第4章 氧化还原反应和电化学（复习讲义）化学沪科版选择性必修1

第4章 氧化还原反应和电化学 知识目标 1．梳理氧化还原反应的特征、本质与价态规律，建构"化合价升降—电子转移—氧化性还原性"的分析链条。 2．掌握氧化还原反应方程式的配平方法与配平技巧，能配平含缺项的离子方程式。 3．比较原电池与电解池在电极名称、电子流向、离子移动、能量转化上的异同，建立电化学装置的统一分析模型。 4．归纳一次电池、二次电池、燃料电池的工作原理，能规范书写电极反应式与电池总反应式。 5．梳理电解原理在氯碱工业、电镀、电解精炼、废水处理中的应用，掌握电化学计算的基本思路。 6．整合金属的电化学腐蚀（析氢腐蚀、吸氧腐蚀）与防护方法（牺牲阳极法、外加电流法），分析真实腐蚀与防护情境。 核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从电子转移与离子迁移的微观视角认识原电池、电解池中宏观的电能转化与现象变化。 2．变化观念与平衡思想：用电化学平衡解释电池的放电与充电是可逆的平衡过程，理解电极电势差与反应自发性的关系。 3．证据推理与模型认知：依据装置图判断电池类型、电极名称，建构"先定类型、再定电极、后写反应"的电化学分析模型。 4．科学探究与创新意识：通过铜锌原电池实验、电解 CuCl2 溶液实验、模拟钢铁腐蚀实验，体会控制变量与对照实验的设计。 5．科学态度与社会责任：结合氯碱工业、新能源汽车动力电池、港珠澳大桥防腐等真实工程，认识电化学在能源与材料领域的社会价值。 重难点 重点：1．能依据装置图判断电化学装置类型、电极名称，规范书写电极反应式与电池总反应式。 2．掌握原电池、电解池的工作原理与离子交换膜的作用，能进行电化学相关计算。 难点：1．电化学装置中电极名称的判断与电极反应式的书写 2．离子交换膜在电化学中的综合应用 3．多池串联装置中电池类型的判断 4．电化学的有关计算 要点 氧化还原反应的特征、本质与规律 1．从三个角度认识氧化还原反应 氧化还原反应是本章的知识底座，也是电化学的理论基础。认识它有先后递进的三个角度，缺一不可： 认识角度 判据 说明 得氧失氧 物质是否得到或失去氧 初中阶段的初步认识，只能判断有氧参与的反应 化合价升降 反应前后是否有元素化合价改变 氧化还原反应的重要特征，可判断所有氧化还原反应 电子转移 是否有电子得失或共用电子对偏移 氧化还原反应的本质 三者之间的关系是"现象—特征—本质"：化合价升降是电子转移的宏观表现，电子转移是化合价升降的内在原因。所以锌与硫酸铜的反应虽然没有氧的得失，但有化合价升降（Zn 0→+2、Cu +2→0），本质是锌原子把电子传给了 Cu2+，属于典型的氧化还原反应。 2．六组概念的对应关系 氧化还原反应的六组概念必须成对记忆、成对使用，判断时抓住"得—降—还"与"失—升—氧"两条线索： 角度 化合价 电子 反应类型 物质角色 产物 氧化 升高 失电子 氧化反应 还原剂 氧化产物 还原 降低 得电子 还原反应 氧化剂 还原产物 记忆口诀："升失氧、降得还"——化合价升高、失电子、被氧化、作还原剂。特别注意："剂"与"反应"名称相反，还原剂发生的是氧化反应，这是最常见的失分点。 3．氧化性、还原性强弱的比较 比较强弱有五个依据，考试中常常需要两两组合使用： 比较依据 具体判据 实例 反应方向（强制弱） 氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：还原剂＞还原产物 Fe＋Cu2+══Fe2+＋Cu ⇒ 氧化性 Cu2+＞Fe2+ 元素价态 最高价只有氧化性、最低价只有还原性、中间价态兼有 KMnO4（+7）只作氧化剂；I-（−1）只作还原剂 元素活动性顺序 金属性越强，单质还原性越强、对应阳离子氧化性越弱 还原性 Na＞Mg＞Al，氧化性 Na+＜Mg2+＜Al3+ 反应条件 与同一还原剂反应越易进行，氧化剂的氧化性越强 KMnO4 常温氧化 Cl-，MnO2 需加热 ⇒ 氧化性 KMnO4＞MnO2 氧化产物价态 使同一还原剂价态升得越高，氧化剂的氧化性越强 2Fe＋3Cl2══2FeCl3、Fe＋S══FeS ⇒ 氧化性 Cl2＞S ⚠️ 易错提醒：氧化性、还原性的强弱取决于得失电子的难易程度，而与得失电子的数目无关。Na 失去 1 个电子，Al 失去 3 个电子，但还原性 Na＞Al，因为钠失电子更容易。同理，不能由"得到电子多"推出"氧化性强"。 4．价态规律与先后规律 价态规律包含两条：一是高低规律，元素处于最高价态时只有氧化性、最低价态时只有还原性、中间价态时既有氧化性又有还原性；二是归中规律，同种元素不同价态之间反应时"只靠拢、不交叉"，即高价态与低价态生成中间价态，且相邻价态之间不发生氧化还原反应（如 SO2 与浓硫酸不反应）。 先后规律：多种还原剂遇同一氧化剂时，还原性强的先被氧化；多种氧化剂遇同一还原剂时，氧化性强的先被还原。例如向 FeBr2 溶液中通入少量 Cl2，因还原性 Fe2+＞Br-，先氧化的是 Fe2+。 要点速测 1．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【答案】A 【解析】①活泼性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则活动性：A＞B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由负极→导线→正极，电流方向与电子方向相反，电流由正极D→导线→负极C，则活动性：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，说明C为原电池的正极，较不活泼，则活动性：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，说明D为原电池的负极，则活动性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，A项正确。 2．下表中给出了四个实验装置和对应的部分实验现象，其中a、b、c、d为金属电极，由此可判断四种金属的活动性顺序是____________。 a表面出现气泡，b无变化 溶液中Fe3+向c极移动 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A．b>c>d>a B．d>a>b>c C．a>b>c>d D．a>b>d>c 【答案】6．D 7．A 8． 焊接钢轨（或冶炼难熔金属） 9．AC 10．A 11．B 还原 12． B A 12． 上升 不会 14．B 【解析】6．灼热的碳与二氧化碳反应、石灰石的高温分解、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌均属于吸热反应；铝片与稀盐酸反应属于放热反应，选D； 要点 氧化还原反应方程式的配平 1．配平的基本原则 配平氧化还原反应方程式要同时满足三条原则，缺一不可： 原则 含义 用于 电子守恒 氧化剂得电子总数＝还原剂失电子总数 确定氧化剂、还原剂的系数 质量守恒 反应前后各元素原子种类与个数不变 确定其余物质的系数 电荷守恒 离子方程式两边电荷总数相等 确定 H+、OH- 等离子的系数 2．化合价升降法（五步） ① 标变价：标出反应前后化合价发生改变的元素及其价态； ② 列升降：算出每种变价元素一个原子的化合价升高值与降低值； ③ 求总数：取最小公倍数，使 升高总数＝降低总数，确定氧化剂与还原剂的基本系数； ④ 配系数：先配变价物质，再用观察法配平其他物质； ⑤ 查守恒：逐个检查原子、电荷、电子三项是否守恒。 3．缺项配平的处理 缺项型方程式的某些反应物或生成物没有写出，一般为水、酸或碱。处理方法是：先用化合价升降法配平含变价元素的物质，再依据电荷守恒判断缺项是 H+ 还是 OH-，最后用氢、氧原子守恒补上 H2O。 补项的一般原则： • 酸性介质中，缺项常为 H+，可出现在反应物一侧提供 H，也可在生成物一侧； • 碱性介质中，缺项常为 OH-； • 无论哪种介质，最后都用 H2O 补齐氢、氧原子。 🔍 方法点拨：判断介质最直接的办法是看题目给出的反应物和产物中有没有 H+、OH- 或水的信息。若题干只说"酸性溶液"，就考虑 H+；说"碱性溶液"，就考虑 OH-；既有 H+ 又有 H2O 出现时，多半是酸性介质。 4．带字母或未知数的配平 题目常给出 M2+＋O2＋bH+══cM3+＋dH2O 这类关系式，要求判断各系数。处理思路是"先电子守恒、再原子守恒、后电荷守恒"：由 M 的化合价变化与 O2 得电子数相等定出 a 与 O2 的比例，再由 M 原子守恒得 a＝c，最后由电荷守恒与 H 原子守恒解出 b 与 d。 ⛔ 坑点预警：配平后必须复核电荷。氧化还原的离子方程式最容易漏掉电荷检查，出现"原子守恒但电荷不守恒"的错误，如把 Fe3+＋Cu══Fe2+＋Cu2+ 当作正确式子（电荷 3≠4）。同种元素自身发生氧化还原（歧化）时，不要忘记把生成物两侧的价态都算进电子转移。 要点速测 1．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　) A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ 【答案】A 【解析】铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为Al－3e－===Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故C正确；Al与浓硝酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D正确。 2．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是 A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为：Cu2++2e-=Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色 D．a连接直流电流正极，b连接直流电流负极，电压足够大时，Cu2+向铜电极移动 【答案】A 【解析】A．a和b不连接时，铁和铜离子发生置换反应，所以铁片上有铜析出，故A正确； B．a和b连接时，该装置构成原电池，铁作负极，铜作正极，铁片上发生的反应为：Fe-2e-= Fe2+，故B错误； C．无论a和b是否连接，铁都失电子发生氧化反应生成亚铁离子，所以铁都溶解溶液变为浅绿色，故C错误； D．a和b分别连接直流电源正、负极构成电解池，在电解池中阳离子向阴极移动，铜离子向铁电极移动，故D错误； 故选A。 要点 原电池的工作原理与电极反应式 1．原电池的构成与工作原理 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。构成原电池需要三个条件：两个活动性不同的电极、电解质溶液（离子导体）、形成闭合回路。离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子，不传导电子。 以铜锌原电池为例： 项目 负极（锌） 正极（铜） 电极材料 活泼金属 Zn 较不活泼金属 Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反应式 Zn−2e-══Zn2+ Cu2+＋2e-══Cu 现象 锌片逐渐溶解 铜片上析出红色固体 电池总反应为 Zn＋Cu2+══Zn2+＋Cu。外电路中电子由负极经导线流向正极，电流由正极流向负极；内电路中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动。三个方向的规律可记为"外层电子外电路走，内层离子内电路走；阴离子奔负极，阳离子奔正极"。 2．盐桥的作用 单液原电池中氧化剂与还原剂直接接触，会有一部分化学能直接转化为热能，电流小、不持久。双液原电池用盐桥（含 KCl 饱和溶液的琼脂）连接两个半电池，作用有三： ① 连接两个隔离的电解质溶液，使电路闭合、电流持续导通； ② 提供离子迁移通道，平衡两半电池中的电荷，避免因电荷积累而使反应中断； ③ 把氧化剂与还原剂分开，提高能量转化效率，使电流更稳定、更持久。 3．电极反应式的书写 书写电极反应式要遵循三个守恒（电子、电荷、质量守恒），并按四步进行： 步骤 做法 ① 定电极 判断正负极：一般活泼金属为负极，或由电子、电流方向反推 ② 定反应物 负极是失电子的物质（电极本身或溶液中的还原性微粒） ③ 定产物 根据电解质溶液的酸碱性判断产物形态（如 CO2 在碱性中变为 CO32-） ④ 平守恒 用 H+/OH-/H2O 补平，检查电荷与原子是否守恒 ⚠️ 易错提醒：负极材料与电解质溶液能否自发反应，决定了正极上放电的微粒不同——若能反应（如 Zn 与稀硫酸），正极上是溶液中的 H+ 放电；若不能反应（如 Fe 与 NaOH），正极上往往是溶解氧放电，属于吸氧腐蚀。判断错误就会把正极反应写错。 要点速测 1．（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）如图所示，锌片和铜片紧贴着稀硫酸浸湿的滤纸。下列说法不正确的是 A．该装置中锌片作负极 B．该装置能将化学能转化为电能 C．电流由锌片经外电路流向铜片 D．电池总反应方程式： 【答案】C 【解析】A．锌的金属活动性强于铜，在原电池中活泼金属作负极，锌片发生氧化反应，A正确； B．该装置为原电池，能将化学能转化为电能，电流表指针偏转可证明有电流产生，B正确； C．电流方向与电子流向相反，电子从负极（锌片）经外电路流向正极（铜片），则电流应由铜片经外电路流向锌片，C错误； D．电池总反应为锌与稀硫酸的置换反应，方程式为，D正确； 故答案选C。 2．（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）铜锌原电池的装置如图所示，下列说法正确的是 A．锌为正极 B．铜片上发生氧化反应 C．电子从铜片经溶液流向锌片 D．该装置能将化学能转化为电能 【答案】D 【分析】在铜锌原电池中，锌的金属活动性强于铜，锌易失去电子发生氧化反应，因此锌作负极，铜作正极。 【解析】A．根据分析，锌作负极，A错误； B．铜片为正极，溶液中的铜离子在铜片上得到电子发生还原反应生成铜单质，B错误； C．电子从负极经导线流向正极，电子不能在溶液中移动，因此电子从锌片经导线流向铜片，C错误； D．原电池是将化学能转化为电能的装置，D正确； 答案选D。 要点 化学电源 1．三类化学电源的比较 化学电源分为一次电池、二次电池和燃料电池三类，区别在于能否充电与是否持续输入反应物： 类型 能否充电 特点 典型实例 一次电池 不能 放电后即废弃 锌锰干电池、锌银纽扣电池、锂锰电池 二次电池 能 可反复充放电，放电时原电池、充电时电解池 铅酸蓄电池、锂离子电池 燃料电池 连续输入 反应物由外界不断补充，能量转化率高 氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、氨燃料电池 2．一次电池：以锌锰干电池为例 酸性锌锰干电池以锌筒为负极、石墨棒为正极，石墨棒周围填充 MnO2 和 NH4Cl 糊状物作电解质。 负极：Zn−2e-══Zn2+ 正极：2MnO2＋2NH4+＋2e-══Mn2O3＋2NH3＋H2O 一次电池的共同特点是电极反应不可逆，放电后不能通过充电恢复。 3．二次电池：以铅酸蓄电池为例 铅酸蓄电池放电时，Pb 为负极被氧化为 PbSO4，PbO2 为正极被还原为 PbSO4，电解质为稀硫酸。充电时电极角色对调，电源的负极接电池的负极。 放电负极：Pb＋SO42-−2e-══PbSO4 放电正极：PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-══PbSO4＋2H2O 二次电池的关键是"放电看原电池、充电看电解池"：同一电极在放电与充电时的角色恰好相反，因此电极反应式也要互为逆过程。 4．燃料电池：以氢氧燃料电池为例 燃料电池的正负极都不参与反应，只是催化剂的载体；燃料在负极被氧化，氧化剂在正极被还原。总反应都是 2H2＋O2══2H2O，但电极反应式随电解质不同而不同： 电解质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H2−4e-══4H+ O2＋4H+＋4e-══2H2O 碱性 2H2＋4OH-−4e-══4H2O O2＋2H2O＋4e-══4OH- 📋 归纳总结：燃料电池电极反应式随介质变化的规律是——酸性介质中负极产物为 H+、正极反应物为 H+；碱性介质中负极产物为 H2O、正极反应物为 H2O。若燃料是含碳的有机物（如甲醇、甲烷），在碱性介质中负极的碳元素最终以 CO32- 形式存在。 要点速测 1．下列有关化学电源的叙述错误的是 A．英国化学家戴维利用伏打电池堆电解制得钾、钠、镁、钙、锶和钡等 B．碱性锌锰电池中正极反应： C．肼(N2H4)、NH3、烃、煤气等均可作为燃料电池的燃料，发生氧化反应 D．铅酸蓄电池充电(或放电)时，阳极(或正极)、阴极(或负极)质量变化量相等 【答案】D 【解析】A．英国化学家戴维确实利用伏打电池堆电解，首次制得了钾、钠、镁等活泼金属，A正确； B．碱性锌锰电池中，在正极得电子生成，给出的电极反应式书写正确，B正确； C．燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应，肼、氨气、烃、煤气等都可作为燃料电池的燃料，C正确； D．铅酸蓄电池总反应为，转移时，放电时负极，固体质量增加，正极，固体质量增加，充电时对应阳极、阴极的质量变化量也不相等，D错误； 故答案选D。 2．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LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。 电子由_______极流向_______极(填“a”或“b”)，电池正极反应式为_______________。不能用水代替电池中的混合有机溶剂，原因是_______________。 【答案】1．铁合金 电化学腐蚀 2．A 3．D 外加电流的阴极保护法 4．a b 金属Li很活泼，能与水反应 【解析】1．铁轨在实际建设中使用的是钢材，钢属于铁碳合金，故答案为铁合金；雨水溶解了空气中的氧气、二氧化碳等气体，在铁轨表面形成一层电解质溶液水膜，铁合金中的铁和碳构成原电池，发生电化学腐蚀（主要是吸氧腐蚀）；在原电池中，活泼金属铁作负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为 。 要点 电解池的工作原理 1．电解与电解池 在外加直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。把电能转化为化学能的装置叫电解池（电解槽）。 电解池的两极名称与电源连接方式固定： 项目 阴极 阳极 与电源连接 接电源负极 接电源正极 电子流向 电子流入 电子流出 反应类型 还原反应 氧化反应 记忆口诀 阴接负、阳接正；阴极还原、阳极氧化 — 2．电解 CuCl2 溶液的分析 以石墨为两极电解 CuCl2 溶液：阴极上 Cu2+ 比 H+ 更易得电子，析出红色的铜；阳极上 Cl- 比 OH- 更易失电子，产生有刺激性气味、能使淀粉碘化钾溶液变蓝的氯气。 阴极：Cu2+＋2e-══Cu 阳极：2Cl-−2e-══Cl2↑ 总反应：CuCl2 ══ Cu＋Cl2↑ 3．离子的放电顺序 电解时溶液中往往有多种离子，实际放电的先后由放电能力决定： 电极 放电顺序（由易到难） 阴极（阳离子得电子） Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+ 阳极（惰性电极，阴离子失电子） S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根 ⚠️ 易错提醒：阳极如果是活泼电极（如铜、银、铁），则电极材料本身优先失电子溶解，溶液中的阴离子不放电。