归纳与整理课程导入及其完整教案

化学反应与能量变化

第二单元

化学能与电能的转化

温故知新

新知预习

一、原电池的工作原理

1.原电池工作原理

原电池是把___________能转化为___________能的装置。原电池原理是把___________进行，还原剂在___________极上失去电子发生___________反应，电子通过导线流向___________极；氧化剂在___________极上得到电子发生___________反应。

2.原电池的构成条件

①___________________________________；

②___________________________________；

③___________________________________。

3.原电池

下图是___________装置，a是___________，b是___________。外电路电子由___________通过导线流向___________；内电路___________离子向a极移动，___________离子向b极移动。请分别写出电极反应式和总反应方程式。

a极：____________，b极：____________总反应方程式：____________ 二、化学电源

1.根据原电池的反应原理，人们设计和生产了多种化学电源，包括___________、___________和___________等。常见的银锌钮扣电池属于___________（填类别），其特点是____________。常见的蓄电池属于___________（填类别）又叫___________。其特点是：___________________。

2.碱性锌锰电池负极是___________，正极是___________，电解质是___________。

电极反应为：

负极：_______________________，正极：_______________________ 总反应式：________________________________________________________。

3.铅蓄电池是常见的___________，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有___________，负极板上覆盖有___________，电解质是___________。

放电时电极反应为：

负极：____________，正极：____________ 放电时总反应式：_______________________。

三、电解池的工作原理及应用

1.电解的概念

在___________作用下，在两个电极上分别发生___________和___________的过程叫电解。

2.电解池的概念

借助于电流引起___________的装置，也就是把___________转化为___________的装置叫电解池，也可叫电解槽。

3.电解池的构成条件

（1）_____________________________________________。

（2）两个固体电极，与电源正极相连的叫___________，与电源负极相连的叫___________。

（3）__________________________________。

4.电极反应

（1）电极上进行的___________叫做电极反应。

（2）阳极发生___________反应，阴极发生___________反应。

（3）电解熔融NaCl时的电极反应式为

阳极：_____________________________________（氧化反应）

阴极：_____________________________________（还原反应）

知识回顾

知识链接

1.氧化还原反应

氧化反应：简称氧化，物质（分子、原子或离子）失去电子或电子对偏离的反应。在氧化反应中物质所含的元素化合价升高，这是判断氧化反应的依据。

还原反应：简称还原，物质（分子、原子或离子）得到电子或电子对偏向的反应。在还原反应中物质所含的元素化合价降低，这是判断还原反应的依据。

2.金属还原性的强弱判断

①金属还原性的强弱与金属在周期表中的位置有关，在同一周期中，左边的金属比右边的金属还原性强，对应离子的氧化性则较弱；在同一主族中，下边的金属比上边的金属还原性强，对应离子的氧化性则较弱。

②另外一个判断金属还原性强弱的方法就是看金属在金属活动顺序表中的位置，越左边的金属还原性越强，对应离子的氧化性越弱。

③从实验中判断的依据是与水或酸反应越容易、越剧烈的金属的金属性越强，金属最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，金属的金属性就越强。

3.电解质溶液

（1）电解质：在溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。

常见物质有：金属氧化物、酸、碱、盐、H2O （2）非电解质：在溶液中或熔融状态下不能导电的化合物。

常见物质有：大多数有机物，大多数非金属氧化物。

（3）强电解质：在水溶液中完全电离的电解质。

常见物质有；强酸、强碱和绝大部分盐。

（4）弱电解质：在水溶液中部分电离的电解质。

常见物质有：弱酸、弱碱、少部分盐（如HgCl2、（CH3COO）2Pb）。

4.电解质导电的实质

电解质溶液是靠自由移动的离子导电；熔融态电解质的导电也是靠阴、阳离子。

背景链接

海洋电池简介

海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用取之不尽的海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。我们知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，为获得这部分氧，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生电能。海洋电池，以海水为电解质溶液，不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀。

互动课堂

疏导引导

知识点1：原电池的工作原理

1.原电池的判定

（1）先分析有无外接电源，无外接电源才有可能为原电源；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异（燃料电池的电极一般为惰性电极）；看溶液——两极插入电解质溶液中；看回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质——有无氧化还原反应发生。

