單元復(fù)習(xí)04 化學(xué)反應(yīng)與電能 2022-2023學(xué)年高二化學(xué)單元復(fù)習(xí)（人教版2019選擇性必修1）

單元復(fù)習(xí)04化學(xué)反應(yīng)與電能

考點(diǎn)01原電池的工作原理

1.原電池的概念和實(shí)質(zhì)

（I）概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（2）實(shí)質(zhì)：利用能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

2.原電池的工作原理

（1）電極反應(yīng)：

負(fù)極：失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)

正極：得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)

（2）電子移動方向：從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極，電子不能通過電解質(zhì)溶液。

（3）離子移動方向：

①陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動。

②如果有鹽橋：鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。

（4）鹽橋的作用：

①離子通道，形成閉合回路。

②避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減。

3.原電池的構(gòu)成條件

①形成閉合回路

②兩個(gè)活性不同的電極，相對較活潑的金屬作負(fù)極。

③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)

④自發(fā)的氧化還原反應(yīng)（能對外界釋放能量）

4.原電池中正負(fù)極的判斷方法

C?-...........｛電極名稱）--------c?

I

III

III

肺潑性較強(qiáng)的金展｝-｛電極I材料卜7活潑性較第的金網(wǎng)

（流出電"的一極）…｛電子I流向）-…｛流入電.的一極）

Ii',

I

（發(fā)生氧化反應(yīng)）-…（反應(yīng)’類型）……（發(fā)生還■反應(yīng)）

_-I

（陰離子?向的一極卜-f離子'流向）-陽離子移向的一極）

、,二,、

（,溶解T的-極）--（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象增重或有氣泡T放出的一極）

【典例D某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池：2KMno4+10FeSO4

+SH2SO4=ZMnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O,鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下

列敘述中正確的是（）

甲乙

A.甲燒杯中溶液的PH逐漸減小

B.乙燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)

C.外電路的電流方向是從a到b

D.電池工作時(shí)，鹽橋中的SCr移向甲燒杯

答案：C

解析：甲燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)為Mnol+8lΓ+5e-=Mn2++4H2θ,氫離子濃度減小，導(dǎo)

致溶液的PH增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤：甲燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)，Mn元素的化合價(jià)降低，電極反應(yīng)

式為Mno4+8H++5b==MM++4H2θ,乙燒杯中亞鐵離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e2+-

e=Fe3?B項(xiàng)錯(cuò)誤：由上述分析可知，a為正極，b為負(fù)極，則電流方向?yàn)閺腶到b,C項(xiàng)

正確；陰離子向負(fù)極移動，則鹽橋中的SOr移向乙燒杯，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【特別提示】

(1)構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導(dǎo)電的非金屬，例如石

墨。兩極材料可能參與反應(yīng)，也可能不參與反應(yīng)。

(2)兩個(gè)活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電

池，必須有一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

(3)在判斷原電池正負(fù)極時(shí)，既要考慮金屬活潑性的強(qiáng)弱，也要考慮電解質(zhì)溶液性質(zhì)。

如Mg-Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg；但是Mg-Al-NaOH溶液構(gòu)成的原

電池中，負(fù)極為Al,正極為Mg。

考點(diǎn)02原電池的設(shè)計(jì)

1.原電池的組成：

原電池是由兩個(gè)半電池組成，如鋅銅原電池是鋅半電池和銅半電池通過鹽橋連接。

2.原電池設(shè)計(jì)關(guān)鍵

(1)外電路

負(fù)極(還原性較強(qiáng)的物質(zhì))富線,正極(較穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬)。

(2)內(nèi)電路

將兩極浸入電解質(zhì)溶液中，使陰、陽離子做定向移動。陰離子移向負(fù)極，陽離子移向

正極。

3.設(shè)計(jì)原電池的思路(以CU與AgNo3反應(yīng)為例)

正極：2Ag+÷2e-^=2Ag

(I)明確兩極反應(yīng)?

