化学奥林匹克竞赛辅导资料第五讲-电化学

第五讲氧化还原反应与电化学基础

【知识梳理】

一、氧化还原反应的基本概念

1、氧化数：1970年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）对氧化数的定义是：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。例如，在NaCl中，钠的氧化数为 +1，氯的氧化数为–1。在SO2中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为–2。由此可见，氧化数是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。

确定氧化数的规则：

（1）在单质中，元素的氧化数为零。

（2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数。

（3）在大多数化合物中，氢的氧化数为 +1，只有在活泼金属的氢化物（如NaH,CaH2）中，氢的氧化数为–1。

（4）通常，在化合物中氧的氧化数为–2；但在过氧化物（如H2O2、Na2O2、BaO2）中氧的氧化数为–1；而在OF2和O2F2中，氧的氧化数分别为 +2和 +1。

（5）在所有氟化物中，氟的氧化数为–1。

（6）碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为 +1和 +2。

（7）在中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。在多原子原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带的电荷数。

根据上述原则，可以确定化合物中某元素的氧化数。

2、氧化还原电对

在氧化还原反应中，元素氧化数升高的物质是还原剂，元素氧化数降低的物质是氧化剂。

氧化还原反应是由还原剂被氧化和氧化剂被还原两个半反应所组成的。例如：

Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)

是由半反应Zn(s) Zn2+ + 2e－和Cu2+ + 2e－Cu(s) 所组成。

在半反应中，同一元素的两个不同氧化数的物种组成了电对，其中，氧化数较大的物种称为氧化型，氧化数较小的物种称为还原型。通常电对表示成： / 还原型。

例如：氧化还原反应是由两个电对构成的反应系统。可以表示为：

还原型（1）+氧化型（2）氧化型（1）+ 还原型（2）

二、氧化还原反应方程式的配平

配平氧化还原反应方程式的常用方法有氧化数法和离子–电子法。氧化值法在中学化学中已经学过，其重要原则是还原剂中元素氧化值升高的总数等于氧化剂中元素氧化值降低的总数。这里不在重复。以下我们介绍离子–电子法。

用离子–电子法配平氧化还原反应方程式的原则是：

（1）反应中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂失去电子的总数。

（2）根据质量守衡定律，方程式中等号两边各种元素的原子总数必须相等。

下面分别用酸性溶液和碱性溶液中的氧化还原反应为例介绍离子–电子法的配平步骤。

例1 配平酸性溶液中的反应： KMnO4 + K2SO3 K2SO4 + MnSO4

具体配平步骤如下：

（1）写出主要反应物和产物的离子式：

MnO-

4 + SO-2

3

Mn2+ + SO-2

4

（2）分别写出两个半反应中的电对：

MnO-

4 Mn2+ SO-2

3

SO-2

4

（3）分别配平两个半反应。这是离子电子法的关键步骤。所以离子电子法也叫做半反应法。先根据溶液的酸碱性配平两边各元素的原子：

MnO -4+ 8H

+

Mn 2+

+ 4H 2O

SO -

23+ H 2O

SO -

24+ 2H +

少氧的一边加H 2O ，多氧的一边加H +

，酸性溶液中不能出现OH －

。 再加电子使两边的电荷数相等：

MnO -4+ 8H +

5e －

= Mn 2+

+ 4H 2O ①

SO -23+ H 2O = SO -24+ 2H +

+ 2e －

②

（4）根据两个半反应得失电子的最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应的系数后，消去电子，得到配平的离子方程式。①式×2加②式×5得：

核对等式两边各元素原子个数和电荷数是否相等。

根据题目要求，将离子方程式改写为分子（或化学式）方程式。加入不参与反应阳离子或阴离子，引入的酸根离子以不引入其他杂质，不参与氧化还原反应为原则。此反应中加入的是稀硫酸。

2KMnO 4 + 5K 2SO 3 +3H 2SO 4 = 2MnSO 4 + 5K 2SO 4 + H 2O

例2 将氯气通入热的氢氧化钠溶液中，生成氯化钠和氯酸钠，配平此反应方程式。 配平：此反应是碱性溶液中Cl 2歧化为NaCl 和NaClO 3反应，Cl 2即是氧化剂，又是还原剂

Cl 2 + NaOH ?→?

?

NaCl + NaClO 3 相应的离子方程式为：

Cl 2 + OH –

?→??

Cl –

+ ClO -3

写出两个半反应：

Cl 2

Cl –

Cl 2

ClO -

3

配平两个半反应，碱性溶液中少氧的一边加OH －

，多氧的一边加H 2O ，但不能出现H +

。

Cl 2 + 2e －

= 2Cl

–

③

Cl 2 + 12OH –

= 2ClO -

3 + 6H 2O +10e

－

④

将③式×5+④得

化为简式得：

3Cl 2 + 6OH –

= ClO -3 +5 Cl –

+ 3H 2O

改写为分子方程式：

3Cl 2 + 6NaOH = NaClO 3 + 5NaCl + 3H 2O

用离子– 电子法配平氧化还原反应方程式时，可以不必知道元素的氧化值，转移电子数在配平半反应时即可以确定，这是此法的一个优点。离子电子法特别适合配平水溶液中的氧化还原反应，而配平半反应对于氧化还原反应的有关计算是非常重要的。

2MnO -

4+ 16H + 10e －

= 2Mn 2+ + 8H 2O

+）5SO -23+ 5H 2O = 5SO -24+ 10H + + 10e －

2MnO -4+ 5SO -23+ 6H + = 2Mn 2+ + 5SO -

24+ 3H 2O

5Cl 2 + 10e －

= 10Cl –

+）Cl 2 + 12OH – = 2ClO -3 + 6H 2O +10e

－

6Cl 2 + 12OH – = 2ClO -

3 +10 Cl – + 6H 2O

三、电极电势 1、原电池 （1）原电池的组成

将锌片插入硫酸铜溶液中会自发地发生氧化还原反应： Zn(s) + Cu 2+

(aq)

Zn 2+(aq) + Cu(s) △r )298(0

K H m = – 281.66 kJ ·mol －1

随着反应的进行，金属铜不断地沉淀在锌片上，同时锌片不断地溶解。反应是放热的，化学能转变为热能。如何将化学能转变为电能而产生电流呢？

1863年，J.E.Daniell 将锌片插入ZnSO 4溶液中，用这两个半电池组成了一个电池，称为Daniell 电池。 后来，经过改进，用充满含有饱和KCl 溶液的琼脂胶冻的倒置U 型管作盐桥将两个半电池联通，在锌片和铜片间串联一个安培计。

采用这样的铜–锌原电池获得了电流。

锌片为负极，发生氧化反应：

Zn(s) Zn 2+ + 2e －

铜片为正极，发生还原反应：

Cu 2+

+ 2e

－

Cu(s)

氧化和还原反应分别在两处进行，还原剂失去电子经外电路转移给氧化剂形成了电子的有规则定向流动，产生了电流。这种借助于自发的氧化还原反应产生电流的装置称为原电池。

在原电池中，两个半电池中发生的反应叫做半电池反应或电极反应。 总的氧化还原反应叫做电池反应。铜–锌原电池反应为：

Zn(s) + Cu 2+

(aq)

Zn 2+

(aq) + Cu(s)

原电池可以用简单的符号表示，称为电池符号（或电池图示）。例如铜–锌原电池的符号为：

Zn(s)∣ZnSO 4(1c )‖CuSO 4(2c )∣Cu(s)

在电池符号中，将负极写在左边，正极写在右边，用单竖线表示相与相间的界面，用双竖线表示盐桥。 有些原电池需要用铂片或石墨作电极。例如：

Pt ∣Sn 2+

(1c ),Sn 4+

('1c )‖Fe 3+

(2c ), Fe 2+

('

2c )∣Pt

相应的电池反应为：

2Fe 3+

(aq) + Sn 2+

(aq)

Fe 2+(aq) + Sn 4+

(aq)

（2）原电池的电动势

原电池的两极用导线连接时有电流通过，说明两极之间存在着电势差在外电路电流趋于零时，用电位计测定正极与负极间的电势差，用MF E 表示原电池的电动势等于正极的电极电势与负极的电极电势之差：

MF E =)(+E －)(-E （10-1）

原电池的电动势与系统的组成有关。当原电池中的各物质均处于标准态时，测得的原电池的电动势称为标准电动势，用0

MF E 表示。

MF

E =0)(+E －0)(-E （10-2） 例如，25℃在铜–锌原电池中，当c (Cu 2+

) =1.0 mol·L －1

, c (Zn 2+

) =1.0 mol·L －1

时，测得的电池电动势0

MF E =1.10

V 。

2、电极电势

（1）电极电势的产生

原电池的电动势是组成原电池的两个电极电势之差。每个电极的电势是如何产生的呢？以金属电极为例，将金属浸入其盐溶液时，在金属与其盐溶液接触的界面上会发生金属溶解和金属离子沉淀两个不同的过程：

当这两个过程速率相等时，达到动态平衡。如果是较活泼的金属(如锌)，金属表面带负电荷，而靠近金属的溶液带正电荷，形成了双电层，产生了电势差，称为电极电势。对于不活泼的金属(如铜)，则情况刚好相反，金属表面带正电荷，而靠近金属的溶液带负电荷。但也形成双电层，产生电极电势。

电极电势的绝对值尚无法测定。通常要选定一个参比电极，以其电极电势为基准，与其他电极相比较，从而确定其他电极的电极电势相对值。通常选取的参比电极是标准氢电极。

（2）标准电极的确定 ①标准氢电极

将镀有一层海绵状铂黑的铂片浸入H +

浓度为1.0 mol ·l －1

的酸性溶液中，不断通入压力为100 kPa 的纯净氢气。铂黑吸附氢气达到饱和。这样的氢电极即为标准氢电极，电极反应为：

2H +

(aq) +

H 2(g)

规定在298.15 K 时，其标准电极电势为零，即0

)/(2

H H E += 0 ②甘汞电极

实际应用中常常使用甘汞电极作参比电极。甘汞电极的电极反应为：

Hg 2Cl 2(s) + 2e

－

2Hg(l) + 2Cl －

(aq)

饱和甘汞电极的电极电势为0.2415 V 。

③其他标准电极电势的确定

通过实验测定某电极标准电极电势的方法是：以标准氢电极为负极，待测标准电极为正极组成原电池，测定该电池的标准电池电动势。由于标准氢电极电势为零，所以测得的标准电池电动势在数值上就等于待测电极的标准电极电势。例如，将标准氢电极与标准铜电极组成原电池：

Pt ∣H 2(100kPa)∣H +(1.0 mol ·l －1)‖Cu 2+(1.0 mol ·l －1

)∣Cu(s)

测得标准电池电动势0

MF E = 0.340 V

由于 0

MF E =0)(+E －0)(-E =0)/(2Cu Cu E +－0)/(2

H H E +=0)/(2Cu Cu E +

所以 0

)/(2Cu Cu E += 0.340 V

由于铜电极为正极，其电极反应为还原反应：Cu 2+

(aq) + 2e －

Cu(s)

