《高中化学选择性必修1第四章章末复习》课件

第四章

章末共享专题原电池电解池电镀池定义将化学能转化为

电能的装置将电能转化为化学

能的装置用电解原理在某些金

属表面镀上一层其他金属或

合金的装置装置

举例稀硫酸Fe微专题一

“三池比较”形成条件①活动性不同的

两个电极；②电解质溶液；③构成闭合回路；④能自发进行的

氧化还原反应①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔

融电解质；④构成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极

；②电镀液为含有镀层金属的盐溶液电极名称负极：较活泼金属或能导电的非金属

；正极：较不活泼金属或能导电的非金属阳极：与电源正极连

接

；阴极：与电源负极连接(由外接电源决定

)名称同电解池，但有限定条件：阳极：镀层金属；阴极：待镀制品电极反应负极：发生氧化反应，金属或燃料失电子；正极：发生还原反应，溶液中阳离子或氧气得电子阳极：发生氧化反应，溶液中阴离子或金属电极失电子被氧化；阴极：发生还原反应，溶液中阳离子得电子阳极：金属电极失电子被氧化；阴极：电镀液中阳离子得电子被还原电子

流向负极→正极电源负极

→

阴极；

阳极→

电源正极同电解池溶液中带电粒子流

向阴离子向负极移

动

；阳离子向正极移

动阳离子向阴极移动；

阴离子向阳极移动同电解池原理

举例负极：Zn-2e==Zn²+;正极：2H⁺+2e=

=

=

H₂个

；总反应：

Zn+2H

=Zn²++H₂

↑阳极：2Cl⁻-2e===Cl₂

↑;阴极：

Cu²++2e===Cu;申解总反应：

CuCl₂===Cu+Cl₂

↑阳极：Cu-2e===Cu²+;阴极：

Cu²++2e===Cu;溶液中Cu²+浓度不变主要

应用①金属的电化学腐

蚀

；②牺牲阳极的阴

极保护法；③制造化学电源①电解食盐水；②电冶金(冶炼K、Ca、Na等);③电解精炼铜①增强金属的抗腐

蚀能力

；②增加美观和表面硬度[微训练一]1.

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，如图所示，装置

I为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH

溶液),通过装置Ⅱ实现铁棒上镀

铜。aⅡ催化剂(电极)催化剂(电极)CuSO₄

溶液Fe请回答下列问题：(1)a

处应通入CH₄_(填

“CH₄”或“O₂),b处电极上发生的电极反应式是O₂+2H₂O+4e⁻===4OH(2)电镀结束后，装置

I中溶液的pH

减小(填“增大”“减

小”或“不变”,下同),装置Ⅱ中

Cu²+的物质的量浓度

不变

。(3)电镀结束后，装置

I溶液中的阴离子除了OH外还含有

CO₃-

_

(忽略水解)。(4)在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g,则装

置

I

中理论上消耗甲烷1.12

L(标准状况下)。解析：(1)装置Ⅱ要实现铁棒上镀铜，则

Cu

作阳极，Fe作阴极，则

装置

I中a

处电极为负极，b处电极为正极，负极上通入燃料，正极上通

入氧化剂，所以a

处通入的气体是

CH₄,

电极反应为

CH₄+10OH—8e===CO₃-+7H₂O,b处通入O₂,电极反应为O₂+2H₂O+4e⁻===4OH

。(2)根据装置

I

中电池总反应CH₄+2O₂+2KOH===K₂CO₃+3H₂O,KOH参

加反应导致溶液中KOH浓度降低，则溶液的pH

减小；装置Ⅱ中发生电

镀，阳极上溶解铜的质量等于阴极上析出铜的质量，则溶液中Cu²+的物

质的量浓度不变。(3)装置

I

溶液中的阴离子除了OH

外还含有CO²-

。(4)

装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g,n(Cu)=0.2mol,则转移0.4mol

电子，串

联电路中转移电子数相等，由

CH₄+10OH—8e===CO-+7H₂O,可知消耗0.05mol

甲烷，标准状况下体积为1.12L。2.PtKOH溶液氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池

示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉。铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是化学能转变为电能，

在导线中电子流动方向为a

流向b

(用

a

、b

表示)。(2)负极反应式为H₂—2e⁻+2OH===2H₂O

O(3)电极表面镀铂粉的原因是增大电极单位面积吸附H₂

、O₂

分子数

加快反应速率(4)该电池工作时，H₂

和O₂

连续由外部供给，电池可连续不断地

提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要

的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：I.2Li+H₂△2LiHⅡ.LiH+H₂O===LiOH+H₂↑①反应

