条件 ( )
提示：错误．四个条件中，电解质溶液不是必需的，其他三个条件都是必需．因为有的电解是电解质在熔化状态下进行的，不一定非要形成溶液．
3．电解和电离的本质是一样的 ( )
提示：错误．电解需要在外接电源作用下进行，而电离是电解质在水分子的作用下解离成自由移动的离子的过程，电离不需要通电．
4．电解进行时，电子从电源的负极，沿导线经电解液
一直流回到电源的正极．而电流沿相反的方向，从电源正极沿导线经电解液一直流到电源的负极( )
提示：错误．电子不能通过电解质溶液．
一、电解中电极产物的判断
1．阳极产物的判断
(1)如果是活性电极(金属活动性顺序表中Ag以前)，则电
极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子．
(2)如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中离
子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断．阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根(SO 、NO 等)＞F－.
2-4
-3
2．阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(H＋浓度较大时)＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(H＋浓度较小时)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋.
[特别关注]
阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的，放电情况与离子性质、溶液浓度、电流密度和电极材料有关．在理解以上放电顺序时要特别注意，如Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋在H＋浓度小时放电能力排在H＋前面，在H＋浓度大时放电能力排在H＋后面．Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只在熔融状态下放电，而在水溶液里不放电．
二、电极反应式和总反应式的书写
1．根据给出的两个电极反应式，写总反应式．
已知两个电极反应式，写总反应式时，要使两个电极反应式得失电子数相等，将两式相加，消去相同的化学式即可．
2．给出总反应式，写出电极反应式．
书写电极反应式的步骤一般分为四步：
(1)列物质、标得失；(2)选离子、配电荷；(3)配个数、巧用水；(4)两式加、验总式．
3．根据信息给予的知识，写电极反应式和总反应式．
[特别关注]
解答有关电解问题的步骤
(1)首先要判定是否为电解池，有外接直流电源则为电解池，否则不是电解池．
(2)对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化；若为活性电极，则被氧化的是电极本身．
(3)若溶液中的阴、阳离子有多种，则根据离子放电顺序判定什么离子先放电，什么离子后放电，并写出电极方程式．
(4)根据电极方程式解答相关问题．
三、用惰性电极电解时电解液的类型
类型 电解质特点 实例 电极反应式 电解方程式 电解对象 电解质 溶液 电解质
阴极 阳极 溶液浓度的变化 pH变化 溶液复原的方法
电解
水型 含氧酸 H2SO4 4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2H2O
2H2↑＋O2↑ 水 增大 减小 加水
可溶性强碱 NaOH 增大
活泼金属含氧酸盐 KNO3 不变
类型 电解质特点 实例 电极反应式 电解方程式 电解对象 电解质 溶液 电解质
阴极 阳极 溶液浓度的变化 pH变化 溶液复原的方法
电解电解质型 无氧酸 HCl 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2HCl
H2↑＋Cl2↑ 电解质 减小 增大 氯化氢
不活泼金属无
氧酸盐 CuCl2 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ CuCl2
Cu＋Cl2↑ 氯化铜
类型 电解质特点 实例 电极反应式 电解方程式 电解对象 电解质 溶液 电解质
阴极 阳极 溶液浓度的变化 pH变化 溶液复原的方法
放H2生碱型 活泼金属无氧酸盐 NaCl 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 电解质和水 生成新电解质 增大 氯化氢
类型 电解质特点 实例 电极反应式 电解方程式 电解对象 电解质 溶液 电解质
阴极 阳极 溶液浓度的变化 pH变化 溶液复原的方法
放O2生酸型 不活泼金属含氧酸盐 CuSO4 2Cu2＋＋4e－===2Cu 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2CuSO4＋2H2O
2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 电解质和水 生成新电解质 减小 氧化铜或碳酸铜
[特别关注]
(1)用惰性电极电解电解质水溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式．
(2)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极区OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大．
考查点一 电解原理和电解池
[例1] 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
[答案] C
[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，因为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，导致溶液中氯离子浓度降低．
1．下列有关电解池的说法正确的是 ( )
A．在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极
B．电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数
相等
C．电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成
D．电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相
同的
解析：与负极相连的是阴极；电解氯化铜时阳极上有氯气生成．阴极上有铜析出；电解NaCl溶液时水参加了反应，而电解CuCl2溶液，水没有参加反应．
答案： B
考查点二 电极产物的判断
[答案] A
2．某同学按如图所示的装置进行电解实验．下列说法正
确的是 ( )
答案： BC
考查点三 电解基本规律的应用
[例3] 用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 ( )
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]
C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
[答案] B
[关键一点]
将两电极析出的物质化合，所得产物可使溶液复原，如电解饱和食盐水时，要使溶液复原，只需通入HCl气体即可(H2＋Cl2===2HCl)，而不是加入盐酸．
3．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∶1
答案： D
解析：电解稀H2SO4，实质是电解水，因溶剂减少，H2SO4浓度将增大，故溶液的pH变小；电解稀NaOH溶液，虽然OH－在阳极放电，但H＋同时也在阴极放电，其实质同样是电解水，溶液的浓度也将变大，故溶液的pH变大；电解Na2SO4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出H2和O2，二者的物质的量之比为2∶1，而非1∶2，电解CuCl2溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu和Cl2，二者的物质的量之比为1∶1.
