化学选修4第四章Word格式.docx
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2Al+8OH－－2×
3e－＝2AlO2－+2H2O
6H2O+6e－＝6OH－+3H2↑
（2）在酸溶液中，电极反应式中不能出现OH－，在碱溶液中，
电极反应式中不能出现H+，像CH4、CH3OH等燃料电池，
在碱溶液中碳（C）元素以CO32－离子形式存在，而不是放
出CO2气体。
（3）考虑电子的转移数目。
在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数。
（4）利用总的反应方程式。
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成
原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程式。
所以只
要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另
一个电极反应方程式。
1A在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是
1B将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
1C用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼
脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。
以下叙述正确的是
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
1D等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加
入少量的胆矾晶体，下列图表示产生H2的体积V（升）与时间t（分）
的关系，其中正确的是
2A在盛有稀H2SO4的烧杯中放入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B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出D．铜片上有H2逸出
2BX、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入
稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；
若电解Y2＋和Z2＋共存
的溶液时，Y先析出；
又知M2＋的氧化性强于Y2＋。
则这四种金
属的活动性由强到弱的顺序为
A.X>
Z>
Y>
MB.X>
MC.M>
X>
YD.X>
M>
Y
2C关于原电池的叙述中正确的是
A．构成原电池的电极是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转化为电能的装置
C．原电池负极发生的电极反应是还原反应
D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原
3A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．用锌片做阳极，铁片做阴极，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
3B某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+能实现该反
应的原电池是
A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe（NO3）2溶液
C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2（SO4）3
D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4
3C在以稀硫酸为电解质溶液的铜——锌原电池中，已知其电极反
应分别为锌片：
Zn－2e－=Zn2+；
铜片：
2H++2e－=H2↑。
下列
判断正确的是
A．溶液的酸性逐渐增强B．铜片逐渐溶解
C．溶液中H+向锌片作定向移动D．锌片是负极并被氧化
3D由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液pH怎样变
A．不变B.先变小后变大C.逐渐变大D.逐渐变小
2、化学电源
化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，
它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。
一次电池
（1）活性物质发生氧化还原反应;
（2）电池中的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池。
（3）常用的有锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等。
碱性锌锰干电池
Zn＋2OH——2e—＝Zn（OH）2
正极：
2MnO2＋2H2O＋2e—＝2MnOOH＋2OH—
总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH＋Zn（OH）2
银一锌电池
体积很小，有“纽扣”电池之称。
电极材料是Ag2O和Zn，所以叫
银一锌电池。
电极反应和电池反应是：
Zn＋2OH－—2e—＝Zn（OH）2
Ag2O＋H2O＋2e—＝2Ag＋2OH－
总反应：
Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn（OH）2＋2Ag
二次电池
又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。
铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，
负极板上覆盖有Pb，电介质是H2SO4。
铅蓄电池放电的电极反应如下：
负极：
Pb（s）＋SO42－（aq）－2e－＝PbSO4（s）（氧化反应）
正极：
PbO2（s）＋SO42－（aq）十4H＋（aq）＋2e－＝PbSO4（s）
＋2H2O（l）（还原反应）
Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）＝2PbSO4（s）十2H2O（l）
铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程。
燃料电池
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。
燃料和氧化剂连续的由外部供给，在电极上不断的进行反应，
生成物不断地被排除，于是电池就连续不断的提供电能。
氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂做电极，使
用酸性电解质。
它的工作原理：
2H2－4e－＝4H＋
O2十4H＋（aq）＋4e－＝2H2O
2H2十O2＝2H2O
碱性氢氧燃料电池其电极反应为：
负极反应：
2H2＋4OH－＝4H2O＋4e－
正极反应：
O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
2H2＋O2＝2H2O
甲烷燃料电池（KOH做电解质）
用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和
氧气氧化剂。