（2）多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看作电解池。

2.原电池正、负极的判定

（1）由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极（一般地，负极材料与电解质溶液要发生反应），相对活泼性较差的金属或导电的非金属为正极。如MgAlHCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但MgAlNaOH溶液构成的原电池中，负极为Al。（思考：AlCuHCl，AlCu浓HNO3溶液构成的原电池中的负极分别是什么？）

（2）由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极为负极；若某一电极上有气体产生，电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电极为正极，燃料电池除外。如：ZnCCuSO4溶液构成的原电池中，C电极上会析出紫红色固体物质，则C为此原电池的正极。

（3）根据某些显色现象确定：一般可以根据电极附近指示剂（石蕊、酚酞、湿润的淀粉等）的显色情况来分析推断该电极发生的反应情况，是氧化反应还是还原反应，是H+还是OH-或I-等放电，从而确定正、负极。

3.电极反应式的书写

（1）负极：负极电极是还原材料失去电子被氧化发生氧化反应。

（2）正极：正极电极反应要分析电极材料的性质；若电极材料是强氧化性材料，则是电极材料得电子被还原，发生还原反应；若电极材料是惰性的，再考虑电解质溶液中的阳离子是否能与负极材料反应，能则是溶液中的阳离子得电子，发生还原反应；若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气，由氧气得电子，发生还原反应。

（3）原电池反应：电解质溶液中，正负极上发生的两极反应的电子得失要相等，或直接写电极材料与电解质溶液间发生的氧化还原反应。

综上所述：

负极正极

氧化反应还原反应

失去电子的反应

得到电子的反应

4.原电池的设计方法

以氧化还原反应为基础，确定原电池的正负极、电解质溶液及电极反应，参考ZnCuH2SO4原电池模型处理问题。如根据反应Cu+2FeCl3====CuCl2+2FeCl2设计一个原电池。即Cu作负极，C（或Pt）作正极，FeCl3

Cu2+，正极反应为2Fe3++2e-2Fe2+。

作电解质溶液，负极反应Cu-2e-知识点2：化学电源

1.一次电池与二次电池有何不同

一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能使用了；如普通的锌锰电池，碱性锌锰电池等都是一次电池。

二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用，如铅蓄电池等。

2.一次电池

（1）锌银电池

锌银电池的负极是锌，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应为：

负极：Zn+2OH--2e-====ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-====2Ag+2OH-

总反应方程式：Zn+Ag2O====2Ag+ZnO 在使用过程中，电池负极区溶液pH减小。

特点：此种电池能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。

（2）锂电池

锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中组成。

锂电池的主要反应为：

负极：8Li-8e-正极：3SOCl2+8e-8Li+

SO32+2S+6Cl-

总反应式为：8Li+3SOCl2====6LiCl+Li2SO3+2S 特点：锂电池是一种高能电池，具有质量轻，电压稳定，工作效率高和贮存寿命长的优点。

3.二次电池

铅蓄电池的特点是：电压稳定

使用方便、安全、可靠，又可以循环使用。

规律小结：电化学上把发生氧化反应的电极叫做阳极，发生还原反应的电极叫做阴极。

4.燃料电池

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能转换成电能的化学电池。燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。

CH4燃料电池

用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH4、O2。

负极：CH4+10OH--8e-正极：2O2+4H2O+8e-CO32+7H2O 8OH-

2总离子方程式：CH4+2O2+2OH-====CO3+3H2O

特点：能量转化高，可持续使用，无噪音，不污染环境。

规律小结：

负极氧化反应还原剂

正极还原反应氧化剂

知识点3：电解池的工作原理及应用

1.电解池的工作原理

（1）电解的原理

我们已知道，离子在电场中的定向移动是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下，熔融氯化钠中的Na+和Cl-分别移向与电源负极和正极相连的电极。与电源负极相连的电极带有负电荷，Na+在这个电极上得到电子，被还原成钠原子：

Na++e-Na 而与电源正极相连的电极带有正电荷，Cl-将电子转移给这个电极，自身被氧化为氯原子，最终生成氯气：

2Cl-Cl2↑+2e-

将两个电极上所发生的反应组合起来，就是电解氯化钠制备金属钠的化学反应：

通电

2Na+Cl

2NaCl

2↑

这种在直流电的作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。在电解过程中，电源向反应体系提供电能，电能转化成化学能而“储存”在反应物中。这种将电能转化为化学能的装置叫做电解池。电解池由直流电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融电解质组成。

（2）电解质导电的实质

对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融状态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。