这正是电解精炼与电镀的原理基础。阴极放电顺序还需注意浓度的影响：当 Zn2+ 浓度远大于 H+ 时，Zn2+ 可以先于 H+ 放电。 4．电解方程式的书写 书写电解池电极反应式的模式是：①判断阴阳极并确定电极材料是否活泼；②写出两级的放电微粒；③按"阳极失电子、阴极得电子"写出半反应；④用 H+/OH-/H2O 配平电荷与原子；⑤相加得总反应。若阳极是活泼电极，阳极反应式就是"电极金属−ne-══金属离子"。 ⛔ 坑点预警：总反应式相加前必须让两级转移的电子数相等。常见错误是直接把两个半反应相加而不配电子数，结果总反应式中电子没有消去。 要点速测 1．用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是 A．c极发生氧化反应 B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为： C．溶液中阳离子往d极移动 D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中浓度持续减小 【答案】D 【解析】由电流的方向可知，a为电源的正极，b为电源的负极，则c为阳极，d为阴极，据此进行解答。 A．c极为电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确； B．d为电解池阴极，发生还原反应，d极电极反应式为：Cu2++2e-═Cu，故B正确； C．电解池中阳离子往阴极移动，d为阴极，则溶液中阳离子往d极移动，故C正确； D．若c为Cu，则Cu失去电子变为铜离子，溶液中Cu2+浓度保持不变，故D错误； 答案选D。 2．用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是 A．和 B．Ag和 C．和 D．Ag和 【答案】C 【解析】由于等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液发生反应生成硝酸钠和氯化银沉淀，故所得溶液为硝酸钠溶液，电解硝酸钠溶液相当于电解水型，含有H+、Na+两种阳离子，且放电的先后顺序为：H+、Na+，故阴极上首先发生的电极反应为：2H++2e-= H2↑，溶液中的阴离子有：OH-、，且放电的先后顺序为：OH-、，故阳极上首先发生的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，故用惰性电极电解AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是和； 答案选C。 要点 电解原理的应用 1．氯碱工业 电解饱和食盐水可制得烧碱、氯气和氢气，这一工业称为氯碱工业。 阳极：2Cl-−2e-══Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e-══H2↑＋2OH- 总反应：2NaCl＋2H2O ══ 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 生产中必须阻止 OH- 移向阳极（否则会与 Cl2 反应生成 NaClO，降低烧碱纯度），同时在阴极区富集 NaOH。现代工业用阳离子交换膜把两极隔开：它只允许 Na+ 通过，阻止 Cl-、OH- 和气体通过，既能得到较纯的烧碱，又能防止 H2 与 Cl2 混合爆炸。 2．电镀 电镀是把待镀件作阴极、镀层金属作阳极、含镀层金属离子的溶液作电镀液。电镀过程中阳极溶解、阴极沉积，电镀液的浓度基本不变。 以铁件镀镍为例： 阳极：Ni−2e-══Ni2+ 阴极：Ni2+＋2e-══Ni 3．电解精炼铜 粗铜作阳极、纯铜作阴极、CuSO4 溶液作电解液。通电后粗铜中的铜以及比铜活泼的杂质（Zn、Fe、Ni）溶解，比铜不活泼的杂质（Ag、Au、Pt）以单质形式沉入阳极泥；阴极上只有 Cu2+ 得电子析出，因此得到高纯度精铜。 电解精炼与电镀的差别在于：电镀的阳极是纯金属、溶液浓度不变；电解精炼的阳极是粗金属、溶液中 Cu2+ 浓度略有下降（因为部分电子由杂质金属提供）。 4．电解法处理与制备 电解还可用于制备物质（电解熔融 NaCl 制钠、电解 Al2O3 制铝）、处理废水（电解氧化除去含铬、含铊废水中的重金属）与回收有用物质。这类题目的分析套路与前面一致：先定阴阳极→判断放电微粒→写电极反应→算转移电子。 📋 归纳总结：判断电解应用的类型，看三个要素即可——阳极材料（活泼还是惰性）、电解质溶液（含哪种金属离子）、目的（制产品、镀层、精炼还是治理污染）。三者确定后，电极反应式就唯一确定了。 要点速测 1．中国氯碱工业始于20世纪20年代末。氯碱工业装置如图所示，下列说法正确的是 A．装置中产生的气体a和气体b的质量之比为2：71 B．氯碱工业中常用精铜网与外接电源的正极相连 C．阴极上发生的反应为2H++2e-=H2↑ D．交换膜为阳离子交换膜，溶液d为较浓的NaOH溶液 【答案】D 【分析】该装置为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的氯碱工业装置，左侧接电源正极，为阳极室，右侧接电源负极，为阴极室，阳极必须为惰性电极，否则阳极本身参与电极反应，得不到氯气，阳极反应式为：，阴极电极反应式为：，阳极室的通过阳离子交换膜进入阴极室，在阴极室生成氢氧化钠，阳极生成氯气。据此分析解答。 【解析】A．阳极Cl⁻失电子生成，故气体为；阴极水得电子生成，故气体为。转移等量电子时，，质量比为，不是，A错误； B．阳极与电源正极相连，若使用精铜做阳极，Cu是活性电极，Cu会优先失电子，无法得到氯气，氯碱工业的阳极必须使用惰性电极，B错误； C．氯化钠溶液中来自水的电离，溶液中无大量游离，阴极正确的电极反应为，C错误； D．该交换膜为阳离子交换膜，只允许通过，阻止阴离子和气体通过；迁移进入阴极室，阴极不断生成加入稀溶液后，流出的溶液为较浓的溶液，D正确； 故选D。 2．铁片上镀镍的实验装置如图所示，该装置工作时，下列说法错误的是 A．电镀液可能为硝酸镍溶液 B．能量转化形式主要是由电能转化为化学能 C．铁片上的电极反应式为Ni2+-2e-=Ni D．若电源为铅蓄电池，与镍片相连的电极应为PbO2电极 【答案】C 【分析】镀层金属（镍片）作阳极，连接电源正极， 发生氧化反应： ，待镀金属（铁片）作阴极，连接电源负极，发生还原反应： 。 【解析】A．电镀液需含 ，硝酸镍溶液可提供该离子，且无干扰副反应，A正确； B．装置为电解池，能量转化形式为电能转化为化学能，B正确； C．铁片为阴极，应发生还原反应，正确反应式为 ，选项中写为 ，电荷不守恒，C错误； D．铅蓄电池中， 为正极，镍片作为阳极需接正极，D正确； 故选C。 要点 金属的电化学腐蚀 1．腐蚀的本质与分类 金属腐蚀是金属与环境中的物质发生氧化还原反应而损耗的现象。按机理分为两类： 类型 机理 特点 实例 化学腐蚀 金属直接与接触到的物质发生氧化还原反应 无电流产生 铜在高温下被氧气氧化变黑 电化学腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触，形成原电池 有微弱电流产生，更普遍 钢铁在潮湿空气中生锈 电化学腐蚀之所以比化学腐蚀快，是因为构成了无数微小原电池，"腐蚀电池"的负极持续失电子，反应大大加速。 2．析氢腐蚀 钢铁在酸性较强的水膜中，构成以铁为负极、碳为正极的微小原电池： 负极：Fe−2e-══Fe2+ 正极：2H+＋2e-══H2↑ 总反应：Fe＋2H+══Fe2+＋H2↑ 这种正极有氢气析出的腐蚀叫析氢腐蚀，发生在 pH＜4 的强酸性环境中。 3．吸氧腐蚀 当水膜呈中性或酸性很弱（pH≥4）时，溶解在水膜中的氧气在正极得电子，这种腐蚀叫吸氧腐蚀，是钢铁腐蚀的主要形式。 负极：Fe−2e-══Fe2+ 正极：2H2O＋O2＋4e-══4OH- 生成的 Fe2+ 进一步被氧化为 Fe(OH)3，最终脱水形成红褐色的铁锈（Fe2O3·xH2O）。 ⚠️ 易错提醒：钢铁腐蚀时负极生成的是 Fe2+ 而非 Fe3+，Fe3+ 是 Fe2+ 被氧气进一步氧化后的产物；电化学腐蚀过程中化学腐蚀仍可能同时发生，二者不能完全割裂。判断析氢还是吸氧，看水膜的酸碱性即可。 4．腐蚀速率快慢的判断 同一金属在不同环境中腐蚀的快慢差别很大，判断依据是"能否形成原电池、原电池的回路是否通畅、两极活动性差是否大"： 环境条件 腐蚀快慢 原因 干燥致密不透气的土壤 最慢 缺少电解质溶液与氧气，难以形成回路 潮湿疏松透气的土壤 快 既有水膜又有充足氧气，吸氧腐蚀顺利进行 酸性土壤 更快 发生析氢腐蚀，且 H+ 直接参与正极反应 含碳粒较多、潮湿透气 最快 碳粒与铁构成大量微电池，两极活动性差大 海水（高盐） 很快 电解质浓度大、导电性好，且溶氧充足 🔍 方法点拨：含碳量越高、电解质越浓、氧气越充足、水膜酸性越强，钢铁的电化学腐蚀就越快。反过来看，隔绝氧气（如涂油、覆膜）、降低导电性（如干燥环境）都能减缓腐蚀——这正是后面防护方法的依据。 要点速测 1．金属腐蚀现象在生产和生活中普遍存在。下列说法错误的是 A．钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈 B．金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀 C．生铁在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈，这种腐蚀属于电化学腐蚀 D．铜在高温条件下被空气中的氧气氧化而变黑，这种腐蚀属于化学腐蚀 【答案】A 【解析】A．钢柱在空气与水的交界处氧气供应充足，电化学腐蚀更剧烈，因此水下不易生锈，A错误； B．金属腐蚀的分类正确，化学腐蚀是金属与介质直接反应，电化学腐蚀涉及原电池过程，B正确； C．生铁在潮湿空气中生锈，主要成分为Fe2O3·nH2O涉及铁与杂质形成原电池，属于电化学腐蚀，C正确； D．铜在高温下被氧气氧化生成黑色CuO，是直接化学反应，无电解质参与，属于化学腐蚀，D正确； 故选A。 2．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速度最慢的是 A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松透气的土壤中 C．在干燥致密不透气的土壤中 D．在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中 【答案】C 【解析】A.酸性环境中酸性物质与铁反应，会加快铁的腐蚀速率； B.在潮湿疏松的土壤中铁易被氧气氧化； C.干燥致密不透气的土壤中，氧气稀薄，且无溶液环境，铁的腐蚀速率很小； D.透气潮湿的环境提供溶液环境，含碳较多可以形成原电池，会加速铁的腐蚀速率； 综上所述，答案为C。 要点 金属的防护与电化学计算 1．三种防护思路 防护金属腐蚀的思路可分为"隔绝、改变、电化学保护"三层： 层次 方法 原理 物理防护 刷漆、涂油、镀层、制成合金 隔绝金属与腐蚀介质接触 电化学防护（牺牲阳极法） 把被保护金属与更活泼的金属（Zn、Mg）连接 活泼金属作负极被腐蚀，被保护金属作正极受保护 电化学防护（外加电流法） 把被保护金属接电源负极 阴极上电子富集，金属不易失电子 牺牲阳极法的典型应用是港珠澳大桥的钢结构防腐（焊接锌块或铝块）与海上钢桩的锌阳极保护；外加电流法的典型应用是埋地管道、船舶外壳的阴极保护。 2．电化学计算的基本思路 电化学计算的核心是电子守恒。无论是原电池、电解池还是多池串联装置，各电极上转移的电子数一定相等。 步骤 具体做法 ① 找电极反应 写出两极的电极反应式 ② 定电子数 找出转移电子数与各物质物质的量的比例关系 ③ 列守恒式 串联装置中各极 n(e-) 相等，逐级推算 ④ 换算目标量 由 n(e-) 求物质的量，再换算成质量、体积或浓度 常用关系式：2e- ⇄ 1 mol Cu ⇄ 1 mol Cl2 ⇄ 1 mol H2 ⇄ 1 mol Ag ⇄ 0.5 mol O2。 3．电解后溶液复原 电解后进行"溶液复原"，原则是缺什么补什么、缺多少补多少：若电解只消耗了水（如电解稀硫酸），加水即可复原；若电解消耗了某溶质（如电解 CuSO4），须补入该溶质对应的氧化物或碳酸盐（如 CuO、CuCO3），而不是直接加 CuSO4 溶液。 📋 归纳总结：复原判断口诀——"出什么补什么"。写清电解过程中离开溶液的物质形态（Cu、O2、H2、Cl2 等），把离开的元素按其在溶液中原有的化合物形态补回：Cu 与 O 离开则补 CuO，Cu 与 O 且比例不同则补 CuO 与少量水的组合。 要点速测 1．下列金属防护措施中，属于电化学防护的是 A．阳极氧化处理铝，表面生成致密氧化膜 B．在钢铁表面镀锌 C．将钢铁制品与锌块相连 D．将钢铁制品与电源负极相连 【答案】CD 【解析】A．阳极氧化处理铝是通过生成致密氧化膜隔绝腐蚀介质实现防护，属于覆盖保护层防护，不属于电化学防护，A错误； B．在钢铁表面镀锌是通过锌层隔绝钢铁与腐蚀介质实现防护，属于覆盖保护层防护，不属于电化学防护，B错误； C．钢铁与锌块相连时，锌活泼性强于铁，在电解质环境中构成原电池，锌作负极被消耗，钢铁作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，为电化学防护，C正确； D．钢铁与电源负极相连时，钢铁作电解池的阴极，可避免铁失电子被氧化，属于外加电流的阴极保护法，为电化学防护，D正确； 故选CD。 2．高铁轨道建设铺设的铁轨属于_______(填“铁合金”或“单质铁”)。雨后的铁轨表面易产生少量的锈迹，因为发生了_______(填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)，负极的电极反应式是_______________。 【答案】铁合金 电化学腐蚀 【解析】铁轨在实际建设中使用的是钢材，钢属于铁碳合金，故答案为铁合金；雨水溶解了空气中的氧气、二氧化碳等气体，在铁轨表面形成一层电解质溶液水膜，铁合金中的铁和碳构成原电池，发生电化学腐蚀（主要是吸氧腐蚀）；在原电池中，活泼金属铁作负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为 。 难点 电化学装置中电极名称的判断与电极反应式的书写 难点剖析　电极名称判断与电极反应式书写是电化学所有题目的第一步，也是失分最集中的地方。学生最常犯三类错误：把原电池的正负极与电解池的阴阳极混用、电子与离子的流动方向记反、碱性与酸性介质下产物形态写错。命题常给一个装置图要求"判断电极并写出反应式"。 1．判断电极的三种方法 方法 原电池 电解池 按电源连接 无外接电源 接正极的是阳极，接负极的是阴极 按电子与电流方向 电子流出的是负极，电流流出的是正极 电子流入的是阴极，电子流出的是阳极 按反应类型 失电子、发生氧化反应的是负极 失电子、发生氧化反应的是阳极 还有一个万能判据：凡是发生氧化反应（化合价升高）的电极，在原电池中叫负极、在电解池中叫阳极；凡是发生还原反应（化合价降低）的电极，在原电池中叫正极、在电解池中叫阴极。这样只需判断"氧化还是还原"，不必死记名称。 2．电极反应式书写的四步法 ① 判类型：先定是原电池还是电解池； ② 定电极：用上面的方法确定正负极或阴阳极； ③ 写半反应：按"负/阳极失电子、正/阴极得电子"写出反应物与产物，注意介质形态（碱性中 CO2→CO32-、酸性中 CO2 直接放出）； ④ 平三守恒：用 H2O、H+ 或 OH- 配平原子与电荷，检查电子数。 3．三种常见介质的产物差异 燃料/微粒 酸性介质产物 碱性介质产物 H2 H+ H2O O2（正极） H2O OH- CH4、CH3OH 等含碳燃料 CO2 CO32- N2H4 N2＋H+ N2＋H2O ⛔ 坑点预警：碱性条件下的负极反应式绝不能出现 H+，酸性条件下绝不能出现 OH-。这是阅卷时最快能看出错误的点，也是"明明思路对却得零分"的主因。 难点精练 1．在如图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是   选项 a极板 b极板 x电极 z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 【答案】A 【解析】通电后发现a极板质量增加，所以金属阳离子在a极上得电子，a极是阴极；b极板处有无色无臭气体放出，即溶液中氢氧根离子放电生成氧气，b极是阳极，所以X电极是负极，Y电极是正极。 A．电解硫酸铜溶液，溶液中铜离子在阴极得电子生成铜单质，a极质量增加，b极是溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，A正确； B．电解氢氧化钠溶液，在两电极上分别得到氧气和氢气，得不到金属单质，B错误； C．电解硝酸银溶液，铁是活泼金属，作阳极失电子，所以在b极得不到气体，C错误； D．电解氯化铜溶液，在b极处溶液中的氯离子失电子得到有刺激性气味的气体，D错误； 故选A。 2．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。 （1）①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。 ②Z池中e为________极。 ③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。 （2）①写出c极上反应的电极反应式：_______________________________________________。 ②写出Y池中总反应的化学方程式：_______________________________________________。 ③写出Z池中e极上反应的电极反应式：___________________________________________。 【答案】（1）①负　②阳　③← （2）①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ③Cu－2e－===Cu2＋ 【解析】d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。 难点 离子交换膜在电化学中的综合应用 难点剖析　离子交换膜问题是近年高考电化学的高频难点。学生常混淆阳膜、阴膜、质子膜与双极膜允许通过的离子，也常常忘记膜的作用是"选择性"的。这类题需要先判断目的（制产品、提纯、防副反应），再判断需要哪种离子迁移。 1．四种膜的功能对照 膜的类型 允许通过 阻止通过 典型用途 阳离子交换膜 阳离子（Na+、H+ 等） 阴离子、气体、水分子（部分） 氯碱工业、防止 Cl- 进入阴极室 阴离子交换膜 阴离子（Cl-、OH- 等） 阳离子 电渗析法淡化、酸碱分离 质子交换膜 只允许H+ 其他离子与气体 燃料电池隔绝燃料与氧化剂 双极膜 中间层解离出的 H+ 与 OH- 其他离子 电渗析法同时产酸碱、处理废水 2．判断膜类型的三个依据 ① 看目的：需要 Na+ 从阳极室进入阴极室 → 阳膜；需要 Cl- 离开某个室 → 阴膜； ② 看产物：某室要得到 NaOH → 该室须有 Na+ 进入、OH- 不能离开，则面向阳极一侧应为阳膜； ③ 看防止的副反应：为防止 Cl2 与 NaOH 反应，须阻止 OH- 移向阳极，用阳膜；（为防止 H2 与 Cl2 混合，也要求膜不透气）。 3．膜问题的解题流程 第一步，标出电源正负极，定出各池的阴阳极； 第二步，写出各电极的电极反应式，判断离子的产生与消耗； 第三步，由"离子去哪、从哪来"反推膜允许通过的离子； 第四步，检查电荷平衡——每一个室进出的离子电荷总数必须相等。 📋 归纳总结：膜的判断口诀是"看目的、看产物、看离子去向"。凡是产物为碱的室，必有阳离子进入；凡是产物为酸的室，必有阴离子进入；凡是双极膜，就在膜中间同时得到 H+ 和 OH- 并分别向两极迁移。 