I

中的还原剂是

Li_,反应Ⅱ中的氧化剂是

H₂O。②已知LiH

固体密度为0.82g·cm⁻³,

用锂吸收224L(标准状况)H₂,

生成的

LiH

体积与被吸收的H₂

体积比值为

8.71×104b或1148③由②生成的LiH

与

H₂O

作用放出的

H₂用作电池燃料，若能量

转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为32

mol。解

析：(1)原电池的实质为化学能转化成电能，总反应为2H₂+

O₂===2H₂O,

其中H₂

在负极失电子，即电子从a

流向b

。(2)负极为H₂失

电子生成

H+,但溶液为KOH

溶液，故负极反应为H₂—2e⁻+2OH===2H₂O

。(3)铂粉的接触面积大，可以增大电极单位面积吸附

H₂

、O₂

分

子数，可以加快反应速率。(4①反应

I

中

Li

从0价升至+1价，作还原

剂，反应Ⅱ中H₂O中

的H

从+1价降至0价，作氧化剂。②在反应

I

中当吸收10mol

H₂时，生成20

mol

LiH,

L=195.12×10

。③反应Ⅱ中20molLiH

可

生成20mol

H₂,实际参加反应的H₂为20mol×80%=16mol,

每1mol

H₂

生成H₂O

时，转移2mol

电子，故导线中通过电子的物质的量为16mol×2

=32

mol。微专题二

解答电解问题的规律方法1.

明确电极反应规律(1)阴极：得电子，发生还原反应①一般情况下，电极本身不参加反应；②一定是电解质溶液中的

阳离子“争”得电子。(2)阳极：失电子，发生氧化反应①若为活性电极，则电极本身参加反应；②若为惰性电极，则电

解质溶液中的阴离子失电子而被氧化。2.

准确判断离子的放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液

的酸碱性有关。(1)阳离子放电顺序(从强到弱)Ag+

、Hg²+

、Fe³+

、Cu²+

、H+

(酸)、Pb²+

、Sn²+

、Fe²+

、Zn²+

、H

(H₂O)

、Al³+

、Mg²+

、Na⁺

、Ca²+

、K注意：

AI³+

、Mg²+

、Na+

、Ca²+

、K+只有在熔融状态下才能放

电。(2)阴离子放电顺序(从强到弱)S²-、I、Br、Cl、OH;

最高价含氧酸根离子(如NO₃、SO2-、

CO₃-)3.

联系分析电解问题的基本思路模式(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H

+和OH)。(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分

析谁先放电(注意活泼金属作阳极时阳极本身被氧化)。(3)写电极反应，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH

的变化等。4.

判断电解后溶液pH

变化的方法根据原溶液的酸碱性和电极产物即可对电解后溶液

pH

的变化作

出正确的判断，其方法如下：(1)若电极产物只有H₂而无O₂,

则

pH变大。(2)若电极产物只有O₂而无H₂,

则

pH

变小。(3)若电极产物既有

O₂又有

H₂,

原溶液呈酸性则

pH

变小，原溶

液呈碱性则pH

变大，原溶液呈中性则pH

不变。[微训练二]1.