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一、化学电池的分类
二、常见化学电源
1．碱性锌锰干电池——一次电池
负极反应： .
正极反应： .
总反应式： .
优点：电解质改为KOH溶液，对电器的腐蚀大大减小，且提高了性能，延长了寿命．
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2
2．锌银电池——一次电池
负极反应： .
正极反应： .
总反应式：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag.
优点： ．
缺点： ．
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
体积和质量很小，使用寿命较长
不能充电，价格高
3．铅蓄电池——二次电池
负极反应： .
正极反应： .
总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O.
优点： ．
缺点： ．
电压稳定，电容量大，可充电
笨重，不防漏
4．氢氧燃料电池(酸性介质)
负极反应： .
正极反应： .
总反应式： .
优点：燃料电池的能量转化率超过80%，远高于普通燃烧过程(能量转换化仅30%多)，有利于节约能源．
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
2H2＋O2===2H2O
上述列举的化学电源与Cu－Zn(H2SO4)原电池的原理是否相同？
提示：原理相同，都是设置特定装置，将自发进行的氧化还原反应中转移的电子，通过外电路从负极流向正极，从而产生电流.
1．任何电池，电量耗完后都可以充电使它恢复能量( )
提示：错误．只有二次电池(可逆电池)才可以充电，不可逆电池则不能充电．
2．燃料电池的负极反应一定是H2失去电子生成H＋ ( )
提示：错误．燃料电池中的燃料不一定是H2，也可以是其他物质，如CH4、CH3OH、CH3CH2OH等．
3．燃料电池的电解质溶液必须是酸性介质 ( )
提示：错误．可以是酸性介质，也可以是碱性介质．
4．铅蓄电池放电时，H2SO4浓度变小，充电时，H2SO4
浓度变大 ( )
提示：正确．根据电池的总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O可作出判断．
一、电极的判断及电极反应式的书写
1．化学电源的分析
任何化学电源的工作原理都等同于一般原电池原理，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，关键是能从给定的总反应式中找出氧化过程和还原过程，对可充电电池看清放电过程(原电池反应)和充电过程．
2．由电池总反应式判断电池正负极
方法是分析总反应中的电子得失．失去电子的物质为负极，发生氧化反应，化合价升高；得到电子的物质为正极，发生还原反应，化合价降低．原电池工作时电子由负极流向正极，电流由正极流向负极，另外要特别注意电路中转移电子的物质的量与参加反应各物质的物质的量成比例关系．
3．电极反应式的书写
书写原电池电极反应式的基本思路：
(1)负极：还原剂－ne－===氧化产物；
(2)正极：氧化剂＋ne－===还原产物．
还应注意：
①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则(如“拆”、“平”)．
[特别关注]
分析可充电电池时应紧紧抓住放电方向和反应(原电池反应)，利用原电池原理，找出氧化剂(正极反应物)和还原剂(负极反应物)，结合所处介质环境来判断电极反应式的正误，以及两极附近电解质的变化．
二、常见的燃料电池
电池 负极反应 正极反应 总反应式
氢氧燃料电池(H2 |H＋|O2) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 2H2＋O2===2H2O
氢氧燃料电池(H2|Na2SO4| O2) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
[特别关注]
不论哪种燃料电池，电极均不参加反应，还原性物质在负极反应被氧化，O2在正极反应被还原．
考查点一 一次电池的工作原理
[例1] 电子表所用电源常为微型锌银电池，电极分别为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－，判断下列叙述正确的是 ( )
①Zn为正极，Ag2O为负极
②放电时，电池负极附近溶液的pH变大
③放电时，溶液中阴离子向Zn极方向移动
④放电时，电子由Zn极经外电路流向Ag2O极
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
[答案] C
[解析] 从电极反应分析可以知道，Zn失电子，发生氧化反应，为负极，Ag2O得电子，发生还原反应，为正极；从负极反应式可以看出，反应中消耗了OH－，所以电池负极附近溶液的pH变小．放电时，溶液中的阴离子应向负极移动，故③正确，电子流向是由负极经导线流向正极，故④正确．
