第一节 原电池
【知识点】
1、原电池的概念：把化学能转化为电能的装置
2、原电池工作原理：
负极：电子流出的电极——失电子，发生氧化反应
(较活泼的金属)
正极：电子流入的电极——得电子，发生还原反应
(较不活泼的金属、石墨等)
3、组成原电池的条件
①具有不同的电极，较活泼的金属作负极，发生氧化反应；较不活泼金属或非金属(石墨等)作正极，得到电子，发生还原反应，本身不变。
②具有电解质溶液。
③具有导线相连(或直接接触)组成闭合回路。
④有能自发进行的氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此条件)。
【注意】
a.不要形成“活泼金属一定作负极”的思维定势。
b.原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应。
c.形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两个电极接触。
d.有的原电池产生的电流大，可以对外做功；有的原电池，电极上发生的反应很慢，产生的电流极其微弱，不能对外做功(如：电极是Fe、C，电解质溶液是NaCl溶液)。
4、原电池正、负极的判断：
①根据组成原电池的两极材料判断：
负极：活泼性较强的金属
正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属（石墨）
②根据电流方向或电子流动方向判断：
电流是由正极流向负极
电子流动方向是由负极流向正极
③根据原电池两极发生的变化来判断：
负极：失电子发生氧化反应
正极：得电子发生还原反应
④根据电极反应现象
负极：不断溶解，质量减少
正极：有气体产生或质量增加或不变
5、金属活泼性的判断：
①金属活动性顺序表
②原电池的负极（电子流出的电极，质量减少的电极）的金属更活泼 ；
③原电池的正极（电子流入的电极，质量不变或增加的电极，冒气泡的电极）为较不活泼金属
6、原电池的电极反应：（难点）
a. 负极反应：X－ne-＝Xn+
b. 正极反应：溶液中的阳离子得电子的还原反应
7、有盐桥的原电池
盐桥是将热的琼脂溶液(可以是KCl溶液或可以是NH4NO3溶液)倒入U形管中(不能产生裂隙)，将冷后的U形管浸泡在KCl饱和溶或NH4NO3溶液中制得。离子在盐桥中能定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续导电。
【练习】
1．在图中的8个装置中，属于原电池的是
A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦ C．④⑤⑥⑦ D．③⑤⑦
2．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是
A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)＝2HCl(aq)＋BaSO4(s) ΔH＜0
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)―→2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＜0
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s) ΔH＜0
D．3Cu(s)＋8HNO3(aq)＝3Cu(NO3)2(aq)＋2NO(g)＋4H2O(l) ΔH＜0
3．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 |
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
5．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D―→导线―→C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是
A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞D＞B
C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A
6．(2008·广东高考卷)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag＋＋e－＝Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍断续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
7．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
8．由铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH
A．不变 B．先变小后变大
C．逐渐变大 D．逐渐变小
9．下列说法正确的是
A．原电池是把电能转化为化学能的装置
B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应
C．原电池的电极发生的反应均为氧化还原反应
D．形成原电池后，原电池中的阳离子向正极移动
10．(2009·湖北黄冈一模)以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是
A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气
B．两极上溶解和析出的物质质量相等
C．锌片溶解了1 g，铜片上析出1 g氢气
D．锌片溶解了1 mol，硫酸消耗了1 mol
11．下列事实不能说明Al的金属活动性比Cu强的是
A．常温下将铝投入CuSO4溶液中
B．常温下将铝和铜用导线连接一起放入到稀盐酸中
C．常温下将铝和铜不用导线连接一起放入到稀盐酸中
D．常温下将铝和铜用导线连接一起放入到氢氧化钠溶液中
12．某原电池反应的离子方程式为Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑，则下列说法正确的是
A．HNO3为电解质溶液 B．锌为原电池正极
C．铁极质量不变 D．铜为原电池正极
13．X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成下图的装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是下列中的
| 编号 | X | Y | Z |
| A | Zn | Cu | 稀硫酸 |
| B | Cu | Zn | 稀硫酸 |
| C | Cu | Ag | 硫酸铜溶液 |
| D | Ag | Zn | 银溶液 |
A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低
D．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高
15．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥初凝时间。此方法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu＋Ag2O＝CuO＋2Ag，下列有关说法正确的是
A．普通水泥的主要成分是2CaO·SiO2，3CaO·SiO2和3CaO·Al2O3
B．测量原理示意图中，Ag2O为负极
C．正极的电极反应为：2Cu＋2OH－－2e－＝Cu2O＋H2O
D．电池工作时，OH－向正极移动
16．实验室中欲快速制取氢气，最好的方法应该用
A．纯锌与稀H2SO4 B．纯锌与浓H2SO4
C．粗锌与稀HNO3 D．粗锌与稀H2SO4
17．(2009·潮阳模拟)利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，如废铝罐和碳棒，食盐水等材料制作可用于驱动玩具的电池。上述电池工作时，有关说法正确的是
A．铝罐将逐渐被腐蚀
