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第六章
化学反应与能量
第27讲　反应热　热化学方程式
课标解读 1．了解反应热、焓变的概念，知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。
2．知道常见的吸热反应和放热反应，能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。
3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
考点二
考点一
考点一　反应热与焓变
1．化学反应的实质与特征
2．体系和环境
(1)体系：________及发生的______看作一个反应体系。
(2)环境：盛反应物的仪器及周围的______等看作环境。
反应物
反应
空气
3．焓变和反应热
4．吸热反应和放热反应
(1)从物质的总能量角度分析
(2)从键能的角度分析
(3)常见的吸热反应和放热反应
5．科学思维：图解反应热与活化能的关系
(1)在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝________。
(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
E1－E2
[微点归纳]　(1)焓是与内能有关的相对比较抽象的一个物理量，焓变的值只与始末状态有关而与过程无关。
(2)物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。
(3)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应；
(4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下引发才能进行，如铝热反应。
【正误辨析】
(1)放热反应不需要加热就能发生，吸热反应不加热就不能发生。(　　)
[提示]　×　反应的吸、放热与反应的始末状态有关，与反应条件无关。
(2)可逆反应的ΔH表示发生了反应的那部分的热量变化。(　　)
[提示]　×　可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。
(3)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。(　　)
[提示]　√　吸热反应即吸收总能量高于释放总能量。
(4)吸热反应中，反应物总能量高于生成物总能量。(　　)
[提示]　×　吸热反应中，反应物总能量低于生成物总能量。
(5)活化能越大，表明化学反应吸收的能量越多。(　　)
[提示]　×　反应的吸、放热多少只与反应的始末状态有关。
(6)NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。(　　)
[提示]　×　NH4NO3固体溶于水是物理变化，不属于吸热反应。
(7)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。(　　)
[提示]　×　焓变与反应条件无关，此反应在光照和点燃条件下的ΔH相同。
(8)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大。(　　)
[提示]　√　断裂旧化学键所需要克服的能量总和就等于该反应的活化能，故说法正确。
(9)有化学键断裂的变化一定是化学反应，且反应吸热。(　　)
[提示]　×　化学反应既有化学键的断裂，又有化学键的形成，例如HCl溶于水断裂共价键，但没有新键形成，是物理变化过程；反应的吸、放热取决于旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量相对大小。
(10)物质发生化学变化时一定伴随能量变化。(　　)
[提示]　√　反应物中化学键断裂吸收能量，生成物中形成化学键释放能量。
1．(2024·广东华南师大附中期末)下列图示变化为吸热反应的是(　　)
微考点1　放热反应和吸热反应的判断
[答案]　C
[解析]　浓硫酸的稀释是物理变化，是放热过程，A不符合题意；反应物总能量大于生成物总能量，是放热反应，B不符合题意；生成物总能量大于反应物总能量，反应过程中吸收能量，C符合题意；活泼金属置换酸中的氢，该反应是放热反应，D不符合题意。
2．对下列反应进行分类：①CaCO3分解；②炼铁高炉中碳与二氧化碳高温转化为一氧化碳；③硫在O2中燃烧；④氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应；⑤CaO＋H2O===Ca(OH)2；⑥N2与H2合成NH3；⑦NaOH和CH3COOH的反应；⑧铁片与稀硫酸的反应；⑨碳与水蒸气高温制水煤气；⑩Fe2O3与Al的反应。
吸热反应：________________(填序号，下同)。
放热反应：________________。
[答案]　①②④⑨　③⑤⑥⑦⑧⑩
3．(2025·湖北武汉检测)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁醇，反应(CH3)3CCl＋OH－―→(CH3)3COH＋Cl－的能量变化与反应过程的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应为吸热反应
B．(CH3)3C＋比(CH3)3CCl稳定
C．第一步反应一定比第二步反应快
D．增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率
[答案]　D
微考点2　化学反应中能量变化图形探析
[解析]　由题干图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，A项错误；由图像可知，(CH3)3C＋、Cl－的能量之和比(CH3)3CCl的高，B项错误；该反应第一步活化能大于第二步活化能，故第一步反应比第二步反应慢，C项错误；增大反应物浓度、升高温度均可加快反应速率，D项正确。
4．(2025·广东广州检测)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应历程的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．加入催化剂，减小了反应的热效应
B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
[答案]　D
[解析]　加入催化剂，减小了反应的活化能，但是反应的热效应不变，A项错误；加入催化剂，可提高H2O2分解的反应速率，该反应不是可逆反应，而且催化剂不能使平衡发生移动，因此不存在平衡转化率的提高，B项错误；在书写热化学方程式时，也要符合能量守恒定律，而且要注明物质相对应的状态，C项错误；根据图示可知反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，D项正确。
焓变与反应中物质能量变化的关系
焓变与能量变化的关系：ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)；
焓变与活化能(Ea)的关系：ΔH＝Ea(正反应)－Ea(逆反应)。
1
2
5．(2022·浙江6月选考卷)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
微考点3　根据键能计算反应的 变
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　)
A．H2的键能为436 kJ·mol－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOOD．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1
[答案]　C
[解析]　根据表格中的数据可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1
×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由表格中的数据可知HOO===HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，C错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)－249 kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D正确。
6．能源短缺是全球面临的问题，用CO2来生产燃料甲醇的反应原理为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)。已知某些化学键的键能数据如表所示。则该反应的ΔH为(　　)
化学键 C—H H—H C—O C===O H—O
键能/ (k·mol－1) 413.4 436.0 351.0 745.0 462.8
A.－46.2 kJ·mol－1 B．＋46.2 kJ·mol－1
C．－181.6 kJ·mol－1 D．＋181.6 kJ·mol－1
[答案]　C
[解析]　ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝2×745.0＋3×436.0－3×413.4－351.0－462.8－2×462.8＝－181.6(kJ·mol－1)。
[规律方法]　(1)计算公式：
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。
(2)计算关键：
利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。
物质 (化学键) CO2 (C===O) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C) S8 (S—S) Si
(Si—Si)
每个微粒所含键数 2 6 4 1.5 2 8 2
考点二　热化学方程式　燃烧热
1．热化学方程式
(1)定义
表明反应所______或_____的热量的化学方程式，不仅表明了化学反应中的______变化，也表明了化学反应中的______变化。
释放
吸收
物质
能量
(2)热化学方程式表示的意义
分析下列热化学方程式的意义
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
表示：____________________________________________________
______________。
2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应，生成2 mol H2O(l)时放出571.6 kJ的热量
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
表示：____________________________________________________
______________。
1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)反应，生成1 mol H2O(l)时放出285.8 kJ的热量
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－489.6 kJ·mol－1
表示：____________________________________________________
_______________。
④2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
表示：____________________________________________________
______________。
2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应，生成2 mol H2O(g)时放出489.6 kJ的热量
2 mol H2O(l)分解生成2 mol H2(g)和1 mol O2(g)时，吸收571.6 kJ的热量
注意：热化学方程式计量系数与ΔH成正比；热化学方程式中物质状态不同，ΔH不同；正、逆反应ΔH数值相同，符号相反。
(3)书写步骤及要求
[微点归纳]　(1)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点
①热化学方程式一般不注明反应条件；
②热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态；
③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
(2)ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。
(4)同素异形体之间转化的热化学方程式(如金刚石和石墨)除了要注明物质的聚集状态之外，还要注明物质的名称。
2．燃烧热——可燃物为1 mol，产物化学性质稳定、物理状态稳定
例：(1)16 g硫粉完全燃烧生成SO2气体放出134.9 kJ的热量，则硫粉燃烧热的热化学方程式为_________________________________________。
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－269.8 kJ·mol－1
－890.3 kJ·mol－1
[微点归纳]　(1)书写表示燃烧热的热化学方程式的要点：
①生成物为指定产物，可燃物的化学计量数定为1；
②反应热ΔH对应可燃物的燃烧热。
(2)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时，下列元素要生成对应的物质：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。
(3)根据燃烧热计算物质完全燃烧放出的热量：Q＝n(可燃物)×|ΔH|，其中ΔH代表燃烧热。
3．能源
【正误辨析】
(1)已知2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋90.8 kJ·mol－1，则向装置中充入2 mol NH3(g)进行上述反应，吸收热量90.8 kJ。(　　)
[提示]　×　热化学方程式的ΔH表示完全反应时的热量变化，而该反应为可逆反应，不能完全反应。
