学年人教版选修4 第4章 电化学基础 章末复习 学案Word格式.docx

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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.③④C.②④D.②③

2.综合如图判断，下列正确的说法是（　　）

A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe﹣2e﹣═Fe2+

B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣

C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大

3.某同学组装了如图所示的原电池装置，下列叙述中正确的是（　　）

A．电流方向：

电极Ⅱ→

→电极ⅠB．电极Ⅱ逐渐溶解

C．电极Ⅰ上发生还原反应D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，Cl﹣向右池移动

知识点2化学电源

1．充电电池是指既能将化学能转变成电能（即放电），又能将电能转变成化学能（充电）的一类特殊的电池。

充电、放电的反应不能理解为可逆反应（因充电、放电的条件不同）。

2．书写燃料电池电极反应式时应注意如下几点：

（1）电池的负极一定是可燃性气体，失电子，发生氧化反应；

电池的正极一定是助燃气体，得电子，发生还原反应。

（2）写电极反应时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应，碱性电解质时，电极反应式不能出现H+；

酸性电解质时，电极反应式不能出现OH－。

（3）可由正负两极的电极反应式相叠加得到总电极反应式，但要注意是在得失电子守恒前提下；

电极反应要注意是燃料反应和燃料产物与电解质溶液反应的相叠加的反应式。

4.用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．放电时，负极的电极反应为：

H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O

B．充电时，阳极的电极反应为：

Ni（OH）2+OH﹣﹣e﹣=NiO（OH）+H2O

C．放电时，OH﹣移向镍电极

D．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连

5.空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池．如图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（　　）

A．当有0.1mol电子转移时，a极产生1.12LO2（标况）

B．b极上发生的电极反应是：

2H++2e﹣═H2↑

C．d极上发生的电极反应是：

O2+4H++4e﹣═2H2O

D．c极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入A

6.空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池．图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（　　）