[关键一点]
对于原电池，若电极反应消耗H＋(或OH－)，则该电极附近溶液的pH增大(或减小)；若电极反应生成H＋(或OH－)，则该电极附近溶液的pH减小(增大)．
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到
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，锌的质量理论上减少6.5 g
解析：该电池中Zn为负极失去电子，该反应中转移2e－，通过计算每转移0.2 mol电子，Zn反应6.5 g，电子由负极通过外电路流向正极，C错误．
答案： C
考查点二 二次电池的工作原理
[例2] (2009·浙江高考)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．这里锂离子电池的电池反应式为：Li＋2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2
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
D．放电过程中Li＋向负极移动
.
[解析] A项，放电时Li为负极，发生氧化反应；B项，充电时Li0.85NiO2既是氧化剂，又是还原剂；C项，用水作电解质，Li要与水反应；D项，放电时，正极得电子而吸引阳离子Li＋.
[答案] D
2．化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用．
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)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是 ( )
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③Cd为电池的正极 ④放电时化学能转化为电能
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
答案： B
解析：电池总反应“正”和“逆”在不同的条件下进行，不是可逆反应；电池放电时为原电池，能量转化方式为化学能转化为电能，Cd在放电时失去电子，为电池负极．
考查点三 燃料电池的工作原理
[例3] (2010·安徽高考)某固体酸
燃料电池以CsHSO4固体为电解质
传递H＋，其基本结构如图，电池
总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是 ( )
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
[答案] D
[解析] 本题考查原电池知识，意在考查考生的分析能力．该原电池的化学原理是H2被氧化，在负极(a极)发生反应：H2－2e－===2H＋，H＋由a极转移到b极，D项正确；O2发生还原反应，在正极(b极)发生反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则电子从a极流向b极，A、B两项不正确；C项因未指明气体所处的温度和压强，不正确．
[关键一点]
写电极反应方程式时要特别注意两点：一是电解质溶液的酸碱性，注意生成物能否与电解质溶液反应；二是在燃料电池中往往有传导物质，在一极生成，在另一极消耗．
3．固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研
制开发的．它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过．该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应．
答案： D
解析：据该电池的工作原理图可知，被氧化的是H2：H2－2e－＋O2－===4H2O；b极为原电池的负极，被还原的是O2：O2＋4e－===2O2－，a极为原电池的正极．总反应的方程式为：2H2＋O2===2H2O，反应条件是高温．
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【创新方案】高中化学 第四章第一节训练全程跟踪 新人教版选修4
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每题5分，共40分)21世纪教育网
1．如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是( )
A．Fe是负极，C是正极
B．负极反应式为：Fe－3e－===Fe3＋
C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液
D．电流由石墨电极流向Fe电极
解析：在负极Fe失去电子生成Fe2＋而不是Fe3＋.