(2)实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出热量285.8 kJ，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1。(　　)
[提示]　√　其他条件不变时，反应热与参与反应物质的物质的量成正比关系。
(3)实验测得：101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量，则CH4(g)＋2O2(g)===2H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1。(　　)
[提示]　×　该反应为放热反应，ΔH小于0，且题给信息为生成液态水时所放热量。
(4)1 mol H2燃烧放出的热量为H2的燃烧热。(　　)
[提示]　×　1 mol H2完全燃烧生成1 mol液态H2O时放出的热量为H2的燃烧热。
(5)甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。(　　)
[提示]　×　应生成液态水。
1．(2025·江西高三检测)下列说法正确的是(　　)
A．标准状况下，44.8 L C2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2 598.8 kJ热量，则该反应的热化学方程式为2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－2 598.8 kJ/mol
B．已知1 mol金刚石转化为石墨，要放出1.9 kJ的热量，1 g石墨完全燃烧放出的热量比1 g金刚石完全燃烧放出的热量少
微考点1　热化学方程式的理解
C．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol，若将含0.6 mol H2SO4的稀硫酸与含1 mol NaOH的稀NaOH溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ
[答案]　B
[解析]　水应该为液态，A项错误；已知1 mol金刚石转化为石墨，要放出1.9 kJ的热量，则说明石墨更稳定，能量更低，则1 g石墨完全燃烧放出的热量比1 g金刚石完全燃烧放出的热量少，B项正确；若将含0.6 mol H2SO4的稀硫酸与含1 mol NaOH的稀NaOH溶液混合，反应为1 mol氢离子、1 mol氢氧根离子生成1 mol水的反应，放出的热量等于57.3 kJ，C项错误；反应为可逆反应，ΔH<－38.6 kJ/mol，D项错误。
2．已知热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297.23 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)
A．1 mol SO2(g)的能量总和小于1 mol S(s)和1 mol O2(g)的能量总和
B．加入合适的催化剂，可增加单位质量的硫燃烧放出的热量
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1，Q1的值小于297.23
D．足量的硫粉与标准状况下1 L氧气反应生成1 L二氧化硫气体时放出297.23 kJ热量
[答案]　A
[解析]　放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1 mol SO2(g)的能量总和小于1 mol S(s)和1 mol O2(g)的能量总和，A正确；加入合适的催化剂不会影响反应焓变，即单位质量的硫燃烧放出的热量不变，B错误；因物质由固态转变成气态也要吸收热量，所以S(g)＋O2(g)===SO2(g)的反应热的数值大于297.23，C错误；热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，标准状况下1 L氧气的物质的量小于1 mol，D错误。
3．(2025·湖南长沙检测)依据事实写出下列反应的热化学方程式：
(1)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需要吸收10.94 kJ热量，此反应的热化学方程式为________________________________________
____________________________________________________________。
(2)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为____________________
____________________________________________________________。
微考点2　热化学方程式的书写
(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s)，放出1 669.8 kJ的热量。此反应的热化学方程式为____________________________________
___________________________________________________。
(4)硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为________________________________
_______________________________________________________。
(5)在1 100 ℃下用镓与氨气制得氮化镓，该可逆反应每生成1 g H2放出5.15 kJ热量。该反应的热化学方程式是__________________________
_______________________________________________________。
(已知金属镓的熔点是29.8 ℃，沸点是2 403 ℃；氮化镓的熔点为1 700 ℃)
[答案]　(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.28 kJ·mol－1
(2)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534.4 kJ·mol－1
(3)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－3 339.6 kJ·mol－1
(4)Si(s)＋3HCl(g)===SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225 kJ·mol－1
4．按要求回答下列问题。
(1)钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，如图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式：________________________
____________________________________________。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：____________
_________________________________________________。
[方法点拨]　“五审法”正确判断、书写热化学方程式
微考点3　燃烧热的理解及应用
[答案]　C
[解析]　CO不是碳元素的稳定的氧化物，应该是产生二氧化碳，A项错误；气态水不是稳定的氧化产物，应该是液态水，B项错误；1 mol H2S完全燃烧生成稳定的二氧化硫气体和液态水，符合燃烧热的概念，C项正确；燃烧热是指在101 kPa时1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，热化学方程式中NH3的化学计量数为4，不是燃烧热的热化学方程式，D项错误。
6．奥运会火炬常用的燃料为丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等。已知：
化合物 丙烷 C3H8 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 异丁烷
CH3CH(CH3)2
燃烧热/ (kJ·mol－1) 2 220 2 878 2 870
(1)写出丙烷燃烧热的热化学方程式：__________________________
_______________________________________________________。
(2)下列有关说法不正确的是________(填字母)。
A．奥运会火炬燃烧时的能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能
B．异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷多
C．正丁烷比异丁烷稳定
[答案]　(1)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220 kJ·mol－1　(2)BC
[解析]　(1)已知1 mol丙烷完全燃烧放出的热量为2 220 kJ，常温下反应生成的水为液体，依据热化学方程式书写方法，丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220 kJ·mol－1。(2)奥运会火炬燃烧时发光、放热，则能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能，A正确；异丁烷分子中的碳氢键和正丁烷的相同，B错误；依据两者燃烧热分析，1 mol正丁烷燃烧放出的热量大于1 mol异丁烷燃烧放出的热量，说明正丁烷能量高于异丁烷，能量越高物质越不稳定，正丁烷不如异丁烷稳定，C错误。
[答案]　A
[解析]　提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，则总反应平衡逆向移动，为放热反应，c平(S)/c平(I)减小，则S(g)到中间产物I(g)的反应平衡正向移动，为吸热反应；加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，说明催化剂降低了决速步骤的活化能，活化能越大，反应速率越慢，即活化能大的第一步为决速步骤，综上所述可知，A正确。
[答案]　B
A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度
增大
C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
[答案]　C
4．(2023·海南卷，7,2分)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是(　　)
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol－1) －1 559.8 －1 411 －285.8
A．C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 411 kJ·mol－1
B．C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝－137 kJ·mol－1
C．H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1
[答案]　D
本讲要点速记：
1．物质能量与反应吸、放热之间的两个关系：
(1)E反应物>E生成物，放热反应，ΔH<0。
(2)E反应物0。
2．热化学方程式书写与判断的注意事项：
(1)注意标明物质的聚集状态。
(2)注意ΔH的符号与单位。
(3)注意ΔH的数值与计量数是否对应。
(4)燃烧热、中和热等条件的限制。
3．热化学中能量呈现的主要形式
(1)焓：描述与物质内能有关的物理量。
(2)生成焓：生成焓是某温度下，标准状态的各种元素的最稳定单质生成标准状态1 mol某纯物质的热效应。
(3)焓变：等压条件下，反应热等于反应的焓变。
(4)燃烧热：在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
(5)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差；常分为正反应活化能和逆反应活化能。
(6)键能：是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
4．运用活化能应注意“一式一历程”
(1)“一式”：焓变＝正反应活化能－逆反应活化能；
(2)“一历程”：特别注意历程图像中是以1 mol为单位，还是以一个分子为单位来呈现的，若以1 mol为单位呈现时，用“一式”直接计算即可，但以一个分子为单位来呈现时，若焓变的单位为eV/mol或kJ·mol－1，则其数值应扩大NA倍(NA为阿伏加德罗常数的值)。(共75张PPT)
第六章
化学反应与能量
第28讲　反应热的测定及计算
课标解读 1．了解中和反应反应热测定的原理及操作。
2．掌握盖斯定律的内容及意义，并能进行有关反应热的计算。
考点二
考点一
考点一　中和反应反应热及测定
1．中和反应反应热
2．中和反应反应热的测定具有保温性，减少热量的散失
(1)测定原理：通过简易量热计测定体系在反应前后的______变化，再利用有关物质的比热容来计算反应热。
温度
(2)实验装置
(3)实验步骤
①测量并记录反应前体系的______温度为t1 ℃，
②测量并记录反应后体系的______温度为t2 ℃，重复上述步骤①②两次。
平均
最高
[易错提醒]　(1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量，为57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，与碱反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。
(2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以文字描述时可不带“－”，但其焓变(ΔH)为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。
【正误辨析】
(1)HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反应的ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。(　　)