A．当有0.1mol电子转移时，a极产生1.12LO2（标准状况下）

4H2O+4e﹣=2H2↑+4OH﹣

O2+4H++4e﹣=2H2O

知识点3电解原理及规律

1.电极的判断：

（1）阳极：

与电源正极相连的电极，是发生氧化反应；

若惰性材料（石墨、Pt、Au）作阳极，失电子的是溶液中的阴离子；

若为活性金属电极（Pt、Au除外），失电子的是电极本身，表现为金属溶解。

（2）阴极：

是与电源负极相连的电极，电极本身不参与反应；

溶液中的阳离子在阴极上得电子，发生还原反应。

2.电流或电子的流向：

电解池中电子由电源负极流向阴极，被向阴极移动的某种阳离子获得，而向阳极移动的某种阴离子或阳极本身在阳极上失电子，电子流向电源正极。

3.离子的放电顺序：

主要取决于离子本身的性质，也与溶液浓度、温度、电极材料等有关。

（1）阴极（得电子能力）：

Ag+>

Fe3+>

Cu2+>

H+>

Pb2+>

Sn2+>

Fe2+>

Zn2+>

Al3+>

Mg2+>

Na+>

Ca2+>

K+，但应注意，电镀时通过控制条件（如离子浓度等），Fe2+和Zn2+可先于H+放电。

（2）阳极（失电子能力）：

若阳极材料为活性电极（Pt、Au除外），则电极本身失去电子，而溶液中的阴离子不参与电极反应；

若阳极材料为惰性电极，则有S2－>

I－>

Br－>

Cl－>

OH－>

含氧酸根离子及F－等。

4．电解规律（惰性电极）：

5．原电池、电解池、电镀池的判断：

（1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判断。

（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同，则为电镀池。

（3）若无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。

（4）可充电电池的判断：

放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；

充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。

原电池

电解池

电镀池

定义

将化学能转变成电解的装置

将电能转变成化学能的装置

应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置

装置举例

形成条件

①活动性不同的两电极（连接）

②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）

③形成闭合回路

①两电极接直流电源

②两电极插入电解质溶液

①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极

②电镀液必须含有镀层金属的离子

电极名称

负极：

较活动金属

正极：

较不活动金属（或能导电的非金属）

阳极：

与电源正极相连的极

阴极：

与电源负极相连的极

名称同电解，但有限制条件

必须是镀层金属

镀件

电极反应

氧化反应、金属失电子

还原反应，溶液中的阳离子得电子

氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子

金属电极失电子

电镀液中阳离子得电子

电子流向

同电解池

6.电解原理的应用：

（1）氯碱工业（电解饱和食盐水）：

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

（2）电镀：

待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，阳极反应：

M–ne－=Mn+（进入溶液），阴极反应Mn++ne－=M（在镀件上沉积金属。

（3）电解精炼铜：

以粗铜为阳极，精铜为阴极，含铜离子的溶液作电解质溶液。

电解时发生如下反应：

阳极（粗铜）：

Cu－2e－=Cu2+；

阴极（纯铜）：

Cu2++2e－=Cu。

（4）电冶金：

Na、Mg、Al的制取，如电解熔融NaCl制金属Na：

2NaCl（熔融）

2Na+Cl2↑

7.21世纪是钛的世纪。

在800～1000℃时电解熔融TiO2可制得钛，装置如图所示。

下列叙述正确的是

A.a为电源的正极B.石墨电极上发生还原反应

C.阴极发生的反应为：

TiO2＋4e－

Ti＋2O2－D.每生成0.1mol钛，转移电子0.2mol

8.某小组为了研究电化学原理设计了如图所示的装置，下列说法中错误的是

A.X和Y不连接时，铜棒上会有金属银析出

B.X和Y用导线连接时，银棒是正极，发生氧化反应

C.若X接直流电源的正极，Y接负极，Ag+向铜电极移动

D.无论X和Y是否用导线连接，铜棒均会溶解，溶液都从无色逐渐变成蓝色

9.如图所示，a、b、c均为石墨电极，d为碳钢电极，通电进行电解．假设在电解过程中产生的气体全部逸出，下列说法正确的是（　　）

A．甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变

B．甲烧杯a电极反应式为：

4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O

C．电解一段时间后，将甲、乙两溶液混合，一定会产生蓝色沉淀

D．当b极增重3.2g时，d极产生的气体为2.24L（标准状况下）

知识点4钢铁的腐蚀与防护（以钢铁铁腐蚀为例）

1．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀：

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜呈酸性

水膜呈中性或酸性很弱

负极Fe（－）：

Fe－2e－=Fe2+

正极C（+）：

2H++2e－=H2↑

总方程式：

Fe+2H+=Fe2+H2↑

2Fe－4e－=2Fe2+

O2+2H2O+4e－=4OH－

2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

Fe（OH）3→Fe2O3·

nH2O

联系

通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍

2．金属腐蚀和电化学腐蚀：

电化学腐蚀（吸氧腐蚀）

化学腐蚀

不纯金属或合金与电解质

溶液接触构成微小原电池

金属跟接触物质（多为非电解质）直接反应

现象

有微弱电流产生

无电流产生

结果

活泼金属被腐蚀

较不活泼金属得到保护

各种金属都有可能被腐蚀

实例

2Fe+3Cl2=2FeCl3（某些工厂）

本质

金属原子失去电子被氧化而损耗

两种腐蚀同时发生，但电化腐蚀较化学腐蚀普遍，钢铁以吸氧腐蚀常见

腐蚀的快慢

电解池的阳极>

原电池负极>

化学腐蚀>

原电池正极>

电解池阴极

金属的防护

①改变金属内部结构，如制成不锈钢；

②在金属表面覆盖保护层，如电镀、涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜（致密），目的使金属制品与周围物质隔开；

③电化学保护法（被保护金属作为原电池的正极或电解池的阴极）

10.下列对钢铁制品采取的措施不能防止或减缓钢铁腐蚀的是（　　）

A．保持表面干燥B．表面镀锌C．表面镶嵌铜块D．与电源负极相连

11.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（　　）

A．纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗

B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用

C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法

D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

12.用图示的方法可以保护钢质闸门。

下列说法正确的是

A．当a、b间用导体连接时，则X应发生氧化反应

B．当a、b间用导体连接时，则X可以使锌或石墨

C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极

D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：

2Cl――2e－=Cl2↑

【单元抢分】

1.下列关于各图的说法，正确的是

A.①中阴极处能产生使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体

B.②中待镀铁制品应与电源正极相连

C.③中钢闸门应与外接电源的正极相连

D.④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应

2.用如图所示装置除去含有CN﹣、Cl﹣废水中的CN﹣时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO﹣将CN﹣氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（　　）

A．用石墨作阳极，铁作阴极

B．阳极的电极反应式：

Cl﹣+2OH﹣﹣2e﹣═ClO﹣+H2O

C．阴极的电极反应式：

2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣

D．除去CN﹣的反应：

2CN﹣+5ClO﹣+2H+═N2↑+2CO2↑+5Cl﹣+H2O

3.科学家成功开发便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料．电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2﹣．下列对该燃料电池的说法不正确的是（　　）