如图所示装置中，

b

极用金属M

制成，a、c、d均为石墨电极，

接通电源，金属M

沉积于

b

极，同时

a

、b

极上产生气泡。电

源a

bCdB

KI溶液200mLMNO₃

溶

液A请回答下列问题：(1)a

极为阳

极，c

极发生的电极反应为2I-2e⁻===I₂。(2)电解开始时，在B

烧杯的中央滴几滴淀粉溶液，观察到的现象

是_

c

极附近的溶液变为蓝色

,电解进行一段时间后，罩在

c

极

上的

试

管中

也收

集

到了

气

体

，

此

时c

极

上的电

极

反

应

为4OH-4e⁻===2H₂O+O,↑(3)当d极上收集到44.8mL(标准状况)气体时停止电解，a

极上放出了

0.001mol

气体，若b

极上沉积金属M

的质量为0.432g,

则此

金属的摩尔质量为108

g/mol。解析：(1)金属M沉积于b极，即b极发生的电极反应为M⁺+e===M,

故该电极是阴极；则

a

极为阳极，c

极为阳极，c

极发生氧化反应，电极

反应为2I—2e===I₂

。(2B烧杯中发生电解时，由(1)可知c

极得到I₂,

与加入的淀粉作用会使溶液显蓝色，电解进行一段时间后，罩在c

极上的

试管中也收集到了气体，即I放电结束后由

OH

继续失去电子得到O₂,

发生的电极反应为4OH⁻—4e===2H₂O+O₂个。(3)d

极的电极反应为2H

++2e===H₂↑,收集到44.8mL(标准状况)气体时转移电子的物质的量为,根据得失电子守恒及a

极的电极反应4OH—4e===2H₂O+O₂个可知，a

极产生的气体为0.001mol;

同

理

，b极沉

积金属M

的物质的量为0.004mol,若b

电极上沉积金属M

的质量为0.432g,则该金属的摩尔质量MgSO₄

溶

液回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是AD

(填标号)。A.A管溶液由红变黄

B.B

管溶液由红变黄C.A

管溶液不变色D.B

管溶液不变色2.如图所示是一个用铂丝作电极，电解

MgSO₄溶液的装置，电

解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色(指示剂的pH

变色范围为

6.8～8.0,酸性显红色，碱性显黄色)。(2)写出A管中发生的电极反应：2H⁺+2e⁻===H₂

个

、Mg²++2OH⁻===Mg(OH)₂↓写出

B管中发生的电极反应：4O

H-4e⁻===2H₂O+0₂

↑

(3)检验a

管中气体的方法是用拇指按住试管口，取出试管，靠近火焰，松开拇指，有“噗”的响声，管口有蓝色火焰检验

b

管中气体的方法是用拇指按住试管口，取出试管，松开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃(4)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是溶液呈红色、白色沉淀溶解(或大部分溶解)

O

;

。;O解析：(1)(2)A

管内电极为电解池的阴极，电极反应为2H++2e===H₂个，H+

来自于水的电离，A管内Mg²+

与

OH结合生成Mg(OH)₂白

色沉淀，由于H+不断放电，电极附近溶液中c(OH)>c(H+),

溶液由酸性

变为碱性，颜色由红变黄；B管内电极为电解池的阳极，电极反应为4OH—4e===2H₂O+O₂↑,

水电离出的

OH

不断放电使

B

管内溶液的酸性

增强，但溶液的颜色仍显红色。(3)可用点燃法检验

H₂,若听到“噗”的

声音，且管口有蓝色火焰，则证明是H₂;

可用带火星的木条检验O₂。(4)

若电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内，B管溶液中的

H沉淀，溶液仍是MgSO₄溶液，仍显红色。会溶解

A管内生成的Mg(OH)₂元素化合价升高的物质

负极材料元素化合价降低的物质

正极材料微专题三

新型化学电池新型化学电池的判断1.

新型电池正负极的判断发生氧化反应的物质发生还原反应的物质新型电池中2.

新型电池“放电”“充电”时电极反应式的正误判断(1)新型电池放电①若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧

化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断

相应的电极反应式的正误。②若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的

变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物、还原剂及其对应的氧化

产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。(2)新型电池充电①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆

反应”。②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆

反应”。3.

新型电池中离子的移动方向的判断：正正负负，溶液中的带负

电荷的阴离子要移向负极；带正电荷的阳离子要移向正极。A.

放电时，电池的正极反应为

S

+2Lit+2e===Li₂SB.放电时，1mol

Li₂S₆转化为Li₂S₄

得

到

1mol

电子C.

充

电

时

，M

电极的电势比N

电极的高D.

充电时，

Li

通过阳离子交换膜，到达M

电极附近[微训练三]1.