难点精练 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】作正极，电极上发生还原反应，A错误；电池工作过程中，不参加电极反应，且阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池中不变，B错误；电池工作时，甲池反应为，乙池反应为，甲池中会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有析出，则进入乙池的为，溶液总质量增加，C正确；由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，D错误。 2．工业电解饱和食盐水制烧碱时须阻止OH－移向阳极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图)(F处加少量NaOH以增加溶液导电性)。 （1）C、D分别是直流电源的两电极，C是电源________极，D是电源________极。 （2）电解一段时间后，________由A口导出，________由B口导出。阴极附近碱性增强的原因是(用电离方程式及电极反应式表示)____________________________________________。 （3）若不采用阳离子交换膜，OH－向阳极移动，发生的反应可用离子方程式表示为___________ ______________________________________________________________________________。 【答案】（1）负　正 （2）Cl2　H2　H2OH＋＋OH－、2H＋＋2e－===H2↑ （3）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 【解析】（1）阳离子向阴极方向移动，由Na＋移动方向知右侧电极为阴极，C、D分别是直流电源的两电极，故C是电源负极，D是电源正极。 （2）电解一段时间后，左侧电极产生Cl2，右侧电极电解水电离出的H＋产生H2和NaOH，因此由电解池图可知Cl2从A口导出，H2从B口导出，由于阴极附近发生的是电解水的反应，产生的H＋不断形成氢气析出，导致溶液中OH－浓度增大，碱性增强，用电离方程式及电极反应式表示为H2OH＋＋OH－、2H＋＋2e－===H2↑。 （3）若不采用阳离子交换膜，OH－向阳极移动，与Cl2发生反应，离子方程式表示为Cl2＋ 2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。 难点 多池串联装置中电池类型的判断 难点剖析　多池串联装置把原电池、电解池、电镀池组合在一个图中，考生常在"哪个是电源、哪个是负载"上判断失误，导致全题连锁错误。这类题的破解关键在于先找"最明显的那个池"作为突破口。 1．判断的三条路径 ① 找明显装置：图中出现燃料电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等熟悉装置，则它是原电池（电源），其余为电解池； ② 无外接电源时：两个电极材料不同、插在电解质溶液中且能自发氧化还原的，是原电池；若无自发反应，则不构成回路； ③ 有外接电源时：接电源的池是电解池；若两极金属与电解质溶液中含同种金属离子，且阳极金属在溶液中，则该池可能是电镀池。 2．串联装置的量关系 串联装置中有一条铁律：各电极上转移的电子数相等（n(e-) 处处相等）。由此可建立各级之间的关系： 阳极产物物质的量 × 每摩尔产物的电子数 ＝ 阴极产物物质的量 × 每摩尔产物的电子数 例如串联的电解池中，甲池阴极析出 1 mol Ag（1 mol e-），则乙池阳极必产生 0.5 mol Cl2（也是 1 mol e-），丙池阴极析出 0.5 mol Cu（也是 1 mol e-）。 3．先断后验的解题顺序 第一步，找出电源（原电池）池，标出正负极； 第二步，按"接正极为阳极、接负极为阴极"给其余各池标极； 第三步，逐池写出电极反应式； 第四步，用 n(e-) 相等的关系校验各池数据； 第五步，回到题干核对问题类型（求物质的量、体积、浓度还是质量变化）。 ⛔ 坑点预警：串联装置中某一池的电极如果接了另一个池的电极，中间没有电源，就不是串联而是共用；另外，有电源的装置不一定是电解池，若把两个电源"对顶"连接，则可能是电源给另一个原电池充电（二次电池充电就是这种情况）。 难点精练 1．如图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B是电源的两极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是    A．电源A极是负极 B．甲装置的C、D极上均有物质生成，其物质的量之比为1：2 C．欲用丙装置给生铁铸件镀铜，G应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液 D．电解一段时间后，向乙加入一定量的盐酸，可能使其恢复到原来的浓度 【答案】B 【分析】将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色，说明F极处发生：，F极为阴极，则B为负极，A为正极。 【解析】A．由分析知，F极上有OH-产生，F极为阴极，C、E为阳极，电源A极是正极，A错误； B．C电极为阳极，生成的气体为氧气，C电极反应式：，D电极为阴极，生成的气体为氢气，D电极反应式：，在同一电路中，转移的电子数相同，则C、D电极上收集到的气体的物质的量之比为1：2，B正确； C．欲用丙装置给生铁铸件镀铜，则镀件作阴极，镀层金属作阳极，所以与电源负极B相连的电极H应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液，G电极为Cu，C错误； D．若NaCl溶液足量，电解一段时间后，阴极生成氢气，阳极生成氯气，因此向乙中通入一定量的HCl气体，可能使其恢复到原来的浓度，D错误； 故选B。 2．如图所示，甲池总反应式为，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为 C．甲池溶液的pH增大，乙池溶液的pH减小 D．当甲池中消耗3.2 g时，乙池中理论上最多产生12.8 g铜 【答案】D 【分析】甲池为碱性燃料电池，左侧电极为负极，负极反应为 ，右侧电极为正极，正极反应为 ，KOH 被稀释，pH 减小。乙池为电解 溶液，石墨为阳极，Ag为阴极，总反应为 ，溶液酸性增强，pH 减小。 【解析】A．根据上述分析，乙池中 Ag 电极是阴极。在电解 溶液时，阴极优先发生 ，而不是 ，因为 的氧化性强于 ，因此，Ag 电极上析出的是 Cu，而不是气体，A错误； B．甲池是碱性环境（KOH 溶液），负极反应中不能出现 ，正确的负极反应为：，B错误； C．由分析可知，甲池为碱性燃料电池，左侧电极为负极，负极反应为 ，右侧电极为正极，正极反应为 ，KOH 被稀释，pH 减小，乙池中总反应为 ，反应生成 ，溶液酸性增强，pH 减小，C错误； D．3.2 g 的物质的量为：，根据负极反应 ，每消耗 1 mol ，转移 4 mol 电子。因此，0.1 mol 转移的电子数为：，在乙池中，阴极反应为 ，每转移 2 mol 电子，生成 1 mol Cu，因此，转移 0.4 mol 电子时，生成 Cu 的质量为：，D正确； 故选D。 难点 电化学的有关计算 难点剖析　电化学计算综合了电子守恒、物质的量换算与溶液浓度计算，学生常在"电子数找错""体积与浓度换算遗漏体积变化""串联装置各级关系混用"上失分。命题常以电解某溶液后求产物的物质的量、气体体积或溶液的 pH 变化为形式。 1．四条基本关系式 电极反应 每转移 1 mol e- 所得产物 2H+＋2e-══H2↑ 0.5 mol H2 Cu2+＋2e-══Cu 0.5 mol Cu Ag+＋e-══Ag 1 mol Ag 2Cl-−2e-══Cl2↑ 0.5 mol Cl2 由这些关系式即可建立"转移电子数—产物物质的量"之间的桥梁，不必每次重写方程式。 2．溶液 pH 变化的计算 电解后溶液 pH 的变化，关键看电极反应中是否消耗或生成 H+ 或 OH-： ① 电解 CuSO4 溶液：阴极析出 Cu，阳极放出 O2，同时生成 H+，pH 减小； ② 电解 NaCl 溶液：阴极生成 OH-，pH 增大； ③ 电解 Na2SO4 溶液：实质是电解水，溶质不变、溶液浓缩，pH 基本不变； ④ 电解 NaOH 溶液：实质电解水，NaOH 浓度增大，pH 增大。 3．串联装置的逐级推算 串联电路中 n(e-) 相等，因此可以"以一处推全部"：先算出某一极转移的电子数，再逐池换算成各自的产物量，最后按题目要求的物理量（质量、标准状况体积、物质的量浓度）换算。 4．计算题的四类常考设问 电化学计算最终都落到四类设问上，掌握每类的换算路径可以大幅提速： 设问类型 换算路径 易错点 求产物质量 n(e-)→n(产物)→m＝n·M 摩尔质量用错（如把 Cu2O 当 CuO） 求标准状况气体体积 n(e-)→n(气体)→V＝n×22.4 L·mol-1 未注明标准状况就套 22.4 求溶液的物质的量浓度 n(e-)→n(溶质)→c＝n/V(溶液) 忘记电解过程中溶液体积变化 求溶液的 pH 变化 n(e-)→n(H+或 OH-)→c(H+)→pH 忽略水的电离与体积变化 5．两类陷阱的识别 ① 浓度随时间变化：电解 CuSO4 溶液后期，Cu2+ 耗尽后转为电解水，产物类型发生改变，此时不能套用前段的电极反应式。题目中出现"电解一段时间后"往往暗示这种转折。 ② 两极产物的比例关系：同一次电解中阳极与阴极转移电子数相等，但各产物的物质的量不一定相等，取决于每摩尔产物的电子数。例如电解 CuSO4 时阴极析出 Cu 与阳极放出 O2 的物质的量之比是 2∶1，而不是 1∶1。 🔍 方法点拨：解电化学计算题时，先把"转移电子数"作为中间桥梁写在草稿上，再逐步换算到目标量，比直接列一个大式子更不容易出错。凡是题干给出气体体积，先确认是否标准状况；凡是求浓度，先确认溶液体积是否因电解消耗水而变化。 📋 归纳总结：电化学计算的通法是"三找一定"——找电极反应、找电子数与产物的比例、找串联关系，再定目标量。凡涉及气体体积，必须注明是否标准状况；凡涉及浓度，必须考虑溶液体积是否变化。 难点精练 1．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　　) 组号 X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 【答案】C 【解析】据加入电解反应方程式生成阴、阳极产物化合后的物质，可复原溶液知，A应通HCl，B加CuO，C加H2O，D不需加任何物质。 2．电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ＝1.18 g·cm－3)，用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%，这是因为 A．溶质增加了3.5 g B．放出22.4 L H2和11.2 L O2 C．NaOH比水消耗少 D．消耗18 g 水 【答案】D 【解析】试题分析：电解NaOH溶液实质是电解水，电解前溶液的质量为84.75 mL×1.18 g·mL－1＝100 g，含NaOH：100 g×16%＝16 g，含水84 g，电解后NaOH仍为16 g，溶液质量为16 g÷19.5%＝82 g，其中含水82 g－16 g＝66 g，知消耗18 g水，D正确，答案选D。 考点 氧化还原反应与配平 ▌例1　依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是___________；其电极反应式为___________。 （2）电解质溶液Y是___________；Ag电极上的电极反应式为___________。 （3）针对上述原电池装置，下列说法中正确的是___________(填字母)。 A．原电池工作时，电流的流向为X电极→Ag电极 B．原电池工作时，Ag电极流入电子，发生还原反应 C．原电池工作时，阴离子不断移向Ag电极 D．原电池工作时，银电极的质量不断增加 （4）若将电解质溶液Y换成稀硫酸，则Ag极上发生的电极反应式为___________；当导线上通过个电子时，X电极的质量减小___________g。 【答案】（1）铁（或） （2）硫酸铜溶液（或其他可溶性铜盐溶液） （3）BD （4） 【解析】（1）根据总氧化还原反应，化合价升高，失电子发生氧化反应，作原电池的负极，因此电极的材料为；负极上失去电子电离为，对应电极反应式为。 （2）总反应中得电子发生还原反应，因此电解质溶液需要含有，可选用硫酸铜等可溶性铜盐溶液；电极为正极，溶液中的在正极得电子生成单质，对应电极反应式为。 （3）A．原电池中电流由正极流向负极，为正极、为负极，故电流流向为电极→电极，A错误； B．原电池中电子由负极流出，流入正极，正极上发生得电子的还原反应，B正确； C．原电池中阴离子向负极（X电极）移动，C错误； D．正极上析出Cu附着在Ag电极上，因此银电极质量不断增加，D正确； 故选BD。 （4）电解质换为稀硫酸时，正极上得电子生成，电极反应式为；个电子的物质的量为，负极每消耗转移电子，故转移电子时消耗，质量为。 ▌迁移练1-1　I．利用反应 设计成如图所示的原电池，指针向右偏转，回答下列问题： （1）反应开始时，乙中：石墨电极上发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_______。盐桥中向_______池(填“甲”或“乙”)移动。 （2）电流计读数为0时，此时在甲中加入_______，现象是_______，表明为可逆反应。 Ⅱ．已知：①将KI溶液加入到 溶液中时，可以看到溶液颜色加深，滴加淀粉后溶液变为蓝色；②当离子浓度相同时，氧化性：；③ 若浓度减小时，离子的氧化性也会随之减弱。 （3）甲同学猜测， 溶液(加入几滴淀粉溶液)加入 溶液中时，溶液应变蓝色。请写出该猜测对应的离子方程式_______。实验结果未见到蓝色。 （4）乙同学认为甲同学的实验方案有问题，理由是_______。请设计原电池证明也能氧化，画出装置图，并标明电极材料及电解质溶液_______。 【答案】（1）氧化 甲 （2）固体 指针向左偏转 （3） （4）会与发生反应生成沉淀，使的浓度下降，从而减弱的氧化性，使上述反应很难发生 【解析】（1）由可知碘离子被氧化为碘单质，乙中石墨电极为负极，三价铁离子被还原为亚铁离子，甲中石墨电极为正极，故乙中碘离子被氧化，发生氧化反应，反应方程式为，在电池中，阳离子向正极移动，故向甲池移动； （2）电流计读数为0时说明反应达到平衡状态，此时想证明其为可逆反应，需要让反应逆向进行，故可以增加生成物的浓度，即向乙池中加入氯化亚铁固体，加入后平衡逆向移动，电流反向，故指针向左偏转； （3）当离子浓度相同时，氧化性：，则溶液(加入几滴淀粉溶液)加入 溶液中时，可以被氧化，生成Ag和，方程式为； （4）因为AgI是难溶于水的沉淀，故碘离子会与银离子生成沉淀，降低银离子浓度，使银离子氧化性减弱，该反应可能不能发生，设计原电池证明也能氧化，根据反应方程式可知Ag+被还原，是正极反应物，I-被氧化，是负极反应物，故用石墨做电极，为避免Ag+ 与I-反应生成沉淀，应将两者放在两个烧杯中，用盐桥连接，装置图如下所示。 ▌迁移练1-2　某研究小组设计实验探究反应为可逆反应。采用如图所示原电池装置进行验证。 ①当溶液为溶液时，闭合，观察到电流表指针向左偏转，电极上有灰黑色固体析出，则电极的材质为___________，该电极反应式为___________；石墨电极在此原电池中作为___________(填“正极”或“负极”)。 ②当溶液更换为溶液时，闭合，观察到电流表指针向___________(填“左”或“右”)偏转，电极a上固体逐渐减少，该过程的总反应为___________。上述现象表明，该装置中正、逆反应均能发生，从而证明为可逆反应。 【答案】Ag 负极 右 【解析】①当溶液为溶液时，电极a上有灰黑色固体析出，则电极a上有Ag析出，说明在电极a上得电子被还原为Ag。因此，电极a的材质应为Ag，电极反应式为：，同时，石墨电极上失去电子被氧化为，故石墨电极为负极。 ②当溶液更换为溶液时，此时的氧化性较强，会将Ag氧化为，自身被还原为。电极a（Ag）作为负极，发生反应：；石墨电极作为正极，发生反应：。总反应为：，由于电子从电极a流向石墨电极，电流方向相反，即从石墨电极流向电极a，因此电流表指针应向右偏转。 考点 原电池的工作原理 ▌例2　兴趣小组对铜锌原电池进行性能改进研究，并测得3个装置的电流强度随时间变化的曲线如图。          下列说法不正确的是 A．装置1中，碳棒表面有红色固体析出 B．装置1中，锌片表面有红色固体析出 C．对比装置1和3，可知阴离子交换膜阻隔了Cu2+向负极扩散，避免了Cu2+直接氧化Zn，使化学能得以持续转化为电能 D．对比装置2和3，可知盐桥的离子传导能力强于阴离子交换膜 【答案】D 【解析】A．装置1为铜锌单液原电池，锌片作负极，电极反应为：；碳棒作正极，得到电子，电极反应为：，故碳棒表面有红色固体析出，A正确； B．装置 1 为单液原电池，Zn片直接浸泡在溶液中，会发生置换反应：，因此Zn片表面会直接析出红色Cu（自腐蚀），B正确； C．对比装置1和3，由电流强度随时间变化的曲线可知，装置3产生的电流更强更稳定，可知阴离子交换膜阻隔了Cu2+向负极扩散，避免了Cu2+直接氧化Zn，使化学能得以持续转化为电能，C正确； D．对比装置2和3，由电流强度随时间变化的曲线可知，装置3产生的电流更强更稳定，可知盐桥的离子传导能力弱于阴离子交换膜，D错误； 故选D。 ▌迁移练2-1　现代生活离不开方便实用的化学电源。Zn-Cu原电池结构如图所示，该装置工作时，下列说法正确的是 已知：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 A．CuSO4溶液属于强电解质 B．Zn电极上的电极反应式为： C．每生成6.4 g Cu，此时转移0.2 mol电子 D．盐桥中的Cl-往Cu电极工作室方向迁移 【答案】C 【分析】在带盐桥的Zn-Cu原电池中，活泼金属Zn作为负极发生氧化反应失去电子，电子经导线流向正极 Cu，CuSO4溶液中的 Cu2+在Cu片表面得到电子发生还原反应析出铜单质。 【解析】A．强电解质是指在水溶液中或熔融状态下能完全电离的化合物。而CuSO4溶液是混合物，既不是电解质也不是非电解质，CuSO4溶液属于强电解质溶液，A错误； B．根据分析，Zn作为负极，应发生氧化反应，即Zn失去电子生成Zn2+。Zn电极上的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B错误； C．6.4 gCu的物质的量：，正极反应为。每生成1mol Cu需要转移2mol电子，因此生成0.1 mol Cu需要转移为电子，C正确； D．盐桥中Cl-应向负极（Zn电极）迁移，盐桥中的K+往Cu电极工作室方向迁移，D错误； 故选C。 ▌迁移练2-2　（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）某同学在化学课上受到启发，制作了如图的“柠檬电池”。下列说法正确的是 A．Cu为负极，Zn为正极 B．电子由锌片通过柠檬流向铜片 C．负极的电极反应式： D．将铜片换成锌片，LED灯也会发光 【答案】C 【分析】Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，果汁作电解质溶液，据此分析解答。 【解析】A．根据分析， Zn为负极，Cu为正极，A错误； B．电子不能进入溶液，电子从锌电极经导线流向铜电极，B错误； C．锌做负极，负极失去电子发生氧化反应，电极反应式：，C正确； D．将铜片换成锌片，两电极均为锌，活泼性相同，不能构成原电池，因此LED灯不会发光，D错误； 故选C。 考点 化学电源 ▌例3　银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【答案】A 【解析】A．