专题10 化学反应与电能（实验清单）（全国通用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学讲义聚焦“化学反应与电能”高考核心专题，涵盖原电池、电解原理、电镀、燃料电池及金属腐蚀与防护五大实验，按实验探源、原理梳理、拓展应用、真题感知、变式训练的逻辑构建知识体系，通过考点系统整合、解题方法指导、真题分层训练，助力学生突破电极反应书写、电解规律分析等难点。 讲义突出科学探究与科学思维融合，如原电池拓展中用“三步法”指导电极反应式书写，电解规律按“电解水型”“放氢生碱型”等分类建模，培养学生证据推理与模型认知能力。设置基础真题与变式训练分层练习，配合实验操作要点解析，高效突破高频考点，为教师提供清晰复习路径，提升学生电化学综合解题能力。

专题10 化学反应与电能 目 录 实验1：原电池及形成条件 通过Zn-Cu-稀硫酸原电池验证电流产生条件：需两个不同电极、电解质溶液、闭合回路且自发氧化还原反应。Zn为负极失电子，Cu为正极得电子（H⁺被还原为H₂），电流表指针偏转。石墨可作正极，证明正极材料不一定为金属。 实验2：电解原理 电解CuCl₂溶液，阳极（与正极相连）Cl⁻失电子产生Cl₂（使KI淀粉试纸变蓝），阴极（与负极相连）Cu²⁺得电子析出红色Cu。验证电能转化为化学能，阴阳极离子放电顺序取决于得失电子能力。此为电解池基础实验。 实验3：电镀实验 在铁制镀件上镀铜：铁作阴极（与电源负极相连），铜作阳极（与正极相连），CuSO₄溶液作电镀液。阳极Cu溶解进入溶液，阴极Cu²⁺得电子析出，电镀液浓度保持不变。镀件需经除油、除锈预处理，表面附着红色铜层。 实验4：简单燃料电池的制作 先电解Na₂SO₄溶液（加酚酞）产生H₂和O₂，阴极区变红；断电后接电流表，H₂和O₂在电极上自发反应产生电流。实现电解水→氢氧燃料电池的能量转换，验证化学能与电能的双向转化关系。此为氢氧燃料电池的模型实验。 实验5：金属的腐蚀与防护 铁钉在食盐水吸氧腐蚀，导管中水柱上升（O₂消耗）；加CuSO₄后Zn与稀盐酸反应速率加快（形成原电池）。牺牲阳极法：Zn作负极被腐蚀，Fe被保护（铁氰化钾检验Fe²⁺不变蓝）。通过原电池原理理解电化学腐蚀与防护措施。 实验1 原电池及形成条件 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）必修第二册P36 人教版（2019）选择性必修第一册P96 实验梳理--实验过程 要点梳理 电极材料的实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 （1）用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转； 用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。 （2）将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象； 再插入铜片，观察现象； 取出铜片，插入石墨棒，观察现象。 没有发生偏转 没有发生偏转 锌片溶解，表面产生无色气泡 ①锌片溶解，表面产生无色气泡 ②铜片表面无明显变化 ①锌片溶解，表面产生无色气泡 ②石墨棒表面无明显变化 没有电解质溶液，不能发生原电池反应 锌的还原性比H2强，溶液中的H＋直接得到Zn失去的电子生成H2 铜的还原性比H2弱，不能置换H2，电子不能在溶液中移动，锌的电子不能转移到铜片，H＋只能在锌片表面被还原成H2 石墨为惰性材料，不能置换H2，电子不能通过溶液转移到石墨棒，H＋只能在锌片表面被还原成H2 原电池实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 1.选择Zn、Cu、H2SO4组成原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 2.选择Zn、石墨、H2SO4组成原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 ①锌片溶解 ②铜片不溶解，表面产生无色气泡 ③电流表指针偏转 ①锌片溶解 ②石墨棒表面产生无色气泡 ③电流表指针偏转 锌失去的电子通过导线转移至铜片表面产生电流，溶液中的H＋在铜片表面获得Zn失去的电子生成H2 锌失去的电子通过导线转移至石墨棒表面产生电流，溶液中的H＋在石墨棒表面获得Zn失去的电子生成H2 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 原电池原理 1．原电池中正、负极的确定方法 2．原电池电极反应式的书写 （1）先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物。 （2）根据氧化还原反应原理写出电极反应式。 ①负极反应。 负极上发生失去电子的氧化反应。要注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 ②正极反应。 正极上发生得到电子的还原反应。当正极上的反应物是O2时：若电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，与O2反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2得电子与H＋生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 （3）写出电池总反应方程式。 结合电子守恒将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。 （4）若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即可得到较难写出的另一极的电极反应式。 拓展二 原电池的应用 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱： 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 （1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 （2）步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2024·江苏·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 2．（2023·海南·高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 3．（2023·广东·高考真题）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 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2025·福建福州·模拟预测）某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法正确的是 A．铜作负极被还原 B．银电极的电极反应式为： C．电子从铜片经外电路流向银片 D．向银电极移动 2．（2024·江苏扬州·模拟预测）锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下列有关说法错误的是 A．电池放电时电极逐渐溶解 B．石墨为正极 C．电子由石墨经导线流向片 D．电池放电时实现了化学能向电能的转化 3．（2025·浙江湖州·一模）可充电锌银电池是一种能量高的水溶液电池，其结构如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，正极反应可表示为 B．放电时，向电极方向移动，电解液KOH浓度保持不变 C．充电时，与外电源负极连接的电极上发生还原反应生成Zn D．在电流恒定情况下，当充电过程接近完成时，充电电压会迅速升高 4．（2026·浙江温州·模拟预测）关于如图所示的四种装置，下列说法不正确的是 A．电池Ⅰ中锌片作负极，发生氧化反应 B．电池Ⅱ装置属于二次电池 C．电池Ⅲ属于燃料电池，总反应式为 D．电池Ⅳ工作时，电流由锌筒流向石墨棒 实验2 电解原理 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P104 实验梳理--实验过程 要点梳理 实验装置 实验原理 阴极：Cu2++2e-=Cu(还原反应)；阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑(氧化反应)； 总反应：CuCl2Cu+Cl2↑ 实验用品 25%CuCl2 溶液；碘化钾淀粉试纸、导线、电流表、U 型管、直流电源、石墨电极。 实验步骤 在 U 型管中注入25% CuCl2 溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源，观察U 型管内的现象和试纸颜色的变化。 实验现象 通电一段时间可观察到阳极碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝， 证明产生的气体是氯气；阴极碳棒底部有红色的固体覆盖。 实验结论 ①CuCl2 溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了 Cu 和 Cl2。 ②电解过程电能转化为化学能。 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 电解池工作原理 1．工作原理 （1）电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例) （2）总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 2．电解过程的三个流向 （1）电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极； （2）离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 （3）电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。 拓展二 电解规律 类型 实例 电极反应式 电解 对象 溶液 pH变化 溶液复 原方法 电解 水型 含氧酸 H2SO4 阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ 阴极：4H＋＋4e－==2H2↑ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ 水 减小 加水 强碱 NaOH 阳极：4OH－－4e－==2H2O＋O2↑ 阴极：4H2O＋4e－==2H2↑＋4OH－ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 活泼金 属的含 氧酸盐 KNO3 阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ 阴极：4H2O＋4e－==2H2↑＋4OH－ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ 不变 电解 电解 质型 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－==H2↑ 总反应：2H＋＋2Cl－H2↑＋Cl2↑ HCl 增大 通入 HCl气 体 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－==Cu 总反应：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ CuCl2 － 加CuCl2固体 放氢 生碱 型 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－ 总反应：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ NaCl和 H2O 增大 通入HCl气体 放氧 生酸 型 不活泼金属的含氧酸盐 AgNO3 阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ 阴极：4Ag＋＋4e－==4Ag 总反应：4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ AgNO3和H2O 减小 加入Ag2O固体 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2026·江西·高考真题）背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 2．