所以实验测得的标准电极电势为标准还原电极电势。 同理，可以确定标准锌电极电势 0

)/(2Zn Zn E += – 0.762 V

按照此方法，可以测定许多电对的标准还原电极电势。在无机化学教材的附表或化学手册中可以查到298.15K 时常用标准还原电极电势的数据。

（3）Nernst 方程式及其应用 对于电极

氧化型 + z e －

还原型

标准状态时 △r 0m G = –0

zFE

非标准状态时 △r m G = –zFE 代入等温方程式得：

)

()(ln

0还原型氧化型c c zF RT E E -

= （10-9）

298.15K 时

)

()(lg 0592.0)15.298()15.298(0还原型氧化型c c z V K E K E -

= （10-10）

利用此式，可以计算298.15K 时非标准态时的电极电势。应该注意，z 为电极反应转移电子数。c (氧化型)包括电极反应中氧化型一侧各物种的浓度幂，c (还原型)包括电极反应中还原型一边各物种的浓度幂。

由电极反应的Nernst 方程式可以看出：c (氧化型)增大，电极电势增大；c (还原型)增大，电极电势减小。 ②生成沉淀或配合物对电极电势的影响

在电极反应中，加入沉淀试剂或配位剂时，由于生成沉淀或配合物，会使离子的浓度改变，结果导致电极电势发生变化。

（a ）沉淀的生成对电极电势的影响

Ag +

/Ag 电对为例。298.15K 时，0

)/(Ag Ag E +=0.799 V

相应的电极反应为：Ag +(aq) + e －

Ag(s)

其Nernst 方程式为：

)/(Ag Ag E +=0)

/(Ag Ag

E +

+0.0592 lg 0

)(c Ag c + 若加入NaCl ，生成AgCl 沉淀。

0)(AgCl cp K =1.8×10–10， 0

)(0/)(/)(c

Cl c K c Ag c AgCl sp -+= 代入上述Nernst 方程，

)

(0)/()/(/)(ln

0592.0c

Cl c K V E E AgCl cp Ag Ag Ag Ag -+=++

当c (Cl -) = 1.0mol ·l –1

时,

0)

(0

)

/()/(/)(ln

0592.0c

Cl c K V E

E AgCl cp Ag Ag Ag Ag -+=++

= 0.799V + 0.0592 ln1.8×10

－10

= 0.222 V

由此可见，当氧化型生成沉淀时，使氧化型离子浓度减小，电极电势降低。

这里计算所得E (Ag +

/Ag)值，实际上是电对AgCl/Ag 的标准电极电势，因为当c (Cl －

) = 1.0mol·L －1

时，电极反应：

AgCl(s) + e –

Ag(s) + Cl －

(aq)

处于标准状态。由此可以得出下列关系式：

)(ln 0592.0)/()/(0

00AgCl K V Ag Ag E Ag AgCl E sp +=+

很显然，由于氧化型生成沉淀，则

)/()/(00Ag Ag E Ag AgCl E +

当还原型生成沉淀时，由于还原型离子浓度减小，电极电势将增大。当氧化型和还原型都生成沉淀时，若

氧化型）(0sp K ＜还原型）

(0

sp K ，则电极电势减小。反之，则电极电势变大。 （b ）配合物的形成对电极电势的影响 以电对Cu 2+

/Cu 为例，298.15K 时，

Cu 2+

(aq) + 2e –

Cu(s) V E 340.00=

若加入过量氨水时，生成[Cu(NH 3)4]2+

，当c (Cu(NH 3)+

24) = c (NH 3) = 1.0 mol · L

–1

时，

2/)(c Cu c +=

])([]/)([/])([24304030

243+

+NH Cu K c NH c c

NH Cu c f =

]

)([1

2430+NH Cu K f 代入Nernst 方程得：

])([1

lg 0592.02430

0)/()/(22+

+

=++NH Cu K z V E E f Cu Cu Cu Cu = 0.340 V +

12

10

30.21

lg 20592.0?V = – 0.392 V 即 =+0

]

/)([24

3Cu NH Cu E – 0.392 V

当电对的氧化型生成配合物时，使氧化型离子的浓度减小，则电极电势变小。

同理可以推知：

)(lg 0592.0200)/(0)/(22

2CuCl K V E E f Cu Cu CuCl Cu +=++-+

= 0.1607 V + 0.0592V lg6.91×104

= 0.447 V

当电对的还原型生成配合物时，使还原型离子的浓度减小，则电极电势增大。

当氧化型和还原型都生成配合物时，若0f K （氧化型）＞0

f K （还原型）则电极电势变小；反之，则电极电势变大。

3、电极电势的应用

（1）判断氧化剂、还原剂的相对强弱

氧化剂是电对中的氧化剂，还原剂是电对中的还原剂。根据标准电极电势的大小，可以判断氧化剂、还原剂的相对强弱。E 愈大，电对中氧化型的氧化能力愈强，是强的氧化剂；E 愈小，电对中还原型的还原能力愈强，是强的还原剂。

在标准电极电势数据表中，电极反应为还原反应，即

氧化型 + ze

–

还原型

排在最前面的)/(0Li Li E +最小，其还原型Li 是最强的还原剂；排在最后面的电对F 2 / HF 的0E 最大，其氧化型F 2是最强的氧化剂。

（2）判断氧化还原反应的方向

判断化学反应自发进行方向的判据是m r G ?。对于氧化还原反应，由于m r G ?与E MF 之间的关系为：m r G ?=

MF zFE -

所以可以用E MF 代替m r G ?判断反应的方向。

MF E ＞0 反应正向进行 m r G ? ＜ 0

MF E ＜0 反应逆向进行 m r G ? ＞ 0 MF E = 0 反应应处于平衡状态 m r G ? = 0

又由于MF E = （还原剂）氧化剂）E E E E -=--+()()(

若使E ＞0，则必须)()(-+E E ，即氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势。

E 大的电对的氧化型作氧化剂， E 小的电对的还原型作还原剂，两者的反应自发地进行。氧化还原反应的方向

可以表示为：

强氧化型（1）+ 强还原型（2）= 弱还原型（1）+ 弱氧化型（2）

从标准电极电势表中查得的0

E 能用于计算0M

F E 。但严格地说，0

MF E 只能用于判断标准状态下的氧化还原反应的方向。如果用0MF E 判断非标准状态下的氧化还原反应的方向，有如下经验规则：

MF E ＞0.2 V 反应正向进行 MF E ＜－0.2 V 反应逆向进行

若 －0.2 V ＜0

MF E ＜ 0.2 V ，因为浓度的影响，反应可能正向进行也可能逆向进行，所以必须计算出MF E ，用

以判断反应的方向。

（3）确定氧化还原反应的限度

氧化还原反应的限度即为平衡状态，可以用其标准平衡常数来表明。氧化还原反应的标准平衡常数与标准电池电动势有关，即与相关的电对的标准电极电势有关。由：

00ln K RT G m r -=? 和 0

m

r G ?= –0MF zFE 可得： RT

zFE K MF

ln = （10-11）

298.15K 时：

V

zE K MF

0592.0lg 00

= （10-12）

根据氧化还原反应方程式，确定正极和负极（方程式左边的氧化剂电对为正极，还原剂电对为负极），计算标准

电池电动势：0

MF E = )()(-+-E E

代入上式即可计算氧化还原反应的标准平衡常数。0K 愈大，反应正向进行的程度愈大。 例如：试估计反应：

Zn(s) + Cu 2+

(aq)

Zn 2+(aq) + Cu(s)

在298K 下进行的限度。

化学反应进行的限度可以由它的标准平衡常数来评价。

Zn(s) + Cu 2+

(aq)

Zn 2+(aq) + Cu(s)

MF

E =0)/(0)/(22Zn Zn Cu Cu E E ++- = 0.3394V －(－0.7621V) = 1.1015 V

2128.370592.01015.120592.0lg 0

=?==V

V

V zE K MF

3701063.1?=K

0K 值很大，说明反应向右进行得很完全。

由于生成难溶化合物、配合物、弱电解质会影响有关电对的电极电势，所以根据氧化还原反应的标准平衡常数与标准电池电动势间的定量关系，可以通过测定原电池电动势的方法来推算难溶电解质的溶度积、配合物的稳定常数、弱电解质的解离常数等。

例如 298K 时，下列电极反应的标准电极电势：

Ag +

(aq) + e

－

Ag(s) E 0

= 0.7991 V

[Ag(NH

3)2]+

(aq) + e －

Ag(s) + 2NH 3(aq) E 0

= 0.3719 V

试求出0

)(,2

3+NH

Ag f K

以给出的两电极反应组成原电池，电池反应为：

Ag +

(aq) + 2NH

3(aq)

[Ag(NH 3)2]+ (aq) K 0 = 0)(,2

3+NH Ag f K 0

MF

E =V V V E E Ag NH Ag Ag Ag 4272.03719.07991.00]

/)([0)/(2

3=-=-+

+

lg K 0 =

216.70592.04272.010592.00

=?=V

V

V zE MF K 0 = 0

)(,2

3+NH

Ag f K =1.64×107

（4）元素电势图

许多元素具有多种氧化值，不同氧化值的物种可以组成电对。将某种元素不同氧化值的物种从左到右按氧化值由高到低的顺序排成一行，每两个物种间用直线连接表示一个电对，并在直线上标明此电对的标准电极电势的数值。这种图称为元素电势图。例如，酸性溶液中氧元素的电势图如下：

V E A

/0

碱性溶液中氧的元素电势图为：

V E A /0

元素电势图简明、直观地表明了元素各电对的标准电极电势，对于讨论元素各氧化值物种的氧化还原性和稳定性非常重要和方便，在元素化学中得到广泛的应用。

①判断氧化还原反应能否发生

某元素中间氧化值的物种发生自身氧化还原反应，生成高氧化值物种和低氧化值物种，这样的反应叫做歧化反应。例如：

2H 2O 2

2H 2O + O 2

相反，由同一元素的高氧化值物种和低氧化值物种生成中间氧化值物种的反应叫做反歧化反应。例如：

Hg 2+

+ Hg

Hg +

22

在标准状态下，歧化反应能否发生可用元素电势图来判断。

例如 根据铜元素在酸性溶液中的有关电对的标准电极电势，画出它的电势图，并推测在酸性溶液中Cu +

能否发生歧化反应。

在酸性溶液中，铜元素的电势图为：

铜的电势图所对应的电极反应为：

Cu 2+

(aq) + e

－

Cu +(aq) E 0

= 0.1607 V ① Cu +(aq) + e

－

Cu (s) E 0

= 0.5180 V ② ①－② 得 2 Cu +(aq)

Cu 2+

(aq) + Cu (s) ③

MF

E =V V V E E Cu Cu Cu Cu 3573.01607.05180.00]/[0)/(2=-=-++ 0

MF

E ＞ 0，反应③能从左向右进行，说明Cu +

在酸性溶液中不稳定，能够发生歧化。 推广到一般情况，如某元素的电势图如下：

如果0右E ＞0

左E ，即0/C B E ＞0/B A E ，则较强的氧化剂和较强的还原剂都是B ，所以B 会发生歧化反应。相反，如

果0右E ＜0

左E ，则标准状态下B 不会发生歧化反应，而是A 与C 发生反歧化反应生成B 。

②计算某些未知的标准电极电势

在一些元素电势图上，常常不是标出所有电对的标准电极电势，但是利用已经给出的某些电对的标准电极电势可以很简便地计算出某些电对的未知标准电极电势。如果某元素的电势图为：

