2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1实验大总结

该高中化学选择性必修一实验总结系统涵盖反应热测定、化学平衡影响因素、水溶液离子平衡、电化学原理四大模块实验，以章节为框架构建从实验操作到数据处理再到原理分析的递进式学习支架。 清单通过“问题驱动-对比实验-数据论证”设计呈现知识体系，如第二章用a/b/c试管对比浓度对平衡的影响，第三章对比盐酸与醋酸电离能力培养科学思维。设置【问题和讨论】引导误差分析，实验步骤与现象解释结合助力科学探究与实践，学生可自主梳理原理，教师能直接用于实验教学示范。

选择性必修一（人教版）实验总结 目录 第一章 实验一：探究中和反应反应热的测定 第二章 实验一：探究浓度对化学平衡的影响 实验二：探究压强对化学平衡的影响 实验三：探究温度对化学平衡的影响 实验四：探究气体自发扩散 实践活动1：探究影响化学平衡移动的因素 第三章 实验一：探究盐酸与醋酸的电离能力 实验二：探究推断CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1 的大小 实验三：探究盐溶液的酸碱性 实验四：探究反应条件对Fe2(SO4)3水解平衡的影响 实验五：探究沉淀间的转化 第四章 实验一：探究锌铜原电池工作原理 实验二：氯化铜的电解原理 实验三：探究铁钉的吸氧腐蚀以及形成原电池实验 实验四：探究牺牲阳极实验 学科网（北京）股份有限公司 第一章 实验一：探究中和反应反应热的测定 实验图 问题 【提出问题】 在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据？如何根据测得的数据计算反应 热？为了提高测定的准确度，应该采取哪些措施？ 实验操作 请按照下列步骤，用简易量热计（如图1-3）测量盐酸与 NaOH溶液反应前后的温度。 反应物温度的测量。 ①用量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，打开杯盖，倒入量 热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度 （数据填入下表）。用水把温度计冲洗干净，擦干备用。 ②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液①，用 温度计测量并记录NaOH溶液的温度（数据填入下表）。用水把温度计冲洗干净，擦 干备用。 反应后体系温度的测量。 打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒，立即盖上杯盖，插入温 度计，用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度（t2）。 用水把温度计冲洗干净，擦干备用。 （3）重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 （1）取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度（t1）。计算 温度差（t2-t1），将数据填入下表。 实验次数 反应物的温度 /℃ 反应前体系的温度 t1�� 反应后体系的温度 t2 温度差 (t2 -t1）� 1 盐酸：25.0NaOH 溶液：25.2 25.0+25.2/2=25.1 32.3 32.3-25.1=7.2 2 盐酸：25.1NaOH 溶液：25.3 25.1+25.3/2=25.2 32.4 32.4-25.2=7.2 3 盐酸：25.0NaOH 溶液：25.1 25.0+25.1/2=��25.1 32.2 32.2-25.1=7.1 取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。 根据温度差和比热容等计算反应热。 