银锌纽扣电池中，Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，A正确； B．正极Ag2O发生还原反应，Ag⁺得电子生成Ag，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，B错误； C．电池工作时，正极的电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，生成氢氧根离子，正极附近pH增大，C错误； D．电池工作时，阳离子(K+)向正极(Ag2O)移动，D错误； 故选A。 ▌迁移练3-1　碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 【答案】C　 【解析】由电池反应可知，锌为负极，失去电子，电子从负极流出经外电路流向正极；外电路中每通过0.2 mol电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减小6.5 g。 ▌迁移练3-2　氢氧燃料电池因其高效率和零排放而备受关注。利用如图装置，分别以①KOH溶液，②溶液，③固体氧化物电解质作为离子导体，碳载铂作电极材料可构成燃料电池。下列说法错误的是 A．电池的总反应式均为 B．放电过程中，阳离子均向b极移动 C．②和③作为离子导体时，b极的电极反应式相同 D．工作一段时间后，离子导体的物质的量不发生改变 【答案】C 【解析】A．氢氧燃料电池的反应本质为和化合生成，三种电解质环境下总反应均为，A正确； B．原电池放电时阳离子向正极移动，b极通入为正极，因此阳离子均向b极移动，B正确； C．②以溶液为离子导体时，b极（正极）反应为；③以固体氧化物为离子导体时，b极反应为，二者电极反应式不相同，C错误； D．三种体系的总反应均仅生成，离子导体仅起传导离子的作用，自身物质的量不会发生改变，D正确； 故选C。 考点 电解池的工作原理 ▌例4　某小组设计如图装置探究电解原理应用。下列推断错误的是 A．若精炼铜时，则X为粗铜，Y为纯铜，Z为溶液 B．若X为纯镍片，Y为铁器，Z为溶液，则可在铁器表面镀镍 C．若使铝合金材料保护膜增厚，则X为铝合金，Y为石墨，Z为草酸溶液 D．若X为石墨，Y为铁片，Z为溶液，则可制备 【答案】D 【分析】由装置可知，X连接电源正极，作阳极；Y连接电源负极，作阴极。据此分析。 【解析】A．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，符合X为粗铜、Y为纯铜、Z为的设定，A正确； B．镀镍时，镀层金属镍作阳极，镀件铁器作阴极，含镀层金属离子的溶液作电解质，符合设定，B正确； C．铝合金增厚保护膜（铝的阳极氧化工艺），需要铝合金作阳极，使其被氧化生成更厚的氧化铝保护膜，石墨作阴极，草酸溶液可作电解液，C正确； D．制备需要作阳极，失去电子生成，才能结合得到，若作阴极（Y为阴极），铁不发生失电子反应，无法生成，不能制备，D错误； 故选D。 ▌迁移练4-1　（2025-2026高二上·上海市杨浦高级中学·期中）燃料电池的能量利用率较高，CH4酸性燃料电池工作原理如图所示： （1）电极b为燃料电池的___________极。 A．正    B．负 （2）电极a的电极反应式为___________。 （3）当离子交换膜中有1molH+转移时，消耗O2的物质的量为___________。 【答案】（1）A （2）CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ （3）0.25mol 【分析】由题干图示信息可知，CH4酸性燃料电池中，CH4在负极失电子，电极反应为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，O2在正极得电子，电极b通入O2，为正极，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，据此分析解题。 【解析】（1）CH4酸性燃料电池中，CH4在负极失电子，O2在正极得电子，电极b通入O2，为正极，故答案为：A； （2）电极a为负极，CH4在酸性条件下失电子生成CO2和H+，配平得：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+； （3）正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，转移4mol H+时正极得4mol电子，则消耗1mol O2，故转移1mol H+时，消耗O2的物质的量为0.25mol。 ▌迁移练4-2　一种含铊废水处理方法是：用将氧化为，然后再将转化沉淀而除去。实验室用电解-间接氧化法处理酸性含铊废液的原理如图所示。 ①电极b应与电源的______(填“正”或“负”)极相连。 ②写出图中转化(I)反应的离子方程式：______。 ③处理过程中电极b附近溶液pH随时间变化情况如图所示。电解开始的1 h内，电极b附近溶液的pH迅速下降(pH越小，溶液中浓度越大)，请结合相关反应的方程式分析原因：______。 【答案】正 部分与水反应，生成HCl，使溶液pH迅速下降 【解析】由图可知，与直流电源正极相连的电极b为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，放电生成的氯气与Ti+和溶液中的氯离子反应生成TiCl，电极a阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，溶液中的氯离子通过阴离子交换膜由阴极区移向阳极区； ①由分析可知，与直流电源正极相连的电极b为阳极； ②由分析可知，图中转化(I)发生的反应为放电生成的氯气与Ti+和溶液中的氯离子反应生成TiCl，反应的离子方程式为：； ③由分析可知，与直流电源正极相连的电极b为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则电解开始的1 h内，电极b附近溶液的pH迅速下降是因为放电生成的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应的化学方程式为：，反应生成的盐酸在溶液中电离出的氢离子使溶液中的氢离子浓度增大，导致溶液pH减小。 考点 电解原理的应用与计算 ▌例5　粗铜含锌、铁、镍、银、Pt、金等杂质，工业可用如图原理电解精炼铜，以下说法不正确的是 A．阳极材料是粗铜，只发生 B．阴极材料是精铜，只发生 C．离子在电解过程中向阳极移动 D．电解质溶液中浓度减小，、、等金属沉积形成阳极泥 【答案】A 【分析】电解精炼铜的核心原理：粗铜作阳极，纯铜作阴极，含的盐溶液作电解质，据此分析； 【解析】A．阳极材料为粗铜，但粗铜中含有Zn、Fe、Ni等比铜活泼的杂质，这些活泼杂质也会在阳极失电子发生氧化反应，不只有，A错误； B．阴极材料为精铜，溶液中的得电子能力强于、等阳离子，因此阴极只有得电子生成Cu，只发生反应，B正确； C．电解池中阴离子向阳极移动，为阴离子，因此电解过程中向阳极移动，C正确； D．阳极有多种活泼杂质失电子，阴极只有得电子，因此电解质溶液中总浓度会减小；活泼性弱于铜的、Ag、Pt不会失电子溶解，会沉积在阳极形成阳极泥，D正确； 故选A。 ▌迁移练5-1　电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： （1）如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_________________________________。 （2）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_________，电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。 （3）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________。若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为________。 【答案】（1）a　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O (或NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O、2NO＋O2===2NO2) （2）LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B （3）负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 【解析】（1）电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知NO被还原为NO2，电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。 （2）根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电解过程中Li＋向B电极迁移。 （3）在钢制品上电镀铝，故钢制品作阴极，与电源负极相连。由于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中阴极电极反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若电解液改为氯化铝水溶液，水溶液中得电子能力Al3＋<H＋，故阴极上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。 ▌迁移练5-2　Co(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产Co(H2PO2)2。 下列说法正确的是 A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢 B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜 C．理论上每生成1 mol Co(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11.2 L D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大 【答案】B 【分析】以金属钴和不锈钢为电极，以NaH2PO2溶液为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴[Co(H2PO2)2]，由图可知：阳极上Co失去电子，变为Co2+进入溶液，Co2+通过膜I进入产品室，而通过膜II由原料室进入产品室，则膜II为阴离子交换膜；在阴极不锈钢上是H2O电离产生H+得到电子生成H2，使附近溶液中c(OH-)增大，Na+通过阳离子膜III进入NaOH溶液中，N极室NaOH溶液浓度增大，据此来解答。 【解析】A．根据上述分析可知：M为阳极，N为阴极，所以电源的a电极是正极，M电极是Co电极，N为不锈钢电极，A错误； B．根据上述分析可知：膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜，B正确； C．根据原子守恒、电子守恒可得关系式：Co~Co2+~2e- ~2H+~H2，所以n(H2)=n(Co)=1 mol，当生成1 molCo(H2PO2)2时，阴极反应产生1 mol H2，其在标准状况下的体积V(H2) =1 mol×22.4 L/mol=22.4 L，C错误； D．该装置工作时，M电极产生的Co2+通过膜I进入产品室， 通过膜II进入产品室，M极室溶质、溶剂不消耗，溶液，故溶液的pH不变，二者阴极N上水电离产生H+放电产生H2，使N极室溶剂水减少，n(OH-)增大，故c(OH-)增大，因此M极室溶液的pH不变，N极室溶液pH增大，D错误； 故合理选项是B。 考点 金属的腐蚀与防护 ▌例6　牺牲阳极法是港珠澳大桥采用的重要防腐措施之一。下列说法错误的是 A．可选用铝作为牺牲阳极 B．牺牲阳极法利用了原电池原理 C．钢铁在海水中易发生析氢腐蚀 D．研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径 【答案】C 【解析】A．采用牺牲阳极法保护阴极时，铝作原电池的负极被氧化，铁被保护，A正确； B．牺牲阳极法保护阴极，参考选项A，铝作原电池的负极，即利用的是原电池原理，B正确； C．海水的pH一般在8.0~8.5，碱性条件下钢构件的腐蚀主要是吸氧腐蚀，C错误； D．金属在海水中更容易被腐蚀，研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径，D正确； 故选C。 ▌迁移练6-1　钢制输油管道长期暴露于潮湿空气中易发生腐蚀。下列有关管道腐蚀与防护的说法正确的是 A．管道表面水膜呈中性时，主要发生化学腐蚀，无电流产生 B．采用牺牲阳极(保护)法防护时，可在管道上焊接比铁活泼的金属(如Zn) C．若水膜中含，正极反应式为 D．使用外加电流(阴极保护)法防护时，管道应连接电源正极 【答案】B 【解析】A．管道表面水膜呈中性时，钢铁腐蚀主要为电化学腐蚀，因水膜形成电解质溶液，钢铁中杂质（如碳）构成微电池，产生电流，化学腐蚀无电流，但此条件下并非主要发生，A错误； B．牺牲阳极保护法通过焊接更活泼金属（如Zn）至管道，Zn作为阳极优先腐蚀，铁作为阴极被保护，符合防护原理，B正确； C．水膜含（pH<4）为酸性环境，正极（阴极）还原反应应为，C错误； D．外加电流阴极保护法中，被保护管道应连接电源负极作为阴极，若连接正极则成为阳极，会加速腐蚀，D错误； 故答案为：B。 ▌迁移练6-2　下图在培养皿中加入一定量的琼脂与饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。 （1）溶液变红的区域为_______端。 A．铜丝　　　B．铁钉 （2）此实验中铁钉的腐蚀方式为_______。(不定项) A．化学腐蚀　　　B．电化学腐蚀　　　C．析氢腐蚀　　　D．吸氧腐蚀 （3）若生成物中铁元素为+2价，写出总反应化学方程式_______。 【答案】A 【解析】题给装置为原电池装置，铁钉作负极，发生氧化反应，若生成铁元素为+2价，则负极的电极反应式为：Fe-2e-＝Fe2+，铜丝作正极，发生还原反应，正极反应式为：O2+2H2O+4e-＝4OH-，因此总反应化学方程式为：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2，铜丝端有OH-生成，故铜丝端溶液变红； 该实验中铁钉与铜丝、NaCl溶液构成了原电池，铁钉的腐蚀方式为电化学腐蚀，同时还存在吸氧腐蚀； 基础达标 1．关于下列装置的说法正确的是 A．装置①中Fe电极表面产生大量气泡 B．装置①和②的正极都为Fe电极 C．装置③的电流表指针不发生偏转 D．装置④的负极反应式为： 【答案】C 【分析】①是Fe-Cu-H2SO4原电池，Fe是负极，发生反应，Cu是正极，发生反应；②是Zn-Fe-CuSO4原电池，Zn是负极，发生反应，Fe是正极，发生反应；③乙醇不是电解质溶液，所以无法导电，不是原电池；④Al-Mg-NaOH原电池，Al是负极，发生，Mg是正极，发生反应。 【解析】A．由分析可知，装置①中Fe表面不产生气泡，只能观察到Fe被消耗，A错误； B．装置①中Fe是负极，装置②中Fe是正极，B错误； C．装置③乙醇不是电解质溶液，所以无法导电，指针不偏转，C正确； D．装置④的负极是Al，反应为，D错误； 答案选C。 2．为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 0.2 mol/L的硫酸 温度 硫酸铜固体 Ⅰ 2.0 g 200.0 mL 25℃ 0 Ⅱ 2.0 g 200.0 mL 35℃ 0 Ⅲ 2.0 g 200.0 mL T℃ 0.1 g 下列叙述错误的是 A．实验Ⅰ和Ⅱ可探究温度对反应速率的影响 B．为了探究原电池对反应速率的影响，必须控制 C．根据该实验方案，产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ D．该方案无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响 【答案】C 【解析】A．实验I和Ⅱ的温度不同，其他条件相同，可以探究温度对反应速率的影响，A正确； B．实验Ⅲ与Ⅱ中硫酸铜为单一变量，需温度相同（），B正确； C．实验Ⅲ的温度为35℃，因原电池效应反应速率最快，所需时间最短，Ⅱ温度高于I，时间次之，I最慢，故产生相同气体体积所需时间：Ⅲ<Ⅱ<Ⅰ，C错误； D．所有实验中硫酸浓度均为0.2 mol/L，未改变浓度变量，无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响，D正确； 故选C。 3．锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 【答案】B 【分析】根据锌银纽扣电池构造示意图可知，Zn粉是电池的负极失电子形成，氧化银粉是电池正极，得电子生成Ag。 【解析】A．根据分析和电池中含有KOH可知，正极反应为：，A正确； B．该装置是原电池，由正极移向负极，即流向电解液b，B错误； C．放电时锌粉在负极反应，发生氧化反应，C正确； D．钢壳没有参与电极反应，起导电于支撑的作用，D正确； 故选B。 4．苏州大学研究团队提出了一种柔性纤维状直接甲醇燃料电池，其剖面示意图如下：向中间的凝胶中加入甲醇，即可自发工作。下列说法错误的是 A．尼龙网纱线端为正极，发生氧化反应 B．负极反应为 C．凝胶中的移向尼龙网纱线端 D．该柔性纤维可在多次变形下保持稳定发电，可应用于可穿戴纺织品 【答案】A 【解析】A．由图中甲醇在中间凝胶中发生氧化反应可知，中间为负极，则外侧尼龙网纱线端对应正极，发生还原反应，A错误； B．甲醇在负极失去电子并生成二氧化碳，电极反应为，B正确； C．负极反应生成的氢离子通过凝胶移向尼龙网纱线端的正极，并参与氧气的还原反应，C正确； D．该电池采用柔性纤维结构，在多次变形后仍能稳定发电，适合用于可穿戴纺织品，D正确； 故选A。 5．石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是 A．a极电势低于b极电势 B．b极反应为 C．转移电子理论上有个向a极迁移 D．该新型催化剂提高了电荷转移速率 【答案】C 【分析】由图可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，电解池工作时，氢氧根离子移向b极。 【解析】A．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则a极电势低于b极电势，故A正确；B．由分析可知，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，故B正确；C．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则电解池工作时，氢氧根离子移向b极，故C错误；D．该新型催化剂能降低了反应的活化能，提高了电荷转移速率，故D正确；故选C。 6．用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是 A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2 【答案】C 【解析】稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳离子的放电顺序：Cu2+＞H+＞Na+，阴离子的放电顺序：Cl-＞OH-＞酸根离子，因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳极Cl-先失电子生成Cl2，阴极Cu2+先得电子生成Cu，即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2，C满足题意； 答案选C。 