（3）电解时电极产物的判断

①阳极产物的判断

首先看电极，如果是活性电极（除Au、Pt、石墨以外的材料作电极），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中阴离子的失电子能力，2此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根（SO4、NO3等）＞F-。

②阴极产物的判断

直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（H+浓度较大时）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+（H+浓度较小时）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+

（4）电解池中电极反应式和总反应式的书写

①阳极→电子流出→失去电子→发生氧化反应

②阴极→电子流入→得到电子→发生还原反应

③根据给出的两个电极反应式，写出总反应式

方法：使两个电极反应式得、失电子数相等后，将两式相加，消去相同化学式即可。

④给出总反应式，写出电极反应式

书写电极反应式的步骤一般分为四步：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。

2.电解的应用

（1）电解熔融盐制活泼金属

如金属钠、铝的制取。

（2）电解精炼，如：精炼铜。

（3）电镀。

（4）电解食盐水制烧碱。

知识点4：电解池的应用

1.电解饱和食盐水来制造烧碱、氯气和氢气反应原理

阳极（放电顺序：Cl-＞OH-）：2Cl-

（氧化反应）

阴极（放电顺序：H+＞Na+）：2H++2e-H2↑

Cl2↑+2e-

（还原反应）

在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了阴极附近水的电离平衡，促进了水继续电离，结果在阴极区溶液里OH-的浓度增大而呈碱性。

总反应式：2NaCl+2H2O电解

2NaOH+H2↑+Cl2↑

2.电镀

（1）定义：应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方法。

（2）电镀池的组成：待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液（即电镀液）。

（3）电镀时，理论上电解质溶液的浓度保持不变。

3.电解精炼

电解精炼铜时，用纯铜极作阴极，粗铜极作阳极，用CuSO4(或CuCl2)溶液作电解液，当通以直流电时，粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，粗铜中的多数杂质（阳极泥）沉积于电解槽底部。这样可得纯度达99.95%—99.98%的铜。电极反应式为

阳极：Cu阴极：Ｃu2++2e-Cu2++2e-

Cu 知识点5：原电池和电解池的比较

装置

原电池

电解池

实例

原理

使氧化还原反应中电子的转移做定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池

使电流通过电解质溶液在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池

形成条件

①两个电极；②电解质溶液；③形成①电源；②电极（惰性或非惰性）；③电闭合回路；④自发发生氧化还原反应

解质（水溶液或熔化状态）

由电极本身决定：

正极：流入电子，发生还原反应

负极：流出电子，发生氧化反应

由外电源决定：

阳极：连电源正极

阴极：连电源负极

阳极电源正极

e电极名称

电子流向

负极流向正极

阴极电源负极

e电源正极

阳极电流方向

正极流向负极

I电源负极

阴极负极：Zn-2e-电极反应

正极：2H++2e-能量转化

应用

H2↑（还原反应）

阳极：2Cl--2e-Cl2↑（氧化反应）

Zn2+(氧化反应) 阴极：Cu2++2e-Cu（还原反应）

I化学能→电能

①防止金属的电化学腐蚀；

②实用电池

电能→化学能

①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）

活学巧用

1.在下图4个装置中，属于原电池的是（

）

解析：构成原电池要有四个基本条件：①电解质溶液；②两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼。两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；③能自发地发生氧化还原反应；④形成闭合电路。

答案：D 点评：①构成原电池的四个基本条件是相互联系的，不能孤立、片面地看待其中任何一个。在四个基本条件中，氧化还原反应是其核心。②判断某装置是否为原电池，要以构成原电池的基本条件为标准判断，不能仅凭装置的外形下结论。③构成原电池的基本条件，还是进行原电池设计的基本依据。

2.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别

投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是______________。

解析：根据原电池原理：活泼金属作负极，被腐蚀，所以A、B中活泼性A＞B;A、D与等浓度盐酸反应时D比A剧烈，所以D＞A;铜与B的盐溶液不反应，而与C反应置换出C，说明活泼性B＞C。即答案为D＞A＞B＞C。

