2026届高三化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 讲义

第六章 化学反应与能量 第26讲 化学反应的热效应 明确 学习目标 课程标准 学习问题 1.了解反应热、焓变的概念，知道常见的吸热反应和放热反应，能分析化学反应中能量变化的原因。 2.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 3.了解燃烧热的概念及能源利用的意义。了解中和反应反应热的测定方法。 4.掌握盖斯定律的内容及意义，并能进行有关反应热的计算。 1.什么是反应热、焓变？常见的吸热反应和放热反应有哪些？ 2.热化学方程式与普通化学方程式有何区别？ 3.什么是燃烧热？怎样测定中和反应的反应热？ 4.对于一个化学反应，若有不同反应途径，其反应热是否相同？常见计算反应热的方法有哪些？ 整合 必备知识 知识点1 反应热 焓变 1.焓变和反应热 （1）反应热 （2）焓和焓变 2.吸热反应与放热反应 （1）从能量高低角度理解 （2）从化学键角度理解 （3）常见的放热反应和吸热反应 放热反应 ①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属与酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等 吸热反应 ①大多数分解反应；②盐的水解； 与反应；④盐酸与碳酸氢钠的反应；⑤碳和水蒸气、和的反应等 3.反应热与活化能的关系 （1）在无催化剂的情况下,为正反应的活化能,为逆反应的活化能,   （2）催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。 ［应用示例］ 根据如图所示的反应，回答下列问题： （1） 该反应是放热反应还是吸热反应？_  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 反应的 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 反应的活化能为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 试在图中用虚线表示在反应中使用催化剂后活化能的变化情况。 【答案】（1） 放热反应 （2） （3） （4） 知识点2 热化学方程式 1.定义：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。 2.意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 如，表示在、条件下，和完全反应生成，放出的热量。 3.热化学方程式的书写 【特别提醒】 （1）需注明反应时的温度和压强。若在、时进行的反应，可不特别注明。 （2）热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数，也可以是分数。 （3）同一反应的与化学计量数成正比。 （4）可逆反应的和实际吸收或放出热量的区别：不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热都表示反应进行到底时的能量变化。 ［应用示例］ 根据所给信息，书写对应的热化学方程式。 （1） （标准状况）在足量 中燃烧生成 气体，放出 热量，其热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 发生催化氧化反应生成气态产物，放出 的热量，其热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 已知：请写出 分解对应的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） （2） （3） 知识点3 燃烧热 能源 1.燃烧热的概念  时，  纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。燃烧热的单位是  。 【注意】“完全燃烧生成指定产物”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：，，，等。注意：生成的水为液态不是气态。 2.燃烧热的意义 甲烷的燃烧热为，它表示在时，  完全燃烧生成  和液态时放出的热量。 【注意】燃烧热指 可燃物燃烧放出的热量，与可燃物的物质的量无关。配平燃烧热的热化学方程式时先把可燃物的化学计量数定为1，再配平其他物质。 3.燃料的选择 能源 （1）燃料的选择原则 （2）能源及利用 【教考衔接】能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理使用和新能源的合理开发是当今社会面临的严峻课题。从近年高考试题来看，有关能源的考查主要体现在燃烧热的判断、热化学方程式的书写及反应热的计算中，通过对反应中的能量变化展现了化学课程对发展的重要价值。 ［应用示例］ 已知 气体完全燃烧生成 气体放出 热量，氢气完全燃烧生成液态水放出 热量，气体完全燃烧生成 气体和液态水放出 热量。 （1） 写出表示氢气燃烧热的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 当 与 完全燃烧生成等量的 时（其中 燃烧的另一产物为液态水），放出的热量之比为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ；分别利用题述三种能源物质燃烧放出的热量使 水沸腾，则消耗的能源物质的质量最小的是_  _  _  _  _  _  ，消耗同温同压下的三种气体体积最小的是_  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） （2） ；； 知识点4 中和反应反应热的测定 1.中和反应反应热及其测定 （1）测定原理 、分别代表酸溶液、碱溶液的质量，反应后生成的溶液的比热容；为生成的物质的量。稀溶液的密度用进行计算。 （2）装置如图 2.测定中和反应反应热的注意事项 （1）隔热层及杯盖的作用是保温、隔热，减少热量损失。 （2）温度计测量完盐酸温度后，要用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。 （3）为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量（盐酸、溶液等体积混合）。 （4）实验时不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是铜丝导热性好，比用玻璃搅拌器误差大。 知识点5 盖斯定律及其应用 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，其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关。 2.盖斯定律的意义 间接计算某些反应的反应热。 3.几个重要转化关系 热化学方程式 方程式系数关系 焓变之间的关系 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ⅠⅡ 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ⅠⅡ / 或 ［应用示例］ 现根据下列3个热化学方程式： ① ② ③ 写出 与 反应生成 和 的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】依据盖斯定律得到即热化学方程式为。 自主练习 1．反应的能量变化关系如图所示。下列关于该反应的说法中，正确的是（ ） A. 断裂、的化学键所吸收的能量小于形成、的化学键所放出的能量 B. 、的总能量一定低于、的总能量 C. 因为该反应为吸热反应，故一定要加热才可发生 D. 的能量一定低于的，的能量一定低于的 【答案】B 【解析】图示反应物的总能量比生成物的总能量低，为吸热反应，则断裂、的化学键所吸收的能量高于形成、的化学键所放出的能量，错误；、的总能量低于、的总能量，正确；吸热反应不一定需要加热，如氢氧化钡与氯化铵晶体的反应，为常温下发生的吸热反应，错误；无法判断的能量是否低于的，的能量是否低于的，错误。 2．下列两组热化学方程式中，有关的比较正确的是（ ） A. ； B. ； C. ； D. ； 【答案】B 【解析】由于转化为要放出热量，所以等物质的量的燃烧生成液态水时放出热量的数值要比生成气态水时的大。等物质的量的与稀醋酸、浓恰好反应生成等物质的量的水，若不考虑浓溶解放热和弱电解质电离吸热，应放出相同的热量，但在实际反应中，浓溶于水时放热，使反应放出的总热量增多；醋酸是弱酸，部分分子在电离过程中要吸热，使反应放热减小。 3．利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知，反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是（ ） A. 该反应的 B. 加入催化剂，该反应的变小 C. 反应物的总能量大于生成物的总能量 D. 如果该反应生成液态，则增大 【答案】C 【解析】根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，错误，正确；加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对反应的无影响，错误；生成液态时释放出的热量更多，更小，错误。 4．汽车尾气中的和污染环境，在汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效减少和的排放。 已知： 回答下列问题： （1） 的燃烧热为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。若、分子中化学键断裂时分别需要吸收、的能量，则分子中化学键断裂时需要吸收的能量为_  _  _  _  _  _  。 （2） 将还原为单质的热化学方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） ；631.75 （2） 【解析】 （1） 燃烧热是指在时，纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，根据题给反应①可知的燃烧热为；等于反应物键能总和减去生成物键能总和，、分子中化学键断裂时分别需要吸收、的能量，根据可知，分子中化学键断裂时需吸收的能量为。 （2） 根据盖斯定律，可得。 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024年 2023年 2022年 2021年 考点1.反应热、焓变 甘肃卷 安徽卷 北京卷 湖北卷 浙江1月卷 湖南卷 广东卷 全国甲卷 考点2.热化学方程式 重庆卷 江苏卷 河北卷 考点3.燃烧热、中和反应反应热的测定 黑吉辽卷 广东卷 海南卷 河北卷 考点4.反应热的计算 山东卷 安徽卷 甘肃卷 湖南卷 江苏卷 广东卷 湖南卷 全国甲卷 湖南卷 广东卷 考点 深度剖析 考点1 反应热、焓变 命题角度1 反应过程中的能量变化图像 例1 [（2024·广东，15）]对反应为中间产物，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，增大，减小。基于以上事实，可能的反应历程示意图（—为无催化剂，为有催化剂）为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】提高反应温度，增大，说明反应的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，减小，说明生成中间产物的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除、选项；加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为，正确。 ［思维过程］催化剂能增大反应速率的原理是降低了反应的活化能，反应决速步骤的活化能越低，反应速率越大，相对来说反应就越易进行。 ［针对训练］ 1．一定条件下，分解生成碳的反应历程如图所示。下列有关说法错误的是（ ） A. 该反应为吸热反应 B. 该反应历程共分3步进行 C. 第3步的正反应活化能最小 D. 第二步反应的大于第三步反应的 【答案】B 【解析】由图可知反应物总能量比生成物总能量低，该反应为吸热反应，正确；由图可知，该反应历程共分为4步，错误；由题图可知，第三步正反应的活化能最小，正确；由图可知第二步为吸热反应，第三步为放热反应，正确。 2．水煤气变换是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。 可知水煤气变换的_  _  0（填“大于”“等于”或“小于”）。该历程中最大能垒（活化能）_  _  ，写出该步骤的化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】小于； 2.02； （或） 【解析】观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量可知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能，该步起始物质为，产物为。 命题角度2 根据键能计算焓变 例2 化学反应的等于反应物中化学键的键能之和与生成物中化学键的键能之和的差，参考下表键能数据和晶体硅与二氧化硅结构模型估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式为，该反应的的值为（ ） 化学键 键能/ 460 498.8 176 二氧化硅 晶体硅 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】根据晶体结构模型可知晶体硅中每个原子与周围的4个硅原子形成正四面体，向空间延伸形成立体网状结构，每个原子与周围的4个原子形成4个，每个为1个原子提供个，所以晶体硅中含有；二氧化硅晶体中每个原子形成4个，二氧化硅晶体中含有，反应热反应物总键能-生成物总键能，所以反应的反应热。 ［针对训练］ 3．已知反应的，、分子中化学键断裂时分别需要吸收、的能量，则分子中化学键断裂时需吸收的能量为_  _  。 【答案】299 【解析】形成和共放出能量，设断裂中化学键吸收能量，则有，得。 4．通常把拆开某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热，化学反应的等于反应物中化学键的键能之和与生成物中化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。 化学键 键能/ 460 360 436 化学键 键能/ 431 176 347 工业上的高纯硅可通过下列反应制取：，该反应的反应热为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】、和分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于共价晶体，可根据共价晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。晶体硅中所含的键为，即制取高纯硅反应的反应热。 【归纳总结】 常见物质中的化学键数目 物质 金刚石 硅 化学键 化学键数/ 2 2 4 物质 化学键 化学键数/ 2 4 8 考点2 热化学方程式 命题角度1 热化学方程式的正误判断 例3 [（2024·四川成都模拟）]下列热化学方程式书写正确的是（ ） A. 液态肼在氧气中燃烧，生成氮气和液态水，放出的热量： B. 与适量反应生成，放出的热量： C. 固体碳与适量水蒸气在高温下反应生成和，吸收的热量： D. 与适量的反应生成，放出的热量： 【答案】A 【解析】项，热化学方程式正确；项，方程式未配平，正确的热化学方程式为，错误；项，未写物质的状态，正确的热化学方程式为，错误；项，反应是可逆反应，与适量的氢气反应生成氨气时放出的热量为，那么完全参与反应，放出的热量肯定多于，错误。 ［针对训练］ 5．、时，甲醇完全燃烧生成和液态，同时放出热量，下列表示该反应的热化学方程式正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】甲醇完全燃烧生成和液态水时放热，则甲醇即甲醇燃烧放出的热量为，热化学方程式为，正确；热化学方程式中水的状态不是气态，错误；甲醇即甲醇燃烧放的热量为，选项中焓变的数值错误，错误；放热反应的焓变的数值为负值，错误。 命题角度2 计算反应热 书写热化学方程式 例4 科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的转变为可再生燃料甲醇。若有与足量恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出的热量，试写出发生反应的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】的物质的量是，二氧化碳参加反应放出的热量，则二氧化碳参加反应放出的热量是，所以该反应的热化学方程式为。 ［针对训练］ 6．将水蒸气与足量单质碳充分反应，生成和一定量的氢气，同时吸收热量，写出该反应的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】，，根据，若水蒸气全部反应，则会生成，所以该反应为可逆反应。水蒸气有剩余，应该根据生成的的量计算反应热。因为生成，吸收热量，则生成，吸收的热量为，即该反应的热化学方程式为。 7．生产液晶显示器过程中使用的化学清洗剂是一种温室气体，其存储能量的能力是的倍，在大气中的寿命可长达740年之久，以下是几种化学键的键能： 化学键 键能/ 941.7 154.8 283.0 请写出和生成气体的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】和生成气体的反应方程式为，。 