1.229

O 2 H 2O 2 H 2O

0.6945 1.763

1.229

O 2 HO -2 OH –

0.6945 1.763 A B C

左E 0

右

E

相应的各电极反应及0

m r G ?与0

E 的关系为：

由于 0)(x m r G ? = 0

)1(m r G ?+0)2(m r G ?+0

)3(m r G ? 即 0x x FE z -=011FE z -022FE z -033FE z - 所以 x

x

z E z E z E z E 0

3

30220110++=

根据此式，可以由元素电势图上的相关0

E 数据计算出所需要的未知标准电极电势。应该注意，这里

321z z z z x ++=。

四、化学电源与电解 1、化学电源简介 （1）锌锰干电池

锌锰干电池是最常见的化学电源。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 溶液浸润的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

碳极：

锌极： Zn － 2e －

= Zn 2+

总反应： Zn + 2MnO 2 + 2NH +

4 = 2MnO(OH) + 2NH 3 + Zn 2+

从反应式看出：加MnO 2是因为碳极上NH +4离子获得电子产生H 2，妨碍碳棒与NH +

4的接触，使电池的内阻增大，即产生“极化作用”。添加MnO 2就能与H 2反应生成MnO(OH)。这样就能消除电极上氢气的集积现象，使电池畅通。所以MnO 2起到消除极化的作用，叫做去极剂。

此外，普通碱性干电池，也是用Zn 和MnO 2或HgO 做反应物，但在KOH 碱性条件下工作。例如汞电池是最早应用的微型电池，有Zn （负极）和HgO （正极）组成，电解质为KOH 浓溶液，电极反应为

负极： Zn(s) + 2OH

－

Zn(s) + H 2O + 2e －

正极： HgO(s) + H 2O + 2e －

Hg(1) + 2OH －

总反应： Zn(s) + HgO(s)

ZnO(s) + Hg (1)

电动势为1.35V ，特点是在有效使用期内电势稳定。另有一种氧化银电池由Zn 和Ag 2O 组成，电解质为碱性溶液，

2NH +

4 + 2e －

= 2NH 3 + H 2 +）H 2 + 2MnO 2 = 2MnO(OH)

2NH +4 +2MnO 2 + 2e －

= 2NH 3 + 2MnO(OH)

A + z 1e －

B 0

)1(m r G ? = 011FE z - B + z 2e － C 0)2(m r G ? = 022FE z - +) C + z 3e － D 0)3(m r G ? = 033FE z - A + z x e

－

D 0)(x m r G ? = 0x x F

E z -

电动势为1.5V 。

此外，目前新型纽扣电池多数属于锂化学体系，以金属锂为阳极，铬酸银为阴极，电解质为高氯酸锂，电动势为3.2 V ，它广泛用于电子表、照相机和计算器等。

（2）蓄电池

蓄电池和干电池不同，它可以通过数百次的充电和放电，反复作用。所谓充电，是使直流电通过蓄电池，使蓄电池内进行化学反应，把电能转化为化学能并积蓄起来。充完电的蓄电池，在使用时蓄电池内进行与充电时方向相反的电极反应，使化学能转变为电能，这一过程称为放电。

常用的蓄电池是铅蓄电池，铅蓄电池的电极是用铅锑合金制成的栅状极片，正极的极片上填充着PbO 2，负极的极片上填塞着灰铅。这两组极片交替地排列在蓄电池中，并浸泡在30%的H 2SO 4（密度为1.2 kg ·L －1

）溶液中。

蓄电池放电时（即使用时），正极上的PbO 2被还原为Pb 2+

，负极上的Pb 被氧化成Pb 2+

。Pb 2+

离子与溶液中的SO -

24

离子作用在正负极片上生成沉淀。反应为

负极： Pb(s) + SO -2

4

PbSO 4 + 2e －

正极： PbO

2 (s) + 4H +

+ SO -24+ 2e －

PbSO 4(s) + 2H 2O

随着蓄电池放电，H 2SO 4的浓度逐渐降低，这是因为每1 mol Pb 参加反应，要消耗2 mol H 2SO 4，生成2 mol H 2O 。当溶液的密度降低到1.05 kg ·L –1

时蓄电池应该进行充电。 蓄电池充电时，外加电流使极片上的反应逆向进行。

阳极： PbSO

4(s) + 2H 2O Pb O 2 (s) + 4H +

+ SO -

24+ 2e －

阴极： PbSO

4 (s) + 2e － Pb + SO -24

蓄电池经过充电，恢复原状，可再次使用。

（3）燃料电池

燃料电池和其他电池中的氧化还原反应一样都是一种自发的化学反应。目前像氢氧燃料电池已应用于宇宙飞船的潜艇中。它的基本反应是：

H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2O(1)

从原则上说燃烧1 mol H 2可以转换成237kJ 的电能。如果通过加热蒸汽间接得到电能，则所产生的电能最多不超过237 kJ ×40% = 95 kJ 。若将它设计成一个电池，一般可以得到200 kJ 电能，电能的利用率较一般发电方式增加了一倍。在氢氧燃料电池中用多孔隔膜把电池分成三部分。电池的中间部分装有75%的KOH 溶液，左侧通入燃料H 2，右侧通入氧化剂O 2，气体通过隔膜，缓慢扩散到KOH 溶液中并发生以下反应：

正极： 1/2O 2 (g) + H 2O + 2e －

= 2OH －

负极： H 2 (g) + 2OH －

= 2H 2O +2e － 总反应： H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2O

燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能而不经过热能这一中间形式，因此化学能的利用率很高而且减少了环境污染。

2、电解

（1）原电池与电解池

我们已经知道，一个氧化还原反应可以组成一个原电池，并且把化学能转化为电能。而电解则是在外电源的作用下，通过电流促进氧化还原反应进行，它是把电能转变为化学能，两者的作用正好相反。从热力学的角度来看，原电池是自发进行的，而电解池是强迫进行的。

从结构上看，两者也是不同的。在原电池中，电势高的电极处于正极，例如铜锌原电池中的铜电极，正极发生的是还原反应，所以是阴极，也是阳离子趋向的极；电势低的电极处于负极，例如铜锌电池中的锌电极，负极发生氧化反应，所以是阳极，也是阴离子趋向的极。在电解池中，与外电路正极相连的极是阳极，该电极发生的反应是氧化反应；与外电路负极相连的极是阴极，阴极上发生的是还原反应。电流经阳极通过电解池流向阴极。

例如氧化还原反应Ni + Cl 2 = Ni 2+

+ 2Cl －

，当处于标准态时，组成原电池，该原电池的电动势为

0/0

/0)(0)(022

Ni

Ni CL

CL

E E E E E +

-

-=-=-+= 1.36 –（– 0.25）=1.61 V 此时氯电极处于正极，发生的反应是Cl 2 + 2e －

= 2Cl －

，还原反应；镍电极处于负极，发生的反应是Ni －2e －

= Ni 2+

，氧化反应。如果我们要使反应逆向进行，即Ni 2+

+ 2Cl －

= Ni + Cl 2，则必须在外电路中加入一个与原电池的电动势相反的电势，该电势必须大于1.60V ，才能抵消原电池的电动势，使电流经氯电极流向镍电极，此时氯电极是阴极，发生的是还原反应，即Ni 2+

+2e －

= Ni ，整个氧化还原反应向着逆方向进行。我们加在电解池上的最小外电压是用来克服原电池的电动势的，称为理论分解电压。原电池和电解池的差别见下表

原电池和电解池的比较

原电池

电解池

原电池的反应是自发进行的 电解池的反应是强迫进行的

正极发生还原反应——阴极 与外电路征集相连的电极——阳极发生氧化反应 负极发生氧化反应——阳极 与外电路负极相连的电极——阴极发生还原反应 电流由正极经外电路流向负极 电流由阳极经电解池流向阴极 原电池有电池电动势

电解池有理论分解电压

（2）电解定律

1934年法拉第通过实验指出“电解所产生的物质的量，必定与通过的电量成正比，而与其他因素无关”。1 mol 电子所带的电量为96500C ，称为一个法拉第。由于离子所带的电荷不同，所以在电解中产生1 mol 电解产物所需的电量也不相同。例如：

半反应 1 mol 电解产物质量/g

所需电量/C Na +

+ e － → Na 23 96500 Mg 2+

+ 2e －

→ Mg 24.3 2×96500 Al3+

+ 3e －

→ Al

27.0

3×96500

在电解生产中，法拉第常数（96500C · mol －1

）是一个很重要的数据，因为它给我们提供了一个有效利用电能的极限数值。在实际生产中，不可能得到理论上相应量的电解产物，因为同时有副反应存在。通常我们把实际产量与理论产量之比称为电流效率，即电流效率 = 实际产量 / 理论产量×100%。

【典型例题】

例1、从下列三个反应中，排出氧化剂氧化性的顺序： （1）4HCl + MnO 2 ? MnCl 2 + Cl 2↑+ 2H 2O

（2）16HCl + 2KMnO 4 = 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2↑+ 8H 2O

（3）4HCl + O 2 2Cl 2↑+ 2H 2O 分析：抓住这三个反应所用还原剂都是盐酸。不同的氧化剂与同一还原剂反应时，若反应越容易发生，则氧化剂的氧化性越强，反之就弱。

解：其氧化性顺序：KMnO 4＞ MnO 2＞ O 2

例2、在Na 、Cl 2、Cu 2+

、I －

、SO 2、H +

、Fe 3+

等微粒中，哪些只有氧化性？哪些只有还原性？哪些既有氧化性又有还原性？举例说明。

分析：抓住三个关键（1）单质的还原性比阴离子的还原性强。（2）阴离子的还原性比阳离子的还原性强。（3）

CuCl 2

=== 450o

考虑元素的价态，在氧化还原反应中，元素处于最高化合价时只能作氧化剂，元素处于最低化合价时只能作还原剂，元素处于中间价态的，在不同的条件下，既可做氧化剂也可作还原剂。

解：只有氧化性的为：Fe 3+

、Cu 2+

、H +

，只有还原性的为：Na 、I －

，既有氧化性，又有还原性的为：Cl 2、SO 2。如： 2 Fe 3+

+ Fe = 3 Fe

2+

Fe 3+

表现为氧化性；

Cu 2+ + Fe = Cu + Fe 2+

Cu 2+

表现为氧化性；

2 H + + Zn = H 2↑+ Zn

2+ H +

表现为氧化性； 4Na + O 2 == 2Na 2O Na 表现为还原性； 2I －

+ Br 2 = I 2 + 2Br

－ I

－

表现为还原性；

Cl 2 + H 2 2 HCl Cl 2 表现为氧化性；

Cl 2 + H 2O = HCl + HClO Cl 2 既表现氧化性又表现还原性； SO 2 + 2H 2S = 3S ↓+2H 2O SO 2 表现为氧化性。 2SO 2 + O 2 2SO 3 SO 2 表现为还原性 例3、配平MnO -4 + C 3H 7OH → Mn 2+