(多选)中国科学院兰州化物所和中国科学

技术大学在锂硫电池的研究上获得重大进展。该电池的装置如图甲所示，充、放电过程中物质的转化关系如图乙所示。该装置工作时，下列叙述正确的是(

)一种锂硫电池的总反应为16Li+S₈充电过程Li₂S₆L₂Sa

LiS₂Li₂S乙阳离子交换膜甲₈S放电

充电8Li₂S,解析：

由电池总反应及电池装置图可知，该电池的负极反应为Li—e

===Lit,由电池总反应减去负极反应即得正极反应，则正极反应为

S₈+16Li++16e⁻===8Li₂S,A项错误；由充、放电过程中的物质转化关系可知，

Li₂S₆

转化为

Li₂S₄

是放电过程，由质量守恒可知该反应的化学方程式是2Li₂S₆+

2Li===3Li₂S₄

,2mol

Li₂S₆

参

加

反

应

得

到

2mol

电子，则1

mol

Li₂S₆

转

化

为Li₂S₄

得到1mol

电子，B项正确；放电时

N为负极，M

为正极，则充电时，M接

电源正极，N接电源负极，M

电极的电势比N

电极的高，C

项正确；充电时，

阳离子移向阴极，即Li

通过阳离子交换膜到达N

电极附近，D项错误。答案：BC电池总反应：16Ls8LS判断离子

移动方向破题思路电池装置图、物质

转化关系信息判断

正负极书写电

极反应2.

为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状

Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO

的特点，设计了采用强碱性电解质的3D

-Zn—NiOOH

二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+

放电H₂O(1)ZnO(s)+2Ni(OH)₂(s)。尼龙保护层导电线圈—NiOOH一隔膜3D-Zn下列说法错误的是(

)A.

三维多孔海绵状Zn

具有较高的表面积，所沉积的ZnO

分散度高B.

充电时阳极反应为Ni(OH)₂(s)+OH(aq)—e

===NiOOH(s)+H₂O(1)C.

放电时负极反应为Zn(s)+2OH(aq)—2e⁻===ZnO(s)+H₂O(1)D.

放电过程中

OH通过隔膜从负极区移向正极区充电破题思路：解答该题的两个关键信息是电池的总反应和3D-Zn—NiOOH

二次电

池的结构原理图，前者是书写电极反应式的基础信息，以电池总反应为基

础，结合氧化还原反应的特点即可写出放电时正负极的电极反应，从而写

出充电时阴阳极的电极反应。解析：该电池采用的三维多孔海绵状Zn

具有较大的表面积，可以高

效沉积ZnO,

且所沉积的ZnO

分散度高，

A

项正确；根据总反应可知该

电池充电时，Ni(OH)₂在阳极上发生氧化反应生成NiOOH,其电极反应式

为

Ni(OH)₂(s)+OH(aq)—e===NiOOH(s)+H₂O(1),B项正确；放电时

Zn在负极上发生氧化反应生成ZnO,电极反应式为Zn(s)+2OH(aq)—2e===ZnO(s)+H₂O(1),C

项正确；电池放电过程中，

OH

等阴离子通过隔膜

从正极区移向负极区，D

项错误。答案：D微专题四

电化学计算1.

根据电子守恒法计算用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型

的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。2.

根据总反应式中的计量关系进行计算先写出电极反应式，再写出总反应式或直接运用总反应式，最后

根据总反应式列比例式计算。3.

根据关系式计算借得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立所需的关系式。如关系式：

O₂~4e～4H⁺~4OH～4Ag～2Cu。[微训练四]1.在100mLH₂SO₄

与

CuSO₄的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24

L气体(标准状况),则原混合溶液中

Cu²+的物质

的量浓度为(

)A.1

mol·L⁻¹B.2C.3

mol·L-

¹D.4mol·L-

¹mol·L⁻¹解析：电解

H₂SO₄和

CuSO₄

的混合溶液，开始只有

Cu

和

O₂生成。

当CuSO₄溶液电解完全时，实质为电解

H₂SO₄

溶液，由电解过程可知，

实质为电解水，生成

H₂和O₂,

在生成这两种气体时，

H₂和

O₂的体积比

应为21。由电极反应式：4OH⁻—4e===2H₂O+O₂个，2Cu²++4e===2Cu,2H⁺+2e===H₂↑

知

，Cu²+得电子数和H得电子数总和与

OH失去的电子数相等。即应有如下关系：十x·2(x代表生成的Cu或消耗的Cu²+的物质的量),x=0.1

mol,因此，原混合溶液中，铜离子的物质的量浓度答案：A2.如图所示

A为直流电源，B为电解槽，c、d

为石墨电极，B中盛有100mL

NaCl

和

CuCl₂

的混合溶液，其中Cu²+的物质的量浓度为0.1

mol

·L-¹,闭合

S,d

极收集到标准状况下的气体甲448

mL,该气体能使湿

润的淀粉碘化钾试纸变蓝。假设溶液的体积变化忽略

不计，不考虑电解产生的气体溶解和吸收。请回答下

列问题

：SAC

dB(1)电源的

a

极是负极

，d

极发生的电极反应为2CI-2e==CJ2↑(2)c

极理论上收集到的气体的体积是224(标准状况)mL。(3)假设100mL

溶液中，c(Cu²+)=amol·L⁻¹,c(Na+)=bmol·L⁻¹,Cu²+完全放电后，理论上d

极共产生甲气体的体积

V(标准状况)的范围是

2.24a

L≤V≤(2.24a+1.