（2026·广东·高考真题）一种利用电解还原同时实现海水脱盐的装置如图，电解液在Ⅰ和Ⅳ室间循环，初始电解液为溶液，膜①~③为阳离子或阴离子交换膜。下列说法错误的是 A．①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜 B．阳极反应为 C．电解一段时间后，Ⅲ室海水中盐的浓度降低 D．电解过程中，Ⅰ室电解液的pH在一段时间内可保持稳定 3．（2026·湖北·高考真题）某光电化学还原制的装置如图所示。给光电极施加脉冲偏压，偏压为负时，光电极上发生还原反应。 下列说法错误的是 A．偏压为时，光电极反应为 B．每产生，右室溶液质量减少 C．偏压为时，光电极排斥以清洁表面 D．相对于恒定偏压，脉冲偏压利于提高光电极的制效率 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·广东佛山·模拟预测）将CO2直接还原成固体碳可以实现碳源的有效固定。一种利用电化学技术固定碳源的装置及其转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．电极A连接外接电源的负极，发生氧化反应 B．外电路通过1mol e-时，理论上可固定12 g碳 C．阴极的电极方程式为 D．该装置需要定期补充熔融碳酸盐 2．（2025·广东东莞·模拟预测）微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械的消毒。一种制备微酸性次氯酸水的电解设备的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极N与直流电源的负极相连 B．阳极室的总反应可表示为 C．膜b为阳离子交换膜 D．理论上每转移2 mol e-时阴极室增重46 g 3．（2026·山西晋城·一模）我国科研团队开发的HMF电氧化制备FDCA装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y极电极反应式为 B．若用KCl溶液代替右侧的K2SO4溶液，不影响电解效率 C．制备0.1 mol FDCA，理论上左侧电解液的质量变化为22.8 g D．若将膜替换为普通多孔陶瓷隔膜(可允许其他物质通过)，FDCA产率会显著提高 4．（2026·陕西西安·模拟预测）钙钛矿太阳能电池是依靠钙钛矿结构材料进行光电转换的一种新型光伏电池，属于第三代太阳能电池，其制备温度低、成本具有竞争力，在室内弱光条件下也能高效发电。如图一是钙钛矿太阳能电池的示意图，若用该电池作电源电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸(如图二)。 下列说法正确的是 A．C电极接钙钛矿太阳能电池的A极 B．D电极发生的电极反应式为 C．图二中的离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ为阳离子交换膜 D．理论上，当太阳能电池有0.03mol电子转移时，甲池溶液质量减少1.96g 实验3 电镀实验 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P122 实验梳理--实验过程 要点梳理 简单的电镀实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 1．用砂纸把铁制镀件打麿干净，放入1 mol/LnaOH溶液中除去油污，然后用蒸馏水洗净。再放入20%盐酸中除锈，几分钟后取出，并用蒸馏水洗净。 2．把铁制镀件与2-3V的直流电源的负极相连，铜片与直流电源的正极相连。将两极平行浸入电镀液中，两极间距5cm，5~l0min后取出，观察镀件表面发生的变化。 用砂纸打磨铁钉 放入碱液中除油污 用蒸馏水冲洗干净 放入盐酸中除铁锈 用蒸馏水冲洗干净 连接好装置，进行电镀 铁钉上附着了红色的铜 用砂纸打磨铁钉 放入碱液中除油污 放入盐酸中除铁锈 铁钉上附着了红色的铜 根据电解原理，铜作阳极，被氧化，生成铜离子进入溶液，溶液中的阴离子在阴极上得到电子被还原，作为电解质溶液的硫酸铜的浓度不变。电极方程式为： 阴极电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，阳极电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+ 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 电镀原理 1．电镀：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：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 3．电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。 电解质溶液：Cu2＋浓度保持不变。 总结： 1．电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 2．在反应过程中，电镀液的离子浓度不变。 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2025·广东·高考真题）对铁钉进行预处理，并用铜氨溶液给铁钉镀铜。下列操作不能达到实验目的的是 A．除油污 B．除铁锈 C．制铜氨溶液 D．铁钉镀铜 2．（2024·江苏·高考真题）实验室进行铁钉镀锌实验。下列相关原理、装置及操作不正确的是 A B C D 配制溶液 铁钉除油污 铁钉除锈 铁钉镀锌 3．（2025·浙江·高考真题）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．铁制镀件上镀铜 B．实验室快速制备氨气 C．实验室蒸馏分离和 D．检验乙醇脱水生成乙烯 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·浙江温州·二模）下图甲是处理废水中的氯乙烯()的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是 A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为： C．理论上极消耗氯乙烯，则电极减少 D．乙中的溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 2．（2026·北京海淀·二模）实验小组以Cu为阳极、Fe为阴极探究铁棒镀铜实验中电镀液的选择，进行下表所示实验，电解时间均为60 min。 实验装置 实验序号 电解质溶液 阴极现象 I 铁钉上有疏松的红色固体，溶液蓝色变浅，阴极液检测出 Ⅱ 和过量浓氨水 铁钉上有致密的红色镀层，溶液颜色基本不变，阴极液未检测到Fe元素 Ⅲ 铁钉上有疏松的红色固体，溶液由蓝色变为浅黄色，阴极液检测出 Ⅳ 和 铁钉上有少量疏松的红色固体，且有气泡生成，溶液颜色基本不变，阴极液检测出 已知：，为黄色。 下列说法正确的是 A．实验Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ中检测出，说明阴极表面均发生反应： B．对比实验I和Ⅱ推测，实验Ⅱ中得到致密镀层是因为小，铜的沉积速率慢 C．实验Ⅲ溶液颜色变化是因为的平衡正向移动 D．将实验Ⅳ中盐酸替换为等浓度的NaCl溶液，可能得到较致密的红色镀层 3．（2025·新疆·模拟预测）给钢材镀锌能够有效防止钢材腐蚀，其电镀方案如图所示，两个电极一端为待镀钢材，另一端为石墨电极。电解反应为，已知锌的化学性质与铝类似。则下列说法错误的是 A．左侧电极为阴极，电极反应为 B．右侧电极反应为 C．左侧电极为待镀钢材，右侧为石墨电极 D．电解液的pH，随电镀时间增加无明显变化 4．（2025·江苏苏州·三模）利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 实验4 简单燃料电池的制作 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P123 实验梳理--实验过程 要点梳理 实验装置 实验原理 1．电解水： 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－；阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，总反应式：2H2O2H2↑＋O2 2．氢氧燃料电池： 负极：2H2－4e－===4H＋；正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，总反应式：2H2＋O2===2H2O 实验用品 仪器：U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)，3~6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二极管、音乐盒等)。 药品：1 mol/L Na2SO4溶液、酚酞溶液。 实验步骤 1．电解水：在U形管中注入1 mol·L-1 Na2SO4溶液，再滴入2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接直流电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，观察现象。 2．制作一个氢氧燃料电池：当电解水进行2 min后，打开K1，断开直流电源，将两根石墨棒用导线分别与电流表连接，闭合K2，观察现象。 实验现象 1．阳极产生气泡，阴极产生气泡，电极附近的溶液变红，阳极液面高。 2．电流表指针偏转。 实验结论 1．电解1 mol·L-1 Na2SO4溶液，阳极得到O2，阴极得到H2。 2．氢气与氧气反应由化学能转化为电能的过程可以实现。 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 氢氧燃料电池和电解水的原理比较 氢氧燃料电池 电解水 能量 化学能→电能 电能→化学能 装置 电极反应式 负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应式：2H2＋O2===2H2O 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 电子流向 负极→正极 负极→阴极，阳极→正极 离子流向 阳离子→正极，阴离子→负极 阳离子→阴极，阴离子→阳极 反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应 拓展二 常见的燃料电池 名称 电解质 电极反应和总反应 氢氧燃料 电池 KOH 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O 总反应：2H2＋O2===2H2O H2SO4 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 总反应：2H2＋O2===2H2O 甲烷燃料 电池 KOH 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 甲醇燃料 电池 KOH 正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 肼燃料电 池　 KOH 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O 总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O 拓展三 燃料电池电极书写方法与计算 1．