高中化学选修4原电池和电解池讲义和习题(含答案)
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讲义编号
学员编号：年级：高二课时数：学员姓名：辅导科目：化学学科教师：
授课课题电化学基础-原电池、电解池授课时间及时段年月日星期时段：—
教学目标1.理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件
2.掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写
3.认识化学能与电能的相互转化
教学内容与过程
1．原电池和电解池的比较：
装置原电池电解池
实例
原理使氧化还原反应中电子作定向移
动，从而形成电流。这种把化学能
转变为电能的装置叫做原电池。
使电流通过电解质溶液而在阴、阳
两极引起氧化还原反应的过程叫
做电解。这种把电能转变为化学能
的装置叫做电解池。
形成条件①电极：两种不同的导体相连；
②电解质溶液：能与电极反应。
③能自发的发生氧化还原反应
④形成闭合回路
①电源；
②电极（惰性或非惰性）；
③电解质（水溶液或熔化态）。
反应
类型
自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应
电极名称
由电极本身性质决定：
正极：材料性质较不活泼的电极；
负极：材料性质较活泼的电极。
由外电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极；
电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）
正极：2H++2e-=H
2
↑（还原反应）
阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）
阳极：2Cl--2e-=Cl
2
↑ （氧化反应）
电子流向负极→正极
电源负极→阴极；
阳极→电源正极
电流方向正极→负极
电源正极→阳极；
阴极→电源负极
能量
转化
化学能→电能电能→化学能
应用①抗金属的电化腐蚀；
②实用电池。
①电解食盐水（氯碱工业）；②电
镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、
Al）；④精炼（精铜）。
2.原电池正负极的判断：
⑴根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。
⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。
⑶根据电极变化判断：氧化反应→负极；还原反应→正极。
⑷根据现象判断：电极溶解→负极；电极重量增加或者有气泡生成→正极。
⑸根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子→移向负极；阳离子→移向正极。
3.电极反应式的书写：
负极：⑴负极材料本身被氧化：
①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-ne-=M n+如：Zn-2e-=Zn2+
②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：
如铅蓄电池，Pb+SO
42--2e-=PbSO
4
⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，
如燃料电池CH
4-O
2
(C作电极)电解液为KOH：负极：CH
4
+10OH--8 e-=C0
3
2-+7H
2
O
正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，
H 2SO
4
电解质，如2H++2e-=H
2
CuSO
4
电解质： Cu2++2e-= Cu
⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O
2
发生还原反应
①当电解液为中性或者碱性时，H
2
O参加反应，且产物必为OH-,
如氢氧燃料电池（KOH电解质）O
2+2H
2
O+4e-=4OH-
②当电解液为酸性时，H+参加反应，产物为H
2O O
2
+4H++4e-=2H
2
O
4．化学电源新型电池
一、一次电池
1、定义：一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能使用了．一
次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池．常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等． 2、常见的一次电池： （1）普通锌锰干电池
锌锰干电池是最常见的化学电源，分酸性碱性两种．干电池的外壳（锌）是负极，中间的碳棒是正极，在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂MnO 2的混合物，在混合物周围再装入以NH 4Cl 溶液浸润ZnCl 2，NH 4Cl 和淀粉或其他填充物（制成糊状物）．为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好．干电池在使用时的电极反应为： 负极：Zn ﹣2e ﹣=Zn 2+
正极：2NH 4++2e ﹣+2MnO 2=2NH 3↑ +Mn 2O 3+H 2O 总反应：Zn+2MnO 2+2NH 4+=Mn 2O 3+2NH 3↑+Zn 2++H 2O （2）碱性锌锰干电池
负极：Zn+2OH ﹣﹣2e ﹣=Zn （OH ）2 正极：2MnO 2+2H 2O+2e ﹣=2MnOOH+2OH ﹣ 总反应：Zn+2MnO 2+2H 2O=2MnOOH+Zn （OH ）2 （3）锌银电池
电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称．它们的电极材料是Ag 2O 和Zn ，所以叫锌银电池．电极反应和电池反应是：
负极：Zn+2OH ﹣﹣2e ﹣=Zn （OH ）2 正极：Ag 2O+H 2O+2e ﹣=2Ag+2OH ﹣ 总反应：Zn+Ag 2O+H 2O=Zn （OH ）2+2Ag
利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点．这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面．
（4）锂﹣二氧化锰非水电解质电池
以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，锂-二氧化锰电池负极是金属锂，正极活性物质是二氧化锰。电解质是无机盐高氯酸锂（LiClO 4），溶于碳酸丙烯酯（PC ）和1、2-二甲氧基乙烷（DME ）的混合有机溶剂中， 电极反应为：
负极反应：Li ﹣e ﹣=Li +
正极反应：MnO 2 + Li + +e ﹣= LiMnO 2 总反应：Li+ MnO 2 = LiMnO 2
该种电池的电动势为2.69V ，重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电1000次后仍能维持其能力的90%，贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等．
（5）铝﹣空气﹣海水电池
1991年，我国首例以铝﹣空气﹣海水为材料组成的新型电池用作航海标志灯．该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流．
工作原理：
负极：4Al﹣12e﹣= 4Al3+
正极：3O
2+6H
2
O+12 e﹣=12OH﹣
总反应：4Al+3O
2+6H
2
O = 4Al（OH）
3
特点：这种海水电池的能量比“干电池”高20﹣50倍．
（6）高能电池﹣锂电池
该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池．由于锂的相对原子质量很小，所以比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大，使用寿命长，适用于动物体内（如心脏起搏器）．因锂的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂．如作心脏起搏器的锂﹣碘电池的电极反
应式为：负极：2Li﹣2e﹣ = 2Li+正极：I
2+2e﹣ = 2 I﹣总反应式为：2Li+I
2
= 2LiI
练习：（9分）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，
其中电解质LiCIO
4。溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO
2
晶格中，生成LiMnO
2
。
回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由____极流向____极。（填字母）
（2）电池正极反应式为。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？____（填“是”或“否”），原因是____________。
（4）MnO
2可与KOH和KClO
3
，在高温下反应，生成K
2
MnO
4
，反应的化学方程式为_______________。
K 2MnO
4
在酸性溶液中歧化，生成KMnO
4
和MnO
2
的物质的量之比为___________。
二、二次电池
1、定义：二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生．这类电池可以多次重复使用．
2、常见的二次电池：
（1）铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO
2
，
负极板上覆盖有Pb，电解质是H
2SO
4
．
铅蓄电池放电的电极反应如下： 负极：Pb+SO 42﹣﹣2e ﹣=PbSO 4（氧化反应）
正极：PbO 2+SO 42﹣十4H ++2e ﹣=PbSO 4+2H 2O （还原反应） 总反应：Pb+PbO 2+2H 2SO 4=2PbSO 4十2H 2O 铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程： 阴极：PbSO 4+2e ﹣=Pb+SO 42﹣（还原反应）
阳极：PbSO 4+2H 2O ﹣2e ﹣=PbO 2+SO 42﹣十4H +（氧化反应） 总反应：2PbSO 4十2H 2O=Pb+PbO 2+2H 2SO 4 可以把上述反应写成一个可逆反应方程式： Pb+PbO 2+2H 2SO 4?2PbSO 4十2H 2O
练习：已知铅蓄电池的工作原理为Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4
2PbSO 4＋2H 2O ，现用如图装置进行
电解(电解液足量)，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，铅蓄电池正极反应式为 ，放电过程中电解液的密度 (填“减小”、“增大”或“不变”)。
(2)Ag 电极的电极反应式是 ，该电极的电极产物共 g 。 (3)Cu 电极的电极反应式是 ，CuSO 4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量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x 表示 。