命题角度3 依据图像书写热化学方程式 例5 [（2023·重庆，17节选）]银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷和乙醛（AA）。由生成的热化学方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】由图可知，生成放出热量，放热焓变为负值，故热化学方程式为。 ［针对训练］ 8．化学反应的能量变化如图所示（假设该反应反应完全）。 写出和反应生成的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 9．钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，如图是用钌基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成液态放出的热量。 根据图示写出该反应的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】根据整个流程可知，和为反应物，产物为，的物质的量为，所以生成液态放出热量，热化学方程式为 。 【归纳总结】 “五看”法判断热化学方程式的正误 一看化学方程式是否配平 二看各物质的聚集状态是否正确 三看的“”“-”符号是否正确 四看反应热的单位是否为“” 五看反应热的数值与化学计量数是否对应 考点3 燃烧热、中和反应反应热的测定 命题角度1 燃烧热 例6 [（2023·海南，7）]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 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】纯物质完全燃烧生成指定的产物放出的热量称为燃烧热。应该为液态，错误；，错误；氢气的燃烧热为，则 ，错误；，正确。 ［针对训练］ 10．油酸甘油酯（相对分子质量为884）在体内代谢时可发生如下反应：。已知燃烧该化合物释放出热量，油酸甘油酯的燃烧热约为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】油酸甘油酯的燃烧热为。 11．汽化时吸收的热量为，的燃烧热为，请写出燃烧热的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】燃烧热是的纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。则燃烧热的热化学方程式为。 命题角度2 中和热 例7 某实验小组用溶液和硫酸溶液进行中和反应反应热的测定。实验装置如图所示。 （1） 仪器的名称是_  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 取溶液和硫酸溶液进行实验，测得起止温度差的平均值为。近似认为溶液和硫酸溶液的密度都是，实验后所得溶液的比热容。则计算得_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （取小数点后一位）。 （3） 上述实验结果与有偏差，产生偏差的原因可能是_  _  _  _  _  _  （填字母）。 .实验装置保温、隔热效果差 .用量筒量取溶液的体积时仰视刻度线读数 .分多次把溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 .用温度计测定溶液起始温度后直接测定溶液的温度 【答案】（1） 玻璃搅拌器 （2） （3） 【解析】 （1） 仪器的名称是玻璃搅拌器。 （2） 。 （3） ，则偏大。项，实验装置保温、隔热效果差，则温差偏小，偏大；项，用量筒量取溶液的体积时仰视刻度线读数，溶液体积偏大，释放的热量偏多，偏小；项，分多次把溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中，在加入过程中导致热量损失，偏大；项，用温度计测定溶液起始温度后直接测定溶液的温度，因温度计上附着的溶液与硫酸反应放热，导致硫酸溶液的起始温度偏高，最终温度差值偏小，偏大。 ［针对训练］ 12．分别向的溶液中加入①浓硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为、、，下列关系正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热；浓、稀硫酸在与反应时还会形成沉淀，、之间形成化学键的过程中也会放出热量。因为放热反应的取负值，故。 13．用盐酸和溶液反应，实验中测得起始温度为，终止温度为，反应后溶液的比热容为，盐酸和溶液的密度都近似认为是，则中和反应生成水时放热（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】代入公式。 【归纳总结】 有关反应热答题的注意事项 1.描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示，还是用表示，其后所跟数值都需要带“”或“-”符号。如：某反应的反应热（或焓变）为或。 2.由于燃烧是放热反应，表示燃烧热时可不带“-”符号。如：某物质的燃烧热为或。 考点4 反应热的计算 命题角度1 盖斯定律 例8 [（2024·全国甲卷，28节选）]已知如下热化学方程式： 计算反应的_  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】将第一个热化学方程式编号定为①，将第二个热化学方程式编号定为②。根据盖斯定律，将热化学方程式①乘以3再加上热化学方程式②，即得热化学方程式的。 ［思维过程］确定待求反应的热化学方程式 找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置（是同侧还是异侧） 利用同侧相加、异侧相减进行处理 根据未知方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数 加减确定待求热化学方程式及反应热。 ［针对训练］ 14．硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程如图所示。 已知： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 则反应_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】根据盖斯定律，由ⅠⅡ-Ⅲ得反应 。 15．[（2022·广东，19节选）]催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （列式表示）。 【答案】 【解析】设反应过程中第一步的产物为，第二步的产物为，则的，的，的，根据盖斯定律可知，的焓变为。 命题角度2 反应热大小的比较 例9 试比较下列各组的大小。 （1） 同一反应，生成物状态不同时 则_  _  （填“ ”“ ”或“”，下同）。 （2） 同一反应，反应物状态不同时 则_  _  。 （3） 两个有联系的不同反应相比 则_  _  。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 例9 设每小题中的两个热化学方程式依次为①式和②式。 （1） ①式式得，由于为吸热过程，即，故，即。 （2） ①式式得，由于为放热过程，即，故，即。 （3） ①式式得，由于该反应为放热反应，即，故，即。 ［针对训练］ 16．已知几种离子反应的热化学方程式如下： ； ； ； 。 下列有关判断正确的是（ ） A. ， B. C. D. 【答案】C 【解析】反应②生成沉淀，为放热反应，，反应③为与强酸发生的中和反应，为放热反应，，错误；反应④除了生成沉淀放热，还有中和反应放热，放出的热量大于反应②，即，错误；根据盖斯定律可知，已知，，故，正确；反应③可表示与强酸发生的中和反应，为弱碱，电离需吸收热量，故，错误。 17．和都是重要的化工产品。磷与氯气反应有如图转化关系。下列叙述正确的是（ ） 已知：在绝热恒容密闭容器中发生反应（1）、反应（2），反应体系的温度均升高。 A. B. C. 、、中，最大 D. 分子中每个原子最外层都达到8电子结构 【答案】A 【解析】根据盖斯定律可知，，正确；液态汽化时吸收热量，故，错误；反应（1）和反应（2）均是放热反应，故反应（3）也是放热反应，结合盖斯定律，最小，错误；分子中原子最外层有10个电子，错误。 【归纳总结】 1.根据盖斯定律计算的步骤和方法 2.“四看法”比较反应热的大小 看物质状态 物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下： 看 的符号 比较反应热大小时带本身的符号比较 看化学计量数 当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的越小，吸热反应的越大 看反应的程度 对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大 高考 真题集训 1．[（2024·安徽，10）]某温度下，在密闭容器中充入一定量的，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应过程示意图符合题意的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】由图可知，反应初期随着时间的推移的浓度逐渐减小，和的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移和的浓度逐渐减小，的浓度继续增大，说明的反应速率大于的反应速率，则反应的活化能小于反应的活化能。同时，两反应都是放热反应，符合要求。 2．[（2024·河北，17节选）]硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下： 。 若正反应的活化能为，则逆反应的活化能_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （用含的代数式表示）。 【答案】 【解析】根据反应热与活化能和关系为正反应活化能-逆反应活化能可知，该反应的。 3．[（2024·山东，20节选）]水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： （Ⅰ） （Ⅱ） （Ⅲ） 的焓变_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （用代数式表示）。 【答案】 【解析】（1）已知三个反应： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 设目标反应为Ⅳ，根据盖斯定律，ⅣⅠⅡⅢ，所以。 4．[（2024·贵州，17节选）]在无氧环境下，经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，芳构化时同时存在如下反应： 已知时有关物质的燃烧热数据如表，则反应ⅱ的_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （用含、、的代数式表示）。 物质 【答案】 【解析】反应 由题给数据可得出以下热化学方程式： ③ ④ ⑤ 依据盖斯定律，将反应得，反应ⅱ的。 5．[（2024·广东，19节选）]反应： 已知： 则反应的_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】 【解析】由已知可得： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. Ⅳ. 由盖斯定律可知，目标反应可由Ⅰ-Ⅱ-ⅢⅣ得到，故题给反应的。 对应训练 基础练 1．全球气候变暖给人类的生存和发展带来了严峻的挑战，在此背景下，“新能源”“低碳”“节能减排”“吃干榨尽”等概念愈来愈受到人们的重视。下列有关说法错误的是（ ） A. 太阳能、地热能、生物质能和核裂变能均属于“新能源” B. “低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料 C. 如图甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想 D. 让煤变成合成气，把煤“吃干榨尽”，实现了煤的清洁、高效利用 【答案】B 【解析】太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核裂变能等是新能源，正确；“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，低碳就是指控制二氧化碳的排放量，错误；从题图分析，甲烷在温和条件下转化为低碳烯烃，控制了二氧化碳的排放，体现了“节能减排”思想，正确；让煤变成合成气，实现了煤的清洁、高效利用，正确。 2．下列所述变化中，前者是吸热反应，后者是放热反应的是（ ） A. 与的反应；氢氧化钠溶于水 B. 点燃的镁条在二氧化碳中继续燃烧；碳酸氢钠分解 C. 灼热的碳与二氧化碳的反应；氢气在氯气中燃烧 D. 酸碱中和；焦炭与高温水蒸气反应 【答案】C 【解析】与的反应属于吸热反应；氢氧化钠溶于水为放热过程但不是放热反应，不符合题意；点燃的镁条在二氧化碳中继续燃烧属于放热反应；碳酸氢钠分解属于吸热反应，不符合题意；灼热的碳与二氧化碳的反应属于吸热反应；氢气在氯气中燃烧属于放热反应，符合题意；酸碱中和反应属于放热反应；焦炭与高温水蒸气反应属于吸热反应，不符合题意。 3．[（2024·广西柳州模拟）]在下，与发生反应的能量变化如图所示。已知：。下列有关说法正确的是（ ） A. 过程Ⅰ为吸收了能量 B. 键的键能为 C. 正反应的活化能大于逆反应 D. 全部分解为与时吸收的热量 【答案】A 【解析】过程Ⅰ为化学键的断裂，需要吸收能量，由盖斯定律可知，过程Ⅰ为吸收了能量，正确；和释放的能量生成，因此键的键能为，错误；总反应为放热反应，说明甲能量比丙大，则正反应的活化能小于逆反应，错误；由热化学方程式 可知，生成需要释放能量，即全部分解为与时吸收的热量，全部分解为与时吸收的热量，错误。 4．物质在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】由盖斯定律可知，，即，正确，错误；的，正确；的，正确。 5．[（2024·湖南长沙模拟）]碳量子点是种新型碳纳米材料，我国化学家研究的一种新型复微合光催化剂［碳量子点/氮化碳（纳米复合物）］可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 复合光催化反应过程中实现了电能到化学能的转化 B. 水分解过程中，作催化剂 C. 若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应 D. 总反应为 【答案】C 【解析】复合光催化反应过程中实现了光能到化学能的转化，错误；为中间产物不属于催化剂，错误；水分解是吸热反应，在此过程中，水的分解分两步，若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应，正确；过程Ⅰ是水分解为氢气和过氧化氢，过程Ⅱ是过氧化氢分解生成水和氧气，整个过程是水分解为氢气和氧气，总反应为 ，错误。 6．某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是（ ） A. 总反应为放热反应 B. 使用催化剂后，活化能不变 C. 反应①是吸热反应，反应②是放热反应 D. 【答案】B 【解析】由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且，、、正确；催化剂能降低反应的活化能，错误。 能力练 7．下列示意图表示正确的是（ ） 甲 乙 丙 丁 A. 甲图表示反应的能量变化 B. 乙图表示碳的燃烧热 C. 丙图表示实验的环境温度为，将物质的量浓度相等、体积分别为、的、溶液混合，混合液的最高温度随的变化（已知） D. 已知稳定性顺序：，反应由两步反应构成，反应过程中的能量变化曲线如丁图 【答案】D 【解析】甲图中反应物总能量高于生成物总能量，是放热反应，错误；乙图体现的是转化成的能量变化，而碳的燃烧热是全部转化成放出的热量，错误；丙图中为时，温度最高，说明此时酸碱反应完全，又因为实验中始终保持，则，由酸碱中和关系式可知，和溶液的浓度不同，错误。 8．生成水的能量关系如图所示，下列说法错误的是（ ） A. B. 若，则 C. 一定条件下，气态原子生成键放出热量，则该条件下 D. 【答案】D 【解析】所示过程为氢分子和氧分子化学键断裂的过程，该过程吸热，故，正确；由于气态水到液态水的过程为放热过程，则，正确；所示过程共形成键，则气态原子生成键放出热量，该条件下，正确；根据盖斯定律，，错误。 9．按要求回答下列问题： （1） 工业上利用甲酸的能量关系转换图如图1所示： 图1 反应的焓变_  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 完全燃烧生成气态水的能量变化和燃烧的能量变化如图2所示。在催化剂作用下，可以还原生成单质、和，写出该反应的热化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 图2 （3） 图3表示在存在下，发生催化氧化的反应过程，则总反应的热化学方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 图3 （4） 在（Ⅲ）铁原子簇表面，以和为原料合成氨的反应机理如下： ① ② ③ ④ 总反应： 则_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （用含、、、的式子表示）。