“三步法”书写燃料电池电极反应式 2．电解的相关计算 （1）计算方法 有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法： 电子守恒计算 用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等 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 关系式计算 根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式 （2）等量关系 ①电解池中阳极失去的电子总数＝阴极得到的电子总数。 ②当电流通过一个或多个串联的电解池时， 它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。 ③常见电化学计算的对应关系： H2～Cl2～O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。 如电解池中析出气体时，在同温同压下析出各气体的物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 2．（2021·山东·高考真题）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是 A．放电过程中，K+均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·河南濮阳·三模）一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法错误的是 A．电池工作时，电极A的电势低于电极B的电势 B．电池工作时，向电极A移动 C．电极A上发生的电极反应为 D．常温下，提高、、、的流速，可输出更多电能 2．（2026·广东梅州·一模）燃料电池如图所示。SOFC-O为固体氧离子电解质，沟通内电路。 下列说法错误的是 A．反应室Ⅰ为负极室 B．反应室Ⅰ的电解质溶液可能呈酸性 C．外电路通过1 mol电子则内电路通过 D．标准状况下，向催化室通入，消耗 3．（2026·陕西咸阳·模拟预测）碱性葡萄糖燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极A为燃料电池的正极 B．电极B的电极反应方程式为 C．电池工作一段时间后，电解液中浓度下降 D．电路中通过2 mol电子时，消耗 实验5 金属的腐蚀与防护 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P112,114 实验梳理--实验过程 要点梳理 1．金属的腐蚀 实验装置 实验原理 （1）负极：2Fe－4e-=2Fe2+；正极：O2+4e-+2H2O=4OH-；总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2； 后续反应：Fe(OH)2Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O （2）负极：Zn－2e-=Zn2+；正极：2H+2e-=H2；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验用品 铁钉、锌片、饱和食盐水、稀盐酸、CuSO4溶液、水；具支试管、橡皮塞、导管、试管。 实验步骤 （1）将经过酸洗涤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。解释引起这种变化的原因。 实验现象 （1）几分钟后，导管末端的水柱液面上升，铁钉表面有锈迹产生 （2）滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率快 实验结论 （1）铁钉在中性的食盐水溶液中易发生吸氧腐蚀。（2）电化腐蚀比化学腐蚀快 实验说明 ①装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，装置的气密性必须良好，否则很难观察到导管末端的水柱高度变化。 ②Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快。 2．牺牲阳极保护法 实验装置 实验原理 锌电极：Zn－2e-=Zn2+； 铁电极：2H++2e-=H2↑； 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 实验用品 K3[Fe(CN)6]溶液、酸化的 3%NaCl溶液、酚酞溶液、琼脂；Zn、Fe、电压表、烧杯、培养皿。 实验步骤 ①按图连接好装置，观察电压表和铁电极上的现象。往铁电极区滴入 2 滴黄色 K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色的变化。 ②将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL和食盐水和150mL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2～3cm的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中，观察实验现象 实验现象 ①电压表指针发生偏转，铁电极上有气泡产生；往铁电极区滴入 K3[Fe(CN)6]溶液后，溶液不变蓝色。 ②a中溶液变红色，b中铁钉附近出现蓝色沉淀，铜丝附近溶液变红色。 实验结论 ①图示装置构成了原电池，较活泼金属锌被腐蚀，铁未被腐蚀(被保护)。 ②实验②说明裹有锌皮的铁钉未被腐蚀，铁被保护，缠有铜丝的铁钉被腐蚀，铁未被保护。 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 金属腐蚀快慢 1．在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2．在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 拓展二 金属电化学保护法 1．牺牲阳极法 （1）原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 （2）应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 2．外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。 应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2026·广东·高考真题）做好防腐是发展海上风电的基础。下列措施不能达到防腐目的的是 A． B． C． D． 2．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应： 3．（2024·浙江·高考真题）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。下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 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 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·广东广州·二模）利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法错误的是 A．a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．a、b两处具有相同的电极反应式： C．b处的溶液pH增大 D．一段时间后，左侧液面低于右侧液面 2．（2026·广东茂名·三模）银首饰表面的黑色物质()可用口香糖包装纸(含Al)与热食盐水浸泡进行清洗，发生的反应为。下列说法正确的是 A．银首饰变黑属于电化学腐蚀 B．该清洗方法利用了电解原理 C．清洗过程中，移向口香糖包装纸(含Al) D．银首饰表面发生的变化为 3．（2025·内蒙古乌兰察布·三模）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H2反应生成S2-，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 A．图Ⅱ中钢管附近土壤的pH可能会上升 B．图Ⅰ中钢管腐蚀的含铁产物只有FeS C．图Ⅱ中金属棒X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X的作用是作为损耗正极材料和传递电流 4．（2026·广东广州·三模）支撑海港码头基础的防腐技术的工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助电极。下列有关叙述中错误的是 A．a为负极，b为正极 B．该防腐技术为外加电流法 C．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零 D．高硅铸铁是作为牺牲阳极材料发挥作用的 5．（2026·广东深圳·三模）船舶的外壳常用镶嵌锌块的方法避免船体遭受腐蚀，实验室模拟该过程如下。 实验 实验装置 实验步骤及现象 Ⅰ 电流表指针偏转，Fe电极上未见气泡生成；取出少量Fe电极附近的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，未出现蓝色沉淀 Ⅱ 向Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀 Ⅲ ___________ Ⅳ 向A区滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失 （1）实验Ⅰ中，Zn作___________极。 （2）蓝色沉淀为KFe[Fe(CN)6]，说明有Fe2+产生。 ①对实验Ⅱ中Fe2+产生的原因作出如下猜想： 猜想a．H+将Fe氧化； 猜想b．_______将Fe氧化； 猜想c．K3[Fe(CN)6]将Fe氧化； 猜想d．K3[Fe(CN)6]被Zn还原； 猜想b中的物质是___________；依据实验Ⅰ中的现象可否定猜想___________(填字母)。 ②理论分析： 资料ⅰ：实验Ⅰ条件下，，。 根据资料ⅰ推测猜想d不成立，理由是：___________，无法生成蓝色沉淀。 由以上分析可知，实验Ⅱ中生成Fe2+的离子方程式为___________。 （3）补全实验Ⅲ中的操作和现象：向A区滴加___________溶液，观察到___________，可证明发生了吸氧腐蚀。 资料ⅱ：实验Ⅳ条件下，Fe与KFe[Fe(CN)6]很难发生反应。 （4）实验Ⅳ中“一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失”的原因可能是___________离子向负极移动，与Zn发生反应，从而使沉淀溶解平衡向溶解方向移动。 （5）将实验Ⅳ装置中的锌片换成铜片，重复实验Ⅳ的操作，推测其与实验Ⅳ现象的差异___________。 由上述实验可知：比铁活泼的锌可以保护铁不被腐蚀。 13 / 32 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题10 化学反应与电能 目 录 实验1：原电池及形成条件 通过Zn-Cu-稀硫酸原电池验证电流产生条件：需两个不同电极、电解质溶液、闭合回路且自发氧化还原反应。Zn为负极失电子，Cu为正极得电子（H⁺被还原为H₂），电流表指针偏转。石墨可作正极，证明正极材料不一定为金属。 实验2：电解原理 电解CuCl₂溶液，阳极（与正极相连）Cl⁻失电子产生Cl₂（使KI淀粉试纸变蓝），阴极（与负极相连）Cu²⁺得电子析出红色Cu。验证电能转化为化学能，阴阳极离子放电顺序取决于得失电子能力。此为电解池基础实验。 实验3：电镀实验 在铁制镀件上镀铜：铁作阴极（与电源负极相连），铜作阳极（与正极相连），CuSO₄溶液作电镀液。