+ C 2H 5COOH （酸性介质）

分析：在此反应中有些化合物中，元素的氧化数比较难于确定，用氧化数法配平比较困难，而用离子—电子法则比较方便。

解：（1）任何一个氧化还原反应都是由两个半反应组成的。因此可以将这个方程式分成两个未配平的半反应式，一个代表氧化，一个代表还原，对于此反应可以写成：

MnO -4 → Mn 2+

（还原）

C 3H 7OH → C 2H 5COOH （氧化）

（2）由于反应在酸性介质中进行，加H +

和H 2O 配平半反应式两端的氢原子数，并使两端电荷数相等：

MnO -4 + 8 H +

+5e －

= Mn 2+ + 4H 2O ①

C 3H 7OH + H 2O = C 2H 5COOH + 4 H + +4e －

②

（3）根据得失电子数必须相等，将两边电子消去，加合成一个已配平的反应式。 （①式×4）+（②式×5）得

4MnO -4 + 5C 3H 7OH +12 H +

= 5C 2H 5COOH + 4 Mn 2+

+ 11H 2O

（4）检验方程式两边氧原子数相等，配平正确。

例4、289K 时，在Fe 3+

，Fe 2+

的混合溶液中加入NaOH 溶液时，有Fe(OH)3，Fe(OH)2沉淀生成（假设无其他反应发生）。当沉淀反应达到平衡时，保持c (OH －

) =1.0 mol·L －1

。求E (Fe 3+

/Fe 2+

)为多少。

解： Fe 3+

(aq) + e

－ Fe 2+(aq) 在Fe 3+

，Fe 2+

混合溶液中，加入NaOH 溶液后，发生如下反应：

Fe 3+

(aq) + 3OH －

(aq)

Fe(OH)3 (s) ①

3

0030

)(,01]/)(][/)([1

1

3

c OH c c Fe c K K OH Fe sp -+=

=

Fe 2+

(aq) + 2OH －

(aq)

Fe(OH)2 (s) ②

2

0020

)(,02]

/)(][/)([1

1

2

c OH c c Fe c K K OH Fe sp -+=

=

平衡时，c (OH －

) = 1.0 mol·L －1

，则

0)(,0

0)(,0333]

/)([)(OH Fe sp OH Fe sp K c OH c K c Fe c ==-+ 催化剂

===

△ 点燃

===

0)(,00)(,0222]

/)([)(OH Fe sp OH Fe sp K c OH c K c Fe c ==-+ 所以， )

/(23++

Fe Fe E =0)

/(23++Fe Fe E – 0

302/)(/)(lg

0592.0c Fe c c Fe c z V ++ = 0)/(23++Fe Fe E – 0

)(,0

)(,3

2

lg 0592.0OH Fe sp OH Fe sp K K z V = 0.769V – 39

1710

8.21086.4lg 10592.0--??V = – 0.55 V

根据此例，可以得出如下结论：如果电对的氧化型生成难溶化合物，使c (氧化型)变小，则电极电势变小。如果

还原型生成难溶化合物，使c (还原型)变小，则电极电势变大。当氧化型和还原型同时生成沉淀时，若氧化型）(0

sp K ＜还原型）

(0sp K ，则电极电势变小；反之，则变大。 例5、（1）试判断反应：

MnO 2(s) + 4HCl(aq) MnCl 2(aq) + Cl 2(g) + 2H 2O(l)

在25℃时的标准状态下能否向右进行？

（2）实验室中为什么能用MnO 2(s)与浓HCl 反应制取Cl 2(g)? 解：（1）查表可知：

MnO 2(s) + 4H +(aq) + 2e －

Mn 2+(aq) + 2H 2O(l) E 0

= 1.2293 V

Cl 2(g) + 2e

－

2Cl －

(aq) E 0

= 1.360 V

MF

E =0)/(22+

Mn

MnO E －0)

/(2

-Cl Cl

E =1.2293 V －1.360 V = – 0.131 V ＜0

所以在标准状态下，上述反应不能由左向右进行。

（2）在实验室中制取Cl 2(g) 时，用的是浓HCl （12 mol·L －1

）。根据Nernst 方程式可分别计算上述两电对的电极电势，并假定c (Mn 2+

) =1.0 mol·L －1

，p (Cl 2) = 100 kPa 。在浓HCl 中，c (H +

) = 12 mol·L －1

， c (Cl －

) = 12 mol·L －1

，则

)

/(22

+Mn MnO

E =

0)

/(22

+Mn MnO E －4002]/)([/)(lg

20592.0c H c c Mn c V

++ = 1.2293 V －

412

1

lg 20592.0V = 1.36 V )

/(2

-Cl Cl

E =

0)/(2

-Cl Cl E －

22

0/)(]/)([lg 20592.0p

Cl p c Cl c V - =1.360 V －0.0592 V lg12 = 1.30 V

MF E =0)/(22

+

Mn

MnO

E －0

)

/(2

-Cl Cl

E =1.36 V －1.30 V = 0.06 V ＞0

因此，从热力学方面考虑，MnO 2可与浓HCl 反应制取Cl 2。实际操作中，还采取加热的方法，以便能加快反应速率，并使Cl 2尽快逸出，以减少其压力。

例6、求298 K 时反应①Cl 2(g) + 2Br －

(aq) = Br 2(l) + 2Cl －

(aq)，②

21Cl 2(g) + Br －(aq) = 2

1Br 2(l) + Cl －

(aq) 的平衡常数01K 和0

2K 各是多少？

分析：反应①和②转移的电子数分别为z 1 = 2，z 2 = 1；但0)

/(2-

Cl Cl

E 和0)

/(2

-Br Br

E 的值却不随电极反应中的计量数

不同而改变，故反应①和②的0

MF E 是相同的。

解：① Cl 2(g) + 2Br －(aq) = Br 2(l) + 2Cl －

(aq)

1,MF E =0)/(2-Cl Cl E －0)/(2-Br Br E =1.36 V －1.08 V = 0.28 V

z 1 = 2

01lg K = 2×0.28/0.0592 = 9.5 01K = 3.0×109

②

21Cl 2(g) + Br －(aq) = 21Br 2(l) + Cl －

(aq) z 2 = 1

2

lg K = 1×0.28/0.0592 = 4.7 01K = 5.5×104

比较01K 和02K 的结果，有01K =(0

2K )2

，这是由于化学反应方程式中计量数不同而引起的，但这并不影响平衡时

[Cl －]/[Br －

]的比值。请大家思考原因是什么？

例7、用电位测定法以0.1 mol ·L

－1

AgNO 3溶液滴定含有Na 2C 2O 4和NaI 的混合物样品，以银电极为指示电极，加

入10 mL AgNO 3溶液后，达第一等当点；加入20 mL AgNO 3溶液后。达第二等当点。然后，再取一份与第一份完全相同的混合物样品，向其中加入8×10－2

mol ·L －1

KMnO 4溶液10 mL ，，0.66 mol ·L

－1

H 2SO 410 mL ，稀释至100 mL ，插

入铂电极和饱和甘汞电极（SCE ）

（1）计算在两个等当点处银电极的电极电位；

（2）计算由铂电极和饱和甘汞电极（SCE ）组成的电池的电动势。 （已知：Ag 2C 2O 4、AgI 的溶度积K sp 分别为10－11

、10

－16

；电极的标准电位：E 0/Ag

Ag += 0.799 V E 0

/24

+

-Mn MnO

= 1.51 V E SCE = 0.248 V ）

分析：沉淀I －

和C 2O -24所需Ag +

少的为第一等当点。加入KMnO 4和H 2SO 4后用反应后剩余的MnO -4和H +

浓度计算电极

电位。

解：（1）第一等当点对应于碘化物被沉淀：

[Ag +

] = [I －

] = SpAgI K = 1610- = 10－8

mol ·L －1

根据奈斯特方程：

E = E 0/Ag

Ag +

+ 0.0591 lg[Ag +] = 0.799 + 0.0591 lg10－8

= 0.327 V 第二等当点对应于C 2O -

24离子被沉淀：

Ag

2C 2O 4

2Ag + + C 2O -

24

设 [C 2O -

24] = x ， 则 [Ag +

] = 2x

422,O C Ag sp K = [Ag +]2[ C 2O -

24] = (2x )2·x = 10

－11 x = (4

1011-)31

= 1.357 × 10－4 mol ·L

－1

[Ag +

] = 2x = 2.714 × 10－4

mol ·L

－1

E = E 0/Ag

Ag +

+ 0.0591 lg[Ag +] = 0.799 + 0.0519 lg （2.714× 10－4

） = 0.589 V （2）混合溶液未反应前：

n I － = 0.1×10 ×10－3 = 10－3 mol

n C 2O -

24

= 2

1（0.1×10×10－3 ）= 5×10－4 mol

n MnO -4

= 8×10－2×10×10－3 = 8×10－4

mol n H + = 0.66×2×10×10－3 =1.32×10－2 mol

5I －

+ Mn O -4 + 8H +

=

2

5I 2 + Mn 2+

+ 4H 2O 此反应中10－3

mol I －

需消耗Mn O -4：2×10－4

mol ， H +

：1.6×10－3

mol ，有2×10－4

mol Mn 2+

生成。

5 C 2O -

24+ 2MnO 2－

+16H +

= 10CO 2 + 2Mn 2+

+ 8H 2O

此反应中5×10－4

mol C 2O -24 需消耗2×10－4

mol MnO -

4和1.6×10－3

mol H +，

有2×10－4

mol Mn 2+

生成。

以上两反应共消耗4×10－4

mol MnO -4和3.2×10－3

mol H +

。共有4×10－4

mol Mn 2+

生成，因此反应后剩余的MnO -4

的物质的量为8×10

－4

－ 4×10－4 = 4×10－4 mol ，剩余H +的物质的量为1.32×10

－2

－3.2×10－2 = 1×10

－2

mol 。

反应完成后：

[MnO -4

] = [Mn 2+

] = 3

410

100104--??= 4 ×10－3 mol ·L －1

[H +

] = 3

210100101--?? = 0.1 mol ·L －1

E = E 0/24

+-Mn

MnO

+ 8)1.0lg(5

0591

.0 = 1.416 V MF E = E －E SCE = 1.416 － 0.248 = 1.168 V

例8、在含有Ni 2+

、Cd 2+

、Cu 2+

等杂质离子的粗制硫酸锌溶液中，采用加入锌粉以除去杂质离子，这为什么是可行的？如果杂质离子含量相同，那么，杂质离子还原沉积的次序如何？

分析：查表比较E 0/2zn zn +、E 0/2Cd Cd +、E 0

/2Ni Ni + 、E 0

/2Cu

Cu +

的大小，就能看出锌粉加入后能否除去杂质。然后再从组成原电池的0ε比较、确定离子的还原次序。

解：查表得：E 0/2zn zn += – 0.7628 V ； E 0

/2Cd

Cd +

= – 0.4026 V ； E 0

/2Ni Ni + = – 0.23 V E 0/2Cu Cu += +0.3402 V

从标准电极电位的数值可知：E 0

/2zn zn +

＜E 0/2Cd

Cd +

＜E 0

/2Ni

Ni +＜E 0

/2Cu Cu +

这里锌为较强的还原剂，而Cd 2+

、Ni 2+

、Cu 2+

为较强的氧化剂，所以下列除杂离子的氧化还原反应是可以进行的。

Zn + Cd 2+ = Zn 2+ + Cd Zn + Ni 2+

= Zn 2+

+ Ni Zn + Cu 2+

= Zn 2+

+ Cu

同时反应后Zn 变为Zn 2+ 离子，又不引进新的杂质，因此用锌粉除杂质离子是较理想的。 由于杂质离子含量相同，可用标准电极电位来判断离子的还原次序。

在铜锌电池中 0MF E = E 0/2Cu Cu +

– E 0/2zn

zn +

= 0.3402 –（– 0.7628） = 1.1030 V ，

在镍锌电池中 0

MF E = E 0/2Ni Ni +– E 0/2zn zn += – 0.23 –（– 0.7628） = 0.5328 V 在镉锌电池中 0MF E = E 0/2Cd

