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)

(1)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

【典例1】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+l0FeSO4+

8H2so4=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2so4+8H2O,鹽橋中裝有飽和K2s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h

D.電池工作時(shí)，鹽橋中的SOm移向甲燒杯

答案：c

解析：甲烷杯中發(fā)生的電極反應(yīng)為MnO4'+8H++5c—==Mn2++4H2。，氫離子濃度減小，導(dǎo)致溶液的pH

+2

增大，A項(xiàng)錯誤；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+5e=Mn

+2+3+

+4H2O,乙燒杯中亞鐵離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e-e-=Fe,B項(xiàng)錯誤；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SOM移向乙燒杯，

D項(xiàng)錯誤。

【特別提示】

(1)構(gòu)成原電池的兩電極材料不?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—A1一

HCI溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg；但是Mg-A【一NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為A1,正極為

Mgv

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

⑴外電路

負(fù)極(還原性較強(qiáng)的物質(zhì))一贏一正極(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AgNCh反應(yīng)為例)

正極:2Ag1+2e=2Ag

(1)明確兩極反應(yīng),

負(fù)極:Cu—2e-=Cu2

(?)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C/+

、正極區(qū)溶液為參與正極反應(yīng)的氧化劑，如AgNS

(4)畫裝置圖：注明電極材料和溶液成分

【典例2］設(shè)計(jì)原電池Zn+2F，+=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)：O

答案：如圖

ZnZn_2e=Zn2Pt2Fe，'+2e=2Fe2

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

耳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ZnSCh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v

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++2ri2Fe2++b設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確

的是（）

英敏電流表

石

墨

甲乙

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Fe*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FeCb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)e3一得到電子變?yōu)镕e?+,被還原，廠失去電子變?yōu)椴?，被氧?

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FeCb固體，對于2FE

+2+

+2F2Fe+I2,平衡向逆反應(yīng)方向移動，此時(shí)Fe2+被氧化，h被還原，故甲中石墨電極為負(fù)極，乙

口石墨電極為正極，D項(xiàng)錯誤。

【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

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)量或單位體枳所能輸出電能的多少。

(2)比功率：單位質(zhì)量或單位體枳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)普通鋅缽干電池

①構(gòu)造：

負(fù)極：鋅筒正極：石墨棒

電解質(zhì)溶液：氯化鉉和氯化鋅

②工作原理，

負(fù)極：Zn—2c一+2NH：=Zn(NH3)>+2H-

+

正極：2MnO2+2H+2e-=2MnO(OH)

總反應(yīng)：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)

(2)堿性鋅鐳干電池

①構(gòu)造：

負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉正極反應(yīng)物：二氧化鎘

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：2MnO2+2H2O+2e==2MnO(OH)+2OH-

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

2+

【典例5】某干電池的工作原理示意圖，總反應(yīng)：Zn+2NH；=Zn+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錯誤；放電時(shí)，NH：得電子發(fā)生還

原反應(yīng)，被還原，故B錯誤；該裝置是原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯誤；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+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

(1)負(fù)極是Pb,正極是PbO”電解質(zhì)溶液是H2s04溶液。

(2)放電反應(yīng)原理

①負(fù)極反應(yīng)式是Pb+sor—2e-=PbSO4；

，

②正極反應(yīng)式是PbO2+4H+SOr4-2c"=PbSO4+2H2()；

③放電過程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，H2s04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PbSO44-2c-=Pb+SOr：

②陽極(氧化反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4+2H2O-2e=PbO2-l-4H+S04；

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

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：LirCy—xc=xLi+Cy

正極鉆酸鋰(LiCoCh)：Lii-.tCoO2+xLi++A-e"=LiCoO2

總反應(yīng)Li?+Lii-.vCoO2=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，由正極問到負(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

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卜在堿性環(huán)境中不存在；②-在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)介H+,生成H2O,在

7性或堿性環(huán)境結(jié)合HzO,生成OK；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+O2

-

+40H+2H2O=2Zn(OH)r。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(OK)逐漸減小

C.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn+4OH-20=Zn(OH)]

D.放電時(shí)，電路中通過2moi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)錯誤。B項(xiàng)，充電時(shí)的總反應(yīng)

為放電時(shí)的逆反應(yīng)：2Zn(0H):=2Zn+O2+4OFT+2H2O,c(OFF)逐漸增大，故B項(xiàng)錯誤。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+40H一一2e-=Zn(0H)：,

故C項(xiàng)正確。DJ頁，由放電時(shí)的總反應(yīng)可知，電路中通過2moi電子時(shí)，消耗。.5moI32，具體積為

11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，故D項(xiàng)錯誤，

【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

(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

正極至

負(fù)極空

質(zhì)r交換膜

(2)工作原理

酸性電解質(zhì)(H2so4)堿性電解質(zhì)(KOH)

