资源简介 (共13张PPT)第四章 化学反应与电能章末总结[高考热点追踪]A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大B. 随着腐蚀的进行，溶液pH变大D. 每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol ZnC123456123456A. 外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23 gC. 放电一段时间后，电解质溶液中的Na＋浓度基本保持不变D. 电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换A123456123456A. 交换膜为阴离子交换膜B. 电解质溶液可替换为LiCl水溶液C. 理论上每生成1 mol Cl2，需消耗2 mol LiD123456123456A. 相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍C. 电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动A123456123456B. 图中a代表H2C. 回路中通过1 mol电子产生0.5 mol （NH4）2S2O8AC1234561234566. （2024·北京卷）研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制备HNO3，其原理示意图 如下。123456反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化123456第四章 化学反应与电能第一节 原电池【学习目标】 1.认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用。2.能分析原电池的工作原理，能设计简单的原电池。3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。第1课时 原电池的工作原理一、原电池的工作原理1.实验探究含盐桥的锌铜原电池的工作原理（1）实验现象：锌片 逐渐溶解 ，铜片上 有红色物质生成 ，电流表的指针发生 偏转 。（2）实验结论：两种装置均能构成原电池，两种电池均产生电流，将化学能转化成电能。（3）分析上述原电池的工作原理负极 正极电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－Zn2＋ Cu2＋＋2e－Cu 反应类型 氧化 反应 还原 反应电池总反应 Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu电子流向 由 锌 极通过导线流向 铜 极离子移向 阳离子移向 正 极，阴离子移向 负 极（4）根据以上实验探究回答下列问题：①盐桥（装有含KCl饱和溶液的琼脂）中离子移动方向： Cl－ 移向ZnSO4溶液， K＋ 移向CuSO4溶液。盐桥在原电池装置中的作用是 形成闭合电路，平衡电荷，产生稳定电流 。②对比图Ⅰ与图Ⅱ两种装置，能更有效地将化学能转化为电能的是 图Ⅱ ，其原因是 图Ⅰ中负极直接与CuSO4溶液接触导致部分化学能转化为热能 。2.原电池的构成条件（1）原电池定义：能把化学能转化为 电能 的装置。（2）构成条件【特别提醒】（1）构成原电池的两个电极的电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两个电极可能参与反应，也可能不参与反应。（2）两个活动性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能够自发进行的氧化还原反应。（3）在判断原电池正、负极时，既要考虑金属活动性的强弱，也要考虑电解质溶液的性质。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。3.工作原理（以锌铜原电池为例）【判断】（1）原电池是把化学能转化为电能的一种装置。 （ √ ）（2）原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。（ × ）（3）不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池装置可以实现。（ × ）（4）石墨棒不能用来作原电池的电极。（ × ）（5）反应Cu＋2Ag＋2Ag＋Cu2＋能设计成原电池。（ √ ）（6）NaOH＋HClNaCl＋H2O可自发进行，可设计成原电池。（ × ）（7）Zn－Cu－稀硫酸原电池中，正极“半电池”可为Cu－稀硫酸，负极“半电池”可为Zn－ZnSO4溶液。（ √ ）1.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B.原电池工作一段时间后，甲池的c（S）减小C.原电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡答案：C解析：由锌铜原电池原理可知，锌电极为负极，Zn失电子，发生氧化反应生成Zn2＋，铜电极为正极，Cu2＋得电子，发生还原反应生成Cu，A项错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池中c（S）不变，B项错误；电池工作过程中Zn2＋由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中Cu2＋＋2e—Cu，乙池溶液中消耗的Cu2＋与甲池迁移过来的Zn2＋的物质的量相同，摩尔质量M（Cu2＋）＜M（Zn2＋），乙池溶液的总质量增加，C项正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液的电荷平衡，D项错误。2.有如图所示的三个装置，回答相关问题：（1）图①中，Mg作 极。（2）图②中，Mg作 极，写出负极反应式： ，正极反应式： ，总反应的离子方程式： 。（3）图③中，Fe作 极，写出负极反应式： ，正极反应式： ，总反应的化学方程式： 。答案：（1）负 （2）正 2Al＋8OH——6e－2[Al（OH）4]－ 6H2O＋6e－6OH－＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑ （3）正 Cu－2e－C 2N＋4H＋＋2e－2NO2↑＋2H2O Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O3.如图是某同学设计的原电池装置：（1）电极Ⅰ上发生 （填反应类型），作 （填电极名称）。（2）电极Ⅱ的电极反应式为 。（3）该原电池的总反应式为 。（4）盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是 。答案：（1）还原反应 原电池的正极（2）Cu－2e－Cu2＋（3）2Fe3＋＋CuCu2＋＋2Fe2＋（4）形成闭合回路、平衡电荷（答案合理即可）题后归纳 1.原电池的工作原理简图题后归纳 2.原电池中正、负极的判断方法二、原电池工作原理的应用1.增大化学反应速率（1）原理：在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子运动的更快，使化学反应速率增大。（2）举例：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小Cu－Zn－稀H2SO4原电池，增大产生H2的速率。2.比较金属的活动性强弱原理：一般来说，负极金属的活动性强于正极金属的。根据现象判断出原电池的正、负极，金属的活动性：负极强于正极。3.设计原电池（1）理论上， 自发的氧化还原 反应可以设计成原电池。构成原电池的基本条件也是设计原电池的基本依据。（2）设计原电池的思路（以2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2为例）【判断】（1）只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池。（ × ）（2）若将2Fe3＋＋Fe3Fe2＋设计成原电池，可用锌、铁作电极材料。（ × ）（3）足量的Zn与稀硫酸反应时，滴入CuSO4溶液可以增大反应速率，因为c（S）增大。（ × ）（4）增大电解质溶液的浓度，一定能增大原电池的反应速率。（ × ）1.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验 装置部分 实验 现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解； c极有气体产生 电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是（ ）A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c答案：C解析：第一个装置中，a极质量减小，可知a极是负极，金属活动性a＞b；第二个装置中，依据还原性规律知，金属活动性b＞c；第三个装置中，d极溶解，则金属活动性d＞c；第四个装置中，电流从a→d，则电子从d→a，故金属活动性d＞a。综上分析知四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c。2.选择合适的图像填空：A B C D（1）将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系是 。（2）将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系是 。（3）将（1）中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是 。答案：（1）A （2）B （3）C解析：加入CuSO4溶液，Zn可置换出Cu，形成Cu－Zn－稀H2SO4原电池，增大反应速率。（1）a中Zn先与加入的CuSO4反应，Zn减少，生成的H2的体积减小，但a的反应速率大于b的反应速率，所以A图符合题意。（2）由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多，a的反应速率大于b的，所以B图符合题意。（3）当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c（H＋）减小，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C图符合题意。3.设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强。（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式： 。（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极 ；②正极 。（3）在表中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：①不含盐桥 ②含盐桥答案：（1）2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋（2）①Cu－2e－Cu2＋ ②2Fe3＋＋2e－2Fe2＋（3）①不含盐桥 ②含盐桥题后归纳设计原电池时电解质溶液和电极材料的选择（1）电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。（2）电池的电极材料必须能导电。①活动性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极。②金属和非金属。如锌作负极，石墨棒作正极。③金属和化合物。如铅酸蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极。④惰性电极。如氢氧燃料电池中，正负电极均可用Pt。课时作业（二十六）[对点训练]题组一 原电池的工作原理1.下列关于原电池的叙述中，正确的是（ ）①构成原电池的正极和负极必须是两种金属 ②原电池是化学能转变为电能的装置 ③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极上发生还原反应 ④在原电池中，电流从负极经导线流向正极 ⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向负极移动A.①②⑤ B.②③C.④⑤ D.③⑤答案：B解析：构成原电池的某一极电极材料也可以是能导电的非金属材料，如石墨，①错误；原电池是把化学能转化为电能的装置，②正确；在原电池中，电子从负极流出，流入正极，正极上得电子发生还原反应，③正确；在原电池中，电流从正极经导线流向负极，④错误；在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向正极移动，⑤错误；故选B。2.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2＞Fe3＋，设计了盐桥式的原电池（如图所示）。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是（ ）A.甲烧杯的溶液中发生还原反应B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－Cr2＋14H＋C.外电路的电流方向是从b到aD.电池工作时，盐桥中的S移向乙烧杯答案：C解析：Cr2的氧化性大于Fe3＋的，则a极为负极，b极为正极，据此分析。A项，甲烧杯的溶液中Fe2＋失电子发生氧化反应生成Fe3＋，错误；B项，乙烧杯的溶液中Cr2得电子发生还原反应生成Cr3＋，电极方程式为Cr2＋6e－＋14H＋2Cr3＋＋7H2O，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电流由b到a，正确；D项，盐桥中的S向负极移动，即移向甲烧杯，错误。3.