为了计算简便，可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相 同，并忽略量热计的比热容，则： ① 50 mL 0.50 mol/L 盐酸的质量 m1=50 g，50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液的质量 m2=50 g； ②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃ )，50 mL 0.50 mol/L盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为： (m1+m2)·c·(t2-t1)=3009.6J 。 ③生成1 mol H2O时放出的热量为120.4kJ/mol。 【问题和讨论】 在上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些 第二章 实验一：浓度对化学平衡的影响 实验图 实验操作 向盛有5 mL 0.005 mol/L FeCl3溶液的试管中加入5 mL0.015 mol/L KSCN溶液，溶液呈红色。 将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中，向试管b中加入少量铁粉，向试管c中滴加4滴1 mol/L KSCN溶液，观察试管b、c中溶液颜色的变化，并均与试管a对比。 实验现象 试管编号 处理方式 实验现象（与试管 a 对比） 现象解释（核心原理） a 无额外操作（对照） 溶液呈稳定血红色 Fe³⁺与 SCN⁻发生络合反应建立平衡：Fe3++SCN⇋ Fe(SCN)3（血红色），平衡状态下颜色稳定 b 加入少量铁粉 溶液红色逐渐褪去，最终变为浅绿色 铁粉与 Fe³⁺发生氧化还原反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+导致 Fe³⁺浓度降低，络合平衡向左移动，Fe (SCN)²⁺减少（红色消失），生成的 Fe²⁺使溶液呈浅绿色 c 滴加 4 滴 1 mol/ KSCN 溶液 溶液红色显著加深（比试管 a 深） 加入 SCN⁻后，Fe3++SCN⇋ Fe(SCN)3反应物（SCN⁻）浓度增大，根据勒夏特列原理，络合平衡向右移动，生成更多，因此颜色比平衡状态下的试管 a 更深 实验结论 实验证明，当可逆反应L达到平衡时，在其他条件不变的情况下，如果增大反应物浓度（或减小生成物浓度）， 平衡向正反应方向移动；同理，如果减小反应物浓度（或增大生成物浓度），平衡向逆反应方向移动 实验二： 压强对化学平衡的影响 实验图 实验操作 如图2-6所示，用50 mL注射器吸入20 mL NO2和N2O4的混合气体（使注射器的活塞位于Ⅰ处），将细管端用橡胶塞封闭。 然后把活塞拉到Ⅱ处，观察管内混合气体颜色的变化。 （3）当反复将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处及从Ⅰ处拉到Ⅱ处时，观察管内混合气体颜色的变化。 实验现象 压强变化方向 对应操作（注射器活塞移动） 实验现象（混合气体颜色变化） 实验结论（基于勒夏特列原理） 压强变小 从 Ⅰ 处（20 mL）拉到 Ⅱ 处（50 mL） 1. 瞬间变化：体积骤增，NO₂浓度瞬间降低，颜色立刻变浅；2. 渐变过程：平衡逆向移动N2O4⇋2NO2}），NO₂浓度逐渐升高，颜色缓慢变深；3. 最终状态：颜色比初始 Ⅰ 处的红棕色更浅 当可逆反应2NO2(g)⇋N2O4(g)处于平衡状态时，压强减小，平衡向 “气体分子数增多” 的方向（逆向）移动 压强增大 从 Ⅱ 处（50 mL）推到 Ⅰ 处（20 mL） 1. 瞬间变化：体积骤减，NO₂浓度瞬间升高，颜色立刻变深；2. 渐变过程：平衡正向移动2NO2 ⇋N2O4}），NO₂浓度逐渐降低，颜色缓慢变浅；3. 最终状态：颜色恢复为初始 Ⅰ 处的红棕色 当可逆反应2NO2(g)⇋N2O4(g)处于平衡状态时，压强增大，平衡向 “气体分子数减少” 的方向（正向）移动 实验结论 对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变的情况下，增大压强（减小容器的容积）会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强（增大容器 的容积)，会使平衡向气体体积增大的方向移动。反应后气体的总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。 