答案：B
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(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，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：B21世纪教育网
3.(2010·黔西南模拟)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＋
下列说法中不正确的是( )
A．该装置为原电池
B．a极上发生还原反应
C．电子由b→a
D．该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能
解析：该装置为原电池，a极发生还原反应，b极发生氧化反应，电子由负极(b)流出经导线流向正极(a)，该过程中能量由化学能转换为电能、热能，甚至是光能．
答案：D
4．(2010·新课标全国卷)根据右图，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：本题考查原电池原理及其运用，意在考查考生对原电池装置的判断和总反应方程式的书写．从两个原电池的电极可以判断出三种金属的活泼性关系为：Cd>Co>Ag，则氧化性关系为：Cd2＋
答案：A
5．(2010·华师大一附中月考)在盛有稀H2SO4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SO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：A项正极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑.SO向负极移动，正极附近SO的浓度并不增大；B项电子应从锌片(负极)经导线流向铜片(正极)；C项正极上有H2逸出．
答案：D
6．M、N、P、E四种金属，①M＋N2＋===N＋M2＋ ②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡 ③N、E用导线连接放入E的硫酸溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋.四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A．PMNE B．ENMP
C．PNME D．EPMN
解析：由①知，活泼性M＞N，M、P导线连接接入硫酸氢钠溶液中，M冒气泡，构成原电池正极，故P＞M；N、E构成的原电池N作负极，故活泼性N＞E.
答案：A
7．(2010·南京检测)某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是( )
正极 负极 电解质溶液
A Cu Zn HCl
B Zn Cu CuSO4
C Cu Zn CuSO4
D Cu Zn ZnCl2
解析：根据原电池反应可知，负极为Zn，电解质溶液含Cu2＋.
答案：C
8．(2010·荆州期末)水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液．根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间．此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag.下列有关说法正确的是( )
A．工业上以黏土、石灰石和石英为主要原料来制造普通水泥
B．负极的电极反应式为Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
C．测量原理示意图中，电流方向从Cu经过导线流向Ag2O
D．电池工作时，溶液中OH－向正极移动
解析：制造普通水泥的主要原料为黏土、石灰石(石膏)，A错误；由反应的总方程式可判断Cu为负极、AgO为正极，负极的电极反应式为Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，电流方向从Ag2O经过导线流向Cu，B正确、C错误；电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D错误．
答案：B
二、非选择题(本题包括5小题，共60分)
9．(12分)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋ (aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示．
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，发生的电极反应为____________________________；X电极上发生的电极反应为____________________________________；
(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极．
解析：由题给反应可知以下信息：
材料 电极反应
负极 Cu Cu－2e－===Cu2＋
正极 Ag Ag＋＋e－===Ag
则X为Cu，Y为AgNO3溶液．
答案：(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 Ag＋＋e－===Ag Cu－2e－===Cu2＋21世纪教育网
(3)铜 银
10．(12分)(2010·济源一中月考)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
11．(8分)如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡．小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液．
(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)________．
A．铁圈和银圈左右摇摆不定
B．铁圈和银圈仍保持平衡状态不变
C．铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜
D．银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜
(2)产生上述现象的原因是_________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：铁、银、硫酸铜溶液构成原电池，根据原电池原理作出判断．
答案：(1)D
(2)形成原电池，铁作负极而溶解：Fe－2e－===Fe2＋，质量减轻．银作正极，银圈上析出铜：Cu2＋＋2e－===Cu，质量增加
12．(16分)(2010·大连质检)某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下．试根据下表中的实验现象回答下列问题：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg、Al NaOH 偏向Mg
5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al
(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同？________(填“是”或“否”)
(2)实验3中的电极反应式为负极：________________________，正极：________________，电池总反应方程式________________．
(3)实验4中Al作________极，其电极反应式是________________________，判断电极的依据是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因．
(5)根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：一般情况下，较活泼的金属作原电池的负极，根据实验1、2的结果，可得出1中Al作正极，2中Al作负极，但在NaOH溶液中Al反应、Mg不反应，Al作负极，在浓硝酸中由于Al发生钝化，Zn作负极．
答案：(1)否
(2)Al－3e－===Al3＋ 2H＋＋2e－===H2↑
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(3)负 Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O 因为Al能与NaOH溶液反应，而Mg不反应
(4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极
(5)与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关
13．(12分)已知反应AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O是可逆反应．设计如图装置(盐桥中的阴、阳离子可以自由移动，盐桥在原电池中不参与反应，只起导体作用)，进行下述操作：(Ⅰ)向B烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安表指针偏转；(Ⅱ)若改往B烧杯中滴加40%NaOH溶液，发现微安表指针向前述相反方向偏转．
(1)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反？试用电极反应和化学平衡移动的原理解释此现象．
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的电极反应为___________________________________