答案：D＞A＞B＞C 点评：本题旨在应用原电池原理，判断金属活动性的强弱。解此类题首先要明确判断金属活动性的方法，抓其规律，中学阶段主要有以下几条：

①应用原电池原理，作负极的金属的活动性比作正极的金属强；

②与同浓度同种酸反应，反应剧烈的活泼性强；

③金属之间的置换，即金属活动顺序；

④依据元素在元素周期表中的位置。

学生应学会从多个角度比较判断金属单质金属性的强弱，理清思路，要培养解决综合性题目的能力，减少失误。

3.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：

2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应式。

解析：

根据形成原电池的条件，必须选择两个电极和电解质溶液。在反应2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2中，Cu是被氧化的，应该是电池的负极上发生的反应，Cu作负极材料最适宜，而正极只能是不如Cu活泼的金属（如Ag、Pt）或碳棒；Fe3+在正极上被还原，所以应选FeCl3的溶液作电解质溶液，最后再选择盐桥。

答案：原电池示意图如下：

正极：2Fe3++2e-负极：Cu2Fe2+

Cu2++2e-

4.用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4+2KOH+2O2====K2CO3+3H2O，下列说法错误的是（

）

A.通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极

B.放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高

C.放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化

D.通甲烷极的电极反应式是：CH4+10OH--8e-CO32+7H2O 解析：原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃料电池的电极反应式是：正极：2O2+4H2O+8e-8OH-;负极：CH4+10OH--8e-CO32+7H2O。由此可见A、B、D正确，错误

的为C。

答案：C 点评：本题将原电池原理与化学电源放电原理结合在一起，也是一道理论与实践相结合的题目。

5.(2005山西太原测试题)电工操作中规定不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，这是因为（

）

A.延伸性相差大，易折断

B.铝线上的氧化膜电阻大

C.铝线很快被腐蚀

D.电阻率不同拧在一起要发热

解析：

铝、铜拧在一起发生原电池腐蚀，铝作负极，易被腐蚀。

答案：C 6.阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：2H2+O2====2H2O，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式分别为：

负极_________________________，正极_____________________________。

若电解质溶液改为稀H2SO4，其电极反应式分别为：

负极_________________________，正极_____________________________。

解析：电解质溶液为碱性，在书写电极反应式时可出现OH-，但不能出现H+；同时，电解质溶液为酸性，在书写电极反应式时可出现H+，但不能出现OH-。

答案：H2-2e-+2OH-2H2O O2+2H2O+4e-4OH-

H2-2e-2H+

O2+4e-+4H+2H2O 点评：根据原电池总反应方程式解答问题的一般步骤：

①据总反应方程式中物质的存在形式，判定电解质溶液的酸碱性，并写出较易书写的负极的电极反应式。书写时应注意：酸性电解质溶液，电极反应式中不要出现OH-，碱性电解质溶液，电极反应中不要出现H+。

②据电池总反应方程式和负极反应的电极反应式，写出正极的电极反应式。

③据电极反应方程式回答相关问题。

A.a为负极，b为正极

B.a为阳极，b为阴极

C.电解过程中，d电极质量增加

D.电解过程中，氯离子浓度不变

解析：电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。A、B均不正确。在电解过程中，因Cu2+是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl-是阴离子，移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，会导致溶液中氯离子浓度降低。故C对，D错。

答案：

C 7.如下图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是（

）

A.a为负极，b为正极

B.a为阳极，b为阴极

C.电解过程中，d电极质量增加

D.电解过程中，氯离子浓度不变

解析：电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。A、B均不正确。在电解过程中，因Cu2+是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl-是阴离子，移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，会导致溶液中氯离子浓度降低。故C对，D错。

答案：C 8．下列关于铜电极的叙述中正确的是（

）

A.铜锌原电池中铜是负极

B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极

C.在铁上电镀铜时用铜作阴极

D.电解稀硫酸时用铜作阳极，阳极产物为氧气

解析：

在原电池中，活泼金属失去电子作负极，故铜锌原电池中，锌作负极，铜作正极；在电解池中，粗铜作阳极，失电子溶解。电镀池可看作电解池的一种（精炼铜时就可以看作电镀池），在电镀池中用待镀金属作阳极，镀件作阴极。

答案：

B 9.关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（

）

A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色

D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

解析：

电解食盐水时发生的反应：

阳极：2Cl--2e-阴极：2H2O+2e-Cl2↑

H2↑+2OH-

总反应：2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑

对照分析选项，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2+2I-====I2+2Cl-，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH-，滴加酚酞后变红色，C错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。