Cd +

– E 0

/2zn

zn += – 0.4026 –（– 0.7628） = 0.3602 V

0,铜锌电池MF E ＞0,镍锌电池MF E ＞0,镉锌电池MF E

所以Zn 首先还原Cu 2+，其次才是Ni 2+、Cd 2+，故还原次序为Cu 2+、Ni 2+、Cd 2+

。

例9、判断H 2O 2与Fe 2+

混合时能否发生氧化还原反应？若能反应写出反应的产物。

分析：H 2O 2与Fe 2+

在一定条件下都是既可作氧化剂，又可作还原剂的物质。本题可分别从它们作氧化剂或作还原

剂的E 0

分析，便可得出结论。

解：H 2O 2还原剂时，

H 2O 2 － 2e －

= 2H +

+ O 2；

H 2O 2作为氧化剂时，

H 2O 2 + 2H +

+ 2e －

= 2H 2O

Fe 2+

亦可做还原剂，本身变为Fe 3

，也可作氧化剂，本身变为Fe 。 假定H 2O 2作还原剂，Fe 2+

作氧化剂，应按下式进行反应：

H 2O 2 + Fe 2+

= Fe + 2H +

+ O 2

从E 0

值分析：

2H +

+ O

2 + 2e －

H 2O 2 E 0

= +0.682 V Fe 2+

+ 2e －

Fe E 0

= －0.44 V

显见 E 0氧＜E 0

还，上述反应不能进行。

再假定H 2O 2 氧化剂，Fe 2+

作还原剂，反应按下式进行：

2Fe 2+

+ H 2O 2 + 2H +

= Fe 3+

+ 2H 2O Fe 3+

+ e －

Fe 2 + E 0

= +0.771 V

2H + + H 2O 2 + 2 e

－

2H 2O E 0

= +1.77 V

显见 E 0

氧＞E 0还，上述反应能自发进行。反应物是Fe 3+

和H 2O 。

【知能训练】

1、配平下列离子氧化–还原反应

（1） A n + B

x －

→ A

y －

+ B m

（2） Cl 2 + OH －

→ ClO -n + Cl －

+ H 2O

（3） BiO -3 + Mn

2＋

+ H ＋ → Bi

3＋

+ MnO -4 + H 2O

（4） VO +2 + H 2C 2O 4·2H 2O + H ＋

→ VO

2＋

+ CO 2↑+ H 2O

2、已知硫酸锰（MnSO 4）和铋酸钠（NaBiO 3，难电离）两种盐溶液在硫酸介质中可发生氧化还原反应，生成高锰酸钠、硫酸铋和硫酸钠。

（1）请写出并配平上述反应的化学方程式： 。 （2）此反应的氧化剂是 ，它的还原产物是 。

（3）此反应的离子反应方程式可表示为： 。

（4）若该反应所用的硫酸锰改为氯化锰，当它跟过量的铋酸钠反应时，除有上述产物生成外，其它的生成物还有 。

3、设计一种实验证明在酸性条件下，S 2O -28的氧化性比MnO -

4、Cr 2O -27的强，MnO -4、Cr 2O -27的氧化性比H 2O 2的强，

写出相应反应的化学方程式。

4、已知银锌电池的电池符号为：

Zn （s ）| ZnO （s ）| KOH （40%），K 2ZnO 2（aq ）|| Ag 2O | Ag （s ）

写出该电池的负极反应、正极反应及电池反应。 5、一种含有Sn 2＋

的溶液用Fe 3＋

进行电位滴定。

已知：Sn 4＋

+ 2e －

= Sn 2＋

E 0 =

0.154 V Fe 3＋

＋e －

= Fe 2＋

E 0

= 0.771 V （1）写出总反应式，并计算反应的标准自由能变。 （2）确定反应的平衡常数。

6、有一原电池：Zn(s) | Zn 2+

(aq)‖MnO -4 (aq)，Mn 2+

(aq) | Pt

若pH =2.00，c (MnO -

4)=0.12mol·L －1， c (Mn 2+)=0.001mol·L －1， c (Zn 2+)=0.015mol·L －1

， T =298K 。 （1）计算两电极的电极电势： （2）计算该电池的电动势。

（已知：298K 时，0)/(24

+-Mn MnO E = 1.512 V ； 0

)/(2Zn Zn E += – 0.0762 V ）

7、在含有1.0 mol·L －1 的 Fe 3+ 和 1.0 mol·L －1的Fe 2+的溶液中加入KCN(s)有[Fe(CN)6]3－，[Fe(CN)6]4－

配离子生成。当系统中c (CN －) =1.0 mol·L -1 ，c ([ Fe (CN)6]3- = c ([ Fe (CN)6]4－

= 1.0 mol·L －1时，计算E (Fe 3+

/

Fe 2+

)。

8、在含有Cl －、Br －、I －三种离子的混合溶液中，欲使I －

氧化成I 2，而不能使Br －

、Cl －

氧化，在常用氧化剂Fe 3+

和KMnO 4中应选择哪一种能符合上述要求：

（已知：E 0

/2-

I

I

= +0.535 V ；E 0

/2-

Br

Br

= +1.087 V ；E 0

/2

-

Cl Cl

C = +1.3583 V ；E 0/23++Fe Fe = +0.770 V ；E 0

/24

+-Mn MnO =

+1.491 V ）

9、有一批做过银镜反应实验的试管要洗涤，可用铁盐溶液来做洗涤剂。实验室中可选用的铁盐溶液有FeCl 3、Fe 2(SO 4)3和Fe(NO 3)3（三种溶液中［Fe 3＋

］相等）。甲同学认为三种溶液中FeCl 3洗银效果最好，乙同学则认为 Fe(NO 3)3效果最好，两人都提出了各自合理的判断依据（结果如何当然还要看哪一个理由在实际过程中的效果）。能够查到的

数据有：Fe 和Ag 的标准电极电势，E 0/23++Fe Fe = 0.77 V ，E 0/Ag

Ag += 0.80 V ；Fe(OH)3的溶度积，K sp = 2×10－39

（1）甲的判断依据是 ； （2）乙的判断依据是 。 10、在碱性溶液中，溴的电势图如下：

问哪些离子能发生歧化反应？并写出有关的电极反应和歧化反应的离子反应方程式。

11、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。

最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－离子。回答如下问题：

（1）以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：。

（2）这个电池的正极发生的反应是：；负极发生的反应是：。固体电解质里的O2－的移动方向是：。向外电路释放电子的电极是：。

（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是：

。

（4）你认为在ZrO2 晶体里掺杂Y2O3 用Y3＋代替晶体里部分的Zr4＋对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？其可能的原因是什么？

答：

（5）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。

12、以金属锌（阴）和铜（阳）为电极组成电解槽，以含有酚酞和淀粉的碘化钾水溶液为电解液。电解开始不久，阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液仍为无色。过了相当长时间后阳极区溶液才呈蓝紫色。

（1）写出阴、阳极上发生的化学反应方程式；

（2）怎样才能使阳极区溶液在电解开始后不久即呈蓝紫色？

13、铅蓄电池相应的电池为：Pb，PbSO4 | H2SO4 | PbO2，PbSO4，Pb

（1）写出放电的反应方程式；

（2）计算电解质为1 mol·L－1硫酸时的电池电压（pH = 0时的标准电位：Pb2＋/Pb为– 0.13V，PbO2/Pb2＋为1.46V；PbSO4的溶度积K sp= 2×10－8）。

（3）充电时发生什么反应？当用1A电流向电池充电10h，转换的PbSO4的质量是多少（PbSO4的摩尔质量为

303g·mol－1）？

参考答案

1、（1）mx mny mnx ny（2）n 2n 1 2n－1 n（3）5 2 14 5 2 7 （4）2 1 2 2 2 4

2、（1）4MnSO4 + 10NaBiO3 + 14H2SO4 = 4NaMnO4 + 5Bi2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 14H2O

（2）NaBiO 3 Bi 2(SO 4)3

（3）2Mn 2＋

+ 5NaBiO 3 + 14H ＋

= 2 MnO -4+ 5Bi

3＋

+ 5Na ＋

+ 7H 2O

（4）Cl 2 3、2Mn

2＋

+ 5 S 2O -

28+ 7H 2O

2 MnO -4+ 10SO -

24+ 16H ＋

溶液的颜色变为紫色，Mn 2＋

被氧化为紫色的MnO -4 2Cr

3＋

+ 3 S 2O -

28+ 7H 2O Cr 2O -

27+ 6SO 42－

+ 14H ＋

Cr 3＋

被氧化为橙色的Cr 2O -27，证明S 2O 82－

的氧化性比MnO -4、Cr 2O -

27的强。

Cr 2O -27+ 4H 2O 2 + 2H ＋

= 2CrO 5 + 5H 2O 2 MnO -4+ 5H 2O 2 + 6H ＋

= 2Mn 2＋

+ 5O 2 + 8H 2O

Cr 2O -27被H 2O 2还原为蓝色的CrO 5，MnO -4被H 2O 2还原为无色的Mn 2＋

。

4、负极：Zn + 2OH －－2e －= Zn(OH)2 正极：Ag 2O + H 2O + 2e －= 2Ag + 2OH －

电池反应： Zn + Ag 2O + H 2O = 2Ag + Zn(OH)2

5、（1）电池反应：Sn 2＋

+ 2Fe 3＋

= Sn 4＋

＋2Fe 2＋

E 0

= + 0.617 V ΔG= – nFE 0

= –119kJ （2）K = 6.92×10 20

6、（1）正极为MnO -

4/Mn 2+

，负极为Zn 2+

/Zn 。相应的电极反应为：

MnO -4 (aq) + 8H +

(aq) + 5e

－

Mn 2+

(aq) + 4H 2O(l)

Zn 2+(aq) + 2e

－

Zn(s)

pH =2.00，)(+H c =1.0×10－2

mol·L －1

正极 )/(24

+-Mn MnO E =0

)