負(fù)極：Cu-2e=Cu2*

(2)選擇電極材料

.負(fù)極材料一般為較活潑易失電子的物質(zhì)，如CU

〔正極材料一般為導(dǎo)電性材料且活潑性較差，如C、Ag等

(3)選擇電解質(zhì)溶液

‘不含鹽橋：參與正極反應(yīng)的氧化劑，如AgNo3

＜含鹽橋：負(fù)極區(qū)溶液一般含負(fù)極材料的金屬離

,子，如Cu?+

、正極區(qū)溶液為參與正極反應(yīng)的氧化劑，如AgNO3

(4)畫裝置圖：注明電極材料和溶液成分

Γ-l

r____.-Ag

AgNCh溶液

CuSO4AgNO3

溶液溶液

【典例2】設(shè)計(jì)原電池Zn+2Fe3"=Zn2++2Fe2+,在方框中畫出能形成穩(wěn)定電流的半電池

形式的裝置圖(標(biāo)出電極材料、電解質(zhì)溶液)

負(fù)極：，電極反應(yīng)：`

正極：,電極反應(yīng)：?

答案：如圖

ZnZn_2e=Zn2Pt2Fe3'÷2e^=2Fe21

解析：分析元素化合價(jià)的變化可知，Zn為負(fù)極，比Zn活潑性差的金屬或非金屬石墨等作

正極，選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。

【特別提示】

(1)設(shè)計(jì)帶鹽橋的原電池裝置時(shí)，一般負(fù)極金屬元素與其電解質(zhì)溶液中的陽離子元素保

持一致，正極金屬元素與其電解質(zhì)溶液中的陽離子元素保持一致。如Cu—Zn原電池中，

Zn與ZnSO4溶液，Cu與CuSO4溶液分別構(gòu)成半電池。

（2）“裝置圖”常見失分點(diǎn)提示

①不注明電極材料名稱或元素符號。

②不畫出電解質(zhì)溶液（或畫出但不標(biāo)注）。

③誤把鹽橋畫成導(dǎo)線。

④不能連成閉合回路。

【典例3】控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3++2「02Fe2++L設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下

列判斷不正確的是（）

V靈敏電流表

石~石

A.反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3+被還原

C.電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

D.電流表讀數(shù)為零后，向甲中加入FeCI2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極

答案:D

解析：由題圖并結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e?,得到電子變?yōu)镕e?+,被還原，「失去電子變

為卜，被氧化，A、B項(xiàng)正確；電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，C項(xiàng)正確；向

甲中加入FeCl2固體，對于2Fe3++2I2Fe2++b,平衡向逆反應(yīng)方向移動，此時(shí)Fe?,被

氧化，L被還原，故甲中石墨電極為負(fù)極，乙中石墨電極為正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【特別提示】

可逆氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池:原電池中當(dāng)氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率

相等時(shí),可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，電流表指針示數(shù)為零；當(dāng)電流表指針往相反方向偏轉(zhuǎn)，

暗示電路中電子流向相反，說明化學(xué)平衡向相反方向移動。

考點(diǎn)03原電池原理的應(yīng)用

1.加快化學(xué)反應(yīng)速率

在鋅與稀HzSCU反應(yīng)時(shí)加入少量CUSO4溶液，CUSO4與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu,從而

形成Cu-Zn微小原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。

2.金屬活動性強(qiáng)弱比較

一般來說，作負(fù)極的金屬的活動性強(qiáng)于正極金屬。

如：有兩種金屬a和b,用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡

產(chǎn)生。由此可判斷出a是負(fù)極、b是正極，且金屬活動性：a>b。

【典例4】由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

AΓIBCCBDr

裝置

稀H2SO,CUSO,溶液稀HzSOl

甲乙丙

金屬A不斷溶解形

現(xiàn)象C極質(zhì)量增加A極有氣泡產(chǎn)生

成二價(jià)金屬離子

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題:

(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是。

(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是。

(3)裝置丙中溶液的PH(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)四種金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序是o

答案：(l)A-2e^^=A2+(2)Cu2'+2e^=Cu(3)變大(4)D>A>B>C

解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為

正極，活動性：A>B；乙中C極增重，即析出Cu,則B為負(fù)極，活動性：B>C:丙中A

上有氣泡即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動性：D>A,隨著H+的消耗，PH變大。

【特別提示】

⑴利用原電池原理比較A、B兩種金屬性強(qiáng)弱時(shí)，A、B用導(dǎo)線相連浸入非氧化性酸(如

鹽酸、稀硫酸)中，不能使用氧化性酸(如硝酸、濃硫酸)。

(2)對于“Mg—NaOH(aq)—A1”原電池負(fù)極為AL對于“Cu—濃HNO3—Al(Fe廠原電池負(fù)

極為Cuo

考點(diǎn)04化學(xué)電池一次電池

1.化學(xué)電池的分類及其特點(diǎn)

活性物質(zhì)消耗到?定程度.就不能使用.