实验三：温度对化学平衡的影响 实验图 实验操作 如图2-7所示，把NO2和N2O4的混合气体通入两只连通的烧瓶，然后用弹簧夹夹住乳胶管；把一只烧瓶浸泡在热水中，另一只浸泡在冰水中。观察混合气体颜色的变化。 实验原理 实验分组 温度条件 温度对平衡的影响（勒夏特列原理） 混合气体颜色变化 本质原因（浓度变化） 热水组 浸泡在热水中（温度升高） 反应正向放热，温度升高会 “抑制放热反应”，平衡向吸热方向（逆向） 移动 1. 初始：与另一只烧瓶颜色一致；2. 浸泡后：颜色逐渐变深；3. 最终：红棕色深度明显深于初始状态 平衡逆向移动N2O4⇋2NO2，NO2 浓度升高 冰水组 浸泡在冰水中（温度降低） 反应正向放热，温度降低会 “促进放热反应”，平衡向放热方向（正向） 移动 1. 初始：与另一只烧瓶颜色一致；2. 浸泡后：颜色逐渐变浅；3. 最终：红棕色深度明显浅于初始状态，甚至接近无色 平衡正向移动2NO2⇋N2O4，NO2浓度降低 实验结论 在其他条件不变的情况下，升高温度， 会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动 实验四：气体自发扩散 实验图 实验操作 如图2-10所示，两个集气瓶中分别盛有氯气和氢气， 开始时中间用玻璃片隔开，当抽掉玻璃片后 实验现象 盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变浅，而盛放氢气的瓶内显 现出了浅黄绿色，最后两瓶中气体的颜色相同 实验结论 显然，这些过程都是自发地从混乱度小（有序）向混乱度大（无序）的方向进行。 实践活动1：探究影响化学平衡移动的因素 实验用品 小烧杯、大烧杯、量筒、试管、试管架、玻璃棒、胶头滴管、酒精灯、火柴、两个封装有NO2和N2O4混合气体的圆底烧瓶。 铁粉、0.05 mol/L FeCl3溶液、0.15 mol/L KSCN溶液、0.1 mol/L K2Cr2O7溶液、6 mol/L NaOH溶液、6 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L CuCl2溶液、热水、冰块、蒸馏水。 实验步骤 一、浓度对化学平衡的影响 1. FeCl3溶液与KSCN溶液的反应 （1）在小烧杯中加入10 mL 蒸馏水，再滴入5滴0.05 mol/L FeCl3溶液、5滴 0.15 mol/L KSCN溶液，用玻璃棒搅拌，使其充分混合，将混合均匀的溶 （2）向试管a中滴入5滴0.05 mol/L FeCl3溶液，向试管b中滴入5滴0.15 mol/L KSCN溶液，观察并记录实验现象，与试管c进行对比。完成下表。 液平均注入a、b、c三支试管中。 现象与结论 实验内容 向试管 a 中滴入 5 滴 0.05 mol/L FeCl₃溶液 向试管 b 中滴入 5 滴 0.15 mol/L KSCN 溶液 实验现象 溶液红色加深 溶液红色加深 结论 增大Fe3+或SCN-的浓度，Fe3++SCN⇋ Fe(SCN)3的反应平衡向正反应方向移动 实验步骤 （3）继续向上述两支试管中分别加入少量铁粉，观察并记录实验现象。完成下表。 实验现象与结论 实验内容 向试管 a 中加入少量铁粉 向试管 b 中加入少量铁粉 实验现象 溶液红色变浅 溶液红色变浅 结论 加入铁粉后，Fe3+浓度降低，Fe3++SCN⇋Fe(SCN)3的反应平衡向逆反应方向移动 实验步骤 2. 在K2Cr2O7溶液中27- + H2O 存在如下平衡： Cr2O27- + H2O ⇋2CrO2 4 - + 2H+ （橙色）（黄色） 取一支试管，加入2 mL 0.1 mol/L K2Cr2O7 溶液，然后按下表中的步骤进行实验，观察溶液颜色的变化，判断平衡是否发生移动及移动的方向。完成下表。 实验步骤 实验现象 结论 （1）向试管中滴加 5～10 滴 6 mol/L NaOH 溶液 溶液由橙色变为黄色 OH-与H+结合，H+浓度减小，平衡向正反应方向（生成CrO2 4 - 的方向）移动 （2）向试管中继续滴加 5～10 滴 6mol/LH2SO4溶液 溶液由黄色变为橙色 H2SO4提供H^+，H+浓度增大，平衡向逆反应方向（生成Cr2O27-的方向）移动 二、温度对化学平衡的影响 1. 