________________________________________________________________________.
(3)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的电极反应为_________________________________
________________________________________________________________________.
解析：该电池反应是一个可逆反应．当向B烧杯中加入浓盐酸时，c(H＋)增大，平衡正向移动，此时I－被氧化，C1为负极，C2为正极，A烧杯中的电极反应为2I－－2e－===I2，B烧杯中的电极反应为2H＋＋AsO＋2e－===AsO＋H2O.当向B烧杯中加NaOH溶液时，c(H＋)降低，平衡逆向移动，此时C2为负极，C1为正极，与操作中电极相反故指针偏转方向相反．
答案：(1)操作(Ⅰ)化学平衡正向移动，故C1为负极，C2为正极；
操作(Ⅱ)化学平衡逆向移动，C2为负极，C1为正极
(2)2I－－2e－===I2
(3)AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O
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【创新方案】高中化学 第四章第三节第一课时训练全程跟踪 新人教版选修4
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每题5分，共40分)
1．下列叙述正确的是( )
A．电解池阳极上发生还原反应
B．电解池中阴离子向阴极移动
C．电解池中电极材料本身一定参加电极反应[21世纪教育网
D．电解池中电子从电源的负极沿导线流向电解池的阴极
解析：电解池阳极上发生氧化反应；电解池中阴离子向阳极定向移动；电极材料本身不一定参加反应，如活性电极作阳极发生反应，而惰性电极不参加反应．
答案：D
2．将两个石墨棒与直流电源的两极相连，并插入氯化铜溶液中，则下列说法正确的是
( )
A．在两个电极上都有无色气体产生
B．与电源正极连接的一极上有气体产生
C．在阳极的石墨棒上有紫红色的金属析出21世纪教育网
D．随着反应的进行，溶液的浓度越来越大
解析：电解CuCl2溶液时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式为：CuCl2Cu＋Cl2↑.阳极有气体产生，阴极上析出紫红色固体，溶液浓度不断减小．
答案：B
3．(2010·阳信高二月考)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NaOH溶液 B．HCl溶液
C．酸性MgSO4溶液 D．酸性AgNO3溶液
解析：电解可溶性强碱(如NaOH)和活泼金属的含氧酸盐(如MgSO4)均是电解H2O，阴极和阳极产物分别为H2和O2，A、C正确；电解HCl溶液，产物分别为H2和Cl2，B错误；电解酸性AgNO3溶液，产物分别为Ag、O2和HNO3，D错误．
答案：AC
4．(2010·天津塘沽期末)某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验．如图所示，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：该装置用惰性电极电解氯化钠、无色酚酞的混合液，若用铅笔写出红字，则a点是负极，铅笔为阴极，电解一段时间后，阴极区域显碱性，呈红色．
答案：D
5．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
6．如下图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板增重，b极板有无色无味气体放出，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：a极质量增加，必定是金属在a极析出，a极一定是阴极．B选项Z溶液为NaOH，无金属析出，被排除．又因为b极有无色无味气体生成，只能是O2，而D选项电解CuCl2溶液，阳极要析出Cl2，D选项被排除．在A、C选项中，根据电极名称，X应当作为电源的负极．
答案：A
7．某电解池内盛有CuSO4溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到如下要求：①阳极质量不变；②阴极质量增加；③电解液pH减小，则应选用的电极是( )
A．阴阳两极都用石墨 B．铜作阳极，铁作阴极
C．铁作阳极，铜作阴极 D．铂作阳极，铜作阴极
解析：解答该题的关键是选择阳极材料，因为阳极质量不变，则阳极应为惰性电极；阴极在电解过程中不放电，惰性电极、活性电极都可以．
答案：AD
8．(2009·安徽高考)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如右图所示，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：从反应中得知Cu在通电时失电子在阳极放电，发生氧化反应，另一电极(石墨)作阴极，发生还原反应，2H2O＋2e－―→H2↑＋2OH－，相应的CuCu2O，转移0.1 mol电子生成0.05 mol Cu2O，故B、C、D项错．
答案：A
二、非选择题(本题包括5小题，共60分)
9．(12分)如图为以惰性电极进行电解的串联电解装置图
写出A、B、C、D各电极上的电极方程式．
A________________________________________________________________________；
B________________________________________________________________________；
C________________________________________________________________________；
D________________________________________________________________________.