阳极Cu溶解进入溶液，阴极Cu²⁺得电子析出，电镀液浓度保持不变。镀件需经除油、除锈预处理，表面附着红色铜层。 实验4：简单燃料电池的制作 先电解Na₂SO₄溶液（加酚酞）产生H₂和O₂，阴极区变红；断电后接电流表，H₂和O₂在电极上自发反应产生电流。实现电解水→氢氧燃料电池的能量转换，验证化学能与电能的双向转化关系。此为氢氧燃料电池的模型实验。 实验5：金属的腐蚀与防护 铁钉在食盐水吸氧腐蚀，导管中水柱上升（O₂消耗）；加CuSO₄后Zn与稀盐酸反应速率加快（形成原电池）。牺牲阳极法：Zn作负极被腐蚀，Fe被保护（铁氰化钾检验Fe²⁺不变蓝）。通过原电池原理理解电化学腐蚀与防护措施。 实验1 原电池及形成条件 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）必修第二册P36 人教版（2019）选择性必修第一册P96 实验梳理--实验过程 要点梳理 电极材料的实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 （1）用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转； 用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。 （2）将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象； 再插入铜片，观察现象； 取出铜片，插入石墨棒，观察现象。 没有发生偏转 没有发生偏转 锌片溶解，表面产生无色气泡 ①锌片溶解，表面产生无色气泡 ②铜片表面无明显变化 ①锌片溶解，表面产生无色气泡 ②石墨棒表面无明显变化 没有电解质溶液，不能发生原电池反应 锌的还原性比H2强，溶液中的H＋直接得到Zn失去的电子生成H2 铜的还原性比H2弱，不能置换H2，电子不能在溶液中移动，锌的电子不能转移到铜片，H＋只能在锌片表面被还原成H2 石墨为惰性材料，不能置换H2，电子不能通过溶液转移到石墨棒，H＋只能在锌片表面被还原成H2 原电池实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 1.选择Zn、Cu、H2SO4组成原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 2.选择Zn、石墨、H2SO4组成原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 ①锌片溶解 ②铜片不溶解，表面产生无色气泡 ③电流表指针偏转 ①锌片溶解 ②石墨棒表面产生无色气泡 ③电流表指针偏转 锌失去的电子通过导线转移至铜片表面产生电流，溶液中的H＋在铜片表面获得Zn失去的电子生成H2 锌失去的电子通过导线转移至石墨棒表面产生电流，溶液中的H＋在石墨棒表面获得Zn失去的电子生成H2 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 原电池原理 1．原电池中正、负极的确定方法 2．原电池电极反应式的书写 （1）先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物。 （2）根据氧化还原反应原理写出电极反应式。 ①负极反应。 负极上发生失去电子的氧化反应。要注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 ②正极反应。 正极上发生得到电子的还原反应。当正极上的反应物是O2时：若电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，与O2反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2得电子与H＋生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 （3）写出电池总反应方程式。 结合电子守恒将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。 （4）若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即可得到较难写出的另一极的电极反应式。 拓展二 原电池的应用 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱： 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 （1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 （2）步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2024·江苏·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】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。A．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；B．电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误；C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；D．由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误；故选C。 2．（2023·海南·高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 【答案】A 【解析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极；A．由分析可知，b电极为电池正极，A正确；B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的向b电极移动，B错误；C．电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误；D．由C分析可知，每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供mol电子的电量，D错误；故选A。 3．（2023·广东·高考真题）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】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应，Ag为负极。A．由分析可知，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl，Ag为负极，A错误；B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确；C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误；D．每消耗标准状况下的，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。 故选B。 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2025·福建福州·模拟预测）某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法正确的是 A．铜作负极被还原 B．银电极的电极反应式为： C．电子从铜片经外电路流向银片 D．向银电极移动 【答案】C 【解析】该装置中，铜易失电子发生氧化反应而作负极；银作正极，正极上银离子得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，溶液中阴离子向负极移动，据此分析作答。A．由分析可知，该原电池中铜作负极，发生氧化反应，A错误；B．该原电池中银为正极，银离子在其表面发生还原反应，电极反应式为：，B错误；C．原电池工作时，电子从铜电极经外电路流向银电极，C正确；D．原电池工作时，向铜电极移动，D错误；故答案选C。 2．（2024·江苏扬州·模拟预测）锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下列有关说法错误的是 A．电池放电时电极逐渐溶解 B．石墨为正极 C．电子由石墨经导线流向片 D．电池放电时实现了化学能向电能的转化 【答案】C 【解析】锌空气电池，较活泼的锌作负极，石墨作正极，据此分析解答。A．锌电极为原电池负极，放电时Zn发生氧化反应失去电子转化为离子进入电解质溶液，电极逐渐溶解，A正确；B．石墨电极处通入空气，其中的氧气在石墨上发生得电子的还原反应，故石墨为正极，B正确；C．原电池中电子由负极经外电路流向正极，该电池中Zn为负极、石墨为正极，因此电子应由Zn经导线流向石墨，C错误；D．电池放电过程为原电池工作过程，可将化学能转化为电能，D正确；故选C。 3．（2025·浙江湖州·一模）可充电锌银电池是一种能量高的水溶液电池，其结构如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，正极反应可表示为 B．放电时，向电极方向移动，电解液KOH浓度保持不变 C．充电时，与外电源负极连接的电极上发生还原反应生成Zn D．在电流恒定情况下，当充电过程接近完成时，充电电压会迅速升高 【答案】B 【解析】放电时，电池作为原电池工作，电极是正极，发生还原反应。在碱性（KOH）电解质中，得电子生成，反应式为：，Zn是负极，发生氧化反应，负极反应为：，电池的总反应为：；充电时，电池作为电解池工作，电池的负极（Zn电极）与外电源的负极相连，成为电解池的阴极。阴极上发生还原反应。放电时负极的产物是，充电时它被还原成Zn，阴极反应式为，阳极反应式为：；A．根据分析可知，放电时，电极是正极，反应表示为，A正确；B．离子移动方向：在原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。该电池中，是正极，Zn是负极。是阴离子，因此它应该向负极（Zn电极）移动，而不是向正极（电极）移动。KOH浓度变化：根据分析可知电池的总反应为：。从总反应式可以看出，反应消耗了水，而电解质KOH并未被消耗。由于溶剂水的量减少，而溶质KOH的量不变，所以KOH溶液的浓度会增大，而不是保持不变，B错误；C．充电时，电池作为电解池工作。电池的负极（Zn电极）与外电源的负极相连，成为电解池的阴极。阴极上发生还原反应。放电时负极的产物是，充电时它被还原成Zn，C正确；D．当电池充电接近完成时，主要的活性物质（如）已经基本反应完毕。如果继续以恒定电流充电，就会开始发生副反应，主要是电解水（）。电解水需要比电池正常充电更高的电压。为了维持恒定的充电电流，充电设备必须提高输出电压，因此充电电压会迅速升高。这是电池充满电的一个典型标志，D正确；故答案选B。 4．（2026·浙江温州·模拟预测）关于如图所示的四种装置，下列说法不正确的是 A．电池Ⅰ中锌片作负极，发生氧化反应 B．电池Ⅱ装置属于二次电池 C．电池Ⅲ属于燃料电池，总反应式为 D．电池Ⅳ工作时，电流由锌筒流向石墨棒 【答案】D 【解析】A．电池Ⅰ是铜锌原电池，锌的活泼性强于铜，锌片作负极，失电子发生氧化反应，A正确；B．电池Ⅱ是铅蓄电池，属于可充电、放电重复使用的二次电池，B正确；C．电池Ⅲ是氢氧燃料电池，负极通入、正极通入，总反应为，C正确；D．电池Ⅳ是锌锰干电池，锌筒作负极，石墨棒作正极；原电池外电路中，电流方向为正极流向负极，因此电流应由石墨棒流向锌筒，D错误；故选D。 实验2 电解原理 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P104 实验梳理--实验过程 要点梳理 实验装置 实验原理 阴极：Cu2++2e-=Cu(还原反应)；阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑(氧化反应)； 总反应：CuCl2Cu+Cl2↑ 实验用品 25%CuCl2 溶液；碘化钾淀粉试纸、导线、电流表、U 型管、直流电源、石墨电极。 