在CuCl2溶液中存在如下平衡： [Cu(H2O)4] 2+ + 4Cl- ⇋[CuCl4] 2- + 4H2O ΔH> 0 (蓝色) (黄色) 取两支试管，分别加入2 mL 0.5 mol/L CuCl2溶液，将其中的一支试管先加热，然后 置于冷水中，观察并记录实验现象，与另一支试管进行对比。完成下表。 实验步骤 实验现象 结论 （1）加热试管 溶液由蓝色逐渐变为黄色（或蓝绿色加深） 温度升高，平衡向吸热的正反应方向（生成[CuCl4] 2- 的方向）移动 （2）将上述试管置于冷水中 溶液由黄色逐渐变回蓝色 温度降低，平衡向放热的逆反应方向（生成[Cu(H2O)4] 2+的方向）移动 2. 取两个封装有NO2和N2O4混合气体的圆底烧瓶（编号分别为1和2），将它们分别浸泡在热水和冷水中，比较两个烧瓶里气体的颜色。将两个烧瓶互换位置，稍等片刻，再比较两个烧瓶里气体的颜色。完成下表。 烧瓶编号 1 2 实验步骤 （1）置于热水 （1）置于冷水 实验现象 气体颜色加深（红棕色变浓） 气体颜色变浅（红棕色变浅） 实验步骤 （2）置于冷水 （2）置于热水 实验现象 气体颜色变浅（红棕色变浅） 气体颜色加深（红棕色变浓） 结论 温度升高，2NO2 ⇋N2O4的平衡向逆反应方向（生成NO2移动；温度降低，平衡向正反应方向（生成N2O4移动 第三章 实验一：探究盐酸与醋酸的电离能力 实验图 实验步骤 取相同体积、0.1 mol/L的盐酸和醋酸，比较它们pH的大小，试验其导电能力，并分别与等量镁条反应。观察、比较并记录现象。 实验现象 酸 0.1 mol/L 盐酸 0.1 mol/L 醋酸 pH =1 >1 导电能力 强 弱 与镁条反应 反应剧烈，气泡快 反应平缓，气泡慢 实验结论 相同物质的量浓度的盐酸和醋酸的 pH、 导电能力及与活泼金属反应的剧烈程度都有差别，这说明两种酸中 H+浓度是不同的，即 HCl 和 CH3COOH 的电 离程度不同。在稀溶液中，HCl 全部电离生成 H+和 Cl-，CH3COOH只有部分电离生成CH3COO-和H+ 实验二：醋酸中滴加碳酸钠溶液推断CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1 的大小 实验图 实验步骤 如图 3-3 所示，向盛有 2 mL 1 mol/L 醋酸的试管中 滴加 1 mol/L Na2CO3 溶液，观察现象。你能否由此推测 CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1 的大小？ 实验现象 向醋酸中滴加 Na₂CO₃溶液后，试管内产生大量气泡（因为生成了 CO₂气体）。 实验原理 CH3COOH + Na2CO3 = 2CH3COONa + H2O + CO2↑，根据 “强酸制弱酸” 的规律：酸性强的酸可以制备酸性弱的酸。此反应中，CH₃COOH 能制出 H₂CO₃（CO₂溶于水生成 H₂CO₃），说明CH₃COOH 的酸性强于 H₂CO₃。 实验三：探究盐溶液的酸碱性 实验图 问题 酸溶液呈酸性，碱溶液呈碱性。那么，盐溶液的酸碱性如何呢？与盐的类型之间 有什么关系？ 实验步骤 选择合适的方法测试下表所列盐溶液的酸碱性。 （2）根据形成该盐的酸和碱的强弱，将下表中的盐按强酸强碱盐、强酸弱碱盐、 强碱弱酸盐进行分类。 盐 NaCl Na₂CO₃ NH₄Cl KNO₃ CH₃COONa (NH₄)₂SO₄ 盐溶液的酸碱性 中性 碱性 酸性 中性 碱性 酸性 盐的类型 强酸强碱盐 强碱弱酸盐 强酸弱碱盐 强酸强碱盐 强碱弱酸盐 强酸弱碱盐 结果和讨论 分析上述实验结果，归纳盐溶液的酸碱性与盐的类型之间的关系。 盐的类型 强酸强碱盐 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐 盐溶液的酸碱性 中性 酸性 碱性 实验四：探究反应条件对Fe2(SO4)3水解平衡的影响 提出问题 Fe2(SO4)3溶液呈酸性还是碱性？写出Fe2(SO4)3 发生水解的离子方程式。 （2）从反应条件考虑，影响Fe2(SO4)3水解平衡的 因素可能有哪些？ 实验探究 现有以下实验用品： 试管、试管夹、试管架、胶头滴管、pH计、药匙、酒精灯、火柴； 0.01 mol/L Fe2(SO4)3溶液、Fe2(SO4)3晶体、浓硫酸。 资料： Fe(OH)3 是 一 种 弱 碱，不溶于水。 提示 电荷守恒和元素守恒是电解质溶液中重要的守恒关系，也是计算和比较电解质溶 液中各种离子浓度大小的依据。 请根据所提供的实验用品（可自行增加），参照下表设计实验，完成实验并记录现象。应用平衡移动原理对实验现象进行解释。 设计实验并和记录现象、分析 影响因素 实验步骤 实验现象 解释 温度 取 2mL 0.01mol/L Fe₂(SO₄)₃溶液于试管中，用 pH 计测初始 pH；微热试管后冷却，再次测 pH 加热后溶液 pH 比初始 pH 更小 Fe³+ 水解是吸热反应，升温使平衡 Fe3++ 3H2O⇌ Fe(OH)3 + 3H+正向移动，H + 浓度增大，pH 减小 反应物的浓度 取 2mL 0.01mol/L Fe₂(SO₄)₃溶液于试管中，测初始 pH；加入少量 Fe₂(SO₄)₃晶体溶解后，再次测 pH 加入晶体后溶液 pH 比初始 pH 更小 增大 Fe³+（反应物）浓度，使水解平衡正向移动，H + 浓度增大，pH 减小 生成物的浓度 取 2 的浓度 取 2mL 0.01mol/L Fe₂(SO₄)₃溶液于试管中，测初始 pH；滴加 2~3 滴浓硫酸后，再次测 pH 滴加浓硫酸后溶液 pH 比初始 pH 更小 实验五：探究沉淀间的转化 实验图 实验步骤 向盛有2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液的试管中滴加2 滴0.1 mol/L AgNO3溶液，观察并记录现象。 振荡试管，然后向其中滴加4滴0.1 mol/L KI溶 液，观察并记录现象。 （3）振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1 mol/L Na2S 溶液，观察并记录现象。 实验现象 步骤 （1） （2） （3） 现象 出现白色沉淀 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀 实验图 实验步骤 向盛有2 mL 0.1 mol/L MgCl2溶液的试管中滴加 2~4滴2 mol/L NaOH溶液，观察并记录现象。 （2）向上述试管中滴加4滴0.1 mol/L FeCl3溶液，静 置，观察并记录现象。 实验现象 步骤 （1） （2） 现象 出现白色沉淀 白色沉淀逐渐转化为红褐色沉淀 实验分析以及结论 从实验现象可以看出，在实验3-4中，AgCl沉淀转化 为AgI沉淀，AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀；在实验3-5中， Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀 由上可知，在水中Ksp(AgI)远小于Ksp(AgCl)，即AgI 在水中的溶解度远比AgCl的溶解度小。 当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中Ag+ 与I -的离 子积——Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+ 与I -结合生成AgI 沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至 建立新的沉淀溶解平衡： 如果加入足量KI溶液，上述过程可以继续进行，直到 绝大部分AgCl沉淀转化为AgI沉淀。反应的离子方程式可 表示为： 第四章 实验一：探究锌铜原电池工作原理 实验图 实验步骤 如图4-1所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的 CuSO4溶液用一个盐桥 连接起来，然后将锌片和铜片用导 线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥， 观察电流表的指针有何变化。 实验现象 实验表明，接通电路时，电流表的指针发生偏转， 即电路中有电流通过。从上述装置中取出盐桥，电流表 的指针又回到零点，即电路中没有电流通过。 实验结论与原理 实验二：氯化铜的电解原理 实验图 在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入 两根石墨棒作电极（如图4-9）。把湿润的碘化钾淀粉试纸 放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源， 观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。 实验现象 通电后不久可以看到，与直流电源负极相连的石墨棒 上逐渐覆盖一层红色的铜，与直流电源正极相连的石墨棒 上有气泡产生，湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。 实验结论 实验表明，CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2。 实验三：探究铁钉的吸氧腐蚀以及形成原电池实验 实验图 实验步骤 将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下， 放入图4-21所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水 柱的变化，解释引起这种变化的原因。 （2）取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓 度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1~2 滴硫酸铜溶液，再观察现象。解释产生不同现象的原因。 实验现象 实验一 实验现象 1. 铁钉表面逐渐出现红褐色疏松物质（铁锈）；. 具支试管连接的导管中水柱上升，且一段时间后水柱高度稳定。 实验原因分析 1. 原电池形成：铁钉是铁碳合金，饱和食盐水为中性电解质溶液，铁（负极）、碳（正极）与食盐水构成原电池；2. 吸氧腐蚀过程： - 负极反应：Fe - 2e⁻ = Fe²⁺（Fe 失电子被氧化）；> - 正极反应：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻（O₂得电子被还原）； - 后续反应：Fe²⁺与 OH⁻结合生成 Fe (OH)₂，进一步被氧化为 Fe (OH)₃，最终脱水生成 Fe₂O₃・nH₂O（铁锈）；3. 气压变化：试管内 O₂被消耗，气体压强小于外界大气压，外界大气压将导管中的水压入，导致水柱上升。 实验结论 1. 铁在中性或弱碱性电解质溶液中易发生吸氧腐蚀； 原电池反应能加速金属（铁）的腐蚀； 吸氧腐蚀的本质是 O₂参与的氧化还原反应，会导致反应体系内气体压强降低。 实验二 实验现象 ### 组 1（仅锌粒 + 稀盐酸）1. 锌粒表面产生少量、缓慢的气泡（H₂）；>2. 锌粒逐渐溶解，但溶解速率较慢。### 组 2（锌粒 + 稀盐酸 + 1~2 滴硫酸铜溶液）1. 滴加硫酸铜后，锌粒表面先析出红色固体（铜）；2. 随后锌粒表面产生大量、剧烈的气泡（H₂）；3. 锌粒溶解速率显著加快。 实验原因分析 ### 组 1（无硫酸铜）仅发生直接置换反应：Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑，反应的活化能较高，Zn 直接与 HCl 中的 H⁺反应，电子转移速率慢，故反应速率低。### 组 2（加硫酸铜）>1. 前置置换反应：Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu，Zn 置换出 Cu²⁺生成 Cu，红色 Cu 附着在 Zn 表面；>2. 原电池形成与加速反应：Zn（活泼，负极）、Cu（不活泼，正极）与稀盐酸（电解质溶液）构成原电池： 负极反应：Zn - 2e⁻ = Zn²⁺（Zn 失电子速率加快）； - 正极反应：2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑（H⁺在 Cu 表面得电子，避免 Zn²⁺对 H⁺的排斥，电子转移更高效）；3. 原电池降低了反应活化能，显著加快电子转移速率，故 H₂生成速率和 Zn 溶解速率大幅提高。 实验结论 1. 金属与酸的置换反应中，形成原电池可显著加快反应速率； 活泼金属（如 Zn）与不活泼金属的盐溶液（如 CuSO₄）反应生成不活泼金属（如 Cu），可构成原电池的两极；. 原电池的核心作用是通过电极分离氧化反应（负极）和还原反应（正极），提高电子转移效率，从而加速反应。 实验四：探究牺牲阳极实验 实验图 实验步骤 （1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的 3% NaCl溶液作电解质溶液，按图4-26所示连接装置。观 察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现 象。过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于 试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶 液，观察试管中溶液颜色的变化。 实验现象 实验现象 现象分析 实验结论 1. 电流表指针发生偏转 装置形成原电池，产生持续电流，电子从 Zn 电极流向 Fe 电极 酸化的 3% NaCl 溶液可作为电解质溶液构建原电池，实现金属的电化学保护 2. Zn 电极逐渐溶解，表面出现细小气泡（或溶解痕迹） Zn 为原电池负极，发生氧化反应：Zn - 2e⁻ = Zn²⁺；溶液中 H⁺在 Zn 表面可能辅助反应（或溶解的 Zn²+ 与溶液离子作用） Zn 作为牺牲阳极，通过自身氧化为 Fe 电极提供保护电流 3. Fe 电极表面无明显气泡、无沉淀，溶液无明显浑浊 Fe 为原电池正极，未发生氧化反应（未被腐蚀），正极反应为：2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑（或 O₂的还原反应），Fe 单质未参与反应 Fe 电极被成功保护，未发生腐蚀 4. 向 Fe 电极区域溶液中滴加 K₃[Fe (CN)₆] 溶液，无蓝色沉淀生成 K₃[Fe (CN)₆] 与 Fe²+ 反应生成蓝色沉淀（滕氏蓝），无蓝色沉淀说明溶液中无 Fe²+ Fe 电极未被氧化腐蚀，牺牲阳极的阴极保护法有效 实验图 实验步骤 （2）将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱 和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍 冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5~6 滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3 cm 长的铁钉，用砂纸擦光。如图4-27（a）所示，将裹有锌皮的 铁钉放入上述的一个培养皿中；如图4-27（b）所示，将缠 有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。 实验组别 实验现象 现象解释（含电极反应） 实验结论 1. 裹有锌皮的铁钉 ① 锌皮逐渐溶解，表面出现溶解痕迹；② 琼脂溶液无蓝色沉淀生成；③ 溶液局部（锌皮周围）出现微弱红色（酚酞变色） 形成原电池，Zn 为负极（牺牲阳极），Fe 为正极（被保护）：- 负极反应（Zn）：Zn - 2e⁻ = Zn²+（Zn 被氧化溶解）；- 正极反应（Fe）：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻（中性条件下吸氧腐蚀，生成的 OH⁻使酚酞变红）；- Fe 未被氧化，无 Fe²+ 生成，故 K₃[Fe (CN)₆] 溶液不变蓝 Zn 的活泼性强于 Fe，Zn 通过自身氧化为 Fe 提供保护，牺牲阳极的阴极保护法可有效防止 Fe 腐蚀 2. 缠有铜丝的铁钉 ① 铁钉表面逐渐出现蓝色沉淀；② 铁钉周围的琼脂溶液变红（酚酞变色）；③ 铜丝表面无明显变化 形成原电池，Fe 为负极（被腐蚀），Cu 为正极：- 负极反应（Fe）：Fe - 2e⁻ = Fe²+（Fe 被氧化生成 Fe²+，与 K₃[Fe (CN)₆] 反应生成蓝色滕氏蓝沉淀）；- 正极反应（Cu）：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻（吸氧腐蚀生成 OH⁻，使酚酞变红）；- Cu 活泼性弱于 Fe，不参与氧化反应 Cu 的活泼性弱于 Fe，Fe 作为负极加速腐蚀，活泼性更弱的金属与 Fe 形成原电池时，会促进 Fe 的电化学腐蚀 1 学科网（北京）股份有限公司 $