/(24+-

Mn MnO E

– 8

00402]

/)(][/)([/)(lg 0592.0c H c c MnO c c Mn c z V

+-+ = 1.512 V – 8

2)100.1(12.00010.0lg 50592.0-??V = 1.347 V 负极 )/(2Zn Zn E +=0

)/(2Zn Zn E +–

]

/)([1lg 0592.002c Zn c z V + = – 0.7621V –

015

.01

lg

20592.0V = – 0.816 V （2）MF E =)(+E －)(-E =)/(24+-

Mn MnO E –)/(2Zn Zn E += 1.347V – (– 0.816V) = 2.163V

7、向Fe 3+(aq) + e

－

Fe 2+(aq)中加KCN 后，发生下列配合反应： Fe 3+

(aq) + 6CN －

(aq)

[Fe(CN)6]3－

(aq) 6

00

30360

])([,]

/)(][/)([/)])(([36c CN c c Fe c c CN Fe c K CN Fe f -

+

-=-

Fe 2+

(aq) + 6CN －

(aq)

[Fe(CN)6]4－(aq)

6

0020460

])([,]/)(][/)([/)])(([46c CN c c Fe c c CN Fe c K CN Fe f -+-=

-

)/(23++Fe Fe E =

0)

/(23++Fe Fe E – 0

302/)(/)(lg

0592.0c Fe c c Fe c z V ++ 当 c (CN －

) = c ([ Fe (CN)6]3－

= c ([ Fe (CN)6]4－

= 1.0 mol·L －1

时

]

)

([,03361

)(-=+CN Fe f K c Fe c ；0

])

([,02461)(-

=

+CN Fe f K c Fe c

所以，)/(23++Fe Fe E =0)/(23++Fe Fe E –

-

-

46

36])([,0

]

)

([,lg 0592.0CN Fe f CN Fe f K K z V

= 0.769 V – 45

52

102.4101.4lg 10592.0??V = 0.36 V 8、从题给电对数据可知E 0/24

+

-Mn MnO 之值 最大，KMnO 4是最强氧化剂，它可将I －、Br －、Cl －

都氧化成I 2、Br 2、Cl 2。所以KMnO 4不符合题意。

而E 0

/23++Fe Fe 之值比E 0

/2-

I

I

大，但小于E 0

/2-

Br

Br

和E 0

/2

-

Cl Cl

C 之值，因此Fe 3+可把I －氧化成I 2，而不能将Br －、Cl

－

氧化成Br 2、Cl 2。

或计算电池电动势：

1,MF E = E 0/23++Fe Fe – E 0/2-I I = 0.770 – 0.535 = 0.235 V ＞0

2,MF E = E 0/23++Fe Fe – E 0/2-Br Br = 0.770 – 1.087 = – 0.317 V ＜0 03,MF E = E 0

/23++Fe Fe – E 0/2-Cl Cl C = 0.770 – 1.3583 = – 0.5883 V ＜0

由于01,MF E ＞0、02,MF E 与0

3,MF E ＜0，同样说明了Fe 3+

可氧化I －

但不能氧化Br －

、Cl －

。

9、（1）Fe 、Ag 的标准电极电势相差不大，用FeCl 3时产生AgCl 沉淀，大大降低了[Ag ＋]，便于Fe

3＋

氧化Ag

（2）由于Fe(OH)3的K sp 极小，Fe 3＋

一定呈强酸性，Fe(NO 3)3溶液同时就是一个HNO 3溶液，可参与对Ag 的氧化 10、（1）从电势图可看出Br 2能歧化为Br －

与BrO －

：Br 2 + 2OH －

= Br －

+ BrO －

+ H 2O ；Br 2作氧化剂的电极反应：Br 2 + 2e －

= 2Br －

；Br 2作还原剂的电极反应：Br 2 + 4OH －

= 2BrO －

+ 2H 2O+ 2e －

Br 2歧化为Br －

与BrO 3－

：3Br 2 + 6OH －

= 5Br －

+ BrO 3－

+ 3H 2O ；Br 2作氧化剂的电极反应：Br 2 + 2e －

= 2Br －

；Br 2作还

原剂的电极反应；Br 2 + 12OH －

= 2BrO -3+ 6H 2O + 10e －

（2）BrO －

也能发生歧化反应：3BrO －

= 2Br －

+ BrO -

3；BrO －

作氧化剂的电极反应：BrO －

+ H 2O + 2e －

= Br －

+ 2OH

－

；BrO －

作还原剂的电极反应：BrO －

+ 4OH －

= BrO -3

+ 2H 2O+ 4e －

11、（1）2C 4H 10 + 13O 2 = 8 CO 2 + 10H 2O （2）O 2 + 4e －

= 2O 2－

C 4H 10 + 13O

2－

– 26e －

= 4 CO 2 + 5H 2O 向负极移动 负极 （3）燃料电池具有较高的能量利用率。 （4）为维持电荷平衡，晶体中的O 2－

将减少。

（5）碳

12、（1）阴极：2H 2O + 2e －

→ H 2 + 2OH －

阳极：2I －

－2e －

→ I 2 2Cu + I 2 → 2CuI （2）换成不易和I 2反应的金属，如锡；或在电解前把铜极表面镀上锡。

13、（1）PbO 2 + Pb + 4H ＋ + 2SO -

24= PbSO 4 + 2H 2O

（2）电池电压为208 V

（3）2PbSO 4 + 2H 2O = PbO 2 + Pb + 4H ＋

+ 2SO 42－

转换PbSO 4的总量为：113 g

电化学基础知识点总结

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 -=2H 2↑ 电解质溶液 1．下列变化中，属于原电池反应的是( ) A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C ．红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D ．铁与稀H 2SO 4反应时，加入少量CuSO 4溶液时，可使反应加速 2．100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( ) A ．加入适量的6 mol/L 的盐酸 B ．加入数滴氯化铜溶液 C ．加入适量的蒸馏水 D ．加入适量的氯化钠溶液 3．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上塞子，定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH ＝3的盐酸，乙加入50 mL pH ＝3的醋酸，丙加入50 mL pH ＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌。请用“＞”“＝”或“＜”回答下列各题。 失e -,沿导线传递，有电流产生 溶解 不断 移 向 阳离 子

大学无机化学第五章试题及标准答案

第五章原子结构和元素周期表 本章总目标： 1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形 2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。 3：掌握各类元素电子构型的特征 4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。 各小节目标： 第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n = 。 第二节：微观粒子运动的特殊性 1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ= =）。 2：学习运用不确定原理（2h x P m π???≥ ）。 第三节：核外电子运动状态的描述 1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。 2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。 3：掌握核外电子可能状态数的推算。 第四节：核外电子的排布 1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。 2。掌握核外电子排布的三个原则： ○ 1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。 ○ 2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。 ○ 3Hund 原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式

分别占据不同的轨道。 3:学会利用电子排布的三原则进行 第五节：元素周期表 认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。 第六节：元素基本性质的周期性 掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化 1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。 2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。 3：电子亲和能——在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。 4：电负性——在同一周期中，从左至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。 习题 一选择题 1.3d电子的径向函数分布图有（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.1个峰 B.2个峰 C. 3个峰 D. 4个峰 2.波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（） A.电子的能量 B.电子在空间各处出现的几率密度 C.电子距原子核的平均距离 D.电子的运动轨迹 3.在下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A .3s B .3p x C . 3p z D .3d z2 4.下列各组量子数中，合理的一组是（） A .n=3，l=1，m l=+1，m s= +1/2 B .n=4，l=5，m l= -1，m s= +1/2 C .n=3，l=3，m l=+1，m s= -1/2 D .n=4，l=2，m l=+3，m s= -1/2 5.第四周期元素原子中未成对电子数最多可达（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.4 B.5 C.6 D.7

高中化学第四章电化学基础重难点三电极反应和电池反应方程式含解析新人教版选修4

重难点三电极反应和电池反应方程式 电极反应方程式的书写步骤： 1．首先判断原电池的正负极 如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错．一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的．如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：负极：2Al-6e-═2Al3+ 正极：6H2O+6e-═6OH-+3H2↑ 或 2Al3++2H2O+6e-+2OH-═2AlO2-+3H2↑ 再如，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为： 负极：Cu-2e-═Cu2+ 正极：2NO3-+4H++2e-═2NO2↑+2H2O 2．要注意电解质溶液的酸碱性 在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系．如氢-氧燃料电池就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应： 负极：2H2-4e-═4H + 正极：O2+4H++4e-═2H2O 如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH-．由于CH4、CH3OH 等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32-离子形式存在的，故不是放出CO2． 3．还要注意电子转移的数目 在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒．这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误 4．抓住总的反应方程式 从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池．而两个电极相加即得总的反应方程式．所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式，就可写出另一个电极反应式 【重难点点睛】原电池正、负极电极反应式的书写技巧： （1）先确定原电池的正负极上的反应物质，并标出相同电子数目的得失； （2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存．若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中 性或碱性，则H2O必须写入正极反应式中，且O2生成OH-；若电解质溶液为酸性，则H+ 1文档收集于互联网，已整理，word版本可编辑.

高三化学第一轮复习教案

高三化学第一轮复习教案 答案为BC 例3.某烧碱样品中含有少量不与酸作用的可溶性杂质，为了测定其纯度，进行以下滴定操作： A．在250ml溶量瓶中配制250ml烧碱溶液； B.用碱式滴定管（或移液瓶移取）量取25ml烧碱溶液于锥形瓶中并加几滴甲基橙指示剂； C.在天平上准确称取烧碱样品wg，在烧瓶中加蒸馏水溶解； D.将物质的量浓度为mmol/L的标准硫酸溶液装入酸式滴定管，调整液面，记下开始刻度数V1 ml E.在锥形瓶下垫一张白纸，滴定到终点，记录终点耗酸体积V2ml。 回答下列问题: (1)正确的操作步骤顺序是（填写字母）____,_____,_____,D,_____。 (2)滴定管读数应注意________________________________________。 (3)操作中的锥形瓶下垫一张白纸的作用是______________________。 (4)操作D中液面应调整到_______________；尖嘴部分应__________________。 (5)滴定到终点时锥形瓶内溶液的pH约为__________；终点时溶液中指示剂的颜色变化是__________________。 (6)若酸式滴定管没有用标准H2SO4润洗，会对测定结果有何影响_________（填“偏高”“偏低”或“无影响”，其他操作均正确） (7)该烧碱样品的纯度计算式是_____________________。 解析：该题先配置250mlNaOH溶液，取25ml烧碱溶液于锥形瓶中，用H2SO4进行滴定，以甲基橙做指示剂。滴定过程中需要注意的问题：滴定管应用所盛液

体润洗，读数时视线应与凹液面最低点相平，尖嘴部分应充满液体等。 答案：（1）C，A，B，D，E。 (2) 滴定管应垂直；装液或放液后需等一会儿，待液面上下不发生变化时才能 读数；读数时目光不能俯视或仰视，视线应与液面最低点相平；读数应读到0.01ml。 （3）便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况。 （4）零刻度以下的某一刻度；充满溶液，无气泡。 （5）终点时，pH约为3.1～4.4；指示剂颜色由黄色变为橙色 （6）偏高。