a ．各U 形管中产生的气体的体积
b ．各U 形管中阳极质量的减少量
c ．各U 形管中阴极质量的增加量
（2）碱性镍镉电池：该电池以Cd 和NiO （OH ）（氢氧化镍酰）作电极材料，NaOH 作电解质溶液． 负极：Cd+2OH ﹣﹣2e ﹣=Cd （OH ）2
正极：2NiO（OH）+2H
2O+2e﹣=2Ni（OH）
2
+2OH﹣
总反应式为：Cd+2NiO（OH）+2H
2O=Cd（OH）
2
+2Ni（OH）
2
充电时：阳极发生如下反应
Ni(OH)
2–e- + OH- = NiO(OH) + H
2
O
阴极发生的反应：
Cd(OH)
2
+ 2e-= Cd + 2OH-
总反应为：2Ni(OH)
2 + Cd(OH
)2
= 2NiO(OH)+ Cd+ 2 H
2
O
从上述两种蓄电池的总反应式可看出，铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，同时还消耗电解质硫酸，使溶液中的自由移动的离子浓度减小，内阻增大，导电能力降低．而镍﹣镉电池在放电时只消耗水，电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变化，内阻几乎不变，导电能力几乎没有变化．
练习：镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：
Cd+2NiOOH+ 2H
2O Cd（OH）
2
+2Ni（OH）
2
，由此判断错误的是：（）
A．放电时，Cd作负极
B．放电时，NiO(OH)作负极
C．电解质溶液为碱性溶液
D．放电时，负极反应为Cd+2OH-－2e-=Cd(OH)
2
（3）氢镍可充电池：该电池是近年来开发出来的一种新型可充电池，可连续充、放电500次，可以取代会产生镉污染的镍﹣镉电池．
负极：H
2+2OH﹣﹣2e﹣=2H
2
O
正极：2NiO（OH）+2H
2O+2e﹣=2Ni（OH）
2
+2OH﹣
总反应式为：H
2+2NiO（OH）=2Ni（OH）
2
练习：氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，可以取代会产生隔污染的镉镍电池。氢镍电池的
总反应式H
2+NiO(OH)Ni(OH)
2
，根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）
A．电池放电时，电池负极周围溶液pH不断增大 B．电池放电时，镍元素被氧化C．电池充电时，氢元素被氧化 D．电池放电时，H
2
是负极三、燃料电池
又称连续电池：一般以天然燃料或其它可燃物质如H
2、CH
4
等作为负极反应物质，以O
2
作为
正极反应物质而形成的．燃料电池体积小、质量轻、功率大，是正在研究的新型电池之一．（1）氢氧燃料电池主要用于航天领域，是一种高效低污染的新型电池，一般用金属铂（是一种
惰性电极，并具有催化活性）或活性炭作电极，用40%的KOH 溶液作电解质溶液．其电极反应式为：
负极：2H 2+4OH ﹣﹣4e ﹣=4H 2O 正极：O 2+2H 2O+4e ﹣=4OH ﹣ 总反应式为：2H 2+O 2=2H 2O
（2）甲烷燃料电池用金属铂作电极，用KOH 溶液作电解质溶液． 负极：CH 4+10OH ﹣﹣8e ﹣=CO 3 2﹣+7H 2O 正极：2O 2+4H 2O+8e ﹣=8OH ﹣
总反应式为：CH 4+2O 2+2KOH =K 2CO 3+3H 2O
（3）甲醇燃料电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型手机电池，电量是现有镍氢电池或锂电池的10倍． 负极：2CH 4O+16OH ﹣﹣12e ﹣=2CO 3 2﹣+12H 2O 正极：3O 2+6H 2O+12e ﹣=12OH ﹣
总反应式为：2CH 4O+3O 2+4OH ﹣=2CO 3 2﹣+6H 2O
（4）固体氧化物燃料电池该电池是美国西屋公司研制开发的，它以固体二氧化锆﹣氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O 2﹣在其间通过． 负极：2H 2+2O 2-﹣4e ﹣
=2H 2O 正极：O 2+4e ﹣=2O 2﹣ 总反应式为：2H 2+O 2 =2H 2O
练习：固体氧化物燃料电池（SOFC ）以固体氧化物作为电解质，O 2-可以在其内部自由通过。其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是[ ]
A ．电极b 为电池负极，电极反应式为O 2+4e -==2O 2-
B ．固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
C ．若H 2作为燃料气，则接触面上发生的反应为H 2+2OH -－4e -==2H ++H 2O
D ．若C 2H 4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C 2H 4+6O 2-－12e -==2CO 2+2H 2O （5）熔融盐燃料电池：
该电池用Li 2CO 3和的Na 2CO 3熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO 2的混合气为
阴极助燃气，制得在6500C 下工作的燃料电池．熔融盐燃料电池具有高的发电效率． 负极：2CO+2CO 3 2﹣﹣4e ﹣=4CO 2 正极：O 2+2CO 2+4e ﹣=2CO 3 2﹣ 总反应式为：2CO+O 2=2CO 2． 5．化学腐蚀和电化腐蚀的区别
化学腐蚀
电化腐蚀 一般条件 金属直接和强氧化剂接触 不纯金属，表面潮湿 反应过程 氧化还原反应，不形成原电池。
因原电池反应而腐蚀
有无电流 无电流产生
有电流产生
反应速率 电化腐蚀＞化学腐蚀
结果
使金属腐蚀 使较活泼的金属腐蚀
6.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别
电化腐蚀类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀 条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 正极反应 O 2 + 4e - + 2H 2O == 4OH -
2H + + 2e -==H 2↑ 负极反应 Fe －2e -==Fe 2+
Fe －2e -==Fe 2+ 腐蚀作用
是主要的腐蚀类型，具有广泛性
发生在某些局部区域内
7．金属的防护
⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。
⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。 ⑶电化学保护法
①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。 ②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极 8．电解池的阴阳极判断：
⑴由外电源决定：阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极； ⑵根据电极反应: 氧化反应→阳极 ；还原反应→阴极
⑶根据阴阳离子移动方向：阴离子移向→阳极；阳离子移向→阴极， ⑷根据电子几点流方向：电子流向: 电源负极→阴极；阳极→电源正极 电流方向: 电源正极→阳极；阴极→电源负极
9.电解时电极产物判断：
⑴阳极：如果电极为活泼电极，Ag以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+
如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，4OH-- 4e-= 2H
2O+ O
2
阴离子放电顺序S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > NO
3- > SO
4
2- > CO
3
2- > F-
即：活性阳极（金属）>无氧酸根离子> OH- >含氧酸根离子 > F-
⑵阴极：（阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序即金属活动顺序表的反表，金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱:
K+ 10．电解、电离和电镀的区别 电解电离电镀条件 受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用 实质阴阳离子定向移动，在两 极发生氧化还原反应 阴阳离子自由移动， 无明显的化学变化 用电解的方法在金属表面镀上 一层金属或合金 实例CuCl 2电解 ==== Cu＋Cl2↑ CuCl 2 ==Cu2++2Clˉ 阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 关系先电离后电解，电镀是电解的应用11．电镀铜、精炼铜比较 电镀铜精炼铜 形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴 极，电镀液必须含有镀层金属 的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液 电极反应阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+等 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小12．电解方程式的实例（用惰性电极电解）： 电解质溶液阳极反应式阴极反应式 总反应方程式 （条件：电解） 溶液酸碱性 变化 CuCl 22Cl--2e-=Cl 2 ↑Cu2+ +2e-= Cu CuCl 2 = Cu +Cl 2 ↑—— HCl 2Cl--2e-=Cl 2↑2H++2e-=H 2 ↑2HCl=H 2 ↑+Cl 2 ↑酸性减弱 Na 2SO 4 4OH--4e-=2H 2 O+O 2 ↑2H++2e-=H 2 ↑2H 2 O=2H 2 ↑+O 2 ↑不变 H 2SO 4 4OH--4e-=2H 2 O+O 2 ↑2H++2e-=H 2 ↑2H 2 O=2H 2 ↑+O 2 ↑ 消耗水，酸 性增强 NaOH 4OH--4e-=2H 2O+O 2 ↑2H++2e-=H 2 ↑2H 2 O=2H 2 ↑+O 2 ↑ 消耗水，碱 性增强 NaCl 2Cl--2e-=Cl 2↑2H++2e-=H 2 ↑ 2NaCl+2H 2 O=H 2 ↑+Cl 2 ↑+ 2NaOH H+放电，碱 性增强 CuSO 44OH--4e-=2H 2 O+O 2 ↑Cu2+ +2e-= Cu 2CuSO 4 +2H 2 O=2Cu+ O 2 ↑+2H 2 SO 4 OHˉ放电, 酸性增强 13，以惰性电极电解电解质溶液的规律： ⑴电解水型：电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀H 2SO 4 、NaOH溶液、Na 2 SO 4 溶液： 阳极：4OH--4e-=2H 2O+O 2 ↑阴极：2H++2e-=H 2 ↑总反应：2H 2 O 电解 ==== 2H2↑ + O2↑， 溶质不变，pH 分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。 ⑵电解电解质：无氧酸（HF除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl 2 阳极：2Cl--2e-=Cl 2↑阴极：Cu2+ +2e-= Cu 总反应：CuCl 2 = Cu +Cl 2 ↑ ⑶放氢生成碱型：活泼金属的无氧酸盐（F化物除外）如NaCl 阳极：2Cl--2e-=Cl 2↑阴极：2H++2e-=H 2 ↑总反应：2NaCl+2H 2 O=H 2 ↑+Cl 2 ↑+2NaOH 公式：电解质+H 2O→碱+ H 2 ↑+非金属 ⑷放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO 4 阳极：4OH--4e-=2H 2O+O 2 ↑阴极：Cu2+ +2e-= Cu 总反应：2CuSO 4+2H 2 O=2Cu+ O 2 ↑+2H 2 SO 4 公式：电解质+H 2O→酸+ O 2 ↑+金属 电解NaCl溶液： 2NaCl+2H 2O 电解 ====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，pH增大 8．电解原理的应用 A、电解饱和食盐水（氯碱工业） ⑴反应原理 阳极： 2Cl- - 2e-== Cl 2 ↑ 阴极： 2H+ + 2e-== H 2 ↑ 总反应：2NaCl+2H 2O 电解 ==== H2↑+Cl2↑+2NaOH ⑵设备（阳离子交换膜电解槽） ①组成：阳极—Ti、阴极—Fe ②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。 ⑶制烧碱生产过程（离子交换膜法） ①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO 42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl 2 溶液 →加入Na 2CO 3 溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR) ②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H 2 O从阴极区加入。阴极H+放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。 B、电解冶炼铝 ⑴原料：（A）冰晶石：Na 3AlF 6 = 3Na++ AlF 6 3- （B）氧化铝：铝土矿 NaOH ——→ 过滤 NaAlO 2 CO 2 ——→ 过滤 Al(OH) 3 ? → Al2O3 ⑵ 原理：阳极 2O2－－ 4e- =O 2 ↑ 阴极 Al3＋+ 3e- =Al 总反应：4Al3++6O2ˉ电解 ====4Al+3O2↑ ⑶ 设备：电解槽（阳极C、阴极Fe）因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O 2→ CO+CO 2 ， 故需定时补充。 C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。 ⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理： 阳极 Zn－2eˉ = Zn2+ 阴极 Zn2++2eˉ= Zn ⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。 ⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反应。 ⑷电镀液中加氨水或 NaCN的原因：使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。 D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。 E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。 习题精练 1．(00全国)下列关于实验现象的描述不正确 ．．．的是（C） A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B．用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌 C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快 2．(00苏浙理综)钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是（ C ） A．2H++2e →H 2 B．2H 2 O+O 2 +4e →4OH— C．Fe－2e →Fe2+ D．4OH—－4e →2H 2O+O 2 3．(04广西)pH=a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 ） A．NaOH B．H 2SO 4 C．AgNO 3 D．Na 2 SO 4 4．(01年上海)铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ D）A．阴极B．正极C．阳极D．负极 5．用铂电极（惰性）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H 2和O 2 的是（AC） A．稀NaOH溶液 B．HCl溶液 C．酸性MgSO 4溶液 D．酸性AgNO 3 溶液 6．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（BC）A．原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C．原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D．原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 7．(00上海)在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e→Ag在电极上放电，其析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（B） A．1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g 8．(02上海)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl 2 被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 （ B ） A ．a 为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl B ．a 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl C ．a 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl D ．a 为阴极，b 为阳极；HClO 和NaCl 9．(02春季理综)通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为＋1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n （硝酸银）︰n （硝酸亚汞）＝2︰1，则下列表述正确的是 （ D ） A ．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n （银）︰n （汞）＝2︰1 B ．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C ．硝酸亚汞的分子式为HgNO 3 D ．硝酸亚汞的分子式为Hg 2(NO 3)2 10．(03江苏)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 （ D ） 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 11．右图是电解CuCl 2溶液的装置，其中c 、d 为石墨电极。则下列有关的判断正确的是 （ C ） 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 12．(03春季理综)家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生．．．的化学反应是 （ D ） A ．4Fe(OH)2+2H 2O+O 2＝4Fe(OH)3↓ B ．2Fe+2H 2O+O 2＝2Fe(OH)２↓ C ．2H 2O+O 2+4e ＝４OH － D ．Fe －3e ＝Fe 3+ 13．镍镉（Ni —Cd ）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行： Cd+2NiO(OH)+2H 2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 由此可知，该电池放电时的负极材料是 （C ） A ．Cd(OH)2 B ．Ni(OH)2 C ．Cd D ．NiO(OH) 14．(04江苏)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO 2(s)+H 2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn 2O 3(s) 下列说法错误．．的是 （ C ） A ．电池工作时，锌失去电子 B ．电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)+H 2O(1)+2e —=Mn 2O 3(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0.2mol 电子，锌的质量理论上减小6.5g 15．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确．．．的是（ B ） A ．a 电极是负极 B ．b 电极的电极反应为：4OH —－4e →2H 2O+O 2 C ．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D ．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 16．(03广东)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 （ D ） 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 17．(99全国)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢 镍电池的总反应式是 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是 （ CD ） A ．