B．碳棒上发生的反应为：O2＋4e－＝2O2－
C．碳棒应与玩具电机的负极相连
D．该电池工作一段时间后碳棒的质量会减轻
18．下列四组原电池，其中放电后，电解质溶液质量增加，且在正极有单质生成的是
A．Cu、Ag、AgNO3溶液 B．Zn、Cu、稀H2SO4
C．Fe、Zn、CuSO4溶液 D．Fe、C、Fe2(SO4)3溶液
19．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，根据实验现象填表：
| 装置 | |||
| 现象 | 金属A不断溶解 | C的质量增加 | A上有气体产生 |
| 正极反应式 | |||
| 四种金属活动性由强到弱的顺序： | |||
| 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 | 偏向Al |
(2)写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。
(3)实验4中Al作正极还是作负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。
(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？
21．如图所示装置，烧杯中盛有200 mL 1 mol·L－1的CuSO4溶液。
(1)负极为____________，电极反应式为__________________________________。正极为____________，电极反应式为__________________________________。
(2)若初始时Zn片与Cu片质量相等，实验结束后，称得两极质量差为12.9 g，则反应中转移电子的物质的量为_____________，反应后溶液中溶质的物质的量浓度为_________________________(忽略溶液体积的变化)。
第二节 化学电源
【知识点】
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
⑴一次电池：常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等
⑵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。
①铅蓄电池
放电：PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O
负极（铅）：Pb＋SO42－－2e－＝PbSO4↓
正极（氧化铅）：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－＝PbSO4↓＋2H2O
充电：2PbSO4＋2H2O＝PbO2＋Pb＋2H2SO4
阴极：PbSO4＋2e－＝Pb + SO42－
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－＝PbO2＋4H＋＋SO42－
两式可以写成一个可逆反应：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O
②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
⑶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
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。
【例1】氢氧燃料电池（铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性）
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
①当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H2－4e－=4H＋
正极：O2＋4H＋＋4e－＝4H2O
②当电解质溶液呈碱性时： 负极：2H2＋4OH－－4e－＝4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
【注意】
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极。 ②电极材料一般不参加化学反应。
③溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－。
【例2】甲烷燃料电池（用金属铂片插入KOH溶液作电极）
负极：CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O
正极：4H2O＋2O2＋8e－＝8OH－
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
【注意】
①燃料电池的两极一般不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气。可燃性气体一定在电池的负极上失电子，发生氧化反应；氧气一定在正极上得到电子，发生还原反应。
②负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）。
③遵循电荷守恒，得失电子守恒，元素守恒。
④正负电极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相加后为电池反应总式。
⑤燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低
4、废弃电池的处理：回收利用
【练习】
1. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应是根据此反应式判断，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，H2是负极
2. 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)+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(1)+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0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
3. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是
A. 放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH）2
B. 充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－＝FeO42－＋4H2O
C. 放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化
D. 放电时正极附近溶液的碱性增强
4. 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图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应，下列判断正确的是
A. 有O2放电的a极为电池的负极
B. 有H2放电的b极为电池的正极
C. a极对应的电极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
D. 该电池的总反应方程式为
5. 新型高能钠硫电池以熔融的钠、硫为电极，以钠离子导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na＋XS＝Na2Sx
（1）放电时S发生________反应，Na作________极。
（2）充电时Na所在电极与直流电源________极相连。
（3）充电时阳极反应为_________________；放电时负极反应为___________________。
6. 燃料电池是一种新型的无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备，试解答下列问题：
（1）宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电极反应为：2H2－4e－＋4OH－＝4H2O，
O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，正极发生的是___________反应（填氧化或还原），总反应方程式是：___________________________________。
（2）燃料电池在发电的同时还生成了水，这正好解决了宇航员在太空中的饮水问题，若电池输出的电流强度为533A，则每小时能生成多少g水？
7. 有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体内作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2、H2O进行工作，两极反应式为：正极材料是________电极反应是____________________，负极材料是________，电极反应是____________________。
8. 熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在6500C下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO＋2CO32－→4CO2＋4e－
正极反应式________________________总电池反应式________________________。
9. 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
A. a电极是负极
B. b电极的电极反应为：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑
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
10. 有a、b、c、d四种金属，将a与b用导线连结起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀，将a、d分别投入等浓度盐酸中，d比a反应剧烈，将铜投入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. dcab B. dabc C. dbac D. badc
11. 将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和O2，可以形成一个原电池。由于发生的反应类似甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断通入甲烷的一极为电池的_____极，若反应生成CO32－和H2O，则这一极的电极反应式为：
____________________________________________。
12. 镍氢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镍镉蓄电池。镍氢电池的总反应式是：H2＋2NiO(OH)＝2Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是
A. 电池放电时，镍元素被氧化
B. 电池放电时，氢是负极反应物，被氧化
C. 电池放电时，电子流入H2极
D. 电池放电时，氢是正极反应物，被还原
13. 铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶或透明塑料制成方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的 ，负极板是海绵状的 ，两极均浸入 溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。负极： ，正极： ，放电总反应式： 。
14. 汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4↓+2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是
A. PbO2是电池的负极
B. 负极的电极反应式为：Pb＋SO42-－2e－＝PbSO4↓
C. PbO2得电子，被氧化
D. 电池放电时，溶液酸性增强
15. 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提到议事日程，首要原因是
A. 利用电池外壳的金属材料
B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D. 回收其中石墨电极
16. 可以将反应Zn＋Br2＝ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应：
① Br2＋2e－＝2Br－ ② 2Br－－2e－＝Br2 ③ Zn－2e－＝Zn2＋
④ Zn2+＋2e－＝Zn，其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是
A. ②和③ B. ②和① C. ③和① D. ④和①
17. 据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH3OH + 3O2 + 4OH－2CO32－ + 6H2O，则下列说法正确的是
A. 构成该电池的正极和负极必须是两种活性不同的金属
B. 充电时有CH3OH生成的电极为阳极
C. 放电时电解质溶液的pH逐渐增大
D. 放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O
E. 充电时每生成1 mol CH3OH转移12mol电子
18. 下列关于化学电源的叙述错误的是
A. 普通锌锰干电池中碳棒为正极
B. 铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板
C. 氢氧燃料电池的正极是通入氧气的那一极
D. 碱性锌锰干电池的能量和储存时间比普通锌锰干电池高
19. 根据下列事实判断离子的氧化性顺序：① A＋B2+＝A2+＋B；② D＋2H2O＝D(OH)2＋H2↑；③ 以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为：E2+＋2e－＝E，B－2e－＝B2+
A. D2+>A2+>B2+>E2+ B. D2+>E2+>A2+>B2+
C. E2+>B2+>A2+>D2+ D. A2+>B2+>D2+>E2+
20. 下列变化中属于原电池反应的是
A. 白铁（镀Zn铁）表面有划损时，也能阻止铁被氧化
B. 在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜
C. 红热的铁丝与水接触表面形成蓝色保护层
D. 在铁与稀H2SO4反应时，加几滴CuSO4溶液，可加快H2的产生
第三节 电解池
【知识点】
一、电解原理
1、电解池：把电能转化为化学能的装置
2、电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程
3、放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程
4、电子流向：
电源负极—（电解池）阴极—（离子定向运动）电解质溶液—（电解池）阳极—电源正极
5、电极名称及反应：
阳极：与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应
阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应
6、电解CuCl2溶液的电极反应：
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu
总反应式：CuCl2＝Cu＋Cl2↑
7、电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程
【规律总结】电解反应离子方程式书写：
⑴离子放电顺序：
Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（指酸电离)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋
⑵离子放电顺序：
惰性电极：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3－>SO42－(等含氧酸根离子)>F－(SO32－/MnO4－>OH－)
活性电极：电极本身溶电
注意先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极（Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。
⑶四类型电解质分类：
①解水型：含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐
②解电解质型：无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）
③氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐
④氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐
常见酸碱盐溶液的电解规律(惰性阳极)
| 电解反应类型 | 电解质类型 | 规律 | 例 | PH变化 | 溶液复原法 |
电解水 | 含氧酸 | 实质电解水→H2 + O2 | 电解稀H2SO4 | 降低 | 加 H2O |
| 强碱溶液 | 实质电解水→H2 + O2 | 电解NaOH溶液 | 升高 | 加 H2O | |
| 活泼金属含氧酸盐 | 实质电解水→H2 + O2 | 电解Na2SO4溶液 | 不变 | 加 H2O | |
| 电解质分解 | 无氧酸 | 酸→H2 + 非金属 | 2HCl＝H2＋Cl2 | 升高 | 加 HCl |
| 不活泼金属无氧酸盐 | 盐→金属 + 非金属 | CuCl2＝Cu＋Cl2 | ---- | 加 CuCl2 | |
| 放氧生酸 | 不活泼金属含氧酸盐 | 盐+ 水→金属+O2+酸 | 2CuSO4＋2H2O＝ 2Cu＋O2＋2H2SO4 | 降低 | 加 CuO（CuCO3） |
| 放氢生碱 | 活泼金属无氧酸盐 | 盐+水→H2 +非金属+碱 | 2KCl＋2H2O＝ H2＋Cl2＋2KOH | 升高 | 加 HCl |
1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑
阴极：2H+＋2e－＝H2↑
反应方程式：2NaCl＋2H2O＝H2↑＋Cl2↑＋2NaOH
离子方程式：2Cl－＋2H2O＝H2↑＋Cl2↑＋2OH－
2、电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法
⑴电极、电解质溶液的选择：
阳极：镀层金属，失去电子，成为离子进入溶液
M－ne－＝Mn+
阴极：待镀金属（镀件）：溶液中的金属离子得到电子，成为金属原子，附着在金属表面
Mn＋＋ne－＝M
电解质溶液：含有镀层金属离子的溶液做电镀液
⑵镀铜反应原理：
阳极(纯铜)：Cu－2e－＝Cu2＋
阴极(镀件)：Cu2＋＋2e－＝Cu
电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液
⑶电镀应用之一：
铜的精炼：阳极：粗铜；阴极：纯铜；电解质溶液：硫酸铜
3、电冶金
⑴电冶金：使矿石中的金属阳离子获得电子，从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属，如钠、镁、钙、铝
⑵电解氯化钠：通电前，氯化钠高温下熔融：NaC＝Na＋＋Cl－
通直流电后：阳极：2Na＋＋2e－＝2Na 阴极：2Cl－－2e－＝Cl2↑
【规律总结】原电池、电解池、电镀池的判断规律
①若无外接电源，又具备组成原电池的三个条件。①有活泼性不同的两个电极；②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应（有时是与水电离产生的H+作用），只要同时具备这三个条件即为原电池。
②若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时，则为电镀池。
③若多个单池相互串联，又有外接电源时，则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。若无外接电源时，先选较活泼金属电极为原电池的负极（电子输出极），有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。
【练习】
1．(2008·上海高考卷)取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
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
3．某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。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
4．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时
A．粗铜接电源负极 B．纯铜做阳极
C．杂质都将以单质形式淀沉到池底
D．纯铜片增重2.56 g，电路通过电子为0.08 mol
5．用含少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则
A．电解液质量增加x g B．阴极质量增加x g
C．阴极质量增加a g，a＞x D．阴极质量增加b g，b＜x
6．烧碱的制备，在上世纪七十年代常用水银法，此法通过钠汞齐(Na·nHg)生产得到的烧碱质量好，浓度高，目前已被离子交换膜法所取代。两种生产方法示意图如下：
下列说法正确的是
A．水银法被淘汰，是因为生产过程中，汞不能循环利用
B．水银法生产，在电解槽中，阴极的电极反应式为：Na＋＋e－＋nHg＝Na·nHg
C．离子膜法电解，阳极发生的电极反应为：2H＋＋2e－＝H2↑
D．水银法中烧碱在电解槽中生成，离子膜法烧碱在阴极生成
7．(2009·盐城一模)三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是
A．可用铁作阳极材料
B．电解过程中阳极附近溶液的pH升高
C．阳极反应方程式为：2Cl－－2e－＝Cl2↑
D．1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子
8．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是
A．粗铜板作阳极
B．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2＋＋2e－＝Cu
C．粗铜中所含Ni、Fe、Au、Ag等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
D．电解铜的纯度可达99.95%～99.98%
9．(2008·全国卷Ⅰ)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＋
10．按图中图甲装置进行实验，若图乙的x轴表示流入电极的电子的量，则y轴不可能表示的情况是
A．c(Ag＋) B．c(NO)
C．溶液的pH D．银棒质量
11．如图乙所示是根据图甲的电解池进行电解时，某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x表示
A．各电解池析出气体的体积
B．各电解池阳极质量的增加量
C．各电解池阴极质量的增加量
D．各电极上放电的离子总数
12．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的表面皿中，如下图所示，最先观察到酚酞变红现象的区域是
A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅱ和Ⅳ
C．Ⅱ和Ⅲ D．Ⅰ和Ⅳ
13．CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu2＋＋4I－＝2CuI↓＋I2而得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。电解开始一段时间后，阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色。对阳极区溶液呈蓝色的正确解释是
A．2I－－2e－＝I2 淀粉遇碘变蓝
B．Cu－2e－＝Cu2＋ Cu2＋显蓝色
C．2Cu2＋＋4I－＝2CuI↓＋I2 淀粉遇碘变蓝
D．4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑ O2将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝
14．通以相等的电量，分别电解等浓度的银和亚汞(亚汞的化合价为＋1)溶液，若被还原的银和亚汞的物质的量之比n(银)∶n(亚汞)＝2∶1，则下列叙述正确的是
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．亚汞的化学式为HgNO3
D．亚汞的化学式为Hg2(NO3)2
15．如图，X和Y均为石墨电极。
(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为________________________；电解过程中_____极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。
(2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。
①电解后溶液的pH为____________；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的____________(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变)
②Y电极产生气体的体积为____________L。
③请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____________；并设计实验验证你的推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：__________________________________。
16．现代工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。请回答下列问题：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为____________。
(2)电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，使用的试剂有：a.Na2CO3溶液，b.Ba(OH)2溶液，c.稀盐酸，其合理的加入顺序为____________(填试剂序号)。
(3)如果在容积为10 L的离子交换膜电解槽中，1 min后阴极可产生11.2 L(标准状况下)Cl2，这时溶液的pH是(设溶液体积保持不变)____________。
17．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是__________________________________。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是__________________________________。
(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是__________________________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因________________________________。
③除去杂质后得氢氧化钾溶液从液体出口____________(填写“A”或“B”)导出。
18．有一盐晶体，其化学式表示为M(NO3)x·nH2O，经测定其摩尔质量为242 g·mol－1。取1.21 g该晶体溶于水配成100 mL溶液。将此溶液倒入下图所示装置中，用石墨作电极进行电解。当有0.01 mol电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A极得到金属0.32 g。回答：
(1)金属M的摩尔质量为_________，x＝_________，n＝__________。
(2)C极为____________极。
(3)电解后溶液的pH为(设电解前后溶液的体积不变)____________。
第四节 金属的电化学腐蚀和防护
【知识点】
一、金属的电化学腐蚀
（1）金属腐蚀内容： （2）金属腐蚀的本质：都是金属原子 失去 电子而被氧化的过程
（3）金属腐蚀的分类：
化学腐蚀：金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
（4）电化学腐蚀的分类：
析氢腐蚀：腐蚀过程中不断有氢气放出
①条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体）
②电极反应：负极: Fe – 2e- = Fe2+
正极: 2H+ + 2e- = H2↑
总式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
吸氧腐蚀：反应过程吸收氧气
①条件：中性或弱酸性溶液
②电极反应：负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极: O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总式：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
离子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ， 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3•x H2O（铁锈主要成分）
规律总结：金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保＞牺牲负极的正极保＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀
二、金属的电化学防护
1、利用原电池原理进行金属的电化学防护
（1）牺牲阳极的阴极保
原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化
应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备
负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护
（2）外加电流的阴极保
原理：通电，使钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀
应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应。
2、改变金属结构：把金属制成防腐的合金
3、把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等
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