7．在采用离子交换膜法的氯碱工业连续生产中，精制饱和食盐水从阳极室一侧持续流入，同时阴极室一侧也需持续通入水(含少量NaOH)，最终分别得到氯气、氢气和氢氧化钠溶液。关于这一连续生产过程的描述，下列说法正确的是 A．从阳极室流出的淡盐水，可直接通过循环泵回阳极室继续电解 B．离子交换膜在此处的唯一作用是作隔板防止阳极产生的和阴极产生的混合爆炸 C．为了提高氯气的产率，阳极室溶液的需要用调节至弱碱性，以抑制副产物的生成 D．持续向阴极室通入水(含少量)，主要是为了补充电解消耗的水并调节产出溶液的浓度 【答案】D 【解析】A．进入阳极室的是精制饱和食盐水，出来的是纯净的稀食盐水，若直接通过循环泵回阳极室，会降低氯离子浓度，有可能产生杂质气体氧气，A错误； B．离子交换膜除防止与混合爆炸外，还阻止向阳极迁移，避免副反应（如与反应生成次氯酸盐），B错误； C．结合选项A可知，阳极室需保持氯离子浓度大、以保证氯离子在阳极失去电子产生氯气，可通过加适量盐酸，故阳极应中性或弱酸性环境（pH≈4），若用调至弱碱性会加剧与的副反应，降低氯气产率，C错误； D．阴极室通入含的水，可补充电解消耗的水分，同时稀释并控制阴极区溶液浓度，防止浓度过高影响生产，D正确； 故答案选D。 8．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 【分析】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。 【解析】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。 9．电解法处理酸性含铬废水的装置如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 A．电极b为负载铁的石墨电极 B．将负载铁的石墨电极换成铜板也可以处理该废水 C．电解一段时间后，阳极区溶液的pH增大 D．理论上，每处理0.2 mol 产生26.88 L（STP）H2 【答案】CD 【分析】电解法处理酸性含铬废水的原理：需要Fe作阳极，Fe失电子生成，还原，将+6价Cr还原为+3价除去，氧化还原反应：；阴极得电子生成，据此分析。 【解析】A．b电极逸出，得电子发生还原反应，因此b是阴极，负载铁的石墨电极为阳极（对应a电极），A错误； B．若换铜板作阳极，阳极Cu失电子生成，没有还原性，无法还原，不能处理废水，B错误； C．阳极区发生的反应：，反应消耗，且电解池中阳离子向阴极移动，因此阳极区浓度降低，阳极区溶液的pH增大，C正确； D．电子转移关系：，因此处理，生成的物质的量为，标况下体积为，D正确； 故选CD。 10．三星堆的青铜面具是我国古代青铜文化的杰出代表之一、下列说法中错误的是_________。 A．青铜面具的制作材料青铜是一种合金，主要由铜和锌组成 B．绿色锈蚀层的形成过程属于氧化还原反应 C．青铜面具在潮湿环境中比在干燥环境中更易发生电化学腐蚀 D．青铜面具不可用盐酸洗去绿色锈蚀层，因为里面的青铜也会反应 【答案】A 【解析】A．青铜主要由Cu和Sn组成，A错误； B．绿色锈蚀层是Cu与空气中的H2O、CO2和O2反应生成的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]：，该形成过程属于氧化还原反应，B正确； C．潮湿环境中含有H2O，电化学腐蚀过程生成的各种离子更容易移动，使电化学腐蚀过程相比干燥环境中更易进行，C正确； D．青铜中含有Sn，其可与盐酸反应：，因此青铜面具不可用盐酸洗去绿色锈蚀层，D正确。 故选A。 11．金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。关于金属的腐蚀与防护有三种装置，如下图所示，下列说法正确的是 A．甲：铁丝发生吸氧腐蚀 B．乙：M可用石墨代替 C．丙：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀 D．丙：N不可选石墨 【答案】C 【解析】A．甲中为干燥的空气，铁钉不易发生腐蚀，A错误； B．乙为牺牲阳极的阴极保护法，M应为活泼金属以保护钢铁，不能用石墨替代，故B错误； C．丙为外接电源的阴极保护法，此时断开电源，闸门将发生吸氧腐蚀，故C正确； D．丙为外接电源的阴极保护法，N可以选用石墨替代，故D错误： 故选C； 12．成都第31届世界大学生运动会开幕式上展示了青铜面具。下列叙述错误的是 A．青铜面具涂一层油可以减缓腐蚀速率 B．青铜面具在酸性介质中主要发生吸氧腐蚀 C．青铜面具表面一层绿色物质的主要成分是 D．用饱和溶液可以清除青铜面具表面的铜绿 【答案】B 【解析】A．涂油可以在青铜表面形成隔离层，隔绝空气中的水和氧气，避免形成原电池的电解质环境，从而减缓腐蚀速率，A正确； B．青铜为铜锡合金，锡的金属活动性强于氢，在酸性介质中可发生析氢腐蚀，因此酸性介质中并非主要发生吸氧腐蚀，B错误； C．青铜表面的绿色铜锈，主要成分为碱式碳酸铜，化学式为，C正确； D．溶液中水解使溶液显弱酸性，能够缓慢溶解铜绿，且不会过度腐蚀青铜基体，可用于清除铜绿，D正确； 故选B。 13．氟化工企业的生产设备常接触强腐蚀性物质(HF等)，下列防腐措施错误的是 A．管道内壁用聚四氟乙烯层隔离酸液 B．某些金属设备外接电源的负极 C．在设备表面涂上含Fe2O3的油漆 D．易被腐蚀的零部件使用钛合金 【答案】C 【解析】A．聚四氟乙烯性质稳定，不与HF反应，可隔离酸液起到防腐作用，A正确； B．金属设备外接电源负极，属于外加电流的阴极保护法，可保护金属不被腐蚀，B正确； C．是碱性氧化物，可与HF发生反应，无法起到隔离防腐的作用，C错误； D．钛合金化学性质稳定，耐腐蚀，可用于制作易被腐蚀的零部件，D正确； 故选C。 14．共享单车的车篮通常采用钢材(主要成分为铁)焊接而成，并在表面喷涂一层油漆。经过长时间的风吹日晒雨淋，车篮的油漆层在焊接点及刮痕处极易脱落，导致这些部位更容易生锈。关于此现象及相关防护，下列说法正确的是 A．在潮湿环境下，刮痕处的铁和碳构成了无数微小原电池，其中铁作负极，发生吸氧腐蚀 B．油漆层完好时，其主要作用是作为原电池的正极来保护车篮 C．将几块小锌块焊在已生锈的车篮上，不能起到延缓车篮进一步腐蚀的作用 D．在车篮表面镀上一层锡，即使镀层产生刮痕，也比裸露的铁更耐腐蚀 【答案】A 【解析】A．钢材含铁和碳杂质，潮湿的中性环境中，铁和碳构成微小原电池，铁比碳活泼，作负极失电子被氧化，发生吸氧腐蚀，A正确； B．油漆层完好时，作用是隔绝氧气和水，阻断腐蚀发生，油漆不导电，无法作为原电池正极，B错误； C．锌活泼性强于铁，焊锌块属于牺牲阳极的阴极保护法，锌作原电池负极被腐蚀，铁作为正极被保护，可以延缓车篮腐蚀，C错误； D．锡活泼性弱于铁，镀层刮痕后，铁和锡构成原电池，铁作负极，腐蚀速率比裸露铁更快，D错误； 故选A。 15．氨气燃料电池在实现能源转型和减少碳排放方面具有巨大的发展潜力。一种液氨—液氧燃料电池工作原理如图3所示(均为惰性电极)。 溶液中向___________(填“a”或“b”)电极迁移。b电极上发生的电极反应式为___________。 【答案】a O2+4e-+2H2O=4OH- 16．为探究水果电池电流大小的影响因素，利用上述所选装置设计实验，得到的实验数据如下表所示： 序号 电极间距(cm) 插入深度(cm) 水果种类 电流(A) ① 1.0 3.0 柠檬 122 ② 2.0 3.0 柠檬 80 ③ 2.0 1.5 柠檬 58 ④ 2.0 1.5 土豆 90 通过上述实验得出的结论是_______________________________________(写出一条即可)。 【答案】其他条件相同时，增大电极间距，电池电流越小；其他条件相同时，增大电极插入深度，电池电流越大（合理即可） 能力进阶 1．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　) A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq) B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生 C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 【答案】B 【解析】由甲可知Cd的活动性强于Co，由乙可知Co的活动性强于Ag，即Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误。 2．微生物电池除去废水中CH3COO-的装置如图所示。下列说法正确的是 A．高温可以提高CH3 COO-的去除速率 B．不锈钢表面发生了氧化反应 C．石墨电极表面每转移8mol电子，则生成44.8LCO2 D．电池工作时，每消耗0.1mol CH3COO-，有0.8mol H+从质子交换膜左侧向右侧迁移 【答案】D 【解析】A．微生物电池依赖微生物活性，高温会导致微生物蛋白质变性失活，降低去除速率，故A错误；B．不锈钢电极为正极，得电子被还原为，发生还原反应，故B错误；C．石墨电极（负极）反应为CH3COO− - 8e− + 2H2O = 2CO2↑ + 7H+，转移8mol电子生成2 mol CO2，但选项未说明标准状况，44.8 L CO2无法确定物质的量，故C错误；D．1mol CH3COO−反应转移8mol电子，H+通过质子交换膜从负极（左侧）向正极（右侧）迁移，迁移量等于电子转移量。消耗0.1 mol CH3COO−转移0.8mol电子，故有0.8 mol H+迁移，故D正确；故选D。 3．一种高容量水系电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极 B．电子流向：电极b→离子交换膜→电极a C．电极b的电极反应式： D．理论上每消耗1 mol ，有2 mol 从右池进入左池 【答案】C 【分析】该水系原电池中b极Zn失电子被氧化为ZnO，作负极，a极得电子被还原为，作正极，可通过离子交换膜在两极间迁移，外电路电子由b极经灯泡流向a极。 【解析】A．电极a上转化为，发生还原反应，为电池正极，A错误； B．电子仅能在外电路中定向移动，无法通过离子交换膜，B错误； C．电极b为负极，失电子发生氧化反应，碱性环境下电极反应式为，C正确； D．阴离子向负极（b极）移动，从左池进入右池，D错误； 答案选C。 4．工业废气处理工艺中，电化学法脱硝制铵有很高的经济价值。在图示电解池中，可以实现脱硝制备铵盐。下列说法错误的是 A．阴极反应式为 B．该装置可实现化学能与电能间的转化 C．电解一段时间后，电极a附近pH上升 D．当外电路通过3 mol时，有35.84 L NO(标准状况)被回收 【答案】C 【分析】电极a上NO转化为，N元素化合价升高发生氧化反应，所以电极a是阳极，电极反应式为；电极b上NO转化为，N元素化合价降低发生还原反应，所以电极b是阴极，电极反应式为；由此分析； 【解析】A．由上述分析可知，阴极反应式为，故A正确； B．该装置是电解池，将电能转化为化学能，故B正确； C．通过质子交换膜从左向右移动，根据电极反应式，电极a附近生成量大于转移量，一段时间后，电极a附近pH降低，故C错误； D．当外电路通过3 mol时，阳极消耗1molNO，阴极消耗0.6molNO，消耗的NO体积为1.6mol22.4L/mol=35.84 L，故D正确； 答案选C。 5．一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移，下列说法不正确的是 A．电极n与电源正极相连 B．双极膜中的H+移向电极m C．电解一段时间后，右池溶液c(OH-)不变 D．每生成0.1 mol NH3，双极膜中有14.4 g水解离 【答案】C 【解析】从图中可以看出，在电解池左侧，KNO3转化为NH3，N元素化合价降低，则m电极为阴极，n电极为阳极，溶液中的OH-失电子生成O2等。 A．由分析可知，电极n为阳极，应与电源正极相连，A正确； B．电极m为阴极，阳离子向阴极移动，则双极膜中的H+移向电极m，B正确； C．电解一段时间后，右池溶液中OH-失电子生成O2和H2O，双极膜产生的OH-向电极n移动，n(OH-)不变，但由于反应生成H2O，使溶液的体积增大，所以c(OH-)减小，C不正确； D．在电极m，发生反应+8e-+9H+=NH3+3H2O，在电极n，发生反应8OH- -8e-=2O2↑+4H2O，已知在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移，则每生成0.1 mol NH3，电路中转移0.8 mole-，双极膜中消耗0.8 molH2O，双极膜中有0.8 mol×18 g/mol=14.4 g水解离，D正确； 故选C。 6．金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外,还有“氧浓差腐蚀”,如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同,在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是    A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe﹣3e﹣＝Fe3﹢ C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用 D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ 【答案】D 【解析】A. 纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能形成原电池，所以发生的是化学腐蚀，故A错误； B. 钢铁发生吸氧腐蚀时，负极Fe失电子生成亚铁离子，负极的电极反应式为Fe﹣2e﹣=Fe2﹢，故B错误； C. Fe、Cu构成原电池时，Fe作负极，Fe失电子被腐蚀，所以海轮在浸水部位镶一些铜锭不能起到抗腐蚀作用，故C错误； D. M处氧气的浓度大，为原电池的正极，则正极上氧气得电子生成氢氧根离子，M极处发生的电极反应为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故D正确，答案选D。 7．我国沿海电厂锅炉长期暴露在海水水汽冷凝带来的高盐雾环境，对锅炉钢架采用冷喷锌防腐涂装，形成冷喷锌单层自封闭涂层，可在钢架表面形成致密锌涂层延缓外壳的腐蚀，结构示意图如图。 下列有关说法正确的是 A．该保护方法涉及两种金属保护法：覆盖保护层、外加电流法 B．当涂层破损时，锌涂层作为辅助电极优先被腐蚀 C．当涂层破损时，钢架是作为“牺牲阴极”而被保护 D．当涂层破损时，负极反应为： 【答案】B 【解析】A．该防腐中，冷喷锌涂层本身属于覆盖保护层；涂层破损后，依靠Zn、Fe形成原电池防腐，属于牺牲阳极的阴极保护法，没有外接电源，不属于外加电流法，A 错误； B．当涂层破损时，锌的金属活动性比铁强，锌会作为负极（牺牲阳极）优先被腐蚀，B正确； C．当涂层破损时，锌作为负极被腐蚀，铁作为正极（阴极）受到保护，这是牺牲阳极的阴极保护法的原理，C错误； D．当涂层破损时，负极是锌，负极反应为：，而不是铁失去电子，D错误； 故答案选B。 8．某小组设计如图所示装置实现铝表面保护膜增厚以及处理碱性废水中的，其处理废水中的原理是在丙装置的阳极生成和，和氧化最终生成和。 回答下列问题： （1）甲中在负极发生反应产生，负极反应式为___________。一段时间后，甲中电解质溶液的___________(填“升高”“降低”或“不变”)。 （2）乙中电极电势___________电极(填“>”或“<”)，乙中阳极反应式为___________，电极的现象是___________。 （3）丙中阳极产生的电极反应式为___________；丙中处理，理论上产生___________。 【答案】（1） 降低 （2）> 产生气泡(合理即可) （3） 【解析】（1）①甲中N2H4在负极发生氧化反应，生成氮气和水，反应式为。 ②甲中总反应为N2H4+O2=N2+2H2O，生成水，溶液浓度减小，降低。 （2）①乙中Al为阳极，发生氧化反应，溶液中质子向阴极（Cu极）迁移，即Cu极电势低，故答案为>。 ②阳极发生Al的氧化反应，与水反应生成Al2O3氧化膜，反应式为。 ③Cu为惰性电极，发生H+的还原反应，故电极的现象是产生气泡。 （3）①丙中阳极发生氯离子失去电子生成氯气的反应，产生的电极反应式为。 ②根据题目所给的产物信息，阳极区发生的总反应为碱性条件下转化为N2和，总反应式为。根据反应式计量关系，处理，理论上产生。 9．某小组通过燃料电池和电解池串联装置探究氯碱工业原理，设计如图装置。 已知：装置同时工作，甲池有4.48LCH4(标准状况)参与反应，乙池中有4.48L H2参与反应。 回答下列问题： （1）已知：KOH溶液为足量。a电极的反应式为___________。一段时间后，c电极表面电解质溶液的pH___________(填“升高”“降低”或“不变”)。 （2）装置工作一段时间时，检验e电极产物的操作是___________。 （3）为了操作安全、提高产品纯度，对丙装置进行适当改进是___________。 （4）丙中NaCl足量，当装置工作一段时间后，为了使丙中NaCl溶液恢复原来状态，宜采取措施是___________。若丙中NaCl不足，当NaCl反应完后，该装置___________(填“能”或“不能”)工作。 （5）已知丙中NaCl过量，当甲烷、H2恰好完全反应时，理论上丙收集到的气体总体积为___________L(标准状况)。 【答案】（1） 降低 （2）将湿润的淀粉-KI试纸靠近e电极，若试纸变蓝，证明有氯气生成 （3）用阳离子交换膜(或隔膜）将e、f电极隔开，分别收集Cl2和H2、NaOH （4）通入适量HCl气体 能 （5）44.8 【解析】（1）a电极为负极，在 KOH 碱性环境中，CH4失电子被氧化为 CO，反应式为：；c电极（氢氧燃料电池负极）：H2在碱性条件下失电子生成 H2O，反应为，消耗 OH-，同时生成水稀释溶液，因此c电极表面电解质溶液的 pH 降低； （2）e电极为电解池（丙装置）的阳极，产物为氯气，检验氯气的方法为：将湿润的淀粉-KI试纸靠近e电极，若试纸变蓝，证明有氯气生成； （3）为防止H2与Cl2混合爆炸，同时避免Cl2与NaOH反应降低产品纯度，改进措施为：用阳离子交换膜(或隔膜）将e、f电极隔开，分别收集Cl2和H2、NaOH； （4）电解 NaCl 溶液总反应，损失的是HCl，因此向溶液中通入适量HCl气体可恢复原状态；若NaCl不足，反应完后电解水，装置能继续工作； （5）甲烷燃料电池电子转移：，1 molCH4转移8mole-共转移0.2×8=1.6mole-；氢氧燃料电池电子转移：，1 mol H2转移2 mol e-，共转移0.2×2=0.4 mol e-；总电子转移：1.6+0.4=2.0 mol e-；丙装置气体生成：电解 NaCl 时，每 2 mol e⁻生成 1 mol 氢气和1 mol氯气，共2 mol气体；2.0 mol e-对应气体：2.0 mol，体积为2.0×22.4=44.8 L（标准状况）。 10．（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）完成下列问题。 （1）下列关于金属冶炼的说法正确的是__________。 A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定 B．铜的湿法冶炼是将金属钠投入到CuSO4溶液中，从而置换出铜 C．铁通常采用高温还原法冶炼，加入石灰石的目的是除去过量的碳 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 （2）下列冶炼金属的原理正确的是___________。 