12b)L

(用含a、b

的代数式表示)。解析：(1)依题意知，CI在

d

极失去电子生成Cl₂:2CI⁻-2e===Cl₂个，

d

极为电解池的阳极，

c

极为电解池的阴极，

a

极为电源负极。(2在该混合溶液中，Cl

在

d

极放电，n(Cl₂)=0.02mol,n(e)=0.04mol,Cu²+(0.01mol)在

c极获得0.02mole,

剩余0.02mole由

H⁺获得，生成0.01

mol

H₂,

标准状况下的体积为224mL。(3)c(Cu²+)=a

mol·L-⁻¹,当只有

CuCl₂提供的

Cl

在

d极放电时得到0.1a

mol

Cl₂,c(Na+)=b

mol·L⁻¹,当溶液中所有的Cl

在

d极放电时得到(0.1a+0.05b)mol

Cl₂,

故所得标准状况下Cl₂

的体积V

的范围是2.24aL≤V≤(2.24a+1.12b)L

。

突破一

燃料电池电极反应式的书写典例1(1)肼(N₂H₄)

又称联氨，是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。肼一空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH

溶液。肼一空气燃料电池放电时，正极反应式_;负极反应式(2科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如图所示

装置中，以稀土金属材料电极作惰性电极，在电

极上分别通入CH₄和空气，其中固体电解质是

掺

杂了Y₂O₃的

ZrO₂固体，它在高温下能传导O²-(O₂+4e

=20²-)。c电极为该燃料电池的

,d电极上的电极反应式为

电流的方向C

dAY₂O₃

的ZrO₂

固

体稀土金属材料电极答案

(1O₂+4e+2H₂O==4OH

N₂H₄+4OH-4e=N₂

↑+4H₂O(2)正极CH₄+4O²-8e=CO₂+2H₂O解析(

1)对于肼—空气燃料电池，正极的电极反应式为O₂+4e+2H₂O=

4OH,

用总反应减去正极反应式即为负极的电极反应式。(2)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c

电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH₄+4O²--8e==CO₂+2H₂O

。

1.燃料电池的组成(1)电极：惰性电极。(2)燃料：包括H₂

、烃(如CH₄)

、

醇(如C₂H₅OH)

、肼(N₂H₄)等

。(3)电解质：酸性电解质溶液，如H₂SO₄

溶液；碱性电解质溶液，如NaOH

熔融氧化物，如Y₂O₃;

熔融碳酸盐，如K₂CO₃等

。溶液

；2.书写燃料电池电极反应式的基本步骤(1)第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。如氢氧燃料电池的总反应为2H₂+O₂==2H₂O;甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH

溶液)的反应：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O①CO₂+2NaOH==Na₂CO₃+H₂O②①+②式得燃电池总反应为CH₄+2O₂+2NaOH=Na₂CO₃+3H₂O。(2)第二步：写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O₂,

随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，

一般为以下四种情况：①酸性电解质溶液环境下电极反应式：O₂+4H++4e==2H₂O。②碱性电解质溶液环境下电极反应式：O₂+2H₂O+4e-=4OH。③固体电解质(高温下能传导O²-)环境下电极反应式：O₂

+4e===2O²-。④熔融碳酸盐(如熔融K₂CO₃)

环境下电极反应式：O₂+2CO₂+4e=2CO3-。(3)第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式=电池正极反应

式+电池负极反应式(消去电子)。故根据第一、二步写出的反应：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极(1)酸性条件燃料电池总反应：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O①燃料电池正极反应：O₂+4H++4e-==2H₂O②①-②×2,得燃料电池负极反应：CH₄+2H₂O-8e==CO₂+8H+

(2)碱性条件燃料电池总反应：CH₄+2O₂+2NaOH==Na₂CO₃+3H₂O①燃料电池正极反应：O₂+2H₂O+4e-===4OH②①-②×2,得燃料电也负极反应：CH₄+10OH-8e=—CO+7H₂O3.实例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：(3)固体电解质(高温下能传导O²-)

