专题02 化学能与电能的转化（考点清单）-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲（苏教版2019）

专题02 化学能与电能的转化 考点01 原电池的工作原理 考点02 原电池原理的应用 考点03 化学电源 考点04 电解池工作原理 考点05 电解池原理的应用 考点06 金属的腐蚀 考点07 金属的防护 ▉考点01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 （1）定义：能把化学能转化为电能的装置。 （2）构成条件： 2．实验探究： （1）锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化 向一只烧杯中加入1.0 mol•L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐溶解，溶液颜色变浅，有红色物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度升高，能量变化的主要形式是化学能转化为热能。 （2）铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针偏转 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量增加 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的Cu2＋在铜片获得电子变成Cu沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) Cu片：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 化学能转化为电能 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成闭合回路； ②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 3.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 4．电极反应式的书写 （1）电极反应式书写要求 电极反应式符合离子方程式书写要求，用“===”表示，注意分子、离子形式及电子、电荷、元素守恒。 （2）一般电极反应式的书写方法 a定电极，标得失。 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 b看环境，配守恒。 电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 c两式加，验总式。 两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 ▉考点02 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4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Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 2．比较金属活动性强弱 例如，有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。 3．设计原电池 理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 (a)外电路 负极——化合价升高的物质 正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒 (b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。 如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极：Cu ②活泼性较弱的物质 正极：C ③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3 示意图 4．用于金属保护： 根据原电池的工作原理，负极金属发生氧化反应。将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 ▉考点03 化学电源 1、 化学电源概述 1．化学电源的分类及特点 （1）化学电源的分类。 ①一次电池：也叫作干电池，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。 ②二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。 ③燃料电池：氢氧燃料电池等。 （2）各类电池的特点。 ①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。 ②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。 ③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 二、一次电池 1． 锌锰干电池 普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。 普通锌锰电池 碱性锌锰干电池 装置 电极材料及电解质溶液 负极：锌筒 正极：石墨棒 氯化铵和氯化锌溶液 负极：锌粉 正极：二氧化锰 氢氧化钾溶液 电极反应 碱性锌锰干电池的总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌纽扣电池的构造与工作原理 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。 负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 三、二次电池 二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，又称充电电池或蓄电池。 充、放电时各电极上发生的反应： 1．铅蓄电池的构造与工作原理 （1）放电时 负极：Pb，正极：PbO2，电解质溶液：H2SO4溶液。 负极：Pb＋SO －2e－===PbSO4。 正极：PbO2＋4H＋＋SO ＋2e－===PbSO4＋2H2O。 （2）充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 总反应方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。 （3）铅蓄电池的优缺点。 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应：LixC6－xe－===6C＋xLi＋； 正极反应：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2； 四、燃料电池 1．燃料电池 （1）利用燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池的工作原理 电极：惰性电极。燃料：H2 （1）碱性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 （2）酸性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋； 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 3.电池特点。 ①能量转换率高，污染小。