?次電池1.

如普通的鋅電池、堿性鋅鈦電池

放電后可以向選電使活性物質(zhì)獲得∣∣p∣?.

I二次電池I-

如鉛蓄電池、銀鎘電池

燃燒力電h較化劑登

卜燃料電池I，

電r??如氫氧燃料電池

2.化學(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)

具有能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠，使用方便，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

3.判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)

(1)比能量：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。

(2)比功率：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小。

(3)電池的可儲存時(shí)間的長短。

4.化學(xué)電池回收利用

廢舊電池中含重金屬、酸和堿等物質(zhì)，應(yīng)回收利用，既減少污染，又節(jié)約資源。

5.一次電池

(1)普通鋅鐳干電池

①構(gòu)造：

負(fù)極：鋅筒正極：石墨棒

電解質(zhì)溶液：氯化鏤和氯化鋅

②工作原理：

負(fù)極：Zn-25+2NHI=Zn(NH3)>+2H+

正極：2MnC>2+2H++2e=2MnO(OH)

總反應(yīng)：Zn+2NH4C1+2Mnθ2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)

(2)堿性鋅鎰干電池

①構(gòu)造：

負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉正極反應(yīng)物：二氧化鎰

電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀

②工作原理：

負(fù)極：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2

正極：2Mnθ2+2H2θ+2e--2Mno(OH)+20FΓ

總反應(yīng)：Zn+2M∏O2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

［典例5］某干電池的工作原理示意圖，總反應(yīng)：Zn+2NHi=Zn2'+2NH3t+H2t,下列

說法正確的是()

A.石墨為電池的負(fù)極

B.電池工作時(shí)NH?被氧化

C.實(shí)現(xiàn)了電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化

D.電子由Zn電極經(jīng)外電路流向石墨電極

答案：D

解析：根據(jù)電池反應(yīng)式知，Zn易失電子作負(fù)極，則石墨作正極，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，NHi

得電子發(fā)生還原反應(yīng)，被還原，故B錯(cuò)誤；該裝置是原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯(cuò)

誤；放電時(shí)，電子從負(fù)極Zn沿導(dǎo)線流向正極石墨，故D正確。

考點(diǎn)05二次電池

1.鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，其放電過程表示如下:

Pb+PbO2+2H2S04=2PbS04+2H2O

⑴負(fù)極是Pb,正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液。

⑵放電反應(yīng)原理

①負(fù)極反應(yīng)式是Pb+SC?-2e=PbSO4;

+

②正極反應(yīng)式是PbO2+4H+SθΓ+2e=PbSO4+2H2O；

③放電過程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，H2SO4溶液的濃度減小。

（3）充電反應(yīng)原理

①陰極（還原反應(yīng)）反應(yīng)式是PbSO4÷2e=^Pb+SO?;

②陽極（氧化反應(yīng)）反應(yīng)式是PbSO4+2H2O-2e^=PbO2+4H'+SθΓ；

③充電時(shí)，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。即“負(fù)極接

負(fù)極，正極接正極

鉛酸蓄電池的充電過程與其放電過程相反。

2.鋰離子電池

LiCI、、：'LiCoO

xv-4——2

含LiPF”的碳酸酯溶液（無水）

電極電極反應(yīng)

負(fù)極嵌鋰石墨(Lio:??+Cv

-

正極鉆酸鋰(LiCoo2)：LiIrCoO2+xLr+xe==LiCoO2

總反應(yīng)

Li,vCv+Li1,rCoO2=LiCoO2+Cy

反應(yīng)過程：放電時(shí)，Li+從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鉆酸鋰晶體中，充電時(shí)，L「從