实验步骤 在 U 型管中注入25% CuCl2 溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源，观察U 型管内的现象和试纸颜色的变化。 实验现象 通电一段时间可观察到阳极碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝， 证明产生的气体是氯气；阴极碳棒底部有红色的固体覆盖。 实验结论 ①CuCl2 溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了 Cu 和 Cl2。 ②电解过程电能转化为化学能。 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 电解池工作原理 1．工作原理 （1）电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例) （2）总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 2．电解过程的三个流向 （1）电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极； （2）离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 （3）电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。 拓展二 电解规律 类型 实例 电极反应式 电解 对象 溶液 pH变化 溶液复 原方法 电解 水型 含氧酸 H2SO4 阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ 阴极：4H＋＋4e－==2H2↑ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ 水 减小 加水 强碱 NaOH 阳极：4OH－－4e－==2H2O＋O2↑ 阴极：4H2O＋4e－==2H2↑＋4OH－ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 活泼金 属的含 氧酸盐 KNO3 阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ 阴极：4H2O＋4e－==2H2↑＋4OH－ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ 不变 电解 电解 质型 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－==H2↑ 总反应：2H＋＋2Cl－H2↑＋Cl2↑ HCl 增大 通入 HCl气 体 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－==Cu 总反应：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ CuCl2 － 加CuCl2固体 放氢 生碱 型 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－ 总反应：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ NaCl和 H2O 增大 通入HCl气体 放氧 生酸 型 不活泼金属的含氧酸盐 AgNO3 阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ 阴极：4Ag＋＋4e－==4Ag 总反应：4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ AgNO3和H2O 减小 加入Ag2O固体 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2026·江西·高考真题）背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 【答案】D 【解析】该装置为阴离子交换膜电解池，右侧通入与生成，氮元素化合价从0降低至-3，发生得电子的还原反应，因此右侧电极为阴极，连接电源负极b，阴极反应为；左侧电极为阳极，连接电源正极a，在阳极失电子发生氧化反应，阳极反应为，总电解反应为；A．阳极是失去电子生成氧气，正确电极反应式为，A错误；B．右侧转化为，N元素化合价降低发生得电子的还原反应，故右侧为阴极，b为电源负极，a为电源正极，外电路电子只能在导线中移动，路径为b流向阴极、阳极流向a，不存在b直接流向a的路径，B错误；C．根据总反应，生成消耗，则生成 仅消耗，C错误；D．电解池通用规律为阴离子向阳极移动，阳极在装置左侧，体系中迁移的阴离子可穿过阴离子交换膜，因此从阴极区向阳极区移动，D正确；故选D。 2．（2026·广东·高考真题）一种利用电解还原同时实现海水脱盐的装置如图，电解液在Ⅰ和Ⅳ室间循环，初始电解液为溶液，膜①~③为阳离子或阴离子交换膜。下列说法错误的是 A．①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜 B．阳极反应为 C．电解一段时间后，Ⅲ室海水中盐的浓度降低 D．电解过程中，Ⅰ室电解液的pH在一段时间内可保持稳定 【答案】C 【解析】由题图可知，在电极上反应转化为，元素化合价降低，故电极为阴极，阴极反应为，生成的与电解液中的发生反应。电极为阳极，电离出的在阳极放电，阳极反应为，电离出的发生反应。若③为阴离子交换膜，结合电流方向可知，Ⅲ室海水中的会向右通过膜③迁移至Ⅳ室中，并在电极上放电生成，故③应为阳离子交换膜，以阻止通过，据此可知实现脱盐的海水不是Ⅲ室海水，而是Ⅱ室海水，则①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，Ⅱ室海水中的向左通过膜①迁移至Ⅰ室中，Ⅱ室海水中的向右通过膜②迁移至Ⅲ室中，Ⅳ室电解液中的向左通过膜③迁移至Ⅲ室中，故电解一段时间后，Ⅱ室海水中盐的浓度降低，Ⅲ室海水中盐的浓度升高。A．由分析知，①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，A正确；B．由分析知，电极为阳极，电离出的在阳极放电，阳极反应为，B正确；C．由分析知，电解一段时间后，Ⅱ室海水中盐的浓度降低，Ⅲ室海水中盐的浓度升高，C错误；D．根据前述分析，Ⅰ室中阴极反应生成的与电解液中的反应生成，形成缓冲体系，有利于Ⅰ室电解液的pH在一段时间内保持稳定，D项正确；故选C。 3．（2026·湖北·高考真题）某光电化学还原制的装置如图所示。给光电极施加脉冲偏压，偏压为负时，光电极上发生还原反应。 下列说法错误的是 A．偏压为时，光电极反应为 B．每产生，右室溶液质量减少 C．偏压为时，光电极排斥以清洁表面 D．相对于恒定偏压，脉冲偏压利于提高光电极的制效率 【答案】B 【解析】A．偏压为-0.2V时为负偏压，光电极发生还原反应，得电子生成，电极方程式为，A正确；B．18g 的物质的量为1mol，生成1mol 转移8mol电子。右室对电极反应为，转移8mol电子时，生成2mol （质量64g）逸出，同时有8mol 通过质子交换膜进入左室，右室共减少质量为，B错误；C．偏压为1.0V时为正偏压，光电极带正电，会排斥阳离子，可清洁电极表面，C正确；D．脉冲偏压下，负偏压时还原生成，正偏压时同种电荷相互排斥，及时排出生成的，能有效刷新电极表面，从而提高长效反应的催化效率，利于提高制的效率，D正确；故选B。 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·广东佛山·模拟预测）将CO2直接还原成固体碳可以实现碳源的有效固定。一种利用电化学技术固定碳源的装置及其转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．电极A连接外接电源的负极，发生氧化反应 B．外电路通过1mol e-时，理论上可固定12 g碳 C．阴极的电极方程式为 D．该装置需要定期补充熔融碳酸盐 【答案】C 【解析】该装置为电解池，根据转化过程判断：转化为固体时元素化合价降低，得电子，因此电极为阴极（接电源负极，发生还原反应），电极为阳极（失电子生成，接电源正极，发生氧化反应），逐一分析选项：A．A极为阴极，则电极A连接外接电源的负极，发生还原反应，A错误；B．从中的价变为价的单质，生成（即碳）需要转移电子，因此转移电子时，仅固定碳，，B错误；C．阴极上得电子生成和，电极反应，原子守恒、电荷守恒，符合反应原理，C正确；D．该过程的总反应为，在循环中再生，不需要定期补充熔融碳酸盐，D错误；故选C。 2．（2025·广东东莞·模拟预测）微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械的消毒。一种制备微酸性次氯酸水的电解设备的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极N与直流电源的负极相连 B．阳极室的总反应可表示为 C．膜b为阳离子交换膜 D．理论上每转移2 mol e-时阴极室增重46 g 【答案】D 【解析】由图可知，左室的电解质是水，制备的产品是微酸性次氯酸水，说明氯离子向左室迁移，故电极M为阳极，电极反应式为，后续发生反应，电极N为阴极，电极反应式为，据此分析作答。A．由分析可知，N是阴极，与直流电源的负极相连，A正确；B．由分析可知，M为阳极，电极反应式为，后发生反应，总反应为：，B正确；C．氯离子向左室迁移，故膜a为阴离子交换膜，钠离子向右室迁移，故膜b为阳离子交换膜，C正确；D．每转移2 mol e-，电极N生成1 mol 氢气，右室质量减小2 g，同时有2 mol 钠离子向右室迁移，右室又增重46 g，阴极室质量净增加44 g，D错误；故答案选D。 3．（2026·山西晋城·一模）我国科研团队开发的HMF电氧化制备FDCA装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y极电极反应式为 B．若用KCl溶液代替右侧的K2SO4溶液，不影响电解效率 C．制备0.1 mol FDCA，理论上左侧电解液的质量变化为22.8 g D．若将膜替换为普通多孔陶瓷隔膜(可允许其他物质通过)，FDCA产率会显著提高 【答案】C 【解析】A．Y极发生氧化反应(：，：)，电极反应式为，A错误；B．若换为KCl溶液，会在阳极发生氧化反应，导致副反应消耗电能，电解效率降低，B错误；C．X极发生还原反应，转移电子时，生成，导致左侧溶液质量减少，同时有通过膜向阴极迁移，导致左侧溶液质量增加，左侧电解液质量变化，C正确；D．若替换为普通多孔陶瓷隔膜，只能物理阻隔，不能选择性阻止分子扩散，会导致流失到阴极室，产率下降，D错误；因此答案选C。 4．（2026·陕西西安·模拟预测）钙钛矿太阳能电池是依靠钙钛矿结构材料进行光电转换的一种新型光伏电池，属于第三代太阳能电池，其制备温度低、成本具有竞争力，在室内弱光条件下也能高效发电。如图一是钙钛矿太阳能电池的示意图，若用该电池作电源电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸(如图二)。 下列说法正确的是 A．C电极接钙钛矿太阳能电池的A极 B．D电极发生的电极反应式为 C．图二中的离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ为阳离子交换膜 D．理论上，当太阳能电池有0.03mol电子转移时，甲池溶液质量减少1.96g 【答案】D 【解析】钙钛矿太阳能电池（原电池）：A极得到电子，因此A为正极，B为负极。电解池：要获取单质，得电子被还原为，因此棒电极为阴极，石墨为阳极，阴极接原电池负极，以此解答。A．由分析可知，C为阴极，应当接原电池负极B极，A错误；B．由分析可知，D是阳极，发生失电子的氧化反应，且溶液为酸性，不可能生成，正确电极反应为，B错误；C．目的是在乙池得到硫酸，从甲池进入乙池，膜Ⅰ为阴离子交换膜；丙池中阳极生成，若膜Ⅱ为阳离子交换膜，也会进入乙池引入杂质，故Ⅱ应为仅允许通过的质子交换膜，不是普通阳离子交换膜，C错误；D．