+-

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

正極反應(yīng)-+

O2+4e4-4H=2H2OO2+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、腫、甲

醉、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CH』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

CH4------->KCH

CO2-^—^Cor+H2o

第二步確定電子轉(zhuǎn)移和變價(jià)元素原子守恒

—+4

CHL8-->C0r+H20：

第三步依據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)，用OH」使電荷守恒

CH4-8C-+1()OH-—>COr+H2O：

第四步依據(jù)氫原子守恒配平H20的化學(xué)計(jì)量數(shù)

CH4-8e~+10OH==COr+7H2Oo

【典例7]一種甲醇燃料電池是采用伯或碳化鴿作為電極催化劑，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}：

⑴這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式：O

(2)此電池的正極反應(yīng)式：,負(fù)極反應(yīng)式：o

⑶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C0?不與H2s04反應(yīng)，故電池反

應(yīng)為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OO

⑵電池的正極為。2得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會生成HzO,用電池總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即可得

H負(fù)極反應(yīng)式。

⑶H'移向正極，在正極生成水。

⑷產(chǎn)物是CO?和H20,不會對環(huán)境造成污染。

【特別提示】

(1)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)，要注意可解質(zhì)溶液或傳導(dǎo)介質(zhì)的影響，如堿性條件

下CO?以CO：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。

3.電解池的陰、陽極的判斷方法

4.電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷

【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()

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)：2c廠+2Fe3+里箜CI2T+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+,錯誤；D項(xiàng)，F(xiàn)e為陽極，是活性電極，F(xiàn)e被氧化生成

Fe2+,石墨是陰極，F(xiàn)e3+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+3Fe2+,錯

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?Al>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)，H2O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2比0—26一=1421+201<,總反應(yīng)式為2。一+

-

2H2。里曼2OH+H2t+C12t?

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：Ag1>Fe31>Cu24>H*(酸)>Fe?+>Zn2'>H*(水)>...

陽極：活性電極>$2—>廠>8「>0一>014一>含氧酸根

特別提醒①活性電極?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OK是由水電離出來的，用H2O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CuSCU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\SOL、OH,

③排順序:依據(jù)常見微粒放電順序,陰極：CIP+>H+(水)，陽極:OFF(水)>SO，。

④電極式：陰極：Cu2++2e-^=Cu,陽極：2H2。-4L^O2T+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+021+4H2CUSO4+2H2O=^fi=2Cu+02?+2H2SO4<.

2.電解規(guī)律及電解后溶液的復(fù)原

⑴電解HzO型

電解質(zhì)H2s。4NaOHNa2so4

2H2O—4e==O2t4OH--4e-=Ot2H2O—4e==ChT

陽極反應(yīng)式2

+4H+，

+2H2O+4H

-

陰極反應(yīng)式4H'+4e-=2H2T2H2O+4e-==2H2T+4OH

pH變化減小增大不變

復(fù)原加入物質(zhì)加入

H2O

(2)電解電解質(zhì)型

電解質(zhì)

HC1CuCl2

陽極反應(yīng)式2Cr-2e"=Cl2t

陰極反應(yīng)式2H++2c-=H2TCu2t+2c-^=Cu

pH變化增大―一

復(fù)原加入物質(zhì)加入HC1加入CuCh

(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型

電解質(zhì)NaClCuSOj

陽極反應(yīng)式-2HO-4e-=OT+4H+

2Cr-2e=Cl2T22

2+-

陰極反應(yīng)式2H2O+2e-=H2t+2OH~2Cu+4e=2Cu

pH變化增大減小

復(fù)原加入物質(zhì)加入HC1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\S0「、Cl一5種

離子中兩兩組成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解：

⑴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。

⑵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。

⑶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o

答案：(1)HQ、CuChHCkCuCh

⑵Na2so八H2so4H20

(3)CUSO4SNaClCuO或C11CO3、HC1

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C廠,其電解質(zhì)是HC1、CuCho

⑵實(shí)質(zhì)上是電解水,H\OFT分別在兩極上放電,其電解質(zhì)是Na2so八H2so4。

⑶若電解質(zhì)是CuS。”2C11SO4+2H2O型屬2H2so4+2C11+O2T，若恢復(fù)到原狀態(tài)，可加入CuO,也可加

入CuCOm若電解質(zhì)是NaQ,2NaCl+2H2O型上2NaOH+H2T+CLT，要恢復(fù)到原狀態(tài)可道入HCL

【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

石墨石覆

（

b極）（a極）

NaCI溶液

通電前：溶液中的離子是Na*、。一、H十、OH，

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「-21=02］（氧化反應(yīng)）。

②移向陰極的離子是Na+、酎，川比Na+容易得到電子，被還原成氫氣。其中酎是由水電離產(chǎn)生的。

陰極：2H2O+2e—=H2T+2OH-（還原反應(yīng)）。

③總反應(yīng)：

化學(xué)方程式為2NaCl+2H2。里鯉&T+C12T+2NaOH；

禽子方程式為2C「+2H2。里曼H2T+CI2T+2OH，

2.氯堿_L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

CL

\J1L_

淡鹽水TNaOH溶液

-TcOr-z-S-:：KOH-：-y

精制遍1f電匚1/（含少試

NaOH)