鉆酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時(shí)，鋰離子往返于

電池的正極、負(fù)極之間完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。

3.放電、充電反應(yīng)及充電連接

連接

/負(fù)極：氧化反應(yīng)還原反應(yīng)：陰極、

放電充電一電源

、正極：還原反應(yīng)氧化反應(yīng)：陽極/（+）

連接

4.二次電池電極反應(yīng)的書寫

(1)明確兩極的反應(yīng)物。

(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物。

(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。

(4)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。

注意：①H+在堿性環(huán)境中不存在；②02-在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H+,

生成H2O,在中性或堿性環(huán)境結(jié)合H2O,生成OH一；③若已知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫出較易

書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電

極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。

【典例6】鋅一空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KoH溶液，反

應(yīng)為2Zn+Ch+4OH-+2H2θ=2Zn(OH)7。下列說法正確的是()

A.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K*向陽極移動

B.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中C(C)H)逐漸減小

C.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn+40H-2e=Zn(OH)f

D.放電時(shí)，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

答案：C

解析：A項(xiàng)，充電時(shí)裝置為電解池，溶液中的陽離子向陰極移動，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。B項(xiàng)，充

電時(shí)的總反應(yīng)為放電時(shí)的逆反應(yīng)：2Zn(OH)T=2Zn+O2+40H^+2H2O,C(OH)逐漸增

大，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。C項(xiàng)，放電時(shí)負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，由放電時(shí)的總反應(yīng)可知，負(fù)極

反應(yīng)式為Zn+4OH--2e-=Zn(OH)f,故C項(xiàng)正確。D項(xiàng)，由放電時(shí)的總反應(yīng)可知，

電路中通過2mol電子時(shí)，消耗0.5mol02,其體積為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【特別提示】

(1)可充電電池有充電和放電兩個(gè)過程，這兩個(gè)反應(yīng)是在不同條件下進(jìn)行的，所以并不

屬于可逆反應(yīng)。

(2)二次電池充電時(shí)，電池的正極接外接電源的正極，負(fù)極接外接電源的負(fù)極。

(3)太陽能電池不屬于原電池。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化

成電能的裝置。

考點(diǎn)06燃料電池

1.燃料電池

燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。電極本身

不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。

2.氫氧燃料電池

(1)基本構(gòu)造

(2)工作原理

酸性電解質(zhì)(H2SO4)堿性電解質(zhì)(KOH)

l-

負(fù)極反應(yīng)2H2-4e^=4H2H2-4e+4OH^=4H2O

+-

正極反應(yīng)O2÷4e÷4H^=2HιOO2+4e+2H2O=4OH

總反應(yīng)2H2+O2=2H2O

3.能量轉(zhuǎn)換

所有的燃燒均為放熱反應(yīng)，若能量以電的形式向外釋放，則形成燃料電池，所以燃料電

池的總方程式類似燃燒的總方程式，條件不同。

理論上來說，所有的燃燒反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成燃料電池，所以燃料電池的燃料除氫氣外，還

有燒、胱、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體，且能量轉(zhuǎn)化率超高。

4.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法

負(fù)極為燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

正極為02得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

如CH4堿性(KOH溶液)燃料電池負(fù)極反應(yīng)式的書寫方法：

第一步確定生成物

CHW

CE-1CO2?OΓ+H2O

第二步確定電子轉(zhuǎn)移和變價(jià)元素原子守恒

-4_÷4

CH4-8e"—>COΓ+H2Oi

第三步依據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)，用OBT使電荷守恒

CH4-8e+IOOH^―>COΓ+H2O;

第四步依據(jù)氫原子守恒配平H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)

CH4-Se"+IOOH=COf+7H2Oo

【典例7】一種甲醇燃料電池是采用粕或碳化鴇作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加

入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣?；卮鹣铝袉栴}：

(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式：____________________________________

⑵此電池的正極反應(yīng)式：,負(fù)極反應(yīng)式：

(3)電解液中H'向極移動，向外電路釋放電子的電極是o

(4)使用該燃料電池的另一個(gè)好處是o

答案：(1)2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

++

(2)3O2+12H+12e^=6H2O2CH3OH+2H2O-12e^=2CO2+12H

⑶正負(fù)極(4)對環(huán)境無污染

解析：⑴燃料電池的電池反應(yīng)為燃料的氧化反應(yīng)，在酸性條件下生成的CCh不與HzSCU反

應(yīng)，故電池反應(yīng)為2CH.QH+3O2=2CO2+4H2O.

