第二讲氧化还原反应 原电池 电解池Word文件下载.docx

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（2）向FeI2溶液中加入溴水，因还原性I—>

Fe2+，Br2先氧化I—，待I—完全被氧化后再氧化Fe2+。

若Br2少量，只氧化I—，离子方程式为：

Br2+2I—=2Br—+I2；

若Br2过量，I—、Fe2+全被氧化，离子方程式为：

3Br2+2Fe2++4I—==2Fe3++6Br—+2I2。

（3）向FeCl3溶液中同时加入铁粉和铜粉，因还原性Fe>

Cu，Fe3+先氧化Fe。

（4）向含有Br—、I—、SO32—的混合液中通入CI2，因还原性SO32—>

I—>

Br—，CI2先氧化SO32—。

2、优先还原原理

一种还原剂与多种氧化剂发生反应时，还原剂优先还原氧化性最强的氧化剂，待其完全被还原后，多余的还原剂再依次还原次强的氧化剂。

（1）向含有Ag+、Fe3+、Cu2+的混合液中加入铁粉，因氧化性Ag+>

Fe3+>

Cu2+，Fe先还原Ag+。

（2）镁条在O2、N2或CO2、O2混合气中燃烧，因氧化性O2>

N2、O2>

CO2，Mg先还原O2。

（3）铁粉与稀硝酸反应，因氧化性HNO3>

Fe3+，若铁粉足量，先发生：

Fe+4H++NO3—==Fe3++NO↑+2H2O，后发生：

Fe+2Fe3+==3Fe2+。

3、由强制弱原理

强氧化剂+强还原剂——→氧化产物（弱氧化性）+还原产物（弱还原性）

氧化性：

氧化剂>

氧化产物；

还原性：

还原剂>

还原产物

4、氧化还原反应的基本概念及其关系

例如：

5、氧化还原反应的计算

做这种类型的题时，要抓住氧化还原反应的本质和特征；

得失电子守恒，即得失电子总数相等或化合价升降总数相等。

方法：

①找出氧化剂和还原剂以及各自的还原产物和氧化产物。

②找准一个原子或离子得失电子数。

③由题中物质，根据电子守恒列等式：

n（氧化剂或还原产物的物质的量）×

变价原子个数×

化合价变化值=n（还原剂或氧化产物的物质的量）×

化合价变化值

6、氧化性或还原性强弱的比较规律

依据反应式来判断

氧化剂+还原剂

氧化产物+还原产物

氧化剂＞氧化产物

还原剂＞还原产物

口诀：

比什么“性”找什么剂，“产物”之“性”小于“剂”。

依据反应条件来判断

当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，如氧化产物价态相同，可依据反应条件的难易程度来判断。

Cu+4HNO3（浓）====Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O

浓HNO3＞浓H2SO4。

依据产物价态的高低来判断

2Fe+Cl2

2FeCl3

Fe+S

FeS

氧化能力Cl2＞S。

据“三表”判断

根据元素周期表判断

同主族元素从上到下，同周期主族元素从右到左，元素单质的氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强，对应的阳离子氧化性逐渐减弱，阴离子还原性逐渐增强。