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 ▉考点04 电解池的工作原理 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： （1）定义：电解池是把电能转化为化学能的装置。 （2）电解池的构成条件。 ①有外接直流电源。 ②有与电源相连的两个电极。其中与电源正极相连的叫阳极，与电源负极相连的叫阴极。 ③电解质溶液或熔融电解质。 ④形成闭合回路。 （3）电极名称及电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)。 （4）电子和离子移动方向。 电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。 离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。 3．电解池的工作原理： 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 4．电解池的阴、阳极的判断方法： 5．电解时电极产物的判断： ▉考点05 电解池的应用 一、氯碱工业 1．概念 用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．原理 （1）阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； （2）阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)； 总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 二、铜的电解精炼 1．阳极材料：粗铜。 阳极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋，比Cu不活泼的金、银形成阳极泥。 2．阴极材料：纯铜。 阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。 3．电解质溶液：CuSO4溶液，经过精炼，溶液中Cu2＋浓度会减小。 三、电镀与电冶金 1．铁钉镀锌 电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极，铁钉作阴极，接通6 V的直流电源，电镀20～25 min。 实验现象：阳极(锌片)质量减少，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，阴极质量增多，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。 2．电镀银装置 原理：金属材料电镀时，通常以待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。 3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融的氯化钠、氯化镁，而铝的制取是通过电解熔融的氧化铝。 四、电镀与铜的电解精炼的比较 电镀 铜的电解精炼 定义 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯铜 装置 举例 形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极 ②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液 ③直流电源 ④形成闭合回路 电极 反应 (以铁上镀锌为例)阳极：Zn－2e－===Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn 阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主要) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(纯铜) 电解(镀)液浓度 不变 减小 联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池 ▉考点06 金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 （1）金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 （2）金属腐蚀的实质。 金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为M－ne－===Mn＋。 （3）金属腐蚀的类型。 ①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2．钢铁的电化学腐蚀 类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3•nH2O)，反应如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3•nH2O＋(3－n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 ▉考点07 金属的防护 1．本质 阻止金属发生氧化反应。 2．方法 （1）加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 （2）改变金属组成或结构，如制成合金等。 （3）电化学防护 方法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 原理 原电池原理 电解原理 被保护金属 作正极 作阴极 构成 被保护金属、比被保护金属活泼的金属等 被保护金属、惰性电极及直流电源等 优、缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能 示意图 牺牲阳极的阴极保护法示意图 外加电流的阴极保护法示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 三．不同条件下金属腐蚀快慢的比较 （1）影响金属腐蚀的因素。 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： ①就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 ②同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 ③介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 （2）不同条件下金属腐蚀快慢的判断。 条件 快慢顺序 腐蚀类型不同 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(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 同种电解质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 1．（24-25高二上·北京·期中）下列装置能实现电能转化为化学能的是 A．冶炼金属钠 B．氢氧燃料电池 C．火力发电 D．太阳能电池 2．（24-25高二上·北京·期中）粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是被还原 C．电解时，阳极反应只有 D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 3．（24-25高二上·江西鹰潭·期中）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流向正极 4．