燃料电池总反应：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O①

燃料电池正极反应：O₂+4e==20²②①-②×2,得燃料电池负极反应：CH₄+4O²--8e===CO₂+2H₂O(4)熔融碳酸盐(如熔融K₂CO₃)

环境燃料电池总反应：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O①燃料电池正极反应：O₂+2CO₂+4e===2CO3②①②×2,

得燃料电池负极反应：CH₄+4CO-8e=5CO₂+2H₂

O。对点训练1-1用两根铂丝作电极插入KOH

溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH₄+2KOH+2O₂=K₂CO₃+3H₂O,下列说法错误的是()A.通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极B.放电时，通入O₂一极附近溶液的pH

升高C.放电一段时间后，KOH

的物质的量不发生变化D.通甲烷一极的电极反应式是CH₄+100H-8e=CO3+7H₂O答案

C解析

原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃

料电池的电极反应式是：正极2O₂+4H₂O+8e===8OH;负极CH₄+10OH-8e=CO²-+7H₂O,电时KOH的物质的量减小。由此可见选项A

、B

、D都正确。放对点训练1-2某固体酸燃料电池以CsHSO₄

固体为电解质传递H+,其基本结构见下图，电池总反应可表示为2H₂+O₂2H₂O,下列有关说法正确的是()A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为O₂+2H₂O+4e=

C.每转移0.1mol

电子，消耗1.12L

的H₂D.H+

由a极通过固体酸电解质传递到b极a极b极O₂40HH₂H₂O多孔不锈钢—固体酸膜石墨答案

D解析

此装置为燃料电池，充入还原剂H₂

的一极为负极，电子从负极(a极)流向正极(b

极),A

项错。电解质为酸性电解质，不可能有大量OH-

存在，负极反

应为H₂-2e=2H+,正极(b极)反应为O₂+4e+4

H+=2H₂O

,B项错。

C

项，气体的体积没有指明标准状况，故C

错。由反应式知，负极(a极)产生H+,由固体

酸电解质传到正极(b极),D项正确。突破二

氯碱工业生产法——离子交换膜法典例2氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：NaOH

Na₂CO₃Cl₂H₂精制

电解10%NaOH16%NaCl

溶液脱盐H₂O精盐化盐50%NaOH溶液NaCl

晶体沉淀依据上图，完成下列填空。(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式与电源负极相连的电极附近，溶液的pH

(填“不变”“升高”或“下降”)。(2)如果精盐中SO²-含量较高，必须添加钡试剂除去SO2-,该钡试剂可以是(填字母)。a.Ba(OH)₂b.Ba(NO₃)₂c.BaCl₂(3)为有效除去Ca²+、Mg²+、SO2,加入试剂的合理顺序为

(填字母)。a.先

加NaOH,后加Na₂CO₃,再加钡试剂b.先加NaOH,后加钡试剂，再加Na₂CO₃c.先加钡试剂，后加NaOH,再加Na₂CO₃(4)脱盐工序中利用NaOH

和NaCl

在溶解度上的差异，通过

(填操作

名称，下同)、冷却、_

除去NaCl。(5)用隔膜法电解食盐水，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl₂和NaOH

反

应。采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl₂与NaOH

充分接触，产物仅是NaCIO

和H,相应的化学方程式为

。答案

(1)2

Cl-2e===Cl₂

↑

升高(2)ac

(3bc

(4)蒸发

结晶

过滤(5)2NaCl+2H₂O

解2NaOH+Cl₂↑+H₂↑

、Cl₂+2NaOH==NaCl+NaClO+H₂O(或NaCl+H₂O

电解NaCIO+H₂↑)解

析

(1)电解饱和食盐水，阳极反应为2Cl-2e

Cl₂↑,阴极反应为2H++2eH₂↑,c(OH)增大，故阴极附近溶液pH

升高。(2)除去SO2-可选用Ba(OH)₂

和BaCl₂,不能选用Ba(NO₃)₂,因为会引入NO₃。(3)