根据金属活动顺序表判断

根据非金属活动顺序表判断

易得者，不易失；

易失者，不易得。

（“易得者，不易失”例如：

Cl2比Br2易得到电子,而得到电子后的Cl-比Br-难失去电子，从而可知Cl2的氧化性比Br2的强，而其被还原后得到的Cl-比Br-的还原性弱；

“易得者，不易失”例如：

Na比Mg易失去电子，而失去电子后的Na+比Mg2+难得电子，从而可知Na的还原性比Mg的强，而其被氧化后得到的Na+比Mg2+的氧化性弱。

）

依据“两池”判断

两种不同的金属构成原电池的两极。

负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。

其还原性：

正极＜负极。

用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的阳离子氧化性较强，在阳极先放电的阴离子还原性较强。

依据“三度”判断（“三度”即浓度、温度、酸碱度）

如氧化性：

HNO3（浓）＞HNO3（稀）、HNO3（热）＞HNO3（冷）、KMnO4（H+）＞KMnO4。

二、电化学

（一）构成原电池的条件

1．要有活动性不同的两个电极（一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物）；

2．要有电解质溶液；

3．两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。

（二）原电池、电解（镀）池电极名称的确定

1．确定原电池电极名称的方法

方法一：

根据电极材料的性质确定。

通常是

（1）对于金属——金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；

（2）对于金属——非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；

（3）对于金属——化合物电极，金属是负极，化合物是正极。

方法二：

根据电极反应的本身确定。

失电子的反应→氧化反应→负极；

得电子的反应→还原反应→正极。

2．确定电解（镀）池电极名称的方法

与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。

方法二：

电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。

（三）原电池和电解池的比较

电池

名称

原电池

（化学能→电能）

电解池（电能→化学能）

以惰性材

料作阳极

以活泼材料作阳极

电镀铜

电解精炼铜

装置

举例

形成

条件

活动性不同的两个电极

电极插入电解质溶液中形成闭合回路

两极有自发的氧化还原反应

①两电极与直流电源相连。

②两电极插入电解质溶液中。

③形成闭合回路。

电极

负级：

较活泼的金属或还原剂

正极：

较不活泼的金属或氧化剂

阳极：

连电源正极

阴极：

连电源负极

镀层金属

镀件

溶液：

含镀层金属离子

不纯金属

纯金属

含纯金属离子

反应

负极：

氧化反应，金属失电子

还原反应，阳离子得电子

氧化反应，先活泼电极失电子，后溶液中阴离子失电子。

还原反应，溶液中阳离子得电子。

电子

流向

负极

正极

阳极

电源正极，电源负极

阴极

溶液中离子流向：

阴离子移动方向与电子相同。

（四）根据总反应式设计原电池

1、可设计成原电池的反应一般应满足如下条件：

（1）反应放热；

（2）属于氧化还原反应

2、步骤

首先标明电子转移方向，根据电子转移方向判断正负极材料——失电子的为负极，得电子的为正极，其次选择相应的物质构成两个半电池——失电子金属和对应的产物构成一个半电池、得电子的离子和一较不活泼的金属或石墨构成另一半电池，最后用盐桥和导线组成闭合回路。

例如将Fe+2FeCl3＝3FeCl2设计成原电池装置

分析：

Fe作负极，FeCl3作电解液，可设计成如下两种装置：

（五）金属的腐蚀

1．金属腐蚀的实质：

金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。

2．金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

3．化学腐蚀实质：

金属和非电解质或其它物质高考资源网相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。

其腐蚀过程没有电流产生。

4．电化学腐蚀实质：

不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。

电化学腐蚀过程有电流产生。

5．腐蚀的常见类型

（1）析氢腐蚀在酸性条件下，正极发生2H++2e-=H2↑反应。

（2）吸氧腐蚀在极弱酸或中性条件下，正极发生2H2O+O2+4e-=4OH-反应。

若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。

如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。

6．在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：

电解原理引起的腐蚀>

原电池引起的腐蚀>

化学腐蚀>

有防护措施的腐蚀。

（六）分析电极反应及其产物

原电池：

M-ne-=Mn+

正极：

（1）酸性溶液中2H++2e-=H2↑

（2）不活泼金属盐溶液Mn++ne-=M

（3）中性、弱酸性条件下2H2O+O2+4e-=4OH-

电解（镀）池：

阳极：

（1）若阳极是由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金属）做成，阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子；

（2）若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。

阴离子失去电子能力大小顺序为：

I->

Br->

Cl->

OH->

含氧酸根>

F-。

阴极反应一般是溶液中的阳离子得电高考资源网子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：

Ag+>

Hg2+>

Cu2+>

H+>

Pb2+>

Fe2+>

Zn2+>

Al3+>

Mg2+>

Na+>

Ca2+>

K+。

必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。

（七）电解实例及规律

电解液

溶质类别

电解总反应式

相当于电解

溶液pH

NaOH溶液

强碱

2H2O

2H2↑+O2↑

水

升高

H2SO4溶液

含氧酸

降低

Na2SO4溶液

活泼金属的含氧酸盐

不变

（两极混合液）

CuCl2溶液

不活泼金属的无氧酸盐

CuCl2

Cu+Cl2↑

电解质本身

接近7

HCl溶液

无氧酸

2HCl

NaCl溶液

活泼金属的无氧酸盐

2NaCl+2H2O

H2+2NaOH+Cl2↑www.ks5u.com

电解质与水

CuSO4溶液

不活泼金属的含氧酸盐

2CuSO4+2H2O

NaCl（熔融）

离子化合物

2NaCl

2Na+Cl2↑

Al2O3（熔融）

2Al2O3

【例题解析】

例1．（2009·

北京东城模拟）下列叙述中正确的是（）

A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。

B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。

C．马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。

D．铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。

解析：

两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。

在原电池中，活动金属中的电子流向不活动的电极，因此活动金属是负极。

镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀。

铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn–2e==Zn2+，1molZn失去2mol电子,0.2mol锌（质量为13克）被溶解电路中有0.4mol电子通过。