⑵電池的正極為O2得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會生成H?0,用電池總反應(yīng)式減去正極

反應(yīng)式即可得出負(fù)極反應(yīng)式。

(3)H'移向正極，在正極生成水。

(4)產(chǎn)物是CO2和H2O,不會對環(huán)境造成污染。

【特別提示】

(D燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。燃料和氧化劑連續(xù)

的由外部供給。

(2)燃料在燃料電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)并不是通常所說的燃燒，不是化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能再轉(zhuǎn)

換成電能，而是由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。

(3)書寫燃料電池的化學(xué)方程式或電極反應(yīng)式時(shí)，要注意電解質(zhì)溶液或傳導(dǎo)介質(zhì)的影響，

如堿性條件下CCh以COr形式存在。

考點(diǎn)07電解原理

1.電解和電解池

(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過

程。

(2)電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置(也稱電解槽)。

(3)電解池的構(gòu)成條件

①直流電源；②兩個(gè)電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。

2.電解池的工作原理

接通外界電源后，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，然后電解質(zhì)溶液中的

陰、陽離子發(fā)生定向移動形成內(nèi)電路，電子再從電解池的陽極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的

正極，如圖所示。

沿

-

eC威

領(lǐng)化反應(yīng)叵還原反應(yīng)

陰.

B-∕w'陽Aff*+w'

離

離=A

子

子

移

移

向c

?向

一電解質(zhì)溶液

3.電解池的陰、陽極的判斷方法

產(chǎn)螞壁電極材料失電子溶解[g；M〃+或

極-惰性電極溶液中陰離子按放電T產(chǎn)?非金屬

一順序失電子曲I

酸根

s'-3中-q-o"日子,廣還原性（減弱）

放電能力（減弱）

只考慮此5種離子即可

I直接按陽離子放電順序得電子鼻鬻

氧化性

酸學(xué)供水髀（減弱）

Aq+Hg2+fe3+Cu2+d+暇St>2+fe2+勺+2,+4]3+鹿飛+32+5+

`水淋液J濃度很大忘融態(tài)下金電能力

中考慮時(shí)考慮才放電（減弱）

【典例8】下列關(guān)于如圖電解池工作時(shí)的相關(guān)敘述正確的是（）

電

于

A.Fe電極作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.C「向石墨極作定向移動

C.石墨電極反應(yīng)：Fe3~+3e-=Fe

2+

D.電解池發(fā)生總反應(yīng)：2CT+2Fe3+軍鰭Cl2↑+2Fe

答案：A

解析：A項(xiàng)，電子流出的一極是電源的負(fù)極，故Fe連接電源的正極，為陽極，發(fā)生氧化反

應(yīng)，正確；B項(xiàng)，電解質(zhì)溶液中，陰離子向陽極移動，C「向Fe極作定向移動，錯(cuò)誤；C

項(xiàng)，石墨電極是電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe3++e=Fe2+,錯(cuò)誤；D

項(xiàng)，F(xiàn)e為陽極，是活性電極，F(xiàn)e被氧化生成Fe?+,石墨是陰極，F(xiàn)e?+發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe?

+,故電解池發(fā)生的總反應(yīng)：Fe+2Fe3'里鰭3Fe2+,錯(cuò)誤。

【特別提示】

(1)陰極只作導(dǎo)體，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放

電。

(2)電解水溶液時(shí)，IC?AP+不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到

K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。

(3)電解時(shí)，在外電路中有電子通過，而在溶液中是靠離子移動導(dǎo)電。因此，電子和離

子的移動遵循“電子不下水，離子不上線

(4)書寫電解池的電極反應(yīng)式時(shí)，可以用實(shí)際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應(yīng)

時(shí)，HzO要寫成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)式為2H2θ+2e-=H2f+

20H?總反應(yīng)式為2Q-+2H2θ=??2OH'+H2↑+C12↑O

考點(diǎn)08電解規(guī)律

1.電解池電極反應(yīng)式的書寫

(1)常見微粒的放電順序

陰極：Ag->Fe3+>Cu2+>H+(≡)>Fe2+>Zn2+>H+(zK)>.......