电池放电时，电池负极周围溶液的PH 不断增大 B ．电池放电时，镍元素被氧化 C ．电池充电时，氢元素被还原 D ．电池放电时，H 2是负极 18．(99全国)惰性电极电解M （NO 3）x 的水溶液，当阴极上增重ag 时，在阳极上同时产生bL 氧 气（标准状况）：从而可知M 的原子量为 （ C ） A ． b ax 4.22 B ．b ax 2.11 C ． b ax 6.5 D ．b ax 5.2 19．(98全国)下列关于铜电极的叙述正确的是 （ AC ） A ．铜锌原电池中铜是正极 B ．用电解法精炼粗铜时铜作阳极 C ．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D ．电解稀硫酸制H 2、O 2时铜作阳极 4．(04全国理综)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a ；X 、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。 请回答以下问题： （1）若X 、Y 都是惰性电极，a 是饱和NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 ①电解池中X 极上的电极反应式为2H ++2e →H 2 。在X 极附近观察到的现象是放出气体溶液变红。 ②Y 电极上的电极反应式为 2Cl --2e →Cl 2，检验该电极反应产物的方法是 将湿润的KI 淀粉试纸放在Y 极附近，试纸变蓝 （2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a 选用CuSO 4溶液，则 ①X 电极的材料是 纯铜，电极反应式是 Cu 2+ + 2e = Cu 。 ②Y 电极的材料是 粗铜，电极反应式是 Cu - 2e = Cu 2+ 。 （说明：杂质发生的电极反应不必写出） 5．(04全国理综)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答： （1）阳极上的电极反应式为__2I --2e →I 2_____。 （2）阴极上的电极反应式为____2H ++2e →H 2____________。 （3）原上层液体是___KI 水溶液_____________________________________。 （4）原下层液体是____CCl 4___________________________。 （5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是_I 2在CCl 4中溶解度远大于在水中 的溶解度，所以大部分I 2被CCl 4萃取。_______________________。 （6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是____焰色反应____________________，现象是_______透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色 。 17．（17分）工业上为了除去含Cr 2O 72-离子的酸性废水，采用以下处理方法： 往工业废水中加入适量的食盐水1~2g/L ；以铁作为电极进行电解,鼓入空气，经过一段时间后，使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准。其原理是将Cr 2O 72-离子还原为可溶性三价铬离子；在电解除铬过程中，溶液的pH 不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。根据上述原理回答下列问题： (1)用铁作为电极电解时，电极反应式为：阳极 Fe -2e →Fe 2+_ ，阴极 __2H ++2e →H 2__ ；加入食盐的目的是 增大溶液的导电性 。 (2)在水溶液中将Cr 2O 72-离子还原成Cr 3+离子的还原剂为溶液中的 Fe 2+ 离子，此氧化还原反应的离子方程式是 Cr 2O 72- + 6Fe 2+ + 14H + = 2Cr 3+ + 6Fe 3+ + 7H 2O 。 (3)在处理废水的过程中，溶液的pH 不断升高，由酸性变为碱性是通过 阴极H + 放电 和 上述反应消耗H + 途径来实现的。 (4)将Cr 3+转变成不溶性氢氧化物的离子方程式为 Cr 3+ + 3OH - = Cr （OH ）3 ↓ ，同时还有 Fe （OH ）3 沉淀生成。 18．（30分）人们应用原电池原理制作了多种电池，请根据题中提供的信息，填写空格。 （1）电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag 2O 和Zn ，电解液为KOH 溶液。工作时电池总反应为：Ag 2O+Zn+H 2O=2Ag+Zn(OH)2。 ①工作时电流从 Ag 2O 极流向 Zn 极（两空均选填“Ag 2O ”或“Zn ”）。 ②电极反应式为：正极 Ag 2O+ H 2O +2e =2Ag+2OH - ，负极 Zn -2e +2OH -= Zn(OH)2。 ③工作时电池正极区的pH 增大 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。爱迪生蓄电池 分别在充电和放电时发生的反应为：Fe+NiO 2+2H 2O Fe(OH)2+Ni(OH)2。 ①放电时，正极为 NiO 2 。正极的电极反应式为 NiO 2+2H 2O +2e = 2OH - +Ni(OH)2。 ②充电时，阴极的电极反应式为 Fe(OH)2+2e = Fe + 2OH - 。 ③该蓄电池中的电解质溶液应为 碱性 （选填“酸性”或“碱性”）溶液。 （3）1991年我国首创以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20~50倍。试写出这种新型电池的电极反应式： 正极 O 2 + 4e + 2H 2O = 4OH - ，负极 Al -3e = Al 3+ 。 （4）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用Li 2CO 3和Na 2CO 3的熔融盐混合物 作电解质，CO为负极燃气，空气与CO 2 的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。 已知负极反应式为：2CO+2CO 32-=4CO 2 +4e-。则正极反应式为 O 2 + 2CO 2 +4e = 2CO 3 2-， 总电池反应式为2CO+O 2 = 2CO 2 。 （5）氢镍电池是新型的二次电池，它的突出优点是循环寿命长，1987年起在地球同步轨道条件下工作寿命超过10年。其正极为氧化镍，负极为氢电极。电解质溶液为密度1.3g/cm3左右的氢 氧化钾水溶液。电池总反应为：H 2+2NiOOH2Ni(OH) 2 。则放电时的电极反应式为： 正极 2NiOOH + 2e + 2H 2O = 2Ni(OH) 2 + 2OH-，负极H 2 + 2OH- -2e = 2H 2 O 。 电化学基础知识归纳（含部分扩展内容）（珍藏版） 特点：电池总反应一般为自发的氧化还原反应，且为放热反应（△H<0）；原电池可将化学能转化为电能 电极负极：一般相对活泼的金属溶解（还原剂失电子，发生氧化反应） 正极：电极本身不参加反应，一般是电解质中的离子得电子（也可能是氧气等氧化剂），发生还原反应 原电池原理电子流向：负极经导线到正极 电流方向：外电路中，正极到负极;内电路中，负极到正极 电解质中离子走向：阴离子移向负极，阳离子移向正极 原电池原理的应用：制成化学电源（实用原电池）;金属防腐（被保护金属作正极）;提高化学反应速率；判断金属活性强弱 一次电池负极：还原剂失电子生成氧化产物（失电子的氧化反应） 正极：氧化剂得电子生成还原产物（得电子的还原反应） 放电：与一次电池相同 二次电池规则：正极接外接电源正极，作阳极;负极接外接电源负极，作阴极（正接正，负接负） 充电阳极：原来的正极反应式反向书写（失电子的氧化反应） 原电池阴极：原来的负极反应式反向书写（得电子的还原反应） 化学电源电极本身不参与反应（一般用多孔电极吸附反应物），总反应相当于燃烧反应 负极：可燃物（如氢气、甲烷、甲醇等）失电子被氧化（注意电解质的酸碱性） 电极反应正极：O得电子被还原，具体按电解质不同通常可分为4种 2 燃料电池碱性介质：O+4e-+2H O==4OH- 22 酸性介质：O+4e-+4H+==2H O 22 电解质不同时氧气参与的正极反应固体或熔融氧化物（传导氧离子）：O+4e-==2O2- 2 第1页质子交换膜（传导氢离子）：O+4e-+4H+==2H O 22 特殊原电池:镁、铝、氢氧化钠，铝作负极;铜、铝、浓硝酸，铜作负极;铜、铁、浓硝酸，铜作负极，等 特点：电解总反应一般为不能自发的氧化还原反应；可将电能转化为化学能 活性电极：阳极溶解（优先），金属生成金属阳离子 阳极惰性电极一般为阴离子放电，失电子被氧化，发生氧化反应 （接电源正极）（石墨、铂等）常用放电顺序是：Cl->OH->高价态含氧酸根（还原性顺序）， 发生氧化反应，相应产生氯气、氧气 电解原理电极反应 阴极电极本身一般不参加反应，阳离子放电，得电子被还原，发生还原反应 （接电源负极）常用放电顺序是：Ag+>Cu2+>H+>活泼金属阳离子（氧化性顺序）， 相应产生银、铜、氢气 电流方向：正极到阳极再到阴极最后到负极 电子流向：负极到阴极，阳极到正极(电解质溶液中无电子流动，是阴阳离子在定向移动） 离子流向：阴离子移向阳极（阴离子放电），阳离子移向阴极（阳离子放电） 常见电极反应式阳极：2Cl--2e-==Cl↑,4OH--4e-==O↑+2H O或2H O-4e-==O↑+4H+（OH-来自水时适用） 22222 电解池阴极：Ag++e-==Ag,Cu2++2e-==Cu,2H++2e-==H↑或2H O+2e-==H↑+2OH-（H+来自水时适用） 222 电解水型：强碱、含氧强酸、活泼金属的含氧酸盐，如：NaOH、KOH、H SO、HNO、Na SO溶液等 24324 电解溶质型：无氧酸、不活泼金属的含氧酸盐，如：HCl、CuCl溶液等 2 常见电解类型电解溶质+水（放氢生碱型）：活泼金属的无氧酸盐，如：NaCl、KCl、MgCl溶液等 2 电解溶质+水（放氧生酸盐）：不活泼金属的含氧酸盐，如：CuSO、AgNO溶液等 43 氯碱工业的基础：电解饱和食盐水制取氯气、氢气和氢氧化钠 第2页 第四章电化学基础练习题 1．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示 意图如下，电解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2O↑。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0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。 2．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一一2e一=C12↑ 3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计成如右图所示 的原电池。下列判断不正确 ．．．的是（） A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极 4．