答案：

B 10.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（

）

A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变

B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小

C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 解析：

电解稀H2SO4，实质是电解水，因溶剂减少，H2SO4浓度将增大，故溶液的pH变小；电解稀NaOH溶液，虽然OH-在阳极放电，但H+同时也在阴极放电，其实质同样是电解水，溶液的浓度也将变大，故溶液的pH变大；电解Na2SO4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出H2和O2，二者的物质的量之比为2∶1，而非1∶2，电解CuCl2溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu和Cl2，二者的物质的量之比为1∶1。

答案：

D 11.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被

完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如右图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（

）

A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl

B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl

D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

解析：电解饱和食盐水的方程式为2NaCl+2H2O电解

2NaOH+H2↑+Cl2↑，NaOH在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置，若将阳极置于上方，则氯气一生成即逸出，不能完全与NaOH作用。显然，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。反应为Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极，则b为正极。

答案：B 点评：本题借用市场上销售的家用环保型消毒器为题材，蕴含对电解原理和物质性质的考查的同时，还体现了实验设计的思想。如何使生成的氯气得到最大限度的利用是该实验设计的主要着眼点，其设计构想来源于教材中电解食盐水的原理。

12.（经典回放）电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请完成以下问题：

（1）若X、Y者是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则

①电解池中X极上的电极反应式为_____________________。在X极附近观察到的现象是______________________。

②Ｙ电极上的电极反应式为__________________________________，检验该电极反应产物的方法是______________________________。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则

①X电极的材料是______________，电极反应式为______________________。

②Y电极的材料是______________，电极反应式为______________________。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）

解析：（1）用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl--2e-====Cl2↑；阴极反应：2H++2e-====H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H+，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变成蓝色。

（2）电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2+能得电子成为单质，其他较活泼金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2++2e-====Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu-2e-====Cu2+。

答案：

（1）①2H++2e-====H2↑

放出气体，溶液变红②2Cl--2e-====Cl2↑

把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色

（2）①纯铜

Cu2++2e-====Cu

②粗铜

Cu-2e-====Cu2+

主动成长

夯基达标

1.如图所示烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是（

）

解析：A、B可形成原电池；C、D不能形成原电池，因其未形成闭合回路。A中Zn-2e-2H++2e-H2↑（正极）。B中Ag、Cu均不与H2SO4反应，故发生吸氧腐蚀。故选A。

Z2+（负极），答案：A 2.一个原电池总反应式Zn+Cu2+====Zn2++Cu，该电池电极及电解质可能是（

）

A

B

C

D

正极

Zn

Cu

Cu

Fe

负极

Cu

Zn

Zn

Zn

电解质溶液

CuCl2

H2SO4

CuSO4

CuSO4

Zn2+（氧化反应），Cu2++2e-Cu(还解析：原电池总反应Zn+Cu2+====Zn2++Cu可分解为Zn-2e-原反应)，发生氧化反应的一极为原电池负极，发生还原反应的一极为原电池正极，因此负极材料只能是Zn。正极为Cu2+得电子还原成铜，电解质应为可溶性铜盐，正极材料为活泼性比Zn弱的Cu、Fe(或C、Pt)等。故答案为C、D。

答案：CD 3.下列关于实验现象的描述不正确的是（

）

A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀H2SO4中，铜片表面出现气泡

B.用锌片作阳极，铁片作阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌

C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

解析：A项中铜，铁是两种活泼性不同的金属，稀H2SO4是电解质溶液，负极铁片上发生氧化反应：Fe-2e-Fe2+，铜片上发生还原反应：2H++2e-H2↑。B项中条件相当于在铁片上镀锌即电镀池。

C项中发生反应Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2，故该项不正确。D项中开始发生反应Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑，向其中加入几滴氯化铜溶液后，发生反应Zn+Cu2+====Zn2++Cu，则铜和锌及电解质溶液形成了原电池，加快了氢气的放出速率。故答案为C。

答案：C 4.100 mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（

）

A.加入适量的6 mol·L-1的盐酸

B.加入适量蒸馏水

C.加入数滴氯化铜溶液

D.加入适量的氯化钠溶液

解析：A项中加入浓度大的盐酸，增加了H+的量，也就增加了H2的量。B项与D项加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率减慢。C项因锌是过量的，放出H2的量取决于盐酸的量，加入CuCl2后，有少量铜析出，附在锌片上，形成了原电池反应，反应的速率加快。故C正确。

答案：C 5.某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的（

）

A.X是负极，电解质溶液为CuSO4溶液

B.X是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液

C.X是正极，电解质溶液为CuSO4溶液

D.X是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液

解析：Y电极质量增加，可能是溶液中的阳离子得电子而在Y极（正极）上析出金属形成的。故只有A符合题意。

答案：A 6.如右图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（

）

A.铁圈和银圈左右摇摆不定

B.保持平衡状况

C.铁圈向下倾斜

D.银圈向下倾斜

解析：FeAg构成原电池。负极：Fe-2e-Fe2+，正极：Cu2++2e-Cu，银圈上附有Cu，故选D。

答案：D 7.据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为2Zn+O2====2ZnO，原料是锌粒、电解质溶液、空气。下列叙述中正确的是（

）

A.Zn为正极

B.负极反应式：O2+4H++4e-2H2O C.正极发生氧化反应

D.电解液肯定不是强酸

解析：根据原电池反应的本质，负极金属失电子而被氧化，故A、B、C不符合；同时根据电池反应2Zn+O2====2ZnO，我们就可以理解为Zn发生了吸氧腐蚀，所以D项正确。

答案：D 8.电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6 g铜析出，则阳极上产生气体的体积（标准状况）约为（

）

A.0.28 L

B.0.56 L

C.0.14 L

D.11.2 L 解析：阴极：Cu2++2e-极：

2Cl--2e-0.05

Cl2

Cu，则1.6g=0.025 mol，线路中流过0.025 mol×2=0.05 mol电子；阳64gmol10.05

2则V（Cl2）=0.025 mol×22.4 L·mol-1=0.56 L，故选B。

答案：B 9.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是（

）

①CuSO4

②BaCl2

③AgNO3

④H2SO4

A.①②

B.①③

C.①④

D.②④

解析：阴极质量增加，说明溶液中含有不活泼金属的阳离子；电解液的pH下降，说明在阳极上是OH-离子放电，而金属离子相应的阴离子应是含氧酸的酸根，故本题的答案应为不活泼金属的含氧酸盐，选B。

答案：B 10.下列说法正确的是（

）

A.电解NaOH溶液时，溶液浓度将减小，pH增大

B.电解H2SO4溶液时，溶液浓度将增大，pH减小

C.电解Na2SO4溶液时，溶液浓度将增大，pH不变

D.电解NaCl溶液时，溶液浓度将减小，pH不变

解析：电解强碱溶液，实质上是电解水，c(NaOH)增大，pH增大，A错；B项电解含氧酸时，本质上也是电解水。C项电解活泼金属的含氧酸盐也是电解水，D项电解NaCl时，生成NaOH，pH变大，故B、C对。

答案：BC 11.我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则该电源负极材料为_______________，正极材料为_______________，正极反应式为：______________________，负极反应式为：_________________________。

解析：Al、O2(空气）之间的氧化还原反应为：

将该反应与原电池的原理、Al的导电性等知识进行综合分析可知，铝既是负极反应物，又是负极材料，O2是正极反应物，正极材料应该选择还原性比Al弱的导电性强的材料，如石墨等。

Al、O2的氧化反应、还原反应分别为：

Al:Al-3e-4Al-12e-Al3+344Al3+

12OH-

12OH-

O2:O2+2H2O+4e-3O2+6H2O+12e-4OH-答案：铝

石墨

负极反应：4Al-12e-4Al3+

正极反应：3O2+6H2O+12e-

点评：书写电极反应式的写法一般分为四点：①列物质、标得失；②选离子、标电荷；③配个数、配电荷；④两式加，验总式。

12.由于Fe（OH）2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，应用如右图所示电解实验可制得白色的纯净的Fe(OH)2沉淀，两电极的材料分别为石墨和铁。

（1）a电极材料应为____________，b电极的电极反应式为______________。

（2）电解液c可以是____________（填编号）。

A.纯水

B.NaCl溶液

C.NaOH溶液

D.CuCl2溶液

（3）d为苯，其作用为________________________，在加入苯之前，对c溶液应做简单处理____________________________________________________________。

（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是____________（填编号）。

A.改用稀硫酸作电解液

B.适当增大电源的电压

C.适当减小两电极间的距离

D.适当降低电解液的浓度

解析：对电解池来讲，与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极；阳极发生氧化反应，失电子化合价升高，阴极发生还原反应，得电子化合价降低。

答案：（1）Fe

2H++2e-H2↑

(2)BC (3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3

加热c，除去溶解的O2

(4)BC