某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关K1、K2后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法错误的是 （ ）①②A.Zn电极的电势低于Cu电极的B.②中Cu电极区的电极反应可能为：C.①中向Zn电极迁移，②中盐桥向Cu电极迁移D.消耗相同质量的金属Zn，装置②产生的电能比装置①的更多答案：B解析：在两种原电池装置中，Zn为负极，Cu为正极，故Zn电极的电势低于Cu电极的，A项正确；Cu电极区中的溶液B为硫酸盐溶液，即溶质为硫酸铜，应该是铜离子得电子生成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，B项错误；①中Zn电极为负极，S向Zn电极迁移；②中Cu电极为正极，盐桥中K＋向Cu电极迁移，C项正确；装置②中，Zn不与CuSO4溶液接触，从而尽可能将化学能转化为电能，因此消耗相同质量的Zn，装置②产生的电能比装置①的更多，D项正确。4.镁—空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为：2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2。有关该电池的说法正确的是（ ）A.通入氧气的电极为负极B.电池工作时，溶液中Na＋由负极移向正极C.负极的电极反应为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2D.当参加反应的O2为0.01 mol时，流经电解液的电子为0.04 mol答案：C解析：由电池反应方程式可知，Mg为负极，Pt为正极，氧气在正极得电子发生还原反应生成OH－，所以通入氧气的电极为正极，故A错误；原电池中阴离子向负极移动，所以正极区溶液中的OH－通过阴离子交换膜移向负极区，Na＋不能通过阴离子交换膜，故B错误；负极Mg失电子生成镁离子，与正极区移过来的氢氧根离子结合生成氢氧化镁，所以电极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2，故C正确；由正极电极反应O2＋4e－＋2H2O4OH－可知，0.01 mol O2反应，则有0.04 mol电子转移，电子只能在外电路中流动，不能进入电解质溶液，故D错误。题组二 原电池工作原理的应用5.（2025·江苏南京二模）M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋N＋M2＋；②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－E，N－2e－N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（ ）A.P＞M＞N＞E B.E＞N＞M＞PC.P＞N＞M＞E D.E＞P＞M＞N答案：A解析：由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，即H＋在M极上得电子生成H2，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。综合可知，金属的还原性由强到弱的顺序是P＞M＞N＞E，A正确。6.（2025·大庆高二期中）100 mL 0.1 mol/L的稀盐酸与足量铁粉反应，若想减小此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的（ ）①加入少量NaHSO4固体 ②加H2O ③加CH3COONa固体 ④滴入几滴CuSO4溶液 ⑤加NaCl固体 ⑥适当降温 ⑦加KNO3溶液 ⑧改用100 mL 0.01 mol/L盐酸A.②⑤⑧ B.②③⑥C.④⑤⑦ D.①④⑦答案：B解析：①加入少量NaHSO4固体，氢离子的浓度和物质的量都增大，反应速率增大，生成氢气的量增加，不符合题意；②加H2O，溶液中氢离子的浓度减小，反应速率减小，生成氢气的量不变，符合题意；③加CH3COONa固体，醋酸钠与盐酸反应生成CH3COOH和氯化钠，溶液中氢离子的浓度减小，反应速率减小，但是生成氢气的量不变，符合题意；④滴入几滴CuSO4溶液，Fe与硫酸铜溶液反应生成的Cu与Fe构成原电池，反应速率增大，但是由于Fe足量生成氢气的量不变，不符合题意；⑤加NaCl固体，溶液中氢离子的浓度不变，反应速率不变，生成氢气的量不变，不符合题意；⑥适当降温，反应速率减小，生成氢气的量不变，符合题意；⑦加KNO3溶液，酸性条件下硝酸根离子与Fe反应生成一氧化氮，不能生成氢气，不符合题意；⑧改用100 mL 0.01 mol/L盐酸，溶液中氢离子浓度减小，体积不变，氢离子的物质的量减小，反应速率减小，生成氢气量减小，不符合题意；综上所述，符合题意的为②③⑥，故选B。7.图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是（ ）A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd（s）＋Co2＋（aq）Co（s）＋Cd2＋（aq）B.反应2Ag（s）＋Cd2＋（aq）Cd（s）＋2Ag＋（aq）不能够发生C.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子D.乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出答案：C解析：根据甲图知，Cd为负极失电子生成Cd2＋，Co为正极，Co2＋在正极上得电子生成Co，所以其电池反应的离子方程式为Cd（s）＋Co2＋（aq）Co（s）＋Cd2＋（aq），A正确；根据乙图知，Co失电子，Ag＋得电子，所以氧化性由强到弱顺序为Ag＋＞Co2＋＞Cd2＋，因此反应2Ag（s）＋Cd2＋（aq）Cd（s）＋2Ag＋（aq）不能够发生，B正确；盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性，电子不能通过溶液传递，且该题盐桥中不能装含氯化钾的琼脂，因为Cl－可与Ag＋生成AgCl沉淀，C错误；根据Co（s）＋2Ag＋（aq）2Ag（s）＋Co2＋（aq）知，当有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出，D正确。[综合强化]8.（2025·沈阳高二联考）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋CaCaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法不正确的是（ ）A.负极反应式：Ca＋2Cl——2e－CaCl2B.放电过程中，Li＋向正极移动C.每转移0.2 mol电子，理论上生成20.7 g PbD.常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针偏转答案：D解析：由电池总反应可知，钙电极为负极，硫酸铅电极为正极，负极电极反应式为Ca＋2Cl——2e－CaCl2，A正确；原电池中阳离子向正极移动，所以放电过程中，Li＋向正极移动，B正确；根据电极总反应可知，PbSO4～2e－～Pb，故每转移0.2 mol电子，理论上生成0.1 mol Pb，质量为20.7 g，C正确；常温下，电解质LiCl－KCl不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转，D错误。9.（2025·四川高二阶段练习）中国科学院长春应用化学研究所提出了一种基于H2O/H2O2/O2自循环的生物杂化光电化学池（BPEC），通过在单室内协同耦合光电化学H2O2生成和生物电化学H2O2消耗，实现了直接和可持续的“太阳能—燃料—电能”转化，如图。下列有关电池放电的叙述正确的是（ ）A.b电极为正极B.电子由a极经外电路流向b极C.b极反应为2H2O－2e－H2O2＋2H＋，H2O2－2e－O2↑＋2H＋D.a电极1 mol O2完全反应时，向负极迁移的质子数为4NA（设NA为阿伏加德罗常数的值）答案：C解析：如图所示，根据物质转化可知，a极上氧气得电子依次被还原为H2O2、H2O，a极为正极；b极上水失电子依次被氧化为H2O2、O2，b极为负极，A项错误；放电时电子由负极经外电路流向正极，即由b极经外电路流向a极，B项错误；水失去电子分两步反应，H2O2是中间产物，C项正确；a极上O2反应的还原产物可能是H2O2、H2O，所以1 mol O2完全反应时，向正极迁移的质子数应大于等于2 NA、小于等于4 NA，D项错误。10.（2025·重庆高二期末）科学家利用反应2Cu＋Ag2OCu2O＋2Ag设计了如图所示的电池装置，可用于测水泥的初凝时间。下列有关说法正确的是（ ）A.Ag2O作负极，发生氧化反应B.电池工作时，Na＋向Cu电极移动C.电子从Cu电极经导线流向Ag2O/Ag电极再经过溶液回到Cu电极D.正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－答案：D解析：Ag2O得电子，作正极，发生还原反应生成Ag，A错误；Cu为负极，Na＋向正极移动，即向Ag2O/Ag电极移动，B错误；电子不经过溶液，C错误；正极Ag2O得电子生成Ag，电极方程式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，D正确。11.如图为铜锌原电池的装置示意图，其中盐桥内装有琼脂—饱和KCl溶液。请回答下列问题。（1）Zn电极为电池的 （填“正极”或“负极”）。（2）写出电极反应式：Zn电极： ；Cu电极： 。（3）盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是 。（4）若保持原电池的总反应不变，下列替换不可行的是 （填字母）。A.用石墨替换Cu电极B.用NaCl溶液替换ZnSO4溶液C.用稀硫酸替换CuSO4溶液（5）请选择适当的材料和试剂，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成一个原电池，并填写表格：设计思路负极 负极材料 负极反应物 正极 正极材料 正极反应物 电子导体 离子导体 在方框内画出简单的装置示意图，并标明使用的材料和试剂。答案：（1）负极 （2）Zn－2e－Zn2＋ Cu2＋＋2e－Cu （3）K＋ （4）C （5）石墨 KI溶液 石墨 FeCl3溶液 导线 盐桥解析：（1）题图装置是原电池，Zn失去电子作负极。（2）Zn作负极，负极反应式为Zn－2e－Zn2＋，Cu作正极，正极反应式为Cu2＋＋2e－Cu。（3）原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子应是阳离子，则是K＋。（4）若将Cu换成石墨，锌仍然为负极，石墨为正极，电池总反应不变，故A可行；用NaCl溶液替换ZnSO4溶液，还是Zn失去电子，电池总反应不变，故B可行；若将CuSO4溶液换成稀硫酸，电池总反应变成Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑，电池总反应发生变化，故C不可行。（5）在反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2中，碘元素由－1价升高为0价，失去电子，发生氧化反应，负极反应物可为KI溶液，铁元素由＋3价降低为＋2价，得到电子，发生还原反应，可以选FeCl3溶液为正极反应物，正、负极用石墨作电极材料，连接导线，用盐桥形成闭合回路，组成原电池。12.（2025·张家口高二阶段练习）某兴趣小组同学应用电化学原理进行了一系列实验探究活动。（1）为研究碘的化合物氧化性强弱设计如图实验，①②实验左侧烧杯中溶液颜色都变蓝，①中电子的移动方向由 电极经导线流向 电极，石墨Ⅱ上发生反应的电极方程式为 ，若两装置导线中转移电子数相同，则产生I2的质量之比为 。（2）为探究金属铬可能具有的化学性质进行了如图所示的实验，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据图1现象可推测还原性Cr比Cu （填“强”或“弱”），图2现象可推测Cr能在稀硝酸中 。答案：（1）石墨Ⅰ Fe2O3 2I＋10e－＋12H＋I2＋6H2O 5∶1 （2）强 钝化解析：（1）由题意可知，①实验中石墨Ⅰ为原电池的负极，碘离子在负极失去电子发生氧化反应生成碘单质，Fe2O3电极为正极，电子由负极石墨Ⅰ经导线流向正极Fe2O3电极；②实验中石墨Ⅲ电极为负极，亚硫酸氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，石墨Ⅱ为正极，在酸性条件下，碘酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成碘单质和水，电极反应式为2I＋10e－＋12H＋I2＋6H2O；由得失电子数目守恒可知，两装置导线中转移电子数相同时，生成I2的质量之比为5∶1。（2）图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡说明铬为原电池的负极，铬失去电子发生氧化反应生成铬离子，铜为正极，氢离子在正极上得到电子发生还原反应生成氢气；图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体说明铬在稀硝酸中钝化，致密的钝化膜阻碍反应继续进行，所以铬电极是原电池的正极，在酸性条件下，硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水，铜电极为负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子。第2课时 化学电源一、化学电源和一次电池1.化学电源的分类2.判断电池优劣的主要标准（1）比能量：即单位质量或单位体积所能 输出电能 的多少，单位为W·h·kg－1或W·h·L－1。（2）比功率：即单位质量或单位体积所能输出 功率的大小 ，单位为W·kg－1或W·L－1。（3）电池可储存时间的长短。3.