陽極：活性電極>S2->「>Br->C「>OH->含氧酸根

特別提醒①活性電極一般指Pt、AU以外的金屬電極。

②電解的離子方程式中，若參與電極反應(yīng)的H+或OFT是由水電離出來的，用HzO作為

反應(yīng)物。

(2)電極反應(yīng)式的書寫方法

以惰性電極碳棒電解CuSO4溶液為例

①辨電極：陰極與電源負(fù)極相連，陽極與電源正極相連。

②找離子：電解質(zhì)溶液中：Cu2+>H?So/、OH,

③排順序：依據(jù)常見微粒放電順序，陰極：Cu2+>H'(水)，陽極：OHX水)>SO廠。

④電極式：陰極:Cu2'+2e==Cu,陽極：2H2O—4e-^=θ2↑÷4H+()

⑤總反應(yīng)：依據(jù)得失電子守恒，調(diào)整各電極計(jì)量數(shù)，然后相加，標(biāo)上反應(yīng)條件

2++

2Cu+2H2O=?^=2CU+O2↑+4HΛ2CUSO4+2H2O=?^=2CU+O2↑+2H2SO4。

2.電解規(guī)律及電解后溶液的復(fù)原

⑴電解出0型

電解質(zhì)

H2SO4NaOHNa2s04

2HO-4e=0↑40H—4e=θ2↑2H2O—4e-=θ2↑

陽極反應(yīng)式22

++

+4H+2H2O+4H

+

陰極反應(yīng)式4H+4e^=2H2↑2H2O+4e^=2H2↑+4OH^

PH變化減小增大不變

復(fù)原加入物質(zhì)

加入H2O

⑵電解電解質(zhì)型

電解質(zhì)

HClCuCl2

陽極反應(yīng)式2CΓ-2e^=Ch↑

+2

陰極反應(yīng)式2H+2e^=H2↑Cu÷2e^^=Cu

PH變化增大

復(fù)原加入物質(zhì)加入HCl加入CUCl2

(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生E解型

電解質(zhì)NaClCUSe)4

+

陽極反應(yīng)式2CΓ-2e^=Ch↑2H2O-4e^=θ2↑+4H

2+

陰極反應(yīng)式2H2O+2e=H2↑+2OIΓ^2Cu÷4e=2Cu

PH變化增大減小

復(fù)原加入物質(zhì)ioΛHCl加入CUo或CUCO3

3.電解池中的守恒規(guī)律

同一電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的，利用電子守恒使各電極得失電子均相等，在各極反

應(yīng)式中建立聯(lián)系。

【典例9］為了加深對電解規(guī)律的理解，某同學(xué)做了以下探究，要求從H?Cu2?Na卡、

So彳、Cl5種離子中兩兩組成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解：

(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，則采用的電解質(zhì)是o

若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是O

(2)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少，則采用的電解質(zhì)是。

若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是。

(3)以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，電解過程中電解質(zhì)和水量都減少，則電解質(zhì)是。

若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是。

答案：(I)HCkCuCl2HC1、CuCI2

(2)Na2SO4H2SO4H2O

(3)CUSo4、NaCICUO或CUCC)3、HCl

解析(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，則陽離子只能為H+、

Cu2+,陰離子只能是Cf^,其電解質(zhì)是HC1、CuCho

(2)實(shí)質(zhì)上是電解水，H?OH-分別在兩極上放電，其電解質(zhì)是Na2S0?l?H2SO4O

⑶若電解質(zhì)是CUSe)4,2CuSO4+2H2θ=?=2H2SO4+2Cu+θ2↑,若恢復(fù)到原狀態(tài)，可加入

CuO,也可加入CUeo3。若電解質(zhì)是NaC1,2NaCl+2H2O=?=2NaOH+H2↑+Cl2↑,要恢復(fù)

到原狀態(tài)可通入HClo

【特別提示】

電解后溶液的復(fù)原，從溶液中放出的氣體和生成的沉淀，按照原子個(gè)數(shù)比組成具體物質(zhì)

再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原則。

考點(diǎn)09氯堿工業(yè)

燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。

1.電解飽和食鹽水的原理

石墨石墨

(b極廠:

(a極)