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为点解液，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 5．钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；③ 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。下列说法正确的是（） A．反应①、②中电子转移数目相等B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀（） 6．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，可减缓船体的腐蚀速率 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 7.右图装置中，U型管内为红墨水，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 8.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、 Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应（） 第四节金属的电化学腐蚀与防护 教学目标： 知识与技能： 1、了解金属腐蚀的危害及金属腐蚀的本质原因； 2、了解金属腐蚀的种类，发生腐蚀的反应式的书写； 3、掌握金属防护的方法。 过程与方法： 1、培养学生依据事实得出结论的科学方法； 2、培养学生的观察能力。 情感态度与价值观： 增强学生的环保意识 教学重点、难点： 金属的电化学腐蚀 课时安排：1课时 教学方法： 教学过程： 引入]在日常生活中，我们经常可以看到一些美丽的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽。如：铁器会生锈、铜器会长出铜绿。实际上金属的生锈，其主要原因与原电池的形成有关，下面我们就来分析一下金属腐蚀的原因。 板书]第四节金属的电化学腐蚀与防护 阅读]请同学们阅读课本P84内容回答下列问题： 什么是金属腐蚀？金属的腐蚀有哪几种？ 学生阅读后回答]金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 板书]一、金属的电化学腐蚀 1、金属的腐蚀 （1）概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程 提问]生活中你所了解的金属腐蚀有哪些？ 回答]铁生锈、铜长出铜绿、铝锅出现白色的斑点等。 提问]金属腐蚀的原因是什么？ 回答]金属由单质变成化合物，使电子被氧化。 板书]（2）金属腐蚀的本质：M—ne—=M n+ 讲述]金属腐蚀为失电子，是内因。金属越活泼，越易失电子，越易被腐蚀。金属腐蚀还与外因有关，即与金属接触的介质不同，发生的腐蚀情况也不同。 板书]（3）金属腐蚀的类型： ①化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等。 讲述]上面的腐蚀没有形成原电池，还有一类是在腐蚀过程中形成了原电池。 板书]②电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀。 引导]请同学们讲述一下钢铁在潮湿的环境中生锈的过程。 学生]在潮湿的空气中，，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜是含有少量H+和OH—还溶解了O2等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。 投影]钢铁的电化学腐蚀示意图 引导]根据以前所学内容，指出钢铁腐蚀时形成的原电池的正负极，写出电极反应方程式： 指定学生板书] 负极（Fe）：2Fe—4e—=2Fe2+ 正极（C）：O2+2H2O+4e—=4OH— 总反应：2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)2 讲解]Fe(OH)2继续被氧气氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(Fe2O3.xH2O）。这种腐蚀是由于电解质溶液中溶有O2造成的。所以把这种腐蚀叫做吸氧腐蚀。这种腐蚀普遍存在，在电化学腐蚀中为主。如果电解质溶液中有CO2气体或H+时，会有H2放出（析出），所以这种电化学腐蚀也叫做析氢腐蚀。总之，无论是哪种腐蚀，其结果都是水膜中OH—浓度相对增加。 板书]析氢腐蚀 负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+ 正极（C）：2H++2e—=H2↑ 引导]请同学们根据以上学习比较化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系，并填写下表： 投影]（表中内容学生讨论后再显示） 原电池的知识梳理 1、原电池是一种将化学能转变成电能的装置。 2、原电池的构成条件：活动性不同的两个电极、电解质溶液、形成闭合回路。韵语记忆：一强一弱两块板，两极必用导线连，同时插入电解液，活动导体溶里边。 3、只有氧化还原反应才有电子的得失，只有氧化还原反应才可能被设计成原电池（复分解反应永远不可能被设计成原电池）。 4、氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与氧化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。 5、无论什么样电极材料、电解质溶液（或熔融态的电解质）构成原电池，只要是原电池永远遵守电极的规定：电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。 6、在化学反应中，失去电子的反应（电子流出的反应）是氧化反应，得到电子的反应（电子流入的反应）是还原反应，所以在原电池中：负极永远发生氧化反应，正极永远发生还原反应。 7、原电池作为一种化学电源，当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。（1）在外电路： ①电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。 ②电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。 （2）在内电路： ①电解质溶液中的阳离子向正极移动，因为：正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。 ②电解质溶液中的阴离子向负极移动，因为：负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。（硝酸做电解质溶液时，在H+帮助下，NO3-向正极移动得电子放出NO2或NO） 8、原电池的基本类型： （1）只有一个电极参与反应的类型：负极溶解，质量减小；正极本身不参与反应，但是在正极可能有气体产生或正极质量增大。 （2）两个电极都参与反应的类型：例如：充电电池类的：蓄电池、锂电池、银锌电池等。（3）两个电极都不参与反应的类型：两极材料都是惰性电极，电极本身不参与反应，而是由引入到两极的物质发生反应，如：燃料电池，燃料电池的电解质溶液通常是强碱溶液。 【关键字】高中 训练5 金属的电化学腐蚀与防护 [基础过关] 一、金属的腐蚀 1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是 ( ) A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 2．下列事实与电化学腐蚀无关的是 ( ) A．光亮的自行车钢圈不易生锈 B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈 C．铜、铝电线一般不连接起来作导线 D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 3．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是 ( ) A．锡青铜的熔点比纯铜低 B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用 C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程 二、铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀 4．下列关于钢铁的析氢腐蚀的说法中正确的是 ( ) A．铁为正极 B．碳为正极 C．溶液中氢离子浓度不变 D．析氢腐蚀在任何溶液中都会发生 5．在铁的吸氧腐蚀过程中，下列5种变化可能发生的是 ( ) ①Fe由＋2价转化成＋3价②O2被还原③产生H2 ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O ⑤杂质C被氧化除去 A．①②④ B．③④ C．①②③④ D．①②③④⑤ 6．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===2Fe(OH)2。以下说法正确的是 ( ) 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 高中常见的原电池电极反应式的书写练习 一、一次电池 1、伏打电池：（负极—Zn ，正极—Cu ，电解液—H 2SO 4） 负极： 正极： 总反应离子方程式 Zn + 2H + == H 2↑+ Zn 2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀)：（负极—Fe ，正极—C ，电解液——酸性) 负极： 正极： 总反应离子方程式 Fe+2H +==H 2↑+Fe 2+ 3、铁碳电池(吸氧腐蚀)：（负极—Fe ，正极—C ，电解液——中性或碱性) 负极： 正极： 总反应化学方程式：2Fe+O 2+2H 2O==2Fe(OH)2 ； (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al ，正极—Ni ，电解液——NaCl 溶液) 负极： 正极： 总反应化学方程式： 4Al+3O 2+6H 2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、普通锌锰干电池：(负极——Zn ，正极——碳棒，电解液——NH 4Cl 糊状物) 负极： 正极： 总反应化学方程式：Zn+2NH 4Cl+2MnO 2=ZnCl 2+Mn 2O 3+2NH 3+H 2O 6、碱性锌锰干电池：（负极——Zn ，正极——碳棒，电解液KOH 糊状物） 负极： 正极： 总反应化学方程式：Zn +2MnO 2 +2H 2O == Zn(OH)2 + MnO(OH) 7、银锌电池：(负极——Zn ，正极－－Ag 2O ，电解液NaOH ) 负极： 正极 ： 总反应化学方程式： Zn + Ag 2O == ZnO + 2Ag 8、镁铝电池：（负极－－Al ，正极－－Mg ，电解液KOH ） 负极(Al)： 正极(Mg ）： 总反应化学方程式： 2Al + 2OH － + 2H 2O ＝ 2AlO 2－+ 3H 2↑ 9、高铁电池 （负极－－Zn ，正极－－碳，电解液KOH 和K 2FeO 4） 正极： 负极： 总反应化学方程式：3Zn + 2K 2FeO 4 + 8H 2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 10、镁/H 2O 2酸性燃料电池 正极： 负极： 总反应化学方程式：Mg+ H 2SO 4+H 2O 2=MgSO 4+2H 2O 二、充电电池 1、铅蓄电池：（负极—Pb 正极—PbO 2 电解液— 稀硫酸） 负极： 正极： 总化学方程式 Pb ＋PbO 2 + 2H 2SO 4==2PbSO 4+2H 2O 2、镍镉电池（负极－－Cd 、正极—NiOOH 、电解液: KOH 溶液）放电时 负极： 正极： 总化学方程式 Cd + 2NiOOH + 2H 2O===Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 三、燃料电池 1、氢氧燃料电池：总反应方程式： 2H 2 + O 2 === 2H 2O （1）电解质是KOH 溶液（碱性电解质） 负极： 正极： （2）电解质是H 2SO 4溶液（酸性电解质） 负极： 正极： 放电 充电 第四章电化学基础 一、原电池： 1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。 