一次电池（1）一次电池是放电后 不可再充电 的电池，一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。（2）常见的一次电池①普通锌锰干电池构造（如图所示）：负极： 锌筒 。正极： 石墨棒 。电解质溶液： 氯化铵 。工作原理：负极： Zn－2e－＋2NH3Zn（NH3 。正极： 2MnO2＋2e－＋2N2MnO（OH）＋2NH3 。总反应： Zn＋2NH4Cl＋2MnO2Zn（NH3）2Cl2＋2MnO（OH） 。②碱性锌锰干电池构造（如图所示）：负极反应物： 锌粉 。正极反应物： 二氧化锰 。电解质溶液： 氢氧化钾 。工作原理：负极： Zn＋2OH——2e－Zn（OH）2 。正极： MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－ 。总反应： Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2 。1.（2024·江苏卷）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）A.电池工作时，MnO2发生氧化反应B.电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动C.环境温度过低，不利于电池放电D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023答案：C解析：由题给电池总反应可知，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－。由分析可知，电池工作时，MnO2发生还原反应，故A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，故B错误；环境温度过低，化学反应速率减小，不利于电池放电，故C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，故D错误。2.（2025·长沙高二期末）科学家称他们正在研制的铝电池未来有望取代锂电池。银铝电池具有能量密度高的优点，电池装置如图；电池放电时的反应为2Al＋3AgO（氧化高银）＋2NaOH＋3H2O2Na[Al（OH）4]＋3Ag。下列说法正确的是（ ）A.Al电极作负极，发生还原反应B.正极电极反应式为AgO＋2e－＋2H＋Ag＋H2OC.当导线中通过3 mol电子时，正极电极质量减小24 gD.阳离子交换膜允许阳离子和电子通过答案：C解析：Al为负极，电极上Al失电子发生氧化反应，A错误；正极上AgO得电子结合水生成Ag和氢氧根离子，电极反应为AgO＋2e－＋H2OAg＋2OH－，B错误；正极上发生反应为AgO＋2e－＋H2OAg＋2OH－，通过3 mol电子，有1.5 mol AgO变为Ag，电极减少的质量为1.5 mol O的质量，m（O）＝1.5 mol×16 g/mol＝24 g，C正确；阳离子交换膜允许阳离子通过，电子在外电路定向移动不能进入溶液，D错误。3.纽扣式锌银电池总反应式：Zn＋Ag2OZnO＋2Ag，根据示意图解答：（1）负极反应物为 ，反应式： 。（2）正极反应物为 ，反应式： 。（3）电解质溶液是 。答案：（1）锌 Zn＋2OH——2e－ZnO＋H2O（2）Ag2O Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－（3）KOH溶液题后归纳原电池电极反应式的书写 （1）“四步法”书写信息类电极反应第一步：根据题中信息确定氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。 第二步：确定得失电子数目负极：还原剂－xe－氧化产物正极：氧化剂＋xe－还原产物 第三步：根据介质配平电荷守恒：介质环境一般为H＋（酸性）、OH－（碱性）、O2－（熔融Na2O）、（熔融Na2O2）等，用H＋、OH－、O2－、的配平电荷守恒。 第四步：根据原子守恒配补H2O等配平电极反应。 （2）“加减法”书写电极反应第一步 根据题中信息，按照“氧化剂＋还原剂＋介质1还原产物＋氧化产物＋介质2”写出电池总反应第二步 先判断哪个电极反应式简单，再根据公式法写出该电极反应式，并使该电极反应式与电池总反应式转移的电子数目相等第三步 用电池总反应式减去简单的电极反应式即得复杂的电极反应式 例如锂锰电池（全称为锂—二氧化锰电池），正极活性物质是MnO2，电解质是溶于混合有机溶剂中的高氯酸锂（LiClO4）。 电池总反应：Li＋MnO2LiMnO2 负极反应：Li－e－Li＋ 正极反应：Li＋＋MnO2＋e－LiMnO2二、二次电池1.二次电池又称 可充电电池 或 蓄电池 ，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。2.铅酸蓄电池铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O（1）负极是 Pb ，正极是 PbO2 ，电解质溶液是 稀硫酸 。（2）放电时电极反应如下：①负极： Pb＋S－2e－PbSO4 。②正极： PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O 。③放电过程中，负极质量 增大 ，稀硫酸的浓度 减小 。（3）充电反应原理：充电过程与其放电过程相反。（4）铅酸蓄电池的优缺点①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。②缺点：比能量低、笨重。1.（2025·西安高二期末）镉镍（Cd－Ni）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的工作原理如下：Cd＋2NiO（OH）＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2。下列叙述正确的是（ ）A.该电池放电的时候，负极附近pH增大B.放电时，每转移2 mol电子，有2 mol NiO（OH）被氧化C.放电时，负极反应式是Cd－2e－＋2OH－Cd（OH）2D.充电时，Cd电极发生氧化反应答案：C解析：放电时为原电池原理，电池总反应为Cd＋2NiO（OH）＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2，负极材料为Cd，负极电极反应式为Cd－2e－＋2OH－Cd（OH）2，负极附近pH减小，A错误，C正确；正极电极反应式为2NiO（OH）＋2e－＋2H2O2Ni（OH）2＋2OH－，放电时每转移2 mol电子，正极有2 mol NiO（OH）被还原，B错误；放电时负极材料为Cd，Cd电极发生氧化反应，则充电时，Cd电极发生还原反应，D错误。2.（2025·辽宁高二期末）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法错误的是（ ）A.放电时，负极区溶液质量变大B.放电时，总反应：Pd＋S＋2Fe3＋PbSO4＋2Fe2＋C.放电时，多孔碳电极电势高于铅电极D.充电一段时间后，多孔碳电极一侧应补充H2SO4，维持pH稳定答案：A解析：放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，总反应：Pb＋S＋2Fe3＋PbSO4＋2Fe2＋，据此分析，放电时，Pb为负极，电极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4，同时H＋通过质子交换膜移向正极区，故负极区溶液质量变小，A错误；由分析可知，B正确；放电时，多孔碳电极为正极，故放电时，多孔碳电极电势高于铅电极，C正确；充电时，多孔碳电极上Fe2＋失电子生成Fe3＋，氢离子通过质子交换膜移向左侧，酸性减弱，故应补充H2SO4，维持pH稳定，D正确。3.（2024·全国甲卷）科学家使用δ－MnO2研制了一种MnO2－Zn可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是（ ）A.放电时，Zn2＋向Zn极方向迁移B.充电时，会发生反应Zn＋2MnO2ZnMn2O4C.放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－MnOOH＋OH－D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH答案：C解析：放电时MnO2电极为正极，Zn电极为负极，Zn2＋向MnO2极方向迁移，A不正确；放电时，负极Zn放电，Zn的化合价升高，充电过程与放电过程相反，则充电时Zn元素的化合价应降低，而选项中Zn的化合价升高，B不正确；放电时MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应有MnO2＋H2O＋e－MnOOH＋OH－，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g（物质的量为0.010 mol），电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有少量ZnMn2O4生成，因此MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D不正确。题后归纳二次电池的解题模型思维模型解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4三、燃料电池1.燃料电池燃料电池是一种连续地将 燃料 和 氧化剂 的化学能直接转化为 电能 的化学电源。电极本身不包含 活性物质 ，只是一个催化转化元件。2.氢氧燃料电池（1）基本构造（2）工作原理酸性电解质 （H2SO4） 碱性电解质 （KOH）负极 反应 2H2－4e－4H＋ 2H2－4e－＋4OH－4H2O 正极 反应 O2＋4e－＋4H＋2H2O O2＋4e－＋2H2O4OH－ 总反 应 2H2＋O22H2O 3.燃料电池的优点（1）工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。（2）能量转换率高，有利于节约能源。（3）排放的废弃物少，绿色环保。4.燃料电池电极反应式的书写方法（1）负极为燃料，失电子，发生氧化反应。如CH4碱性（KOH溶液）燃料电池负极反应式书写方法：第一步 确定生成物CH4；第二步 确定电子转移和变价元素原子守恒H4－8e－；第三步 依据电解质性质，用OH－配平电荷守恒CH4－8e－＋10OH－C；第四步 最后用H2O配平原子守恒CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O。（2）正极为氧气，得电子，发生还原反应。由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同。酸性电解质溶液： O2＋4H＋＋4e－2H2O ；碱性电解质溶液： O2＋2H2O＋4e－4OH－ ；固体电解质（高温下能传导O2－）：O2＋4e－2O2－；熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）：O2＋2CO2＋4e－2C。1.以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。（1）酸性条件总反应式： ；正极反应式： ；负极反应式： 。（2）碱性条件总反应式： ；正极反应式： ；负极反应式： 。（3）固体电解质（高温下能传导O2－）总反应式： ；正极反应式： ；负极反应式： 。（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下总反应式： ；正极反应式： ；负极反应式： 。答案：（1）CH4＋2O2CO2＋2H2O 2O2＋8H＋＋8e－4H2O CH4－8e－＋2H2OCO2＋8H＋（2）CH4＋2O2＋2OH－C＋3H2O 2O2＋4H2O＋8e－8OH－ CH4＋10OH——8e－C＋7H2O（3）CH4＋2O2CO2＋2H2O 2O2＋8e－4O2－ CH4＋4－8e－CO2＋2H2O（4）CH4＋2O2CO2＋2H2O 2O2＋4CO2＋8e－4C CH4＋4C－8e－5CO2＋2H2O2.（1）为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示。一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。以辛烷（C8H18）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应式： 。（2）熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2－和HC）为电解质，以丁烷为燃料，以空气中的氧气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为2C4H10＋26C－52e－34CO2＋10H2O。试回答下列问题：①该燃料电池的总反应式为 ；②正极电极反应式为 ；③为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是 ，它来自 。答案：（1）C8H18＋25O2——50e－8CO2＋9H2O（2）①2C4H10＋13O28CO2＋10H2O ②O2＋2CO2＋4e－2C ③CO2 负极反应产物解析：（1）电解质在高温下能传导O2－，负极发生氧化反应，即1 mol C8H18失去50 mol电子生成8 mol CO2，18 mol H转化为9 mol H2O，根据质量守恒和电荷守恒写出负极反应式为C8H18－50e－＋25O2－8CO2＋9H2O。（2）①该电池中，丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水，该燃料电池的总反应式为2C4H10＋13O28CO2＋10H2O；②正极上氧气得电子发生还原反应，和二氧化碳生成C，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－2C；③由该电极的正极反应式O2＋2CO2＋4e－2C可知，加入的物质是CO2，由负极反应式2C4H10＋26C－52e－34CO2＋10H2O可知，CO2来源于负极上生成的CO2。