（24-25高二上·北京·期中）下列关于金属的腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁表面水膜酸性不强时，正极的主要反应是： B．电化学保护时，被保护的金属上发生还原反应 C．金属制品表面涂油漆的防护措施也利用了电化学原理 D．镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 5．（24-25高二上·福建莆田·期中）下列描述不正确的是 A．将切过咸菜的钢制刀具洗净并擦干可减缓钢铁的电化学锈蚀 B．实施“煤改气”等清洁燃料改造工程，有利于保护环境 C．电热水器用镁棒防止铁质内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法 D．氢燃料电池汽车直接将化学能转化为动能 6．（24-25高二上·福建莆田·期中）南京大学开发出一种以太阳能驱动的恒流电解装置，成功实现了从海水中提取金属锂，其工作原理如图。下列说法错误的是 A．铜箔为阴极，发生还原反应 B．阳极区可能有和生成 C．工作时的能量转化形式：太阳能→化学能→电能 D．固体陶瓷膜可让海水中的选择性通过 7．（24-25高二上·四川南充·阶段练习）甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是 A．a极为正极 B．从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 8．（24-25高二上·河南郑州·期中）关于下图所示装置的判断，叙述正确的是 A．左边的装置是电解池，右边的装置是原电池 B．该装置中铜为正极，C为负极 C．装置中电子的流向是：a→Cu→经过溶液→C→b D．当铜片的质量变化为12.8g时，a极上消耗的在标准状况下的体积为2.24L 9．（24-25高二上·江西鹰潭·期中）关于电解原理的应用，以下工艺不正确的是 A．电解精炼铜时，粗铜作阳极 B．铁上电镀铜，铁作阴极 C．氯碱工业，饱和食盐水注入电解槽的阴极室 D．氯碱工业中，电解前必须精制粗食盐水 10．（24-25高二上·北京·期中）如图为电镀实验装置，下列有关叙述不正确的是 A．电镀时，待镀铁制品应与直流电源负极相连 B．通电后，溶液中的移向阳极 C．镀铜时，理论上阳极和阴极的质量变化相等 D．待镀铁制品增重0.64g，电路中通过的电子为0.01mol 11．（24-25高二上·北京·期中）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池如下图所示。电池的总反应为：，该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由电极经外电路流向复合碳电极 B．正极室溶液的pH降低、负极室溶液的pH升高 C．电极发生反应： D．若有0.112L(标准状况)参与反应，有0.02mol 通过阴离子交换膜移到负极 12．（24-25高二上·河北保定·期中）将溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿出现棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法错误的是 A．铁片腐蚀过程最终生成的铁锈为 B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为 D．铁片腐蚀最严重区域是生锈最多的区域 13．（24-25高二上·江苏扬州·期中）以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是 A．燃料电池工作时，正极反应式为O2+4H+−4e−=2H2O B．a极是铁，b极是铜时，能达到铁上镀铜的目的 C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同 D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2:7 14．（24-25高二上·北京·期中）碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。下列关于两种电池的说法中，正确的是 A．两种电池的负极反应物均为外壳金属 B．两种电池工作时都是MnO2发生氧化反应 C．碱性锌锰电池工作时KOH不参与电极反应 D．碱性锌锰电池中离子导体与电极反应物接触更充分 15．（24-25高二上·北京·期中）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示。电池的总反应为：。该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极区溶液的pH升高、负极区溶液的pH降低 C．VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-= +2 +4H2O D．若有0.01molVB2参与反应，则有0.16molOH-通过阴离子交换膜移到负极 16．（24-25高二上·北京·期中）改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 （1）写出电解饱和食盐水的化学方程式 。 （2）将氢燃料电站应用于氯碱工业，其原理示意图如下： ①a极为 (填“正”或“负”)极，电极反应方程式为 。 ②甲装置中， NaOH溶液浓度下降(填“a极区”或“b极区”)。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．移向c极区 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．随着电解的进行，NaCl溶液浓度下降，若不补充，c电极有可能产生氧气 D．d极区流出的溶液浓度不变 （3）向乙装置中的阴极区通入，能够替代水中的获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出在阴极区发生反应的电极反应式 。 （4）若乙装置中阳离子交换膜被破坏，可能产生的不利后果是 (任写一点)。 （5）电解效率的定义：。在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，乙装置中c极产生氯气33.6L(忽略氯气在溶液中的溶解)， 。 17．（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）化学电镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。回答下列问题： （1）在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示： ①电镀装置图中的“直流电源”的a极为 极，写出Fe电极的电极反应式： 。 ②接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12g，则铁电极增加的质量为 g。 ③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因： 。 （2）氧化亚铜是杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂以及红色玻璃染色剂，利用如图所示装置制备氧化亚铜和精炼铜，已知：该粗铜中含有铁、碳、锌、银等杂质。 ①乙池中电解后 (填“X”或“Y”)电极附近形成的阳极泥的主要成分是 。 ②电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体的原因是 (用电极反应式表示)。 ③若该装置的能量转化率为60%，则当外电路转移电子的物质的量为2mol时可制得 g的Cu2O。 ( 17 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 化学能与电能的转化 考点01 原电池的工作原理 考点02 原电池原理的应用 考点03 化学电源 考点04 电解池工作原理 考点05 电解池原理的应用 考点06 金属的腐蚀 考点07 金属的防护 ▉考点01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 （1）定义：能把化学能转化为电能的装置。 （2）构成条件： 2．实验探究： （1）锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化 向一只烧杯中加入1.0 mol•L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐溶解，溶液颜色变浅，有红色物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度升高，能量变化的主要形式是化学能转化为热能。 （2）铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针偏转 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量增加 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的Cu2＋在铜片获得电子变成Cu沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) Cu片：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 化学能转化为电能 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成闭合回路； ②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 3.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 4．电极反应式的书写 （1）电极反应式书写要求 电极反应式符合离子方程式书写要求，用“===”表示，注意分子、离子形式及电子、电荷、元素守恒。 （2）一般电极反应式的书写方法 a定电极，标得失。 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 b看环境，配守恒。 电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 c两式加，验总式。 两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 ▉考点02 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4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Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 2．比较金属活动性强弱 例如，有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。 3．设计原电池 理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 (a)外电路 负极——化合价升高的物质 正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒 (b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。 如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极：Cu ②活泼性较弱的物质 正极：C ③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3 示意图 4．用于金属保护： 根据原电池的工作原理，负极金属发生氧化反应。将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 ▉考点03 化学电源 1、 化学电源概述 1．化学电源的分类及特点 （1）化学电源的分类。 ①一次电池：也叫作干电池，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。 ②二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。 ③燃料电池：氢氧燃料电池等。 （2）各类电池的特点。 ①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。 ②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。 ③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 二、一次电池 1． 锌锰干电池 普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。 普通锌锰电池 碱性锌锰干电池 装置 电极材料及电解质溶液 负极：锌筒 正极：石墨棒 氯化铵和氯化锌溶液 负极：锌粉 正极：二氧化锰 氢氧化钾溶液 电极反应 碱性锌锰干电池的总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌纽扣电池的构造与工作原理 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。 负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 三、二次电池 二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，又称充电电池或蓄电池。 充、放电时各电极上发生的反应： 1．铅蓄电池的构造与工作原理 （1）放电时 负极：Pb，正极：PbO2，电解质溶液：H2SO4溶液。 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4。 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 （2）充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 总反应方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 （3）铅蓄电池的优缺点。 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应：LixC6－xe－===6C＋xLi＋； 正极反应：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2； 四、燃料电池 1．燃料电池 （1）利用燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池的工作原理 电极：惰性电极。燃料：H2 （1）碱性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 （2）酸性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋； 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 3.电池特点。 ①能量转换率高，污染小。