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 （1） 根据题图可得热化学方程式；；。反应可以由得到，由盖斯定律可得。 （2） 根据图像可知：；；根据盖斯定律可知即得到和反应的热化学方程式为 。 （3） 根据盖斯定律，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热都是相同的，由题图可知热化学方程式为 。 （4） 根据盖斯定律，可得，，则。 第27讲 原电池 化学电源 明确 学习目标 课程标准 学习问题 1.了解原电池及常见化学电源的工作原理。 2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池和电解池。 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。 1.什么是原电池？构成原电池的条件有哪些？ 2.原电池装置中电子如何移动？如何书写正、负极的电极反应方程式？ 3.常见的化学电源有哪几类？如何判断燃料电池的正、负极？ 整合 必备知识 知识点1 原电池工作原理及应用 1.概念：把化学能转化为电能的装置。 2.构成条件 （1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生。 （2）二看两电极：一般是金属活动性不同的两电极。 （3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液。 3.工作原理（以铜锌原电池为例） （1）工作原理（以装置Ⅱ为例） Ⅱ 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应     反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由片沿导线流向片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和溶液，移向正极，移向负极 盐桥作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流 （2）两种装置比较 装置Ⅰ中有部分与直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使与隔离，电池效率提高，电流稳定。 Ⅰ 4.原电池原理的应用 （1）设计原电池 以反应为例 ①化合价升高的物质 负极：   ②活泼性较弱的物质 正极：   ③化合价降低的物质 电解质溶液：溶液 示意图 （2）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。如在锌与稀反应时加入少量溶液，与锌发生置换反应生成  ，从而形成微小原电池，加快产生  的速率。 （3）比较金属活动性强弱 如有两种金属和，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到极溶解，极上有气泡产生。由此可判断出是负极、是正极，且金属活动性：  。 （4）用于金属的防护 将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 ［应用示例］ 用A、B、C、D、五块金属片，进行如下实验： （1） A、B用导线相连后，同时浸入稀 溶液中，A极为负极，活动性_  _  _  _  _  _  ； （2） C、D用导线相连后，同时浸入稀 溶液中，电流由 导线，活动性_  _  _  _  _  _  ； （3） A、C相连后，同时浸入稀 溶液中，C极产生大量气泡，活动性_  _  _  _  _  _  ； （4） B、D相连后，同时浸入稀 溶液中，D极发生氧化反应，活动性_  _  _  _  _  _  ； （5） 用惰性电极电解含B离子和 离子的溶液，先析出，活动性_  _  _  _  _  _  ； 综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） （2） （3） （4） （5） ； 知识点2 常见化学电源 1.一次电池 （1）含义 放电后不可再充电的电池。 （2）常见电池 ①碱性锌锰电池 负极：  ； 正极：； 总反应：。 ②锌银电池 负极：； 正极：； 总反应：  。 【教考衔接】（选择性必修1第四章第一节图4-3）教材原型 [（2024·江苏，改编）]（高考真题）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ） A. 电池工作时，发生氧化反应 B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【解析】电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，错误；电池工作时，通过隔膜向负极移动，错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，正确；由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，错误。 2.二次电池 （1）含义 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 （2）铅酸蓄电池 总反应：。 放电时的反应 负极：  ； 正极：  。 充电时的反应 阴极：  ； 阳极：  。 【注意】充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3.燃料电池 （1）含义 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除外，还有、水煤气和、烃类（如）、醇类（如）、醚类（如）、氨、肼（）等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 （2）氢氧燃料电池 ①氢氧燃料电池用作电极，不断充入燃料和氧化剂，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是  。 ②氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应 介质 负极反应式 正极反应式 酸性   中性   碱性 ③燃料电池的燃料除氢气外，还有烃类、肼、醇类、氨、煤气等液体或气体。若用导线相连的两个铂电极插入溶液中，然后向两极分别通入甲醇和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是  ，其最终产物是、，负极反应式是  ；正极反应式是  ；总反应式是  。 【教考衔接】从近年高考试题来看，有关化学电源的考查多为新型电池的分析，情境陌生，侧重考查考生对信息的获取、分析和处理能力以及知识的迁移能力，主要考查考生对氧化还原反应中电子的转移、电极反应式的书写以及电池工作时离子移动方向等内容的理解与应用。 ［应用示例］ 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。 （1） 酸性条件 总反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 正极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 负极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 碱性条件 总反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 正极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 负极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 固体电解质（高温下能传导） 总反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 正极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 负极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 熔融碳酸盐（如熔融）环境下 总反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 正极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 负极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） ；； （2） ；； （3） ；； （4） ；； 自主练习 1．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法错误的是（ ） 干电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 A. 上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B. 干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C. 铅蓄电池工作过程中，每通过电子，负极质量减轻 D. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【答案】C 【解析】干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，正确；在干电池中，作负极，被氧化，正确；铅酸蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，负极质量应该增加而非减小，错误；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，正确。 2．以氨代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，氨燃料电池使用的电解质溶液是溶液，电池反应为。下列有关说法错误的是（ ） A. 氨燃料电池在充电时，在阴极得电子被氧化 B. 氨燃料电池在放电时，负极反应为 C. 以氨代替氢气的主要原因是氨易液化、易储存 D. 燃料电池的能量转化率一般比普通的电池高 【答案】A 【解析】充电时，在阴极得电子被还原，错误；氨燃料电池在放电时，负极反应式为，正极反应式为，正确；比易液化，易储存，更适合大量使用，所以可用代替，正确；燃料电池的能量转化率超过，比普通的电池高，正确。 3．某研究性学习小组根据反应设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为，盐桥中装有饱和溶液。 回答下列问题： （1） 此原电池的正极是石墨_  _  _  _  （填“”或“”），发生_  _  反应。 （2） 电池工作时，盐桥中的移向（填“甲”或“乙”）烧杯。 （3） 写出两烧杯中的电极反应式： 甲_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ， 乙_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 若不考虑溶液的体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为_  _  。 【答案】（1） ；还原 （2） 乙 （3） ； （4） 0.5 【解析】 （1） 根据题目提供的总反应方程式可知，作氧化剂，发生还原反应，故石墨是正极。 （2） 电池工作时，向负极移动，即向乙烧杯移动。 （3） 甲烧杯中的电极反应式为；乙烧杯中的电极反应式为。 （4） 溶液中的浓度由变为，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的的物质的量为，转移的电子为。 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024年 2023年 2022年 2021年 考点1.原电池及其工作原理 安徽卷江苏卷 海南卷辽宁卷广东卷 全国乙卷全国甲卷 广东卷山东卷 考点2.化学电源 河北卷新课标卷全国甲卷北京卷 新课标卷全国乙卷山东卷 广东卷湖南卷 湖南卷河北卷 考点 深度剖析 考点1 原电池及其工作原理 命题角度1 原电池的工作原理 例1 [（2023·广东，6）]负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ） A. 作原电池正极 B. 电子由经活性炭流向 C. 表面发生的电极反应： D. 每消耗标准状况下的，最多去除 【答案】B 【解析】由题图分析可知，在极失去电子发生氧化反应，为负极，错误；电子由负极经活性炭流向正极，正确；溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，错误；每消耗标准状况下的，转移电子，最多去除，错误。 ［思维过程］ ［针对训练］ 1．下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是（ ） 甲 乙 A. 甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应 B. 甲中锌棒直接与稀接触，故甲生成气泡的速率更快 C. 甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移 D. 乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率 【答案】D 【解析】甲不是原电池，错误；甲中锌棒直接与稀接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，错误；甲不是原电池，电解质溶液中的阳离子向锌移动，错误；盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持电中性，提高电池效率，正确。 2．某原电池装置如图所示，当该电池形成闭合回路时，盐桥中的向右做定向移动，下列说法错误的是（ ） A. 反应过程中电极的质量会减小 B. 电极的电极反应式为 C. 反应能够自发进行 D. 、两种金属的还原性强弱顺序为 【答案】A 【解析】盐桥中的向右定向移动，电极为负极，电极为正极。在右侧烧杯内，在电极上得电子生成，附着在表面，所以反应过程中电极的质量将增大，错误；电极为负极，失电子生成进入溶液，电极反应式为，正确；因为在原电池中，失电子生成，得电子生成，总反应为，所以反应能够自发进行，正确；从电池总反应可以看出，、两种金属的还原性强弱顺序为，正确。 【归纳总结】 原电池正、负极判断的一般方法 命题角度2 原电池的工作原理的应用 例2 根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由第一个原电池装置中正、负极的标注可知，该装置在反应过程中失去电子作负极，发生氧化反应，则电极在反应过程中就要发生还原反应，由上可知，的金属性强于；由第二个原电池装置中正、负极的标注可知，在反应过程中失去电子，则电极就要在反应过程中得电子，说明的金属性强于；综上可知三者的金属性强弱顺序为。再根据在氧化还原反应中，由活泼性强的金属能将活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律可知，错误。 ［针对训练］ 3．向两份过量的锌粉、中分别加入等量的稀硫酸，同时向中加入少量的溶液，产生的体积与时间的关系正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】向中加入溶液，置换出，形成原电池，反应速率加快，由于稀硫酸的量相同，过量，最终产生的体积一样多。 4．设计原电池装置证明的氧化性比强。 （1） 负极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 正极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 电池总反应方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 按下列要求，分别画出两个装置图，指出电极材料和电解质溶液： ① 不含盐桥_  _   ② 含盐桥_  _   【答案】（1） （2） （3） （4） ① ② 命题角度3 原电池电极反应式的书写 例3 根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。 （1） 利用反应可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，正极反应式是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 某原电池总反应为，在该原电池中： 负极反应式是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ；正极反应式是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） ； （2） ； 【解析】 （1） 将总方程式拆成氧化反应和还原反应两个半反应，还原剂在负极上发生氧化反应：；氧化剂在正极上发生还原反应：。 （2） 将总方程式拆成氧化反应和还原反应两个半反应，还原剂在负极上发生氧化反应：；氧化剂在正极上发生还原反应：。 ［针对训练］ 5．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（ ） ① ② ③ ④ A. ①②中作负极，③④中作负极 B. ②中作正极，电极反应式为 C. ③中作负极，电极反应式为 D. ④中作正极，电极反应式为 【答案】B 【解析】②中不与溶液反应，而能和溶液反应失去电子，故是负极；③中在浓硝酸中易钝化，和浓硝酸反应失去电子作负极，、错误。