3.（1）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含SO2快速启动，其装置示意图如图：①质子的流动方向为 （填“从A到B”或“从B到A”）。②负极的电极反应式为 。（2）NH3－O2燃料电池的结构如图所示：①a极为电池的 （填“正”或“负”）极。②当生成1 mol N2时 ，电路中流过电子的物质的量为 。答案：（1）①从A到B ②SO2－2e－＋2H2OS＋4H＋（2）①负 ②6 mol解析：（1）①根据图示，A为燃料电池的负极，B为燃料电池的正极，在原电池电解液中，质子由负极向正极移动，即从A到B；②负极发生氧化反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子，电极反应式为SO2－2e－＋2H2OS＋4H＋。（2）①a极通入氨，有N2和H2O生成，则a极是负极，b极通入氧气，是正极；②氨中N的化合价由－3变成0，当生成1 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为6 mol。题后归纳燃料电池（1）注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。（2）通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气（或其他氧化剂）。（3）通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。（4）零价法秒杀负极反应的书写。若负极有机物燃料为CxHyOz，产物中碳元素为＋4 价的C或HC，则转移电子数为碳原子数×4＋氢原子数×1＋氧原子数×（－2），若有机阴离子在负极反应（如CH3COO－），转移电子数则为碳原子数×4＋氢原子数×1＋氧原子数×（－2）＋电荷数。课时作业（二十七）[对点训练]题组一 一次电池1.锂氟化碳电池的稳定性很高。电解质溶液为LiClO4的乙二醇二甲醚（CH3OCH2CH2OCH3）溶液，总反应为xLi＋CFxxLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示：下列说法正确的是（ ）A.外电路电子由b流向aB.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替D.正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋xLiF＋C答案：D解析：该电池的负极为Li，外电路中电子由负极流向正极，即由a流向b，A错误；Li＋通过离子交换膜在正极上形成LiF，即离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；Li是活泼金属，能与乙醇反应，所以电解质溶液不能用乙醇溶液代替，C错误；根据总反应，正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋xLiF＋C，D正确。2.（2024·北京卷）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（ ）A.石墨作电池的负极材料B.电池工作时，N向负极方向移动C.MnO2发生氧化反应D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－Zn2＋答案：D解析：酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨棒为正极，故A错误；原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，故B错误；MnO2发生得电子的还原反应，故C错误；锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，故D正确。题组二 二次电池3.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，电池的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2OFe（OH）2＋2Ni（OH）2，下列有关该电池的说法不正确的是（ ）A.电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB.电池放电时，负极反应为Fe＋2OH——2e－Fe（OH）2C.电池放电过程中，正极附近溶液的酸性增强D.电池放电时，正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－2Ni（OH）2＋2OH－答案：C解析：该电池中Fe失去电子，为负极，Ni2O3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解质溶液为碱性溶液，A正确；放电时，负极上Fe失去电子生成Fe2＋，因为电解质溶液为碱性溶液，所以负极反应为Fe＋2OH——2e－Fe（OH）2，B正确；放电时正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－2Ni（OH）2＋2OH－，正极附近溶液的碱性增强，C错误，D正确。4.（2025·重庆高二联考）一种碳酸铅电池示意图如图所示，电池总反应为3PbO2＋3Pb＋4H2O＋4C2Pb3C2O7＋8OH－，其中Pb3C2O7可表示为PbO·2PbCO3，下列说法正确的是（ ）A.充电时，PbO2电极上有Pb3C2O7产生B.放电时，导线中电子迁移方向为PbO2→PbC.充电时，理论上转移0.1 mol电子，Pb电极的质量增加20.7 gD.放电时，正极反应为3PbO2＋2C＋5H2O＋6e－Pb3C2O7＋10OH－答案：D解析：由总反应方程式可知，放电时，铅电极为原电池的负极，碳酸根离子和氢氧根离子作用下铅失去电子发生氧化反应生成Pb3C2O7，电极反应式为3Pb－6e－＋2C＋2OH－Pb3C2O7＋H2O，二氧化铅电极为正极，碳酸根离子和水分子作用下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成Pb3C2O7，电极反应式为3PbO2＋2C＋5H2O＋6e－Pb3C2O7＋10OH－；充电时，二氧化铅电极，在碱性条件下Pb3C2O7失去电子发生氧化反应生成二氧化铅、碳酸根离子和水，故A错误；放电时，铅电极为原电池的负极，二氧化铅电极为正极，则导线中电子迁移方向为Pb→PbO2，故B错误；充电时，铅电极上，在水分子作用下Pb3C2O7得到电子发生还原反应生成铅、碳酸根离子和氢氧根离子，电极的质量减小，故C错误；由分析可知，放电时，正极的电极反应式为3PbO2＋2C＋5H2O＋6e－Pb3C2O7＋10OH－，故D正确。题组三 燃料电池5.（2025·大同高二期末）氢氧燃料电池在航天领域有着重要应用。某氢氧燃料电池结构如图所示，反应生成的水可作为航天员的饮用水。下列说法错误的是（ ）A.X极为燃料电池的负极，该极通入的气体是H2B.Y电极上的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－C.每消耗11.2 L（标准状况）H2，有0.5 mol OH－移向X极D.燃料电池的能量转化率不可能达到100％答案：C解析：由题图中电子的移动方向可知，X极为燃料电池的负极，该极通入的气体是H2，A正确；Y电极为正极，其电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，B正确；X电极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－2H2O，故每消耗11.2 L（标准状况）H2，即0.5 mol氢气，转移1 mol电子，则有1 mol OH－移向负极X极，C错误；燃料电池工作时，只有大部分化学能转化为电能，所以能量转化率不可能达到100％，D正确。6.（2025·长沙高二期中）设计出燃料电池使汽油（主要成分为C5H12）氧化直接产生电流是21世纪富有挑战性的课题。有人设计了一种固体燃料电池，以固体氧化铝—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许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。下列判断不正确的是（ ）A.有O2放电的a极为电池的负极B.b极对应的电极反应式为C5H12＋16O2——32e－5CO2↑＋6H2OC.该电池的总反应方程式为C5H12＋8O25CO2＋6H2OD.汽油燃料电池的技术障碍是氧化反应不完全，产生碳单质堵塞电极的气体通道，从而使输电效能减弱答案：A解析：根据题图可知，O2在a电极得到电子，发生还原反应，a电极为电池的正极，A错误；b电极上C5H12失去电子，发生氧化反应，电极反应式为C5H12＋16O2——32e－5CO2↑＋6H2O，B正确；正极反应式为8O2＋32e－16O2－，将正、负极反应式相加，可得电池的总反应方程式为C5H12＋8O25CO2＋6H2O，C正确；燃料电池相对于汽油直接燃烧，能量利用率高，技术障碍是氧化反应不完全，产生碳单质堵塞电极的气体通道，从而使输电效能减弱，D正确。[综合强化]7.（2025·张家口高二阶段练习）二氧化硫作为空气的一种主要污染物，消除其污染势在必行。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）A.Pt2为正极，发生氧化反应B.Pt1电极发生反应的电极方程式为SO2－2e－＋4OH－S＋2H2OC.电池工作一段时间后，电解液的pH增大D.相同条件下，两个电极上消耗的SO2和空气的体积比约为2∶5答案：D解析：由题图可知，Pt1电极上SO2发生氧化反应生成H2SO4，则Pt1为负极，Pt2为正极。由分析可知，Pt2是正极，Pt2电极上氧气得电子生成水，发生还原反应，A错误；Pt1电极上二氧化硫失电子生成硫酸，Pt1是负极，电极反应式为SO2－2e－＋2H2OS＋4H＋，B错误；总反应为二氧化硫和氧气、水反应生成硫酸，反应方程式为2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4，电池工作一段时间后，电解液的酸性增强，pH减小，C错误；由反应方程式2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4可知，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，空气中O2的体积分数约为，故两个电极上消耗的SO2和空气的体积比约为2∶5，D正确。8.（2025·长沙联考）一种NO－空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时，下列说法正确的是（ ）A.H＋通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动B.若产生1 mol HNO3，则理论上需通入11.2 L O2C.负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋D.电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极答案：C解析：由题图可知，左侧电极上NO发生氧化反应生成HNO3，故左侧多孔石墨棒为负极，右侧电极上O2发生还原反应生成H2O，故右侧多孔石墨棒为正极。H＋通过质子交换膜向正极移动，即从左侧向右侧多孔石墨棒移动，故A错误；题中未明确交代是否为标准状况，所以无法计算产生1 mol HNO3，理论上需通入氧气的体积，故B错误；负极为NO发生氧化反应生成硝酸，其电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋，故C正确；电子的流动方向应从负极经导线流入正极，电子不经过电解质溶液，故D错误。9.（2025·广州高二阶段练习）科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是（ ）A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－Zn（OHB.放电时，22.4 L CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC.充电时，电池总反应为Zn（OH＋HCOOHZn＋CO2＋2H2O＋2OH－D.充电时，电解质溶液2中OH－浓度升高答案：A解析：由题图可知，放电时，左侧电极上Zn发生氧化反应生成Zn（OH，左侧电极为负极；右侧电极上CO2发生还原反应生成HCOOH，右侧电极为正极。放电时，负极上Zn发生氧化反应，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－Zn（OH，A正确；没有说明是否为标准状况，不确定二氧化碳的物质的量，不能计算转移电子数，B错误；充电时，右侧电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，左侧电极反应为Zn（OH得到电子发生还原生成锌单质，则充电时，电池总反应式为2Zn（OH2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，C错误；充电时，右侧电极的电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，溶液中H＋浓度增大，温度不变时，Kw不变，因此溶液中OH－浓度降低，D错误。10.（2025·沧州高二阶段练习）工业上，常用微生物燃料电池处理废水中的有机物，达标后才排放。某废水含醋酸盐，利用微生物燃料电池处理废水原理如图所示，下列叙述正确的是（ ）A.装置工作时，电流由b极经用电器流向a极B.