电极反应式为：
CH4＋10OH－－8e＝
＋7H2O；
4H2O＋2O2＋8e＝8OH。
CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
1A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（标准状况）时，有0.1mol电子转移
1B一种燃料电池中发生的化学反应为：
在酸性溶液中甲醇与氧作用生
成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是
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－
1C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．充电时阳极反应：
Ni（OH）2－e—+OH-==NiOOH+H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
1D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或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：
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
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
1E将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应：
_________________________________________；
银片上发生的电极反应：
__________________________________________。
若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和
银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算产生氢气的体积（标况下）。
3、电解池和电镀
电解池原理：
（1）金属导电时，是金属内部的自由电子发生的定向移动。
（2）通电后，在电场的作用下，自由移动的离子作定向移动，带负电荷的阴离子
向阳极移动，带正电荷的阳离子则向阴极移动。
（3）电极名称：
与直流电源负极相连的叫阴极，与直流电源正极相连的叫阳极。
（4）物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的，对于金属
就是自由电子，而对于电解质溶液就是自由移动的阴阳离子。
（5）使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
两个电极外接直流电源插入电解质溶液（或熔融状态的电解质）中。
电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中
的阳离子移向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；
与此同时，
电解池溶液中的阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子（也可能是阳极很活泼
而本身失去电子）而被氧化，发生氧化反应，这样，电子又从电解池的阳极流
出，沿导线而流回外接直流电源的正极。
电极反应的类型：
阳极为氧化反应，阴极为还原反应，故而阴极处于被保护的状态，而阳极则有可能被腐蚀。
离子的放电顺序：
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里
最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。
（1）阳极：
（还原性强的先放电）
惰性电极（Pt、Au、石墨、钛等）：
S2－>
I－>
Br－>
Cl－>
OH－>
NO3－>
SO42－>
F－
活性电极时：
电极本身溶解放电。
（2）阴极：
（氧化性强的先放电）
无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的
阳离子。
阳离子在阴极上的放电顺序是：
Ag+>
Hg2+>
Cu2+>
H+（水）>
Pb2+>
Fe2+>
…>
Na+>
Ca2+>
K+
阳极为惰性电极的电解规律：
（1）电解电解质：
阳离子和阴离子放电能力均强于水电离出H+和OH－。
如无氧酸和不活泼金属的无氧酸盐。
①HCl（aq）
阳极（Cl－＞OH－）2Cl――2e－＝Cl2↑
阴极（H＋） 2H＋＋2e－＝H2↑
总方程式 2HCl
H2↑＋Cl2↑
②CuCl2（aq）
阴极（Cu2＋＞H＋） Cu2＋＋2e－＝Cu
总方程式 CuCl2
Cu＋Cl2↑
（2）电解水：
阳离子和阴离子放电能力均弱于水电离出H+和OH－。
如含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐。
①H2SO4（aq）
阳极（SO42－＜OH－）4OH――4e－＝2H2O＋O2↑
阴极（H＋） 2H＋＋2e－＝H2↑
总方程式 2H2O
2H2↑＋O2↑
②NaOH（aq）
阳极（OH－）4OH――4e－＝2H2O＋O2↑
阴极：
（Na＋＜H＋） 2H＋＋2e－＝H2↑
③Na2SO4（aq）
阳极（SO42－＜OH－） 4OH――4e－＝2H2O＋O2↑
（Na＋＜H＋）2H＋＋2e－＝H2↑
（3）电解水和电解质：
阳离子放电能力强于水电离出H+，阴离子放电能力弱于水电离出OH－。
如活泼金属的无氧酸盐；
阳离子放电能力弱于水电离出H+，
阴离子放电能力强于水电离出的OH－。
①NaCl（aq）
总方程式 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②CuSO4（aq）
总方程式2CuSO4＋2H2O
2Cu＋2H2SO4＋O2↑
电解CuCl2溶液
（1）电极材料：
阴极可用惰性电极，甚至较活泼的金属，但阳极需使用
惰性电极，否则会发生氧化反应而溶解。
惰性电极一般指金、铂、石墨电极，银、铜等均是活性电极。
（2）实验现象：
通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红
色固体，阳极表面有气泡放出，可闻到刺激性气味。
用淀粉碘化钾试纸检验阳极产物是否为Cl2。
使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持，作用时间不宜太久，
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否则变蓝后会被Cl2漂白。
电解饱和食盐水
（1）在U型管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用碳棒作阳极、铁棒作阴
极，碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿将湿润放在阳极附近，接通电源，观察管
内发生的现象及试纸颜色的变化。
（2）现象：
阳极有刺激性气味气体放出，且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；
阴极区域溶液变红。
说明阴极区域生成物为碱性物质与H2，阳极产物是Cl2。
（3）反应原理
饱和食盐水成分：
溶液存在Na+、Cl－、H+、OH－四种离子。
电极反应式：
阴极：
2H+＋2e－=H2↑（还原反应）；
阳极：