[提示]　×　H2SO4和足量Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀和H2O，由于生成沉淀，也要放热，则0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反应放出的热量大于盐酸和氢氧化钠反应生成1 mol液态H2O时放出的热量，即大于57.3 kJ。
(2)中和反应的反应热测定实验中，酸、碱混合时，应把量筒中的溶液缓缓倒入烧杯的溶液中，以防液体外溅。(　　)
[提示]　×　在中和热的测定过程中，酸、碱混合时要迅速，防止热量的散失。
(3)中和反应的反应热测定实验中，小烧杯内残留水，会使测得的反应热数值偏小。(　　)
[提示]　√　小烧杯内残留水，会导致混合液的体积变大，混合液温度降低，温度差减小，测得的反应热数值偏小。
1．(2025·河北沧州检测)某化学实验小组用简易量热计(装置如图)测量中和反应的反应热，实验采用50 mL 0.5 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应。下列说法错误的是(　　)
A．采用稍过量的NaOH溶液是为了保证盐酸完全被中和
B．仪器a的作用是搅拌，减小测量误差
C．NaOH溶液应迅速一次性倒入装有盐酸的内筒中
D．反应前测完盐酸温度的温度计应立即插入NaOH溶
液中测量温度
微考点1　中和反应反应热的测定
[答案]　D
[解析]　若分多次倒入则热量损失大，C正确；反应前测完盐酸温度的温度计应洗净、擦干后再插入NaOH溶液中测量温度，D错误。
2．(2025·陕西西安长安一中月考)在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是(　　)
A．使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，减小实验误差
B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同
D．测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒
[答案]　A
[解析]　使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，能加快反应速率，减小实验误差，故A正确；温度计测烧杯内混合溶液的温度，水银球不能接触烧杯底部，故B错误；用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，醋酸是弱酸，电离吸热，测出的中和热数值偏小，故C错误；中和热测定用不到天平，故D错误。
3．已知测量中和反应的反应热过程中一些实验操作：①室温低于10 ℃时进行实验；②做本实验的当天室温较高；③用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度；④记录混合液的最高温度作为终止温度；⑤两烧杯夹层间碎纸条没有填满；⑥实验中用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器；⑦使用玻璃搅拌器搅拌不均匀；⑧用量筒量取盐酸的体积时仰视读数；⑨将NaOH溶液换成等量的NaOH固体；⑩用50 mL 0.5 mol·L－1醋酸溶液代替盐酸进行上述实验； 将50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液取成了50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钾溶液； 大烧杯的盖板中间小孔太大。
回答下列问题：
(1)测量该反应热数值偏小的有_______________________ (填序号，下同)。
(2)测量该反应热数值偏大的有________。
(3)测量该反应热数值正常的有________。
[答案]　(1)①③⑤⑥⑦⑩ 　(2)⑧⑨　(3)②④
[解析]　①室温低于10 ℃时进行实验，导致热量损失较大，计算出的反应热数值偏小；②做本实验的当天室温较高，空气温度与放出的热量无关，不影响温度的变化，不影响测量结果；③用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度，得到的温度差降低，计算出的反应热数值偏小；④最高温度为恰好反应时的温度，记录混合液的最高温度作为终止温度，可减少实验误差，提高实验准确性，不影响测量结果；⑤两烧杯夹层间碎纸条没有填满，保温效果不好，计算出的反应热数值偏小；⑥实验中用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器，铜会导热，计算出的反应热数值偏小；⑦使用玻璃搅拌器搅拌不均匀，反应不充分，计算
出的反应热数值偏小；⑧用量筒量取盐酸的体积时仰视读数，量取盐酸体积偏大，计算出的反应热数值偏大；⑨NaOH固体溶解放热，如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体，计算出的反应热数值偏大；⑩醋酸为弱酸，电离会吸热，故若用50 mL 0.5 mol·L－1醋酸溶液代替盐酸进行题述实验，计算出的反应热数值偏小； 将50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液取成了50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钾溶液，生成水的量不变，放出的热量不变，不影响测量结果； 大烧杯的盖板中间小孔太大，容易使热量散失，计算出的反应热数值偏小。
中和反应反应热判断应注意的问题
中和反应为放热反应，中和热为负值；
有弱电解质或难溶电解质参与的酸碱中和反应，其反应热不是中和反应反应热；
中和反应反应热是强酸与强碱在稀溶液中的反应热。
1
2
3
考点二　盖斯定律及应用
1．盖斯定律的内容
一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是______的，这就是盖斯定律。
相同
2．盖斯定律的理解
盖斯定律表明，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的______和______有关，而与反应进行的_____无关。
则有：ΔH＝_____________＝__________________
始态
终态
途径
ΔH1＋ΔH2
ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
3．盖斯定律的应用
根据盖斯定律，可以利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热。
aΔH2
－ΔH2
ΔH1＋ΔH2
即：若一个化学方程式可由n个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这n个化学反应焓变的代数和。
(3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
物质的气、液、固三态变化时的能量变化如下：
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5
⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6
由⑤－⑥可得S(g)===S(s)　ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
5．利用盖斯定律计算反应热的两种方法
(1)虚拟路径法：根据题意虚拟物质的转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求出目标反应的反应热。
(2)方程加和法：分析题给热化学方程式，并进行适当加减得到目标热化学方程式，反应热也一并作相应的加减运算，思维流程如下：
[易错点拨]　运用盖斯定律的三个注意事项
(1)热化学方程式乘以某一个数时，焓变ΔH也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，焓变ΔH也必须相加减。
(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但绝对值不变。
6．利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤
【正误辨析】
(1)化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关。(　　)
[提示]　×　化学反应的反应热与反应的途径无关。
(2)盖斯定律遵守能量守恒定律。(　　)
[提示]　√　反应物和生成物能量一定，变化过程中能量变化是依据能量守恒的分析体现。盖斯定律是能量守恒定律的具体体现。
(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2
则ΔH1>ΔH2(　　)
[提示]　×　比较ΔH时，应包括符号，CH4燃烧为放热反应，热值越大，ΔH越小。
(4)已知：O3(g)＋Cl(g)===ClO(g)＋O2(g)　ΔH1
ClO(g)＋O(g)===Cl(g)＋O2(g)　ΔH2
则反应O3(g)＋O(g)===2O2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(　　)
[提示]　√　根据盖斯定律可得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
(5)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1，则正反应活化能小于逆反应活化能。(　　)
[提示]　√　ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能。
[提示]　√　可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化。
(7)已知：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297.23 kJ·mol－1，S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1；Q的值小于297.23。(　　)
[提示]　×　对比发现生成物相同而反应物聚集状态不同，可利用图示方法解决如下，可知Q大于297.23。
[提示]　×　化学反应的ΔH表示该化学反应按照方程式化学计量数的物质的量完全反应的能量，增大压强平衡右移，放出的热量增大，ΔH不变。
微考点1　盖斯定律的理解及应用
(3)减弱温室效应的方法之一是将CO2回收利用，科学家研究利用回收的CO2制取甲醛，反应的热化学方程式为CO2(g)＋2H2(g)===HCHO(g)＋H2O(g)　ΔH。
已知：①HCHO(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(g)　ΔH＝－480 kJ/mol；
②相关化学键的链能数据如下表所示：
化学键 O===O H—H O—H
键能/(kJ/mol) 498 436 464
则CO2(g)＋2H2(g)===HCHO(g)＋H2O(g)　ΔH＝________。
[解析]　(2)由题图可知反应物总能量低于生成物总能量，该反应为吸热反应。吸收的热量为反应物与生成物的能量差，则ΔH＝(a－b＋c)kJ/mol。(3)根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，反应O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)的ΔH＝(498＋2×436)kJ/mol－(4×464)kJ/mol＝－486 kJ/mol，而由盖斯定律，HCHO(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(g)　ΔH＝－480 kJ/mol与O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－486 kJ/mol相减整理即可得到目标反应，故ΔH＝－486 kJ/mol－(－480 kJ/mol)＝－6 kJ/mol。
(2)已知反应器中存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH1
ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2
ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH3
……
ⅲ.为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用_________
____________________________________________反应的ΔH。
(4)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)
燃烧热ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －393.5 －3 267.5
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为_______
__________________________________________________________。
反应热的计算方法
3．试比较下列反应ΔH的大小
(1)如A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0
ΔH1________ΔH2。
(2)C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1
C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1
ΔH1________ΔH2。
微考点2　反应热大小比较
[答案]　(1)>　(2)>　(3)<
[解析]　(1)能量变化如图所示，ΔH1<0，ΔH2<0，所以ΔH1>ΔH2。(2)因为金刚石能量高放热多，ΔH1、ΔH2均小于0，所以ΔH1>ΔH2。(3)ΔH1、ΔH2均小于0，完全燃烧放热多，所以ΔH1<ΔH2。
④CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH7；
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH8