高温下该装置处理废水的效率高于低温C.b极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋D.11.2 L O2反应时有2 mol质子向a极区迁移答案：C解析：由题图可知，a极上O2得电子生成H2O，a极为正极；b极上CH3COO－失电子生成CO2，b极为负极。a极为正极，b极为负极，则装置工作时，电流由a极经用电器流向b极，故A错误；高温条件微生物的主要成分蛋白质会变性失去活性，导致处理废水的效率降低，故B错误；b极为负极，微生物作用和水分子作用下醋酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋，故C正确；未标明是否为标准状况，无法计算11.2 L氧气的物质的量和质子移动数目，故D错误。11.燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。（1）以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入CH3CH2OH和O2构成乙醇燃料电池，则b电极是 （填“正极”或“负极”），该电池的负极电极反应式为 。（2）科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO，该电池负极反应式为 。（3）铅酸蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质溶液为硫酸。该电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O（已知：硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上）。①该蓄电池放电时，电解质溶液中阴离子移向 （填“正极”或“负极”）。②正极附近溶液的酸性 （填“增强”“减弱”或“不变”），当外电路通过1 mol电子时，理论上正极板的质量增加 g。答案：（1）正极 CH3CH2OH＋16OH——12e－2C＋11H2O（2）2H2O－4e－4H＋＋O2↑（3）①负极 ②减弱 32解析：（1）燃料电池中通入燃料的一极作负极，通入氧化剂的一极作正极，A口通入CH3CH2OH，则a电极为负极，B口通入O2，则b电极是正极，该电池的负极电极反应式为CH3CH2OH＋16OH——12e－2C＋11H2O。（2）根据题图乙中电子转移分析出M为负极，N为正极，H2O在电池负极上失电子生成O2，其电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑。（3）①该电池放电时，阴离子移向负极。②正极电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SPbSO4＋2H2O，因此正极附近溶液的酸性减弱。根据电极反应式知转移2 mol电子，正极上1 mol PbO2转变为1 mol PbSO4，增加的质量相当于1 mol SO2的质量即64 g，因此当外电路通过1 mol电子时，理论上正极板的质量增加32 g。12.请根据题中提供的信息，回答下列问题：（1）研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl。①该电池的负极反应式是 。②在电池中，Na＋不断移动到“水”电池的 （填“正”或“负”）极。③外电路每通过4 mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是 。（2）中国科学院应用化学研究所在甲醇（CH3OH是一种可燃物）燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。①该电池工作时，b口通入的物质为 。②该电池负极的电极反应式为 。③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有 NA个电子转移（设NA为阿伏加德罗常数的值）。（3）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，写出该电池反应式： 。答案：（1）①Ag－e－＋Cl－AgCl ②正 ③2 mol（2）①CH3OH ②CH3OH－6e－＋H2OCO2＋6H＋ ③1.2（3）Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O2K2Zn（OH）4＋2Ag解析：（1）①根据电池总反应5MnO2＋2Ag＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl，可判断出Ag应为原电池的负极，负极发生的电极反应式为Ag＋Cl——e－AgCl。②在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以钠离子向正极移动。③根据方程式中5 mol MnO2发生还原反应生成1 mol Na2Mn5O10，每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子，则外电路每通过4 mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是2 mol。（2）①根据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇。②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2OCO2＋6H＋。③根据CH3OH－6e－＋H2OCO2＋6H＋知，甲醇和转移电子之间的关系式为CH3OH～6e－，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量＝×6＝1.2 mol，则转移电子个数为1.2NA。（3）电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，正极电极反应式为Ag2O2＋4e－＋2H2O2Ag＋4OH－，负极电极反应式为2Zn－4e－＋8OH－2Zn（OH，反应的总方程式为Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O2K2Zn（OH）4＋2Ag。第二节 电解池【学习目标】 1.从宏观和微观的角度理解电解池的工作原理。2.建立对电解过程的系统分析和认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解产物，会书写电解的电极反应和总反应。3.通过对电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的转化。4.建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。第1课时 电解原理一、电解原理1.电解氯化铜溶液实验探究（1）实验装置、现象及结论实验现象 实验结论电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的淀粉—碘化钾试纸变蓝 产生了氯气（2）实验原理分析氯化铜溶液中存在的离子有 Cu2＋、Cl－、H＋、OH－ ，通电前这些离子在溶液中作自由移动。通电时在电场的作用下，溶液中的离子改作定向移动，即 Cl－、OH－ 移向a极， Cu2＋、H＋ 移向b极。a极电极反应为 2Cl——2e－Cl2↑ ，b极电极反应为 Cu2＋＋2e－Cu ，总反应为CuCl2Cu＋Cl2↑。结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。2.电解和电解池（1）电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。（2）电解池：将电能转化为化学能的装置。（3）电解池的电极名称阴极：与电源 负极 相连的电极，发生 还原 反应；阳极：与电源 正极 相连的电极，发生 氧化 反应。（4）电解池的构成条件直流电源；两个电极（阴极、阳极）；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。3.电解池的工作原理接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路（如图所示）。（1）电流方向：电源正极金属导线阳极电解质溶液阴极金属导线电源负极。（2）电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极正极，负极阴极。【特别提醒】①电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，属于化学变化。②金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，属于物理变化。【判断】（1）电解与电离均需要通电才可发生。（ × ）（2）电解CuCl2溶液，Cu2＋放电发生氧化反应。 （ × ）（3）电解池的阳极与原电池的负极电极反应类型相同。（ √ ）（4）电解过程中电子流向为负极→阴极→阳极→正极。（ × ）（5）电解任何物质，阳极失电子总数与阴极得电子总数相等。（ √ ）1.如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法不正确的是（ ）A.电源a极为负极B.KI－淀粉溶液会变蓝色C.Cl－向电极Ⅱ区域移动D.电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu－2e－Cu2＋答案：D解析：由题图可知，KI－淀粉溶液可检验Cl2，则电极Ⅱ上有Cl2生成，电极Ⅱ为阳极，故电极Ⅰ为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu。由分析可知电极Ⅰ与电源负极相连，电极Ⅱ与电源正极相连，A正确；电极Ⅱ的电极反应为2Cl——2e－Cl2↑，Cl2可使KI－淀粉溶液变蓝，B正确；电解时，Cl－向阳极移动，C正确；电极Ⅰ发生的电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，D错误。2.如图所示装置中属于电解池的是 （填序号）。① ② ③ ④ ⑤⑥ ⑦ ⑧答案：③⑥解析：①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；④无电解质溶液或熔融电解质；⑦中蔗糖不属于电解质，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。题后归纳电解池阴极和阳极的判断依据二、电解规律1.电极反应规律（1）阳极产物的判断①活性电极（除Au、Pt以外的金属材料作电极），电极材料失电子，生成 金属阳离子 。②惰性电极（Pt、Au、石墨），要依据阴离子的放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序： S2－ ＞ S ＞ I－ ＞Br－＞ Cl－ ＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、S、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是 S、S、I2、Br2、Cl2 ；若OH－放电，则得到 H2O和O2 。（2）阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag＋＞ Fe3＋ ＞ Cu2＋ ＞H＋（酸）＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋（水）＞Al3＋＞Mg2＋。①若金属阳离子（Fe3＋除外）放电，则得到相应 金属单质 ；若H＋放电，则得到 H2 。②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得（失）电子能力强的离子先放电。【特别提醒】（1）电极材料按性质分为活性电极（Zn、Fe、Cu、Ag等）和惰性电极（Au、Pt、石墨），在电解质溶液中，过于活泼的金属不能做电极材料，如金属Na、K等。（2）当Fe3＋和Cu2＋共存时，应是Fe3＋先放电：Fe3＋＋e－Fe2＋，等Fe3＋放电完全后，才是Cu2＋放电。2.用惰性电极电解电解质溶液的规律及方程式书写（1）电解H2O型电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4阳极 反应式 2H2O－4e－O2↑＋4H＋ 4OH——4e－O2↑＋2H2O 2H2O－4e－O2↑＋4H＋阴极 反应式 4H＋＋4e－H2↑ 2H2O＋4e－2H2↑＋4OH－电解 方程式 2H2O2H2↑＋O2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加 入物质 加入 H2O （2）电解电解质型电解质 HCl CuCl2阳极反应式 2Cl——2e－Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－H2↑ Cu2＋＋2e－Cu 电解方程式 2HCl H2↑＋Cl2↑ CuCl2 Cu＋Cl2↑ pH变化 增大 —复原加入物质 加入 HCl 加入 CuCl2 （3）电解质和水都发生电解型电解质 NaCl CuSO4阳极反应式 2Cl——2e－Cl2↑ 2H2O－4e－O2↑＋4H＋ 阴极反应式 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－2Cu 电解方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑ pH变化 增大 减小 复原加入物质 加入 HCl 加入 CuO 或 CuCO3 3.电解后电解质溶液的复原使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通 HCl 气体（不能加盐酸）；②AgNO3溶液：加 Ag2O 固体（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：加 CuCl2 固体；④KNO3溶液：加 H2O ；⑤CuSO4溶液：加 CuO 或 CuCO3 [不能加Cu2O、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3]。