故选D。

答案：

D

例2．把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4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，D上有气泡逸出；

A、C相连时A极减轻；

B、D相连，B为正极。

则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（）

A．A＞B＞C＞DB．A＞C＞B＞D

C．A＞C＞D＞BD．B＞D＞C＞A

金属组成原电池，相对活泼金属失去电子作负极，相对不活泼金属作正极。

负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有物质析出，由题意得活泼性　　　A＞B、A＞C、C＞D、D＞B，故正确答案为B。

B

例3．（2009·

江苏泰州模拟）已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。

下列反应在水溶液中不可能发生的是（）

A．3Cl2+6FeI2==2FeCl3+4FeI3

B．Cl2+FeI2==FeCl2+I2

C．Co2O3+6HCl==2CoCl2+Cl2↑+3H2O

D．2Fe3++2I—==2Fe2++I2

此题可结合题给信息：

氧化性强弱顺序Co2O3>

Cl2>

FeCl3>

I2，可推知还原性强弱顺序I—>

Fe2+>

Cl—>

Co2+，然后根据氧化剂先氧化强还原剂的规律，知A选项中Cl2应该先氧化I—后氧化Fe2+，所以A选项错误。

A。

例4．电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：

Zn+2OH--2e＝ZnO+H2OAg2O+H2O+2e＝2Ag+2OH-

下列判断正确的是

A．锌为正极，Ag2O为负极。

B．锌为负极，Ag2O为正极。

C．原电池工作时，负极区溶液PH减小。

D．原电池工作时，负极区溶液PH增大。

本题考查原电池和PH的概念。

原电池中失去电子的极为负极，所以锌为负极，Ag2O为正极。

B是正确答案。

因为Zn+2OH--2e＝ZnO+H2O，负极区域溶液中[OH-]不断减少，故PH减小，所以C也正确。

故选B、C。

答案：

BC

例5．镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。

镍氢电池的总反应式是：

H2+NiO（OH）

Ni（OH）2。

根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）

A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B．电池放电时，镍元素被氧化

C．电池充电时，氢元素被还原

D．电池放电时，氢气是负极

解析：

本题考查在题目创设的新情景中运用所学电化学知识，解决具体问题的能力。

首先是区别出充电运用的是电解原理，放电则是运用了原电池原理。

抓住电解池、原电池各极发生氧化还原反应的特点，结合题给的信息进行分析判断：

A：

原电池负极反应式为：

H2+OH-+e-

Ni（OH）2，pH下降。

故A不正确。

B：

原电池，NiO（OH）→Ni（OH）2，镍被还原。

故B也不正确。

CD。

例6．将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g（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×

10-3mol/L　B．2×

10-3mol/L　C．1×

10-3mol/L　D．1×

10-7mol/L

根据电解规律可知阴极反应:

Cu2++2e-=Cu，增重0.064gCu，应是Cu的质量,根据总反应方程式:

　　2CuSO4+2H2O

2Cu+O2↑+2H2SO4--->

4H+

　　　　　　　　　　　2×

64g　　　　　　4mol

　　　　　　　　　　　0.064g　　　　　　x　

　　x=0.002mol

　　[H+]=

=4×

10-3mol/L

A

例8．（2009·

福建厦门模拟）某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:

　Fe+NiO2+2H2O

Fe（OH）2+Ni（OH）2,下列说法中正确的是:

（）

　A．放电时，负极上发生反应的物质是Fe.

　B．放电时，正极反应是：

NiO2+2e-+2H+=Ni（OH）2

　C．充电时，阴极反应是：

Ni（OH）2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O

　D．充电时，阳极附近pH值减小.