A．ΔH1<ΔH2 B．ΔH3<ΔH4
C．ΔH5<ΔH6 D．ΔH7>ΔH8
[答案]　A
反应热大小比较
直接比较
(1)物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多。
(2)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。
(3)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多。
(4)对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。
利用盖斯定律比较
1
2
[答案]　(1)＋126.99　(2)(a＋b＋c)
2．(2024·七省适应性测试安徽化学，17节选)丙烷价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值，因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①直接脱氢：CH3CH2CH3(g)===CH2===CHCH3(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋123.8 kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝－483.6 kJ·mol－1
(2)已知下列键能数据，结合反应①数据，计算C===C的键能是____
kJ·mol－1。
化学键 C—C C—H H—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 413.4 436.0
[答案]　(1)－118　(2)614.7
(2)(2022·全国乙卷，28节选)已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝＋94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝__________
kJ·mol－1。
[答案]　(1)＋118　(2)＋170
4．(2023·全国乙卷，28节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。
已知下列热化学方程式：
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
FeSO4·xH2O(s)===FeSO4(s)＋xH2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
FeSO4·yH2O(s)===FeSO4(s)＋yH2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1
则FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·yH2O(s)===2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH＝___kJ·mol－1。
[答案]　a＋c－2b
[解析]　按题给热化学方程式顺序设其代号分别为①、②、③，则目标方程式＝①＋③－2×②，根据盖斯定律，ΔH＝ΔH1＋ΔH3－2ΔH2＝(a＋c－2b)kJ·mol－1。
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2，则该条件下水气变换反应的焓变ΔH＝________(用含ΔH1，ΔH2的代数式表示)。
[答案]　ΔH2－ΔH1
[解析]　目标反应＝反应Ⅱ－反应Ⅰ，根据盖斯定律可知，水气变换反应的ΔH＝ΔH2－ΔH1。
本讲要点速记：
1．盖斯定律的两个关键
(1)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。
(2)利用盖斯定律可间接计算某些反应的反应热。
2．盖斯定律中的两个关系
(1)总反应方程式＝各步反应方程式之和
(2)总反应的焓变＝各步反应的焓变之和
3．利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤
4．反应热大小的比较规律
(1)吸热反应的ΔH比放热反应的ΔH大(前者大于0，后者小于0)。
(2)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多。
例：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0
(3)产物相同时，A(g)燃烧放出的热量比等量的A(s)燃烧放出的热量多。
例：S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0
则ΔH1<ΔH2。
(4)反应物相同时，生成C(l)所放出的热量比生成等量的C(g)放出的热量多。
例：A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH2<0
则ΔH1<ΔH2。(共88张PPT)
第六章
化学反应与能量
第29讲　原电池和化学电源
课标解读 1．知道化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
2．能分析、解释原电池的工作原理，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。
4．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。
考点二
考点一
考点一　原电池的工作原理及应用
1．原电池及构成条件
(1)原电池
原电池是把______能转化为______的装置。其反应本质是________的_________反应。
化学
电能
自发进行
氧化还原
(2)构成条件
2．工作原理(以锌铜原电池为例)
(1)两种装置
(2)反应原理
电极名称 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
电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子 移动方向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向____极，Cl－移向___极 正
负
装置差异 比较 原电池Ⅰ：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低
原电池Ⅱ：温度不变，化学能只转化为______，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定
电能
(3)盐桥的构成及作用
①盐桥中大多装有含饱和KCl溶液的琼脂。
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成__________；b.平衡_____，使原电池不断产生电流。
闭合回路
电荷
3．原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，一般负极是活动性_____的金属，正极是活动性较弱的金属(或非金属)。
(2)加快化学反应速率：形成原电池时，氧化还原反应的反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的_____而受到保护。
较强
正极
(4)设计原电池
设计实例：
根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
设计的原电池为：
装置如下图所示：
4．原电池中的三个移动方向
电子方向 从___极流出沿导线流入___极
电流方向 从___极沿导线流向___极
离子迁移方向 电解质溶液中，阴离子向___极迁移，阳离子向___极迁移
负
正
正
负
负
正
[微点归纳]　(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液(离子不上岸，电子不下水)。
(4)注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。
(5)一般：作负极的金属比作正极的金属活泼。
特殊：Mg、Al作电极浸入NaOH溶液中，Al作负极。
关键：以自发进行的氧化还原反应为准，化合价升高，失电子，发生氧化反应的为负极。
【正误辨析】
(1)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属。(　　)
[提示]　×　也可以是金属与非金属电极材料，还可以是两个非金属电极，如氢氧燃料电池。
(2)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。(　　)
[提示]　√　正极得到的电子来自负极失去的电子。
(3)原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，盐桥中的阳离子向负极移动。(　　)
[提示]　×　在原电池中，无论是何种介质，阳离子都移向正极，阴离子移向负极。
(4)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液。(　　)
[提示]　×　Cl－会与Ag＋反应生成AgCl沉淀，故应换成KNO3溶液的盐桥。
(5)把锌片和铜片用导线连起来，浸入食盐水中，不能形成原电池。(　　)
[提示]　×　依然能形成原电池，会发生金属锌的腐蚀。
(6)锌铜原电池中，Cu2＋移向Zn电极。(　　)
[提示]　×　Zn电极为负极，Cu2＋移向正极。
(7)原电池中的化学能全部转化为电能。(　　)
[提示]　×　原电池中的化学能转化为电能的同时，还转化为热能等。
(8)电子能通过熔融的电解质移向正极。(　　)
[提示]　×　电子不能通过离子导体。
(9)锌铜原电池中，有电子通过电解质溶液形成闭合回路，因此有电流产生。(　　)
[提示]　×　电子不经过电解质溶液。
(10)Mg-Al-稀H2SO4组成的原电池中，Mg作负极，Mg-Al-NaOH溶液组成的原电池中，Mg作正极。(　　)
[提示]　√
1．(2025·河北衡水高三检测)如图所示为锌铜原电池。下列叙述正确的是(　　)
A．盐桥的作用是传导离子
B．外电路电子由铜片流向锌片
C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D．外电路中有0.2 mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2 g
[答案]　A
微考点1　原电池的构成及工作原理
[解析]　在含盐桥的原电池中，盐桥连接左、右两个烧杯中的溶液，可传导离子，起到导电作用，A正确；锌的活动性强于铜，则锌片作负极，铜片作正极；在外电路中，电子由负极流向正极，则电子由锌片流向铜片，B错误；锌片是负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，C错误；铜片是正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，外电路中通过0.2 mol电子时，铜片上析出0.1 mol Cu，其质量为0.1 mol×64 g·mol－1＝6.4 g，D错误。
2．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
[答案]　B
[解析]　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，Al是负极，③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，A、C错误；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋6H2O===
2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，负极反应为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，正极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。
3．某原电池装置如图所示，装置中盐桥的作用是使整个装置形成一个闭合回路，电解质溶液足量，闭合开关，观察到电流计指针发生偏转，回答下列问题。
(1)该原电池工作过程中，电池的负极上的电极反应式为________，石墨电极上发生了_______(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)该原电池工作时，下列说法正确的是________(填字母)。
A．电子移动的方向：石墨―→铁
B．盐桥中的K＋会向右侧烧杯移动
C．FeCl2溶液的颜色会逐渐变浅
D．将KCl盐桥换成AgNO3盐桥，该装置不能长时间正常工作
(3)当铁电极减少28 g时，外电路中转移的电子数目为________NA，右侧烧杯中Fe3＋的物质的量改变了________mol。
[答案]　(1)Fe－2e－===Fe2＋　还原
(2)BD　(3)1　1
[解析]　(1)铁属于活泼的金属，该原电池工作过程中，铁是负极，电池的负极上的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极是正极，正极上发生了得到电子的还原反应。(2)电子不能进入溶液，外电路的电子移动的方向：铁电极―→石墨，A错误；原电池中阳离子移向正极，则盐桥中的K＋会向右侧烧杯移动，B正确；铁失去电子转化为亚铁离子，所以FeCl2溶液的颜色会逐渐变深，C错误；将KCl盐桥换成AgNO3盐桥，银离子进入右侧溶液中，与氯离子结合生成氯化银沉淀，因此该装置不能长时间正常工作，D正确。(3)当铁电极减少28 g时，参加反应的铁的物质的量是0.5 mol，失去1 mol电子，所以外电路中转移的电子数目为NA，右侧烧杯中Fe3＋得到电子转化为亚铁离子，因此铁离子的物质的量改变了1 mol。
原电池中电极反应式的书写
4．(2025·广东韶关一模)利用原电池原理可以避免金属腐蚀，某小组同学设计了如图所示的实验方案来探究铁片的腐蚀情况。下列说法中正确的是(　　)
A．甲中铁片附近会出现蓝色
B．甲中形成了原电池，锌片作正极
C．乙中铜片附近会出现红色
D．乙中铜片上发生氧化反应
[答案]　C
微考点2　原电池原理的应用