为有效除去Ca²+、Mg²+、

SO2-,

所加试剂的顺序要保证后加试剂把前加过量试剂除去，故选b

、c。(4)脱盐工序中利用NaOH

和NaCl

在溶解度上的差异，通过蒸发、冷却、结

晶、过滤除去NaCl。(5)采用无隔膜法电解冷的食盐水时，发生的反应有

2NaCl+2H₂O

电解2NaOH+Cl₂↑+H₂↑,

生成的Cl₂与NaOH

反应：2NaOH+Cl₂NaCl+NaCIO+H₂O,所以工业上禾用隔膜法电解食盐水，既防止H₂和C混合发生爆炸，又防止Cl₂和NaOH

作用生成NaCIO

而影响NaOH

的质量。的化工原料。电解过程中，在电场的作用下，阳离子向阴极移动，而阴离子向阳极移动。由于在阳极氯离子失去电子生成氯气，若不采取措施，氢氧根

离子会向阳极移动，从而与氯气发生反应，既减少了氯气的产量，又会使得

到的氢氧化钠不纯。因此，必须阻止氢氧根离子向阳极移动。1.阳离子交换膜的作用电解饱和食盐水是氯碱工业的基础，能制得氯气、氢气、氢氧化钠等重要目前，常用的隔膜有石棉隔膜和阳离子交换膜。石棉隔膜能阻止气体通过，但允许水分子及离子通过。由于氢氧根离子能透过该隔膜，因此氯气会与

氢氧根发生反应，导致制得的氢氧化钠不纯。阳离子交换膜只允许阳离子

通过，而不允许阴离子及气体通过，也就是说，只允许钠离子、氢离子通过，

氯离子、氢氧根离子和氢气、氯气均不能通过。这样既可以防止阴极产

生的氢气与阳极产生的氯气相混合，在一定条件下引起爆炸，又能避免氯气

与氢氧化钠作用生成次氯酸钠而影响烧碱的质量。2.原料的精制(1)粗盐的成分：粗盐中含有泥沙、Ca²+

、Mg²+

、Fe³+

、SO2-

等杂质，不符合

电解要求，因此必须经过精制。(2杂质的危害：Ca²+、Mg²+、Fe³+

等金属离子在碱性环境中会产生沉淀，损坏离子交换膜，此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。过

量Na₂CO₃

过滤(除泥沙及沉淀)(除Ca²+、Ba²+)过

量

BaCl₂盐

水(

除

SO2

一

)过量

NaOH(

除Mg²+

、Fe³+)阳离子交换膜(

除

Ca²+

、Mg²+)含

少

量Ca²+

、Mg²+(3)除杂质的过程：精制盐水粗①除杂质时所加试剂的顺序要求是：a.Na₂CO₃必须在BaCl₂

之后；b.盐酸在过

滤之后加入。②试剂加入顺序有多种选择，如：a.BaCl₂

、NaOH、Na₂CO₃

、过滤、HCl;b.BaCl₂

、Na₂CO₃

、NaOH

、

过滤、

HCl;c.NaOH

、BaCl₂

、Na₂CO₃、过滤、

HCl。含金属催化剂的多孔电极对点训练2用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl、Br、Na+、Mg²+)

的装置如图所示(a

、b为石墨电极)。下列说法中正确的是(

)A.电池工作时，正极反应式为O₂+2H₂O+4e==4OHB.电解时，a电极周围首先生成Cl₂C.电解时，电子流动路径是：负极→外电路→阴极→溶液→

阳极→正极D.忽略能量损耗，当电池中消耗0.02gH₂时，b极周围会产生0.02gH₂

答案

D解析

由于磷酸为电解质，电池的正极反应为O₂+4H++4e==2H₂O,

选项A不正确；a电极与原电池正极相连，为电解池的阳极，由于Br

还原性强于Cl-,因

此Br

先放电生成Br₂,

选项B不正确；电解时，电子流动路径是：负极→

阴极，阳极→正极，电子不能从溶液中通过，选项C不正确；根据电子守恒规律，当电池中消耗002gH

时，b极周围会产生0.02gH₂,选项D

正确。突破三

“三池”的比较和联系典例3将Fe片和Zn片放入盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中，如图所示。最先观察到变为红色的区域为(

)A.I

和

Ⅲ

B.I

和IV

C.