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 ▉考点04 电解池的工作原理 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： （1）定义：电解池是把__电能__转化为__化学能__的装置。 （2）电解池的构成条件。 ①有外接直流电源。 ②有与电源相连的两个电极。其中与__电源__正极相连的叫__阳极__，与电源负极相连的叫__阴极__。 ③电解质溶液或熔融电解质。 ④形成闭合回路。 （3）电极名称及电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)。 （4）电子和离子移动方向。 电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。 离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。 3．电解池的工作原理： 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 4．电解池的阴、阳极的判断方法： 5．电解时电极产物的判断： ▉考点05 电解池的应用 一、氯碱工业 1．概念 用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．原理 （1）阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； （2）阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)； 总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 二、铜的电解精炼 1．阳极材料：粗铜。 阳极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋，比Cu不活泼的金、银形成阳极泥。 2．阴极材料：纯铜。 阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。 3．电解质溶液：CuSO4溶液，经过精炼，溶液中Cu2＋浓度会减小。 三、电镀与电冶金 1．铁钉镀锌 电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极，铁钉作阴极，接通6 V的直流电源，电镀20～25 min。 实验现象：阳极(锌片)质量减少，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，阴极质量增多，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。 2．电镀银装置 原理：金属材料电镀时，通常以待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。 3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融的氯化钠、氯化镁，而铝的制取是通过电解熔融的氧化铝。 四、电镀与铜的电解精炼的比较 电镀 铜的电解精炼 定义 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯铜 装置 举例 形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极 ②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液 ③直流电源 ④形成闭合回路 电极 反应 (以铁上镀锌为例)阳极：Zn－2e－===Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn 阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主要) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(纯铜) 电解(镀)液浓度 不变 减小 联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池 ▉考点06 金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 （1）金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 （2）金属腐蚀的实质。 金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为M－ne－===Mn＋。 （3）金属腐蚀的类型。 ①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2．钢铁的电化学腐蚀 类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3•nH2O)，反应如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3•nH2O＋(3－n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 ▉考点07 金属的防护 1．本质 阻止金属发生氧化反应。 2．方法 （1）加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 （2）改变金属组成或结构，如制成合金等。 （3）电化学防护 方法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 原理 原电池原理 电解原理 被保护金属 作正极 作阴极 构成 被保护金属、比被保护金属活泼的金属等 被保护金属、惰性电极及直流电源等 优、缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能 示意图 牺牲阳极的阴极保护法示意图 外加电流的阴极保护法示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 三．不同条件下金属腐蚀快慢的比较 （1）影响金属腐蚀的因素。 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： ①就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 ②同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 ③介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 （2）不同条件下金属腐蚀快慢的判断。 条件 快慢顺序 腐蚀类型不同 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(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 同种电解质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 1．（24-25高二上·北京·期中）下列装置能实现电能转化为化学能的是 A．冶炼金属钠 B．氢氧燃料电池 C．火力发电 D．太阳能电池 【答案】A 【解析】A．冶炼金属钠工作时能量转化形式为电能转化为化学能，故A符合题意； B．氢氧燃料电池工作时能量转化形式为化学能转化为电能，故B不符合题意； C．火力发电工作时能量转化形式为化学能转化为电能，故C不符合题意； D．太阳能电池工作时能量转化形式为太阳能转化为电能，故D不符合题意； 答案选A。 2．（24-25高二上·北京·期中）粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是被还原 C．