[解析]　甲中锌片为负极，失去电子变为锌离子，而铁片是正极，被保护而不会被腐蚀，没有亚铁离子生成，而铁氰化钾溶液与亚铁离子反应会生成蓝色物质，故A错误；甲中形成了原电池，锌片为负极，锌片失去电子变为锌离子，故B错误；乙中铁片作负极，铜片作正极，铜附近氧气得到电子变为氢氧根离子而使溶液呈碱性，因此，酚酞溶液变为红色，故铜片附近出现红色，故C正确；乙中铁片作负极，失去电子变为亚铁离子，发生氧化反应，铜片作正极，其表面上有氧气发生还原反应，故D错误。
5．(2024·河北衡水高三检测)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：
据此判断这四种金属的活动性强弱顺序为(　　)
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
[答案]　C
[解析]　由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，则活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，则活动性：d>a。综上所述可知，活动性：d>a>b>c。
6．Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是(　　)
A．Li为电池的负极，发生还原反应
B．电池工作时，Li＋向负极移动
C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好
[析题·图文诠释]　
[答案]　C
考点二　常见化学电源
1．一次电池
只能使用一次，不能充电复原继续使用。
碱性锌锰干电池 负极反应式：____________________________________
正极反应式：____________________________________
______
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋
2OH－
银锌纽扣电池 负极反应式：____________________________________
正极反应式：____________________________________
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2．二次电池
放电后能充电复原继续使用。
两个电极均参与电极反应：“放电”为原电池原理，“充电”为电解原理
(1)放电时(看作原电池)
负极反应式：_______________________；
正极反应式：______________________________________。
(2)充电时(看作电解池)
阴极反应式：________________________；
阳极反应式：______________________________________。
[微点归纳]　(1)可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
(2)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
3．燃料电池
将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。
(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类 酸性 碱性
负极 反应式 2H2－4e－===4H＋ ________________________
正极 反应式 ___________________________ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应 2H2＋O2===2H2O 2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
外部
(2)甲烷—氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，下面只需写出负极反应式即可)
①________________________________(碱性介质)；
②_______________________________(酸性介质)；
③________________________________(熔融碳酸盐作介质)；
④_______________________________(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2－)。
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
【正误辨析】
(1)在碱性锌锰电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应。(　　)
[提示]　√　在碱性锌锰电池中，碳棒作正极，只起导电作用，实际发生反应的为MnO2。
(2)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。(　　)
[提示]　√　铅酸蓄电池放电时，负极由Pb变为PbSO4，正极由PbO2变为PbSO4，质量均增加。
(3)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。(　　)
[提示]　×　燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能。
(4)铅酸蓄电池中的反应是可逆反应。(　　)
[提示]　×　铅酸蓄电池中，放电和充电过程条件不同，不是可逆反应。
(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移。(　　)
[提示]　×　在原电池中阳离子在电解质溶液中移向正极。
(6)二次电池充电时，充电器的正极连接二次电池的正极。(　　)
[提示]　√　充电时正极连接电源的正极，作阳极发生氧化反应。
(7)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。(　　)
[提示]　×　碱性锌锰电池MnO2是氧化剂参与电极反应。
(8)碘可用作锂碘电池的材料，该电池反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极。(　　)
[提示]　×　碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘作正极。
1．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A．Ag作原电池正极
B．电子由Ag经活性炭流向Pt
C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
微考点1　新型一次电池及应用
[答案]　B
[解析]　本题考查了原电池结构与工作原理。O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag极上Ag失去电子发生氧化反应生成Ag＋，Ag＋与Cl－结合生成AgCl沉淀，Ag为负极。由分析可知，A项错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B项正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C项错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Ag失去2 mol电子生成2 mol Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D项错误。
2．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是(　　)
A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增大
B．乙：正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
[答案]　A
解答电池题的一般思维过程
3．(2025·广东韶关一模)如图所示装置工作时，电流表指针偏转一段时间后，两极区Cu(NO3)2溶液的浓度趋于一致。
下列说法正确的是(　　)
A．放电时Cu(1)电极质量增大，发生电极反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
B．电流表两端电势：a>b
C．当电路中通过2 mol电子时，负极区溶液质量减少64 g
D．随c(Cu2＋)增大，Cu2＋的氧化性增强，Cu的还原性减弱
微考点2　新型二次电池及分析
[答案]　D
4．(2022·全国乙卷)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应式(Li＋＋e－===Li)和阳极反应式(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　)
A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2↑
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极
迁移
D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
[思路导引]　充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2↑，结合图示，充电时金属锂为阴极，光催化电极为阳极：
充电(电解池) 放电(原电池) 阳极 Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑(光催化电极) 负极 Li－e－===Li＋
阴极 Li＋＋e－===Li(金属锂) 正极 O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
[答案]　C
[解析]　结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2===
2Li＋O2↑，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应式为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。
突破二次电池类题目的四个步骤
5．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是(　　)
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
[答案]　C
微考点3　燃料电池及分析
6．肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法错误的是(　　)
A．电极b发生还原反应
B．电流由电极a流出经用
电器流入电极b
C．物质Y是NaOH溶液
D．电极a的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
[答案]　B
[解析]　该燃料电池中，通入燃料肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，电解质溶液呈碱性，则负极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===
N2↑＋4H2O，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。该燃料电池中通入氧气的电极b为正极，正极上得电子，发生还原反应，故A正确；a为负极，b为正极，电流从正极b经用电器流入负极a，故B错误；b电极上生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入右侧，所以Y为NaOH溶液，故C正确；a电极上肼失电子，发生氧化反应，电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，故D正确。
[方法点拨]　(1)新型燃料电池的分析模板
(2)判断原电池正负极的几种方法
(3)燃料电池中电极反应式及总反应式的书写
①负极反应式的书写[以碱性(KOH溶液)甲烷燃料电池为例]
②正极反应式的书写
a．酸性介质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
b．碱性介质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(4)电池总反应式的书写
依据得失电子守恒配平两极反应式，然后将两极反应式相加可得电池总反应式。
1．(2024·湖南卷，1,3分)近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是(　　)
A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌
D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
[答案]　D
[解析]　氢氧燃料电池可将化学能直接转化为电能，产物为水，具有能量转化率高、清洁等优点，B正确；锂离子电池放电时，Li＋从负极脱嵌向正极移动，充电时Li＋从正极脱嵌，移向负极，C正确；太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D错误。
2．(2024·江西卷，11,3分)我国学者发明了一种新型多功能甲醛—硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如
图)。下列说法正确的是(　　)
A．CuAg电极反应为2HCHO＋2H2O－4e－===
2HCOO－＋H2↑＋2OH－
C．放电过程中，OH－通过质子交换膜从左室传递到右室
D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH
[答案]　B
3．(2024·安徽卷，11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn－TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　)
[答案]　C
4．(2024·新课标卷，12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是(　　)
A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
[答案]　C