解析：由图可知：B、D两极为阳极，A、C两极为阴极，然后根据电解的原理即可写出电极反应式．
答案：Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑
Ag＋＋e－===Ag 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
10．(9分)从H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－五种离子中选取某些离子恰当地组成电解质，按下列要求电解．
(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解则采用的电解质是
________________________________________________________________________．
(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是
________________________________________________________________________．
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量减少进行电解，则采用的电解质是
________________________________________________________________________．
解析：首先把阴、阳离子两两组合成物质，根据离子放电顺序判断(1)为分解电解质型；(2)为电解水型；(3)为放氧生酸型和放氢生碱型．
答案：(1)HCl、CuCl221世纪教育网
(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4
(3)CuSO4、NaCl
11．(12分)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________________．[来源:21世纪教育网]
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电极上有氢气产生．
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．(12分)如下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色．
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(1)电源的负极是________，B中的阳极是________．
(2)电极质量增加的是________，A溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)．
(3)B装置用U形管的原因是_________________________________________________．
解析：题给装置是电解装置，根据现象推断，a、b为惰性电极，a附近溶液显红色，即a附近溶液呈碱性．析出H2，发生还原反应，是阴极．故电源X是负极，Y是正极．在A装置中，铂极是阴极，铜极是阳极，阳极是Cu，活性电极本身放电，阴极是Cu2＋放电，即阳极：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)，故A装置是典型的电镀装置，pH无变化，各离子浓度也无变化．B用U形管是为了让H2和Cl2分开，防止爆炸．电解方程式：2NaCl＋2H2O＋.
答案：(1)X b (2)Pt 不变 (3)防止H2、Cl2混合后发生爆炸
13．(15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溶液，则电解池中X极上的电极反应为____________________________，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_________．
(3)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是____________，电极反应式是____________________，Y电极的材料是____________，电极反应式是______________________________．
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 有气泡产生，溶液变红
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近，试纸变蓝，说明Y极产物为Cl2 (3)精铜 Cu2＋＋2e－===Cu 粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
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【创新方案】高中化学 第四章第三节第二课时训练全程跟踪 新人教版选修4
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每题5分，共40分)
1．(2010·安徽淮北一中期末)我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯应该作( )
A．正极 B．负极
C．阳极 D．阴极
解析：电镀池中待镀金属应作阴极．
答案：D
2．下列叙述正确的是( )
A．电解水时为增强导电性，可加入CuSO4溶液
B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
解析：电解CuSO4溶液阴极产生Cu，得不到氢气；精炼粗铜时，粗铜应放在阳极，镀铜时铜也应放在阳极以提供Cu2＋.而电解稀硫酸时，如把铜放在阳极，铜就会首先放电，阳极就不能产生氧气．
答案：C
3．某校“研究性学习小组”欲完成反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的是( )