②中电池总反应为 ，负极电极反应式为，二者相减得到正极电极反应式为 ，正确。④中是正极，电极反应式为，错误。 6．二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。 电极附近发生的反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，电极附近发生的反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，电池的总反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】； ； 【解析】电极附近发生氧化反应，被氧化为硫酸，故电极为负极，电极为正极，相同条件下，放电过程中：负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电池的总反应为。 【归纳总结】 电极反应式书写的方法 1.电极反应式书写的一般方法 2.已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法 （1）首先写出较简单的电极反应式。 （2）复杂电极反应式总反应式-简单电极反应式。 （3）注意得失电子守恒。 考点2 化学电源 命题角度1 一次电池 例4 [（2024·北京，3）]酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（ ） A. 石墨作电池的负极材料 B. 电池工作时，向负极方向移动 C. 发生氧化反应 D. 锌筒发生的电极反应为 【答案】D 【解析】酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，错误；原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，错误；发生得电子的还原反应，错误；锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应，正确。 ［针对训练］ 7．普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是（ ） 普通锌锰干电池 A. 当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B. 电池负极反应式为 C. 原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 D. 外电路中每通过电子，锌的质量理论上减小 【答案】C 【解析】普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，错误；根据原电池工作原理，负极失电子，错误；由负极的电极反应式可知，每通过电子，消耗锌的质量是，错误。 8．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质溶于混合有机溶剂中，通过电解质迁移至晶格中，生成。下列表述错误的是（ ） A. 电极电势比电极电势低 B. 混合有机溶剂可用浓溶液替代 C. 电池工作时负极反应为 D. 外电路未接通时，电解质溶液中离子不会定向移动 【答案】B 【解析】根据通过电解质迁移至晶格中，可知为正极，为负极，故电极电势比电极电势低，正确；由于金属能与水反应，故混合有机溶剂不能用浓溶液替代，错误；为负极，电池工作时负极上发生氧化反应，正确；外电路未接通时，电解质溶液中离子自由移动，不会定向移动，正确。 命题角度2 二次电池 例5 [（2024·全国甲卷改编）]科学家使用研制了一种可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是（ ） A. 充电时，向阳极方向迁移 B. 充电时，会发生反应 C. 放电时，正极反应有 D. 放电时，电极质量减少，电极生成了 【答案】C 【解析】充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即向阴极方向迁移，错误；放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为，即充电时元素化合价应降低，而选项中元素化合价升高，错误；放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，正确；放电时，电极质量减少（物质的量为），电路中转移电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于，错误。 ［思维过程］首先根据原电池工作原理，分析可充电电池的示意图，然后结合选项问题分析解答。 ［针对训练］ 9．[（2024·福建南平模拟）]锌—空气二次电池具有性能高、寿命长、可充电等优点，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ） A. 充电时极与直流电源的负极相连 B. 放电过程中（标准状况）参与反应时，有由极区向极区迁移 C. 充电过程中极的电极反应为 D. 放电一段时间后，极区大于极区 【答案】D 【解析】放电时极为负极，则充电时极为阴极，阴极与直流电源的负极相连，正确；放电时极为正极，正极的电极反应为，（标准状况）参与反应时，外电路中有电子通过，内电路中有由极区向极区迁移，正确；放电过程中极的电极反应为，则充电过程中极的电极反应为，正确；放电过程中，外电路中有电子通过时，极区消耗，同时有由极区向极区迁移，极区减小；极区保持不变，但溶剂的量减小，即溶液的体积减小，极区增大，故放电一段时间后，极区小于极区，错误。 10．铅酸蓄电池是典型的可充电电池，它的正、负极是惰性材料，电池总反应式为。 回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）： （1） 放电时：正极的电极反应式是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ；电解液中的浓度将变（填“大”或“小”）；当外电路通过电子时，理论上负极板的质量增加。 （2） 在完全放电耗尽和时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成_  _  _  _  _  _  ，B电极上生成_  _  _  _  _  _  _  _  ，此时铅酸蓄电池的正极、负极的极性将_  _  。 【答案】（1） ；小；48 （2） ；；对换 【解析】 （1） 原电池正极上得电子，负极上失电子。根据电池总反应式可得负极反应式为 求得。 （2） 电解池中与电源正极相连的电极（阳极）上失电子，与电源负极相连的电极（阴极）上得电子。则阳极反应为；阴极反应为。根据题图，电解一段时间后，原极变成，原极变成，即铅酸蓄电池的正、负极的极性对换。 命题角度3 燃料电池 例6 [（2024·海南海口模拟）]是重要的燃料，可将其设计成燃料电池，原理如图所示。下列有关叙述正确的是（ ） A. 该电池可将化学能完全转化为电能 B. 该电池工作时，电子由电极经外电路流向电极 C. 电极的电极反应式为 D. 该电池工作时，当外电路中有通过时，极消耗 【答案】C 【解析】电池工作时，主要是化学能转化为电能，但也有其他形式的能量变化，如热能，错误；由示意图可知，极通入，发生氧化反应，极通入，发生还原反应，则为负极，为正极，该电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，错误；电极发生氧化反应，发生的电极反应式为，正确；极的电极反应式为，每消耗转移电子，则当外电路中有通过时，极消耗，由于没有指明是在标准状况下，则其体积不一定是，错误。 ［思维过程］依据原电池工作原理分析燃料电池的结构，明确通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，然后具体分析选项作答。 ［针对训练］ 11．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在左右时供电，电池总反应式为，电池示意图如图所示，下列说法中正确的是（ ） A. 电池工作时，质子向电池的负极迁移 B. 电池工作时，电流由极沿导线流向极 C. 极上发生的电极反应是 D. 极上发生的电极反应是 【答案】B 【解析】通入乙醇的电极极为负极，发生氧化反应；通入氧气的电极极为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子（质子）向电池的正极迁移，错误；电流方向与电子流向相反，电流由极沿导线流向极，正确；极上乙醇应该失电子被氧化，错误；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现，错误。 12．如图所示是一种以液态肼为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在时，可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是（ ） A. 电池内的由电极乙移向电极甲 B. 电池总反应为 C. 当电极甲上有消耗时，电极乙上有参与反应 D. 电池外电路的电子由电极乙移向电极甲 【答案】A 【解析】该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以由电极乙移向电极甲，正确；电池的总反应为，错误；当电极甲上消耗时，电极乙上就有参与反应，但题目没有指明是否处于标准状况，错误；在外电路中，电子由负极（电极甲）移向正极（电极乙），错误。 【归纳总结】 二次电池充、放电时各电极上发生的反应 高考 真题集训 1．[（2024·湖南，1）]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】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，正确；氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应产生的能量进行利用，减少了直接燃烧的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，正确；脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，则充电时，锂离子在正极脱嵌，正确；太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，错误。 2．（2024· 新课标卷，12）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过催化消耗血糖发电，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 B. 电极上通过（Ⅱ）和（Ⅰ）相互转变起催化作用 C. 消耗葡萄糖，理论上电极有电子流入 D. 两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为 【答案】C 【解析】由题中信息可知，电极为负极，发生反应，然后再发生反应；电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为，正确；电极上将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为，在电极上失电子转化成，在这个过程中的质量和化学性质保持不变，因此，通过（Ⅱ）和（Ⅰ）相互转变起催化作用，正确；根据反应可知，参加反应时转移电子，的物质的量为，则消耗葡萄糖时，理论上电极有电子流入，错误；原电池中阳离子从负极移向正极，故在电场驱动下的迁移方向为，正确。 3．[（2024·安徽，11）]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（局部结构如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是（ ） A. 标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B. 电池总反应为 C. 充电时，阴极被还原的主要来自 D. 放电时，消耗，理论上转移电子 【答案】C 【解析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌，正极是超分子材料；负极的电极反应式为，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为；正极上发生反应，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为。标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在共价键，还有由提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，正确；由以上分析可知，该电池总反应为，正确；充电时，阴极电极反应式为，被还原的主要来自电解质溶液，错误；放电时，负极的电极反应式为，因此消耗（物质的量为），理论上转移电子，正确。 4． 新课标卷，10一种以和为电极、水溶液为电解质溶液的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是（ ） A. 放电时为正极 B. 放电时由负极向正极迁移 C. 充电总反应： D. 充电阳极反应： 【答案】C 【解析】由题中信息可知，该电池中为负极、为正极，电池的总反应为。由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，正确；为负极，放电时失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，正确；电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，错误；充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，正确。 5．[（2024·浙江6月选考，19节选）]氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。该电池以恒定电流工作14分钟，消耗体积为，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为_  _  _  _  _  _  _  _  。［已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量电流 时间；；。］ 【答案】； 【解析】根据题干信息，该燃料电池中通入的一极为负极，通入的一极为正极，故正极的电极反应式为；该条件下，的物质的量为，工作时，失去电子，所带电荷量为，工作电荷量为，则该电池将化学能转化为电能的转化率。 对应训练 基础练 1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ） A. 铜电极上发生氧化反应 B. 电池工作一段时间后，甲池的减小 C. 电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D. 阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 【答案】C 【解析】铜电极为正极，发生还原反应，错误；由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的不变，错误；在乙池中发生反应，同时甲池中的通过阳离子交换膜进入乙池中，由于，故乙池溶液的总质量增加，正确；阴离子不能通过交换膜，错误。 2．、、、四种金属，已知：；、用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，表面有大量气泡逸出；、用导线连接放入的硫酸盐溶液中，电极反应为，。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由①知，还原性；、用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，表面有大量气泡逸出，说明作原电池的正极，故还原性；、构成的原电池中，作负极，故还原性；综合上述分析可知，还原性，正确。 3．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是（ ） A. 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极 B. 电极Ⅱ的电极反应式为 C. 该原电池的总反应为 D. 盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子 【答案】C 【解析】电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为，错误；电极Ⅱ为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为，错误；该原电池的总反应为，正确；盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子，使溶液保持电中性，错误。 4．镁—空气电池广泛应用于海洋探索等领域。该电池在工作时，下列说法错误的是（ ） A. 空气中的是正极反应物 B. 电极的反应为 C. 电子的移动方向为镁电极 导线 正极 D. 当外电路转移电子时，理论上有空气（标准状况下）参与反应 【答案】D 【解析】空气中的在正极得到电子，是正极反应物，正确；在负极失电子生成，电极的反应为，正确；电子从负极经过导线流向正极，正确；由正极电极反应式有，当外电路中转移电子时，消耗氧气，即（标准状况下），但空气中氧气只占，所以空气不止，错误。 5．