电解时，阳极反应只有 D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 【答案】D 【分析】电解法精炼粗铜时，阴极(纯铜)的电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，含有其他活泼金属原子放电，阳极(粗铜)的电极反应式：Cu-2e－=Cu2+(氧化反应)，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，据此分析解答。 【解析】A．电解法精炼粗铜时，需要用纯铜阴极，粗铜作阳极，A错误； B．当消耗之后，阴极可能是其他金属阳离子被还原，B错误； C．电解时，阳极反应之一有，同时含有其他活泼金属原子也放电，C错误； D．粗铜中含有少量铁、锌、镍、银、金等杂质做阳极，银、金不失电子，沉降电解池底部形成阳极泥，所以可用阳极泥来提炼金、银等贵金属，D正确； 故选D。 3．（24-25高二上·江西鹰潭·期中）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流向正极 【答案】B 【解析】A．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； B．电解池中，溶液中阳离子向阴极移动，B正确； C．电解池的阳极上发生氧化反应，C错误； D．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，从阳极经导线流向正极，D错误； 答案选B。 4．（24-25高二上·北京·期中）下列关于金属的腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁表面水膜酸性不强时，正极的主要反应是： B．电化学保护时，被保护的金属上发生还原反应 C．金属制品表面涂油漆的防护措施也利用了电化学原理 D．镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 【答案】C 【解析】A．钢铁表面水膜酸性不强时，钢铁发生吸氧腐蚀，在正极氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，A正确； B．电化学保护，包含外接电源的阴极保护法，牺牲阳极的阴极保护法，被保护金属发生还原反应，B正确； C．金属制品表面涂油漆的防护措施是为了使金属与介质隔离，防止腐蚀，没有利用电化学原理，C错误； D．镀锌铁板在破损后易形成原电池，锌作负极被氧化，铁作正极被保护，同样情况下镀铜铁板破损后，铁作负极被氧化，铜作正极，则铁更易被腐蚀，故镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，D正确； 本题选C。 5．（24-25高二上·福建莆田·期中）下列描述不正确的是 A．将切过咸菜的钢制刀具洗净并擦干可减缓钢铁的电化学锈蚀 B．实施“煤改气”等清洁燃料改造工程，有利于保护环境 C．电热水器用镁棒防止铁质内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法 D．氢燃料电池汽车直接将化学能转化为动能 【答案】D 【解析】A．钢是铁合金，在氯化钠溶液中会发生吸氧腐蚀从而生锈，将切过咸菜的钢制刀具洗净并擦干，能减缓钢铁的电化学锈蚀，故A正确； B．实施“煤改气”等清洁燃料改造工程，可以减少环境污染物的排放，有利于保护环境，故B正确； C．镁活泼性强于铁，形成原电池镁做负极，电热水器用镁棒防止铁质内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法，故C正确； D．氢燃料电池车可直接将化学能转化为电能，电能带动电机，把电能转化为动能，故D错误； 答案选D。 6．（24-25高二上·福建莆田·期中）南京大学开发出一种以太阳能驱动的恒流电解装置，成功实现了从海水中提取金属锂，其工作原理如图。下列说法错误的是 A．铜箔为阴极，发生还原反应 B．阳极区可能有和生成 C．工作时的能量转化形式：太阳能→化学能→电能 D．固体陶瓷膜可让海水中的选择性通过 【答案】C 【分析】根据电解图示，海水的中的经过固体陶瓷膜进入有机电解质，在铜箔上被还原为单质锂，铜箔为阴极，催化电极为阳极，电极反应式为阴极：，阳极：或，据此分析解答。 【解析】A．根据分析，铜箔为阴极，在铜箔上被还原为单质锂，发生还原反应，A正确； B．阳极区可能会发生海水中的氯离子被氧化为氯气或当阳极区附近的氯离子被大量消耗后再发生电解水的反应，所以可能有和生成，B正确； C．工作时的能量转化形式为：太阳能→电能→化学能，C错误； D．因为是在铜箔上被还原为单质锂的，所以固体陶瓷膜可让海水中的选择性通过，D正确； 故答案为：C。 7．（24-25高二上·四川南充·阶段练习）甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是 A．a极为正极 B．从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 【答案】B 【分析】甲烷燃料电池中通入CH4的a电极为负极，通入空气的b电极为正极。 【解析】A．根据分析，通入CH4的a极为负极，A项错误； B．原电池工作时，阳离子从负极经溶液流向正极，则阳离子K+从a极（负极）经溶液流向b极（正极），B项正确； C．工作时，b电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，生成OH-，b极附近溶液的碱性增强，pH会增大，C项错误； D．a极为负极，在KOH溶液中，CH4发生失电子的氧化反应、被氧化成，电极反应为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，D项错误； 答案选B。 8．（24-25高二上·河南郑州·期中）关于下图所示装置的判断，叙述正确的是 A．左边的装置是电解池，右边的装置是原电池 B．该装置中铜为正极，C为负极 C．装置中电子的流向是：a→Cu→经过溶液→C→b D．当铜片的质量变化为12.8g时，a极上消耗的在标准状况下的体积为2.24L 【答案】D 【分析】分析装置，得出左边为原电池：氢氧燃料电池，b为负极，电极反应为：，a为正极，电极反应为：；右边为电解池：与电池正极相连接Cu为阳极，电极反应为：，C为阴极，电极反应为：，根据分析解答。 【解析】A．根据分析，左边的装置是原电池，右边的装置是电解池，A错误； B．右边的装置是电解池，Cu为阳极，C为阴极，B错误； C．电子无法通过溶液，C错误； D．根据分析，利用电子转移守恒，列关系式：，解得，D正确； 故答案为：D。 9．（24-25高二上·江西鹰潭·期中）关于电解原理的应用，以下工艺不正确的是 A．电解精炼铜时，粗铜作阳极 B．铁上电镀铜，铁作阴极 C．氯碱工业，饱和食盐水注入电解槽的阴极室 D．氯碱工业中，电解前必须精制粗食盐水 【答案】C 【解析】A．用电解粗铜来精炼铜时粗铜作阳极，纯铜作阴极，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，因此得到精铜，A正确； B．铁上电镀铜，则铜做阳极，发生反应Cu－2e-=Cu2+，铁做阴极，发生反应Cu2++2e-=Cu，B正确； C．饱和食盐水中的氯离子要在阳极放电，该工艺采用阳离子交换膜，氯离子无法通过阳离子交换膜，所以只有将饱和食盐水注入阳极室氯离子才能在阳极反应，C错误； D．粗盐中含有杂质离子，为防止杂质离子放电产生杂质，需要对食盐进行精制除去杂质后进行电解，D正确； 故选C。 10．（24-25高二上·北京·期中）如图为电镀实验装置，下列有关叙述不正确的是 A．电镀时，待镀铁制品应与直流电源负极相连 B．通电后，溶液中的移向阳极 C．镀铜时，理论上阳极和阴极的质量变化相等 D．待镀铁制品增重0.64g，电路中通过的电子为0.01mol 【答案】D 【分析】电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极。待镀铁制品作阴极发生还原反应，铜片作阳极发生氧化反应。 【解析】A．电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，待镀铁制品作阴极应与直流电源负极相连，A正确； B．电镀时溶液中的阴离子移向阳极，故移向阳极，B正确； C．镀铜时，阴极发生还原反应；铜片作阳极发生氧化反应，理论上阳极减少的铜和阴极的增加的铜的质量相等，C正确； D．待镀铁制品增重0.64g，即阴极生成的铜为0.01mol，根据电极反应式可知电路中通过的电子为0.02mol，D错误； 故答案为：D。 11．（24-25高二上·北京·期中）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池如下图所示。电池的总反应为：，该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由电极经外电路流向复合碳电极 B．正极室溶液的pH降低、负极室溶液的pH升高 C．电极发生反应： D．若有0.112L(标准状况)参与反应，有0.02mol 通过阴离子交换膜移到负极 【答案】B 【分析】根据图示的电池结构，电池的总反应为：，左侧VB2发生失电子的反应生成和，为负极，反应的电极方程式为： ，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，为正极，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析。 【解析】A．原电池中，电子由负极流向正极，故电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，A正确； B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误； C．根据分析，电极发生反应：，C正确； D．若有0.112L(标准状况，为0.005mol)O2参与反应，由O2+4e-+2H2O=4OH-可知转移电子0.02mol，会有0.02molOH-通过阴离子交换膜移到负极，D正确； 故选B。 12．（24-25高二上·河北保定·期中）将溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿出现棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法错误的是 A．铁片腐蚀过程最终生成的铁锈为 B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为 D．铁片腐蚀最严重区域是生锈最多的区域 【答案】D 【分析】铁在负极反应生成亚铁离子，氧气在正极得到电子变为氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁、水、氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁分解变为铁锈。 【解析】A．铁锈环的主要成分是Fe2O3·xH2O，故A正确； B．铁片作负极，发生的氧化反应为，故B正确； C．液滴边缘是正极区，氧气得到电子，其发生的电极反应为，故C正确； D．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域，而是液滴覆盖的圆周中心区，故D错误。 综上所述，答案为D。 13．（24-25高二上·江苏扬州·期中）以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是 A．燃料电池工作时，正极反应式为O2+4H+−4e−=2H2O B．a极是铁，b极是铜时，能达到铁上镀铜的目的 C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同 D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2:7 【答案】B 【分析】电池工作时，O2转化为H2O，由O元素的价态变化，可确定通入O2的电极为正极，通入乙烷的电极为负极；右侧电池为电解池，a电极为阴极，b电极为阳极。 【解析】A．燃料电池工作时，通入O2的电极为正极，O2得电子产物与电解质反应生成H2O，正极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，A不正确； B．往铁上镀铜，则右侧电池为电镀池，铜应作阳极，铁应作阴极，则a极为阴极，应是铁，b极是阳极，应是铜，B正确； C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但由于粗铜中混有铁、锌、金、银等杂质，在电解过程中，Fe、Zn等失电子，而溶液中只有Cu2+在阴极得电子，且粗铜中的金、银会形成阳极泥，所以两极质量变化不相同，C不正确； D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体为O2，电池中消耗乙烷，依据得失电子守恒可建立如下关系式：7O2——28e-——2C2H6，二者的体积之比等于物质的量之比，则为7:2，D不正确； 故选B。 14．（24-25高二上·北京·期中）碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。下列关于两种电池的说法中，正确的是 A．两种电池的负极反应物均为外壳金属 B．两种电池工作时都是MnO2发生氧化反应 C．碱性锌锰电池工作时KOH不参与电极反应 D．碱性锌锰电池中离子导体与电极反应物接触更充分 【答案】D 【解析】A．碱性锌锰电池负极反应物是锌粉，不是金属外壳，A错误； B．两种电池工作时都是MnO2发生还原反应，B错误； C．碱性锌锰电池工作时，负极上Zn被氧化生成Zn(OH)2，其电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，则KOH参与电极反应，C错误； D．碱性锌锰电池中电极反应物是锌粉，与离子导体接触更充分，D正确 答案选D。 15．（24-25高二上·北京·期中）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示。电池的总反应为：。该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极区溶液的pH升高、负极区溶液的pH降低 C．VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-= +2 +4H2O D．若有0.01molVB2参与反应，则有0.16molOH-通过阴离子交换膜移到负极 【答案】D 【分析】根据题目信息可知，VB2电极上失电子发生氧化反应生成、：VB2+16OH--11e-= +2 +4H2O，所以VB2电极为负极，则复合碳电极为正极，电解质溶液显碱性，空气中的氧气得电子发生还原反应生成氢氧根：O2+2H2O+4e-=4OH-； 【解析】A．原电池中，电子由负极经外电路流向正极，故电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极，A正确；B．反应过程中正极生成OH-使正极区溶液的pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小、溶液的pH降低，B正确；C．VB2电极上失电子发生氧化反应生成、：VB2+16OH--11e-=+2 +4H2O，C正确； D．根据电极反应VB2+16OH--11e-=+2 +4H2O 可知，0.01molVB2参与反应失去电子的物质的量为0.11mol电子，有0.11molOH-通过阴离子交换膜移到负极，D错误；答案选D。 