解析： 由于银的化学活泼性不如氢，所以反应不能自发进行，若要使银能置换出盐酸溶液中的氢元素，需要外加电源，组装成电解池才能完成．而且，在电解池中，Ag必须作阳极，与电源的正极相连，在反应中使银被氧化．分析题目提供的四个选项，符合上述要求的是C选项．
答案：C
4．(2010·天津检测)用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如图所示(a、b为石墨电极)．下列说法中，正确的是( )
A．电池工作时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电解时，a电极周围首先放电的是Br－而不是Cl－，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者
C．电解时，电子流动路径是：负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.02 g H2
解析：因是酸性氢氧燃料电池，故其正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A错误；可利用离子放电顺序来判断离子的还原性强弱，B正确；电子只在导线和电极中流动，C错误；据电子守恒，知D正确．
答案：BD
5．(2010·阳信中学高二月考)在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是( )
A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2＋
B．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Zn2＋
C．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3＋
D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2＋
解析：电镀时，要求用镀层金属(锌)作阳极，待镀金属(铁制品)作阴极，含镀层金属离子(Zn2＋)的溶液作电镀液，B正确．
答案：B
6．(2010·江西师大附中模拟)电解普通水(H2O)和重水(D2O)的混合物，通电一段时间以后，两极共生成气体18.5 g，其体积为33.6 L(标况下)，在所生成的气体中重氢和普通氢的原子个数比为( )
A．2∶3 B．2∶5
C．1∶2 D．1∶3
解析：2H2O2H2↑＋O2↑，2D2O2D2↑＋O2↑，所以气体体积为＝1.5 mol，
据化学方程式可知：n(O2)＝×1.5 mol＝0.5 mol，
n(氢气)＝×1.5 mol＝1 mol，所以m(O2)＝0.5 mol×32 g/mol＝1 6 g，所以氢气总质量为18.5 g－16 g＝2.5 g，设D2和H2物质的量分别为x、y则解得
答案：D
7．如图所示的电解装置，当阴极增重2.16 g时，下列判断正确的是( )
A．(假设电解过程中溶液体积不变)溶液中溶质的浓度变为0.08 mol/L
B．电解过程中0.02 mol银被氧化
C．总电解方程式为4AgNO3＋2H2O电解,4Ag↓＋O2↑＋4HNO3
D．电解过程中溶液的pH无明显变化[来源:21世纪教育网]
解析：该电解装置阳极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，电解过程中溶质的浓度不发生变化，当阴极增重2.16 g(0.02 mol Ag)时，在阳极有 0.02 mol Ag被氧化．
答案：BD
8．(2010·唐山质检)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是发生氧化反应
B．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有2 mol电子转移，则生成1 mol NaOH21世纪教育网
D．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2
解析：原电池的负极发生氧化反应，电解池的阴极发生还原反应，A错误；铝比铁活泼，但铝表面形成一层致密的氧化物薄膜而耐腐蚀，B正确；用惰性电极电解NaCl溶液发生反应为2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故有2 mol电子转移时，生成2 mol NaOH，C不正确；惰性电极电解Na2SO4溶液时实质是电解水，2H2O2H2↑＋O2↑，阴、阳两极产生H2和O2的物质的量之比为2∶1，D错误．
答案：B
二、非选择题(本题包括5小题，共60分)
9．(9分)如图：B为铜电极，A、C、D均为碳棒，已知通电后，E点变蓝，回答下列问题：
湿润KI 淀粉试纸 电源
(1)E点变蓝的原因：______________________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)电源N为________极；
(3)通电一段时间后，A、B、C、D电极上生成(或消耗)的物质的物质的量之比为________．
解析：E点变蓝，说明有I2生成，则发生反应2I－－2e－===I2，E电极为阳极，则F电极为阴极，M、N分别为电源的负、正极．
答案：(1)I－在阳极失电子生成I2，I2遇淀粉变蓝色
(2)正 2∶2∶4∶1
10．(12分)(2010·北京崇文期末)如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极．接通电源后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色．试回答下列问题：
(1)A是外加电源的________极，B是________极．
(2)甲是________池，甲中总的反应式是：_______________________________________.
(3)收集乙装置中产生的气体，则阴极和阳极产生的气体在相同状态下体积比为：________.