2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反应）。
实验现象解释：
（1）阴极区域变红原因：
由于H+被消耗，使得阴极区域OH－离子浓度增大（实
际上是破坏了附近水的电离平衡，由于KW为定值，c（H+）因电极反应而降低，
导致c（OH－）增大，使酚酞试液变红）。
（2）湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：
氯气可以置换出碘化钾中的碘，Cl2+2KI=2KCl+I2，I2使淀粉变蓝。
（3）如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。
（4）电解饱和食盐水的总反应式：
该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，
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类似的还有K2S、MgBr2等。
氯碱工业——电解饱和食盐水
阳极：
石墨或金属钛 2Cl――2e＝Cl2↑
铁网 2H＋＋2e＝H2↑
电解质溶液：
饱和食盐水
总方程式：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
（1）饱和食盐水的精制：
先加过量的BaCl2和过量的NaOH（顺序可换），再加过
量的Na2CO3，过滤，加盐酸调节pH为7。
由此除去NaCl中的MgCl2、Na2SO4等杂质，防止生成氢氧化镁沉淀
影响溶液的导电性，防止氯化钠中混有硫酸钠影响烧碱的质量。
（2）隔膜的作用：
防止氢气和氯气混合发生爆炸；
防止氯气和氢氧化钠反应影响烧碱的质量。
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电解时pH的变化：
电极区域：
阴极H+放电产生H2，破坏水的电离平衡云集OH－，阴极区域pH变大；
阳极OH－放电产生O2，破坏水的电离平衡云集H+，阳极区域pH变小。
电解过程中，既产生H2又产生O2的，则原溶液呈酸性的pH变小，原溶液
呈碱性的pH变大，原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）；
电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。
电解过程中，只产生H2，pH变大。
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电解过程中，只产生O2，pH变小。
电极方程式的书写：
①先看电极；
②再将溶液中的离子放电顺序排队，依次放电；
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③注意要遵循电荷守恒，电子得失的数目要相等。
铜的电解精炼
阳极（粗铜棒）：
Cu－2e－＝Cu2＋
阴极（精铜棒）：
Cu2＋＋2e－＝Cu
含铜离子的可溶性电解质，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。
粗铜中含有金、银、锌、铁、镍等杂质，电解时，比铜活泼的会在阳极放电
形成阳离子进入溶液中，Zn－2e－=Zn2+、Fe－2e－=Fe2+、Ni－2e－=Ni2+，
Fe2+、Zn2+、Ni2+不会在阴极析出，最终留存溶液中，所以电解质溶液的浓度、
质量、pH均会改变。
还原性比铜差的银、金等不能失去电子，它们以单质的形式沉积在电解槽
溶液中，成为阳极泥，可再用于提炼金、银等贵重金属。
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电解法冶炼活泼金属：
（1）电解熔融的氯化钠制金属钠：
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑
（2）电解熔融的氯化镁制金属镁：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
（3）电解熔融的氧化铝制金属铝：
2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
在金属活动顺序表中,K、Ca、Na、Mg、Al等金属的还原性很强，
这些金属都很容易失电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化
合物中还原出来，只能用电解其化合物熔融状态方法来冶炼。
电解冶炼铝
工业上，用纯净的氧化铝为原料，用电解的方法制取铝。
纯净的氧化铝熔点很高（2045℃），很难熔化，现在都用熔化的冰晶石（Na3AlF6）
作熔剂，使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔
融体，然后进行电解。
阴极：
4Al3+＋12e-＝4Al
6O2－＋12e-＝3O2↑
总反应式：
2Al2O3
4Al＋3O2↑（只能电解Al2O3，不能是AlCl3）
在冶炼铝时，阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下，将不断
被氧气氧化而消耗，因而需不断补充石墨阳极。
11
电镀铜
阳极（镀层金属）：
Cu－2e－＝Cu2＋
阴极（镀件）：
Cu2＋＋2e－＝Cu
电镀液：
含镀层金属的电解质
（1）原理：
电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；
把待镀金属制成品用酸洗去除表面的锈后，浸入电镀液中与直流电源的
负极相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为
阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。
（2）电镀铜规律为:
阳极溶解，阴极沉积，电解液不变。
（3）由得失电子数目守恒可知：
阳极放电形成的Cu2＋离子和阴极Cu2＋离子放
电的量相等，所以电解质溶液的浓度、质量、pH均不会改变。
（4）电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮。
（5）工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、
降低有害物质含量后，达标排放，以防污染环境。
电镀过程的特点：
牺牲阳极；
电镀液的浓度（镀层金属离子的浓度）保持不变；
在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电。
原电池、电解池、电镀池判定规律：
若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定；
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阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。
原电池
电解池
电极
正极、负极
阴极、阳极
确定
由电极材料本身的相对活泼
性决定，较活泼的是负极，
较不活泼的是正极
由外接直流电源的正、负
极决定，与负极相连的是
阴极，与正极相连的是阳极。
反应
负极发生氧化反应
正极发生还原反应
阴极发生还原反应
阳极发生氧化反应
电子
流向
电子由负极经导
线流入正极
电子从电源负极流入阴极
再由阳极流回电源正极
能量转变
化学能转变为电解
电能转变为化学能
反应自发性
能自发进行的氧化还原反应
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