大学无机化学第五章试题及答案

第五章 原子结构和元素周期表 本章总目标： 1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形 2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。 3：掌握各类元素电子构型的特征 4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。 各小节目标： 第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n = 。 第二节：微观粒子运动的特殊性 1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ= =）。 2：学习运用不确定原理（2h x P m π???≥ ）。 第三节：核外电子运动状态的描述 1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。 2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。 3：掌握核外电子可能状态数的推算。 第四节：核外电子的排布 1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。 2;掌握核外电子排布的三个原则： ○ 1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。 ○ 2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。 ○3Hund 原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式

分别占据不同的轨道。 3:学会利用电子排布的三原则进行 第五节：元素周期表 认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。 第六节：元素基本性质的周期性 掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化 1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。 2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。 3：电子亲和能——在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。 4：电负性——在同一周期中，从左至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。 习题 一选择题 1.3d电子的径向函数分布图有（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.1个峰 B.2个峰 C. 3个峰 D. 4个峰 2.波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（） A.电子的能量 B.电子在空间各处出现的几率密度 C.电子距原子核的平均距离 D.电子的运动轨迹 3.在下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A .3s B .3p x C . 3p z D .3d z2 4.下列各组量子数中，合理的一组是（） A .n=3，l=1，m l=+1，m s= +1/2 B .n=4，l=5，m l= -1，m s= +1/2 C .n=3，l=3，m l=+1，m s= -1/2

高三化学第一轮复习试题-非金属及其化合物

高三化学第一轮复习试题 ---非金属及其化合物测试题 可能用到的相对原子质量：H-1 N-14 Cu-64 O-16 S-32 C-12 Zn-65 Mg-24 一、选择题(每小题3分，共45分) 1．常温下，下列溶液可以用铝槽车装运的是（） A．氢氧化钠溶液B．浓盐酸C．浓硝酸D．稀硝酸 2.物质的量之比为2︰5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是（） A．1︰4 B．1︰5 C．2︰3 D．2︰5 3.(双选)某单质和足量浓硝酸反应时，每0.25 mol单质反应消耗1 mol HNO3，还原产物为NO2，则单质氧 化后的化合价可能是（） A．+ 4 B．+ 3 C．+ 2 D．+ 1 4..现有下列试剂：①氯水②Br2水③碘水④O3⑤NO2⑥稀硝酸，其中能使淀粉碘化钾溶液变蓝的是 （） A．①②⑥B．④⑤C．除③外D．全部 5．下列关于硫的叙述中，正确的是（） A．硫只以化合态存在于自然界中B．硫是一种黄色、能溶于水的晶体 C．硫在空气中燃烧生成二氧化硫D．硫在纯氧中燃烧生成三氧化硫 由单质之间的化合反应得到的是（） 6.下列物质不能 ．． A．NO B．NO2C．MgCl2D．CuCl 2 7.为了除去镀在铝制品表面的铜镀层，可选用的试剂是（） A．稀硝酸 B．浓硝酸C．浓硫酸D．浓盐酸 8.有一种常见氮肥，加热可完全分解为气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝， 另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。取少量该氮肥溶于水，并加入少量CaCl2溶液，无 明显现象。由此可知该氮肥的主要成分是（） A．NH4Cl B．NH4HCO3C．NH4NO3D．(NH4)2CO3 9．0.03molCu投入到一定量的浓HNO3中，Cu完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672mL气体，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶

电化学基础知识点(大全)

【知识点】 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 -=2H 2↑ 电解质溶液 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e -=Zn 2+ 正极（石墨）2NH 4++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 ） Pb+SO 42--2e -=PbSO 4 铅蓄电池：总反应：PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O 电解液：1.25g/cm 3~1.28g/cm 3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(OH)+2H 2O Cd(OH)2+2Ni(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 -=4OH - ③、氢氧燃料电池： 总反应：O 2 +2H 2 =2H 2O 特点：转化率高，持续使用，无污染。 废旧电池的危害：旧电池中含有重金属（Hg 2+）酸碱等物质；回收金属，防止污染。 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`

西安交大 大学化学 第五章 课后答案

第5章电化学基础……问题 1. 什么是氧化还原的半反应式？原电池的电极反应与氧化还原反应式有何关系？ 答：任何一个氧化还原反应都可以分写成两个半反应：一个是还原反应，表示氧化剂被还原；一个是氧化反应，表示还原剂被氧化。即： 还原反应：氧化态＋n e－→ 还原态； 氧化反应：还原态－n e－→氧化态 这两个式子称为氧化还原的半反应式。 原电池的总反应是一个氧化还原反应，原电池的两个电极反应各乘以一个适当的系数后再加和起来，即得原电池总反应式……氧化还原反应式。 2. 原电池由那些部分组成？试分别叙述每一部分的作用。 答：原电池主要由以下几个部分组成：E正极得到电子，发生还原反应； 负极提供电子，发生氧化反应；●在双液电池中盐桥也必不可少，其作用是通过离子扩散来保持溶液的电中性，消除电极反应产生的过剩电荷的阻力，导通电流；?导线是导通电流，确保反应持续进行。 3. 如何将一个在溶液中进行的氧化还原反应设计成原电池？ 答：E先将氧化还原反应分写成两个半反应：一个是还原反应，表示氧化剂被还原；一个是氧化反应，表示还原剂被氧化； 根据两个半反应的电对特点将其设计成电极，并用符号表示电极的组成；●确定正负极：氧化反应对应于阳极，即负极；而还原反应对应于阴极，即正极；?不同的电解质间要用盐桥连接以减小液接电势。 例如：将反应2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4＝2MnSO4＋5Na2SO4＋K2SO4＋3H2O设计成原电池。 E氧化反应；SO32－－ne－→ SO42－ ●电极组成：(－) Pt| Na2SO4，Na2SO3 还原反应：MnO4－＋ne－→ Mn2+(+) Pt| KMnO4，MnSO4，H2SO4 ?电池符号：(－)Pt| Na2SO4，Na2SO3‖KMnO4，MnSO4，H2SO4| Pt(+) 4. 如何用符号表示一个原电池？写出原电池：Pt|H2|H+||Cl－|AgCl|Ag的电极反应及电池反应式。 答：用符号表示一个原电池的一般规则为：E负极在左，正极在右； 用“|”表示两相之间的相界面，用“||”表示盐桥；●溶液应注明浓度(mol?L－1)，气体应注明分压(kPa)；?从负极开始沿着电池内部依次书写到正极。 原电池：Pt|H2|H+||Cl－|AgCl|Ag的电极反应及电池反应如下： 负极反应：H2－2e－→ 2H+ 阳极反应：AgCl ＋e－→ Ag ＋Cl－ 电池反应：H2 + 2AgCl = 2Ag + 2Cl－ 5. 何谓电极电势?怎样用这一概念解释原电池产生电流的原因？ 答：电极与溶液形成双电层达到动态平衡时，金属的电势E(金属)与溶液的电势E(溶液)之差称为电极电势，以符号E(M n+/M)表示。即：E(M n+/M)= E(金属)－E(溶液)。M n+/M表示组成该电极的氧化还原电对，如E(Zn 2+/Zn), E(Cu 2+/Cu)和E(Cl 2／C1－)等。 将两个电极电势不同的电极组成原电池时，原电池的电动势E≠0，电就会从电极电势高的电极（正极）自动

高考电化学历年真题汇编练习版

2009-2013年高考化学试题分类解析汇编：电化学基础 2009年高考化学试题 1．(09广东理科基础?25)钢铁生锈过程发生如下反应： ①2Fe ＋O 2＋2H 2O ＝2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O ＝4Fe(OH)3； ③2Fe(OH)3＝Fe 2O 3＋3H 2O 。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 2．(09安徽卷?12)Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取。Cu 2O 的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu ＋H 2O Cu 2O ＋H 2O ↑。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0.1molCu 2O 生成。 2．(09江苏卷?12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是 A ．该电池能够在高温下工作 B ．电池的负极反应为： C 6H 12O 6＋6H 2O －24e － =6CO 2↑＋24H ＋ C ．放电过程中，+ H 从正极区向负极区迁移 D ．在电池反应中，每消耗1mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO 2气体22.4 6 L 3．(09浙江卷?12)市场上经常见到的标记为Li —ion 的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li + 的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为： Li ＋2Li 0.35NiO 2 2Li 0.85NiO 2 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，Li 0.85NiO 2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 4．(09广东理科基础?34)下列有关电池的说法不正确的是 A ．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B ．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C ．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D ．锌锰干电池中，锌电极是负极 5．(09福建卷?11) 控制适合的条件，将反应2Fe 3＋ ＋2I － 2Fe 2＋ ＋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Fe 3＋ 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FeCl 2固定，乙中石墨电极为负极 6．(09广东化学?10)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu 2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法正确的是 A ．锡青铜的熔点比纯铜高 B ．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用 C ．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 放电 充电

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 还原反应 反应原理：Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 1．下列变化中，属于原电池反应的是( ) A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C ．红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D ．铁与稀H 2SO 4反应时，加入少量CuSO 4溶液时，可使反应加速 2．100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( ) A ．加入适量的6 mol/L 的盐酸 B ．加入数滴氯化铜溶液 C ．加入适量的蒸馏水 D ．加入适量的氯化钠溶液 3．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上塞子，定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH ＝3的盐酸，乙加入50 mL pH ＝3的醋酸，丙加入50 mL pH ＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌。请用“＞”“＝”或“＜”回答下列各题。 (1)开始时，反应速率的大小为__________。 (2)三支试管中参加反应的锌的质量为__________。 (3)反应终了，所需时间为__________。 (4)在反应过程中，乙、丙速率不同的理由是(简要说明)__________。 失e -,沿导线传递，有电流产生

-高考真题电化学

2013－20１7高考电化学真题 1.【2017 新课标 1 卷】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 2.【201７新课标２卷】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．可选用不锈钢网作为阴极 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 3．【20１7 新课标 3 卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低,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+x S8=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 ４.【2017海南1０】一种电化学制备NＨ3的装置如图所 示，图中陶瓷在高温时可以传输H+．下列叙述错误的是( ) A.Pｂ电极b为阴极 B．阴极的反应式为:N2+6H++6ｅ﹣=2ＮＨ3 C.Ｈ+由阳极向阴极迁移 Ｄ．陶瓷可以隔离Ｎ２和H2 5．【２017 北京1１】（16分）某小组在验证反应“Fe+2Ａｇ+=Ｆｅ2＋+2Ａｇ”的实验中检测到Ｆｅ３+，发现和探究过程如下:向硝酸酸化的0.05mol?L﹣1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色. (1）检验产物 ①取少量黑色固体,洗涤后, （填操作和现象),证明黑色固体中含有Aｇ. ②取上层清液,滴加K3［Fe(CＮ）6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有． (2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Ｆe３+，乙认为铁粉过量时不可能有Fｅ3+，乙依据的原理是（用离子方程式表示）.针对两种观点继续实验： ①取上层清液，滴加KSCＮ溶液,溶液变红，证实了甲的猜测.同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下： 序号取样时间／ｍin 现象 ⅰ 3 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 ⅱ30 产生白色沉淀;较3mｉｎ时量小;溶液红色较3min时加深 ⅲ12０产生白色沉淀；较３0min时量小;溶液红色较3 0min时变浅 （资料:Ag+与SCＮ﹣生成白色沉淀AgSCN）