NaCI溶液父換腴

（2）陽離子交換膜的作用：

只允許Na+等陽離子通過,不允許。一、OFT等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與

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、Cb、比、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、卬染、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，忖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）。

NaCI交換膜量NaOH）

（l）C>D分別是直流電源的兩電極，C是電源極，D是電源極。

⑵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）。

⑶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：（1）負(fù)正

-

（2）CbH22H2O+2e-=H2t-l-2OH

-

（3）CL+20H=Cl+C1O+H2O

解析：（1）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。

⑵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H2和NaOH,因此由電解池圖可知。2從A口導(dǎo)

山從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

OFF濃度增大，堿性增強(qiáng)，用電極反應(yīng)式表示為2H2O+2e-=H2T+2OH,

⑶若不采用陽離子交換膜，OH向陽極移動，與Ch發(fā)生反應(yīng)，離子方程式表示為CL+20H=Cr+

CIO-4-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，防上發(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H勺作用。

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

待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相

陰極

連作陰極

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)最和陰極增加的質(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

通常把純銅蚱陰極，把粗通板（含Zn、Fe、

Ni、Ag、Au等）作陽極，用CuSCh溶液作電解

質(zhì)溶液，當(dāng)通以直流電時(shí)，作為陽極的粗銅

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

銅

Zn—2c-:^=Zn"Fe-2e=Fe2+

電極反陽極（粗銅）

Ni—2e-=Ni2'Cu_2e-^=Cu2

應(yīng)

陰極（純銅）Cu21+2e=Cu

銅的電解精凍時(shí)，電解質(zhì)溶液中的CU2+濃度中有所減??；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=Mo

（2）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，如冶煉訥、鈣、鎂、

鋁等活潑金屬。

（3）實(shí)例——電解熔融的NaCl冶煉Na

陽極：2c「一2屋^=CbT；

陰極：2Na-+2e-=Na；

總反應(yīng)：（熔融）

2NaCl：2Na+CI2T.

電解熔黠械化鈉裝置示意圖

【典例11］如圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池。

⑴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0

(2)乙池中鐵極的電極反應(yīng)為o

⑶若將乙池中的石墨電極改為根電極，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-=CuCuSCh溶液(答案合理即可)

(2)Ag++e-=Ag(3)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-=Cu。電解質(zhì)溶液應(yīng)為含有Cu?+的鹽溶液，如CuSO4溶液等。

⑵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-=Ag。(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)和可解池中各電極上轉(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)物的定錄計(jì)算。

(2)溶液pH的計(jì)算｛pH=-lgc(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4mol為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：

(式中M為金屬，〃為其離子的化合價(jià)數(shù)值)

【典例12】將1L含有0.4molCu(NO3)2和0.4molKC1的水溶液，用惰性電極電解一段時(shí)間后，在一電

極上析出19.2gCu；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Ci?一得到0.6mol電子，根據(jù)2c「一2鼠=。23求

巳當(dāng)溶液中C廠全部參與電極反應(yīng)時(shí)，放出Ch0.2mol,失去電子0.4mol。因此在陽極還有OH一放電，

根據(jù)40H-4e=2H2O+O2f和電子守恒，在陽極有0.05mol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

(1)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：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如。2、。2、SO2等)直接反應(yīng)而引起的腐蝕。腐蝕的速率

隨溫度升高而加快。

②電化學(xué)腐蝕：當(dāng)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)

而被腐蝕。

金屬腐蝕過程中，電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕同時(shí)發(fā)生，但絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕，且比化學(xué)腐蝕的速

委大得多。

2.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

類別

項(xiàng)〕析氫腐蝕吸氧腐蝕

F6電解質(zhì)溶液二二二二二二再。:；F卡畫質(zhì)溶而二三石出

示意圖*----------二。卡乃

U邙

條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性

負(fù)極Fe-2e-=Fe2+

--

正極2H++2e-=H2TO2+4e4-2H2O=4OH

總反應(yīng)

Fe+2H+=Fe2++H2T2Fe+Ch+2H2O=2Fe(OHh

最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3*H2O),反應(yīng)如下：4Fe(OH)24-O2+

后續(xù)反應(yīng)

2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3-.vH2O+(3-x)H20

聯(lián)系通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但后者更普遍

3.金屬腐蝕快慢的判斷方法

(1)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)殡娊?/p>