当转移电子时，阴极反应为，消耗，析出的质量为；为平衡电荷，有移出甲池，质量为；甲池总质量减少，D正确；故选D。 实验3 电镀实验 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P122 实验梳理--实验过程 要点梳理 简单的电镀实验 实验操作 图解操作 实验现象 实验结论 1．用砂纸把铁制镀件打麿干净，放入1 mol/LnaOH溶液中除去油污，然后用蒸馏水洗净。再放入20%盐酸中除锈，几分钟后取出，并用蒸馏水洗净。 2．把铁制镀件与2-3V的直流电源的负极相连，铜片与直流电源的正极相连。将两极平行浸入电镀液中，两极间距5cm，5~l0min后取出，观察镀件表面发生的变化。 用砂纸打磨铁钉 放入碱液中除油污 用蒸馏水冲洗干净 放入盐酸中除铁锈 用蒸馏水冲洗干净 连接好装置，进行电镀 铁钉上附着了红色的铜 用砂纸打磨铁钉 放入碱液中除油污 放入盐酸中除铁锈 铁钉上附着了红色的铜 根据电解原理，铜作阳极，被氧化，生成铜离子进入溶液，溶液中的阴离子在阴极上得到电子被还原，作为电解质溶液的硫酸铜的浓度不变。电极方程式为： 阴极电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，阳极电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+ 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 电镀原理 1．电镀：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：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 3．电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。 电解质溶液：Cu2＋浓度保持不变。 总结： 1．电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 2．在反应过程中，电镀液的离子浓度不变。 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2025·广东·高考真题）对铁钉进行预处理，并用铜氨溶液给铁钉镀铜。下列操作不能达到实验目的的是 A．除油污 B．除铁锈 C．制铜氨溶液 D．铁钉镀铜 【答案】D 【解析】A．碳酸钠溶液为碱性，油污在碱性溶液中发生水解反应，同时加热可以增强碳酸钠溶液的碱性，可以达到除油污的目的，A不符合题意；B．铁锈的主要成分为氧化铁，稀盐酸可以用来除去铁锈，可以达到实验目的，B不符合题意；C．硫酸铜溶液中滴加过量氨水，可以生成铜氨溶液，可以达到实验目的，C不符合题意；D．铁钉镀铜，需要电解装置，使Cu片与电源正极相连，铁钉与电源负极相连，图中无电源，故不能达到实验目的，D符合题意；故选D。 2．（2024·江苏·高考真题）实验室进行铁钉镀锌实验。下列相关原理、装置及操作不正确的是 A B C D 配制溶液 铁钉除油污 铁钉除锈 铁钉镀锌 【答案】A 【解析】A．配制一定物质的量浓度的溶液时，溶质要放在烧杯中溶解，不能直接放在容量瓶中溶解，A不正确；B．油污的主要成分是油脂，油脂在碱性条件下可以发生水解反应生成可溶于水的甘油和高级脂肪酸盐，因此，铁钉放在溶液中加热后可以除去其表面的油污，B正确；C．铁锈的主要成分是，其可溶于盐酸，因此，将铁钉放在盐酸中可以除去其表面的铁锈，C正确；D．该装置为电解池，铁钉与电源负极相连作阴极，锌片与电源的正极相连作阳极，电解质溶液为溶液，因此，该装置为电镀装置，可以实现铁钉上镀锌，D正确；综上所述，本题选A。 17．（2025·浙江·高考真题）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．铁制镀件上镀铜 B．实验室快速制备氨气 C．实验室蒸馏分离和 D．检验乙醇脱水生成乙烯 【答案】B 【解析】A．铁制镀件上镀铜时，铜片应该作阳极与电源正极相连，铁制镀件作阴极与电源负极相连，A错误；B．NaOH固体溶于水放热且呈碱性，则浓氨水和NaOH固体反应能够生成氨气，B正确；C．蒸馏装置中温度计水银球应该放在支管口，不能插入液面，C错误；D．乙醇在浓硫酸加热条件下发生消去反应生成的乙烯中混有乙醇蒸气和二氧化硫，乙醇蒸气、二氧化硫和乙烯均能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，该装置不能检验乙醇脱水生成乙烯，D错误；故选B。 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·浙江温州·二模）下图甲是处理废水中的氯乙烯()的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是 A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为： C．理论上极消耗氯乙烯，则电极减少 D．乙中的溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 【答案】C 【解析】甲为微生物原电池，氯乙烯在M极发生氧化反应，因此M是负极，氯乙烯中C元素的平均化合价为-1，一分子氯乙烯被氧化为二氧化碳时失去10个电子，电极方程式为：，N是正极，电极方程式为：；乙为铁上镀铜，镀层金属Cu作阳极（接电源正极），待镀铁件作阴极（接电源负极）。A．原电池工作过程中伴随能量变化，部分化学能转化为热能，可能导致温度升高影响微生物活性，因此工作时需要散热处理，A正确；B．M极氯乙烯失电子被氧化为，配平后电极反应为：，电荷、原子均守恒，B正确；C．1 mol氯乙烯反应转移10 mol电子，因此0.1 mol氯乙烯反应转移1 mol电子；Cu电极为阳极，发生反应；，转移1 mol电子时，溶解Cu的物质的量为0.5 mol，质量为，即Cu电极减少32 g，不是6.4 g，C错误；D．铜氨溶液中以络合离子形式存在，游离浓度低，Cu沉积速率慢，能得到更均匀光亮的镀层，D正确；故选C。 2．（2026·北京海淀·二模）实验小组以Cu为阳极、Fe为阴极探究铁棒镀铜实验中电镀液的选择，进行下表所示实验，电解时间均为60 min。 实验装置 实验序号 电解质溶液 阴极现象 I 铁钉上有疏松的红色固体，溶液蓝色变浅，阴极液检测出 Ⅱ 和过量浓氨水 铁钉上有致密的红色镀层，溶液颜色基本不变，阴极液未检测到Fe元素 Ⅲ 铁钉上有疏松的红色固体，溶液由蓝色变为浅黄色，阴极液检测出 Ⅳ 和 铁钉上有少量疏松的红色固体，且有气泡生成，溶液颜色基本不变，阴极液检测出 已知：，为黄色。 下列说法正确的是 A．实验Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ中检测出，说明阴极表面均发生反应： B．对比实验I和Ⅱ推测，实验Ⅱ中得到致密镀层是因为小，铜的沉积速率慢 C．实验Ⅲ溶液颜色变化是因为的平衡正向移动 D．将实验Ⅳ中盐酸替换为等浓度的NaCl溶液，可能得到较致密的红色镀层 【答案】D 【解析】A．实验Ⅳ中为酸性环境，Fe可与发生反应生成，并非三个实验均只发生Fe与的置换反应，A错误； B．实验Ⅱ中加入过量浓氨水，几乎完全转化为，浓度接近并不小，镀层致密的原因是游离浓度低、铜沉积速率慢，B错误；C．电解时活性阳极Cu失电子生成，阴极得电子析出Cu，电子守恒下溶液中浓度理论不变，溶液变浅黄色是因为蓝色的水合浓度降低，黄色的颜色显现，并不是平衡正向移动导致，C错误；D．将盐酸替换为等浓度NaCl溶液后，溶液浓度大幅降低，阴极几乎没有放电生成气泡，同时高浓度可与形成，降低游离浓度，减缓铜沉积速率，可能得到致密镀层，D正确；故选D。 3．（2025·新疆·模拟预测）给钢材镀锌能够有效防止钢材腐蚀，其电镀方案如图所示，两个电极一端为待镀钢材，另一端为石墨电极。电解反应为，已知锌的化学性质与铝类似。则下列说法错误的是 A．左侧电极为阴极，电极反应为 B．右侧电极反应为 C．左侧电极为待镀钢材，右侧为石墨电极 D．电解液的pH，随电镀时间增加无明显变化 【答案】D 【解析】A．左侧电极与电源的负极相连，为阴极，得电子发生还原反应生成Zn单质，电解质溶液为NaOH溶液，电极反应式书写正确，A正确；B．右侧电极与电源的正极相连，为阳极，失电子发生氧化反应生成，电极反应式书写正确，B正确；C．给钢材镀锌时，Zn在阴极析出，则左侧电极为待镀钢材，右侧为石墨电极，C正确；D．根据电解反应可知，该过程生成，溶液中的碱性不断增强，pH应增大，D错误；故选D。 4．（2025·江苏苏州·三模）利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 【答案】D 【解析】该装置为电解池，Cu作阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，Fe作阴极，根据题意，阴极表面产生无色气体，说明发生了反应2H++2e-=H2↑，Cu2+氧化性强于H+，故电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，经检验，电解液中有Fe2+，说明阴极上有Cu析出，可与Fe形成局部原电池反应，正极反应为：2H++2e-=H2↑，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，则Cu覆盖Fe表面越多，该电池反应越弱。A．根据分析，阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑，A正确；B．根据分析，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，即Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少，B正确；C．根据分析，电解液中有Fe2+，故向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色，C正确；D．根据分析，阳极电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，根据电子守恒可知，电镀完成后，阳极减少的质量大于阴极增加的质量，D错误；故选D。 实验4 简单燃料电池的制作 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P123 实验梳理--实验过程 要点梳理 实验装置 实验原理 1．电解水： 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－；阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，总反应式：2H2O2H2↑＋O2 2．氢氧燃料电池： 负极：2H2－4e－===4H＋；正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，总反应式：2H2＋O2===2H2O 实验用品 仪器：U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)，3~6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二极管、音乐盒等)。 药品：1 mol/L Na2SO4溶液、酚酞溶液。 实验步骤 1．电解水：在U形管中注入1 mol·L-1 Na2SO4溶液，再滴入2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接直流电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，观察现象。 2．制作一个氢氧燃料电池：当电解水进行2 min后，打开K1，断开直流电源，将两根石墨棒用导线分别与电流表连接，闭合K2，观察现象。 实验现象 1．阳极产生气泡，阴极产生气泡，电极附近的溶液变红，阳极液面高。 2．电流表指针偏转。 实验结论 1．电解1 mol·L-1 Na2SO4溶液，阳极得到O2，阴极得到H2。 2．氢气与氧气反应由化学能转化为电能的过程可以实现。 