NaCI溶液

通電前:溶液中的離子是Na+、CF,H+、OH-o

通電后：①移向陽極的離子是C「、OH,C「比OH一容易失去電子，被氧化成氯氣。

陽極：2C「一2e-=CbT(氧化反應(yīng))。

②移向陰極的離子是Na+、H+,H'比Na+容易得到電子，被還原成氯氣.其中H卡是由

水電離產(chǎn)生的。

陰極：2FhO+2e-=H2↑+2OFT(還原反應(yīng))。

③總反應(yīng)：

化學(xué)方程式為2NaCl+2氏0型鯉H2↑+C"+2NaOH；

離子方程式為2C1+2H2O=?=H2↑+Cl2↑+2OH。

2.氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程

工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行。

(1)陽離子交換膜電解槽

H2

???J??Γl∣l'l?f^'∣l?0(含少最NaOH)

NaCI溶液交換膜

(2)陽離子交換膜的作用：

只允許Na+等陽離子通過，不允許CI一、OH-等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極

產(chǎn)生的氯氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)而影

響氫氧化鈉的產(chǎn)量。

3.氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用

(1)氯堿工業(yè)產(chǎn)品主要有NaOH、Cl2、H2、鹽酸、含氯漂白劑等。

(2)電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)產(chǎn)品在有機(jī)合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、

農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

【典例10】工業(yè)電解飽和食鹽水制燒堿時(shí)需阻止OH-移向陽極，目前采用陽離子交換膜將

兩極溶液分開(如圖)(F處加少量NaOH以增加溶液導(dǎo)電性)。

(1)C、D分別是直流電源的兩電極，C是電源極，D是電源極。

(2)電解一段時(shí)間后，由A口導(dǎo)出，由B口導(dǎo)出。陰極附近堿性增強(qiáng)的原

因是(用電極反應(yīng)式表示)0

(3)若不采用陽離子交換膜，OH-向陽極移動，發(fā)生的反應(yīng)可用離子方程式表示為

答案：⑴負(fù)正

(2)C∣2H22H2θ+2e^=H2↑+2OH^

(3)CI2+2OH=Cl+CJO+H2O

解析：⑴陽離子向陰極方向移動，由Na-移動方向知右側(cè)電極為陰極，C、D分別是直流電

源的兩電極，故C是電源負(fù)極，D是電源正極。

(2)電解一段時(shí)間后，左側(cè)電極產(chǎn)生CL，右側(cè)電極產(chǎn)生H?和NaOH,因此由電解池圖可知

CL從A口導(dǎo)出，氏從B口導(dǎo)出，由于陰極附近發(fā)生的是電解水的反應(yīng)，產(chǎn)生的H+不斷形

成氫氣析出，導(dǎo)致溶液中OH濃度增大，堿性增強(qiáng)，用電極反應(yīng)式表示為2H2θ+2e=H2↑

+2OHo

(3)若不采用陽離子交換膜，OFT向陽極移動，與Ch發(fā)生反應(yīng)，離子方程式表示為Cb+20H

---

=C1+C1O+H2OO

【特別提示】隔膜的作用

(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)生成的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生副反應(yīng)。

(2)能選擇性通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。

考點(diǎn)10電鍍電冶金

1.電鍍

(1)電鍍的概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝

(2)電鍍的主要目：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀

(3)電鍍池的構(gòu)成

鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源

陽極

的正極相連作陽極H∣l--∣

陽極：鍍層金屬彳I

待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相L/陰極：待鍍的金屬制品

陰極

連作陰極電鍍液：含有鍍層金屬離子的溶液

電鍍液含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液

電鍍時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度保持不變；陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相

特點(diǎn)

等；陽極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等

2.電解精煉銅

通常把純銅作陰極，把粗通板(含Zn、Fe、

_L1---W→δ^η付

Ni、Ag,AU等)作陽極，用CUSO4溶液作電解~~量_-------.粗I銅.

÷?----------@t二二二

質(zhì)溶液，當(dāng)通以直流電時(shí)，作為陽極的粗銅何

原理

逐漸溶解，在陰極上析出純銅，這樣可得符?∣∣?