A．在熔融电解质中，O2﹣由负极移向正极

B．该电池的总反应是：

C3H8+5O2=3CO2+4H2O

C．电路中每通过5mol电子，约有5.6L标准状况下的丙烷被完全氧化

D．通丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：

C3H8﹣20e﹣+10O2﹣=3CO2+4H2O

4.按如图所示装置进行实验（其中C1、C2均是石墨电极），下列说法中错误的是（　　）

A．甲池中，Cu极上有气泡放出B．发现a点附近显红色

C．在C1、C2电极上所产生气体的体积比为2：

1D．乙池溶液的pH减小

5.化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（　　）

A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：

2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑

B．氢氧燃料电池的负极反应式：

O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣

C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：

Cu﹣2e﹣=Cu2+

D．钢铁发生电化腐蚀的正极反应式：

Fe﹣2e﹣=Fe2+

6.关于下列装置说法正确的是（　　）

A．装置①中，盐桥中的K+移向ZnSO4溶液

B．装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大

C．用装置③精炼铜时，c极为粗铜

D．装置④中电子由Zn流向Fe，装置中有Fe2+生成

7．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（如图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，已知0﹣t1时，原电池的负极是Al片，反应过程中有红棕色气体产生．下列说法不正确的是（　　）

A．0﹣t1时，正极的电极反应式为：

2H++NO3﹣﹣e﹣═NO2+H2O

B．0﹣t1时，溶液中的H+向Cu电极移动

C．t1时，负极的电极反应式为：

Cu﹣2e﹣═Cu2+

D．t1时，原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al的进一步反应

8.

（1）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示，溶液A的溶质是　　；

电解饱和食盐水的离子方程式是　　；

电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用平衡移动移动原理解释盐酸的作用：

　　。

（2）按如图电解氯化钠的稀溶液可制得漂白液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式：

　　；

将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是　　。

9.化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用，氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验（图中所用电极均为惰性电极）：

（1）对于氢氧燃料电池，下列表达不正确的是　　（填代号）。

A．a电极是负极，OH﹣移向负极

B．b电极的电极反应为：

O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣

C．电池总反应式为：

2H2+O2

2H2O

D．电解质溶液的pH保持不变

E．氢氧燃料电池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

（2）上图装置中盛有100mL0.1mol•L﹣1AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，此时图中装置中溶液的pH=　　（溶液体积变化忽略不计）。

10．如图是一个化学过程的示意图，已知甲池的总反应式为：

2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O．

（1）甲池是　　装置．

（2）乙池中A（石墨）电极的名称是　　．

（3）写出通入CH3OH的电极的电极反应式：

　　．

（4）乙池中反应的化学方程式为　　．

（5）当乙池中B（Ag）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2　　mL（标准状况）；

此时丙池某电极上析出1.60g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是　　（填序号）．

A．MgSO4　B．CuSO4C．NaCl　D．AgNO3

11.重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂．工业上以铬酸钾（K2CrO4）为原料，采用电化学法制备重铬酸钾（K2Cr2O7），制备装置如图所示（阳离子交换膜只允许阳离子透过）：

制备原理：

2CrO42﹣（黄色）+2H+⇌Cr2O72﹣（橙色）+H2O

（1）制备过程总的离子方程式可表示为4CrO42﹣+4H2O═2Cr2O72﹣+4OH﹣+2H2↑+O2↑，通电后阳极室产生的现象为　　，其电极反应式是　　。

（2）若实验开始时在右室中加入0.2molK2CrO4，t分钟后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3：

2，则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为　　。

参考答案与解析

1.【解析】由题给材料组成的原电池，较活泼的铜为负极，不活泼的银为正极，故电流有银电极流向铜电极，故①错；

取出盐桥，电路断开，不能继续工作，故③错。

【答案】C

动，装置Ⅱ中，Fe为负极，Cu为正极，盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，故C错误；

D．电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯，发生还原反应O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，生成碱，装置II右侧烧杯中，发生还原反应2H++2e﹣═H2↑，消耗盐酸，故溶液的pH均增大，故D正确。