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 氢氧燃料电池和电解水的原理比较 氢氧燃料电池 电解水 能量 化学能→电能 电能→化学能 装置 电极反应式 负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应式：2H2＋O2===2H2O 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 电子流向 负极→正极 负极→阴极，阳极→正极 离子流向 阳离子→正极，阴离子→负极 阳离子→阴极，阴离子→阳极 反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应 拓展二 常见的燃料电池 名称 电解质 电极反应和总反应 氢氧燃料 电池 KOH 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O 总反应：2H2＋O2===2H2O H2SO4 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 总反应：2H2＋O2===2H2O 甲烷燃料 电池 KOH 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 甲醇燃料 电池 KOH 正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 肼燃料电 池　 KOH 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O 总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O 拓展三 燃料电池电极书写方法与计算 1．“三步法”书写燃料电池电极反应式 2．电解的相关计算 （1）计算方法 有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法： 电子守恒计算 用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等 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 关系式计算 根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式 （2）等量关系 ①电解池中阳极失去的电子总数＝阴极得到的电子总数。 ②当电流通过一个或多个串联的电解池时， 它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。 ③常见电化学计算的对应关系： H2～Cl2～O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。 如电解池中析出气体时，在同温同压下析出各气体的物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【答案】C 【解析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。A．由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；B．图a中，ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；D．由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误；故选C。 2．（2021·山东·高考真题）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是 A．放电过程中，K+均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L 【答案】C 【解析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4-O2清洁燃料电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价，H元素化合价为+1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O，据此结合原电池的工作原理分析解答。A．放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；B．根据上述分析可知，N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；C．理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是：、、，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；D．根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1molO2生成的氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误；故选C。 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·河南濮阳·三模）一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法错误的是 A．电池工作时，电极A的电势低于电极B的电势 B．电池工作时，向电极A移动 C．电极A上发生的电极反应为 D．常温下，提高、、、的流速，可输出更多电能 【答案】D 【解析】根据图示，放电时，电极A上CO、H2失电子发生氧化反应生成CO2和水，A是负极；电极B上氧气得电子发生还原反应结合二氧化碳生成碳酸根离子，B是正极。A．电池工作时，电极A是负极、B是正极，A极电势低于电极B的电势，故A正确；B．电池工作时，电极A是负极、B是正极，向电极A移动，故B正确；C．电极A上CO、H2失电子发生氧化反应生成CO2和水，发生的电极反应为，故C正确；D．该电池的电解质是熔融盐，常温下，该电池无法工作，故D错误；选D。 2．（2026·广东梅州·一模）燃料电池如图所示。SOFC-O为固体氧离子电解质，沟通内电路。 下列说法错误的是 A．反应室Ⅰ为负极室 B．反应室Ⅰ的电解质溶液可能呈酸性 C．外电路通过1 mol电子则内电路通过 D．标准状况下，向催化室通入，消耗 【答案】D 【解析】A．燃料电池中，通入燃料（NH3）的一极为负极，通入氧气的一极为正极，反应室Ⅰ通入NH3，因此反应室Ⅰ为负极室，反应室Ⅱ为正极室，A正确；B．反应室Ⅰ为负极室，由图可知，反应室Ⅰ发生的电极反应为，有H+生成，故反应室Ⅰ的电解质溶液可能呈酸性，B正确；C．由图可知，正极室电极反应为，每转移4 mol电子生成2 mol O2-，则外电路通过1 mol电子时，内电路通过，C正确；D．标准状况下，4.48 L NH3的物质的量为0.2 mol，该燃料电池的总反应式为，若0.2 mol NH3全部参与反应，则消耗0.15 mol O2，但是由图可知，出口处仍有未参与反应的NH3流出，故实际消耗的O2的物质的量小于0.15 mol，D错误；故选D。 3．（2026·陕西咸阳·模拟预测）碱性葡萄糖燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极A为燃料电池的正极 B．电极B的电极反应方程式为 C．电池工作一段时间后，电解液中浓度下降 D．电路中通过2 mol电子时，消耗 【答案】C 【解析】A．在电池工作过程中失电子，电极A为负极，A项错误；B．电极B的电极反应式为，B项错误；C．电极A的电极反应式为，结合B项可知，电池工作一段时间后，电解液中浓度下降，C项正确；D．电路中通过2 mol电子时，消耗，D项错误；答案选C。 实验5 金属的腐蚀与防护 实验探源--溯本求源，实验精析 人教版（2019）选择性必修第一册P112,114 实验梳理--实验过程 要点梳理 1．金属的腐蚀 实验装置 实验原理 （1）负极：2Fe－4e-=2Fe2+；正极：O2+4e-+2H2O=4OH-；总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2； 后续反应：Fe(OH)2Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O （2）负极：Zn－2e-=Zn2+；正极：2H+2e-=H2；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验用品 铁钉、锌片、饱和食盐水、稀盐酸、CuSO4溶液、水；具支试管、橡皮塞、导管、试管。 实验步骤 （1）将经过酸洗涤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。解释引起这种变化的原因。 实验现象 （1）几分钟后，导管末端的水柱液面上升，铁钉表面有锈迹产生 （2）滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率快 实验结论 （1）铁钉在中性的食盐水溶液中易发生吸氧腐蚀。（2）电化腐蚀比化学腐蚀快 实验说明 ①装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，装置的气密性必须良好，否则很难观察到导管末端的水柱高度变化。 ②Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快。 2．牺牲阳极保护法 实验装置 实验原理 锌电极：Zn－2e-=Zn2+； 铁电极：2H++2e-=H2↑； 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 实验用品 K3[Fe(CN)6]溶液、酸化的 3%NaCl溶液、酚酞溶液、琼脂；Zn、Fe、电压表、烧杯、培养皿。 实验步骤 ①按图连接好装置，观察电压表和铁电极上的现象。往铁电极区滴入 2 滴黄色 K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色的变化。 ②将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL和食盐水和150mL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2～3cm的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中，观察实验现象 实验现象 ①电压表指针发生偏转，铁电极上有气泡产生；往铁电极区滴入 K3[Fe(CN)6]溶液后，溶液不变蓝色。 ②a中溶液变红色，b中铁钉附近出现蓝色沉淀，铜丝附近溶液变红色。 实验结论 ①图示装置构成了原电池，较活泼金属锌被腐蚀，铁未被腐蚀(被保护)。 ②实验②说明裹有锌皮的铁钉未被腐蚀，铁被保护，缠有铜丝的铁钉被腐蚀，铁未被保护。 实验拓展--实验延伸 思维拓展 拓展一 金属腐蚀快慢 1．在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2．在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 拓展二 金属电化学保护法 1．牺牲阳极法 （1）原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 （2）应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 2．外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。 应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 真题感知--追溯真题 命题感知 1．（2026·广东·高考真题）做好防腐是发展海上风电的基础。下列措施不能达到防腐目的的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．钢管桩主要成分为铁，铁的金属活动性强于铜，二者在海水中形成原电池时，铁作负极失电子被氧化，会加速钢管桩腐蚀，不能达到防腐目的，A符合题意；B．