2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 3、电子流向：外电路：负极——导线—— 正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应： Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属） 正极：还原反应： 2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属） 总反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。 （2）从电子的流动方向：负极流入正极 （3）从电流方向：正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向：阳离子流向正极，阴离子流向负极 （5）根据实验现象：①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极 二、化学电池 1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置 3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 （一）一次电池 1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 （二）二次电池 1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。 2、电极反应：铅蓄电池 放电：负极（铅）： Pb－2e- ＝PbSO4↓ 正极（氧化铅）： PbO2＋4H+＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O 充电：阴极： PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+ 阳极： PbSO4＋2e- ＝Pb 两式可以写成一个可逆反应： PbO2＋Pb＋2H2SO4 ? 2PbSO4↓＋2H2O 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池 （三）燃料电池 1、燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池 2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。 ①当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H2－4e- =4H+ 正极：O2＋4e- +4H+ =2H2O 湖北黄石二中《电化学》测试题 满分：110分 时限：90分钟 高存勇 2011.11 选择题每小题只有一个正确答案 1. 如图所示的装置，通电一段时间后，测得甲池中某电极 质量增加2.16 g ，乙池中某电极上析出0.24 g 某金属，下 列说法正确的是 A.甲池是b 极上析出金属银，乙池是c 极上析出某金属 B.甲池是a 极上析出金属银，乙池是d 极上析出某金属 C.某盐溶液可能是CuSO 4溶液 D.某盐溶液可能是Mg(NO 3)2溶液 2.（2011山东）以KCl 和ZnCl 2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是 A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 3.（2011新课标全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni 2O 3+3H 2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2 。下列有关该电池的说法不正确．．． 的是 A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni 2O 3、负极为Fe B. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH --2e -=Fe （OH ）2 C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH 降低 D. 电池充电时，阳极反应为2Ni （OH ）2+2OH --2e -=Ni 2O 3+3H 2O 4．(2011全国II 卷)用石墨做电极电解CuSO 4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 A ．CuSO 4 B ．H 2O C ．CuO D ．CuSO 4·5H 2O 5．（2011上海）用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是 A ．用铜片连接电源正极，另一电极用铂片 B ．用碳棒连接电源正极，另一电极用铜片 C ．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D ．用带火星的木条检验阳极产物 6. (2011海南)一种充电电池放电时的电极反应为：H 2+2OH --2e -=2H 2O ；NiO(OH) +H 2O+e - =Ni(OH)2+OH - 。当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 A. H 2O 的还原 B. NiO(OH)的还原 C. H 2的氧化 D. Ni(OH) 2的氧化 7.（2011海南）根据下图，下列判断中正确的是 A.烧杯a 中的溶液pH 升高 B.烧杯b 中发生还原反应 C.烧杯a 中发生的反应为2H ++2e -=H 2 D.烧杯b 中发生的反应为2Cl --2e -=Cl 2 8.（2010浙江卷）Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电 池中正极的电极反应式为： 2Li ++FeS+2e -＝Li 2S+Fe 有关该电 池的下列中，正确的是 A. Li-Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为+1价 B. 该电池的电池反应式为：2Li+FeS ＝Li 2S+Fe C. 负极的电极反应式为Al-3e -=Al 3+ D. 充电时，阴极发生的电极反应式为：2Li s+Fe-22e Li FeS -+=+ 9.（2011安徽高考）研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间 含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO 2＋2Ag ＋2NaCl=Na 2Mn 5O 10＋2AgCl ，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是： A. 正极反应式：Ag ＋Cl －－e －=AgCl B. 每生成1 mol Na 2Mn 5O 10转移2 mol 电子 C. Na ＋不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl 是还原产物 原电池的特点简析 1.原理认识 例1：关于如图所示装置的叙述中，正确的是 A．铜是阳极，铜片上有气泡产生 B．铜片质量逐渐减少 C．铜离子在铜片表面被还原 D．电流从锌片经导线流向铜片 解析：这是原电池装置，其反应原理是Zn+CuSO4= ZnSO4+Cu。左池中Zn棒失去电子(通过导线流向Cu棒，是负极)成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，带正电荷。右池中由导线流过来的Cu棒(正极)上富集电子，Cu2+获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，SO42-过多，溶液带负电荷。由于盐桥的存在，其中Cl-向ZnSO4溶液迁移，K+向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。 答案：C。 点拨：与同单池的原电池一样，活泼金属做负极，不活泼的金属做负极；为使溶液保持电中性，盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触。 2.设计感知 例2：控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是 A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极 解析：乙中I－失去电子放电，故为氧化反应，A项正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，B项正确；当电流计为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达平衡，C 项正确。加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，而作为负极，D项错。 答案：D。 点拨：有盐桥的原电池的两个电极的材料可以不同，也可以相同，但环境绝对不同。一定要从总反应的原理出发，分析原电池的正负极。 3.知识迁移 例3：已知反应AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O，现设计如下实验装置，进行下述操作： (I)向B杯内逐滴加入浓盐酸，发现微安表指针偏转； (II)若改向B烧杯中滴加40%NaOH溶液，发现微安表指针与(I)实验的反向偏转。 试回答下列问题： (1)两次操作中指针为什么发生偏转？ (2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。 (3)(I)操作过程中C1棒上发生的反应为； (4)(II)操作过程中C2棒发生的反应为。 解析：由于反应AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O是可逆的，也是氧化还原反应。而且满足：①不同环境中的两电极（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。构成原电池的三大要素。 当加酸时，c(H+)增大，平衡向正向移动；C1：2I--2e-=I2，这是负极；C2：AsO43-+2H+ +2e-=AsO33-+H2O，这是正极。 当加碱时，c(OH-)增大，平衡向逆反应方向移动：C1：I2+2e-=2I-，这是正极；C2：AsO33-+ 2OH- -2e-=AsO43-+H2O，这是负极。 答案：(1)两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能。 (2)(I)加酸，c(H+)增大，平衡向正向移动，AsO43-得电子，I-失电子，所以C1极是负极， C2极是正极。(II)加碱，c(OH-)增大，平衡向逆反应方向移AsO33-失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。故化学平衡向不同方向移动，发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即微安表指针偏转方向不同。 (3) 2I-2e-=I2 (4)AsO33-+2OH- -2e-=AsO43-+H2O 第四章《电化学基础》单元测试题 一、单选题(每小题只有一个正确答案) 1.下列叙述中，正确的是() ①电解池是将化学能转变成电能的装置①原电池是将电能转变成化学能 的装置①金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ①不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现①Cu＋ 2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，反应既可以在原电池中实现，也可以在电解池中实 现，其他条件相同时，二种装置中反应速率相同 A． ①①①① B． ①① C． ①①① D． ① 2.铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，研读 下图，下列判断不正确的是() 2? A． K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 4 B．当电路中转移0.2 mol电子时，①中消耗的H2SO4为0.2 mol 2?向c电极迁移 C． K闭合时，①中SO 4 D． K闭合一段时间后断开，①可单独作为原电池，d电极为正极 3.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下： 下列说法不正确的是() A．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀 B．在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为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 4.锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是() A．充电时电极a连接电源的负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn—2e－===Zn2＋ C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大 D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应 5.下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是() A．锌片逐渐溶解 B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．锌为正极，铜为负极 6.下列关于金属的防护方法的说法不正确的是() A．我们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．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接 C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青 7.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是() A．铜电极上发生氧化反应 2?)减小 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO 4 第四章电化学基础 第一节原电池 【思维导图】 【微试题】 1.（2012全国大纲卷）①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上 有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（） A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④ 【答案】B 2.（2012四川高考）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH – 4e–+ H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是（） A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动 B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗 4.48L氧气 C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2 = CH3COOH+ H2O D．正极上发生的反应为：O2+ 4e–+2H2O=4OH– 【答案】C 3.（2011全国新课标）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是（） A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B.电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 C.电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O 【答案】C 4. （2015山东理综卷29、(15分)）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。 （1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液（填化学式），阳极电极反应式为__________ ，电解过 程中Li+向_____电极迁移（填“A”或“B”）。 电化学基础知识点总结 装置特点:化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应)； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极:用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念: 正极：用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理：Zn-2e -=Zn 2+ ２H ++2e － =2 Ｈ2↑ 电解质溶液 电极反应： 负极（锌筒）Ｚn －2ｅ-=Zn 2＋ 正极（石墨)2ＮＨ4＋+2e -=２NH 3＋ H 2↑ ①、普通锌——锰干电池 总反应：Ｚｎ+2NH 4+＝Zn 2+ +2NH 3+H 2↑ 干电池: 电解质溶液：糊状的NH ４Ｃl 特点：电量小,放电过程易发生气涨和溶液 ②、碱性锌——锰干电池 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大,放电电 流增加)； 电解液:由中性变为碱性（离子导电性好)。 正极（PbO 2) ＰｂO 2＋ＳO 42-＋4H ＋+2e -=PbSO ４+２H 2O 负极（Pb ） P ｂ＋SO 42--2ｅ－ =PbSO 4 铅蓄电池:总反应:P ｂO 2+P ｂ+２H 2SO 4 2P ｂSO 4+２H 2O 电解液：1.２5g/cm 3～1．28g/ｃｍ3 的H 2SO 4 溶液 蓄电池 特点:电压稳定。 Ⅰ、镍——镉(Ｎｉ——Cd ）可充电电池; 其它蓄电池 Cd ＋２NiO(O Ｈ）+2H 2Ｏ Cd(OH)２+２N ｉ(ＯH)2 Ⅱ、银锌蓄电池 锂电池 ①、燃料电池与普通电池的区别 不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时 燃料 电极反应产物不断排出电池。 电池 ②、原料:除氢气和氧气外，也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。 负极:２H 2＋2OH --4e -＝4H 2O ;正极:O 2＋2H ２Ｏ+4ｅ 失e -,沿导线传递，有电流产生 溶解 不断 移 向 阳离 子 化 学 电源 简介 放电 充电 放电 放电` 《原电池》常见题型及解法 有关原电池的知识是《考试大纲》要求理解并掌握的重要知识，是高中“电化学”知识的重要组成部分，也是化学和物理两个学科知识和能力的交叉点。现为同学们总结几种常见的应用原电池原理的题型及解法，希望对同学们解决原电池问题会有所帮助。 题型一、判断所给装置是否原电池 解决这类题型必须清楚构成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属作电极（或一种惰性电极，如石墨电极、铂电极。）,例如:Zn-Cu，Cu-Ag，Zn-石墨，Cu-Pt均可以是组成原电池的两个极的材料；（2）电极材料均插入电解质溶液中；（3）两极相连与电解质溶液共同构成闭合回路。要构成一个原电池，必须满足这样的三个条件，缺一不可，缺少其中的任意一个条件均不能构成原电池。 否，不是闭合回路均是是否，非电解 质 是是是在判断一个装置是否原电池时，应该注意这样三点：（1）不要计较电极的形状和大小；（2）不要计较闭合电路的形成方式，可以有导线，也可以不用导线，只要让两个电极互相连通就行；（3）也不必考虑电解质的成份，可以是一种溶质，也可以是多种溶质的电解质溶液；可以是强电解质溶液，也可以是弱电解质溶液。只要符合前面所说的构成原电池的三个条件，就能构成原电池。 题型二、电极反应式的书写： Zn-2e-=Zn2+Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2 +2H2O+4e-=4OH Cu2++2e-=Cu 2Fe3++2e-=2 Fe2+ 一般说来，简单的原电池负极的电极反应一般是负极金属本身失电子变成金属阳离子：R-ne=R n+，比较容易写出；正极上的反应相对复杂一些，需要我们判断出溶液中的哪种微粒在正极板上得电子，这取决于溶液中各种微粒得电子能力的相对大小，这是正确写出正极上电极反应式的关键。