原电池和电解池.docx
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原电池和电解池
原电池、电解池
基础知识梳理
一、电解的原理
1、电解
在直流电作用下，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。
2、电解池
电解池是一种能将能转化成能的装置。
电解池的组成：
①；②；
③。
什么叫电极反应？
按照电化学规定：
发生反应的电极叫做阳极，该电极和电源的极相连；
发生反应的电极叫做阴极，该电极和电源的极相连。
直流电源电解熔融的氯化钠（用石墨做电极材料）
阳极反应式：
阴极反应式：
总反应式：
二、电解原理的应用（课本13页）
1、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气（用石墨电极材料）
思考：
电解质溶液中微粒有、、、，
其中向阳极移动的是，电极反应式是，
向阴极移动的，电极反应式是。
总反应式为。
验证阳极产物的方法是。
验证阴极溶液中产物的方法是。
根据实验事实总结
-------电解质溶液中离子的放电顺序
（1）阴极上：
Ag+>Cu2+>H+>Pb2+>…Fe2+>Al3+>…>Na+
即金属单质还原性越弱，其阳离子得电子能力越强，越先放电。
（2）阳极上：
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子
特殊说明：
阳极材料是活泼金属（铂、金除外）时，
阳极金属本身优先失去电子，溶液中的阴离子不再放电。
根据以上知识填空：
用惰性电极电解下列物质的水溶液
阳极反应
阴极反应
总反应
Na2SO4
NaOH
H2SO4
HCl
CuSO4
CuCl2
例题分析
例1、电解池的阳极是（）
A．发生还原反应的极B.发生氧化反应的极
C．电极上一定会析出新物质D.电极本身一定被消耗
例2、关于电解氯化钠溶液的下列叙述正确的是（）
A.电解时，阳极上得到氯气，阴极上得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴加KI溶液，溶液呈无色
C.若在阴极附近的溶液中滴加酚酞试液，溶液呈红色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中充分搅拌，溶液呈中性
例3、在标准状况下，用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极产生6.4g铜时，
阳极放出的气体是（）
A1.12LH2B1.12LO2C2.24LH2D2.24LO2
巩固练习
1．下列叙述中不正确的是（）。
A．电解池阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应
B．原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流向电解池阳极
C．在原电池的负极和电解池的阳极上都发生失电子的氧化反应
D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
2．右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。
下列正确的是（）
Aa为负极，b为正极
C电解过程中，d电极质量增加
Ba为阳极，b为阴极
D电解过程中，氯离子浓度不变
3、右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板有无色无臭气体放出，符合a极板b极板x电极z溶液的是（）
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
4、下列关于电解池的说法正确的是（）
A电源的负极就是阴极
B与直流电源的正极相连的是电解池的阴极
C与直流电源的负极相连的电极上发生还原反应
D阳极上发生还原反应
5、能使反应Cu+2H2O=Cu（OH）2↓+H2↑发生的是（）
A．铜片作原电池负极，碳棒作原电池正极，电解质溶液为NaCl溶液
B．用铜片作阴极，石墨作阳极，电解Na2SO4的水溶液
C．用铜片作阳极，石墨作阴极，电解NaOH的水溶液
D．用铜片作阴、阳极，电解CuSO4的水溶液
6、
取一张用饱和NaCl溶液浸湿的酚酞试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现电极与试纸接触处出现一个浅红色圆。
则下列说法错误的是（）
A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连接
C．电解过程中，水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小
7、用铂电极电解下列溶液，阴阳极上的主要产物分别是H2和O2的是（）
A稀NaOH溶液B盐酸C酸性CuSO4溶液D酸性AgNO3溶液
8、下列叙述正确的是（ ）
A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B.用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液，1mol电子转移时生成1molNaOH
D.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的。
9、电解硫酸铜溶液时，若要求达到以下几点：
阳极质量减少，
阴极质量增加，
电解液中[Cu2＋]不变，则可选用的电极是（）
A．纯铜作阳极，含锌、银的铜合金作阴极B．含锌、银的铜合金作阳极，纯铜作阴极
C．用纯铁作阳极，用纯铜作阴极D．用石墨作阳极，用惰性电极作阴极
10、将分别盛有熔融KCl、MgCl2、Al2O3的三个电解池串联，在一定条件下电解一段时间后，析出K、Mg、Al的物质的量之比为（）
A1:
2:
3B3:
2:
1C6:
3:
1D6:
3:
2
知识梳理
1、当进行两极上电解产物之间的计算时，可利用电子守恒；当两个电解池串联时，四个电极上转移的电子也是相等的。
2、电解的类型（使用惰性电极时）
阳极反应式
阴极反应式
电解总式
电解实质
浓度变化
pH变化
溶液复原方法
NaOH
H2SO4
Na2SO4
HCl
CuCl2
NaCl
CuSO4
二.电解原理的应用
1、用Pt做电极电解饱和食盐水
阳极反应式：
阴极反应式：
总反应：
2、铜的电解精炼
通过注明电极材料和电解质溶液，将装置A设计成粗铜的精炼装置；并写出相应的电极反应式。
极极阳极材料：
反应式：
阴极材料：
反应式：
A
溶液
3、电镀通过注明电极材料和电解质溶液，将装置B改造成铁上镀铜的装置。
极极阳极材料：
反应式：
B阴极材料：
反应式：
溶液
例1、用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液一段时间后，向剩余溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是（）
A.AgNO3B.KClC.CuCl2D.H2SO4
例2、甲、乙两个电解池均为Pt电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16g，乙池中某电极上析出0.64g金属，则乙池中溶质可能是（）。
A．CuSO4B．MgSO4C．Al（NO3）3D．Na2SO4
例3、电解原理在化学工业中有广泛应用。
右图表示一个电解池，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。
请回答以下问题：
⑴若X、Y都是惰性电极，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极上的电极反应式是。
在X极附近观察到的现象是。
②Y电极上的电极反应式是，
检验该电极反应产物的方法是。
⑵如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则（说明：
杂质发生的电极反应不必写出）
①X电极的材料是，电极反应式是。
②Y电极的材料是，电极反应式是。
例4、下列关于铜电极的叙述正确的是（）
A．铜锌原电池中铜是负极
B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
巩固练习
1、右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。
下列实验现象中正确的是（）
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
2．下列叙述中不正确的是（）。
A．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应
B．原电池跟电解池连接后，电子从电池正极流向电解池阳极
C．电镀时，电镀液选择含有镀层金属阳离子的盐溶液
D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
3、以惰性电极电解CuSO4溶液。
若阳极上生成0.01mol气体，则阴极上析出Cu（）
A．0.64gB.1.28gC.2.56gD.5.12g
一.原电池原理（化学能→电能）
原电池的工作原理及组成没必要死记，用熟悉的Cu—Zn原电池理解记忆。
负极材料：
电极反应：
（反应）
现象：
正极材料：
电极反应：
（反应）
现象：
电子的运动方向：
从极流向极。
稀硫酸
电池反应式：
电池反应：
原电池的两个电极反应组成电池的总反应，这个总反应叫电池反应
例1、下列关于原电池的叙述中正确的是（A）
A．原电池能将化学能转变为电能
B．原电池负极发生的电极反应是还原反应
C．
原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极
D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成
例2、在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，
关于此装置的各种叙述不正确的是（B）
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流到b极
D．a极上发生了氧化反应
二、燃料电池
原理：
利用H2、CH4等燃料的燃烧反应在电池装置中发生，使化学反应中的电子得失转变成电子流动——产生电流。
注意：
①电池反应相当于燃料的燃烧，但实际上并没有燃烧。
只是借助电极，将可燃性气体充到负极发生氧化反应。
②写电极反应式时，要注意电解质的离子能否与电极产物发生反应。
③电极反应式也是一种离子方程式，也遵循原子守恒、电荷守恒规律。
1、碱性氢氧燃料电池（KOH溶液做电解质），向负极通入的物质是_______。
正极反应式为、负极反应式。
电池反应：
2、酸性氢氧燃料电池（稀H2SO4做电解质），
正极反应式为、负极反应式为。
3、甲烷燃料电池，用NaOH溶液做电解质溶液，
正极反应式，负极反应式。
电池反应式
三、原电池原理的应用
1、加快氧化还原反应的速率。
用锌和稀硫酸反应制取氢气，加入少量CuSO4溶液。
2、比较金属的活动性。
一般负极是活泼金属，正极金属的活泼性较弱。
3、用于金属的防护
用比铁更活泼的金属做负极可以保护钢铁，例如：
镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀。
【巩固练习】
1．在盛稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）
A.正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大C.正极有O2逸出
B.电子通过导线由铜片流向锌片D.铜片上有H2逸出
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分别投入等浓度的盐酸中，d比a反应剧烈．将Cu浸入b的盐溶液里，无明显变化．如果把Cu浸入c的盐溶液里，有c的单质析出．据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（）
A．d、c、a、bB．d、a、b、cC．d、b、a、cD．b、a、d、c
3．如图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是（）（双选）
4．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能．碱性电解液时氢氧燃料电池的基本反应是：
X极：
O2（g）＋H2O（l）＋2e－＝2OH－Y极：
H2（g）＋2OH－＝2H2O（l）＋2e－
下列判断正确的是（）
A．X是正极B．Y是正极C．Y极发生还原反应D．X极发生氧化反应
5、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硫酸中，铜片表面出现气泡
B.用银片做阳极，铁片做阴极，电解硝酸银溶液，铁片表面出现一层银
C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D.锌粒与盐酸的反应，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
6.用铜片、Cu（NO3）2溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）AgNO3溶液、银片构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是（）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：
Ag++e-→Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①②B.②③C.②④D.③④
7.把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池．
若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极．则这四种金属的活动性顺序由大到小为（）
A．a＞b＞c＞dB．a＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a
8.燃料电池：
在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应式是（）
A.CH3OH（g）+O2（g）=H2O
（1）+CO2（g）+2H+（aq）+2e-
B.O2（g）+4H+（aq）+4e-=2H2O
（1）
C.CH3OH（g）+H2O
（1）=CO2（g）+6H+（aq）+6e-
D.O2（g）+2H2O
（1）+4e-=4OH－
9.如图表示氢氧燃料电池的原理，叙述不正确的是（）
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：
4OH－-4e－→2H2O+O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．这是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
10.据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（）
A.正极反应式为：
O2+2H2O+4e－→4OH－
B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C.该燃料电池的总反应方程式为：
2H2+O2=2H2O
D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标况）时，有0.1mol电子转移
11、铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。
（2）若将
（1）中的反应设计成原电池，
请画出原电池的装置图，
标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应
负极反应。
二、化学电源
1.锌锰干电池
酸性电解液：
负极（锌筒）：
正极（石墨）：
电池的总反应式为：
碱性电解液：
负极（锌筒）：
正极（石墨）：
电池的总反应式为：
2.可充电电池
铅蓄电池
放电时：
负极：
正极：
总反应式：
可充电电池：
在充电时起池的作用。
放电时起池的作用。
充电时：
阴极：
___________________________________阳极：
____________________________________
总反应式：
例1、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为：
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH,下列不正确的是（）
A．放电时负极反应为：
Zn-2e—+2OH—→Zn（OH）2
B．充电时阳极反应为：
Fe（OH）3-3e—+5OH—→FeO42－+4H2O
C.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
3.氢氧燃料电池（碱性）
负极：
正极：
电池的总反应为：
例2、某新型燃料电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲醇和氧气。
写出电极反应式：
负极：
正极：
电池反应为：
四、金属的腐蚀和防护
1、定义
金属表面与周围物质因发生反应或作用而遭到破坏的过程。
2、金属腐蚀的实质
金属原子电子被的过程，可表示为:
M→Mn++ne-
分类：
金属的腐蚀分为腐蚀和腐蚀。
3、金属的电化学腐蚀
原理：
金属由于形成而被腐蚀。
活泼金属做极而电子。
**掌握钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
（写出相应的反应式）
（1）铆有铁钉的铜板暴露于潮湿空气，在中性水膜或弱酸性水膜时发生腐蚀。
负极正极电池反应
（2）铆有铁钉的铜板在较强酸性水膜时发生腐蚀。
负极正极电池反应
4、金属防护的常见方法
①改变金属的内部结构，例如制成合金等；
②外加防护层，例如在金属表面喷油漆，涂油脂、电镀等；
③电化学防护，例如镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀；保护水闸用导线连接锌块。
阅读课本29页，了解牺牲阳极保护法，阴极电保护法
牺牲阳极保护法：
被保护金属作__________池的_____极
阴极电保护法：
被保护金属作__________池的_____极；又叫__________________
例3、下列事实不能用原电池原理解释的是（）
A.轮船吃水线以下的船壳上装有一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保存
C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快
D.镀锌铁比镀锡铁更耐用
例4、下列关于金属腐蚀的说法不正确的是（）
A.金属在潮湿空气中的腐蚀实质是：
M+nH2O==M（OH）n+n/2H2↑
B.金属腐蚀的实质是M→ne-+Mn+，电子直接转移给氧化剂
C.金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
巩固练习：
1、下列叙述中正确的是（）
A.原电池的负极得电子，发生还原反应B.原电池中较活泼的金属做正极
C.原电池的电极一定要由两种不同的金属组成D.原电池中发生氧化反应的电极是负极
２、关于如图装置的叙述，正确的是（）
A.铜是阳极，铜片上有气泡冒出
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片 稀硫酸
D.氢离子在铜片表面被还原
3、我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为：
4Al+3O2+6H2O→4Al（OH）3,下列说法不正确的是（）
A.正极反应为:
2H2O+O2+4e-→4OH-
B.电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C.以网状的铂为正极，可以增大与氧气的接触面积
D.该电池通常只需要更换铝板就可继续使用
4、下列现象与电化学腐蚀无关的是（）
A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗
5、家用炒菜的铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，此变化过程中没发生的反应是（）
A.4Fe（OH）2+2H2O+O2==4Fe（OH）3B.2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2
C.2H2O+O2+4e-→4OH-D.Fe→Fe3++3e-
6、铁跟下列金属接触，能防止空气和水对铁的腐蚀的是（）
A.铜B.锌C.锡D.铅
7、埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是（）
A.在含铁元素较多的酸性土壤中，B.在潮湿疏松的碱性土壤中
C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含炭粒较多，潮湿透气的中性土壤中
8、镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
由此可知，该电池放电时的负极材料是（）
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd（OH）2+2Ni（OH）2
A．Cd（OH）2B．Ni（OH）2C．CdD．NiO（OH）
9、如图四个烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序是（）
①②③④
A③①②④B④②①③C④③①②D②③④①
10、电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极反应式是：
Zn+2OH--→Zn（OH）2+2e--；氧化银电极上的反应式为：
Ag2O+H2O+2e--→2Ag+2OH--，总反应式为：
Ag2O+H2O+Zn==Zn（OH）2+2Ag。
下列说法正确的是（）
A.锌是负极，氧化银是正极B.随着反应的进行，电解质溶液的pH逐渐增大
C.锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应D.OH—向正极移动，K+、H+向负极移动
11、已知电解饱和食盐水可制得Cl2，又已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
正极：
PbO2+4H++SO42–+2e--→PbSO4+2H2O
负极：
Pb+SO42–+2e--→PbSO4
现拟用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制氯气0.05mol，电池内H2SO4的消耗量至少是（）
A.0.025molB.0.05molC.0.10molD.0.20mol
12、一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：
2C2H6＋7O2＋8KOH====4K2CO3＋10H2O，有关推断正确的是（）
A.正极反应为14H2O＋7O2＋28e－→28OH－
B.放电一段时间后，负极周围的pH升高
C.每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为7mol
D.放电过程中KOH的物质的量浓度不变
13、碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而被广泛应用。
锌锰碱性电池是以KOH溶液为电解质溶液，电池反应为Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）==Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s）
（1）电池负极的电极反应为。
（2）电池正极的电极反应为。
（3）当外电路通过0.2mol电子时，理论上消耗锌的质量为g.
14、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入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.保持平衡状态；
C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；
一、化学键与化学反应中的能量变化的关系
旧化学键断裂，吸收能量E1俄
化学反应中的能量变化，主要表现为变化，即。
1．微观本质
新化学键形成，放出能量Ｅ２eeeevEtyEEE2EEE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE2EEEEEEEE1E1
反应物生成物若，反应表现为吸热
若，反映表现为放热
2.宏观分析 反应物（自身总能量E3）生成物（自身总能量E4）;
若，反应表现为放热;若，反应表
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