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 （3）金属元素的原子结构决定了金属元素的性质、在自然界中的存在形式及冶炼方法。金属在自然界中大多以化合物的形式存在，在这些金属化合物中，金属元素大都显_____(填“正”或“负”)价。 （4）金属的冶炼方法有--热还原法、焙烧法和电解法。请从三种方法中选择相应的填入下表。 高炉炼铁 工业上冶炼钠 冶炼汞 _____ _____ _____ （5）写出工业冶炼Na反应的化学方程式：_______________。 （6）写出高炉炼铁的化学方程式：_____________________。 【答案】（1）A （2）C （3）正 （4） 热还原法 电解法 焙烧法 （5） （6） 【解析】（1）A．金属冶炼本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属活动性决定，正确； B．湿法炼铜用铁与溶液反应置换铜，钠投入溶液优先与水反应，无法置换铜，错误； C．炼铁加石灰石目的是除去脉石，不是除过量碳，错误； D．电解溶液得到、和，需电解熔融制钠，错误。 故选A。 （2）A．是共价化合物，熔融不导电，工业电解熔融制铝，错误； B．钠加入溶液优先与水反应，需熔融状态下置换，错误； C．银是不活泼金属，加热分解可制得银，正确； D．电解溶液无法得到金属钠，错误 故选C。 （3）金属元素原子最外层电子数少，反应中易失电子，因此在化合物中大多显正价； （4）高炉炼铁用高温还原铁的氧化物，属于热还原法；钠是极活泼金属，用电解熔融冶炼，属于电解法；汞是不活泼金属，加热分解其氧化物即可冶炼，属于焙烧法； （5）工业用电解熔融氯化钠的方法冶炼钠，反应生成钠单质和氯气，化学方程式为； （6）高炉炼铁中，还原剂在高温下还原，生成铁单质和二氧化碳，化学方程式为。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4章 氧化还原反应和电化学 知识目标 1．梳理氧化还原反应的特征、本质与价态规律，建构"化合价升降—电子转移—氧化性还原性"的分析链条。 2．掌握氧化还原反应方程式的配平方法与配平技巧，能配平含缺项的离子方程式。 3．比较原电池与电解池在电极名称、电子流向、离子移动、能量转化上的异同，建立电化学装置的统一分析模型。 4．归纳一次电池、二次电池、燃料电池的工作原理，能规范书写电极反应式与电池总反应式。 5．梳理电解原理在氯碱工业、电镀、电解精炼、废水处理中的应用，掌握电化学计算的基本思路。 6．整合金属的电化学腐蚀（析氢腐蚀、吸氧腐蚀）与防护方法（牺牲阳极法、外加电流法），分析真实腐蚀与防护情境。 核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从电子转移与离子迁移的微观视角认识原电池、电解池中宏观的电能转化与现象变化。 2．变化观念与平衡思想：用电化学平衡解释电池的放电与充电是可逆的平衡过程，理解电极电势差与反应自发性的关系。 3．证据推理与模型认知：依据装置图判断电池类型、电极名称，建构"先定类型、再定电极、后写反应"的电化学分析模型。 4．科学探究与创新意识：通过铜锌原电池实验、电解 CuCl2 溶液实验、模拟钢铁腐蚀实验，体会控制变量与对照实验的设计。 5．科学态度与社会责任：结合氯碱工业、新能源汽车动力电池、港珠澳大桥防腐等真实工程，认识电化学在能源与材料领域的社会价值。 重难点 重点：1．能依据装置图判断电化学装置类型、电极名称，规范书写电极反应式与电池总反应式。 2．掌握原电池、电解池的工作原理与离子交换膜的作用，能进行电化学相关计算。 难点：1．电化学装置中电极名称的判断与电极反应式的书写 2．离子交换膜在电化学中的综合应用 3．多池串联装置中电池类型的判断 4．电化学的有关计算 要点 氧化还原反应的特征、本质与规律 1．从三个角度认识氧化还原反应 氧化还原反应是本章的知识底座，也是电化学的理论基础。认识它有先后递进的三个角度，缺一不可： 认识角度 判据 说明 得氧失氧 物质是否得到或失去氧 初中阶段的初步认识，只能判断有氧参与的反应 化合价升降 反应前后是否有元素化合价改变 　　　　　　　　　　　，可判断所有氧化还原反应 电子转移 是否有电子得失或共用电子对偏移 　　　　　　　　　 三者之间的关系是"现象—特征—本质"：化合价升降是电子转移的宏观表现，电子转移是化合价升降的内在原因。所以锌与硫酸铜的反应虽然没有氧的得失，但有化合价升降（Zn 0→+2、Cu +2→0），本质是锌原子把电子传给了 Cu2+，属于典型的氧化还原反应。 2．六组概念的对应关系 氧化还原反应的六组概念必须成对记忆、成对使用，判断时抓住"得—降—还"与"失—升—氧"两条线索： 角度 化合价 电子 反应类型 物质角色 产物 氧化 升高 　　　 氧化反应 还原剂 氧化产物 还原 降低 得电子 还原反应 氧化剂 还原产物 记忆口诀："升失氧、降得还"——化合价升高、失电子、被氧化、作还原剂。特别注意："剂"与"反应"名称相反，还原剂发生的是氧化反应，这是最常见的失分点。 3．氧化性、还原性强弱的比较 比较强弱有五个依据，考试中常常需要两两组合使用： 比较依据 具体判据 实例 反应方向（强制弱） 氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：还原剂＞还原产物 Fe＋Cu2+══Fe2+＋Cu ⇒ 氧化性 Cu2+＞Fe2+ 元素价态 最高价只有氧化性、最低价只有还原性、中间价态兼有 KMnO4（+7）只作氧化剂；I-（−1）只作还原剂 元素活动性顺序 金属性越强，单质还原性越强、对应阳离子氧化性越弱 还原性 Na＞Mg＞Al，氧化性 Na+＜Mg2+＜Al3+ 反应条件 与同一还原剂反应越易进行，氧化剂的氧化性越强 KMnO4 常温氧化 Cl-，MnO2 需加热 ⇒ 氧化性 KMnO4＞MnO2 氧化产物价态 使同一还原剂价态升得越高，氧化剂的氧化性越强 2Fe＋3Cl2══2FeCl3、Fe＋S══FeS ⇒ 氧化性 Cl2＞S ⚠️ 易错提醒：氧化性、还原性的强弱取决于　　　　　，而与得失电子的数目无关。Na 失去 1 个电子，Al 失去 3 个电子，但还原性 Na＞Al，因为钠失电子更容易。同理，不能由"得到电子多"推出"氧化性强"。 4．价态规律与先后规律 价态规律包含两条：一是高低规律，元素处于最高价态时只有氧化性、最低价态时只有还原性、中间价态时既有氧化性又有还原性；二是归中规律，同种元素不同价态之间反应时"只靠拢、不交叉"，即高价态与低价态生成中间价态，且相邻价态之间不发生氧化还原反应（如 SO2 与浓硫酸不反应）。 先后规律：多种还原剂遇同一氧化剂时，　　　　　　　　　；多种氧化剂遇同一还原剂时，氧化性强的先被还原。例如向 FeBr2 溶液中通入少量 Cl2，因还原性 Fe2+＞Br-，先氧化的是 Fe2+。 要点速测 1．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 2．下表中给出了四个实验装置和对应的部分实验现象，其中a、b、c、d为金属电极，由此可判断四种金属的活动性顺序是____________。 a表面出现气泡，b无变化 溶液中Fe3+向c极移动 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A．b>c>d>a B．d>a>b>c C．a>b>c>d D．a>b>d>c 要点 氧化还原反应方程式的配平 1．配平的基本原则 配平氧化还原反应方程式要同时满足三条原则，缺一不可： 原则 含义 用于 电子守恒 氧化剂得电子总数＝还原剂失电子总数 确定氧化剂、还原剂的系数 质量守恒 反应前后各元素原子种类与个数不变 确定其余物质的系数 电荷守恒 离子方程式两边电荷总数相等 确定 H+、OH- 等离子的系数 2．化合价升降法（五步） ① 标变价：标出反应前后化合价发生改变的元素及其价态； ② 列升降：算出每种变价元素一个原子的化合价升高值与降低值； ③ 求总数：取最小公倍数，使 　　　　　　　　　，确定氧化剂与还原剂的基本系数； ④ 配系数：先配变价物质，再用观察法配平其他物质； ⑤ 查守恒：逐个检查原子、电荷、电子三项是否守恒。 3．缺项配平的处理 缺项型方程式的某些反应物或生成物没有写出，一般为　　　　　。处理方法是：先用化合价升降法配平含变价元素的物质，再依据电荷守恒判断缺项是 H+ 还是 OH-，最后用氢、氧原子守恒补上 H2O。 补项的一般原则： • 酸性介质中，缺项常为 　　，可出现在反应物一侧提供 H，也可在生成物一侧； • 碱性介质中，缺项常为 　　　； • 无论哪种介质，最后都用 H2O 补齐氢、氧原子。 🔍 方法点拨：判断介质最直接的办法是看题目给出的反应物和产物中有没有 H+、OH- 或水的信息。若题干只说"酸性溶液"，就考虑 H+；说"碱性溶液"，就考虑 OH-；既有 H+ 又有 H2O 出现时，多半是酸性介质。 4．带字母或未知数的配平 题目常给出 M2+＋O2＋bH+══cM3+＋dH2O 这类关系式，要求判断各系数。处理思路是"先电子守恒、再原子守恒、后电荷守恒"：由 M 的化合价变化与 O2 得电子数相等定出 a 与 O2 的比例，再由 M 原子守恒得 a＝c，最后由电荷守恒与 H 原子守恒解出 b 与 d。 ⛔ 坑点预警：配平后必须复核电荷。氧化还原的离子方程式最容易漏掉电荷检查，出现"原子守恒但电荷不守恒"的错误，如把 Fe3+＋Cu══Fe2+＋Cu2+ 当作正确式子（电荷 3≠4）。同种元素自身发生氧化还原（歧化）时，不要忘记把生成物两侧的价态都算进电子转移。 要点速测 1．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　) A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ 2．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是 A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为：Cu2++2e-=Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色 D．a连接直流电流正极，b连接直流电流负极，电压足够大时，Cu2+向铜电极移动 要点 原电池的工作原理与电极反应式 1．原电池的构成与工作原理 原电池是把　　　　　　　　的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。构成原电池需要三个条件：两个活动性不同的电极、电解质溶液（离子导体）、形成闭合回路。离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子，不传导电子。 以铜锌原电池为例： 项目 负极（锌） 正极（铜） 电极材料 活泼金属 Zn 较不活泼金属 Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反应式 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 现象 锌片逐渐溶解 铜片上析出红色固体 电池总反应为 Zn＋Cu2+══Zn2+＋Cu。外电路中电子由负极经导线流向正极，电流由正极流向负极；内电路中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动。三个方向的规律可记为"　　　　　　　　　　　　　"。 2．盐桥的作用 单液原电池中氧化剂与还原剂直接接触，会有一部分化学能直接转化为热能，电流小、不持久。双液原电池用盐桥（含 KCl 饱和溶液的琼脂）连接两个半电池，作用有三： ① 连接两个隔离的电解质溶液，使电路闭合、电流持续导通； ② 提供离子迁移通道，平衡两半电池中的电荷，避免因电荷积累而使反应中断； ③ 把氧化剂与还原剂分开，提高能量转化效率，使电流更稳定、更持久。 3．电极反应式的书写 书写电极反应式要遵循三个守恒（电子、电荷、质量守恒），并按四步进行： 步骤 做法 ① 定电极 判断正负极：一般活泼金属为负极，或由电子、电流方向反推 ② 定反应物 负极是失电子的物质（电极本身或溶液中的还原性微粒） ③ 定产物 根据电解质溶液的酸碱性判断产物形态（如 CO2 在碱性中变为 CO32-） ④ 平守恒 用 H+/OH-/H2O 补平，检查电荷与原子是否守恒 ⚠️ 易错提醒：负极材料与电解质溶液能否自发反应，决定了正极上放电的微粒不同——若能反应（如 Zn 与稀硫酸），正极上是溶液中的 H+ 放电；若不能反应（如 Fe 与 NaOH），正极上往往是溶解氧放电，属于吸氧腐蚀。判断错误就会把正极反应写错。 要点速测 1．（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）如图所示，锌片和铜片紧贴着稀硫酸浸湿的滤纸。下列说法不正确的是 A．该装置中锌片作负极 B．该装置能将化学能转化为电能 C．电流由锌片经外电路流向铜片 D．电池总反应方程式： 2．（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）铜锌原电池的装置如图所示，下列说法正确的是 A．锌为正极 B．铜片上发生氧化反应 C．电子从铜片经溶液流向锌片 D．该装置能将化学能转化为电能 要点 化学电源 1．三类化学电源的比较 化学电源分为一次电池、二次电池和燃料电池三类，区别在于能否充电与是否持续输入反应物： 类型 能否充电 特点 典型实例 一次电池 不能 放电后即废弃 锌锰干电池、锌银纽扣电池、锂锰电池 二次电池 能 可反复充放电，放电时原电池、充电时电解池 铅酸蓄电池、锂离子电池 燃料电池 连续输入 反应物由外界不断补充，能量转化率高 氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、氨燃料电池 2．一次电池：以锌锰干电池为例 酸性锌锰干电池以锌筒为负极、石墨棒为正极，石墨棒周围填充 MnO2 和 NH4Cl 糊状物作电解质。 负极：　　　　　　　　　　　　 正极：2MnO2＋2NH4+＋2e-══Mn2O3＋2NH3＋H2O 一次电池的共同特点是电极反应不可逆，放电后不能通过充电恢复。 3．二次电池：以铅酸蓄电池为例 铅酸蓄电池放电时，Pb 为负极被氧化为 PbSO4，PbO2 为正极被还原为 PbSO4，电解质为稀硫酸。充电时电极角色对调，电源的负极接电池的负极。 放电负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 放电正极：PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-══PbSO4＋2H2O 二次电池的关键是"放电看原电池、充电看电解池"：同一电极在放电与充电时的角色恰好相反，因此电极反应式也要互为逆过程。 4．燃料电池：以氢氧燃料电池为例 燃料电池的正负极都不参与反应，只是催化剂的载体；燃料在负极被氧化，氧化剂在正极被还原。总反应都是 2H2＋O2══2H2O，但电极反应式随电解质不同而不同： 电解质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H2−4e-══4H+ O2＋4H+＋4e-══2H2O 碱性 2H2＋4OH-−4e-══4H2O O2＋2H2O＋4e-══4OH- 📋 归纳总结：燃料电池电极反应式随介质变化的规律是——酸性介质中负极产物为 H+、正极反应物为 H+；碱性介质中负极产物为 H2O、正极反应物为 H2O。若燃料是含碳的有机物（如甲醇、甲烷），在碱性介质中负极的碳元素最终以 　　　　　 形式存在。 要点速测 1．下列有关化学电源的叙述错误的是 A．英国化学家戴维利用伏打电池堆电解制得钾、钠、镁、钙、锶和钡等 B．碱性锌锰电池中正极反应： C．肼(N2H4)、NH3、烃、煤气等均可作为燃料电池的燃料，发生氧化反应 D．铅酸蓄电池充电(或放电)时，阳极(或正极)、阴极(或负极)质量变化量相等 2．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LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。 电子由_______极流向_______极(填“a”或“b”)，电池正极反应式为_______________。不能用水代替电池中的混合有机溶剂，原因是_______________。 要点 电解池的工作原理 1．电解与电解池 在外加直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。把电能转化为化学能的装置叫电解池（电解槽）。 电解池的两极名称与电源连接方式固定： 项目 阴极 阳极 与电源连接 接电源　　 接电源　　 电子流向 电子流入 电子流出 反应类型 　　　　 　　　　 记忆口诀 阴接负、阳接正；阴极还原、阳极氧化 — 2．电解 CuCl2 溶液的分析 以石墨为两极电解 CuCl2 溶液：阴极上 Cu2+ 比 H+ 更易得电子，析出红色的铜；阳极上 Cl- 比 OH- 更易失电子，产生有刺激性气味、能使淀粉碘化钾溶液变蓝的氯气。 阴极：Cu2+＋2e-══Cu 阳极：2Cl-−2e-══Cl2↑ 总反应：CuCl2 ══ Cu＋Cl2↑ 3．离子的放电顺序 电解时溶液中往往有多种离子，实际放电的先后由放电能力决定： 电极 放电顺序（由易到难） 阴极（阳离子得电子） Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+ 阳极（惰性电极，阴离子失电子） S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根 ⚠️ 易错提醒：阳极如果是　　　　（如铜、银、铁），则电极材料本身优先失电子溶解，溶液中的阴离子不放电。这正是电解精炼与电镀的原理基础。阴极放电顺序还需注意浓度的影响：当 Zn2+ 浓度远大于 H+ 时，Zn2+ 可以先于 H+ 放电。 4．电解方程式的书写 书写电解池电极反应式的模式是：①判断阴阳极并确定电极材料是否活泼；②写出两级的放电微粒；③按"阳极失电子、阴极得电子"写出半反应；④用 H+/OH-/H2O 配平电荷与原子；⑤相加得总反应。若阳极是活泼电极，阳极反应式就是"电极金属−ne-══金属离子"。 ⛔ 坑点预警：总反应式相加前必须让两级转移的电子数相等。常见错误是直接把两个半反应相加而不配电子数，结果总反应式中电子没有消去。 要点速测 1．用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是 A．c极发生氧化反应 B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为： C．溶液中阳离子往d极移动 D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中浓度持续减小 2．用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是 A．和 B．Ag和 C．和 D．Ag和 要点 电解原理的应用 1．氯碱工业 电解饱和食盐水可制得烧碱、氯气和氢气，这一工业称为氯碱工业。 阳极：2Cl-−2e-══Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e-══H2↑＋2OH- 总反应：2NaCl＋2H2O ══ 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 生产中必须阻止 OH- 移向阳极（否则会与 Cl2 反应生成 NaClO，降低烧碱纯度），同时在阴极区富集 NaOH。现代工业用　　　　　　把两极隔开：它只允许 Na+ 通过，阻止 Cl-、OH- 和气体通过，既能得到较纯的烧碱，又能防止 H2 与 Cl2 混合爆炸。 2．