铝表面致密的氧化膜能防止内部的铁被腐蚀，即使富铝涂层破损，形成原电池时铝作负极被腐蚀，可保护钢管桩；故能达到防腐目的，B不符合题意；C．该装置为外加电流法，钢管桩连接电源负极作阴极被保护，能达到防腐目的，C不符合题意；D．锌的金属活动性强于铁，二者在海水中形成原电池时锌作负极被腐蚀，属于牺牲阳极法，钢管桩作正极被保护，能达到防腐目的，D不符合题意；故选A。 2．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应： 【答案】D 【解析】钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。A．由于金属活动性Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；B．Zn失去电子，发生氧化反应，，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误；C．由分析得，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；D．Zn失去电子，发生氧化反应：，故D正确；故选D。 3．（2024·浙江·高考真题）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。下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 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】A．图1为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，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，A不正确；B．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，B正确；C．图2为外加电流保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；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，C不正确； D．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的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和辅助阳极均发生了氧化反应，D不正确；综上所述，本题选B。 变式训练--变式拓展 素养训练 1．（2026·广东广州·二模）利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法错误的是 A．a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．a、b两处具有相同的电极反应式： C．b处的溶液pH增大 D．一段时间后，左侧液面低于右侧液面 【答案】D 【解析】A．a处是饱和食盐水，为中性环境，生铁丝发生吸氧腐蚀；b处是稀硫酸，为酸性环境，生铁丝发生析氢腐蚀，A正确；B．无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，铁作为负极，发生氧化反应，电极反应式都是；，B正确；C．b处发生析氢腐蚀，正极反应式为： ；反应消耗了，溶液中浓度降低， 增大，C正确；D．a处吸氧腐蚀消耗氧气，气体减少，左侧液面上升；b处发生析氢腐蚀生成氢气，气体增多，右侧液面下降；一段时间后，左侧液面高于右侧液面，D错误；故选D。 2．（2026·广东茂名·三模）银首饰表面的黑色物质()可用口香糖包装纸(含Al)与热食盐水浸泡进行清洗，发生的反应为。下列说法正确的是 A．银首饰变黑属于电化学腐蚀 B．该清洗方法利用了电解原理 C．清洗过程中，移向口香糖包装纸(含Al) D．银首饰表面发生的变化为 【答案】D 【解析】银首饰表面的黑色物质（）可用口香糖包装纸（含）与热食盐水浸泡进行清洗，形成原电池，，失电子为负极，得电子为正极，以此分析；A．银首饰变黑是Ag直接和空气中含硫物质反应生成，属于化学腐蚀，不是电化学腐蚀，A错误；B．该过程没有外接电源，利用的是原电池原理，不是电解原理，B错误；C．原电池中阳离子向正极移动，Al是负极，银首饰是正极，因此移向银首饰，不是铝制包装纸，C错误；D．银首饰表面发生还原反应，变化为：，D正确；故选D。 3．（2025·内蒙古乌兰察布·三模）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H2反应生成S2-，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 A．图Ⅱ中钢管附近土壤的pH可能会上升 B．图Ⅰ中钢管腐蚀的含铁产物只有FeS C．图Ⅱ中金属棒X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X的作用是作为损耗正极材料和传递电流 【答案】A 【解析】图1中钢管发生电化学腐蚀，铁作负极失电子，Fe-2e-=Fe2+，正极H2O得电子，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，厌氧细菌生成的S2-或正极生成的OH-可能与Fe2+结合，促进反应发生；为减少钢管腐蚀，图2采用牺牲阳极的阴极保护法，金属X应选用更活泼的金属，作损耗负极；A．图Ⅱ中钢管作正极，正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故钢管附近土壤中的c(OH-)会增大，pH可能会上升，A正确；B．图Ⅰ钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失去电子发生氧化反应生成的Fe2+与正极周围的S2-和OH-反应分别生成FeS和Fe(OH)2，B错误；C．若金属棒为铜，则构成钢管为负极，会加速钢管的腐蚀，钢管表面腐蚀电流不为零，C错误；D．根据分析，金属棒X应作负极并传递电流，D错误 ；故选A。 4．（2026·广东广州·三模）支撑海港码头基础的防腐技术的工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助电极。下列有关叙述中错误的是 A．a为负极，b为正极 B．该防腐技术为外加电流法 C．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零 D．高硅铸铁是作为牺牲阳极材料发挥作用的 【答案】D 【解析】该防护技术为外加电流的阴极保护法，原理是将被保护金属连接外接电源负极，使其作阴极被保护，惰性辅助电极作阳极A．被保护的钢制管桩作阴极，连接电源负极，因此为负极，高硅铸铁作阳极，连接电源正极，为正极，A正确；B．该方法有外接直流电源，属于外加电流防腐法，B正确；C．外加电流法可抑制钢铁腐蚀过程的电子转移，使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零，几乎不被腐蚀，C正确；D．题干明确说明高硅铸铁为惰性辅助阳极，惰性阳极不参与反应，不会被损耗，D错误；故选D。 5．（2026·广东深圳·三模）船舶的外壳常用镶嵌锌块的方法避免船体遭受腐蚀，实验室模拟该过程如下。 实验 实验装置 实验步骤及现象 Ⅰ 电流表指针偏转，Fe电极上未见气泡生成；取出少量Fe电极附近的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，未出现蓝色沉淀 Ⅱ 向Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀 Ⅲ ___________ Ⅳ 向A区滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失 （1）实验Ⅰ中，Zn作___________极。 （2）蓝色沉淀为KFe[Fe(CN)6]，说明有Fe2+产生。 ①对实验Ⅱ中Fe2+产生的原因作出如下猜想： 猜想a．H+将Fe氧化； 猜想b．_______将Fe氧化； 猜想c．K3[Fe(CN)6]将Fe氧化； 猜想d．K3[Fe(CN)6]被Zn还原； 猜想b中的物质是___________；依据实验Ⅰ中的现象可否定猜想___________(填字母)。 ②理论分析： 资料ⅰ：实验Ⅰ条件下，，。 根据资料ⅰ推测猜想d不成立，理由是：___________，无法生成蓝色沉淀。 由以上分析可知，实验Ⅱ中生成Fe2+的离子方程式为___________。 （3）补全实验Ⅲ中的操作和现象：向A区滴加___________溶液，观察到___________，可证明发生了吸氧腐蚀。 资料ⅱ：实验Ⅳ条件下，Fe与KFe[Fe(CN)6]很难发生反应。 （4）实验Ⅳ中“一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失”的原因可能是___________离子向负极移动，与Zn发生反应，从而使沉淀溶解平衡向溶解方向移动。 （5）将实验Ⅳ装置中的锌片换成铜片，重复实验Ⅳ的操作，推测其与实验Ⅳ现象的差异___________。 由上述实验可知：比铁活泼的锌可以保护铁不被腐蚀。 【答案】（1）负 （2） O2 ab K1>>K2（与的配位能力远大于），被Zn还原后的产物应为而非 （3） 酚酞 溶液变红 （4） （5）该反应比实验Ⅳ产生的蓝色沉淀更快；一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀不消失 【解析】如图，用Zn和Fe作为电极，酸化的3%的NaCl溶液（pH≈5）作为电解液，组成原电池，探究铁被腐蚀的原因，在实验Ⅰ中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，未出现蓝色沉淀，证明未生成Fe2+；在实验Ⅱ中向电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，证明生成了Fe2+，通过分析，探究Fe被腐蚀的原因；将一根铁钉（一端包裹着锌片，一端不作任何处理）置于加入NaCl溶液的琼脂胶冻，探究铁钉的腐蚀原因，以此回答； （1）在锌铁原电池中，活泼的金属作负极，锌比铁活泼，所以实验Ⅰ中锌作负极； （2）①在酸性的氯化钠溶液中存在氧气，氧气具有氧化性，能把铁氧化，所以猜想为：O2能将Fe氧化；依据实验中电流表指针偏转，Fe电极上未见气泡生成；取出少量Fe电极附近的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，未出现蓝色沉淀，可知H+和O2未将Fe氧化，否定猜想ab； ②由资料i可知，实验条件Ⅰ下，K1>>K2（与的配位能力远大于），被Zn还原后的产物应为而非，无法生成蓝色沉淀，推测猜想d不成立；因此猜想c成立，K3[Fe(CN)6]将Fe氧化，K3[Fe(CN)6]中Fe3+将Fe氧化生成Fe2+的离子方程式为； （3）在实验中，若发生吸氧腐蚀，正极发生反应，生成OH-，溶液呈碱性；若向A区滴加酚酞溶液，溶液变成红色，证明溶液呈碱性，即证明发生了吸氧腐蚀； （4）蓝色沉淀为KFe[Fe(CN)6]，其在溶液中存在着沉淀溶解平衡，溶液中阴离子向负极移动，所以移动到负极附近被Zn还原，浓度降低；随着正极反应的进行，铁钉附近c(OH-)增大，Fe2+与OH-反应，使Fe2+浓度降低，根据勒夏特列原理，上述沉淀溶解平衡正向移动，蓝色沉淀溶解； （5）当把锌片换成铜片时，因为铜的活泼性比铁弱，此时形成的原电池中，A区的铁作负极，铜作正极，负极反应为，向A区滴加K3[Fe(CN)6]溶液，因为有Fe2+生成，会生成蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6]，但与实验Ⅳ不同的是，因为铁持续作负极被氧化产生Fe2+，所以该反应比实验Ⅳ产生的蓝色沉淀更快、更多；一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀不消失。 37 / 42 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $