2016-2017学年高二化学人教版选修4（第04章） 46页

一、电化学及其分类 1．电化学的概念：研究________________________相互转换的装置、过程和效率的科学。 2．电化学的分类 二、原电池及其工作原理 1．原电池 （1）概念：将________转化为________的装置。 （2）实质：利用能自发进行的________反应将化学能转化为电能。 （3）构成条件。 ①两个________________的电极； ②________________溶液； ③形成________________回路； ④自发进行的________________反应。 2．原电池的工作原理（以锌铜原电池为例）。 装置 电极名称 ________ _______ 电极材料 Zn电极 Cu电极 Zn棒逐渐变细 Cu棒逐渐变粗 实验现象 电流表指针发生偏转 得失电子 ________ _______ 电子流向 ________ _______ 溶液离子移动方向 ________ _______ 反应类型 ________ _______ 电极反应式 ________ _______ 总反应 __________________________ 三、原电池的设计 1．设计依据：理论上，任何一个自发的______________________都可以设计成原电池。 2．设计步骤 以根据反应：Fe+CuSO4 FeSO4+Cu设计原电池为例： （1）首先分析所给的氧化还原反应，将其拆分成两个半反应：________反应和________反应： 氧化反应：Fe−2e− Fe2+；还原反应：Cu2++2e− Cu。 （2）根据原电池的特点再结合两个半反应确定正、负极的材料及电解质溶液。 ①负极材料：__________________。 ②正极材料：比负极____________________________________。 ③电解质溶液：负极区：__________________；正极区：__________________。 （3）画出装置图。 一、1．化学能与电能 2．原电池 电解池 二、1．（1）化学能 电能 （2）氧化还原 （3）①活泼性不同 ②电解质 ③闭合 ④氧化还原 2．负极 正极 失电子 得电子 流出 流入 阴离子移向负极 阳离子移向正极 氧化反应 还原反应 Zn−2e− Zn2+ Cu2++2e− Cu Zn+Cu2+ Zn2+ +Cu 三、1．氧化还原反应 2．（1）氧化 还原 （2）①还原剂（Fe) ②不活泼的金属(如Cu)或非金属（如C) ③FeSO4溶液 CuSO4溶液 一、原电池的判定 先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成 条件分析判断，主要是“四看”： 一看电极−−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)； 二看溶液−−两极插入电解质溶液中； 三看回路−−形成闭合回路或两极直接接触； 四看本质−−有无自发的氧化还原反应发生。 注意啦：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，其他各池可看做电解池。 下列装置是原电池的是_____________。 ① ② ③ ④ ⑤ 【解析】③④ 【答案】能否构成原电池可通过“四看”来判断：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)；两极插入电解质溶液中；形成闭合回路；能否自发地发生氧化还原反应。③④符合要求。①中只 有一个电极，②中两极材料不能同时为 Zn，⑤中没有形成闭合回路。 二、原电池正、负极的判断方法 1．根据电极材料判断 负极−−活泼性较强的金属； 正极−−活泼性较弱的金属或能导电的非金属； 注意啦：活泼金属不一定作负极，如 Mg、Al 在 NaOH 溶液中，Al 做负极。 2．根据电子流动方向或电流方向或电解质溶液内离子的定向移动方向判断 负极−−电子流出极，电流流入极或阴离子定向移向极； 正极−−电子流入极，电流流出极或阳离子定向移向极。 3．根据两极发生的变化判断 负极−−失去电子，化合价升高，发生氧化反应； 正极−−得到电子，化合价降低，发生还原反应。 4．根据反应现象判断 负极−−会逐渐溶解，质量减小； 正极−−有气泡逸出或质量增加。 注意啦：原电池正负极判断的基础是氧化还原反应。如果给出一个方程式让判断正、负极，可以直接 根据化合价的升降变化来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。 原电池的正极一定是 A．化学性质较活泼的金属 B．化学性质较不活泼的金属 C．电子流出的一极 D．电子流入的一极 【解析】原电池的正极材料可以是金属、非金属或金属氧化物等，但无论是哪种材料，正极上都发生还原 反应，是电子流入的一极。 【答案】D 三、原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 在锌与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4 溶液能使产生 H2 的速率加快。 2．寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源(下节学习) 3．比较金属活动性强弱 两种金属 a 和 b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到 a 极溶解，b 极上有气泡产生。根据 电极现象判断出 a 是负极，b 是正极，由原电池原理可知，金属活动性 a＞b。 4．用于金属的防护 要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。 5．设计化学电池 以 2FeCl3＋Cu 2FeCl2＋CuCl2 为依据，设计一个原电池。 （1）将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 负极：Cu－2e－ Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋ （2）确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(H2)或溶液中的还原性离子，可 用惰性电极(如 Pt、碳棒)作负极材料。发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。 本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。 （3）确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用 FeCl3 溶液作电解液。 （4）构成闭合回路 注意啦：设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其 导电性，通常加入强碱或一般的强酸。如燃料电池，水中一般要加入 KOH 或 H2SO4。 利用反应 Zn＋2FeCl3 ZnCl2＋2FeCl2 设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出 正极材料为________，电极反应式为____________________；负极材料为________，电极反应式为 _______________________。 【解析】一般来说，自发的氧化还原反应都可以设计成相应的原电池。具体设计时，先将氧化还原反应拆 分为两个半反应(即氧化反应和还原反应)，然后根据构成原电池的条件，选择合适的电极材料及适宜的电解 质溶液，将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路，即可成功设计原电池。将 Zn＋2FeCl3 ZnCl2 ＋2FeCl2 拆分为 Zn－2e－ Zn2＋(氧化反应)和 2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋(还原反应)；结合原电池的电极反应 特点分析可知，该电池的负极应为锌，则正极所用材料活泼性应比锌弱，为保证 Fe3＋在正极得电子，则电 解质溶液为 FeCl3 等易溶的铁盐的溶液。 【答案】Pt(或石墨) 2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋ Zn Zn－2e－ Zn2＋ 【名师点睛】要牢记原电池正负极反应的反应类型，以便确定正负极材料，同时要根据总反应式，选择合 适的电解质溶液。为了确保能得出正确答案，可将所设计的原电池的总反应式写出，与题中所给的反应方 程式对比、检查。 1．下列说法正确的是 A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应 B．原电池中，电流的方向是负极−导线−正极 C．双液原电池中的盐桥是为了连通电路，所以也可以用金属导线代替 D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极 2．把a、b、c、d四块金属板浸入稀硫酸中，用导线两两相连，可以形成原电池。若a、b相连时，a为负极； c、d相连时，c溶解；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b极上产生大量气泡。四块金属的 活动性顺序是 A．a>c>d>b B．c>a>b>d C．a>c>b>d D．c>a>d>b 3．某原电池反应的离子方程式为Fe+ 2H+ Fe2++H2↑，则下列说法中正确的是 A．用HNO3作电解质溶液 B．用锌作原电池正极 C．用铁作负极，铁质量不断减少 D．用铜作原电池正极 4．下列反应可用于设计原电池的是 A．H2SO4＋2NaOH Na2SO4＋2H2O B．2FeCl3＋Fe 3FeCl2 C．Mg3N2＋6H2O 3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ D．NaCl＋AgNO3 NaNO3＋AgCl↓ 5．一个由锌片和石墨棒作为电极的原电池，电极反应分别是： 锌片：2Zn + 4OH− −4e− 2ZnO + 2H2O 石墨：2H2O + O2 + 4e− 4OH− 下列说法中不正确的是 A．电解质溶液为酸性溶液 B．锌片是负极，石墨棒是正极 C．电池反应为 2Zn + O2 2ZnO D．该原电池工作一段时间后石墨棒附近溶液的 pH 增大 6．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。 _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 7．图为一原电池装置，下列叙述中正确的是 A．该装置中电子由 Zn 电极流向 Cu 电极，溶液中的 通过盐桥移向 Zn 极 B．将上述装置中的 Zn 棒和 Cu 棒同时浸入 CuSO4 溶液，电流表的指针偏转幅度变小，且很快减弱 C．将烧杯内溶液对换，电流表指针发生偏转 D．将盐桥改为铜导线连接两种溶液，电流由 Cu 电极移向 Zn 电极 8．如图所示，杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中 保持平衡，然后小心地向水槽中央滴入浓 CuSO4 溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是 (实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化) A．杠杆为导体和绝缘体时，均为 A 端高，B 端低 B．杠杆为导体和绝缘体时，均为 A 端低，B 端高 C．当杠杆为绝缘体时，A 端低，B 端高；为导体时，A 端高，B 端低 D．当杠杆为绝缘体时，A 端高，B 端低；为导体时，A 端低，B 端高 9．已知某原电池的电极反应是 Fe – 2e− Fe2+，Cu2+ + 2e− Cu，据此设计该原电池，并回答问题。 2 4SO − （1）若原电池装置为图中甲： ①电极材料 A 是 ，B 是 (写名称)。 ②观察到 A 电极的现象是 。 （2）若原电池装置为图中乙： ①电极材料 X 是 (填序号，下同)。 a．铁 b．铜 c．石墨 ②电解质 Y 是 。 a．FeSO4 b．CuSO4 c．CuCl2 10．[2016 上海]图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中，x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y 轴表示 A．铜棒的质量 B．c(Zn2+) C．c(H+) D．c( ) 1．D 【解析】A 项，负极上发生氧化反应。B 项，电流的方向应是正极−导线−负极。C 项，盐桥不能用导线 代替。 2．A 【解析】该题考查根据原电池原理比较金属的活动性强弱。较活泼的金属为负极，被氧化溶解；相对 不活泼的金属为正极，冒气泡或析出金属。所以，四块金属的活动性顺序是a>c>d>b。 3．CD 【解析】由原电池反应的离子方程式知，电池的负极应为铁，铁在反应中不断被消耗；则正极应是 比铁不活泼的金属（B 被否定），由于反应中放出了氢气并生成了 Fe2+ ，故知电解质溶液不能是有强氧 化性的 HNO3(A 被否定），由以上分析可知正确选项为 C、D。 4．B 【解析】用于设计原电池的化学反应必须属于氧化还原反应，故选 B。 5．A 【解析】由电极反应可知 Zn 发生氧化反应，是原电池的负极，O2 发生还原反应，石墨棒是正极；电 解质溶液应为碱性溶液；随着反应的进行锌片周围 pH 减小，石墨棒周围产生 OH−，pH 增大；两电极反 应相加得总反应式：2Zn+O2 2ZnO。 2 4SO − 6．原电池设计如图所示： 负极：Cu－2e－ Cu2＋ 正极：2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋ 总反应：Cu＋2Fe3＋ Cu2＋＋2Fe2 ＋ 【解析】根据形成原电池的 3 个条件，可知必须选择两个电极的材料和电解质溶液。在反应 2FeCl3＋Cu 2FeCl2＋CuCl2 中，Cu 是被氧化的，应该是原电池负极上发生的反应，Cu 作负极材料最适宜，而正 极只需选活泼性比 Cu 弱的金属或非金属电极即可，可选择石墨电极。Fe3＋在正极上被还原，所以选择 FeCl3 溶液作为电解液。 7．B 【解析】Zn 作负极，Cu 作正极，在外电路中电子由 Zn 电极流向 Cu 电极，在内电路的盐桥中 Cl−移 向 ZnSO4 溶液，K+移向 CuSO4 溶液，A 错误；若将 Zn 棒和 Cu 棒同时浸入 CuSO4 溶液，也构成原电池， 产生电流，但效率不高，电流会很快衰减，B 正确；若将溶液对换，则 Zn 直接将 Cu 置换出来附着在 Zn 表面，不能形成电流，C 错误；因 Cu 导线不能传递离子，用其替换盐桥不能构成闭合电路，不产生电 流，D 错误。 8．D 【解析】若杠杆为导体则构成原电池，铁作负极失电子而溶解：Fe−2e− Fe2+，溶液中 Cu2+在正极( 铜极)得电子生成铜，质量增大，A 端低，B 端高；若杠杆为绝缘体，则铁与 CuSO4 溶液发生置换反应生 成 Cu 覆于表面，质量增大，A 端高，B 端低。 9．（1）①铜(或石墨棒) 铁 ②有红色物质析出（或变粗） （2）①bc ②bc 【解析】（1）结合氧化还原反应的知识可知 Fe−2e− Fe2+是负极反应，故 Fe 作负极，Cu2++2e− Cu 是正极反应，故 A 应是铜或石墨棒，现象是看到有红色物质析出，电极变粗。（2）不含盐桥的原电池 中正极材料是比负极金属活泼性差的金属或导电的非金属，故此时正极是铜或石墨，但负极只能是铁， 电解质溶液是含不活泼金属离子的盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。 10．C 【解析】该装置构成原电池，Zn 是负极，Cu 是正极。A．在正极 Cu 上溶液中的 H+获得电子变为氢 气，Cu 棒的质量不变，错误；B．由于 Zn 是负极，不断发生反应 Zn−2e−=Zn2+，所以溶液中 c(Zn2+)增 大，错误；C．由于反应不断消耗 H+，所以溶液的 c(H+)逐渐降低，正确；D．SO42−不参加反应，其浓 度不变，错误。 一、化学电源 1．定义：将_____________________的装置。 2．分类 一次电池 活性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。 二次电池 放电后可以再___________使活性物质获得再生，如铅蓄电池、铬镍电池。 燃料电池 燃料___________，氧化剂_________________的电池，可以连续地将燃料和氧化剂的化学能 直接转换为电能的化学电池。 3．衡量电池优劣的指标 （1）比能量：_____________________所能输出电能的多少。 （2）比功率：_____________________所能输出功率的大小。 （3）电池的_____________________的长短。 二、一次电池 1．碱性锌锰电池 （1）基本构造 （2）工作原理 负极反应：_____________________； 正极反应：2MnO2+2e−+2H2O 2MnOOH + 2OH−； 总反应：Zn+2MnO2+ 2H2O 2MnOOH+Zn(OH)2。 （3）特点 碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。 2．锌银电池 （1）基本构造及工作原理 （2）工作原理 负极反应：_______________________________________； 正极反应：_______________________________________； 总反应：Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。 （3）特点 比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。 3．锂电池 （1）基本组成 负极：________，正极：MnO2、CuO、FeS2等，电解质：非水溶剂。 （2）特点 比能量高、电压高、工作温度宽，可储存时间长。 三、二次电池（以铅蓄电池为例） 1．基本构造 2．工作原理 （1）放电过程： 负极：_______________________________________； 正极：PbO2+4H++ +2e− PbSO4+ 2 H2O； 总反应：Pb+PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O。 （2）充电过程： 阴极：______________________ （_______反应）； 阳极：PbSO4+2H2O−2e− PbO2+4H++ （________反应）； 总反应：2PbSO4 +2H2O Pb+PbO2+2H2SO4。 2 4SO − （3）铅蓄电池的充、放电过程： Pb+PbO2 +2H2SO4 2PbSO4+2H2O 3．铅蓄电池的优缺点 （1）优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。 （2）缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。 四、燃料电池（以酸性氢氧燃料电池为例） 1．基本构造 2．工作原理 负极反应：_______________________________________； 正极反应：_______________________________________； 电池反应：H2+ O2 H2O。 3．特点 ①能量转换率高，污染小。 ②电极本身不包含________，只是一个催化转化元件。 ③工作时，________和________连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，________不断地被排除。 一、1．化学能变成电能 2．充电 失去电子 得电子 3．（1）单位质量或单位体积 （2）单位质量或单位体积 （3）可储存时间 二、1．（2）Zn+2OH−−2e− Zn(OH)2 2．（2）Zn+2OH−−2e− Zn(OH)2 Ag2O+2e−+H2O 2Ag+2OH− 3．（1）锂 三、2．（1）Pb+ −2e− PbSO4 （2）PbSO4 + 2e− Pb+ 还原 氧化 四、2．H2−2e− 2H+ O2+2H++2e− H2O 3．②活性物质 ③燃料 氧化剂 生成物 1 2 2 4SO − 2 4SO − 1 2 原电池电极反应式的书写 1．书写要遵循的原则 原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电 荷守恒。弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。正极反应、负极反应产物根 据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 2．电极反应式的书写类型 （1）根据装置书写电极反应式。 首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。 （2）给出总反应式，写电极反应式。 各类电极反应式的一般书写步骤为： ①列出物质，标电子的得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。 以 2H2＋O2 2H2O 为例，当电解质溶液为 KOH 溶液时的电极反应式的书写步骤如下： ◆负极反应式的书写 ①根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为 H2，转移电子数为 4e－：2H2－4e－ 4H＋。 ②根据电解质溶液的酸碱性，用 H＋或 OH－或其他离子配平，使两边电荷总数相等：2H2－4e－＋4OH－ 4H2O。 注意啦：在碱性溶液中，电极反应式不出现 H＋。 ③利用 H2O 使两边的元素守恒，即得：2H2－4e－＋4OH－ 4H2O。 ◆正极反应式的书写 ①O2＋4e－ 2O2－。 ②O2＋4e－＋2H2O 4OH－，注意在碱性溶液中提供 H＋使 O2－变为 OH－的是水，要写成化学式的形式。 将正负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。 （3）可充电电池电极反应式的书写 书写可充电电池电极反应式时，由于电极都参加反应，且正方向、逆方向反应都能反应，所以要明确电池 和电极，放电为原电池，充电为电解池；原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升 高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。 （4）给出电极反应书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等然后将 两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不能共存的离子，如 H＋和 OH－、Pb2＋和 SO2－4 ，要写成反应后的物质如 H2O、PbSO4。 注意啦：解答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最 后分别写出正极反应式和负极反应式，从而作出合理的判断。 依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s) Cu2+(aq)+2Ag(s)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________；电解质溶液Y是________； （2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为_______________________________________；X电极 上发生的电极反应为________________； （3）外电路中的电子是从________电极流向________电极。 【解析】由电池反应2Ag+(aq) +Cu(s) Cu2+(aq) + 2Ag(s)可知：Cu−2e− Cu2+发生氧化反应，所以负极 材料必须选择Cu。外电路电子从负极出发，流向正极，因此电子从铜极出发流向银极。 【答案】（1）Cu AgNO3溶液 （2）正 Ag++e− Ag Cu −2e− Cu2+ （3）铜 银 1．下列有关化学电池的说法中正确的是 A．化学电池只能将化学能转化为电能 B．燃料电池能将全部化学能转化为电能 C．锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长 D．一次电池包括干电池和蓄电池 2．一些废电池必须进行集中处理，其首要原因是 A．为了回收利用电池外壳的金属材料 B．防止汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C．不使电池中渗出的电解质溶液腐蚀其他物品 D．回收其中的石墨电极 3．氢氧燃料电池是一种污染小、效率高的新型化学电源，可用于航天器上，其总反应的化学方程式为2H2+O2 2H2O。该电池的负极反应式可表示为 A．2H2−4e− 4H+ B．4H++4e− 2H2↑ C．2H2O+O2+4e− 4OH− D．4OH−−4e− 2H2O+O2↑ 4．下列关于铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时，正极发生的电极反应是 Pb(s)+ (aq) PbSO4(s)+2e− B．放电时，该电池的负极材料是铅板 C．充电时，电池中硫酸的浓度不断减小 D．充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e− Pb(s)+ (aq) 5．镍（Ni）镉（Cd）可充电的电池，放电时，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，电极反应分别是 Cd + 2OH−−2e− Cd(OH)2；2NiO(OH) +2H2O+2e− 2Ni(OH)2+2OH−。下列说法不正确的是 A．电池放电时，负极周围溶液的pH不断减小 B．电池放电时总反应是Cd + 2NiO(OH) + 2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 C．电池充电时，镉（Cd）元素被氧化 D．电池充电时，电池的正极和电源的正极相连接 6．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取 Cl2(提示：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑)，已 知铅蓄电池放电时发生如下反应： 负极：Pb + −2e− PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + +2e− PbSO4 +2H2O 今若制得 0.050 mol Cl2，电池内消耗的 H2SO4 的物质的量至少是 2 4SO − 2 4SO − 2 4SO − 2 4SO − A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.10 mol D．0.20 mol 7．生物燃料电池(BFC)是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是 A．C2 极为电池正极 B．C1 极的电极反应式为：C2H5OH + 3H2O – 12e− 2CO2 + 12H+ C．电子由 C2 极经外电路导线流向 C1 极 D．稀硫酸中的 H+向 C2 极移动 8．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．反应 CH4+H2O 3H2+CO，每消耗 1 mol CH4 转移 12 mol 电子 B．电极 A 上 H2 参与的电极反应为：H2+2OH−−2e− 2H2O C．电池工作时， 向电极 B 移动 D．电极 B 上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e− 2 9．可用于电动汽车的铝−空气燃料电池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液，铝合金为负极，空气电 极为正极。下列说法正确的是 A．以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时，正极反应均为 O2+2H2O+4e− 4OH− B．以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为 Al+3OH−−3e− Al(OH)3 C．以 NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变 2 3CO − 2 3CO − D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 10．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生 物电池的说法错误的是 A．正极反应中有 CO2 生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O 11．[2016 全国新课标Ⅱ]Mg−AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 A．负极反应式为 Mg−2e− Mg2+ B．正极反应式为 Ag++e− Ag C．电池放电时 Cl−由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑ 12．[2016 海南]某电池以 K2FeO4 和 Zn 为电极材料，KOH 溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是 A．Zn 为电池的负极 B．正极反应式为 2FeO42−+ 10H++6e− Fe2O3+5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时 向负极迁移 13 ． [2016 四 川 ] 某 电 动 汽 车 配 载 一 种 可 充 放 电 的 锂 离 子 电 池 。 放 电 时 电 池 的 总 反 应 为 ： Li1−xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是 A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为 LixC6−xe−= xLi++ C6 C．充电时，若转移 1 mol e−，石墨 C6 电极将增重 7x g D．充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2−xe−=Li1−xCoO2+Li+ OH− 14．[2016 浙江卷]金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车 和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O 4M(OH) n。已知：电池的 “理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是 A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B．比较 Mg、Al、Zn 三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高 C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne– 4M(OH)n D．在 Mg–空气电池中，为防止负极区沉积 Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 1．C 【解析】蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)。燃料电池 的能量转换率超过 80%，但不可能 100%转换。蓄电池可重复使用，属于二次电池。 2．B 【解析】废电池中汞、镉和铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染，必须进行集中处理。 3．A 【解析】氢气是负极燃料，在反应中失去电子，A项正确。 4．B 【解析】铅蓄电池充放电总反应为 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)。放电时 Pb 作负 极，电极反应为 Pb(s)−2e−+ (aq) PbSO4(s)，正极反应为 PbO2(s)+2e−+4H+(aq)+ (aq) PbSO4(s)+ 2H2O(l)。充电时，H2SO4 的浓度不断增大，阳极上失去电子发生氧化反应。 5．C 【解析】C项，充电时，Cd(OH)2+2e− Cd+2OH−，所以镉元素应被还原。 6．C 【解析】欲求消耗 H2SO4 的物质的量，可以根据铅蓄电池放电时的总反应 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，每生成 1 mol Cl2，转移电子 2 mol，现需转移电子 0.050 mol×2=0.10 mol，由铅蓄电池反 应可知每转移 0.10 mol 电子，将消耗 H2SO4 0.10 mol。 2 4SO − 2 4SO − 7．C 【解析】该燃料电池中 C1 极通入乙醇，失电子作负极，C2 极通入氧气，得电子作正极；电子由 C1 极 流出，经外电路流入 C2 极，故 C 项错误。 8．D 【解析】CH4 中的 C 为−4 价，反应后生成的 CO 中 C 为+2 价，每消耗 1 mol CH4 转移 6 mol e−，A 项 错误；从装置图看，电池工作过程中没有 OH−参与，B 项错误；该燃料电池中，电极 B 为正极，电极 A 为负极，电池工作时， 移向负极，C 项错误；在电极 B 上 O2 得到电子与 CO2 反应转化为 ，D 项正确。 9．A 【解析】电池工作时，正极上 O2 得到电子被还原，电极反应为 O2+2H2O+4e− 4OH−，A 项正确； 电解液为 NaOH 溶液时，在负极上产生的是 NaAlO2，而不是 Al(OH)3，B 项错误；电池总反应为 4Al+3O2+4NaOH 4NaAlO2+2H2O，消耗 NaOH，电解液的 pH 减小，C 项错误；电池工作时，电子通 过外电路由负极流向正极，D 项错误。 10．A 【解析】负极发生氧化反应，生成 CO2 气体，A 项错误；微生物电池中的化学反应速率较快，即微 生物促进了反应中电子的转移，B 项正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C 项正确； 电池总反应是 C6H12O6 与 O2 反应生成 CO2 和 H2O，D 项正确。 11．B 【解析】根据题意，电池总反应式为：Mg+2AgCl MgCl2+2Ag，正极反应为：2AgCl+2e− 2Cl−+ 2Ag，负极反应为：Mg−2e− Mg2+，A 项正确，B 项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C 项正确；由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑，D 项正确；答案选 B。 12．AD 【解析】A．根据化合价升降判断，Zn 化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4 为正极材料，正 确；B．KOH 溶液为电解质溶液，则正极反应式为 2FeO42− +6e−+8H2O 2Fe(OH)3+10OH−，错误； C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D．电池工作时阴离子 OH−向负极迁移，正确；故 选 AD。 13．C 【解析】A、放电时，阳离子在电解质中向正极移动，故正确；B、放电时，负极失去电子，故正确； C、充电时，若转移 1 mol 电子，则石墨电极上溶解 1/x mol C6，电极质量减少，故错误；D、充电时阳 极失去电子，为原电池的正极的逆反应，故正确。 14．C 【解析】A、多孔电极可以增加氧气与电极的接触，使氧气充分反应，故正确；B、24 克镁失去 2 摩 尔电子，27 克铝失去 3 摩尔电子，65 克锌失去 2 摩尔电子，所以铝−空气电池的理论比能量最高，故正 确；C、根据题给放电的总反应 4MnO2+2nH2O 4M(OH)n，氧气在正极得电子，由于有阴离子交换膜， 正极反应式为 O2+2H2O+4e– 4OH−，故错误；D、负极是金属失去电子生成金属阳离子，因为镁离子 或铝离子或锌离子都可以和氢氧根离子反应生成氢氧化物沉淀，说明应采用中性电解质或阳离子交换膜， 2 3CO − 2 3CO − 防止正极产生的氢氧根到负极区反应，故正确。答案选 C。 一、电解 CuCl2 溶液 1．实验现象和结论 实验现象 结论 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液在导电，形成闭合回路 与负极相连的石墨棒上覆盖了一层________ 析出__________________ 与正极相连的石墨棒上有刺激性气味的气体 产生，湿润的碘化钾淀粉试纸____________ 产生了_________________ 2．实验原理分析 （1）通电前，Cu2+、H+、Cl−以及 OH−在溶液中作____________________，通电时，在电场的作用下，这 些离子改作____________________。即 Cl−、OH−趋向___________________，Cu2+、H+趋向________。 （2）两个电极上的反应和总反应： 阳极：___________________________(_______________反应)； 阴极：___________________________(_______________反应)； 总反应：___________________________________。 （3）结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的_________________过程。 二、电解原理 1．电解 使电流通过_____________________而在两个电极上引起____________________的过程。 2．电解池 （1）定义：将_________________转化为__________________________的装置。 （2）构成： ①_________________________电源； ②_________________________溶液或熔融_____________________； ③两个电极： 阳极：与电源______________相连的电极， 阴极：与电源______________相连的电极； ④形成_______________________________。 （3）电子流向：电子从电源的____________极沿导线流入电解池的_____________极，经过阴、阳离子 定向运动形成的内电路，再从电解池的____________极流出，并沿导线流回电源的_____________极。 一、1．红色物质 金属铜 变蓝 氯气 2．（1）自由运动 定向运动 阳极 阴极 （2）2Cl−−2e− Cl2↑ 氧化 Cu2++2e− Cu 还原 CuCl2 Cu+Cl2↑ （3） 电解 二、1．电解质溶液 氧化还原反应 2．（1）电能 化学能 （2）①直流 ②电解质 电解质 ③ 正极 负极 ④闭合回路 （3）负 阴 阳 正 一、电解池阴阳极的判断及电极反应式的书写 1．阴、阳极的判断 （1）由电源的正、负极判断：与电源负极相连的是电解池的阴极；与电源正极相连的是电解池的阳极。 （2）由电极现象确定：通常情况下，在电解池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，则该电极发生 氧化反应，为阳极；某一电极质量不断增加或电极质量不变，则该电极发生还原反应，为阴极。 （3）由反应类型判断：失去电子发生氧化反应的是阳极；得到电子发生还原反应的是阴极。 2．电解池中电极反应式和总反应式的书写 阳极→电子流出→失去电子→发生氧化反应；阴极→电子流入→得到电子→发生还原反应。 以石墨电极电解 CuCl2 溶液为例： 阳极：2Cl－－2e－ Cl2↑(氧化反应)；阴极：Cu2＋＋2e－ Cu(还原反应)； 总反应：CuCl2 Cu＋Cl2↑。 注意啦：以惰性电极电解电解质水溶液，除了要考虑电解质溶液外，还要注意增加水电离的 H＋和 OH−，并对离子分组排序，即阳离子放电顺序和阴离子放电顺序两组。按照各组首先放电的离子书写电极方 程式，合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 以石墨为电极，电解 KI 溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是 A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的 pH 变小 【解析】阴离子在阳极的放电能力是 I－＞OH－；阳离子在阴极的放电能力是 H＋＞K＋，所以该电解反应的 方程式是 2KI＋2H2O I2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质 遇淀粉溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱 性增强，所以溶液的 pH 变大。因此选项是 D。 【答案】D 二、电解产物的判断 1．阳极产物的判断 ①若阳极由活性材料（除 Pt、Au 外的其他金属）做成，则阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳 离子的反应； ②若阳极由 C、Pt、Au 等惰性材料做成，则阳极反应是电解液中的阴离子在阳极失去电子被氧化的反应。 阴离子失去电子能力的大小顺序为 S2−＞I−＞Br−＞Cl−＞OH−＞含氧酸根离子。 2．阴极产物的判断 阴 极 反 应 一 般 是 溶 液 中 的 阳 离 子 得 到 电 子 的 还 原 反 应 ， 阳 离 子 得 到 电 子 能 力 的 大 小 顺 序 为 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的，放电情况与离子性质、溶液浓度、电流强度和电极材料有关。 在理解以上放电顺序时要特别注意，如 Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋在 H＋浓度较小时放电能力排在 H＋前面， 在 H＋浓度较大时放电能力排在 H＋后面。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只在熔融状态下放电，而在水溶液里不 放电。 3．解答有关电解问题的方法 （1）首先要判断是否为电解池，有外接直流电源则为电解池，否则不是电解池。 （2）对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化；若为金属(除 Au、Pt 外)电极，则被氧化的是电极本身。 （3）若溶液中的阴、阳离子有多种，应依据离子放电顺序判定什么离子先放电，什么离子后放电，并写 出电极方程式。 （4）根据电极方程式解答相关问题。 4．电解后电解质溶液的恢复 解决电解质溶液恢复原状的问题，可以按照下面两个步骤进行： （1）首先确定电极产物，如果是活性电极（金属活动性顺序中 Ag 以前的金属），则电极材料失去电子， 电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进 行判断。 （2）恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物 的化合物。如用惰性电极电解 CuSO4 溶液，要恢复电解质溶液，可向电解后的溶液中加入 CuO，也可以 加入 CuCO3。但不能加入 Cu(OH)2，因 Cu(OH)2 能与生成的 H2SO4 反应使水的量增加。加入物质的物质 的量需根据电路中的电子守恒进行计算。 电解装置如图所示，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通 电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH－ ＋5I－＋3H2O。下列说 法不正确的是 A．右侧发生的电极方程式：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－ 3IO− B．电解结束时，右侧溶液中含有 C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2O KIO3＋3H2↑ D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变 【解析】电解的电极反应为：左侧溶液变蓝色，说明发生反应：2I－－2e－ I2，所以左侧为阳极区，右侧 为阴极区，溶液中的 H＋得电子，电极反应式为 2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，A 正确；左侧蓝色变浅是因 为 OH－通过阴离子交换膜移向左侧，发生反应：3I2＋6OH－ ＋5I－＋3H2O，故为保证溶液呈电中性， 左侧产生的 移向右侧，B 正确；阴阳极电极反应式相加可得总式，C 正确；如果用阳离子交换膜代替阴 离子交换膜：阳极：2I－－2e－ I2；阴极：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，左侧负电荷减弱，右侧负电荷增 多，所以为保证电中性，溶液中的阳离子移向右侧，电解槽内不会发生反应：3I2＋6OH－ ＋5I－＋3H2O， D 错误。故答案为 D。 【答案】D 1．下列说法中不正确的是 A．不能自发进行的氧化还原反应，一般可以通过电解实现 B．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 C．电解池和原电池中均发生氧化还原反应 D．电解、电离、原电池均需要通电 2．下列叙述中正确的是 ①电解池是将化学能转变成电能的装置 ②原电池是将电能转变成化学能的装置 ③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ④电解池中两个电极的材料可以相同 A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③ 3．用惰性电极电解 AgNO3 溶液一段时间后，下列说法中正确的是 A．电解过程中阳极质量不断增加 B．电解过程中溶液 pH 不断升高 3IO− 3IO− 3IO− 3IO− C．此时向溶液中加入适量的 Ag2O 固体可使溶液恢复电解前的状况 D．电解后两极产生的气体体积比为 2：1 4．在盛有 Na2CO3 饱和溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一定时间后 A．溶液的 pH 将增大 B．钠离子数和碳酸根离子数的比值变小 C．溶液浓度增大并有晶体析出 D．溶液浓度不变，有晶体析出 5．分析如图所示装置，完成下列各题。 （1）一段时间后，可能发现的现象是：甲池，Zn 棒逐渐溶解，石墨棒上有____________产生。与 Zn 棒 相连的石墨棒质量____________ (填“增大”“减小”或“不变”)。 （2）甲池 Zn 极为____________极，电极反应式：____________________________________。 乙池中 C1 为____________极，电极反应式：____________________________________。 乙池总反应式：____________________________________。 6．某溶液中含有两种溶质 NaCl 和 H2SO4，它们的物质的量之比为 3：1，用石墨作电极电解该溶液时，根 据电极产物，可明显分为三个阶段，下列叙述中不正确的是 A．阴极只析出 H2 B．阳极先析出 Cl2，后析出 O2 C．电解最后阶段为电解水 D．溶液 pH 不断增大，最后为 7 7．将含有 KCl、CuBr2、Na2SO4 三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论： ①溶液中几乎没有 Br− ②电解质溶液为无色 ③最终溶液显碱性 ④K+、Na+和 的浓度几乎没有变化，其中正确的是(设 Cl2、Br2 全部从溶液中逸出) A．①②③ B．③ C．①④ D．①②③④ 8．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次盛放 100 g 5.00%的 NaOH 溶液、足量的 CuSO4 溶液和 100 g 10.00%的 K2SO4 溶液，电极均为石墨电极。 2 4SO − （1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中 K2SO4 溶液的浓度变为 10.47%，乙中 c 电极质量增加。据此 回答问题： ①电源的 N 端为____________极； ②电极 b 上发生的电极反应为____________________________________； ③列式计算电极 b 上生成的气体在标准状况下的体积：____________________________________； ④电极 c 的质量变化是____________g； ⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化？ 简述其原因： 甲溶液____________________________________________________________； 乙溶液____________________________________________________________； 丙溶液____________________________________________________________。 （2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行？为什么？ 1．D 【解析】电离不需要通电，而是在溶于水或熔融状态下发生的；原电池反应是自发进行的氧化还原反 应，也不需要通电。 2．B 【解析】电解质溶液导电发生了氧化还原反应，是化学变化；金属和石墨导电仅是电子的定向移动， 是物理变化。电解池的两级只要能导电即可，材料可以相同，也可以不同。 3．C 【解析】用惰性电极电解 AgNO3 溶液，总的电解方程式为 4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3。 由化学方程式可知：阴极上析出银，阳极上放出氧气，故 A、D 错误；由于生成 HNO3，溶液的 pH 不断 减小，B 错误；要使溶液恢复电解前的状况，要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O+4HNO3 4AgNO3+2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复电解前的状况，C 正确。 4．D 【解析】在 Na2CO3 溶液中，存在 Na+、 、H+和 OH−，放电顺序：H+>Na+，OH−> ，电解 Na2CO3 2 3CO − 2 3CO − 溶液实际是电解水，又知 Na2CO3 溶液为饱和溶液，电解时消耗了水，溶剂减少，溶解的溶质也减少， 故有晶体析出，但溶液浓度不变。 5．（1）气体(或气泡) 增大 （2）负 Zn−2e− Zn2+ 阳 2Cl− −2e− Cl2↑ CuCl2 Cu+Cl2↑ 【解析】根据原电池和电解池的形成条件可知，甲是原电池，乙是电解池，甲中 Zn 作负极，所以乙中 与 Zn 相连的 C2 是阴极，C1 是阳极。 6．D 【解析】一是弄清分阶段电解的实质；二是应注意题设条件中的量。电解质溶液中，n(Na+)：n(Cl−)： n(H+)：n( )=3：3：2：1，三个阶段分别相当于电解 HCl→NaCl→H2O。开始电解 HCl，产生 H2 和 Cl2 ，之后电解 NaCl 也产生 H2 和 Cl2，同时溶液中产生 NaOH，最后是电解水，溶液的 pH 不断增大且 pH>7 ，阴极只放出 H2。 7．A 【解析】溶液中存在的阴离子有：Cl−、Br−、 、OH−，阳离子有：K+、Cu2+、Na+、H+。因用铂 电极电解足够长的时间，阴离子中首先放电的是 Br−，其次是 Cl−，最后是 OH−， 在溶液中不放电； 阳离子中先放电的是 Cu2+，其次是 H+。所以先电解 CuBr2，阳极逸出 Br2，阴极析出 Cu，当 CuBr2 电解 完毕时，相当于继续电解 HCl(H+来自于水中)，当 Cl−被消耗尽时，则继续电解水。由于 Cu2+转化为单质 铜，电解液变为无色；Cl−放电时，水电离出的 H+放电，使溶液中的 c(OH−)增大；由于水被消耗，c(K+) 、c(Na+)和 c( )会增大。 8．（1）①正 ②4OH− −4e− 2H2O+O2↑ ③水减少的质量：100 g− ≈4.5 g，生成 O2 体积： ×22.4 L·mol−1=2.8 L ④16 ⑤碱性增强，因为电解后，水量减少，溶液中 NaOH 浓度增大 酸性增强，因为阳极上 OH− 放电生成 O2，溶液中 H+浓度增大 酸碱性大小没有变化，因为 K2SO4 是强酸强碱盐，浓度增大不影 响溶液的酸碱性 （2）能继续进行，因为 CuSO4 溶液已转变为 H2SO4 溶液，再电解相当于电解水。 【解析】（1）①乙中 c 电极质量增加，说明 c 处发生的反应为：Cu2++2e− Cu，c 电极为阴极，则 M 为负极，N 为正极。②甲中是 NaOH 溶液，电解的实质是电解水，b 极上发生的电极反应为：4OH−−4e− 2H2O+O2↑。而要求算出 b 电极上产生气体的体积，就必须先根据丙中 K2SO4 浓度的变化计算出转移 电子的数目。设丙中电解水的质量为 x g，由电解前后溶质质量相等可得：100×10%=(100−x)×10.47%， 2 4SO − 2 4SO − 2 4SO − 2 4SO − 100 g 10% 10.47% × 1 4.5 1 18 g mol 2 g − ×⋅ x≈4.5g，所以整个反应转移了 0.5 mol 电子，根据电解方程式可计算出 b 电极放出的 O2 为 0.125 mol，其 体积为 2.8 L，c 电极上析出的铜为 0.25 mol，其质量为 16 g。⑤甲中电解的是水，NaOH 浓度增大；乙 中水电离出来的 OH−放电，H+浓度增大；丙中电解的也是水，虽然 K2SO4 浓度变大，但 pH 不变。 （2）铜全部析出后，溶液中含有 H2SO4，电解仍可进行。 一、电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 1．电极反应 在 NaCl 溶 液 中 存 在 着 __________________________ 四 种 离 子 ， 且 阴 、 阳 离 子 的 放 电 顺 序 为 ： _____________>_____________，_____________>_____________。则阴、阳两级的电极反应分别为：阴 极：_____________，发生_______反应；阳极：_________________________，发生_____反应。 2．总反应 化学方程式：_______________________________。 离子方程式：________________________________。 二、电镀 1．定义 应用_____________原理在某些金属表面镀上一薄层_____________或_____________的方法。 2．目的 使金属增强_____________，增加_____________和_____________。 3．电镀池的组成 待镀的金属制品作_____________极，镀层金属作_____________极，含有_____________的溶液作电解 质溶液(即电镀液)。 三、电解精炼铜 四、电冶金 1．金属冶炼的本质 使矿石中的_____________获得电子，从它们的化合物中_____________出来，可表示为_____________。 2．电冶金 电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些_____________单质的制取，如冶炼_____________等。 3．电解熔融的氯化钠 阳极反应：__________________________； 阴极反应：__________________________； 总反应：____________________________。 一、1．Na+、Cl−、H+、OH− Cl− OH− H+ Na+ 2H++2e− H2↑ 还原 2Cl−−2e− Cl2↑ 氧化 2．2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 2Cl−+2H2O 2OH−+H2↑+ Cl2↑ 二、1． 电解 其他金属 合金 2．抗腐蚀能力 美观 表面硬度 3．阴 阳 镀层金属离子 三、纯铜 粗铜 Cu2++2e− Cu Cu−2e− Cu2+ CuSO4 溶液 四、1．金属离子 还原 Mn++ne− M 2．活泼金属 钠、镁、钙、铝 3．2Cl−−2e− Cl2↑ 2Na++2e− 2Na 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 原电池与电解池比较 原电池 电解池 定义 将化学能转化为电能的装置 将电能转化为化学能的装置 装置举例 形成条件 （1）两个活动性不同的电极； （2）电解质溶液（电极插入其中并与其 发生反应）； （3）形成闭合回路； （4）自发发生的氧化还原反应 （1）与直流电源相连的两个电极； （2）两电极插入电解质溶液中； （3）形成闭合回路 电极名称 负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属（或非金属导体及金 属氧化物等） 阳极：与电源正极相连的电极； 阴极：与电源负极相连的电极 电极反应 负极（氧化反应）：金属原子失电子； 正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电 子 阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电 子，或金属电极本身失电子； 阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电 子 电子流向 负极 正极 电源负极 阴极； 电源正极 阳极 离子流向 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 阳离子向阴极移动；阴离子向阳极移动 下图能验证氯化钠溶液(含酚酞)阳极电解产物的装置(均为石墨电极)是 导线 导线 导线 【解析】电解 NaCl 溶液的总反应为 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，观察四个选项，只有 C、 D 能验证产物 Cl2，而 Cl2 为氧化产物，应在阳极析出，由此得装置右端连的是电源的正极，由电子流向得 C 错，D 对。 【答案】D 1．下列有关电解原理的说法中不正确的是 A．电解饱和食盐水时，一般用铁作阳极，碳作阴极 B．电镀时，通常用待镀的金属制品作阴极，用镀层金属作阳极 C．对于冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法 D．电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极 2．将两个铂电极插入 500 mL CuSO4 溶液中进行电解，通电一段时间后，某一电极质量增加 0.064 g(设电解 时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为 A．4×10−3 mol/L B．2×10−3 mol/L C．1×10−3 mol/L D．1×10−7 mol/L 3．某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。如图所示，滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿， 然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述中正确 的是 A．铅笔端作阳极，发生还原反应 B．铂片端作阴极，发生氧化反应 C．铅笔端有少量氯气产生 D．a 是负极，b 是正极 4．1 L 0.1 mol/L AgNO3 溶液在以 Ag 作阳极，Fe 作阴极的电解槽中电解，当阴极增重 2.16 g 时。下列判断 中正确的是(设电解按理论进行，溶液不蒸发) A．溶液的浓度变为 0.08 mol/L B．阳极上产生 112 mL O2(标准状况) C．转移的电子数是 1.204×1022 D．反应中有 0.01 mol 的 Ag 被氧化 5．如图所示，甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法中正确的是 A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应 B．甲装置中盐桥的作用是使反应过程中 ZnSO4 溶液和 CuSO4 溶液保持电中性 C．乙装置中铁极的电极反应式为：2Na – 2e− 2Na+ D．乙装置中 B 是氯气出口，A 是钠出口 6．下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是 A．装置中的离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 B．装置中出口①处的物质是氢气，出口②处的物质是氯气 C．除去杂质后的氢氧化钠溶液从出口 B 处导出 D．转移 0.8 mol 电子时产生氢气 8.96 L(标准状况) 7．如图，X 和 Y 均为石墨电极。 （1）若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为 ；电解过程 中 (填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。 （2）若电解液为 500 mL 含 A 溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到 X 电极表面有红色的固态物质 生成，Y 电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出 X 电极，洗涤、干燥、称 重，电极质量增加 1.6 g。 ①电解后溶液的 pH 为 ；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的 ( 填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变) ②Y 电极产生气体的体积为 L。 8．[2016 全国新课标Ⅰ]三室式电渗析法处理含 Na2SO4 废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为 离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na+和 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被 阻挡不能进入中间隔室。 下列叙述正确的是 A．通电后中间隔室的 离子向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B．该法在处理含 Na2SO4 废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品 C．负极反应为 2H2O − 4e– O2+4H+，负极区溶液 pH 降低 D．当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2 生成 9．[2016 全国新课标Ⅲ]锌−空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2Zn+O2+4OH–+2H2O 2Zn(OH) 。下列说法正确的是 A．充电时，电解质溶液中 K+向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中 逐渐减小 C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–−2e– Zn(OH) D．放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L（标准状况） 1．A 【解析】电解饱和食盐水时，Fe 不可作阳极，否则会发生反应：Fe−2e− Fe2+。 2．A 【解析】根据总反应方程式，有 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4～4H+ 2×64 g 4 mol 2- 4SO 2- 4SO 2 4 − (OH )c − 2 4 − 0.064 g x x=0.002 mol，c(H+)= =4×10−3 mol/L。 3．D 【解析】电解饱和食盐水实验中阳极发生氧化反应，生成氯气，阴极发生还原反应生成氢气，由电极 反应式可知，在阴极氢离子放电，生成氢氧化钠，出现红色字迹，所以铅笔作阴极，a 为电源负极，故 选 D。 4．C 【解析】在 Fe 上镀银，电解质溶液的浓度保持不变，由于在阴极析出 2.16 g Ag，即为 0.02 mol，则 阳极减少 0.02 mol 的 Ag，转移的电子数为 0.02NA，即为 1.204×1022。 5．B 【解析】甲装置为原电池，Zn 为负极，发生氧化反应，Cu 为正极，发生还原反应，A 错误；乙装置 中铁为阴极，发生反应 2Na++2e− 2Na，C 错误；石墨为阳极，发生反应 2Cl− −2e− Cl2↑，A 为 Cl2 出口，B 是 Na 出口，D 错误。 6．B 【解析】若装置中的离子交换膜让阴离子通过，则在阴极区产生的 NaOH 中混有 NaCl，导致电解产 物不纯，A 项正确；装置出口①处(阳极)的物质为氯气，出口②处(阴极)的物质是氢气， B 项错误；氢 氧化钠溶液在装置右侧生成，故除去杂质后的氢氧化钠溶液从出口 B 处导出，C 项正确；当转移 0.8 mol 电子时产生氢气 0.4 mol，即 8.96 L(标准状况)，D 项正确。 7．(1)2Cl−+2H2O 2OH−+Cl2↑+H2↑ 阴 (2)①1 CuO(或 CuCO3) ②0.28 【解析】(1)电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl−+2H2O 2OH−+Cl2↑+H2↑，在阴极区生成 NaOH，使 酚酞溶液变红。 (2)在电解过程中析出红色固体，说明溶液中含有 Cu2+；Y 电极上析出无色气体，应该是 O2，电解离子 方程式：2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+。 ①根据电解离子方程式得：n(H+)=2n(Cu2+)=2× =0.05 mol，故溶液中 c(H+)= = 0.1 mol·L−1，溶液的 pH=1。要使溶液恢复到以前，可以加入 CuO 或 CuCO3。 ②根据电解离子方程式得：n(O2)= ×n(Cu)=0.0125 mol，在标准状况下的体积 V(O2)=22.4 L· mol−1× 0.0125 mol=0.28 L。 0.002 mol 0.5 L 1 1.6 g 64 g mol−⋅ 0.05 mol 0.5 L 1 2 8．B 【解析】A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在电解池中阴离子会向正电荷较多 的阳极区定向移动，因此通电后中间隔室的 向正极迁移；在正极区带负电荷的 OH−失去电子，发生 氧化反应而放电，由于破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中 c(H+)>c(OH−)，所以正极区溶液酸性增强， 溶液的 pH 减小，错误；B．阳极区氢氧根放电，溶液中产生硫酸，阴极区氢离子获得电子，发生还原反 应而放电，破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中 c(OH−)>c(H+)，所以产生氢氧化钠，因此该法在处理 含 Na2SO4 废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品，正确；C．负极区氢离子得到电子，使溶液中 c(OH−)>c(H+)，所以负极区溶液 pH 升高，错误；D．当电路中通过 1 mol 电子的电量时，根据整个闭合 回路中电子转移数目相等可知，反应产生氧气的物质的量 n(O2)=1 mol÷4=0.25 mol，错误。 9．C 【解析】A、充电时阳离子向阴极移动，故错误；B、放电时总反应为：2Zn+O 2+4KOH+2H2O 2K2Zn(OH)4，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的 增大，故错误；C、放电时，锌在负极失去电 子，故正确；D、标准状况下 22.4 L 氧气的物质的量为 1 mol，对应转移 4 mol 电子，故错误。 一、金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀： （1）概念：金属与周围的__________________物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 （2）本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生________反应）：M −ne− Mn+ 。 （3）金属腐蚀的类型。 ①化学腐蚀 金属跟接触到的_______________(如SO2、Cl2、O2等）或_______________液体（如石油）等直接发生化 学反应而引起的腐蚀。 ②电化学腐蚀 不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生________反应，比较活泼的金属失去电子被________的腐蚀。 电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 2．钢铁的电化学腐蚀： （1）腐蚀类型 2- 4SO (OH )c − 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 发生条件 水膜酸性较强 水膜弱酸性、中性或碱性 正极反应 2H++2e− H2↑ O2+2H2O+4e− 4OH− 负极反应 Fe−2e− Fe2+ 2Fe−4e− 2Fe2+ 总反应 Fe+2H+ Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2 最终生成铁锈（主要成分为Fe2O3•xH2O)，反应如下：_______________________， 2Fe(OH)3 Fe2O3•xH2O+(3−x)H2O （2）钢铁的吸氧腐蚀实验 实验操作 实验现象 实验结论 导管中____________________，铁 钉表面有________生成 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原 电池，铁钉发生________腐蚀 二、金属的防护 1．金属的电化学防护： （1）牺牲阳极的阴极保护法：利用________原理，让被保护金属作________，另找一种活泼性较强的金 属作________。如图所示： （2）外加电流的阴极保护法：利用________原理，把被保护的钢铁设备作为________极，用惰性电极作 为辅助________极，在电解质溶液里，接外加________。 如图所示： 2．金属防护的其他方法： （1）改变金属的结构：如把金属制成防腐蚀能力强的合金，如不锈钢。 （2）加覆盖保护层：如可采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其他方法使金属与空气、水等 物质隔离，以防止金属被腐蚀。 【答案】一、1．（1）气体或液体 （2）氧化 （3）①干燥气体 非电解质 ②原电池 氧化 2．（1）4Fe(OH)2+O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 （2）有水柱上升 铁锈 吸氧 二、1．（1）原电池 正极 负极 （2）电解池 阴 阳 直流电源 一、化学腐蚀与电化学腐蚀比较 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要) 不纯金属(或合金)跟接触到的电解质溶液所发生的原 电池反应，较活泼金属原子失去电子而被氧化引起的 腐蚀 定义 金属跟接触到的物质(一般是非电解质) 直接发生化学反应而引起的腐蚀 吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀 条件 金属与非电解质直接接触 水膜中溶有 O2，呈极弱酸 性或中性 水膜酸性较强 现象 无电流产生 有微弱电流产生 反应式 例：2Fe＋3Cl2 2FeCl3 负极：Fe－2e－ Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－ 4OH－ 正极： 2H＋＋2e－ H2↑ 联系 两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大 提醒：只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发 生吸氧腐蚀。 如图装置中，U 形管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放 置一段时间。下列有关描述错误的是 A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是 Fe−2e－ Fe2＋ D．a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀 【解析】本题考查了电化学腐蚀中的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，解答时注意电解质的酸碱性。a 为中性环境，发 生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b 中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所 以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故 B 项错。 【答案】B 【名师点睛】钢铁腐蚀时，发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，主要取决于介质的酸碱性，一般来说，当介质为 酸性时，主要发生析氢腐蚀；当介质为碱性、中性或弱酸性时，主要发生吸氧腐蚀。 二、金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护 1．金属腐蚀快慢的判断方法 （1）在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 （2）同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 （3）有无保护措施的：无保护措施的金属腐蚀＞有一定保护措施的金属腐蚀＞牺牲阳极的阴极的金属腐 蚀＞有外接电源的阴极金属腐蚀。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 提醒：对于活动性不同的两金属，活动性越强，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐蚀越快；纯 度越高的金属，腐蚀速率越慢。 2．金属腐蚀的防护方法 （1）改变金属的组成结构。如铁中加入一定比例的铬炼制得铬钢，具有很高的耐腐蚀性。含铬又含镍的 铬镍不锈钢，其耐腐蚀性更好。 （2）在金属表面覆盖一层保护层，使金属与周围具有腐蚀性的气体和电解质溶液隔离，便可保护金属， 防止金属腐蚀。如在金属表面上喷漆、电镀或覆盖搪瓷，使表面钝化等。 （3）电化学保护法。如把金属连接在电源的负极上，用阴极保护法，这样就能消除引起金属腐蚀的原电 池反应；也可在金属上铆接比它更活泼的另一种金属，用牺牲阳极保护法，发生电化学腐蚀时是较活泼 的金属被腐蚀而本身受到保护。 为防止海轮船体被腐蚀，应在船体的水线以下位置嵌上一定数量的锌块。下列说法不正确的是 A．这是利用锌比铁活泼采取的牺牲阳极的阴极保护法 B．这是利用电解原理采用的外加电流的阴极保护法 C．因为锌比铁活泼，所以在锌−铁−海水原电池中，锌是负极，失电子；而铁作正极，被保护 D．要定期更换锌块才能起到保护作用 【解析】船体是钢铁制成的，为防止浸在海水中的钢铁被腐蚀而在船体嵌入锌块，是利用原电池原理，使 活泼的锌在锌−铁−海水原电池中作负极，失电子，而使铁作正极，达到保护船体的目的。这种方法就是牺 牲负极锌而保护正极铁，习惯上叫牺牲阳极的阴极保护法。因为锌在反应中失去电子被消耗，所以要定期 更换。 【答案】B 【名师点睛】钢铁防护的主要措施有：①表面喷漆；②镀锌(原电池原理)；③加入 Cr 等制不锈钢；④连接 外接电源的负极(电解池原理)等。 1．下列说法中正确的是 A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀 C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的 pH 不同，引起的负极反应不同 D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化 2．出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是 A．锡青铜的熔点比纯铜低 B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用 C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程 3．为了防止钢铁腐蚀，下列防护方法正确的是 A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B．在排放海水的铁闸门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中 C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D．在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正极 4．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 A．钢管与电源正极连接，钢管被保护 B．铁遇冷的浓硝酸表面钝化，可保护内部金属不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是 Fe−3e− Fe3+ 5．下列各情况下，铁块腐蚀由快到慢的顺序是 A．①②③④⑤ B．②⑤①③④ C．⑤②③④① D．⑤②①③④ 6．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有 0.2 mol 电子发生转移，则下列说法中正确的是 ①有 5.6 g 金属溶解 ②有 6.5 g 金属溶解 ③在标准状况下有 2.24 L 气体放出 ④在标准状况下有 1.12 L 气体放出 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 7．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化中可能发生的是 ①Fe 由+2 价转化为+3 价 ②O2 被还原 ③H+被还原 ④有 Fe2O3·xH2O 生成 ⑤杂质碳被氧化除去 A．①② B．③④ C．①②③④ D．①②③④⑤ 8．如图，拴着金属丝的铁钉插在含有酚酞的 NaCl 溶液中，可以看到贴近金属丝的溶液出现粉红色，该金 属丝可能是 A．Cu B．Al C．Zn D．Mg 9．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验： 序号 内容 实验现象 1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月 干燥的铁丝表面依然光亮 2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 铁丝表面依然光亮 3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月 铁丝表面已变得灰暗 4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时 铁丝表面略显灰暗 5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面已变得灰暗 6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面灰暗程度比实验5严重 回答以下问题： （1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序号）________；在电化学腐蚀中，负极反应是 ________；正极反应是_______________________________________； （2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是__________________________________________； （3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是____________________________________(答两种方 法）。 10．[2016 天津]下列叙述正确的是 A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH) B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关 C．原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生 D．在同浓度的盐酸中，ZnS 可溶而 CuS 不溶，说明 CuS 的溶解度比 ZnS 的小 1．D 【解析】不锈钢等合金中的 Fe 不易被腐蚀，所以 A 项错误。原电池反应既可以加快金属的腐蚀，也 可用于防止金属的腐蚀，B 项错误；依据电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理可知，C 项错误；金 属的腐蚀是金属失电子而被氧化的过程，因此 D 项正确； 2．D 【解析】锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点低，一般合金的硬度比任何一种纯金属 的硬度大，可判断A 对；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的 环境将会加快金属的腐蚀，C正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转 移，属于化学反应过程，D错。 3．C 【解析】A 项中形成原电池时，铁作负极，加速铁的腐蚀；B 项中形成原电池时，铁作负极，加速铁 的腐蚀；D 项中铸铁管作阳极，加速铁的腐蚀；C 项中锌比铁活泼，铁作正极被保护，故选 C 项。 4．B 【解析】钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀；铁遇冷的浓硝酸表面钝化， 在表面生成一层致密的氧化膜保护内部金属不被继续腐蚀；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时 钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为 Fe−2e− Fe2+。 5．D 【解析】⑤中 Fe 作电解池的阳极，腐蚀最快；②中 Fe 作原电池的负极，腐蚀较快；③中 Fe 作原电 池的正极，腐蚀较慢；④中 Fe 作电解池的阴极，受到保护，腐蚀相对来说最慢。因此铁片腐蚀由快到 慢的顺序是：⑤②①③④。 6．B 【解析】镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn−2e− Zn2+，有 0.2 mol 电子转移，即有 0.1 mol Zn 溶解；在正极上发生反应：2H++2e− H2↑，即生成 0.1 mol H2。 7．C 【解析】钢铁锈蚀可能发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，析氢腐蚀中 H+得电子被还原成 H2；吸氧腐蚀中氧 气得电子与水反应生成 OH−被还原，生成的 Fe(OH)2 再被氧气进一步氧化成 Fe(OH)3，Fe(OH)3 脱去一部 分水生成铁锈 Fe2O3·xH2O。无论哪一种腐蚀，碳均作正极，仅起导电作用，不参与反应。 8．A 【解析】NaCl 溶液为中性溶液，发生的是金属的吸氧腐蚀。其正极反应是：O2+2H2O+4e− 4OH−， 由题中所述现象判断，金属丝作正极，所以它是活动性排在铁后面的金属。 9．（1）3、4、5、6 Fe−2e− Fe2+(或2Fe−4e− 2Fe2+) 2H2O+O2+4e− 4OH− （2）温度、湿度、O2的浓度、电解质存在 （3）电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法等（答案合理即可） 【解析】解答第（1）题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，不纯的金属与电解质溶液接 触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，实验3、4、5、6发生了电 化学腐蚀，其中负极反应是Fe−2e− Fe2+ ，正极反应是O2+2H2O + 4e− 4OH−。 解答第（2）题时，对比实验1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验2、4可知增大O2浓 度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质的 存在会使铁锈蚀的速率加快。 第（3）题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保 护法，还可把铁制成不锈钢（合金），亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、 水等物质隔离，以防止金属腐蚀。 10．D 【解析】A．使用催化剂不能改变化学反应的反应热(ΔH) ，错误；B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐 蚀的速率和氧气浓度有关，氧气的浓度越大，腐蚀速率越快，错误；C．原电池中发生的反应达到平衡 时，两端就不存在电势差了，无法形成电压驱动电子移动，无法形成电流，错误；D．根据 Ksp 的计算公 式，二者化学式形式相似，在同浓度的盐酸中，ZnS 可溶而 CuS 不溶，说明 CuS 的溶解度比 ZnS 的小， 正确；故选 D。