电镀 电镀是把待镀件作　　、镀层金属作　　、含镀层金属离子的溶液作电镀液。电镀过程中阳极溶解、阴极沉积，电镀液的浓度　　　　。 以铁件镀镍为例： 阳极：Ni−2e-══Ni2+ 阴极：Ni2+＋2e-══Ni 3．电解精炼铜 粗铜作阳极、纯铜作阴极、CuSO4 溶液作电解液。通电后粗铜中的铜以及比铜活泼的杂质（Zn、Fe、Ni）溶解，比铜不活泼的杂质（Ag、Au、Pt）以单质形式沉入阳极泥；阴极上只有 Cu2+ 得电子析出，因此得到高纯度精铜。 电解精炼与电镀的差别在于：电镀的阳极是纯金属、溶液浓度不变；电解精炼的阳极是粗金属、溶液中 Cu2+ 浓度略有下降（因为部分电子由杂质金属提供）。 4．电解法处理与制备 电解还可用于制备物质（电解熔融 NaCl 制钠、电解 Al2O3 制铝）、处理废水（电解氧化除去含铬、含铊废水中的重金属）与回收有用物质。这类题目的分析套路与前面一致：先定阴阳极→判断放电微粒→写电极反应→算转移电子。 📋 归纳总结：判断电解应用的类型，看三个要素即可——阳极材料（活泼还是惰性）、电解质溶液（含哪种金属离子）、目的（制产品、镀层、精炼还是治理污染）。三者确定后，电极反应式就唯一确定了。 要点速测 1．中国氯碱工业始于20世纪20年代末。氯碱工业装置如图所示，下列说法正确的是 A．装置中产生的气体a和气体b的质量之比为2：71 B．氯碱工业中常用精铜网与外接电源的正极相连 C．阴极上发生的反应为2H++2e-=H2↑ D．交换膜为阳离子交换膜，溶液d为较浓的NaOH溶液 2．铁片上镀镍的实验装置如图所示，该装置工作时，下列说法错误的是 A．电镀液可能为硝酸镍溶液 B．能量转化形式主要是由电能转化为化学能 C．铁片上的电极反应式为Ni2+-2e-=Ni D．若电源为铅蓄电池，与镍片相连的电极应为PbO2电极 要点 金属的电化学腐蚀 1．腐蚀的本质与分类 金属腐蚀是金属与环境中的物质发生氧化还原反应而损耗的现象。按机理分为两类： 类型 机理 特点 实例 化学腐蚀 金属直接与接触到的物质发生氧化还原反应 无电流产生 铜在高温下被氧气氧化变黑 电化学腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触，形成原电池 有微弱电流产生，更普遍 钢铁在潮湿空气中生锈 电化学腐蚀之所以比化学腐蚀快，是因为构成了无数微小原电池，"腐蚀电池"的负极持续失电子，反应大大加速。 2．析氢腐蚀 钢铁在酸性较强的水膜中，构成以铁为负极、碳为正极的微小原电池： 负极：　　　　　　　　　　　　 正极：2H+＋2e-══H2↑ 总反应：Fe＋2H+══Fe2+＋H2↑ 这种正极有氢气析出的腐蚀叫析氢腐蚀，发生在 pH＜4 的强酸性环境中。 3．吸氧腐蚀 当水膜呈中性或酸性很弱（pH≥4）时，溶解在水膜中的氧气在正极得电子，这种腐蚀叫吸氧腐蚀，是钢铁腐蚀的主要形式。 负极：Fe−2e-══Fe2+ 正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　 生成的 Fe2+ 进一步被氧化为 Fe(OH)3，最终脱水形成红褐色的铁锈（Fe2O3·xH2O）。 ⚠️ 易错提醒：钢铁腐蚀时负极生成的是 Fe2+ 而非 Fe3+，Fe3+ 是 Fe2+ 被氧气进一步氧化后的产物；电化学腐蚀过程中化学腐蚀仍可能同时发生，二者不能完全割裂。判断析氢还是吸氧，看水膜的酸碱性即可。 4．腐蚀速率快慢的判断 同一金属在不同环境中腐蚀的快慢差别很大，判断依据是"能否形成原电池、原电池的回路是否通畅、两极活动性差是否大"： 环境条件 腐蚀快慢 原因 干燥致密不透气的土壤 最慢 缺少电解质溶液与氧气，难以形成回路 潮湿疏松透气的土壤 快 既有水膜又有充足氧气，吸氧腐蚀顺利进行 酸性土壤 更快 发生析氢腐蚀，且 H+ 直接参与正极反应 含碳粒较多、潮湿透气 最快 碳粒与铁构成大量微电池，两极活动性差大 海水（高盐） 很快 电解质浓度大、导电性好，且溶氧充足 🔍 方法点拨：含碳量越高、电解质越浓、氧气越充足、水膜酸性越强，钢铁的电化学腐蚀就越快。反过来看，隔绝氧气（如涂油、覆膜）、降低导电性（如干燥环境）都能减缓腐蚀——这正是后面防护方法的依据。 要点速测 1．金属腐蚀现象在生产和生活中普遍存在。下列说法错误的是 A．钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈 B．金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀 C．生铁在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈，这种腐蚀属于电化学腐蚀 D．铜在高温条件下被空气中的氧气氧化而变黑，这种腐蚀属于化学腐蚀 2．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速度最慢的是 A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松透气的土壤中 C．在干燥致密不透气的土壤中 D．在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中 要点 金属的防护与电化学计算 1．三种防护思路 防护金属腐蚀的思路可分为"隔绝、改变、电化学保护"三层： 层次 方法 原理 物理防护 刷漆、涂油、镀层、制成合金 隔绝金属与腐蚀介质接触 电化学防护（牺牲阳极法） 把被保护金属与更活泼的金属（Zn、Mg）连接 活泼金属作负极被腐蚀，被保护金属作正极受保护 电化学防护（外加电流法） 把被保护金属接电源负极 阴极上电子富集，金属不易失电子 牺牲阳极法的典型应用是港珠澳大桥的钢结构防腐（焊接锌块或铝块）与海上钢桩的锌阳极保护；外加电流法的典型应用是埋地管道、船舶外壳的阴极保护。 2．电化学计算的基本思路 电化学计算的核心是　　。无论是原电池、电解池还是多池串联装置，各电极上转移的电子数一定相等。 步骤 具体做法 ① 找电极反应 写出两极的电极反应式 ② 定电子数 找出转移电子数与各物质物质的量的比例关系 ③ 列守恒式 串联装置中各极 n(e-) 相等，逐级推算 ④ 换算目标量 由 n(e-) 求物质的量，再换算成质量、体积或浓度 常用关系式：2e- ⇄ 1 mol Cu ⇄ 1 mol Cl2 ⇄ 1 mol H2 ⇄ 1 mol Ag ⇄ 0.5 mol O2。 3．电解后溶液复原 电解后进行"溶液复原"，原则是　　　　　　　　　　　　　：若电解只消耗了水（如电解稀硫酸），加水即可复原；若电解消耗了某溶质（如电解 CuSO4），须补入该溶质对应的氧化物或碳酸盐（如 CuO、CuCO3），而不是直接加 CuSO4 溶液。 📋 归纳总结：复原判断口诀——"出什么补什么"。写清电解过程中离开溶液的物质形态（Cu、O2、H2、Cl2 等），把离开的元素按其在溶液中原有的化合物形态补回：Cu 与 O 离开则补 CuO，Cu 与 O 且比例不同则补 CuO 与少量水的组合。 要点速测 1．下列金属防护措施中，属于电化学防护的是 A．阳极氧化处理铝，表面生成致密氧化膜 B．在钢铁表面镀锌 C．将钢铁制品与锌块相连 D．将钢铁制品与电源负极相连 2．高铁轨道建设铺设的铁轨属于_______(填“铁合金”或“单质铁”)。雨后的铁轨表面易产生少量的锈迹，因为发生了_______(填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)，负极的电极反应式是_______________。 难点 电化学装置中电极名称的判断与电极反应式的书写 难点剖析　电极名称判断与电极反应式书写是电化学所有题目的第一步，也是失分最集中的地方。学生最常犯三类错误：把原电池的正负极与电解池的阴阳极混用、电子与离子的流动方向记反、碱性与酸性介质下产物形态写错。命题常给一个装置图要求"判断电极并写出反应式"。 1．判断电极的三种方法 方法 原电池 电解池 按电源连接 无外接电源 接正极的是　　，接负极的是阴极 按电子与电流方向 电子流出的是负极，电流流出的是正极 电子流入的是阴极，电子流出的是阳极 按反应类型 失电子、发生氧化反应的是负极 失电子、发生氧化反应的是阳极 还有一个万能判据：凡是发生氧化反应（化合价升高）的电极，在原电池中叫负极、在电解池中叫阳极；凡是发生还原反应（化合价降低）的电极，在原电池中叫正极、在电解池中叫阴极。这样只需判断"氧化还是还原"，不必死记名称。 2．电极反应式书写的四步法 ① 判类型：先定是原电池还是电解池； ② 定电极：用上面的方法确定正负极或阴阳极； ③ 写半反应：按"负/阳极失电子、正/阴极得电子"写出反应物与产物，注意介质形态（碱性中 CO2→CO32-、酸性中 CO2 直接放出）； ④ 平三守恒：用 H2O、H+ 或 OH- 配平原子与电荷，检查电子数。 3．三种常见介质的产物差异 燃料/微粒 酸性介质产物 碱性介质产物 H2 H+ H2O O2（正极） H2O OH- CH4、CH3OH 等含碳燃料 CO2 　　　　　 N2H4 N2＋H+ N2＋H2O ⛔ 坑点预警：碱性条件下的负极反应式绝不能出现 H+，酸性条件下绝不能出现 OH-。这是阅卷时最快能看出错误的点，也是"明明思路对却得零分"的主因。 难点精练 1．在如图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是   选项 a极板 b极板 x电极 z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 2．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。 （1）①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。 ②Z池中e为________极。 ③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。 （2）①写出c极上反应的电极反应式：_______________________________________________。 ②写出Y池中总反应的化学方程式：_______________________________________________。 ③写出Z池中e极上反应的电极反应式：___________________________________________。 难点 离子交换膜在电化学中的综合应用 难点剖析　离子交换膜问题是近年高考电化学的高频难点。学生常混淆阳膜、阴膜、质子膜与双极膜允许通过的离子，也常常忘记膜的作用是"选择性"的。这类题需要先判断目的（制产品、提纯、防副反应），再判断需要哪种离子迁移。 1．四种膜的功能对照 膜的类型 允许通过 阻止通过 典型用途 阳离子交换膜 阳离子（Na+、H+ 等） 阴离子、气体、水分子（部分） 氯碱工业、防止 Cl- 进入阴极室 阴离子交换膜 阴离子（Cl-、OH- 等） 阳离子 电渗析法淡化、酸碱分离 质子交换膜 只允许　　 其他离子与气体 燃料电池隔绝燃料与氧化剂 双极膜 中间层解离出的 　　　　　　　　 其他离子 电渗析法同时产酸碱、处理废水 2．判断膜类型的三个依据 ① 看目的：需要 Na+ 从阳极室进入阴极室 → 阳膜；需要 Cl- 离开某个室 → 阴膜； ② 看产物：某室要得到 NaOH → 该室须有 Na+ 进入、OH- 不能离开，则面向阳极一侧应为阳膜； ③ 看防止的副反应：为防止 Cl2 与 NaOH 反应，须阻止 OH- 移向阳极，用阳膜；（为防止 H2 与 Cl2 混合，也要求膜不透气）。 3．膜问题的解题流程 第一步，标出电源正负极，定出各池的阴阳极； 第二步，写出各电极的电极反应式，判断离子的产生与消耗； 第三步，由"离子去哪、从哪来"反推膜允许通过的离子； 第四步，检查电荷平衡——每一个室进出的离子电荷总数必须相等。 📋 归纳总结：膜的判断口诀是"看目的、看产物、看离子去向"。凡是产物为碱的室，必有阳离子进入；凡是产物为酸的室，必有阴离子进入；凡是双极膜，就在膜中间同时得到 H+ 和 OH- 并分别向两极迁移。 难点精练 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 2．工业电解饱和食盐水制烧碱时须阻止OH－移向阳极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图)(F处加少量NaOH以增加溶液导电性)。 （1）C、D分别是直流电源的两电极，C是电源________极，D是电源________极。 （2）电解一段时间后，________由A口导出，________由B口导出。阴极附近碱性增强的原因是(用电离方程式及电极反应式表示)____________________________________________。 （3）若不采用阳离子交换膜，OH－向阳极移动，发生的反应可用离子方程式表示为___________ ______________________________________________________________________________。 难点 多池串联装置中电池类型的判断 难点剖析　多池串联装置把原电池、电解池、电镀池组合在一个图中，考生常在"哪个是电源、哪个是负载"上判断失误，导致全题连锁错误。这类题的破解关键在于先找"最明显的那个池"作为突破口。 1．判断的三条路径 ① 找明显装置：图中出现燃料电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等熟悉装置，则它是　　　　　　　，其余为电解池； ② 无外接电源时：两个电极材料不同、插在电解质溶液中且能自发氧化还原的，是原电池；若无自发反应，则不构成回路； ③ 有外接电源时：接电源的池是电解池；若两极金属与电解质溶液中含同种金属离子，且阳极金属在溶液中，则该池可能是电镀池。 2．串联装置的量关系 串联装置中有一条铁律：　　　　　　　　　　　　（n(e-) 处处相等）。由此可建立各级之间的关系： 阳极产物物质的量 × 每摩尔产物的电子数 ＝ 阴极产物物质的量 × 每摩尔产物的电子数 例如串联的电解池中，甲池阴极析出 1 mol Ag（1 mol e-），则乙池阳极必产生 0.5 mol Cl2（也是 1 mol e-），丙池阴极析出 0.5 mol Cu（也是 1 mol e-）。 3．先断后验的解题顺序 第一步，找出电源（原电池）池，标出正负极； 第二步，按"接正极为阳极、接负极为阴极"给其余各池标极； 第三步，逐池写出电极反应式； 第四步，用 n(e-) 相等的关系校验各池数据； 第五步，回到题干核对问题类型（求物质的量、体积、浓度还是质量变化）。 ⛔ 坑点预警：串联装置中某一池的电极如果接了另一个池的电极，中间没有电源，就不是串联而是共用；另外，有电源的装置不一定是电解池，若把两个电源"对顶"连接，则可能是电源给另一个原电池充电（二次电池充电就是这种情况）。 难点精练 1．如图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B是电源的两极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是    A．电源A极是负极 B．甲装置的C、D极上均有物质生成，其物质的量之比为1：2 C．欲用丙装置给生铁铸件镀铜，G应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液 D．电解一段时间后，向乙加入一定量的盐酸，可能使其恢复到原来的浓度 2．如图所示，甲池总反应式为，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为 C．甲池溶液的pH增大，乙池溶液的pH减小 D．当甲池中消耗3.2 g时，乙池中理论上最多产生12.8 g铜 难点 电化学的有关计算 难点剖析　电化学计算综合了电子守恒、物质的量换算与溶液浓度计算，学生常在"电子数找错""体积与浓度换算遗漏体积变化""串联装置各级关系混用"上失分。命题常以电解某溶液后求产物的物质的量、气体体积或溶液的 pH 变化为形式。 1．四条基本关系式 电极反应 每转移 1 mol e- 所得产物 2H+＋2e-══H2↑ 0.5 mol H2 Cu2+＋2e-══Cu 0.5 mol Cu Ag+＋e-══Ag 1 mol Ag 2Cl-−2e-══Cl2↑ 0.5 mol Cl2 由这些关系式即可建立"转移电子数—产物物质的量"之间的桥梁，不必每次重写方程式。 2．溶液 pH 变化的计算 电解后溶液 pH 的变化，关键看电极反应中是否消耗或生成 　　　　　　　　： ① 电解 CuSO4 溶液：阴极析出 Cu，阳极放出 O2，同时生成 H+，pH 　　； ② 电解 NaCl 溶液：阴极生成 OH-，pH 　　； ③ 电解 Na2SO4 溶液：实质是电解水，溶质不变、溶液浓缩，pH 基本不变； ④ 电解 NaOH 溶液：实质电解水，NaOH 浓度增大，pH 增大。 3．串联装置的逐级推算 串联电路中 n(e-) 相等，因此可以"以一处推全部"：先算出某一极转移的电子数，再逐池换算成各自的产物量，最后按题目要求的物理量（质量、标准状况体积、物质的量浓度）换算。 4．计算题的四类常考设问 电化学计算最终都落到四类设问上，掌握每类的换算路径可以大幅提速： 设问类型 换算路径 易错点 求产物质量 n(e-)→n(产物)→m＝n·M 摩尔质量用错（如把 Cu2O 当 CuO） 求标准状况气体体积 n(e-)→n(气体)→V＝n×22.4 L·mol-1 未注明标准状况就套 22.4 求溶液的物质的量浓度 n(e-)→n(溶质)→c＝n/V(溶液) 忘记电解过程中溶液体积变化 求溶液的 pH 变化 n(e-)→n(H+或 OH-)→c(H+)→pH 忽略水的电离与体积变化 5．两类陷阱的识别 ① 浓度随时间变化：电解 CuSO4 溶液后期，Cu2+ 耗尽后转为电解水，产物类型发生改变，此时不能套用前段的电极反应式。题目中出现"电解一段时间后"往往暗示这种转折。 ② 两极产物的比例关系：同一次电解中阳极与阴极转移电子数相等，但各产物的物质的量不一定相等，取决于每摩尔产物的电子数。例如电解 CuSO4 时阴极析出 Cu 与阳极放出 O2 的物质的量之比是 　　　，而不是 1∶1。 🔍 方法点拨：解电化学计算题时，先把"转移电子数"作为中间桥梁写在草稿上，再逐步换算到目标量，比直接列一个大式子更不容易出错。凡是题干给出气体体积，先确认是否标准状况；凡是求浓度，先确认溶液体积是否因电解消耗水而变化。 📋 归纳总结：电化学计算的通法是"三找一定"——找电极反应、找电子数与产物的比例、找串联关系，再定目标量。凡涉及气体体积，必须注明是否标准状况；凡涉及浓度，必须考虑溶液体积是否变化。 难点精练 1．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　　) 组号 X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 2．电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ＝1.18 g·cm－3)，用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%，这是因为 A．溶质增加了3.5 g B．放出22.4 L H2和11.2 L O2 C．NaOH比水消耗少 D．消耗18 g 水 考点 氧化还原反应与配平 ▌例1　依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是___________；其电极反应式为___________。 （2）电解质溶液Y是___________；Ag电极上的电极反应式为___________。 （3）针对上述原电池装置，下列说法中正确的是___________(填字母)。 A．原电池工作时，电流的流向为X电极→Ag电极 B．原电池工作时，Ag电极流入电子，发生还原反应 C．原电池工作时，阴离子不断移向Ag电极 D．