(4)欲用丙装置给铜镀银，铜件是________(填G或H)极，电镀液是________溶液．
(5)装置丁中可以观察到___________________，原因是_________________________．
解析：乙为电解饱和食盐水，乙中F极溶液使酚酞变红色，说明有NaOH生成，F为电解池的阴极，E为阳极，可推出A、B分别为电池的正、负极，丙是电镀池，给铜镀银，铜件作阴极，即H，电镀液应含有Ag＋，如AgNO3溶液．21世纪教育网
答案：(1)正 负
(2)电解 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
(3)1∶1 (4)H AgNO3
(5)电泳现象 Y极附近颜色变，X极附近颜色变浅，说明氢氧化铁胶体带正电荷
11．(13分)(2010·南通月考)如图Ⅰ所示是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置，请填空：
(1)X的电极名称是________极，发生的电极反应式为：______________，Y极的电极材料是__________，检验X极产物的方法是________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X极上未收集到预期产物，一段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现X极附近出现了白色沉淀，此沉淀是________(填化学式)，其形成原因是________________________________，该沉淀在空气中放置，现象是________________________．
(3)工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子交换膜隔开(如图Ⅱ所示)，其目的是________________________，阳极室(A处)加入________________，阴极室(B处)加入______，离子交换膜只许______________离子通过．
解析：与电源正极相接的为电解池的阳极，与电源负极相接的为电解池的阴极，若接反则金属Fe失去电子，而产生Fe(OH)2沉淀．
答案：(1)阳 2Cl－－2e－===Cl2↑ Fe 用湿润的淀粉碘化钾试纸放在X极附近，若试纸变蓝，说明生成了Cl2
(2)Fe(OH)2 铁作阳极时被氧化为Fe2＋，纠正错误后，这一端又变为阴极，2H＋＋2e－===H2↑，生成的OH－与Fe2＋结合成Fe(OH)2 先变灰绿色，后变红褐色
(3)防止H2与Cl2混合发生爆炸，防止Cl2与NaOH反应生成NaClO，使NaOH不纯 饱和食盐水 纯水(或NaOH稀溶液) Na＋
12．(12分)如图所示，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞．A、B分别为Pt片，压在滤纸两端．R、S为电池的电极．M、N是用多微孔的Ni作电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极．G为电流计．K为开关．C、D和电解池中都充满浓KOH溶液．若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生．
(1)外电源的正、负极分别是R为 ______，S为 ______.
(2)A附近溶液的现象是 _______，B附近发生的电极反应式为 _______________.
(3)滤纸上的紫色点向哪方移动？ ________.
(4)当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要因为 ________，有关的电极反应式为 ___________________.
解析：(1)C、D产生气体的体积是不相同的，由此可以判断C端的气体是氢气，D端产生的气体是氧气，所以确定R为负极而S端是正极．21世纪教育网
(2)因为D端放氧气，N端为阳极，A端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电2H＋＋2e－===H2↑.因为，电解破坏了水的电离平衡，所以，此处OH－浓度增大，溶液显红色．而在B端发生OH－放电，其反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑.
(3)因为B端是阳极，所以高锰酸根离子向B端移动，而显示紫色．
(4)氢气和氧气在碱的环境下发生的是电池反应(类似燃料电池)，消耗了氢气和氧气，有关的电极反应式分别为：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－.
答案：(1)负极 正极 (2)A附近的溶液变为红色(或颜色变浅) 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(3)B (4)氢气和氧气在碱的环境下形成了原电池，消耗了氢气和氧气 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
13．(14分)下图是氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图，据图完成下列填空：
(1)电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为：________________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH________(填“不变”“升高”或“下降”)．
(2)工业食盐中含有Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制过程中除去这些杂质时发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是________(填写字母序号，下同)．
a．Ba(OH)2 b．Ba(NO3)2 c．BaCl2
(4)为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO，加入试剂的合理顺序为________．
a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂21世纪教育网
b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________、冷却、________(填写操作名称)除去NaCl.
(6)在用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应．采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，得到的产物仅是NaClO和H2，则此时的电解反应总方程式为______________________________________________________．
解析：(1)电解饱和食盐水，与电源正极相连的电极为阳极，电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑；与电源负极相连的电极为阴极，电极反应是2H＋＋2e－===H2↑，消耗H＋，产生OH－，所以溶液的pH升高．
(2)除去Ca2＋：Ca2＋＋CO===CaCO3↓，除去Mg2＋：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，由于Mg(OH)2的溶解能力小于MgCO3，所以Mg2＋与CO、OH－混合时，一般是生成Mg(OH)2沉淀．
(3)除去SO，应选择Ba2＋，如果加入Ba(NO3)2，溶液中会引进杂质，加入Ba(OH)2、BaCl2就不会增加新的杂质，选a、c.
(4)除去杂质时加入Ba2＋和OH－，无先后之分，但Na2CO3一定在最后加入，因为CO还要除去多余的Ba2＋，过滤沉淀后即认为NaCl被提纯，选b、c.
(5)脱盐实际上是分离NaOH和NaCl，由于NaCl溶解度小，因而NaCl首先析出，其操作过程是蒸发、冷却、结晶，经过滤得NaCl晶体，滤液进一步精制得NaOH.
(6)将2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑和Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O合并，即可得出答案．
答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 升高
(2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
(3)ac (4)bc (5)蒸发 结晶
(6)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
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