燃料电池是燃料（如、、、等）与氧气（或空气）反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷燃料电池的说法正确的是（ ） A. 通入完全反应后，有电子发生转移 B. 负极反应式为 C. 该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强 D. 燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能 【答案】C 【解析】气体所处的状态未知，不能计算的物质的量，错误；乙烷燃料电池中，负极上乙烷失去电子发生氧化反应，电解质溶液呈碱性，则其电极反应式为，错误；该电池工作时，正极反应为，生成，正极附近溶液的碱性增强，正确；燃料的化学能不能全部转化为电能，还转化为热能等其他形式的能量，错误。 6．[（2023·辽宁，11）]某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应为 【答案】B 【解析】该储能电池放电时，为负极，失电子结合生成，则多孔碳电极为正极，正极上得电子转化为；充电时，多孔碳电极为阳极，失电子生成，电极为阴极，得电子生成和。放电时负极上失电子结合生成附着在负极上，负极质量增大，错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的通过质子交换膜移向右侧，错误；充电时，总反应为，错误。 能力练 7．[（2024·广东湛江模拟）]如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹起、流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是（ ） A. 电子由氧气通入的电极流出 B. 质子通过质子交换膜从负极流向正极 C. 每消耗，会产生醋酸 D. 左侧电极表面发生的反应为 【答案】B 【解析】由图可知，氧气通入的电极作电池正极，电子流入正极，错误；电池工作时，质子通过质子交换膜从负极流向正极，正确；不是标准状况下，的物质的量无法判断，错误；左侧电极表面发生的反应为，错误。 8．[（河北2024名校联考）]我国科学家提出了一种可完全生物降解的锌—钼原电池，是实现生物可吸收电子药物的重要电源，结构如图所示。已知电池使用过程中会在表面形成一层薄膜。下列说法正确的是（ ） A. 作原电池负极，其质量逐渐减小 B. 该电池在放电过程中，水凝胶的不变 C. 表面发生的电极反应为 D. 电路中转移电子时，理论上消耗 【答案】B 【解析】是负极，失去电子发生氧化反应，表面生成一层薄膜，质量增加，错误；该电池的总反应为，故在放电过程中，水凝胶的不变，正确；是负极，电极反应式为，错误；电路中每消耗，转移电子，故转移电子时，理论上消耗，错误。 9．[（2024·江西九江模拟）]科学家研制出了一种薄如纸片，可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上，形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为。下列有关说法正确的是（ ） A. 电池的正极反应式为 B. 涂在纸上的电极材料是和 C. 每生成，电池中转移个电子 D. 电池中既是氧化产物又是还原产物 【答案】B 【解析】锰元素化合价降低，被还原，应为原电池的正极，电解质溶液为碱性才能与共存，电极反应式为，错误；为原电池的负极，为正极，涂在纸上的电极材料是和，正确;由，每生成转移电子，电池中转移个电子，错误;元素化合价升高，是氧化产物，被还原，是还原产物，错误。 10．[（2024·湖南衡阳模拟）]我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂，并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ） A. 放电时，向电极移动 B. 放电一段时间后，溶液的浓度增大 C. 放电时， D. 外电路中每转移，理论上电极上消耗 【答案】B 【解析】为负极，为正极，放电时，向电极移动，正确;总反应为，放电一段时间后，溶液的浓度不变,错误;放电时，正极得到电子，反应为，正确;为负极，电极反应为,外电路中每转移，理论上电极上消耗，正确。 11． （1） 含乙酸钠和氯苯（）的废水可以利用微化学电池除去，其原理如图所示。 ① A极的电极反应式为_  _  。 ② 每生成，有_  _  电子发生转移。 ③ 一段时间后，电解质溶液的_  _  （填“升高”或“降低”） （2） 如图是最近研发的可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许通过，电池反应为。 ① 放电时，负极反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ② 充电时，电极发生_  _  （填“脱嵌”或“嵌入”，后同），放电时发生_  _  。 ③ 充电时，当转移电子时，理论上左室中电解质的质量减轻_  _  。 【答案】① ② 4 ③ 降低 （2） ① ② 脱嵌；嵌入 ③ 2.6 【解析】 ① 极碳元素化合价升高，为负极，是正极，正极上发生得电子的还原反应 。 ② 为负极，发生氧化反应，电极方程式为，每生成，有发生转移。 ③ 电池总反应式为 ，反应生成，一段时间后，电解质溶液的降低。 （2） ① 由总反应式可知，放电时为原电池反应，化合价升高被氧化作为负极，电极反应式为。 ② 正极反应为，电极发生嵌入，充电时，阳极发生，电极发生脱嵌。 ③ 阴极发生，转移电子时，有从右室通过锂离子导体膜移入左室，左室电解质中有得电子生成沉积在钙电极上，故左室中电解质的质量减轻。 高考热点10 形式各异的新型化学电源 题型分析 新型化学电源是高考热点之一，题目涉及的考点主要有浓差电池、微生物燃料电池、液流电池、锂离子电池等。此类题目以传统化学电源为基础，考查学生的迁移应用能力，凸显了化学学科特点和化学研究基本方法，考查内容新颖、综合性强。 题型1 浓差电池 1．以浓差电池（电解质溶液浓度不同造成电势差）为电源，用石墨作电极将转化为高纯的装置如图。下列说法错误的是（ ） A. 的电极反应式为 B. 离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜, C. 工作时，电极附近溶液的降低 D. 电解停止时，理论上和电极的质量差为 【答案】B 【解析】为正极，正极发生反应，正确；电极为阳极，发生电极反应，消耗了，则丙室内阴离子浓度降低，电极为阴极，发生电极反应，丁室内阴离子浓度增大，为保持两侧电荷守恒，可以使丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以使乙中氢氧根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，错误;电极为阳极，发生电极反应，消耗了，碱性减弱，减小，正确;电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度同时由降低到，负极区硫酸铜溶液同时由上升到，正极反应可还原的物质的量为，正极质量增加，电路中转移电子，负极反应为，转移电子时，负极消耗单质，质量减少，理论上和电极的质量差为，正确。 【归纳总结】 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 题型2 微生物燃料电池 2．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水（以含的溶液为例）。下列说法错误的是（ ） A. 负极反应为 B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C. 当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐 D. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为 【答案】B 【解析】由题图可知，极为负极，极为正极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，错误；电路中有电子通过时，则电解质溶液中有钠离子移向正极，氯离子移向负极，正确；负极反应为，正极反应为 ，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为，、正确。 【归纳总结】 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介质在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂（如氧气）在正极得到电子被还原。 题型3 液流电池 3．[（2024·广东广州模拟）]一种简单钒液流电池的结构及工作原理示意图所示，下列说法错误的是（ ） A. 放电时，从极区向极区移动 B. 充电时，电极是阳极 C. 每消耗，有通过质子交换膜 D. 充电时的总反应: 【答案】C 【解析】放电时，为正极，电极反应式为，正极反应消耗，从极区向极区移动，正确;充电时，转化为，失电子，为阳极,正确;根据中电极方程式可知，每消耗,得到，虽然消耗，但内外电路通过的电量相等，因此只有通过质子交换膜，错误;充电时，极转化为，总反应为，正确。 【归纳总结】 液流电池一种新的蓄能电池，其电解质溶液（储能介质）存储在电池外部的电解液储罐中，电池内部正负极之间由离子交换膜分隔成彼此相互独立的两室（正极侧与负极侧），电池工作时正负极电解液由各自的送液泵强制通过各自反应室循环流动，参与电化学反应。具有容量高、使用领域（环境）广、循环使用寿命长的特点。 题型4 锂离子电池 4．利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为，其工作原理如图。下列关于该电池的说法错误的是（ ） A. 该电池若用隔膜，可选用阳离子交换膜 B. 对废旧的该电池进行“放电处理”，让从石墨烯中脱出有利于回收 C. 放电时，正极的电极反应为 D. 充电时，电路中每转移，石墨烯电极质量增加 【答案】D 【解析】该电池通过锂离子定向移动导电，该电池若用隔膜，可选用阳离子交换膜，正确；石墨烯是负极，放电时，阳离子向正极移动，从石墨烯中脱出有利于回收，正确；放电时，正极得电子发生还原反应，电极反应为，正确；充电时，电路中每转移，有进入负极，石墨烯电极质量增加，错误。 【归纳总结】 锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化-还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。锂离子电池充电时阴极反应式一般为；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：。锂离子电池的正极材料一般为含的化合物，目前已商业化的正极材料有、、等。 对应训练 1．[（四川2025高考适应性测试）]我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水性电池，其工作示意图如下。下列说法错误的是（ ） A. 放电时，从负极向正极迁移 B. 放电时，的生成说明具有两性 C. 充电时，电池总反应为 D. 充电时，若生成，则有穿过离子交换膜 【答案】D 【解析】由电池装置图可知，放电时为负极，电极反应为，多孔碳为正极，电极反应为；充电时为阴极，电极反应为，多孔碳为阳极，电极反应为。放电为原电池，原电池中向正极移动，正确；碱性环境中有生成说明能与碱反应，既能与酸反应又能与碱反应说明有两性，正确；充电为电解池，根据分析，总反应为阴阳两极的加和，，正确；由电极反应，生成转移电子物质的量为，应有穿过离子交换膜，错误。 2．下图是“海水—河水”浓差电池装置（不考虑溶解氧的影响），其中、均为复合电极，电池工作过程中得失电子的元素仅有元素。下列说法正确的是（ ） A. 的电极反应式为 B. 内电路中，由极区向极区迁移 C. 工作一段时间后，两极溶液的浓度差减小 D. 电路中转移时，理论上极区模拟河水的质量增加 【答案】C 【解析】由图示可知,电极失去电子，为负极,的电极反应式为，错误;原电池中，阳离子向正极移动，则内电路中，由极区向极区迁移，错误;工作一段时间后，电极消耗,电极生成，由极区向极区迁移，则两极溶液的浓度差减小，正确;极的电极反应为,电路中转移时,理论上极区生成,且有由极区迁移到极区，河水的质量增加，错误。 3．[（2024·辽宁六校协作体开学考试）]我国科学家设计的“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ） A. A电极为正极 B. 从海底沉积层通过交接面向海水层移动 C. 负极的电极反应式为 D. 高温下微生物蛋白质变性失活，故升温不一定能提高电池的效率 【答案】C 【解析】由图可知，电极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以电极是正极，电极是负极，据此解答。由分析可知，电极是正极，电极是负极，正确；电极是正极，电极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动，正确；在微生物作用下与硫酸根离子反应生成和，并不是在负极的电极反应，负极上失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为，错误；微生物蛋白质高温条件下会失活，故升温不一定能提高电池的效率，正确。 4．液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。如图为一种中性液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是（ ） A. 充电时电极A连电源负极 B. 放电时正极电极反应为 C. 放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小 D. 充电时阴极电极反应： 【答案】C 【解析】由图可知，放电时，电极为负极，电极反应式为，放电时负极区离子浓度减小，错误；电极为正极，电极反应式为，正确；充电时，电极连电源负极，作电解池的阴极，电极反应式为，、正确。 第28讲 电解池 金属的腐蚀与防护 明确 学习目标 课程标准 学习问题 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。 1.什么是电解池？如何判断电解池的阴极和阳极？ 2.电解池原理在工业上有哪些应用？ 3.钢铁生锈的原理是什么？如何进行防护？ 整合 必备知识 知识点1 电解池及工作原理 1.电解与电解池 2.电解池工作原理（以电解 溶液为例） （1）从电子、离子、电流的移动方向角度理解电解池的工作原理 ①电子移动方向： 电源负极 电解池阴极；电解池的阳极 电源的正极。 ②离子移动方向： 阳离子：移向电解池阴极；阴离子：移向电解池阳极。 ③电流移动方向： 电源的正极 电解池阳极；电解池阴极 电源负极。 【注意】电子不下水，离子不上线。 3.电解规律 （1）阳极放电规律 ①活性电极（除、以外的金属材料作电极），电极材料失电子，生成金属阳离子。 ②惰性电极、、石墨，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序： 含氧酸根离子。 、、、放电，产物分别是、、、；若放电，则得到和。 （2）阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：（酸）（水）。 【注意】电解水溶液时，、、、不可能在阴极放电。 （3）用惰性电极电解不同类型电解质溶液 ①电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 阴极： 阳极： 总反应式： 增大 加水 ②电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 阴极： 阳极： 总反应式： 减小 通入 阴极： 阳极： 总反应式： 加固体 ③电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 、（放生碱） 阳极： 阴极： 总反应式： 减小并生成新电解质 通入 、（放生酸） 阳极： 阴极： 总反应式： 减小并生成新电解质 加 ［应用示例］ 根据对电解规律的理解，用惰性电极电解 和 的混合溶液，可看作三个电解阶段。 ①第一阶段：相当于电解_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  溶液，电解总反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； ②第二阶段：相当于电解_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  溶液，电解总反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； ③第三阶段：相当于电解_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，电解总反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】； ； ； ； 溶液； 知识点2 电解原理的应用 1.电解饱和食盐水 （1）反应原理 阳极： （氧化反应）； 阴极：（还原反应）； 总反应化学方程式： ； 总反应离子方程式： 。 （2）氯碱工业 ①含义 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 ②离子交换膜法的生产过程 2.电镀与电解精炼铜 （1）电镀 ①概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 ②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 （2）电解精炼铜 3.