[解析]　根据题图，a电极上O2转化为OH－，发生还原反应，为正极，则b电极为负极，b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，实现了葡萄糖向葡萄糖酸的转化。电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7，A项正确；综上分析可知，B项正确；根据电池总反应可知2C6H12O6～O2～4e－，消耗18 mg(即0.1 mmol)葡萄糖，a电极有0.2 mmol电子流入，C项错误；原电池中，阳离子从负极向正极迁移，则Na＋的迁移方向为b→a，D项正确。
5．(2023·新课标卷，10,6分)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　)
A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
[答案]　C
[解析]　放电时，Zn为负极，负极反应为xZn－2xe－===xZn2＋，V2O5为正极，正极反应为V2O5＋xZn2＋＋nH2O＋2xe－===ZnxV2O5·nH2O，总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O；放电时Zn2＋由负极移向正极；充电时总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，阳极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===V2O5＋xZn2＋＋nH2O。综上所述，A、B、D均正确，C不正确。
6．(2023·山东卷，11(改编)，4分)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是(　　)
A．甲室Cu电极为负极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
[答案]　B
本讲要点速记：
1．原电池中的能量转化及本质
(1)能量转化：化学能转化为电能。
(2)反应本质：自发进行的氧化还原反应。
2．原电池中粒子的“移动方向”
(1)外电路中电子移动方向：负极→正极。
(2)外电路中电流方向：正极→负极。
(3)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极。
(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K＋→正极，Cl－→负极。
3．原电池中正、负极的确定方法
注：原电池正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，即活泼电极不一定作负极
例：Mg-Al、NaOH溶液形成的原电池中，铝作负极
4．化学电源中电极反应式书写的一般方法
(1)明确两极的反应物。
(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。
(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。
(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。(共118张PPT)
第六章
化学反应与能量
第30讲　电解池　金属的腐蚀与防护
课标解读 1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
考点二
考点三
考点一
考点一　电解原理
1．电解和电解池
2．电解池的工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)
(1)电极名称与电极反应
总反应的化学方程式：_______________________
总反应的离子方程式：___________________________
(2)电子和离子的移动方向
　　　　　 可概括为电子不下水，离子不上线
①电子流向：从电源____极流出后，流向电解池的____极；从电解池的____极流出后，流向电源的____极。
②离子流向：阳离子移向电解池的____极，阴离子移向电解池的_____极。
③电流移动方向：电源____极→电解池的____极→电解质溶液→电解池的____极→电源____极。
负
阴
阳
正
阴
阳
正
阳
阴
负
[微点归纳]　①电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。
②从电子、离子、电流的移动方向角度理解电解池的工作原理
③从离子的放电先后顺序角度理解电解池的工作原理
3．电解规律
用惰性电极电解下列电解质溶液，按要求填写表格，并总结电解规律。
电解质 电极反应式或总反应式 溶液pH变化
H2SO4 阳极：___________________________________ ________
NaOH 阴极：___________________________________ ________
KNO3 总反应式：_______________________________ ________
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
减小
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
增大
不变
电解质 电极反应式或总反应式 溶液pH变化
AgNO3 阴极：__________________ 阳极：___________________________ 总反应式：____________________________________ ________
HCl 阳极：__________________ 阴极：___________________ 总反应式：_____________________ ________
Ag＋＋e－===Ag
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
减小
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
增大
通过以上分析，可得如下电解规律：
(1)电解实质为电解水的有_____________________________________。
(2)电解实质为电解溶质本身的有___________________________。
(3)电解生成H2和碱的有__________________。
(4)电解生成O2和酸的有___________________。
含氧酸、可溶性强碱、活泼金属含氧酸盐
无氧酸、不活泼金属无氧酸盐
活泼金属无氧酸盐
不活泼金属含氧酸盐
【正误辨析】
(1)电解池中的氧化反应和还原反应不一定同时发生。(　　)
[提示]　×　电解池中的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，二者同时进行。
(2)阳极失去的电子经过直流电源，流向阴极。(　　)
[提示]　×　阳极失去的电子流向直流电源的正极，电子不能通过直流电源内部的离子导体，直流电源的负极失去电子流向阴极。
(3)电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。(　　)
[提示]　√　电解质溶液、熔融状态的电解质、固体电解质均是离子导体。
(4)电解池中阳离子移向阳极。(　　)
[提示]　×　阳离子移向电解池的阴极。
(5)电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应。(　　)
[提示]　√　电解池中的阳极和直流电源中的负极均失去电子。
(6)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。(　　)
[提示]　×　使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原则。如用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，若要使溶液复原，应加入CuO而不能加入Cu(OH)2。
(7)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应。(　　)
[提示]　√　阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液中的阳离子放电。
(8)阳极不管是什么材料，电极本身都不反应。(　　)
[提示]　×　阳极如果是活性电极，电极本身参加反应。
(9)电解过程中阴离子向阴极定向移动。(　　)
[提示]　×　电解过程中阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。
(10)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。(　　)
[提示]　×　电解时电子从电源负极流向电解池阴极。
(11)电解CuCl2溶液，阳极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。(　　)
[提示]　√　电解CuCl2溶液时，在阳极Cl－失电子变为Cl2。
(12)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑能设计成电解池。(　　)
[提示]　√　电解池是把电能转化为化学能的装置，所以不论自发、不自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成电解池；如用Zn作阳极、惰性电极作阴极，电解硫酸溶液，电池反应即为上述反应。
1．(2023·浙江1月选考卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是(　　)
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋
8e－===TiSi＋4H2O
C．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
微考点1　电解池装置及工作原理
[答案]　C
[解析]　在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；电极A的电极反应为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl－参与反应，C正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误。
2．(2025·湖南长沙模拟)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。
下列有关说法正确的是(　　)
A．在b电极上，N2被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程，固体氧化物电解质中O2－不断减少
[析题·图文诠释]
　
[答案]　A
[解析]　由装置示意图可知，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－，a为阳极，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，据此分析解答。由分析可得，在b电极上，N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作为a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，电流大小改变，反应速率也会改变，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为2N2＋6H2O＋12e－===4NH3＋6O2－，阳极电极反应式为6O2－－12e－===3O2↑，因此固体氧化物电解质中O2－不会减少，D错误。
电解池阴、阳极判断的“五个维度”
3．(2025·河北衡水检测)用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次升高、不变、降低的是(　　)
A．AgNO3、NaCl、Cu(NO3)2
B．KCl、Na2SO4、CuSO4
C．CaCl2、KOH、NaNO3
D．HCl、HNO3、K2SO4
[答案]　B
微考点2　电解规律及应用
[解析]　电解AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液时有酸产生，溶液pH降低；电解NaCl、KCl、CaCl2溶液时有碱产生，溶液pH升高；电解HCl溶液时电解的是电解质本身，溶液中HCl减少，对应的H＋减少，溶液的pH升高；电解KOH、HNO3溶液时相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。
4．(2025·福建厦门双十中学模拟)如图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出，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 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 负极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
[答案]　A
[解析]　由题意知a极板质量增加，a应为阴极，则b为阳极，x为电源负极，y为电源正极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出；B项不符合，电解时a极板无质量变化；C项不符合，阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成；D项不符合，电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色、有刺激气味的气体。
“三看法”正确书写电极反应式
1
分析电解过程的思维程序(电解规律)
2
惰性电极电解电解质溶液的产物判断
3
5．(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋
＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
微考点3　电解的有关计算
[答案]　C
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
4 mol 22.4 L
1 mol V(O2)