【判断】（1）用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液，最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气。（ √ ）（2）用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－Na。（ √ ）（3）用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋。（ × ）（4）用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑。 （ √ ）（5）铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HClCuCl2＋H2↑。（ √ ）（6）电解任何物质，阳极失电子总数与阴极得电子总数相等。（ √ ）（7）用惰性电极电解盐酸、稀硫酸，H＋放电，溶液的pH均逐渐增大。（ × ）1.用如图所示装置（X、Y是直流电源的两极）分别进行下列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确的是（ ）选项 X极 实验前U形 管中的溶液 通电后现象及结论A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a处附近溶液呈红色B 正极 AgNO3溶液 b处电极反应为4OH——4e－O2↑＋2H2OC 负极 CuCl2溶液 b处有气体逸出D 负极 NaOH溶液 溶液pH减小答案：C解析：电解Na2SO4溶液时，阳极上OH－失电子，发生氧化反应，即a处OH－放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a处无明显变化，A项错误；电解AgNO3溶液时，阴极上Ag＋得电子，发生还原反应，即b处电极反应为Ag＋＋e－Ag，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上Cl－失电子，发生氧化反应，即b处Cl－放电，产生Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH增大，D项错误。2.用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是（ ）A.电解的最后阶段为电解水B.阳极先逸出氯气后逸出氧气C.阴极逸出氢气D.电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7答案：D解析：根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极上阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－，在阴极上H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。3.KIO3是碘盐的添加剂，常采用电解KI制备KIO3，装置如图所示。下列叙述错误的是（ ）A.铜极为阴极，产生还原性气体B.原料室中OH－向石墨极迁移，K＋向铜极迁移C.石墨极反应式为I－＋6OH——6e－I＋3H2OD.若电路上转移0.6 mol电子，理论上原料室溶液减少10.2 g答案：D解析：电解KI制备KIO3，则I的化合价从－1价升高到＋5价，发生氧化反应，则石墨电极为阳极，铜电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，故A项正确；原料室中OH－向阳极（石墨电极）迁移，K＋向阴极（铜极）迁移，故B项正确；石墨极发生氧化反应，电极反应式为I－＋6OH——6e－I＋3H2O，故C项正确；若电路上转移0.6 mol电子时，理论上原料室溶液减少的质量＝0.6×39 g/mol＋0.6×17 g/mol＝33.6 g，故D项错误。4.按要求书写电极反应式和总反应方程式：（1）用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式： ；阴极反应式： ；总反应离子方程式： 。（2）以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式： ；阴极反应式： ；总反应方程式： 。（3）电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为 。（4）将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2——2e－S；（n－1）S＋S2－。①写出电解时阴极的电极反应式： 。②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式为 。答案：（1）2Cl——2e－Cl2↑ Mg2＋＋2H2O＋2e－H2↑＋Mg（OH）2↓ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑（2）2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋ 2H＋＋2e－H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑（3）Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2↓＋4H＋（4）①2H2O＋2e－H2↑＋2OH－②＋2H＋（n－1）S↓＋H2S↑题后归纳电解解题模板判断：阴、阳极明确阳极是惰性电极还是活泼电极分析：电解质溶液的离子组成找全离子（包括水电离的H＋和OH－），并按阴、阳离子分组确定：放电离子或物质排出阴、阳离子在两极的放电顺序，确定优先放电的粒子写出：电池反应式判断电极产物，注意溶液的酸碱性、产物的溶解性等解答问题解答有关离子浓度、pH、电极产物量的变化，溶液的复原等问题课时作业（二十八）[对点训练]题组一 电解及装置（电解池）1.（2025·宁夏吴忠高二阶段）下列关于电解池的叙述中正确的是（ ）A.与电源正极相连的是电解池的阴极B.溶液中阳离子向阴极移动C.在电解池的阳极发生还原反应D.电子从电源的负极沿导线进入电解质溶液中答案：B解析：电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，与正极相连的为阳极，A错误；电解池中，溶液中阳离子向阴极移动，B正确；电解池的阳极上发生氧化反应，C错误；与外接电源负极相连的为阴极，电子从负极经导线流入阴极，从阳极经导线流入正极，电子不进入电解质溶液，D错误。2.某同学为了使反应2HCl＋2Ag2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是（ ）答案：C解析：根据金属活动性顺序，该反应不是自发的氧化还原反应，故只能设计成电解池。由题给反应可知，氢元素的化合价由＋1价降低到0价，得到电子，发生还原反应，阴极上的电极反应为2H＋＋2e－H2 ↑，银元素的化合价从0价升高到＋1价，发生氧化反应，Ag作阳极，电极反应为Ag－e－＋Cl－AgCl，盐酸作电解质溶液，形成电解池。题组二 电解规律3.如图，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板增重，b极板有无色无味气体放出，符合这一情况的是（ ）选项 a极板 b极板 X电极 Z溶液A 锌 石墨 负极 CuSO4B 石墨 石墨 负极 NaOHC 银 铁 正极 AgNO3D 铜 石墨 负极 CuCl2答案：A解析：a极质量增加，必定是金属在a极析出，a极一定是阴极。B选项Z溶液为NaOH，无金属析出，不符合题意。又因为b极有无色无味气体生成，只能是O2，而D选项电解CuCl2溶液，阳极析出Cl2，D选项不符合题意。在A、C选项中，根据电极名称，X应当作电源的负极，故A正确。4.用惰性电极电解下列溶液，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.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1答案：D解析：电解稀硫酸，实质上是电解水，硫酸的浓度增大，pH减小，A项错误；电解稀NaOH溶液，其实质是电解水，NaOH溶液的浓度增大，pH增大，B项错误；电解CuSO4溶液，阴极产物是Cu，阳极产物是O2，依据得失电子数目相等，故生成Cu与O2的物质的量之比为2∶1，C项错误；电解CuCl2溶液实质是电解CuCl2，阳极产物是Cl2，阴极产物是Cu，依据得失电子数目相等，生成Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，D项正确。5.500 mL KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（N）＝0.6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体（标准状况下），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是（ ）A.原混合溶液中c（K＋）为0.2 mol·L－1B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD.电解后溶液中c（H＋）为0.2 mol·L－1答案：A解析：石墨作电极电解KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液，阳极反应式为4OH——4e－2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－Cu，2H＋＋2e－H2↑。从收集到2.24 L O2可推知，上述电解过程中共转移0.4 mol 电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c（K＋）＋2c（Cu2＋）＝c（N），c（K＋）＋c（H＋）＝c（N），解得电解前c（K＋）＝0.2 mol·L－1，电解后c（H＋）＝0.4 mol·L－1。题组三 信息型电解6.（2025·甘肃高二期末）高铁酸钠（Na2FeO4）易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的Fe，镍电极有气泡产生。下列说法错误的是（ ）A.Fe电极与电源正极相连B.电解结束后，阳极室溶液的pH将增大C.阳极室中发生的电极反应为Fe＋8OH——6e－Fe＋4H2OD.电解总方程式为Fe＋2H2O＋2OH－Fe＋3H2↑答案：B解析：装置通电后，Fe电极附近生成紫红色的Fe，Fe电极为阳极，发生氧化反应。由分析可知，Fe电极为阳极，接电源的正极，A正确；阳极Fe电极上发生反应为Fe＋8OH——6e－Fe＋4H2O，消耗OH－，且生成水，c（OH－）降低，pH将减小，B错误，C正确；Ni电极发生的电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，结合Fe电极发生的电极反应，电解总方程式为Fe＋2H2O＋2OH－Fe＋3H2↑，D正确。7.（2025·伊春高二期中）用阴离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米Cu2O，反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，装置如图，下列说法正确的是（ ）A.电解时OH－通过交换膜向Ti极移动B.阳极反应式为2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2OC.阴极OH－放电，有O2生成D.Ti电极和Cu电极上生成物的物质的量之比为2∶1答案：B解析：阴极产生的氢氧根离子会通过阴离子交换膜向阳极（Cu极）移动，A错误；根据总反应可以写出阳极反应式，阳极反应式为2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2O，B正确；Ti极是阴极，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，产生氢气，C错误；根据电子转移数相等可知，若转移2 mol电子，Cu电极生成氧化亚铜的物质的量为1 mol，Ti电极生成的氢气也是1 mol，故生成物的物质的量之比为1∶1，D错误。[综合强化]8.工业上电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为2∶1。下列说法正确的是（ ）A.b电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－B.离子交换膜d为阴离子交换膜C.产物丙为硫酸，产物丁为氢氧化钠D.a电极连接直流电源的正极作阳极答案：B解析：根据气体甲与气体乙的体积比约为2∶1可知，气体甲为氢气，气体乙为氧气，b电极为阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，故A错误；电解池中，阴离子向阳极（b）移动，则离子交换膜d为阴离子交换膜，故B正确；S移向阳极室，阳极室得到硫酸，水电离出的H＋在阴极上放电，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，同时Na＋也移向阴极（a），c为阳离子交换膜，则在阴极室得到氢氧化钠，所以产物丁为硫酸，产物丙为氢氧化钠，故C错误；根据上述分析，a电极是阴极，与直流电源负极相连，故D错误。9.电解一定量的硫酸铜溶液的实验装置如图①所示，电解的实验数据如图②所示，横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况）。下列说法正确的是（ ）A.开始时b电极上有红色物质析出，而后有气泡产生B.a电极上的电子经溶液流向b电极再流入直流电源C.