电冶金 （1）本质为，利用电解熔融盐（或氧化物）的方法来冶炼活泼金属、、、等。 （2）实例 ①冶炼钠 阳极反应式：  ； 阴极反应式：  。 ②冶炼镁 阳极反应式：  ； 阴极反应式：  。 ③冶炼铝 阳极反应式：  ； 阴极反应式：  。 【教考衔接】电解原理应用广泛，从近年高考试题来看，有关考查多为工业生产电解原理的基本应用及新型电解装置的分析，主要考查考生对装置中电子的转移、电极反应式的书写、离子交换膜的判断以及电解池的有关计算等内容。其情境新颖，侧重考查考生对信息的分析处理能力以及知识的应用能力。 ［应用示例］ 某小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。 （1） 该电解槽的阴极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。此时通过阴离子交换膜的离子数_  _  （填“大于”“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。 （2） 制得的氢氧化钾溶液从出口_  _  _  _  （填“A”“B”“C”或“D”）导出。 【答案】（1） ；小于 （2） D 【解析】 （1） 阴极水电离的氢离子放电生成氢气：，为保持中间硫酸钾溶液呈电中性，阴离子交换膜通过一个硫酸根离子时，阳离子交换膜应同时通过2个钾离子，故答案为小于。 （2） 阴极产生氢气的同时也产生氢氧根离子，中间硫酸钾溶液中钾离子从阳离子交换膜向阴极移动，故氢氧化钾溶液从口导出，口导出的是氢气。 知识点3 金属的腐蚀与防护 1.金属的腐蚀 （1）金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，发生氧化反应。 （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 条件 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 ②析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例） 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 电极反应 负极 正极 总反应式 联系 吸氧腐蚀更普遍 2.金属的防护 （1）改变金属材料的组成 如制成合金、不锈钢等。 （2）在金属表面覆盖保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 （3）电化学保护法 ①牺牲阳极法——原电池原理 .负极：比被保护金属活泼的金属； .正极：被保护的金属设备。 【注意】此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极法。 ②外加电流法——电解原理 .阴极：被保护的金属设备； .阳极：惰性金属。 3.金属腐蚀快慢的判断 （1）对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀。 （2）对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中 弱电解质溶液中 非电解质溶液中（浓度相同）。 （3）活动性不同的两种金属组成的原电池，活动性强的金属腐蚀越快。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。 ［应用示例］ 如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为_  _  _  _  _  _  （填序号）。 【答案】⑤④②①③⑥ 【解析】②③④均为原电池，③中为正极，被保护；②④中为负极，均被腐蚀，但和的金属活动性差别大于和的，活动性差别越大，腐蚀越快，故原电池中被腐蚀的较快。⑤中接电源正极作阳极，作阴极，加快了的腐蚀。⑥中接电源负极作阴极，作阳极，防止了的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。 自主练习 1．下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】当铁棒作为原电池的正极或作为电解池的阴极时不被腐蚀。 2．如图是模拟铁制品镀铜工艺的装置，下列说法正确的是（ ） A. 电极上发生还原反应 B. 电极为铜 C. 电解质溶液可以是溶液 D. 电镀过程中，溶液中浓度不断减小 【答案】C 【解析】由图可知，该装置为电镀池，与直流电源正极相连的电极为铜，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，与负极相连的电极为铁制品，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电解质溶液为可溶性铜盐，电镀过程中，溶液中铜离子浓度不变。与直流电源正极相连的电极为铜，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，错误；由分析可知，与负极相连的电极为铁制品，错误；该装置为电镀池，电解质溶液为可溶性铜盐，可以是硫酸铜溶液，正确；电镀过程中，溶液中铜离子浓度不变，错误。 3．用石墨作电极，电解稀溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是（ ） A. 逸出气体的体积：电极 电极B B. 一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体 C. 电极A附近呈红色，电极B附近呈蓝色 D. 电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 【答案】D 【解析】用惰性电极电解溶液，电极为阴极，电极为阳极。、移向电极，在电极放电，产生，电极附近，石蕊溶液变红，、移向电极，电极上放电产生，电极附近，石蕊溶液变蓝，产生和的体积之比为，、、错误；惰性电极电解稀的溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈中性，正确。 4．某同学设计一个燃料电池（如图所示），目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中为阳离子交换膜。 根据要求回答相关问题： （1） 通入氢气的电极为_  _  （填“正极”或“负极”），该电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 石墨电极为_  _  （填“阳极”或“阴极”），反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，_  _  （填“铁极”或“石墨极”）区的溶液先变红。 （3） 如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_  _  （填“增大”“减小”或“不变”）。精铜电极上的电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 负极； （2） 阳极；铁极 （3） 减小； 【解析】 （1） 通入氢气的电极为负极，电解质溶液是碱性的，该电极反应式为。 （2） 石墨电极与电源的正极连接，石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的在阴极电极放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。 （3） 粗铜中比铜活动性强的金属失去电子被氧化，溶液中的铜离子得到电子被还原，因此硫酸铜溶液浓度将减小；精铜电极上的电极反应式为。 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024年 2023年 2022年 2021年 考点1.电解池及其工作原理 甘肃卷 湖南卷 广东卷 湖北卷 辽宁卷 广东卷 湖南卷 山东卷 湖南卷 考点2.电解原理的应用 黑吉辽卷 湖北卷 山东卷 江苏卷 全国甲卷 湖南卷 北京卷 重庆卷 广东卷 广东卷 全国甲卷 全国乙卷 考点3.金属的腐蚀与防护 广东卷 湖北卷 广东卷 广东卷 广东卷 考点 深度剖析 考点1 电解池及其工作原理 命题角度1 电解原理及电解规律 例1 [（2023·浙江1月选考，11）]在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，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： C. 该体系中，石墨优先于参与反应 D. 电解时，阳离子向石墨电极移动 【答案】C 【解析】由题图可知，在外加电源下石墨电极上转化为，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极作阴极，和获得电子生成电池材料，电极反应为，、错误；根据题图中信息可知，该体系中，石墨优先于参与反应，正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极移动，错误。 ［思维过程］阅读题干明确电池类型，然后分析该电解池结构，最后分析选项说法是否合理。 ［针对训练］ 1．如图所示为一电解池装置，形管内装有电解液，A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连。 （1） 若A、B都是惰性电极，电解质溶液是饱和溶液，实验开始时，同时在形管两边各滴入几滴酚酞试剂，试判断： ① 电极是极（填“正”或“负”），B电极是极（填“阴”或“阳”）。 ② A电极上的电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，B电极上的电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ③ 检验A电极上产物的方法是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 若图示装置为用惰性电极电解溶液的装置，其中阴极上析出的质量为，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ；常温下，若将电解后的溶液稀释至，则溶液的约为_  _  ；若将溶液恢复至原状态，需加入_  _  固体。 【答案】① 正；阴 ② ； ③ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在A电极附近，试纸变蓝，则证明A电极上的产物为氯气 （2） ；1；4.0 【解析】 （1） 根据电流的方向可知，电极为电源的正极，电极为电源的负极。电极为阳极，发生氧化反应，电极为阴极，发生还原反应。氯气可用湿润的淀粉—碘化钾试纸检验。 （2） 用惰性电极电解溶液时，阳极反应式为，阴极反应式为，根据得失电子守恒可知，，即标准状况下；根据反应可知，电解后溶液中，所以，；电解后生成的物质的量为，根据铜原子守恒，若将溶液恢复至原状态，需加入，即固体。 命题角度2 电极反应方程式的书写 例2 电解制备，其工作原理如图所示。 电解时，阴极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ；阳极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 总反应的离子方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】； ； 【解析】根据电解制备的工作原理示意图知：在阴极被还原为，在阳极被氧化为，阴极反应式为，阳极反应式为，总反应式为。 ［针对训练］ 2．按要求书写电极反应式和总反应式： （1） 用惰性电极电解溶液 阳极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 阴极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 总反应离子方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 以铝材为阳极，电解溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 阴极反应式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ； 总反应方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 电解溶液可制备，其阳极的电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） ；； （2） ；； （3） 3．电解溶液原理如图所示： 阳极的电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，阴极产生的物质A的化学式为_  _  _  _  _  _  。 【答案】； 【解析】电解时阳极区碳酸钠溶液中水电离的失电子产生，同时生成，电极反应式为 ；阴极区水电离的得电子产生，物质的化学式为。 【归纳总结】 1.分析电解过程的思维流程 2.电解池电极反应式的书写思路 （1）用惰性电极电解，分析溶液中的阴、阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 （2）金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。 （3）在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。 考点2 电解原理的应用 命题角度1 电解原理的基本应用 例3 [（2023·浙江6月选考，13）]氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法错误的是（ ） 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 C. 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液 D. 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【解析】电极是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极接电源正极，发生氧化反应，正确；电极为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为，错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，正确；改进设计中通入氧气，提高了电极处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，正确。 ［针对训练］ 4．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性）（ ） A. 阳极发生还原反应，其电极反应式： B. 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C. 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有和 D. 电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍 【答案】D 【解析】电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有，则阳极发生氧化反应，电极反应式为，，，阴极电极反应式为，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有、、，电解槽底部的阳极泥中只有铜和铂，没有锌、铁、镍，、、错误，正确。 5．工业上采用电解的方法来制备活泼金属铝，原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 阳极的电极反应式为 B. 电解过程中，每产生，转移电子 C. 若产生铝时，阳极损失石墨，则石墨被氧化为、的物质的量之比为 D. 加入冰晶石的目的是增强熔融电解质的导电性 【答案】C 【解析】根据原理图可知，石墨电极作阳极，阳极的电极反应式为 ，石墨衬里坩埚作阴极，阴极的电极反应式为，错误；由阳极的电极反应式 可知，电解过程中，每产生，转移电子的物质的量为,错误；当产生铝时，电解过程中转移了电子，此时阳极损失石墨，设生成的、的物质的量分别为、，根据碳原子守恒和得失电子守恒可得：、，解得、，正确；加入冰晶石的主要目的是使氧化铝在较低温度下熔融，错误。 命题角度2 电解池的有关计算 例4 某化学兴趣小组设计如下实验，探究电解过程中溶液的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是（ ） A. 硝酸银溶液物质的量浓度为 B. 若进行到时刻共有气体（标准状况）产生，则外电路有电子通过 C. 若使用甲烷燃料电池为电源，时，理论上负极消耗的气体的物质的量为 D. 电解到时刻，加入可使溶液复原 【答案】B 【解析】由图可知，时刻恰好完全消耗，此时溶液，，即，所以，正确；反应进行到时刻时产生的为，若进行到时刻共产生标准状况下（即气体），则时刻产生气体，结合时发生反应 ,可知共产生，故外电路有电子通过，错误;反应进行到时刻电路中通过的电子为，甲烷燃料电池中甲烷与转移电子的关系为，故燃料电池负极消耗的甲烷的物质的量为,正确;电解到时刻析出和，加入即可恰好使溶液恢复至电解前状态，正确。 ［思维过程］阅读题目并分析相关数据，从图像中提取关键信息“电解 溶液”，即硝酸银并非是足量的。然后根据 随电解时间变化的图像，分析 变化与电解过程的关系，明确电解的第一阶段是电解硝酸银溶液，而第二阶段是水被电解。 ［针对训练］ 6．用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供电子时停止通电。若此溶液体积为，则所得电解液的是（ ） A. 1 B. 8 C. 13 D. 14 【答案】C 【解析】电解饱和食盐水时供给电子，则消耗的的物质的量为，同时产生的物质的量为，溶液体积为，。 7．利用电化学原理，将、和熔融制成燃料电池，模拟工业电解法精炼银，装置如图所示。 （1） 甲池工作时，转变成绿色硝化剂，可循环使用，则石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 若电解一段时间，电路转移电子，乙中阴极得到，则该电解池的电解效率为_  _  %。（保留小数点后一位。通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比叫作电解效率） 【答案】（1） （2） 66.7 【解析】 （1） 石墨Ⅱ为电池的正极，得电子转化为，附近发生的电极反应式为。 （2） 阴极的电极反应式为，电路转移电子，理论上产生的质量为，实际得到，则该电解池的电解效率为。 命题角度3 多池、多室电化学装置 例5 转化是环保和资源利用的研究课题。将烧碱吸收后的溶液加入如图装置，可以回收单质硫，甲为二甲醚空气燃料电池。下列推断正确的是（ ） A. 极充入空气 B. 电子移动方向： 溶液 C. 电解后，乙装置右池中减小 D. 极反应式为 【答案】D 【解析】甲为原电池，乙为电解池，电解池右侧有产生，则极为阴极，极为阳极，连接的极为原电池的正极，发生还原反应，所以极应充入空气，错误；电子不进入溶液，错误；乙装置右池中发生的电极反应为，氢氧化钠溶液浓度增大，错误；极的电极反应式为，正确。 ［思维过程］电解池与外电源连接时，遵循“阴接负、阳接正”原则。乙为电解池，极为阴极，极为阳极；甲为原电池，极为负极，极为正极。 ［针对训练］ 8．某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是（ ） A. 乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向电极 B. 甲池通入的电极反应式为 C. 反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原来的状态 D. 甲池中消耗（标准状况下），此时丙池中理论上最多产生固体 【答案】B 【解析】甲池为燃料电池，通入甲烷的是负极，通入氧气的是正极，电流由正极流出经过乙、丙池最终流向负极。乙、丙池是电解池，乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，电极为阴极，丙池中，阳极是与乙池相连的电极，发生的是氯离子失去电子的氧化反应，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气。乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，电极为阴极，电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向电极，正确；甲池通入的电极为负极，失去电子，电极反应式为，错误；乙池发生的是电解池反应，两极析出的分别是和，因此加入或后溶液能够复原，正确；甲池中正极电极反应式为，（标准状况下）物质的量为，转移电子，根据丙池中，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气，转移电子，减少氢离子，生成氢氧根离子，镁离子和氢氧根离子结合为氢氧化镁，理论上最多产生氢氧化镁，质量为，正确。 9．次磷酸钴广泛应用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴的装置如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 电极连接电源负极 B. C采用阴离子交换膜 C. 石墨电极的电极反应式为 D. 工作时，原料室中的浓度不变 【答案】C 【解析】此电解池用金属钴和次磷酸钠制备次磷酸钴，因此电极失去电子作阳极，与电源的正极相连，错误；电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，产品室中得到次磷酸钴，阳极区生成的和原料室中的都移向产品室，为了确保产品的纯度和原料室电荷守恒，原料室中的移向阴极区，因此、、分别采用阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜，工作时原料室中的浓度减小，、错误；石墨电极作阴极，电极反应式为 ，正确。 【归纳总结】 1.电解计算的常用方法 （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比例式计算。 （3）根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 电解计算时常用的定量关系为。 2.含离子交换膜电池的解题思路 考点3 金属的腐蚀与防护 命题角度1 金属的腐蚀 例6 将一定量琼脂、食盐水倒入烧杯中，系列操作后制得琼脂溶液，并如图所示进行实验，一段时间后观察现象。下列说法错误的是（ ） A. 铁钉为正极 B. 锌发生氧化反应 C. 裸露的铁钉附近出现蓝色 D. 锌发生吸氧腐蚀 【答案】C 【解析】根据图示，形成锌铁原电池，锌比铁活泼，锌为负极，铁为正极，正确；锌为负极，发生氧化反应，正确；铁为正极，不会有亚铁离子产生，裸露的铁钉附近没有出现蓝色，错误；锌比铁活泼，锌为负极，发生吸氧腐蚀，正确。 ［针对训练］ 10．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩内保存一星期后，下列对实验结束时现象描述错误的是（ ） A. 装置Ⅰ左侧的液面一定会上升 B. 装置Ⅰ左侧液面比装置Ⅱ左侧液面低 C. 装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D. 装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 【答案】B 【解析】Ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，左端液面上升；Ⅱ中盐酸挥发，和铁钉反应生成，且铜、铁和盐酸构成原电池，腐蚀最严重，Ⅱ中左端下降；Ⅲ中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎不腐蚀。 11．在潮湿的深层中性土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图Ⅰ所示，因此埋在地下的钢管常需要加以保护，使其免受腐蚀，所用装置如图Ⅱ所示。下列说法正确的是（ ） 图Ⅰ 图Ⅱ A. 图Ⅱ中钢管附近土壤的可能会上升 B. 图Ⅰ中钢管腐蚀的含铁产物只有 C. 图Ⅱ中金属棒可能为铜，可使钢管表面腐蚀电流接近于零 D. 图Ⅱ中金属棒的作用是作为损耗正极材料和传递电流 【答案】A 【解析】题图Ⅱ中没有外加电源，采用的是牺牲阳极法，根据原电池原理，金属棒应作负极，金属棒的活泼性应大于铁，才能保护钢管，使其免受腐蚀，若金属棒是铜，则形成原电池，会加速铁的腐蚀；题图Ⅱ中钢管作正极，正极上发生还原反应生成，电极反应式为 ，故钢管附近土壤中的会增大，可能会上升，正确，错误。题图Ⅰ钢管腐蚀的过程中，负极上失去电子发生氧化反应生成的与正极周围的和反应分别生成和，错误。由上述分析可知，金属棒应作负极，错误。 命题角度2 金属的防护 例7 [（2024·浙江6月选考，13）]金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。如图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法正确的是（ ） 图1 图2 A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B. 图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： C. 图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D. 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 【答案】B 【解析】图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，作为原电池的负极，失去电子被氧化，图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的，错误；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的放电外，海水中溶解的也会竞争放电，故可发生，正确；图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，错误；图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了铁的反应，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，错误。 ［针对训练］ 12．港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐蚀方法有①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌（富含锌粉）底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是（ ） A. 防腐涂料可以防水、隔离，降低吸氧腐蚀速率 B. 防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子 C. 钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应为 D. 方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除 【答案】C 【解析】钢是铁碳合金，表面接触空气、水蒸气易形成原电池，发生吸氧腐蚀，防腐涂料可以防水、隔离，降低吸氧腐蚀速率，正确；铝和锌的金属活动性大于铁，故铝和锌均作为负极，失去电子，保护了铁，正确；钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时，正极电极反应式为，错误。 高考 真题集训 1．[（2024·湖北，2）]2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是（ ） A. 发蓝处理 B. 阳极氧化 C. 表面渗镀 D. 喷涂油漆 【答案】D 【解析】发蓝处理是指钢铁等黑色金属通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中，从而在金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防锈，不符合题意；阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜的过程，不符合题意；表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质（金属或非金属元素）通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法，不符合题意；喷涂油漆是将油漆喷涂在待保护的金属表面，并没有在表面形成钝化膜，符合题意。 2．[（2024·湖南，10）]在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 电解时，向电极移动 B. 生成的电极反应: C. 电解一段时间后，溶液升高 D. 每生成的同时，生成 【答案】B 【解析】由电解原理图可知，电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为溶液，则电极反应为；电极上失去电子生成，作阳极，电极反应为，同时，电极还伴随少量生成，电极反应为。由分析可知，电极为阴极，电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即向电极移动，错误；由分析可知，电极上失去电子生成，电解质溶液为溶液，生成的电极反应为，正确；由分析可知，阳极主要反应为，阴极反应为，则电解过程中发生的总反应主要为 ，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液降低，错误；根据电解总反应 可知，每生成，生成，但电极伴随少量生成，发生电极反应，则生成时得到的部分电子由放电产生提供，所以生成的小于，错误。 3．[（2024·甘肃，7）]某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ） A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B. 电极2是阴极，发生还原反应： C. 工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D. 理论上电源提供能分解 【答案】B 【解析】多孔电极1上发生得电子的还原反应转化成，多孔电极1为阴极，电极反应为；多孔电极2上发生失电子的氧化反应转化成，多孔电极2为阳极，电极反应为，错误；电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，正确；工作时，阴离子向阳极移动，即从多孔电极1迁移到多孔电极2，正确；电解总反应为 ，分解转移电子，则理论上电源提供电子能分解，正确。 4．[（2024·山东，13）]以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是（ ） A. 电极连接电源负极 B. 加入的目的是补充 C. 电解总反应式为 D. 催化阶段反应产物物质的量之比 【答案】B 【解析】电极上发生失电子的氧化反应转化成，电极为阳极，电极反应为，则电极为阴极，电极的电极反应为 ；电解总反应式为 ；催化循环阶段被还原成循环使用，同时生成，实现高效制和，即为。根据分析，电极为阴极，连接电源负极，正确；根据分析电解过程中消耗和，而催化阶段被还原成循环使用，故加入的目的是补充，维持溶液为一定浓度，错误；根据分析电解总反应式为 ，正确；催化阶段，元素的化合价由价降至价，生成得到电子，元素的化合价由价升至0价，生成失去电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比为，正确。 对应训练 基础练 1．下列关于电化学的说法错误的是（ ） A. 原电池可使化学能转化成电能 B. 可通过电解熔融的办法获得单质 C. 组成的原电池中作负极 D. 电解水时可在水中加入少量以增强溶液导电性 【答案】C 【解析】原电池是将化学能转化成电能的装置，能使化学能转化成电能，正确；熔融氯化钡能导电，可通过电解熔融的办法获得单质，正确；和不反应，和溶液反应，故作负极，错误；水为弱电解质，电解水时可在水中加入少量以增强溶液导电性，正确。 2．[（2024·山西太原模拟）]原电池与电解池在生活和生产中有着广泛的应用。下列有关说法中错误的是（ ） A. 装置①研究的是金属的析氢腐蚀，上发生的反应为 B. 装置②研究的是电解溶液，电极上有黄绿色气体生成 C. 装置③研究的是电解饱和食盐水，选用阳离子交换膜 D. 三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应 【答案】A 【解析】装置①中溶液是中性的，铁发生吸氧腐蚀，错误；装置②是电解池，为阳极，发生氧化反应，电极反应式为 ，得到黄绿色气体，正确；装置③研究的是电解饱和食盐水，为防止扩散至阳极与反应，所以选用阳离子交换膜，正确；原电池中发生的反应是自发的氧化还原反应，装置②③中发生的反应也是氧化还原反应，正确。 3．以熔融盐为电解液，以含、和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生，该过程（ ） A. 阴极发生的反应为 B. 阴极上被氧化 C. 在电解槽底部产生含的阳极泥 D. 阳极和阴极的质量变化相等 【答案】C 【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含、和等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，可使阳极区和发生失电子的氧化反应，分别生成和，和不参与反应，阴极区得电子生成单质，从而实现的再生。阴极应该发生得电子的还原反应，在阳极失电子生成，错误；在阳极上被氧化生成，错误；阳极材料中和不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，错误。 4．用铂作为电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的酸性增强，并且在阳极得到气体，阴极得到气体（两种气体均在相同条件下测定）。由此可知溶液可能是（ ） A. 稀盐酸 B. 稀硫酸 C. 溶液 D. 溶液 【答案】B 【解析】阳极与阴极产生的气体体积比为，相当于电解水，变小，说明电解质为含氧酸。电解稀盐酸溶液，两极上分别为和放电，两极气体体积之比是，不符合题意；电解稀硫酸，两极上分别为和放电，消耗水，浓度增大，溶液的变小，符合题意；电解溶液，阴极析出铜，如时间较少，没有气体放出，不符合题意；电解硝酸钾溶液，两极上分别为和放电，消耗水，溶液呈中性，不变，不符合题意。 5．[（2024·河南郑州模拟）]“孔蚀”又称为点蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入金属内部的腐蚀形态。