根据原电池在放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再根据元素化合价变化,可判断该电池负极发生反应的物质为Fe,正极为NiO2,此电池为碱性电池,在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现H+,故放电时的电极反应是:

负极:

Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2，正极：

NiO2+2e-+2H2O=Ni（OH）2+2OH-。

原电池充电时,发生电解反应,此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应,阳极反应为原电池正极反应的逆反应,由此可判断正确选项应为A、D。

AD

例9．有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；

均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为（）　　A．4：

1　　B．1：

1　　C．4：

3　　D．3：

4

串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。

不必注意电极增重是多少。

只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二烧杯中放出Cl2和H2，第三烧杯中放出O2。

在有1mol电子转移下，分别是0.5mol，0.5mol，0.5mol和0.25mol。

所以共放出有色气体0.5+0.5=1（mol）（Cl2），无色气体0.5+0.25=0.75（mol）（O2和H2）

C

例10．甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:

_____________

此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等.首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极（阴极）反应:

2H++2e-=H2↑，B极（阳极）反应:

2Cl--2e-=Cl2↑；

C极（阴极）反应：

Ag++e-=Ag；

D极（阳极）反应:

4OH--4e-=2H2O+O2↑，根据电子守恒法可知,若整个电路中有4mol电子转移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物质的量分别为：

2mol、2mol、4mol、1mol因此各电极上生成物的物质的量之比为：

2:

4:

1。

1

例11．（2009·

安徽宣城模拟）2008年12月15日，全球第一款不依赖专业充电站的双模电动车——比亚迪F3DM双模电动车在深圳正式上市。

比亚迪F3DM双模电动车代表着“科技•绿色明天”，运用了众多高新科技，开启了电动车的新时代，同时也实现了中国力量领跑世界。

镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：

Cd＋2NiOOH＋2H2O

Cd（OH）2＋2Ni（OH）2

有关该电池的说法正确的是（）

A．充电过程是化学能转化为电能的过程

B．充电时阳极反应：

Ni（OH）2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O

C．放电时负极附近溶液的酸性增强

D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

由总反应方程式可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：

Cd－2e－＋2OH－=Cd（OH）2，

负极碱性变弱，C不正确。

正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O=2Ni（OH）2＋2OH－，放电时，OH－由正极向负极移动（内电路），D不正确。

充电时，由电能转化为化学能，B不正确。

充电时阳极发生氧化反应，即为Ni（OH）2＋OH――e－=NiOOH＋H2O，A正确。

B。

例12．某一反应体系有反应物和生成物共五种物质：

O2、H2CrO4、Cr（OH）3、H2O、H2O2已知该反应中H2O2只发生如下过程：

H2O2→O2

（1）该反应中的还原剂是____________。

（2）该反应中，发生还原反应的过程是__________→__________。

（3）写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目

__________________________________________________________。

（4）如反应转移了0.3mol电子，则产生的气体在标准状况下的体积为______。

本题是在给出了所有反应物和生成物、H2O2发生氧化反应的基础上，所设计的一个题目。

通过H2O2→O2，知氧元素化合价升高，可判断H2O2是还原剂。

再根据Cr的化合价降低，可确定还原反应的过程是H2CrO4→Cr（OH）3。

由此确定反应物和生成物，最后根据化合价升降总数相等，配平方程式、标出电子转移的方向和数目。

（4）中根据电子守恒可确定气体体积。

正确答案是：

（1）H2O2；

（2）H2CrO4→Cr（OH）3；

（3）

。

【专题训练与高考预测】

1．在KI和KIO3混合溶液中加入稀硫酸，发生反应，生成碘、硫酸钾和水。

此反应中被氧化的碘元素与被还原的碘元素的物质的量比正确的是（）

A．5∶1B．2∶1C．1∶3D．1∶5

2．重铬酸铵〔（NH4）2Cr2O7〕受热发生氧化还原反应，下列各组重铬酸铵受热分解产物的判断符合实际的是（）

A．CrO3+NH3+H2OB．Cr2O3+NH3+H2O

C．CrO3+N2+H2OD．Cr2O3+N2+H2O

3．有时候，将氧化还原方程式拆开写成两个“半反应”。

下面是一个“半反应”式：

（）

+（）H++（）e-====（）NO+（）H2O，该式的配平系数是（）

A．1，3，4，2，1B．2，4，3，2，1

C．1，6，5，1，3D．1，4，3，1，2

4．对于白磷引起的中毒，硫酸铜溶液是一种解毒剂，有关反应如下：

11P+15CuSO4+24H2O====5Cu3P+6H3PO4+