合電氣工業(yè)要求的純度達(dá)99.95%?99.98%的.

k-~----------------Ct--J

銅

Zn_2e=Zn2+Fe-2e=Fe2'

電極反陽極(粗銅)

Ni-2e-=Ni2+Cu-2ez==Cu2

應(yīng)

陰極(純銅)Cu2+÷2e^^=Cu

銅的電解精煉時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Ci/+濃度中有所減小：陽極減少的質(zhì)量

特點(diǎn)

和陰極增加的質(zhì)量不相等；陽極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等

3.電冶金

(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程。

如M,,l'+∕7e-=^Mo

⑵電冶金：電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，適用于一些活潑金屬單質(zhì)的制取，如冶煉

鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬。

(3)實(shí)例——電解熔融的NaCI冶煉Na

陽極：2C「一2e"^=C12↑;

陰極：2Nat÷2e=Na;

總反應(yīng)：2NaCl(熔融)空呈2Na+CLT°

電解熔融氯化鈉裝置示意圖

【典例11］如圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池。

王三六為三本/AgNQ;溶液

甲乙

(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，則A極為極，電極材料是,

電極反應(yīng)式為,電解質(zhì)溶液可以是?

⑵乙池中鐵極的電極反應(yīng)為。

(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極，則乙池為裝置，電解一段時(shí)間后，電

解質(zhì)溶液的濃度。

答案：⑴陰純銅Cu2++2e=CuCUSO4溶液(答案合理即可)

(2)Ag'+e=Ag⑶電鍍不變

解析：(I)由題圖可知，甲池中A極為陰極，B極為陽極，在電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，

純銅作陰極，故A為純銅，電極反應(yīng)式為Cu2++2e=Cuo電解質(zhì)溶液應(yīng)為含有CM-的鹽

溶液，如CUSo4溶液等。(2)由題圖可知，乙池中鐵極作陰極，石墨作陽極，故鐵極的電極

反應(yīng)式為Ag++e==Ag0(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極，則乙池為電鍍池，電鍍過

程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。

【特別提示】

(1)電解精煉過程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等：陰極增加的質(zhì)量和

陽極減少的質(zhì)量不相等。

(2)電鍍過程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽

極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。

考點(diǎn)11電解的相關(guān)計(jì)算

1.三個(gè)計(jì)算原則

(1)陽極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。

(2)串聯(lián)電池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。

(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。

2.六種常見計(jì)算類型

(1)兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算。

(2)溶液PH的計(jì)算｛pH=-IgC(H+)｝。

(3)相對原子質(zhì)量的計(jì)算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測定。

(4)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的量。

(5)計(jì)算析出的氣體體積或物質(zhì)的量。

(6)電極質(zhì)量的變化。

3.三種常見計(jì)算方法

(1)根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等

類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等

(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比

例式計(jì)算

(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：根據(jù)得失電子守恒的關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立

計(jì)算所需的關(guān)系式

以通過4molb為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：

4

4e^~2C12(Br2,12)~O2~2H2?2Cu?4Ag~±M

'--，-----------''---------------.---------------,

陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物

(式中M為金屬，”為其離子的化合價(jià)數(shù)值)

【典例12】將1匕含有0.411101€：11(>103)2和0.401011?(：1的水溶液，用惰性電極電解一段時(shí)

間后，在一電極上析出I9.2gCui此時(shí)，在另一電極上放出氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下

為(不考慮產(chǎn)生的氣體在水中的溶解)()

A.3.36LB.5.6LC.6.72LD.13.44L

答案：B

解析：陰極析出銅0.3mol,由Cu2++2e-=Cu知Cu2+得到0.6mol電子，根據(jù)2。一一2屋

一Cl2丁，求出當(dāng)溶液中C廠全部參與電極反應(yīng)時(shí)，放出CbOZmoI,失去電子0.4mol。因

此在陽極還有OH一放電，根據(jù)40H-4e-==2H2θ+C>2T和電子守恒，在陽極有0.05mol

Ch放出，即陽極共放出0.25mol、標(biāo)準(zhǔn)狀況下為5.6L的氣體。

【特別提示】電解相關(guān)計(jì)算的兩個(gè)要點(diǎn)

(1)熟練掌握電極反應(yīng)式的書寫，判斷各電極生成的產(chǎn)物。

(2)每個(gè)電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都是相等的。

考點(diǎn)12金屬的腐蝕

1.金屬的腐蝕

(I)概念：金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。其實(shí)質(zhì)

是金屬原子失去電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。

(2)根據(jù)與金屬接觸的氣體或液體不同，金屬腐蝕可分為兩類：

①化學(xué)腐蝕：金屬與