如图为某铁合金钝化膜破损后的孔蚀示意图。下列说法错误的是（ ） A. 为防止孔蚀发生可将外接电源负极与金属相连 B. 蚀孔外每吸收，可氧化 C. 孔蚀最终形成的铁锈主要成分为 D. 孔蚀中的负极反应为 【答案】B 【解析】将外接电源负极与金属相连，为外加电流法，可以防止孔蚀发生，正确；没有明确是否为标准状况，的物质的量不一定是，错误；铁锈主要成分为，正确；孔蚀中，铁在负极失电子形成，负极反应为，正确。 6．[（2024·福建厦门模拟）]以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 燃料电池工作时，正极反应为 B. 极是铜，极是铁时，能达到铁上镀铜的目的 C. 极是纯铜，极是粗铜时，极上有铜析出，极逐渐溶解，两极质量变化相同 D. 、两极若是石墨，在同温同压下极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为 【答案】D 【解析】根据图示知乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，为电解池的阴极，为电解池的阳极。该燃料电池工作时，负极产物为，电解质呈酸性，正极反应为，错误；极是铜，极是铁时，铁作阳极，铁失电子，铜离子在铜电极得电子生成铜单质，不能达到铁上镀铜的目的，错误；极是纯铜，极是粗铜时，为铜的电解精炼，极上有铜析出，极逐渐溶解，不只铜放电，两极质量变化不相同，错误；、两极若是石墨，极电极反应为，原电池中负极电极反应为，根据得失电子守恒，当转移等量电子时极产生的氧气与电池中消耗乙烷的体积之比为，正确。 7．[（2024·河北石家庄联考）]利用电解原理可以制备物质（图1为氯碱工业改进示意图）或进行电镀（图2为铁制品上镀铜示意图）。下列说法错误的是（ ） 图1 图2 A. 图1中的离子交换膜为阳离子交换膜 B. 图1中通过向B电极通入氧气的改进，能降低能耗 C. 图2中向硫酸铜溶液中加入一定量的氨水制成铜氨溶液，可使镀层更光亮 D. 图2中电子的移动方向是片 导线极 电池内部极 导线 待镀铁制品 【答案】D 【解析】图1中电极由转化为失电子，通过离子交换膜进入到右侧，离子交换膜为阳离子交换膜，正确；图1中电极得电子，，通入氧气改进后，避免水电离出的直接得电子生成，降低了电解电压，电耗明显减少，能降低能耗，正确；图2中向硫酸铜溶液中加入一定量的氨水制成铜氨溶液，镀铜时，加入氨水可以生成铜氨配离子，使铜离子浓度降低，而且配合物平衡的存在能使铜离子浓度稳定在一定的范围内，这样使镀层更加紧密均匀光亮，正确；图2中电子的移动方向是极 导线 待镀铁制品，片 导线极，错误。 能力练 8．[（2024·广东江门模拟）]金属的腐蚀与防护和生活密切相关，下列有关说法正确的是（ ） A. 银首饰表面变黑属于电化学腐蚀 B. 实验结束后，向锥形瓶中加入溶液，溶液变红，说明整个过程中负极电极反应式为 C. 图中压强传感器测得压强变小，说明三颈瓶中发生的一定以吸氧腐蚀为主 D. 海里在轮船外面连接一块废铜块保护轮船的方法叫牺牲阳极法 【答案】C 【解析】银首饰表面变黑是由于部分硫离子与银发生反应生成了硫化银，所以银首饰变黑，不属于电化学腐蚀，错误；铁粉与碳粉形成了原电池，作负极，发生了反应。实验结束后，向锥形瓶中加入溶液，溶液变红，说明溶液中有，可能是生成的被装置中空气中的氧气氧化生成了，错误；压强传感器测得压强变小，说明三颈瓶中气体被消耗，则三颈瓶中主要发生了吸氧腐蚀，正确；轮船外壳主要为铁制品，海里在轮船外面连接一块废铜构成原电池，铁作负极，不能起到保护轮船的作用，错误。 9．[（内蒙古2025高考适应性测试）]电解回收工艺的原理如图所示。 下列说法错误的是（ ） A. 太阳能电池板经光照产生的电子流向极 B. 浸出的反应为 C. 电极反应为 D. 电解前除去中的杂质，可提高纯度 【答案】A 【解析】电池正极材料（含少量金属），加稀硫酸及过氧化氢反应，生成铜离子、钴离子、锂离子，再加氢氧化钠进行沉铜，进一步加氢氧化钠进行沉钴，进行一系列操作得到碳酸锂，将得到的和在空气中煅烧，实现的再生；由太阳能电池电解回收工艺的原理可知，电极上水失去电子变为氧气，所以电极为阳极，电极式为，电极为阴极，电极式为。根据分析可知，电极为阴极，太阳能电池板经光照产生的电子流向极，错误；根据分析可知，浸出生成钴离子，钴元素化合价降低，氧元素化合价升高，所以离子方程式为，正确；根据分析可知，电极为阴极，电极反应式为，正确；根据分析可知，电解前除去中的杂质，防止铜离子加溶液时生成，可提高纯度，正确。 10．[（2024·湖北武汉模拟）]实验室以为原料，用两种方法制备高锰酸钾。已知：在浓强碱溶液中可稳定存在，溶液呈墨绿色，当溶液碱性减弱时易发生反应。 （1） 法：实验装置如图。 ① 反应一段时间后，用玻璃棒蘸取溶液点在滤纸上，仅有紫红色而没有绿色痕迹，由此可知_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ② 停止通入，过滤除去_  _  _  _  _  _  _  _  （填化学式，下同），将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，抽滤得到粗品。若通入过多，产品中可能混有的杂质是_  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 电解法：实验装置如图。 阳极的电极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，阴极产生的气体为_  _  _  _  _  _  （填化学式）。 （3） 如用氨燃料电池电解溶液，已知氨燃料电池使用的电解质溶液是溶液，电池总反应为。则其负极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 若用钢铁（含、C）制品盛装溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化学腐蚀过程中的正极反应式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】① 完全转化为 ② ； （2） ； （3） （4） 【解析】 10．在浓强碱溶液中可稳定存在，当溶液碱性减弱时，易发生反应，往溶液中通入，与反应生成或，促进不断转化为。 ① 溶液呈墨绿色，溶液呈紫红色，反应一段时间后，溶液仅有紫红色而没有绿色痕迹，则表明溶液中不存在，由此可知完全转化为。 ② 通入后，转化和沉淀，过滤除去。若通入过多，会与继续反应生成，则产品中可能混有的杂质是。 （2） 电解的目的，是将转化为，则阳极的电极反应式为，阴极反应式为 ，所以阴极产生的气体为。 （3） 从电池总反应可知，负极上失电子转化为，则负极反应式为。 （4） 若用钢铁（含、）制品盛装溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效，则转化为，该电化学腐蚀过程中的正极反应式为。 高考热点11 陌生情境中电解原理的创新应用 题型分析 电解原理的创新应用是高考高频考点，题目涉及的考点主要有①电解原理在物质制备中的应用，②电解原理在物质提纯中的应用，③电解原理在污染去除中的应用。该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。 “5点”突破电解应用题 （1）分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 （2）剖析离子移动方向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 （3）注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 （4）注意介质，正确判断生成物，酸性介质不出现，碱性介质不出现；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。 （5）注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 题型1 电解原理在物质制备中的应用 1．[（2023·湖北，10）]我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是（ ） A. 电极反应式为 B. 离子交换膜为阴离子交换膜 C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过膜 D. 海水为电解池补水的速率为 【答案】D 【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，电极与电源正极相连，为电解池的阳极，电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为，阳极反应为，电池总反应为 ，据此解答。电极为阴极，发生还原反应，电极反应为，正确；该装置工作时阳极无生成且浓度不变，阳极发生的电极反应为，为保持离子浓度不变，则阴极产生的离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中动能高的水可穿过膜，为电解池补水，正确；由电解总反应可知，每生成要消耗，生成的速率为，则补水的速率也应是，错误。 2．[（2024·江西九江模拟）]利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，、、和等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是（ ） A. 该装置可将电能全部转化成化学能 B. 极可选择铜、锌等材料 C. 极反应式为 D. 发生氧化反应时转移电子 【答案】C 【解析】该装置为电解池，电能主要转化成化学能，还有部分转化为其他形式能量如热能等，错误；极为阳极，氢气在阳极上发生氧化反应，应选择惰性材料作阳极，而铜、锌作阳极时会优先发生氧化反应，错误；极上发生还原反应生成，即反应式为，正确；没有指明“标准状况”，不能根据氢气体积计算转移电子的物质的量，错误。 题型2 电解原理在物质提纯中的应用 3．电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含、和少量。考虑到胶体的吸附作用使不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（如图），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用（已知：），下列说法错误的是（ ） A. 阴极室生成的物质为和 B. 阳极的电极反应式是 C. 离子交换膜为阳离子交换膜 D. 当外电路中转移电子时，阳极室可生成 【答案】D 【解析】电解时，阳极上水中的放电：，浆液中的通过阴离子交换膜向阳极移动，从而从浆液中分离出来，因存在，则分离后含铬元素的粒子是、；阴极上水中的放电：，混合物浆液中的钠离子通过阳离子交换膜进入阴极，故阴极反应生成氢气和；电解时，每转移电子，阳极区生成，由于为可逆反应，阳极室生成的小于，错误。 4．双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的解离成和，作为和离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、和，其工作原理如图所示，、为离子交换膜。下列说法错误的是（ ） A. 阴极室发生的反应为 B. 为阳离子交换膜，为阴离子交换膜 C. 若去掉双极膜，阳极室会有生成 D. 电路中每转移电子，两极共得到气体 【答案】D 【解析】阴极室氢离子得电子生成氢气，发生的反应为 ，正确；阴极生成氢氧化钠，钠离子穿过进入阴极室，所以为阳离子交换膜，为阴离子交换膜，正确；若去掉双极膜，氯离子进入阳极室放电生成氯气，正确；电路中每转移电子，阳极生成氧气、阴极生成氢气，两极共得到气体，错误。 题型3 电解原理在去除污染中的应用 5．间接电解法可对大气污染物进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许和通过。下列有关说法正确的是（ ） A. 电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换 B. 电极Ⅰ的电极反应为 C. 电解过程中电极Ⅱ附近溶液的增大 D. 工作时有通过质子膜时可处理 【答案】B 【解析】电极Ⅱ有产生，是电解质溶液中失电子，电极Ⅱ作阳极，若用铁、铜作电极，则是铁、铜本身失去电子，错误；由分析可知，电极Ⅰ的电极反应为，正确；电极Ⅱ上的反应为，故电解过程中电极Ⅱ附近溶液的减小，错误；工作时有通过质子膜时转移电子，据得失电子守恒，消耗，但未指明是否是标准状况，无法得出消耗的的体积，错误。 6．[（2024·北京三模）]利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。下列说法正确的是（ ） A. 阴极反应式： B. Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜 C. 电路中转移电子时共产生 D. 该装置总反应的方程式为 【答案】A 【解析】由图知，与电源负极相连的阴极的电极反应式为，与电源正极相连的阳极的电极反应式为 ，钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极，故Ⅰ为阳离子交换膜，硫酸根离子通过离子交换膜Ⅱ向右移动，故Ⅱ为阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根离子向右移动，钠离子通过氧离子交换膜向左移动，硫酸根离子通过阴离子交换膜向右移动，正确、错误；电解过程中有两处生成，由得失电子守恒，电路中转移电子时共产生，错误；由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为 ，错误。 对应训练 1．[（2024·河南郑州模拟）]工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组模拟淡化海水原理，设计如图所示装置。锂电池反应为。下列叙述错误的是（ ） A. 极为阳极，膜2为阳离子交换膜 B. 锂电池放电时，负极的电极反应式为 C. 基态锰原子中有15种不同运动状态的电子 D. 极收集到气体（标准状况）时理论上转移电子 【答案】C 【解析】由题干信息可知，电极与锂离子电池的正极相连，是阳极，电极反应为 ，电极与锂离子电池的负极相连，是阴极，电极反应为 ，阳离子由极移向极，阴离子由极移向极，即膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，极为阳极，正确；锂电池反应为，故放电时，负极的电极反应式为，正确；已知是25号元素，其核外有25个电子，根据泡利不相容原理可知，基态锰原子中有25种不同运动状态的电子，错误；由分析可知，极电极反应为 ，故极收集到气体（标准状况）时理论上转移电子的物质的量为，正确。 2．[（2024·河南开封二十五中质检）]环己烷（）是一种重要的有机溶剂。一种以苯（）为原料电化学合成环己烷的装置如图（M、均为电极）所示。下列说法错误的是（ ） A. 为直流电源的正极 B. 电解一段时间后阳极区溶液中增大 C. 极的电极反应式为 D. 若极产生（标准状况）气体，则电路中转移电子 【答案】D 【解析】由苯生成环己烷可知，其中碳的化合价降低，则极为阴极，极为阳极，则为电源的正极，正确；阳极电解水，生成，移向极，但消耗水，体积减小，浓度增大，增大，正确；极发生还原反应，其电极反应式为 ，正确；极产生的是，产生（标准状况），转移电子，错误。 3．[（陕西2025高考适应性测试）]为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正、负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是（ ） A. 电路中电子的流向随着电极互换而改变 B. 电极2上发生的反应为 C. 理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D. 理论上，电路通过电子时，有富集在右侧电解液中 【答案】C 【解析】为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为，则电极1为阴极，则电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应，实现了锂的提取。保持电源正、负极不变，则电子流向不变，错误；电极2为阳极，海水中有，则电极2的电极反应式为，错误；通过相同电量，电极1上附着的的量和电极4上失去的的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，正确；根据得失电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路中通过电子时，有富集在右侧电解液中，错误。 4．由辛二腈制备巴豆腈（2-丁烯腈，即，非气态）的原理如下图所示，下列说法正确的是（ ） 已知：电流效率。 A. 催化电极与电源负极相连，电势：催化电极 催化电极 B. 电子移动方向：催化电极 电源 催化电极 阴离子交换膜 催化电极 C. 催化电极上发生反应： D. 若催化电极上生成气体时，催化电极生成气体，则电流效率约为 【答案】C 【解析】催化电极为阳极，与电源正极相连，则电势为催化电极 催化电极，错误；电子不经过内电路，因此电子移动方向为催化电极 电源 催化电极，错误；催化电极为阴极，发生反应为，正确；由可知，催化电极上生成气体时，电解池转移电子的物质的量为。催化电极上发生主反应为（反应中对应气体），催化电极上发生副反应为（副反应中对应气体），设主、副反应生成的气体分别为、，则，，解方程组可知，，因此，电流效率，错误。 第页 学科网（北京）股份有限公司 $$