16．（24-25高二上·北京·期中）改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 （1）写出电解饱和食盐水的化学方程式 。 （2）将氢燃料电站应用于氯碱工业，其原理示意图如下： ①a极为 (填“正”或“负”)极，电极反应方程式为 。 ②甲装置中， NaOH溶液浓度下降(填“a极区”或“b极区”)。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．移向c极区 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．随着电解的进行，NaCl溶液浓度下降，若不补充，c电极有可能产生氧气 D．d极区流出的溶液浓度不变 （3）向乙装置中的阴极区通入，能够替代水中的获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出在阴极区发生反应的电极反应式 。 （4）若乙装置中阳离子交换膜被破坏，可能产生的不利后果是 (任写一点)。 （5）电解效率的定义：。在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，乙装置中c极产生氯气33.6L(忽略氯气在溶液中的溶解)， 。 【答案】（1） （2）负极 a极区 B、C （3） （4）阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险；阳极区NaCl与阴极区NaOH混合使得制得的NaOH不纯；迁移至阳极区发生反应：，生成氧气，使氯气不纯；迁移至阳极区与生成的氯气发生反应，减少氯气产量等 （5）75% 【分析】氯碱工业原理是采用电解食盐水的方法产生氯气和烧碱，故称为氯碱工业； 根据题目所给图示，甲装置为氢氧燃料电池，乙为电解池，甲装置中氢气进入a极，则a电极为负极，发生氧化反应，b极为正极，发生还原反应，则a电极连接乙装置的d电极为阴极，b电极连接乙装置的c电极为阳极； 【解析】（1）根据分析，氯碱工业原理的方程式为 （2）①根据分析，甲装置为氢氧燃料电池，a电极为负极；a电极发生氧化反应，即； ②根据分析，a电极发生氧化反应，即，消耗氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜向右移动，故a极区NaOH溶液浓度下降； ③A．根据分析，c电极为阳极，阴离子向阴极移动，移向d极区，故A错误；B．根据分析，d电极为阴极，发生还原反应，即，获得氢气可以继续供给甲装置使用，故B正确；C．随着电解过程中氯化钠的减少，若氯化钠溶液浓度降低，继续电解可能会将将溶液中的O元素转变成氧气，故C正确；D．d极发生反应，钠离子通过阳离子交换膜向d电极移动，故随着电解的进行，NaOH浓度增大，D错误；故选BC； （3）若向乙装置阴极区通入氧气，氧气得电子生成氢氧根，其电极反应式为； （4）阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险；阳极区NaCl与阴极区NaOH混合使得制得的NaOH不纯；迁移至阳极区发生反应：，生成氧气，使氯气不纯；迁移至阳极区与生成的氯气发生反应，减少氯气产量等； （5）在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，转移的电子数为，乙装置中c极产生氯气33.6L转移的电子数为， ； 17．（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）化学电镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。回答下列问题： （1）在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示： ①电镀装置图中的“直流电源”的a极为 极，写出Fe电极的电极反应式： 。 ②接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12g，则铁电极增加的质量为 g。 ③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因： 。 （2）氧化亚铜是杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂以及红色玻璃染色剂，利用如图所示装置制备氧化亚铜和精炼铜，已知：该粗铜中含有铁、碳、锌、银等杂质。 ①乙池中电解后 (填“X”或“Y”)电极附近形成的阳极泥的主要成分是 。 ②电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体的原因是 (用电极反应式表示)。 ③若该装置的能量转化率为60%，则当外电路转移电子的物质的量为2mol时可制得 g的Cu2O。 【答案】（1）正 Cu2++2e—=Cu 2.56 铁与铜在潮湿环境中形成原电池，比铜活泼的铁作负极，更易被腐蚀 （2）Y 碳和银 2Cl——2e—=Cl2↑ 86.4 【解析】（1）由图可知，与直流电源正极a相连的铜电极为电镀池的阳极，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，镀件铁做阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜； ①由分析可知，电镀装置图中a极为直流电源的正极，镀件铁做阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2++2e—=Cu，故答案为：正；Cu2++2e—=Cu； ②电镀时，阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的铜的质量，由两个电极质量之差为5.12g可知，铁电极增加的质量为5.12g×=2.56g，故答案为：2.56； ③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀是因为铁与铜在潮湿环境中形成原电池，比铜活泼的铁作负极，更易被腐蚀，故答案为：铁与铜在潮湿环境中形成原电池，比铜活泼的铁作负极，更易被腐蚀； （2）由图可知，甲池中石墨电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，铜电极为阳极，氯离子作用下铜在阳极失去电子发生氧化反应生成三氯合亚铜离子，三氯合亚铜离子与氢氧根离子反应生成氧化亚铜、氯离子和水；乙池中X电极为精炼池的阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，Y电极为阳极，粗铜中锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，银和碳沉入电极底部形成阳极泥； ①由分析可知，Y电极为阳极，粗铜中锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，银和碳沉入电极底部形成阳极泥，故答案为：Y；银和碳； ②电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体的原因是溶液中的氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl——2e—=Cl2↑，故答案为：2Cl——2e—=Cl2↑； ③若该装置的能量转化率为60%，则由得失电子数目守恒可知，当外电路转移电子的物质的量为2mol时可制得氧化亚铜的质量为2mol××60%×144g/mol=86.4g，故答案为：86.4。 ( 17 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$