在PQ段，产生的H2和O2的体积之比为1∶2D.从开始到Q点，装置中产生的气体中有0.1 mol氧气答案：D解析：根据电子的流向可知，a为电解池的阴极、b为电解池的阳极。b电极上无红色物质析出，但一直有氧气产生，A项错误；电子仅在外电路中移动，溶液中为阴、阳离子的定向移动，B项错误；由图和反应过程可知，OP段为电解CuSO4溶液的过程，仅有氧气生成，PQ段为电解H2O的过程，则a电极上生成氢气，b电极上生成氧气，且二者的体积之比为2∶1，C项错误；在电解过程中，每转移4 mol电子，有1 mol O2生成，由图可知，从开始到Q点转移的电子为0.4 mol，故有0.1 mol O2生成，D项正确。10.（2025·海南高二期中）科研小组研究用电解法由CO2制备C2H4，电解装置如图所示，下列说法错误的是（ ）A.玻碳电极为阳极，发生氧化反应B.铂电极的电极反应：2CO2＋12e－＋12H＋C2H4＋4H2OC.制得28 g C2H4时，产生67.2 L O2D.电解一段时间后，右池中溶液的pH可能不变答案：C解析：由题图可知，玻碳电极上的水发生氧化反应生成氧气，玻碳电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，故A正确；铂电极CO2发生还原反应生成C2H4，电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋C2H4＋4H2O，故B正确；制得28 g C2H4（物质的量为1 mol）时，电路中转移12 mol电子，根据得失电子守恒，产生氧气的物质的量为＝3 mol，标准状况下，V（O2）＝3 mol×22.4 L·mol－1＝67.2 L，没有明确是否为标准状况，体积不一定是67.2 L，故C错误；由以上分析知，右侧生成的H＋恰好全部通过质子交换膜移向左侧参与电极反应2CO2＋12e－＋12H＋C2H4＋4H2O，故电解一段时间后，右池中溶液的pH不变，故D正确。11.如图是一套电解装置，两U形管中均盛有50.0 mL电解质溶液，a、b、c、d为Pt电极，通电一段时间后，d电极上析出金属Ag 2.16 g，没有气体产生，同时在b、c两电极收集到标准状况下相同体积的气体。请回答：（1）c电极为 极，写出c电极上的电极反应式： ，c电极收集到的气体体积在标准状况下为 L。（2）b电极为 极，写出b电极上的电极反应式：开始时是 ，后来是 。（3）原CuCl2溶液中溶质的物质的量浓度为 mol·L－1。答案：（1）阳 2H2O－4e－4H＋＋O2↑ 0.112（2）阴 Cu2＋＋2e－Cu 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－（3）0.10解析：（1）连接电源负极的电极作阴极，连接电源正极的电极作阳极，则c电极作阳极，阴离子在阳极失电子，放电能力：OH－＞N，则水电离出的OH－失电子，电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，d电极作阴极，其电极反应式为Ag＋＋e－Ag，析出金属银单质2.16 g（0.02 mol），整个电路转移电子的物质的量为0.02 mol，故产生氧气的物质的量为×0.02 mol＝0.005 mol，其在标准状况下的体积V（O2）＝0.005 mol×22.4 L·mol－1＝0.112 L。（2）b电极作阴极，阳离子在阴极上放电，Cu2＋先得电子，其电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，根据题目信息，此电极有气体产生，应是水电离出的H＋得电子，其电极反应式：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。（3）b、c两电极产生气体体积相等，即产生氢气的物质的量为0.005 mol，需得到电子0.01 mol，但整个电路共通过0.02 mol电子，推得n（Cu2＋）＝ mol＝0.005 mol，故c（CuCl2）＝ mol·L－1＝0.10 mol·L－1。12.某小组同学利用如图装置对电解氯化铜溶液的实验进行了研究。装置 现象电解一段时间后，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色（1）甲认为电解过程中阳极产生的 是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式： 。（2）乙改用如图装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。装置 现象电解相同时间后，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色乙通过对现象分析证实了甲的观点不是溶液变绿的主要原因，乙否定甲的依据是 。（3）乙继续查阅资料：ⅰ.电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]－，[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色；ⅱ.稀释含[CuCl2]－的溶液生成CuCl白色沉淀。据此乙认为：电解过程中，产生的[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。乙进行如下实验：a.取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。b.另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液。c.冷却后向上述溶液……d.取c中2 mL溶液，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。①a的目的是 。②写出b中生成[CuCl2]－的离子方程式： 。 。③补充c中必要的操作及现象： 。乙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因。答案：（1）Cl2 2Cl——2e－Cl2↑（2）阳极附近溶液仍为蓝色（3）①证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－②Cu2＋＋4Cl－＋Cu2[CuCl2]－③加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同解析：（1）电解过程中阳极发生氧化反应，溶液中的氯离子放电生成氯气：2Cl——2e－Cl2↑，氯气溶于水，溶液可能呈绿色。（2）阳极生成了氯气，但阳极附近溶液仍为蓝色，说明不是生成的氯气溶于水的缘故。（3）①根据信息，取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀，说明电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－，故a的目的是证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－。③c的步骤就是证明电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因，因此操作及现象为加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。第2课时 电解原理的应用一、电解饱和食盐水——氯碱工业烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。1.电解饱和食盐水的原理阳极反应： 2Cl——2e－Cl2↑ （氧化反应）；阴极反应： 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ （还原反应）；总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。阳离子交换膜作用：①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸；②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。2.氯碱工业产品及其应用【判断】（1）电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl——2e－Cl2↑。（ × ）（2）氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区。（ × ）（3）电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料（如铁）。（ × ）（4）电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠。（ × ）1.（2023·浙江6月选考卷）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是（ ）A.电极A接电源正极，发生氧化反应B.电极B的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗答案：B解析：电极A是氯离子失电子生成氯气，化合价升高，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O24OH－，故B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。2.（2023·湖北卷）科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是 （ ）A.b电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－B.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1答案：D解析：由题图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH——4e－O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH——4e－O2↑＋2H2O，为保持OH－浓度不变，则阴极产生的OH－通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水分子可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，故D错误。3.“84”消毒液是环境消毒液之一。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Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。完成下列填空：（1）a为电源的 （填“正”“负”“阴”或“阳”，下同）极，c为电解池的 极。（2）d电极的电极反应式： ，电解产生消毒液的总化学方程式为 。答案：（1）负 阳 （2）2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ NaCl＋H2ONaClO＋H2↑解析：电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，该学生的目的是使Cl2被NaOH溶液完全吸收制得NaClO溶液，即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应。所以应在下端产生Cl2，上端产生NaOH，则a为负极，b为正极，c为阳极，d为阴极，Cl2和NaOH溶液反应：Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O，故电解产生消毒液的总化学方程式为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。二、电镀 精炼和电冶金1.电镀（1）电镀是利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加工工艺。（2）电镀可增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。阳极材料 镀层金属Cu阴极材料 镀件金属Fe电镀液 含镀层金属离子CuSO4溶液阳极反应 Cu－2e－Cu2＋ 阴极反应 Cu2＋＋2e－Cu 溶液变化 电解质溶液的浓度 不变 2.电解精炼铜电解精炼粗铜时，以待精炼的铜作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，可得含铜量为99.95％～99.98％的电解铜。阳极材料 粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）阴极材料 纯铜阳极反应 Zn－2e－Zn2＋ 、 Fe－2e－Fe2＋ 、 Ni－2e－Ni2＋ 、 Cu－2e－Cu2＋ 阴极反应 Cu2＋＋2e－Cu “阳极泥” Ag、Au等金属杂质失电子能力弱，会以单质形式沉积，形成“ 阳极泥 ”溶液变化 ①电解质溶液的Cu2＋浓度 减小 ②引入了Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等杂质，需定时除去3.电冶金冶炼钠 冶炼铝电极 反应 阳极： 2Cl——2e－Cl2↑ 阴极： 2Na＋＋2e－2Na 阳极：6O2——12e－3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－4Al总反 应 2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ 2Al2O3（熔融） 4Al＋3O2↑ 【思考交流】冶炼钠（1）电解熔融NaCl装置示意图阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。（2）电解时的反应阳极： ；阴极： ；总反应： 。提示：（1）NaCl Cl2 阴 阳 阴（2）2Cl——2e－Cl2↑ 2Na＋＋2e－2Na 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑【判断】（1）在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO4溶液作电镀液。（ √ ）（2）电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区。（ √ ）（3）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）均保持不变。（ × ）（4）工业冶炼金属镁时，电解熔融态MgO。（ × ）1.（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中（ ）A.阴极发生的反应为Mg－2e－Mg2＋B.阴极上Al被氧化C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.阳极和阴极的质量变化相等答案：C解析：根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极上Al3＋得电子生成铝单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。阴极应该发生Al3＋得电子的还原反应，而Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。2.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，思考回答下列问题（已知：氧化性Cu2＋＞Ni2＋）：（1）阳极发生 反应，其电极反应式： 。（2）电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量 （填“相等”或“不相等”）。（3）电解后，溶液中存在的金属阳离子有 、 、Ni2＋等。（4）电解后，电解槽底部含有 等金属。答案：（1）氧化 Ni－2e－Ni2＋，Fe－2e－Fe2＋，Zn－2e－Zn2＋（2）不相等（3）Fe2＋ Zn2＋（4）Cu、Pt3.如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。（1）写出电解时的电极反应式及总反应方程式： 。（2）资料表明Al2O3的熔点为2 054 ℃，冰晶石（Na3AlF6）的熔点为1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是 。（3）该电解过程要在1 000 ℃以上进行，工业上冶炼铝过程中会发生阳极损耗，试分析发生阳极损耗原因： 。答案：（1）阳极：2O2——4e－O2↑；阴极：Al3＋＋3e－Al；总反应：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑（2）作助熔剂，降低Al2O3的熔点（3）高温下，阳极产生的氧气与碳块反应生成CO、CO2题后归纳 （1）电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 （2）电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液（电解质溶液）的浓度不变。三、 电解原理的创新应用1.电解原理常见的考查点电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。2.“5点”突破电解综合应用题（1）分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。（2）剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。（3）注意放电顺序，正确判断放电的粒子或物质。（4）注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金(共48张PPT)第四章 化学反应与电能综合（四）A. 原电池的金属负极质量一定减小B. 待充电电池的负极应与电源正极相连C. 电解池的电解质溶液质量一定减小D. 原电池工作时在溶液中电流由负极到正极D1234567891011121314151617① ②电解CuCl2溶液装置 电镀铜实验装置C1234567891011121314151617③ ④氢氧燃料电池示意图 离子交换膜法电解原理示意图C1234567891011121314151617A. 装置①中阳极上析出红色固体B. 装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C. 装置③中外电路电子由a极流向b极D. 装置④中的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过解析：装置①电解氯化铜的装置图中没有标明电极材料的名称，但根据溶液的 组成及所给提示“电解CuCl2溶液实验装置示意图”知，铜应该在阴极上析出， 故A错误；装置②电镀实验中，待镀金属作为阴极，故在装置②电镀铜实验中， 待镀铁制品应与电源负极相连，故B错误；装置③中，根据氢气的入口，可知原 电池的左侧为负极，氢气在左侧电极上失电子，故外电路电子由a极流向b极， 故C正确；装置④中的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许 阴离子和水分子通过，故D错误。12345678910111213141516173. （2025·茂名高二期末）已知水中溶解氧随含盐量的增加而递减。如图为某实验小 组探究铁片（含杂质）吸氧腐蚀的示意图：1234567891011121314151617A. 闭合K1时，电极A为正极，发生还原反应C. 断开K2时，铁片D比闭合K2时的腐蚀更严重D. 为增强铁锅的防护，应在洗净擦干的锅里加适量食盐水C12345678910111213141516171234567891011121314151617B. 若要实现铁上镀铜，则a极是Fe，b极是CuC. 若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出D. a、b两极均是石墨，当电池中消耗22.4 L（标准状况） H2时，a极析出64 g铜C123456789101112131415161712345678910111213141516175. （2025·济南高二阶段练习）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池和燃料电池相 组合的新工艺，节能超过30％。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图 所示，其中电极未画出，已知：a＜b＜c。BA. X为Cl2，Y为H2B. 两处隔膜均为阳离子交换膜D. 标准状况下，每产生2.24 L Y，理论上整套装置共得到16 g NaOH12345678910111213141516171234567891011121314151617A. 当电路中有0.04 mol电子通过时，有0.224 L O2参与反应B. 正极区溶液的pH减小，负极区溶液的pH增大D. 电池工作时，外电路电子流动方向：石墨电极→Zn电极C12345678910111213141516171234567891011121314151617A. SiO2作阳极，石墨坩埚作阴极B. 电解过程中O2－、Cl－向阴极移动D. 将生成的O2转化为CO和CO2是为了促进电子的转移C12345678910111213141516171234567891011121314151617B. 可将X电极上产生的O2收集起来，输送到Y电极继续使用C. Y电极上的放电物质为H2O2和Fe3＋D. 起始时，在Y电极附近加入适量Fe2＋或Fe3＋，均能让装置正常工作C12345678910111213141516171234567891011121314151617A. K＋向电极a移动C. 理论上，当电极a释放22.4 L O2（标准状况下）时，KOH溶液质量减少32 gD12345678910111213141516171234567891011121314151617B. B膜和C膜均为阴离子交换膜C. 可用铁电极替换石墨Ⅱ电极D. a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，阳极室Ca2＋减少0.4 molB12345678910111213141516171234567891011121314151617A. 该装置工作时，碳电极附近的pH增大B. 该装置工作时，Fe2＋移向碳电极附近A1234567891011121314151617123456789101112131415161712. （2025·九省联考河南卷）我国科学家设计了一种水系S－MnO2可充电电池，其工 作原理如图所示。A. 充电时，电极b为阳极B. 充电时，阳极附近溶液的pH增大D. 放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移C1234567891011121314151617123456789101112131415161713. （2025·石家庄高二联考）电致变色材料在飞机的舷窗和智能太阳镜等方面具有广 泛应用。一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所 示，放电时该器件的透光率逐渐增强。DA. 放电时，Li＋移向a极B. 充电时，b极接外电源的负极D. 以该器件为电源精炼铜，当a、b两极质量变化差为14 g时，理论上可生成64 g精铜12345678910111213141516171234567891011121314151617A. 电解时，OH－向Ni电极移动C. 电解一段时间后，溶液pH升高D. 每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16B12345678910111213141516171234567891011121314151617二、非选择题（本题包括3小题，共58分）15. （18分）（2025·浙江高二期中）钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、 腐蚀、防护过程的有关问题。（1）下列装置中的铁棒被腐蚀由慢到快的顺序是 。DBCAABCD1234567891011121314151617解析：（1）金属腐蚀快慢顺序为电解池阳极＞原电池负极＞一般金属腐蚀＞原电池 正极的腐蚀＞电解池阴极的腐蚀，因此题给装置中的铁棒被腐蚀由慢到快的顺序是 DBCA。1234567891011121314151617（2）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图：镀铜铁 12345678910111213141516171234567891011121314151617（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置：①该电池的能量转化形式为 。化学能转化为电能12345678910111213141516171234567891011121314151617H2↑123456789101112131415161716. （20分）（2025·河北省邢台市五校质检联盟高二期中）自重轻、体积小、容量 大、使用安全、环保是新型电池的典型特点，回答下列问题：Ⅰ.“阿波罗”飞船中使用的氢氧燃料电池部分结构如图所示。增大气体与其他反应物的接触面积，增大反应速率，提高原料利用率 b 12345678910111213141516171234567891011121314151617增大 增大 12345678910111213141516171234567891011121314151617Ⅱ.非水系锂氧（Li－O2）电池因其高能量密度而成为一种有前景的先进电池技术，其 放电电池示意图以及正极示意图分别为图1和图2，隔膜a只允许Li＋通过。图1图21234567891011121314151617（3）放电时，电池的总反应为 ；电解液a不选用LiCl水溶液的 原因可能是 。Li与水剧烈反应，产生易爆的H2，存在安全隐患（或其他合理答案） 图1图21234567891011121314151617（4）不考虑其他副反应，若放电前两电极质量完全相同，放电时，电路中转移1 mol e－，正、负电极的质量之差为 g（假设生成的不溶物全覆盖在电极表面，生成 的可溶物全部扩散至电解液中，参与电极反应的物质均过量）。解析：（4）当电路中转移1 mol e－，负极减少1 mol Li，其质量为7 g，正极增加0.5 mol Li2O2，其质量为23 g，所以正、负电极的质量之差为30 g。30 图1图2123456789101112131415161717. （20分）（2025·酒泉高二期末）硫酸是一种重要的化工原料，工业上常以FeS2为 原料制备硫酸。（1）通过电化学方式用二氧化硫制备硫酸，不仅能将热能转化为电能，同时还更环 保，原理如图所示。1234567891011121314151617②该电池每消耗32 g SO2，理论上至少需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。B 5.6 1234567891011121314151617（2）为除去制备硫酸的烧渣中残留的FeS2，用稀硫酸和硫酸锰的混合溶液将烧渣调 成烧渣浆液，然后通过电解方式进行脱硫，其原理如图所示。石墨Ⅰ与电源 （填“正极”或“负极”）相连；石墨Ⅱ上有气泡产生，发生的 电极反应式为 。正极 1234567891011121314151617阳 1234567891011121314151617 展开更多...... 收起↑ 资源列表 人教版高中化学选择性必修1第四章化学反应与电能学案.docx 人教版高中化学选择性必修1第四章化学反应与电能章末总结课件.ppt 人教版高中化学选择性必修1第四章化学反应与电能综合（四）课件.ppt
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