解得V(O2)＝5.6 L，D项错误。
6．(2025·山东济南检测)CO2资源化利用是实现碳中和的一种有效途径，如图是CO2在电催化下产生合成气(CO和H2)的一种方法(不考虑CO2的溶解)。下列说法正确的是(　　)
A．电极a与电源的正极相连
[答案]　D
电化学综合计算的三种常用方法
根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
根据电子守恒计算
(1)用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)用于混合溶液中电解的分阶段计算。
1
2
根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
3
7．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为(　　)
A．4×10－3 mol·L－1
B．2×10－3 mol·L－1
C．1×10－3 mol·L－1
D．1×10－7 mol·L－1
[答案]　A
考点二　电解原理的应用
1．电解饱和食盐水——氯碱工业
(1)电极反应
阴极：电极反应式：___________________反应类型：_____反应。
阳极：电极反应式：___________________反应类型：_____反应。
2H＋＋2e－===H2↑
还原
2Cl－－2e－===Cl2↑
氧化
检验阳极产物的方法是______________________________________
_______________。电解时向食盐水中滴加酚酞，___极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为_______。
用湿润的淀粉KI试纸靠近，若试纸变蓝，
证明生成了Cl2
阴
NaOH
(2)电解方程式
化学方程式：________________________________________；
离子方程式：____________________________________。
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气
阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
①阳离子交换膜的作用
阻止______进入阳极室与Cl2发生副反应2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
②a、b、c、d加入或取出的物质分别是________________、______
_______________、________、___________；X、Y分别是____、____。
OH－
精制饱和食盐水
H2O
(含少量NaOH)
淡盐水
NaOH溶液
Cl2
H2
2．电解精炼铜
注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。
3．电镀铜
[微点归纳]　(1)电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液；
(2)电解精炼铜时，粗铜中不活泼的杂质(银、金等)在阳极难以失去电子，最后以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
4．电冶金
利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
[微点归纳]　(1)由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，因此石墨电极需不断补充。
(3)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。
(4)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
【正误辨析】
(1)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。(　　)
[提示]　×　镀层金属连接正极作阳极，镀件连接负极作阴极。
(2)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变。(　　)
[提示]　×　电解精炼时溶液中c(Cu2＋)减小。
(3)电解冶炼铝通常电解熔融的Al2O3，也可以电解熔融的AlCl3。(　　)
[提示]　×　AlCl3为共价化合物，熔融状态不电离，不能冶炼金属铝。
(4)电解饱和食盐水中阳极产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。(　　)
[提示]　√　阳极产生Cl2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
(5)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。(　　)
[提示]　×　活泼金属作阳极时，金属首先失电子被氧化，故阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
(6)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。(　　)
[提示]　×　电解精炼铜时，阴极析出的只有Cu，而阳极减少的有活泼的Zn、Fe、Ni等形成阳离子存在于溶液中，不活泼的Ag、Au等形成阳极泥沉在底部，故两极的质量变化不相等。
(7)电镀过程中，溶液中离子浓度不变。(　　)
[提示]　√　电镀过程中阳极质量减轻等于阴极质量增加，电镀液中离子浓度保持不变。
(8)电解精炼铜时，溶液中的阳离子浓度会发生变化。(　　)
[提示]　√　由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上只有Cu2＋被还原，所以电解过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化。
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
微考点1　氯碱工业与电解原理
[答案]　B
[解析]　电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，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－＋O2===4OH－，B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，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，D正确。
2．(2025·北京西城检测)疫情防控中要对环境进行彻底消毒，二氧化氯(ClO2，黄绿色、易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．c为电源的正极，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸
C．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6
D．当有0.3 mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生标准状况下1.12 L NH3
[答案]　A
3．(2025·江西赣州模拟)金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt
[答案]　D
微考点2　电解精炼与电镀
[解析]　电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2＋>Fe2＋>Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。
4．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(　　)
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
[答案]　C
[解析]　电镀前，Zn与Fe构成原电池，Zn为负极，Fe为正极，电镀时，Fe为阴极，Zn为阳极，原电池充电时，原电池负极为阴极、正极为阳极，故不属于原电池的充电过程，A错误；根据电子守恒，通过电子的电量与析出Zn的量成正比，B错误；电流恒定，单位时间通过的电子的物质的量恒定，即电解速率恒定，C正确；镀层破损后，Zn与Fe仍能构成原电池，其中Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，D错误。
5．(2025·山东滨州检测)如图为CO2电甲烷化的装置图(MEC)，其利用微生物催化驱动工作，该生物电催化技术既有助于降低温室效应，又可处理有机废水。下列说法正确的是(　　)
A．b电极为MEC的阳极
B．若b电极转化1.5 mol CO2，装置中转
移的电子数是15NA
C．MEC工作时，质子将从a电极室向b电极室迁移
D．b电极的反应为CO2＋8e－＋6H2O===CH4＋8OH－
微考点3　电解在环保方面的应用
[答案]　C
[解析]　由题图可知有机物在a电极被氧化成二氧化碳，二氧化碳在b电极被还原成甲烷，则a电极为阳极，b电极为阴极，A错误；b电极上二氧化碳得到电子被还原成甲烷，其反应为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，则转化1.5 mol CO2，装置中转移的电子数是12NA，B错误；MEC工作时，阳离子向阴极移动，则质子将从a电极室向b电极室迁移，C正确；在酸性条件下无氢氧根离子生成，则b电极的电极反应为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，D错误。
6．(2025·河北石家庄检测)MFC-电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果。其耦合系统原理示意图如图，下列说法中错误的是(　　)
A．标准状况下，乙池中消耗22.4 L O2时，可以产生2 mol ·OH
B．甲池是将化学能转化为电能，其中a极上发生氧化反应
C．电子移动方向为：a→Y，X→b
D．乙池中生成羟基自由基的反应为Fe2＋＋H2O2＋H＋===Fe3＋＋H2O＋·OH
[答案]　A
[解析]　乙池中Y电极上的反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，之后再发生反应H2O2＋H＋＋Fe2＋===Fe3＋＋H2O＋·OH，当产生1 mol羟基自由基时，需要1 mol H2O2，消耗1 mol O2。所以标准状况下消耗22.4 L O2时，产生1 mol羟基自由基，A错误；甲池为原电池，将化学能转化为电能，是燃料电池，b极上氧气被还原，为正极，a电极为负极，发生的是氧化反应，B正确；甲池为原电池，a电极为负极，b电极为正极。乙池为电解池，X电极为阳极，Y电极为阴极。串联装置中，电子由原电池负极流向电解池阴极，即a→Y，由电解池的阳极流向原电池正极，即X→b，C正确；乙池中Y极为阴极，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，则生成·OH的反应为Fe2＋＋H2O2＋H＋===·OH＋Fe3＋＋H2O，D正确。
[答案]　A
电镀和电解精炼的特点分析
电镀过程中的“一多，一少，一不变”：
(1)“一多”指阴极上有镀层金属沉积；
(2)“一少”指阳极上有镀层金属溶解；
(3)“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度基本不变。
电解精炼过程中的“两不等”：
(1)电解质溶液浓度在电解前后不相等；
(2)阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。
1
2
考点三　金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子______电子变为金属阳离子，金属发生______反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
定义 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质溶液等直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触，会形成_________，________的金属失去电子被氧化腐蚀
失去
氧化
原电池
较活泼
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
联系 两者往往同时发生，金属的________腐蚀更普遍，而且危害性大，腐蚀速率大。实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗 电化学
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析)
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应式 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2↓
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
其他反应 ___________________________________Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈) 腐蚀速率 较快 较慢
普遍性 ______腐蚀更普遍 联系 往往两种腐蚀交替发生，但______腐蚀更普遍，两种过程都有微弱电流产生 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
吸氧
吸氧
[微点归纳]　钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属电化学腐蚀规律
(1)对同一种金属来说，在不同溶液中腐蚀的快慢：强电解质溶液___弱电解质溶液____非电解质溶液。
(2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越____。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。