高三化学一轮复习专题电化学基础

电化学基础 1.下列说法正确的是（） A．氢氧燃料电池的能量转换形式之一为化学能转化为电能 B．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阴极均发生氧化反应 C．电解精炼铜过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加一定相等 D．催化剂通过降低化学反应的焓变加快化学反应速率 2.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高 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 3.镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M NiOOH + MH 已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH－6Ni(OH)2 + NO2－。下列说法正确的是( ) A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－Ni(OH)2 + OH－B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移 C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－MH + OH－，H2O中的H被M还原D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液 4.把物质的量均为的CuCl2和H2SO4溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨做电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同．则下列描述正确的是（） A．电路中共转移个电子 B．阳极得到的气体中O2的物质的量为 C．阴极质量增加3.2g D．电解后剩余硫酸溶液的浓度为1 mol/L 5.如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是 A．K1闭合，铁棒侧溶液会出现白色沉淀，而且沉淀最终变为红褐色

《电化学基础》考题分析与解题方法

《电化学基础》考题分析与解题方法 广州市真光中学化学科王国强 一、课程标准、考试说明的要求 新课程内容标准新课程活动 与探究建议 2010年广东省高考 考试说明要求 1．体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2．通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 3．能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。①实验探究：电能与 化学能的相互转化。 ②调查市场常见化学 电池的种类，讨论它 们的工作原理、生产 工艺和回收价值。 ③查阅资料并交流： 防止钢铁腐蚀的方 法。 1. 了解原电池和电解池 的工作原理，能写出电极 反应和电池反应方程式。 了解常见化学电源的种 类及其工作原理。 2.理解金属发生电化学 腐蚀的原因，金属腐蚀的 危害，防止金属腐蚀的措 施。 二、近三年高考有关电化学知识考题分析 从新课程实验省（如山东、宁夏、广东、海南、江苏、天津等）近三年化学考题分析，其中考查原电池、电解池原理及电化学腐蚀的考题有19题，全国所有省份2009年高考题就有20题之多，可见这部分知识重要性。 （一）原电池及原理其综合考查 1、在书本锌铜原电池原理基础上稍有变化的原电池：从原电池的组成、电极反应（或原电 池反应）、电流方向（或电子流向）、盐桥的作用等多方面来考查原电池的基本原理，在多年来高考题中时有出现，体现了对基础知识和能力的考查。如（09福建卷11）（08年广东化学·5）（07年海南卷第14题）有盐桥的铜银电池；（07年宁夏理综·26）锌银原电池工作原理与阿伏伽德罗常数关系；（07年山东理综·29）简单原电池设计。（见附件1）【复习建议】高考命题的原则是万变不离其宗，无论谁命题考查的都是教材的核心知识内容。必须抓好基础，重视课本，重视主干知识，逐一过关。同样是重点知识内容，复习方法可以有所不同。电化学部分知识是学生易弄错易弄混的难点知识内容。学习和复习的过程中都不能赶进度，也不能搞“题海战术”。要引导学生认真阅读教材，深入思考核心知识内容，最关键的知识内容一定要让学生自己理解记忆，而不是死记硬背。学生把难点真正“消化”了就可以做到一通百通，题目再怎么变换形式，学生也能会答，而不用老师讲个面面俱道。复习

高三化学电化学教案

专题7：电化学 班级_________ 姓名_________ 学号__________ [专题目标]： 1、复习、巩固电化学方面的有关知识和基本原理，掌握电化学一些相关规律； 2、熟练运用电化学的有关理论知识解决生活实际中的相关问题 [经典题型] 题型一：原电池原理在燃料电池中的运用 [例1]：有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（） ①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole- ②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O ③负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH- ④电池放电后，溶液PH不断升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④ [点拨]：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4 →CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4参加反应有8mole-发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。虽然正极产生OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的PH值不断下降，故①②正确，③④错误。 答案：A 点评：燃料电池在特定条件下发生的反应就是在一般原电池反应的式子上，加上该条件的影响而得到的最后结果。 [规律总结]： 1、原电池电极名称的判断方法 （1）根据电极材料的性质确定金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 （2）根据电极反应的本身确定失电子的反应—氧化反应—负极；得电子的反应—还原反应—正极 2、原电池电极反应式书写关键 （1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化；（2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）； （3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH-非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化； （4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。 [巩固]：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=H2，则其正极反应式为_______________。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为

三年高考2020高考化学试题分项版解析 专题17 电化学原理综合应用(含解析)

专题17 电化学原理综合应用 1．【2018天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题： （3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。 电池的负极反应式：________。 电池的正极反应式：6O 2+6e?6O2? 6CO 2+6O2?3C2O42? 反应过程中O2的作用是________。 该电池的总反应式：________。 【答案】Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3 【解析】 2．【2018江苏卷】NO x（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NO x是环境保护的重要课题。 （2）用稀硝酸吸收NO x，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：____________________________________。 【答案】（2）HNO2?2e?+H2O3H++NO3? 【解析】 精准分析：（2）根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，阳极反应为HNO2失去电子生成HNO3，1molHNO2

反应失去2mol电子，结合原子守恒和溶液呈酸性，电解时阳极电极反应式为HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。3．【2018新课标1卷】焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_____________。电解后，__________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。 【答案】（3）2H2O－4e－＝4H＋+O2↑ a 【解析】 4．【2018新课标1卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示： （4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回 _______工序继续使用。 【答案】（4）Zn2++2e－＝Zn 溶浸 【解析】 精准分析：焙烧时硫元素转化为SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸镉，二氧化硅与稀硫酸不反应转化为滤渣，由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1中还含有硫酸铅。由于沉淀亚铁离子的pH较大，需要将其氧化为铁离子，通过控制pH得到氢氧化铁沉淀；滤液中加入锌粉置换出Cd，最后将滤液电解得到金属锌。则

2020-2021学年度高考化学第一轮复习(5)

…………○…………：___________班级：________…………○…………绝密★启用前 2020-2021学年度高考化学第一轮复习（5） 化学 考试范围：xxx ；考试时间：100分钟；命题人：xxx 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I 卷（选择题） 请点击修改第I 卷的文字说明 一、单选题 1．氧化铅-铜电池是一种电解质可循环流动的新型电池(如图所示)，电池总反应为 224 PbO Cu 2H SO ++442PbSO CuSO 2H O ++。下列有关该电池的说法正确的 是( ) A ．电池工作时，电子由Cu 电极经电解质溶液流向PbO 2电极 B ．电池工作过程中，电解质溶液的质量逐渐减小 C ．正极反应式：224 42PbO 2e 4H SO PbSO 2H O - + - ++++ D ．电池工作过程中，两个电极的质量均减小 2．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 A ．能使酚酞变红的溶液中：Ba 2＋、Mg 2＋、NO 3－、Cl － B ．-+ c(OH ) c(H ) ＝1012的溶液：K +、Na +、AlO 2－、SO 42－ C ．加入苯酚显紫色的溶液中：K ＋、Mg 2＋、SCN －、NO 3－ D ．由水电离出的c(H ＋)＝1×10－13的溶液：Na ＋、NH 4＋、ClO －、CO 32－ 3．关于如图装置的说法中正确的是

……外…………○……………○……装※※订※※……内…………○……………○…… A ．该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于电解池 B ．盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗 C ．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定 D ．盐桥中K +向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区 4．化学与生活息息相关，下列关于生活中的化学，说法错误的是( ) A ．近期，全球爆发了新型冠状病毒，从化学角度，可用含氯的消毒剂、75%酒精、过氧化氢进行病毒的杀灭 B ．汽车的排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO 和NO 反应生成N 2和CO 2 C ．大量燃烧化石燃料排放的废气中含大量CO 2、SO 2，造成大气污染，从而使雨水 pH=5.6 D ．积极推广太阳能、风能、地热能及水能等的使用，减少化石燃料的使用 5．有关羊毛、聚酯纤维的下列有关说法中，不正确的是（ ） A ．羊毛和聚酯纤维在一定条件下均可水解 B ．羊毛与聚酯纤维可用灼烧法区分 C ．该聚酯纤维的单体为对苯二甲酸和乙二醇 D ．由单体合成该聚酯纤维的反应属于加聚反应 6．工业上综合利用铝土矿（主要成分为Al 2O 3，还含有Fe 2O 3、FeO 、SiO 2）的部分工艺流程如下： 铝土矿稀硫酸过滤 ???→滤渣?????→氢氧化钠固体 焙烧硅酸钠 实验室模拟上述流程中，用不到的装置是（ ） A ． B ． C ． D ． 7．下列能用勒夏特列原理解释的是 A ．工业合成氯化氢时氢气过量 B ．高温及加入催化剂都能使合成氨的反应速率加快

选修4第四章《电化学基础》教材分析与教学建议(常芸)

选修4 第四章《电化学基础》教材分析与教学建议 荔湾区教育发展研究中心常芸 一、教材分析 1、地位和作用 （1）本章是高中化学基本理论知识体系中的一个重要内容，也是学生所学高中知识的难点之一。有关电化学知识考点是高考考查的必考点、热点。 （2）本章在必修2教材“化学能与电能” 内容的基础上进一步拓宽和加深，同时，在学习了前面溶液中离子平衡知识已经为学生建立了微观、动态、相互作用的认识深度，并且建立了分析反应体系中微粒及运动情况的认识思路，因此电化学是对氧化还原反应、离子反应等知识进行深化和应用。 （3）本章知识在了解和掌握了原电池、电解池工作原理的基础上，通过对碱性锌锰干电池（一次电池）、铅蓄电池（二次电池）、燃料电池、电镀、金属精炼的分析，体会电化学知识与生产、生活、国防等工业的密切联系以及对人类社会发展和进步的重要作用。其中涉及的“化学能与电能的相互转化”是选修4第一章“化学反应与能量”学习的延续。 （4）通过对金属腐蚀和防护原理和实验的探究，培养学生的实验技能和应用所学知识分析、解决实际问题的能力（理论联系实际）。 2、知识结构 本章的知识结构为：

二．课程标准、考试说明对本章的要求 三、课时分配建议 第一节原电池（含原电池的设计）1课时 第二节化学电源 【一、二次电池、燃料电池】1课时 第三节电解池2课时 第四节金属的电化学腐蚀与防护2课时 复习2课时 测验、评讲2课时 合共10课时。 四、各节教学目标 （1）知识与技能： ①在氧化还原的知识基础上，进一步理解原电池、电解池的反应原理与它们的装置。能够根据电极材料、氧化还原反应原理写出电极反应式。 ②了解原电池、电解池的工作原理在实际的一些应用。 ③了解金属腐蚀的原理与种类，认识金属腐蚀的危害，知道防止金属腐蚀的方法。（2）过程与方法： ①在运用氧化还原反应原理来分析原电池、电解池及各类化学电源工作原理的过