常见的有这样三种情况，（1）酸性溶液中，H+得电子，发生析出氢气的反应，可以看作金属的析氢腐蚀；（2）在弱酸性、中性溶液中，通常溶液中的O2得电子，可以看作是负极发生吸氧反应；（3）当溶液中有金属活动顺序表中H后面的金属阳离子时，通常该金属阳离子得电子，例如：Cu2+、Fe3+ 、 Ag+等。 这是一些简单原电池的电极反应式的书写。但是对于一些实用电池的电极反应式的书写，则要认真思考。请看下面这个例子： 例题：铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质溶液为稀硫酸。工作时，电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，其中PbSO4不溶于水也不溶于稀硫酸。根据上述情况判断 (1)蓄电池的负极是____，其电极反应式为____。 (2)蓄电池的正极是____，其电极反应式为____。 (3)蓄电池工作时，其中电解质溶液的pH____（填“增大”、“减小”或“不变”） 解析：从电池的总反应，可以看出Pb的化合价升高、失去了电子，因而作负极。这时，可能会有些同学将电极反应式写做Pb-2e-=Pb2+。这里需要特别提 电解池 【知识一览】 一、电解原理 1．电极反应 2．离子的放电顺序 阴极：（阳离子在阴极上的放电顺序(得e-)） Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阳极：(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-） S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-) (2) 是活性电极时：电极本身溶解放电 3．电解规律： 二、电解原理的应用 1．铜的电解精炼 2．电镀铜 3．电解饱和食盐水——氯碱工业 4．电冶金 【知识与基础】 1．下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是( ) A．电解池是一种将电能转变成化学能的装置 B．电解池中使用的液体只能是电解质溶液 C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应 D．与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应 2．如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现，a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是( ) 3．①电解是将电能转化为化学能；①电能是将化学能转变成电能；①电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；①不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现； ①任何物质被电解时，必导致氧化还原反应发生。这五种说法中正确的是( ) A．①①①① B．①①① C．①① D．①①4．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是( ) A．0.10 mol/L Ag＋B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋D．0.20 mol/L Pb2＋ 5．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( ) A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变 B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1①2 D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1①1 6．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( ) A．4×10－3 mol/L B．2×10－3 mol/L C．1×10－3 mol/L D．1×10－7 mol/L 7．把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，用惰性材料作电极在一 电化学基础 一、原电池 课标要求 1、掌握原电池的工作原理 2、熟练书写电极反应式和电池反应方程式 要点精讲 1、原电池的工作原理 （1）原电池概念：化学能转化为电能的装置，叫做原电池。 若化学反应的过程中有电子转移，我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向的移动，即形成电流。只有氧化还原反应中的能量变化才能被转化成电能；非氧化还原反应的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用，但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。 （2）原电池装置的构成 ①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极。 ②电极材料均插入电解质溶液中。 ③两极相连形成闭合电路。 （3）原电池的工作原理 原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，简易记法：负失氧，正得还。 2、原电池原理的应用 （1）依据原电池原理比较金属活动性强弱 ①电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电流方向是由正极流向负极，二者是相反的。 ②在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。 ③原电池的正极通常有气体生成，或质量增加；负极通常不断溶解，质量减少。 （2）原电池中离子移动的方向 ①构成原电池后，原电池溶液中的阳离子向原电池的正极移动，溶液中的阴离子向原电池的负极移动； ②原电池的外电路电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。 注：外电路：电子由负极流向正极，电流由正极流向负极； 内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 3、原电池正、负极的判断方法： （1）由组成原电池的两极材料判断 一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 （2）根据电流方向或电子流动方向判断。 电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。 （3）根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断 在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 （4）根据原电池两极发生的变化来判断 原电池的负极失电子发生氧化反应，其正极得电子发生还原反应。 （5）根据电极质量增重或减少来判断。 工作后，电极质量增加，说明溶液中的阳离子在电极（正极）放电，电极活动性弱；反之，电极质量减小，说明电极金属溶解，电极为负极，活动性强。 （6）根据有无气泡冒出判断 电极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明电极为正极，活动性弱。 本节知识树 高中化学学习材料 （精心收集**整理制作） 电化学总复习 1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( ) ①金属的腐蚀全部是氧化还原反应②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化 A．①③ B．②③ C．①④ D．①③④ 答案：C 2．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( ) A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 答案：C 解析：本题考查电镀，意在考查考生对电镀原理的理解和应用能力。未通电前，题述装置不能构成原电池，A项错误；锌的析出量与通过的电量成正比，B错；电镀时电解反应速率只与电流大小有关，与温度无关，C项对；镀锌层破损后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，D项错误。 3．为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是( ) A．正极的电极反应方程式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成 C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈 D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快 答案：D 解析：铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极氧气得电子发生还原反 应生成OH－，故将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快；向自来水中加入 NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率；但若将石墨电极换成Mg电极， 则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈。 4．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中错误的是( ) A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，放电时SO2－4向Al电极移动 B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应为Cu－2e－===Cu2＋ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag 时，消耗铜电极32 g 答案：C 解析：由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，Al为负极，原电池的电解质溶液里阴离子移向负极，故A项正确；B项中，Al作负极，失电子被氧化，因电解质溶液为NaOH溶液，故Al应转化为AlO－2，B项正确；由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极材料为Fe，故C项错误；由电子守恒知，当析出1 mol Ag时转移电子1 mol，消耗Cu 0.5 mol，即32 g，故D项正确。 5．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是( )人教版高中化学选修4第四章电化学基础知识归纳
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