(4)对同一电解质溶液来说。电解原理引起的腐蚀____原电池原理引起的腐蚀____化学腐蚀____有防护措施的腐蚀。
>
>
快
>
>
>
4．金属的防护
(1)金属防护的原理
金属的防护主要是从_____、与金属接触的物质及两者_____的条件等方面来考虑的。
(2)金属防护的方法
金属
反应
[微点归纳]　(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。
(2)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。
(3)两种保护方法的比较
外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。
①牺牲阳极法
示例：
②外加电流法
示例：
【正误辨析】
(1)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀。(　　)
[提示]　×　能发生化学腐蚀。
(2)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属一定发生吸氧腐蚀。(　　)
[提示]　×　当水膜酸性较强时发生析氢腐蚀。
(3)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(　　)
[提示]　×　前者是化学腐蚀，后者是电化学腐蚀。
(4)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀。(　　)
[提示]　√　铜活泼性较弱，即使酸性强也不易发生析氢腐蚀。
(5)在船体嵌入锌块，减缓船体腐蚀，属于牺牲阳极法。(　　)
[提示]　√　实为原电池牺牲负极，保护了正极。
(6)电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多。(　　)
[提示]　√　电化学腐蚀是金属作原电池的负极而被加速腐蚀。
(7)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极。(　　)
[提示]　√　钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是活泼金属铁作负极。
(8)原电池分为正、负极，电解池分为阴、阳极，所以牺牲阳极的阴极保护法应用的是电解池原理。(　　)
[提示]　×　牺牲阳极的阴极保护法是应用原电池原理防腐。
(9)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼，形成原电池而保护铁不易被腐蚀。(　　)
[提示]　×　在铁板上镀锌是因为在铁板表面形成一层锌保护膜，可以阻止铁与空气的接触，与原电池无关，锌层破损后才与原电池有关。
(10)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。(　　)
[提示]　×　如Fe件上镀Zn，若保护层破损后，在潮湿的空气中，Fe、Zn构成原电池，Zn作负极，仍然对Fe起到保护作用。
1．(2025·广东湛江检测)在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象，可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是(　　)
微考点1　金属腐蚀的原理及分析
A．按图Ⅰ装置实验，为了更快、更清晰地观察到液柱上升，采用酒精灯加热左边的具支试管的方法
B．图Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
C．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁
D．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔区迁移，并在铝箔上发生电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑
[答案]　B
[解析]　具支试管内气体受热，压强增大，部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，不能更快、更清晰地观察到液柱上升，A错误；正极与负极反应式相加得到图Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，B正确；铁为负极，C错误；铝箔为负极，反应式为4Al－12e－===4Al3＋，活性炭为正极，反应式为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，D错误。
2．(2025·湖南雅礼中学期末)点蚀又称为孔蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图，则下列说法正确的是(　　)
A．为防止孔蚀发生可以将外接电源正
极与金属相连
B．反应时每吸收2.24 L O2，则此时HCl
可以氧化0.2 mol Fe
C．在腐蚀的过程中钝化膜作为负极
D．依题孔隙中局部可能发生析氢腐蚀
[答案]　D
[解析]　与电源正极相连作阳极，阳极发生氧化反应，加快金属的腐蚀，故为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连，A错误；未告知O2所处的状态，无法计算2.24 L O2的物质的量，故无法计算此时HCl可以氧化Fe的物质的量，B错误；由图示可知，在腐蚀的过程中钝化膜作为正极，O2在钝化膜上得到电子发生还原反应，C错误；依题孔隙中局部可能存在酸性环境，则可能发生析氢腐蚀，D正确。
分析金属发生腐蚀的环境，确定金属发生腐蚀的类型及变化
3．(2025·湖北武汉检测)验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。
微考点2　金属腐蚀的防护方法
下列说法不正确的是(　　)
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
[答案]　D
[解析]　实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。
4．(2025·陕西西安统考)用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是(　　)
A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极
D．当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极法
[答案]　D
[解析]　当a、b间用导线连接时形成了原电池，铁需要被保护，则铁为正极，X作负极，发生氧化反应，X需要的是一种活泼性比铁强的金属，可以是锌，A、B正确；当a、b与外接电源相连时，铁需要被保护，则铁作阴极，a应连接电源的负极，C正确；当a、b与外接电源相连时，利用电解原理保护金属铁，其方法是外加电流法，D错误。
5．(2025·天津十二校模拟)天然气管道发生泄漏会释放大量CH4，加剧温室效应。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH约为8.0。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀
B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用
D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法
[答案]　C
金属腐蚀速率的比较
1．(2024·全国甲卷，12,6分)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．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．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]　电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，Mn元素的化合价从＋4降低到＋3，则MnO2电极为正极，Zn电极为负极。充电时，Zn2＋向阴极方向迁移，A项错误；放电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4，B项错误；MnOOH为正极放电产物，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C项正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g，转移电子0.020 mol，但MnO2得电子转化的产物有MnOOH和ZnMn2O4，故MnO2电极生成MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D项错误。
2．(2024·湖南卷，10,3分)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．电解时，OH－向Ni电极移动
[答案]　B
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
[答案]　A
[解析]　由题给反应机理和装置图，可知b极为阳极，电极反应式为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑；a极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。传统电解水只有阴极产生H2，则通过相同电量时，题给方法制得H2的理论产量是传统电解水的2倍，A项错误，B、D项正确；电解池中，为了传递电荷，电解质溶液中的阴离子移向阳极，则OH－会通过阴离子交换膜移向b极，C项正确。
4．(2024·山东卷，13,4分)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充NaBr
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2
[答案]　B
5．(2024·浙江1月卷，13,3分)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2＋和H2，下列说法不正确的是(　　)
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液的pH变大
D．每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn
[答案]　C
[解析]　镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀时，锌为负极，电极反应式为Zn＋4NH3－2e－===[Zn(NH3)4]2＋，NH3为负极反应的反应物，因此氨水的浓度越大，负极反应的速率越大，即腐蚀趋势越大，A正确；铁为正极，在碱性溶液中，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，因此随着反应的进行，c(OH－)增大，即溶液的pH变大，B正确，C错误；根据正极反应式可知，每生成1 mol H2，转移2 mol电子，负极消耗1 mol Zn，标准状况下224 mL H2的物质的量是0.010 mol，因此消耗0.010 mol Zn，D正确。
6．(2022·辽宁卷，9,3分)如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00 mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是(　　)
A．左侧电极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C．若c中收集气体11.20 mL，则样品中乙酸浓
度为0.1 mol·L－1
D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
[答案]　A
[解析]　要测定乙酸溶液的浓度，通过题图可知可通过酚酞变红来指示。右侧电极为阴极，H＋放电，CH3COOH反应完全，酚酞变红时达到反应终点；左侧Pt电极为阳极，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，综上可知实验结束时，b中溶液变红，则A项正确，B项错误；对于C项，未指出O2所处状态，无法计算收集气体的物质的量，错误；如果换成铜导线，则形成两个电解池，右侧电解池中Cu为阳极，失电子生成Cu2＋；右侧Pt电极为阴极，阴极上H＋放电生成H2，但一段时间后阴极上Cu2＋可能会放电，会影响测定结果，D项错误。
本讲要点速记：
1．两个概念
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。
2．电解池实质的两个方面
(1)反应本质：氧化还原反应。
(2)能量转化：电能转化为化学能。
3．电化学腐蚀两种类型的正极反应
(1)析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑
(2)吸氧腐蚀：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
4．电解池电极判断的方法
(1)阳极：与电源正极相连的一极，流出电子、发生氧化反应的一极，阴离子定向移动的一极，往往有氧气、氯气、单质溴、碘生成或电极质量减轻，生成氢离子的一极；
(2)阴极：与电源负极相连的一极，流入电子、发生还原反应的一极，阳离子定向移动的一极、一般有氢气生成或金属单质析出而质量增加，或生成氢氧根离子的一极。
(2)阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(H2O)>Al3＋>Mg2＋>Na＋
6．电解原理应用的“四方面”
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为：
(2)电镀时，待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。
(3)电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。
(4)电解熔融Al2O3制取铝，电解熔融氯化钠制取钠，电解熔融MgCl2制取镁。
7．金属的两种腐蚀与三种保护

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