Ⅱ和

Ⅲ

D.Ⅱ和IV甲答案B解析本题考查原电池和电解池的判断以及各自的工作原理。甲图是原电

池，负极(Zn):Zn-2e===Zn²+;正极(Fe):2H++2e=H₂↑,在

I区

域H₂O电离

出

的OH

浓度较Ⅱ高，能使无色酚酞溶液变成红色。乙图是电解池，阳极(Fe):Fe-2e===Fe²+;阴极(Zn):2H++2e==H₂↑,在IV区

域H₂O电离出的OH-浓度相对Ⅲ较高，能使无色酚酞溶液变红色，综上所述选项B正确。类型原电池电解池电镀池定义将化学能转变为电能的装置将电能转变为化学能的装置利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属的装置装置举例稀硫酸CuCl₂(aq)ZnCl₂(aq

)“三池”的比较与联系石墨类型原电池电解池电镀池形成条件①活动性不同的两电极(连接);②电解质溶液

(电极插入其中并发生

自发氧化还原反应);③

形成闭合电路①两电极接直流电源；②两电极插入电

解质溶液；③形成闭

合电路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极；②电镀液必须含有镀层金属的离子(电镀过程浓度

不变)电极名称负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧

气得电子(吸氧腐蚀)阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，

或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液

中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中镀层金属

阳离子得电子(在电镀控

制的条件下，水电离产生

的H+及OH一般不放电)类型原电池电解池电镀池电子流向负极导线正极电源负极

导线阴极电源正极

导线阳极同电解池举例反应原理负极：Zn-2e—Zn²+正极：2H++2e—H₂

↑总反应：Zn+2H+—Zn²++H₂个阳极：2Cl-2e—Cl₂

↑阴极：Cu²++2e—Cu总反应：Cu²++2C1-电解Cu+Cl₂

↑阳极：Zn-2e—Zn²+阴极：Zn²++2e—Zn溶液中Zn²+浓度不变类型原电池电解池电镀池主要应用①金属的电化学腐蚀分析②牺牲阳极法③制造多种新的化学电源①电解食盐水(氯碱工

业

)②电冶金(冶炼Na、

Mg、Al)③电解精炼铜镀层金属可为铬、锌、镍、银等，使

被保护的金属抗腐

蚀能力增强，增加

表面硬度和美观实质使氧化还原反应中转移的电子通过导线定向移动形

成电流使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程类型原电池电解池电镀池联系①同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等；②同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等；③串联电路中的各个电

极反应得、失电子数相等；上述三种情况下，在写电极反应式时得、失电子数要相等，在计算产物的量时，应按得、失电子数相等计算区分原电池、电解池、电镀池方法：首先看有无外接电源：①若无则可能是原电池，然后按照原电池形成条件分析判定(看电极材料、电解质溶液，是

否形成闭合回路等)。②若有外接电源，两极插入电解质溶液中，当电解质

溶液中含阳极金属离子时则为电镀池，否则为电解池。“两池”中电极的判断易混淆，现总结口诀如下：原电池，正负极；电解池，阴阳

极；失去电子负(原电池)阳(电解池)极；发生氧化定无疑。我们还可以根据上述原理总结出一些规律，如：质量增加的电极一般为原电池的正极、电解池的阴极；质量减轻的电极一般为原电池的负极、电解池对点训练3-1下列图示中关于铜电极的连接错误的是(

)锌铜原电池电解精炼铜镀件上镀铜

电解氯化铜溶液答

案

C电镀铜时，Cu

作阳极，镀件作阴极，故C

错。硫酸铜溶液

B硫酸铜溶液

C氯化铜溶液

D稀硫酸

A镀石

件

墨勰Zn(-)Cu纯Cu考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是()A.工作一段时间后溶液的浓度：①=②=③=④B.工作一段时间后溶液的pH:④>③>①>②C.

产生气体的总体积：④>③>①>②D.电极上析出固体的质量：①>②>③>④对点训练3-2下列四种装置中，溶液的体积均为250mL,

开始时电

解质溶液的浓度均为0.10

mol

·L-

1,工作一段时间后，测得导线上

均通过0.02

mol

电子，若不①CuSO₄

溶液④NaC1

溶液③ZnCl₂

溶液②H₂SO₄

溶液答案

B解析

装置①是用惰性电极电解CuSO₄

溶液，电解时的总反应式为2CuSO₄+2H₂O

电解2Cu+O₂↑+2H₂SO₄,当测得导线上通过0.02mol电子时，共消耗0.01

molCuSO₄,

生成0.01molCu

、0.005mol

O₂和0.01molH₂SO₄

。装置②为锌铜原电池装置，原电池的总反应式为Zn+H₂SO₄=Zn

SO₄+H₂↑,当测得导线上通过0.0