【答案】D

3.【解析】A、电流与电子的流向相反，由正极到负极，即电极Ⅱ→→电极Ⅰ，故A正确；

B、电极Ⅱ上铜离子放电生成单质铜，应是有固体析出，而不是溶解，故B错误；

C、电极Ⅰ是负极，发生氧化反应，故C错误；

D、Cl﹣向负极移动，则向左池移动，故D错误。

【答案】A

4.【解析】A、放电时，负极上氢气失电子发生氧化反应，电极反应式为H2+2OH﹣﹣2e﹣═2H2O，故A正确；

B、放电时，阳极上发生失电子的氧化反应，即Ni（OH）2+OH﹣﹣e﹣=NiO（OH）+H2O，故B错误；

C、放电时，该电池为原电池，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH﹣移向碳电极，故C错误；

D．该电池充电时，碳电极附近物质要恢复原状，则应该得电子发生还原反应，所以碳电极作阴极，应该与电源的负极相连，故D错误。

5.【解析】A．当有0.1mol电子转移时，a电极为电解池的阴极，电极反应为4H++4e﹣=2H2↑，产生1.12LH2，故A错误；

B．b电极上发生的电极反应是4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；

故B错误；

C．d为负极失电子发生氧化反应，电极反应是：

2H2﹣4e﹣=4H+，故C错误；

D．c电极上进行还原反应，B池中的H+可以通过隔膜进入A池，故D正确。

7.【解析】与a相连TiO2化合价降低，作阴极，因此a为负极，故A错；

石墨电极为阳极，发生氧化反应，故B错；

TiO2~Ti，化合价从+4价降到0价，因此每生成0.1mol钛，转移电子0.4mol，故D错。

8.【解析】X和Y不连接时，铜可以置换出银单质，故A正确；

X和Y用导线连接时，构成原电池，银棒做正极，发生还原反应，故B错；

若X接直流电源的正极，Y接负极，构成电解池，银棒做阳极，铜棒作阴极，Ag+向铜电极移动，故C正确；

无论X和Y是否连接，铜都会失去电子变成铜离子，故D正确。

【答案】B

9.【解析】A．通电一段时间后，甲中阳极发生4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，阴极发生4Ag++4e﹣=4Ag，反应后为硝酸，溶液pH减小，乙中阴极氢离子被电解生成氢氧根离子，溶液的pH增大，故A错误；

B．a与电源正极相连，为阳极，阳极上氢氧根离子失电子，其电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，故B正确；

C．当电解一段时间后，甲可能为硝酸，乙为NaOH，则二者混合不会生成沉淀，故C错误；

D．b极增重3.2g时，n（Cu）=

=0.05mol，由Cu～2e﹣～H2↑，则d极产生的气体为0.05mol×

22.4L/mol=1.12L，故D错误。

10.【解析】A．将钢铁制品放置在干燥处，使金属不具备生锈的条件：

和水接触，所以能防止或减缓钢铁腐蚀，故A错误；

B．在钢铁制品表面镀一层金属锌，采用的是牺牲阳极的阴极保护法，所以能防止或减缓钢铁腐蚀，故B错误；

C．在表面镶嵌铜块，形成的原电池中，金属铁做负极，可以加快腐蚀速率，此法不能防止或减缓钢铁腐蚀，故C正确；

D．将钢铁制品与电源负极相连，采用的是外加电源的阴极保护法，所以能防止或减缓钢铁腐蚀，故D错误。

11.【解析】A．发生电化学腐蚀时，金属应不纯，则纯银器主要发生化学腐蚀，故A错误；

B．铁比锡活泼，当镀锡铁制品的镀层破损时，铁易被腐蚀，故B错误；

C．海轮外壳连接锌块，锌为负极，保护外壳不受腐蚀，为牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；

D．防止金属被氧化，金属应连接电源的负极，如连接正极，加剧腐蚀，故D错误。

b与外接电源相连时形成电解池，钢质闸门应于电源负极相连作阴极，所以a应连接电源的负极，故C错误；

D．外加电流的阴极保护法中，被保护的金属作阴极发生还原反应，所以当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式2H++2e-═H2↑，故D错误。

1.【解析】A.①中Fe为阳极，失电子生成Fe2+离子，石墨为阴极，Cu2+离子在阴极得电子生成单质Cu，错误；

B.根据电解原理，电镀时镀件金属作阴极，与直流电源的负极相连，错误；

C.③中钢闸门应与外接电源的负极相连，错误；

D.电解饱和食盐水时，离子交换膜只允许阳离子通过，使OHˉ与Cl2隔离，以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应，正确。

2.【解析】A．该电解质溶液呈碱性，电解时，用不活泼金属或导