原电池工作时，银电极的质量不断增加 （4）若将电解质溶液Y换成稀硫酸，则Ag极上发生的电极反应式为___________；当导线上通过个电子时，X电极的质量减小___________g。 ▌迁移练1-1　I．利用反应 设计成如图所示的原电池，指针向右偏转，回答下列问题： （1）反应开始时，乙中：石墨电极上发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_______。盐桥中向_______池(填“甲”或“乙”)移动。 （2）电流计读数为0时，此时在甲中加入_______，现象是_______，表明为可逆反应。 Ⅱ．已知：①将KI溶液加入到 溶液中时，可以看到溶液颜色加深，滴加淀粉后溶液变为蓝色；②当离子浓度相同时，氧化性：；③ 若浓度减小时，离子的氧化性也会随之减弱。 （3）甲同学猜测， 溶液(加入几滴淀粉溶液)加入 溶液中时，溶液应变蓝色。请写出该猜测对应的离子方程式_______。实验结果未见到蓝色。 （4）乙同学认为甲同学的实验方案有问题，理由是_______。请设计原电池证明也能氧化，画出装置图，并标明电极材料及电解质溶液_______。 ▌迁移练1-2　某研究小组设计实验探究反应为可逆反应。采用如图所示原电池装置进行验证。 ①当溶液为溶液时，闭合，观察到电流表指针向左偏转，电极上有灰黑色固体析出，则电极的材质为___________，该电极反应式为___________；石墨电极在此原电池中作为___________(填“正极”或“负极”)。 ②当溶液更换为溶液时，闭合，观察到电流表指针向___________(填“左”或“右”)偏转，电极a上固体逐渐减少，该过程的总反应为___________。上述现象表明，该装置中正、逆反应均能发生，从而证明为可逆反应。 考点 原电池的工作原理 ▌例2　兴趣小组对铜锌原电池进行性能改进研究，并测得3个装置的电流强度随时间变化的曲线如图。          下列说法不正确的是 A．装置1中，碳棒表面有红色固体析出 B．装置1中，锌片表面有红色固体析出 C．对比装置1和3，可知阴离子交换膜阻隔了Cu2+向负极扩散，避免了Cu2+直接氧化Zn，使化学能得以持续转化为电能 D．对比装置2和3，可知盐桥的离子传导能力强于阴离子交换膜 ▌迁移练2-1　现代生活离不开方便实用的化学电源。Zn-Cu原电池结构如图所示，该装置工作时，下列说法正确的是 已知：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 A．CuSO4溶液属于强电解质 B．Zn电极上的电极反应式为： C．每生成6.4 g Cu，此时转移0.2 mol电子 D．盐桥中的Cl-往Cu电极工作室方向迁移 ▌迁移练2-2　（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）某同学在化学课上受到启发，制作了如图的“柠檬电池”。下列说法正确的是 A．Cu为负极，Zn为正极 B．电子由锌片通过柠檬流向铜片 C．负极的电极反应式： D．将铜片换成锌片，LED灯也会发光 考点 化学电源 ▌例3　银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 ▌迁移练3-1　碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g ▌迁移练3-2　氢氧燃料电池因其高效率和零排放而备受关注。利用如图装置，分别以①KOH溶液，②溶液，③固体氧化物电解质作为离子导体，碳载铂作电极材料可构成燃料电池。下列说法错误的是 A．电池的总反应式均为 B．放电过程中，阳离子均向b极移动 C．②和③作为离子导体时，b极的电极反应式相同 D．工作一段时间后，离子导体的物质的量不发生改变 考点 电解池的工作原理 ▌例4　某小组设计如图装置探究电解原理应用。下列推断错误的是 A．若精炼铜时，则X为粗铜，Y为纯铜，Z为溶液 B．若X为纯镍片，Y为铁器，Z为溶液，则可在铁器表面镀镍 C．若使铝合金材料保护膜增厚，则X为铝合金，Y为石墨，Z为草酸溶液 D．若X为石墨，Y为铁片，Z为溶液，则可制备 ▌迁移练4-1　（2025-2026高二上·上海市杨浦高级中学·期中）燃料电池的能量利用率较高，CH4酸性燃料电池工作原理如图所示： （1）电极b为燃料电池的___________极。 A．正    B．负 （2）电极a的电极反应式为___________。 （3）当离子交换膜中有1molH+转移时，消耗O2的物质的量为___________。 ▌迁移练4-2　一种含铊废水处理方法是：用将氧化为，然后再将转化沉淀而除去。实验室用电解-间接氧化法处理酸性含铊废液的原理如图所示。 ①电极b应与电源的______(填“正”或“负”)极相连。 ②写出图中转化(I)反应的离子方程式：______。 ③处理过程中电极b附近溶液pH随时间变化情况如图所示。电解开始的1 h内，电极b附近溶液的pH迅速下降(pH越小，溶液中浓度越大)，请结合相关反应的方程式分析原因：______。 考点 电解原理的应用与计算 ▌例5　粗铜含锌、铁、镍、银、Pt、金等杂质，工业可用如图原理电解精炼铜，以下说法不正确的是 A．阳极材料是粗铜，只发生 B．阴极材料是精铜，只发生 C．离子在电解过程中向阳极移动 D．电解质溶液中浓度减小，、、等金属沉积形成阳极泥 ▌迁移练5-1　电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： （1）如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_________________________________。 （2）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_________，电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。 （3）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________。若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为________。 ▌迁移练5-2　Co(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产Co(H2PO2)2。 下列说法正确的是 A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢 B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜 C．理论上每生成1 mol Co(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11.2 L D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大 考点 金属的腐蚀与防护 ▌例6　牺牲阳极法是港珠澳大桥采用的重要防腐措施之一。下列说法错误的是 A．可选用铝作为牺牲阳极 B．牺牲阳极法利用了原电池原理 C．钢铁在海水中易发生析氢腐蚀 D．研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径 ▌迁移练6-1　钢制输油管道长期暴露于潮湿空气中易发生腐蚀。下列有关管道腐蚀与防护的说法正确的是 A．管道表面水膜呈中性时，主要发生化学腐蚀，无电流产生 B．采用牺牲阳极(保护)法防护时，可在管道上焊接比铁活泼的金属(如Zn) C．若水膜中含，正极反应式为 D．使用外加电流(阴极保护)法防护时，管道应连接电源正极 ▌迁移练6-2　下图在培养皿中加入一定量的琼脂与饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。 （1）溶液变红的区域为_______端。 A．铜丝　　　B．铁钉 （2）此实验中铁钉的腐蚀方式为_______。(不定项) A．化学腐蚀　　　B．电化学腐蚀　　　C．析氢腐蚀　　　D．吸氧腐蚀 （3）若生成物中铁元素为+2价，写出总反应化学方程式_______。 基础达标 1．关于下列装置的说法正确的是 A．装置①中Fe电极表面产生大量气泡 B．装置①和②的正极都为Fe电极 C．装置③的电流表指针不发生偏转 D．装置④的负极反应式为： 2．为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 0.2 mol/L的硫酸 温度 硫酸铜固体 Ⅰ 2.0 g 200.0 mL 25℃ 0 Ⅱ 2.0 g 200.0 mL 35℃ 0 Ⅲ 2.0 g 200.0 mL T℃ 0.1 g 下列叙述错误的是 A．实验Ⅰ和Ⅱ可探究温度对反应速率的影响 B．为了探究原电池对反应速率的影响，必须控制 C．根据该实验方案，产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ D．该方案无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响 3．锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 4．苏州大学研究团队提出了一种柔性纤维状直接甲醇燃料电池，其剖面示意图如下：向中间的凝胶中加入甲醇，即可自发工作。下列说法错误的是 A．尼龙网纱线端为正极，发生氧化反应 B．负极反应为 C．凝胶中的移向尼龙网纱线端 D．该柔性纤维可在多次变形下保持稳定发电，可应用于可穿戴纺织品 5．石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是 A．a极电势低于b极电势 B．b极反应为 C．转移电子理论上有个向a极迁移 D．该新型催化剂提高了电荷转移速率 6．用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是 A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2 7．在采用离子交换膜法的氯碱工业连续生产中，精制饱和食盐水从阳极室一侧持续流入，同时阴极室一侧也需持续通入水(含少量NaOH)，最终分别得到氯气、氢气和氢氧化钠溶液。关于这一连续生产过程的描述，下列说法正确的是 A．从阳极室流出的淡盐水，可直接通过循环泵回阳极室继续电解 B．离子交换膜在此处的唯一作用是作隔板防止阳极产生的和阴极产生的混合爆炸 C．为了提高氯气的产率，阳极室溶液的需要用调节至弱碱性，以抑制副产物的生成 D．持续向阴极室通入水(含少量)，主要是为了补充电解消耗的水并调节产出溶液的浓度 8．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 9．电解法处理酸性含铬废水的装置如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 A．电极b为负载铁的石墨电极 B．将负载铁的石墨电极换成铜板也可以处理该废水 C．电解一段时间后，阳极区溶液的pH增大 D．理论上，每处理0.2 mol 产生26.88 L（STP）H2 10．三星堆的青铜面具是我国古代青铜文化的杰出代表之一、下列说法中错误的是_________。 A．青铜面具的制作材料青铜是一种合金，主要由铜和锌组成 B．绿色锈蚀层的形成过程属于氧化还原反应 C．青铜面具在潮湿环境中比在干燥环境中更易发生电化学腐蚀 D．青铜面具不可用盐酸洗去绿色锈蚀层，因为里面的青铜也会反应 11．金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。关于金属的腐蚀与防护有三种装置，如下图所示，下列说法正确的是 A．甲：铁丝发生吸氧腐蚀 B．乙：M可用石墨代替 C．丙：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀 D．丙：N不可选石墨 12．成都第31届世界大学生运动会开幕式上展示了青铜面具。下列叙述错误的是 A．青铜面具涂一层油可以减缓腐蚀速率 B．青铜面具在酸性介质中主要发生吸氧腐蚀 C．青铜面具表面一层绿色物质的主要成分是 D．用饱和溶液可以清除青铜面具表面的铜绿 13．氟化工企业的生产设备常接触强腐蚀性物质(HF等)，下列防腐措施错误的是 A．管道内壁用聚四氟乙烯层隔离酸液 B．某些金属设备外接电源的负极 C．在设备表面涂上含Fe2O3的油漆 D．易被腐蚀的零部件使用钛合金 14．共享单车的车篮通常采用钢材(主要成分为铁)焊接而成，并在表面喷涂一层油漆。经过长时间的风吹日晒雨淋，车篮的油漆层在焊接点及刮痕处极易脱落，导致这些部位更容易生锈。关于此现象及相关防护，下列说法正确的是 A．在潮湿环境下，刮痕处的铁和碳构成了无数微小原电池，其中铁作负极，发生吸氧腐蚀 B．油漆层完好时，其主要作用是作为原电池的正极来保护车篮 C．将几块小锌块焊在已生锈的车篮上，不能起到延缓车篮进一步腐蚀的作用 D．在车篮表面镀上一层锡，即使镀层产生刮痕，也比裸露的铁更耐腐蚀 15．氨气燃料电池在实现能源转型和减少碳排放方面具有巨大的发展潜力。一种液氨—液氧燃料电池工作原理如图3所示(均为惰性电极)。 溶液中向___________(填“a”或“b”)电极迁移。b电极上发生的电极反应式为___________。 16．为探究水果电池电流大小的影响因素，利用上述所选装置设计实验，得到的实验数据如下表所示： 序号 电极间距(cm) 插入深度(cm) 水果种类 电流(A) ① 1.0 3.0 柠檬 122 ② 2.0 3.0 柠檬 80 ③ 2.0 1.5 柠檬 58 ④ 2.0 1.5 土豆 90 通过上述实验得出的结论是_______________________________________(写出一条即可)。 能力进阶 1．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　) A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq) B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生 C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 2．微生物电池除去废水中CH3COO-的装置如图所示。下列说法正确的是 A．高温可以提高CH3 COO-的去除速率 B．不锈钢表面发生了氧化反应 C．石墨电极表面每转移8mol电子，则生成44.8LCO2 D．电池工作时，每消耗0.1mol CH3COO-，有0.8mol H+从质子交换膜左侧向右侧迁移 3．一种高容量水系电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极 B．电子流向：电极b→离子交换膜→电极a C．电极b的电极反应式： D．理论上每消耗1 mol ，有2 mol 从右池进入左池 4．工业废气处理工艺中，电化学法脱硝制铵有很高的经济价值。在图示电解池中，可以实现脱硝制备铵盐。下列说法错误的是 A．阴极反应式为 B．该装置可实现化学能与电能间的转化 C．电解一段时间后，电极a附近pH上升 D．当外电路通过3 mol时，有35.84 L NO(标准状况)被回收 5．一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移，下列说法不正确的是 A．电极n与电源正极相连 B．双极膜中的H+移向电极m C．电解一段时间后，右池溶液c(OH-)不变 D．每生成0.1 mol NH3，双极膜中有14.4 g水解离 6．金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外,还有“氧浓差腐蚀”,如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同,在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是    A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe﹣3e﹣＝Fe3﹢ C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用 D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ 7．我国沿海电厂锅炉长期暴露在海水水汽冷凝带来的高盐雾环境，对锅炉钢架采用冷喷锌防腐涂装，形成冷喷锌单层自封闭涂层，可在钢架表面形成致密锌涂层延缓外壳的腐蚀，结构示意图如图。 下列有关说法正确的是 A．该保护方法涉及两种金属保护法：覆盖保护层、外加电流法 B．当涂层破损时，锌涂层作为辅助电极优先被腐蚀 C．当涂层破损时，钢架是作为“牺牲阴极”而被保护 D．当涂层破损时，负极反应为： 8．某小组设计如图所示装置实现铝表面保护膜增厚以及处理碱性废水中的，其处理废水中的原理是在丙装置的阳极生成和，和氧化最终生成和。 回答下列问题： （1）甲中在负极发生反应产生，负极反应式为___________。一段时间后，甲中电解质溶液的___________(填“升高”“降低”或“不变”)。 （2）乙中电极电势___________电极(填“>”或“<”)，乙中阳极反应式为___________，电极的现象是___________。 （3）丙中阳极产生的电极反应式为___________；丙中处理，理论上产生___________。 9．某小组通过燃料电池和电解池串联装置探究氯碱工业原理，设计如图装置。 已知：装置同时工作，甲池有4.48LCH4(标准状况)参与反应，乙池中有4.48L H2参与反应。 回答下列问题： （1）已知：KOH溶液为足量。a电极的反应式为___________。一段时间后，c电极表面电解质溶液的pH___________(填“升高”“降低”或“不变”)。 （2）装置工作一段时间时，检验e电极产物的操作是___________。 （3）为了操作安全、提高产品纯度，对丙装置进行适当改进是___________。 （4）丙中NaCl足量，当装置工作一段时间后，为了使丙中NaCl溶液恢复原来状态，宜采取措施是___________。若丙中NaCl不足，当NaCl反应完后，该装置___________(填“能”或“不能”)工作。 （5）已知丙中NaCl过量，当甲烷、H2恰好完全反应时，理论上丙收集到的气体总体积为___________L(标准状况)。 10．（2025-2026高二上·上海市吴迅中学·期中）完成下列问题。 （1）下列关于金属冶炼的说法正确的是__________。 A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定 B．铜的湿法冶炼是将金属钠投入到CuSO4溶液中，从而置换出铜 C．铁通常采用高温还原法冶炼，加入石灰石的目的是除去过量的碳 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 （2）下列冶炼金属的原理正确的是___________。 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 （3）金属元素的原子结构决定了金属元素的性质、在自然界中的存在形式及冶炼方法。金属在自然界中大多以化合物的形式存在，在这些金属化合物中，金属元素大都显_____(填“正”或“负”)价。 （4）金属的冶炼方法有--热还原法、焙烧法和电解法。请从三种方法中选择相应的填入下表。 高炉炼铁 工业上冶炼钠 冶炼汞 _____ _____ _____ （5）写出工业冶炼Na反应的化学方程式：_______________。 （6）写出高炉炼铁的化学方程式：_____________________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $