新教材2021-2022学年人教版高中化学选择性必修1第四章化学反应与电能 知识点考点汇总

第四章化学反应与电能

第一节原电池............................................................1

第一课时原电池的工作原理.........................................1

第二课时化学电源..................................................5

第二节电解池...........................................................13

第一课时电解原理.................................................13

第二课时电解原理的应用..........................................19

第三节金属的腐蚀与防护.................................................28

第一节原电池

第一课时原电池的工作原理

1.原电池及其工作原理

用锌片、铜片、CuSCU溶液、ZnSCU溶液及装有KC1饱和溶液的盐桥组成下

面甲、乙两套装置，观察到甲、乙两装置中的电流表®的指针均发生了偏转。

［问题探讨］

1.装置乙中取出盐桥，电流表的指针如何变化？为什么会出现这种现象?

提示：取出盐桥，装置乙中电流表的指针不再发生偏转；取出盐桥后，不能

形成闭合回路，不能形成原电池，故电流表指针停止偏转。

2.装置乙是由两个半电池组成，请指出原电池的正、负极，并写出电极反

应式。

提示：Zn电极为负极，电极反应式为Zn—2e--ZM+；Cu电极为正极，电

极反应式为Cu2++2e=Cuo

3.装置乙中电子在导线中的移动方向是怎样的？盐桥中的K/、C厂的移动

方向是怎样的？

提示：电子的移动方向是Zn（负极）一电流表一Cu（正极）；盐桥中的C「移向

负极，K+移向正极。

4.装置乙中，盐桥的作用是什么？

提示：①形成闭合回路；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生。

5.装置甲中观察到锌片逐渐溶解，表面有少量红色固体析出，该红色固体

的成分是什么？装置甲的最大缺点是什么？

提示：红色固体物质是铜；装置甲中Zn片与CuS04溶液直接接触发生反应，

造成一部分负极材料Zn的损耗，故装置甲中产生的电量少。

归纳总结

1.原电池

(1)概念：将化学能转化为电能的装置。

(2)实质：利用能自发进行的氧化还原反应将化学能转化为电能。

2.原电池的构成条件

两个活泼性不同的电极.较7舌泼的作负极

一电解质溶液

条件一

—形成闭合回路

能自发地发生氧化还原反应

3.原电池工作原理(以锌铜原电池为例)

装置现象

锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流表指针发生偏转

电极名称Zn电极一负极Cu电极一正极

得失电子失电子得电子

电子流向流出流入

反应类型氧化反应还原反应

电极反应式Zn-2e=Zn2Cu2++2e-=Cu

总反应式Zn+Cu2+=Zn2++Cu

4.盐桥的作用

盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回路，盐桥导电利用的是

阴、阳离子的定向移动，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能相对持续、

稳定地产生电流。

［名师点拨］

(1)自发进行的氧化还原反应不一定是电极与电解质溶液发生的反应，也可能

是电极与溶液中溶解的02等发生的反应，如将铁与石墨相连浸入食盐水中，Fe

与02发生反应。

(2)电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动；离子只能在溶液中移动而不

能在导线中移动。原电池中的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动

而形成闭合回路，可形象的描述为“电子不下水，离子不上岸”。

(3)带盐桥的原电池装置中，负极半电池：还原性强的材料作负极，失去电子

被氧化；正极半电池：电解质溶液中氧化性强的离子在正极得到电子被还原，其

中盐桥不能用导线代替。

2.原电池原理的应用

1.加快化学反应的进行

(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子

运动时相互间的干扰小，使化学反应速率加快。

(2)应用：实验室中用Zn与稀H2s04反应制取H2时，通常滴入几滴CuS04

溶液。这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀H2so4构成了原电池，加快了反

应的进行。

2.比较金属的活动性强弱

(1)原理：一般原电池中活动性较强的金属作负_极，活动性较弱的金属作互

极。

(2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2s04中，若A极溶解，B极

上有气泡冒出，则金属活动性：A>Bo

3.利用原电池原理设计原电池

原电池装置的设计思路是“两极一液一连线”。

以Fe+CuSO4==FeSO4+Cu反应为例，原电池装置设计思路如下。

第一步：将电池总反应拆成两个半反应，分别作原电池的负极和正极的反应。

电极反应式分别为

负极：Fe—2e-=Fe：，正极：Cu"+2e」-=Cu。

第二步：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。

负极材料：失电子的物质(还原剂)作负极材料，即居。

正极材料：比负极材料金属活动性弱的金属或非金属导体作正极材料，如

Cu、Ag或C等。

电解质溶液：含有氧化剂的物质作电解质，即CuSCU溶液,如果两个半反应

分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电

极材料相同的金属阳离子。

第三步：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液，如图。

CuSO4溶液

［名师点拨］

(1)通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入

非氧化性酸中(如稀H2so4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金

属作负极，如Mg—Al—NaOH溶液形成的原电池中，A1作负极，Mg作正极，

但金属活动性：Mg>Alo

(2)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反

应2FeCb+Fe=3FeC12设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCh

溶液作电解质溶液。

(3)设计原电池时，若氧化还原反应中无明确的电解液，可以用水作电解液，

但为了增强其导电能力，往往向其中加入少量强碱或强酸。

设计原电池的思路

构成原电池的基本条件，也是进行原电池设计的基本依据。

［拆分反闻一将氧化还原反应分成两个半反应。

将还原剂(一般为比较活泼的金属)

选择电

作负极，活泼性比负极弱的金属或

极材料

非金属导体作正极。

构成闭_正确选择电解质溶液，形成合适的

合回路一闭合回路。

,结合要求及反应特点，画出原电池

国出

H皿团一装置图，标出电极材料名称、正负

装置图

------极、电解质溶液等。

［名师点拨］

(1)电极材料的选择：负极一般是活泼的金属材料，正极一般选用活泼性比负

极差的金属材料或石墨等惰性电极。

(2)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个

“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应含有与

电极材料相同的金属阳离子。

第二课时化学电源

1.一次电池

普通锌锦电池和碱性锌镒电池的构造如下图所示:

普通锌镐电池碱性锌锦电池

小勺口-铜钉

,e-

-石墨棒1「厂锌粉和

-MnC)2糊--KOH的

-NH4cl糊混合物

一锌筒-MnO2

V■钢外壳

p

1.你能指出两种干电池中的正、负极材料及电解质溶液吗？提示：普通锌

镒电池的负极为Zn,正极为石墨棒，电解质溶液为NH4cl糊。碱性锌镒电池的

负极为Zn,正极为MnCh,电解质为KOH。

2.试写出碱性锌镒电池的正、负极反应式。

提示：负极反应式：Zn—2e-+2OH"==Zn(OH)2,

正极反应式：2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH，

3.对比两种干电池，比较两种电池的优缺点。

提示：普通锌镒电池中的NH4cl糊呈酸性，能腐蚀负极材料Zn,故该干电

池不能长时间储存；碱性锌镒电池比普通锌镒电池性能好，它的比能量和可储存

时间均有所提高，是普通锌镒干电池的升级换代产品。

4.为什么废旧电池不能随意丢弃，要回收利用？

提示：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，能污染水源，危害人体健

康，因此，应将废旧电池回收利用，这样既可减少环境污染，又可节约资源。

归纳总结

1.化学电源

(D概念

化学电池是将化学能转化为电能的装置。

(2)分类

(3)判断电池优劣的主要标准

①比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是Whkgr

或WnLl

②比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是w-kg-1

或WLl

③电池可储存时间的长短。

2.一次电池

(1)一次电池

随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质

消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状,

不流动，也叫做干电池。

（2）普通锌镒电池和碱性锌锦电池

普通锌铳电池碱性锌镐电池

2田］口锌粉和

3b二-石墨棒

“一KOH的

装置--MnC%糊混合物

--NH4cl糊

-Mn02

e一锌筒

10-X

负极：Zn—2e=Zn2+负极：Zn+20H—2e~

-=Zn(0H)2

电极反应正极：2NH4+2MnO2+2e

正极：2MnC)2+2H2O+2e

及电池总=2NH3+M112O3+H2O

=2MnO(OH)+2OH「

反应

总反应：Zn+2MnO2+2NH4

总反应：Zn+2MnO2+

=Zn2++2NH3+Mn0?+H2O

22H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

优点：制作简单，价格便宜。优点：克服了普通锌镐电池的缺

缺点：新电池会发生自动放电，使点，单位质量所输出的电能多，

特点

存放时间缩短，放电后电压下降较储存时间长，适用于大电流和连

快续放电

2.二次电池

铅酸蓄电池是最常见的二次电池。铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而

成，可放电也可充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液泄漏）。

铅酸蓄电池设有多层电极板，其中正极板上覆盖有棕褐色的PbO2,负极板上覆

盖有海绵状的金属Pb,正、负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料隔开（防止电极之

间发生短路），两极均浸入稀H2s04溶液中，如图所示。

稀硫酸

PbO式正极）

Pb（负极）

已知铅酸蓄电池的充、放电过程:

Pb+PbCh+2H2so4荒、2PbSO4+2H2Oo

［问题探讨］

1.写出铅酸蓄电池放电时的负极、正极电极反应式。

提示：负极反应式：Pb+SOf-2e-=PbSO4；

+-

正极反应式：PbO24-4H+SOf4-2e=PbSO4+2H2Oo

2.铅酸蓄电池放电时，正极区域溶液的pH是如何变化的？

+-

提示：铅酸蓄电池放电时，正极反应式为PbO2+4H+SOr+2e=PbSO4

+2H2O,反应消耗H+,故正极区域溶液的c(H+)减小，pH升高。

3.铅酸蓄电池充电时的反应和放电时的反应是可逆反应吗？

提示：不是；充电时和放电时的反应条件不同。

4.铅酸蓄电池放电时，两极发生什么反应？充电时两极发生什么反应？据

此，在充电时，怎样连接电源的两极？

提示：放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时，阴极发生

还原反应，阳极发生氧化反应；铅酸蓄电池在充电时，负极接电源负极，正极接

电源正极。

归纳总结

1.二次电池

二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的

电池。

2.铅酸蓄电池

(1)工作原理

负极Pb+SOf-2e=PbSO4

放

正极PbO+4H++SOr+2e-=PbSO+2H2O

电24

总反应Pb+PbO2+2H2so4-2PbSO4+2H2O

阴极PbSO4+2e=Pb+SO4

充

阳极PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SOf

电

总反应

2PbsO4+2H20=Pb+PbO2+2H2SO4

放电

合并总反应

Pb+PbO2+2H2s04算52PbSO4+2H2O

(2)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，在生产、

生活中应用广泛。

②缺点：比能量低、笨重，废弃电池污染环境。

3.可充电电池复杂电极反应式的书写方法

第一步：先标出放电(原电池)总反应式中变价元素的化合价，确定电子转移

的方向与数目，指出参与负极和正极反应的物质。

如铅酸蓄电池中：

失去23,发生氧化反应

-H放电+2(

Pb+PbO2+2H2SO4^2PbSO4+2H2O

得到2e1,发生还原反应

第二步：写出一个比较容易书写的电极反应式，书写时一定要注意电极产物

是否与电解质溶液共存。如铅酸蓄电池的负极反应式为Pb+SOf-2e-

=PbS04o

第三步：在电子守恒的基础上，用总反应式减去写出的电极反应式，即得另

一极的反应式。如铅酸蓄电池的正极反应式可用总反应式一负极反应式得到，即

-

Pb+PbO2+4H'+2SOf-(Pb+SOf-2e)==2PbSO4+2H2O-PbSO4,整理

得：PbO2+4H"+SOf+2e=PbSO4+2H2Oo

4.可充电电池充、放电时电极的连接

II

/负极:氧化反应—还原反应:阴极、(-)

放电充电一♦电源

、正极:还原反应一氧化反应:阳极/(+)

II

［名师点拨］

(1)二次电池放电时遵循原电池原理，将化学能转化为电能；充电时遵循电解

池原理，将电能转化为化学能。

(2)蓄电池充电时的电极反应和总反应是放电时反应的逆反应，但蓄电池充、

放电时的合并总反应不是可逆反应。

(3)充电时电池正极接电源正极作阳极，电池负极接电源负极作阴极。

（4）放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，

阳离子移向阴极。

（5）若电极反应消耗OFT（或H+）,则电极周围溶液pH减小（或增大）；若电

极反应生成H+（或OFF）,则电极周围溶液的pH减小（或增大）；若总反应的结果

是消耗OPT（或H+）,则溶液的pH减小（或增大）；若总反应的结果是生成H+（或

OH）,则溶液的pH减小（或增大）。

3.燃料电池

生物电池是指将生物质能直接转化为电能的装置（生物质蕴涵的能量绝大部

分来自生物电池太阳能，是绿色植物和光合细菌通过光合作用转化而来的）。从

原理上来讲，生物质能能够直接转化为电能主要是因为生物体内存在与能量代谢

关系密切的氧化还原反应。这些氧化还原反应彼此影响，互相依存，形成网络，

进行生物的能量代谢。糖生物电池是一种酶催化燃料电池，它使用便宜的酶代替

贵金属催化剂，利用空气氧化糖类（如葡萄糖）产生电流。

［情境探究］

1.若该生物电池为酸性介质，试写出该燃料电池的正极反应式。

提示：该生物电池的正极上02得电子，结合H+生成水，电极反应式为02

4-4e-4-4H+=2H2Oo

2.电池放电过程中阳离子（H'）向哪一极迁移？

提示：电池放电过程中，阳离子移向正极。

3.若该生物电池为酸性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，试写出该燃料

电池的负极反应式。

+

提示：C6Hl2。6—24b+6H2O=6CO2t+24HO

4.该生物电池能在高温下工作吗？

提示：不能；因为该生物电池是一种酶催化燃料电池，酶在高温下会发生变

性，所以该电池不能在高温下工作。

归纳总结

1.燃料电池的概念

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电

池。

2.燃料电池的工作原理

(1)连续地将燃料(常见的有氢气、烧、月井、甲醇、氮、煤气等气体或液体)和

氧化剂的化学能直接转化为电能。

(2)燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件。

(3)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不

断地被排出。

3.燃料电池的优点

(1)氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给，生成物不断地被排出，能连续

不断地提供电能。

(2)能量转换率高，有利于节约能源。

(3)排放的废弃物少，绿色环保。

4.燃料电池的种类

(1)氢氧燃料电池

①构成：氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，珀作电极材料。

②工作原理：如图所示的氢氧燃料电池的电解质溶液为酸性，在负极室通入

H2,H2在Pt催化下分解为H,H再失去电子成为H+进入电解质溶液，才可以

穿过质子交换进入正极室；在正极室通入02,经过Pt催化，02得到电子生成

H20O

③电极反应

电池反应：2H2+

介质电极

O2==2H2O

负极2H2-4e"=4H+

酸性(H+)

正极0?+4H+4e^=2HiO

中性位极2H2—4e~=4H'

-

(Na2so4)正极O2+2H2O+4e==40EF

碱性负极2H2-4e-+4OH'==4H?O

(OH1正极O2+2H2O+4e==40H

(2)甲烷燃料电池

负极和正极分别通入CH4和02,在酸性条件下负极生成H+,正极消耗H+；

碱性条件下正极生成0H,负极消耗OIF并生成C0,。甲烷燃料电池正、负

极在H2s04溶液和K0H溶液中的反应如表所示。

电解质溶液电极反应式总反应式

-

负极：CH4+2H2O-8e=CO2+

+

H2s04溶液8HCH4+2O2=CO2+2H2。

正极：2(h+8H++8e=4H2O

-

负极：CH4+10OH-8e

CH4+2O2+2OH=C03

KOH溶液=cof+7H2O

+3H2O

正极：2O2+4H2O+8e=80H-

(3)乙醇燃料电池

电解质溶液电极反应式总反应式

负极：C2H50H+3H20—12—

1

=2CO2t+12H

H2so4溶液C2H5OH+3O2==2CO2+3H2O

正极：302+12H++12e-

^=6H2。

负极：C2H5OH+16OH--12e

一一2C0T+IIH2OC2H5OH+3O2+4OH-

NaOH溶液

正极：3Ch+6H2O+12e=2C0r+5H2O

==120H

第二节电解池

第一课时电解原理

1.电解原理

1.实验目的

通过实验认识电解池装置及其工作原理，理解电能转化为化学能的现象与应

2.实验装置

曲T仁

湿润的碘化

钾淀粉试纸

3.实验步骤

在U形管中注入质量分数为25%的CuCb溶液，插入两根石墨棒作电极，把

湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒（与电源正极相连的电

极叫阳极）附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。

4.实验现象

阴极：石墨棒上覆盖一层红色固体；

阳极：①有气泡冒出并闻到刺激性气味，②湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色。

［问题探讨］

1.通电前，CuCb溶液中存在的离子有哪些？

2++-

提示：CuC12=Cu+2Cr,H20=H+OH,故溶液中存在的离子有CM

+、H+、cr>OH-O

2.阳极石墨棒上产生的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，说明产生的

气体是什么？写出电极反应式并判断发生反应的类型（氧化反应或还原反应）。

提示：说明产生的气体是C12；阳极反应式为2C「一2e一一C12t,发生氧化

反应。

3.阴极石墨棒上覆盖了一层红色固体物质，该物质是什么？写出电极反应

式并判断发生反应的类型（氧化反应或还原反应）。

提示：该固体物质为Cu;阴极反应式为Cu2++2e-=Cu,发生还原反应。

4.通电后，CuCb溶液中阴、阳离子的迁移方向及电子运动的方向是什么？

写出电解CUC12溶液的总化学方程式。

提示：电解时，C「（阴离子）向阳极移动，Ci?+（阳离子）向阴极移动；电子从

电源的负极流向电解池阴极，从电解池阳极流回电源的正极，电解总反应：

CuC与Cu+C12to

5.在氯化铜溶液中除了Cu2+和C厂之外还有H+和OH,这两种离子为什

么没有得到或失去电子？

提示：电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，

氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2+

比H+更容易得电子，而C「比OFF更容易失电子，可从氧化性强弱的角度比较

得电子的顺序，从还原性强弱的角度比较失电子的顺序。

归纳总结

1.电解

（1）概念：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还

原反应的过程。

（2）电解装置——电解池

①概念：将电能转化为化学能的装置。

②构成条件

a.两个电极：阳极——与电源正极连接；

阴极——与电源负极连接。

b.电解质溶液或熔融电解质。

c.直流电源。

d.构成闭合回路。

③电解池中电子和离子的移动方向

a.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向移

动形成内电路；阳极上物质失去电子，电子沿导线流向电源的正极。因此，电解

质溶液的电解过程就是电解质溶液的导电过程。

b.电解质电离产生的阴、阳离子在电流作用下定向移动，阴离子移向阳极,

阳离子移向阴极。

2.电解池电极的判断

(与电源手极相连)

［电彳流工

(阴离子移向)~~——(发生氧化反应)

|阳离子移向)~~----(发生还原反应)

电子流入

(与电源1极相连)

3.电解池的工作原理

导线

沿

_传

传

_递

递C

丽

极

轼化反应］极还原反应

阴

,阳

B"'-ne=B离A"'+ne=A

离

子

子

移

移

向

.向

I电解质溶液

津师点拨］

(1)电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。

(2)常见的惰性电极指石墨、船(Pt)、金(Au),活性电极是指金属活动性顺序

中Ag和Ag之前的金属。

(3)电解过程是化学变化，而金属的导电是物理变化；书写电解总反应时要注

明“电解”或“通电”这一反应条件。

(4)原电池装置和电解池装置的最大区别是看有无外接直流电源，有外接直流

电源的是电解池。

(5)解答电解类题目时首先判断阳极材料，确定是活性电极还是惰性电极，若

为活性电极，则电极材料本身失去电子生成金属阳离子，而溶液中所有阴离子不

再放电；若为惰性电极，则按电解质溶液中阴离子的放电顺序放电。

2.电极产物的判断和电极反应式的书写

为探究电解的放电规律及电极产物，进行如下实验:

阳极材阴极阳极阴极

序号电解质

料材料产物产物

-7-"里

①石墨心击0.1mol-L-1CuCb溶液C12Cu

②石墨石墨0.1mol-L_1NaCl溶液C12H2

③石墨石墨0.2moIL_1C11SO4溶液02Cu

④铜石墨0.2mol-L_1CuSO4溶液Cu2+Cu

⑤石墨石墨熔融NaClCI2Na

［问题探讨］

1.对比①②，Cu2\Na+、H+在阴极的放电顺序是怎样的？

2+++

提示：Cu>H>Na,①中阳离子有C/+、H+,阴极产物是CU,放电顺

序是Ci?+>H+;②中阳离子有Na+、H+,阴极产物是H2,放电顺序是H+>Na

+,故放电顺序为Cu2+>H+>Na+。

2.根据以上实验，你能否判断SO］、Cl\OFT在阳极的放电顺序？

提示：能。由①可知阴离子放电顺序是Cr>OH,而由③可知阴离子放电

顺序是OFF>SO『，故三者的放电顺序为C「>OIT>SOTo

3.对比③和④，你可得出什么结论？

提示：铜作阳极时，铜失电子发生氧化反应，溶液中的C「不再放电。

4.用电解法制取金属钠，只能用熔融态NaCL不能用NaCl水溶液，该观

点正确吗？

提示：正确。由⑤可知电解熔融NaCl可得金属钠，由②知在水溶液中，放

电顺序为H+>Na+,故电解NaCl溶液得不到金属钠。

归纳总结

1.电解产物的判断

(1)阳极产物的判断

首先看电极，如果是活性电极（金属活动性顺序表Ag以前的金属），则电极

材料失电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、

石墨），则看溶液中的阴离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断

（放电顺序即为得、失电子能力顺序）。

2

阳极上阴离子的放电顺序：S>r>Br->Cl>OH>NO3>sof>F，

即：活性阳极（金属）〉无氧酸根离子>0H>含氧酸根离子〉F，

§2-、r、Br：、Q—、0H-,IINOr、sor,cor>F-

在溶液中只考虑此部分

注意：在溶液中含氧酸根离子不放电，常指最高价（中心原子）含氧酸根离子

不放电，但非最高价（中心原子）含氧酸根离子的放电能力比OFF的强，如SO厂、

MnOF等。

（2）阴极产物的判断

阴极阳离子的放电顺序

Ag+、a+、9+、Cu2+、H+.II/+32+尹/02+,

水溶液中只考虑此部分浓度很大时排在H前面

A13+、Mg2+、ya+、Ca2+、K+,

只在熔融状态下放电

阳离子的放电顺序基本上符合金属活动性顺序，在阳离子放电能力由强到弱

排列时，一般将H+的位置放在Cu2+之后。但在电镀条件下，H+的位置放在Zn2

+之后,Fe2\Z/+与H+顺序颠倒,即在水溶液中Fe?+、Zi?+的得电子能力比H

十强，可认为是由水电离产生的c（H+）很小之故。

2.电解后溶液的变化及恢复原组成的措施

电解质电解

电极反应电解

类型实例溶液浓PH质溶

特点对象

度变化液复原

+

电解阴极：4HNaOHH20增大增大加水

水型+4e-

H2so4H2O增大减小加水

=2H2t

阳极：40H

~~4e-

Na2sO4H2O增大不变加水

=2H2O

+O2t

电解质电

HCl电解质减小增大通HC1

离出的阴、

电解质

阳离子分

分解型

别在两极CuCh电解质减小增大力UCuCh

放电

阴极：

H2O

放出H2生

放氢生成OFT电解质生成新

KC1增大通HC1

碱型阳极：电解和水电解质

质阴离子

放电

阴极：电解

质阳离子

加CuO

放氧生放电电解质生成新

C11SO4减小或

酸型阳极：H20和水电解质

CuCOs

放出02生

成H+

电解池中方程式书写的3个关键点

（1）书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写电解反

应方程式时，弱电解质一定要写成化学式。

（2）书写电极反应式时，首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，

然后根据“阴（极）得（。）阳（极）失（院）”加上得、失电子数目，最后根据电解质溶

液酸碱性补上H+、OH-或H2O,依据电荷守恒定律配平反应式。

(3)要确保两极得、失电子数目相等，且电解反应方程式注明条件“电解”或

“通电”。

第二课时电解原理的应用

1.电解饱和食盐水

［实验］探究电解氯化钠溶液

吆即墨

实验

H2T］>*C12

装置59—加酚/试液

电二^的NaCI溶液

在U形管中装入饱和食盐水，滴入几滴酚隙试液，用石墨棒作阳极，

实验

铁棒作阴极。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电

操作

源后，观察U形管内产生的现象及试纸颜色的变化

电流表的指针发生偏转，U形管内阴极区溶液变红且有无色无味的

实验

气体产生，阳极放出有刺激性气味的黄绿色气体，湿润的碘化钾淀

现象

粉试纸变蓝

［问题探讨］

1.电解液中存在的离子有哪些？通电后离子移动的方向如何？分别在两极

上放电的离子是什么？

提示：电解液中存在的离子是Na\H\Cl">OH";通电后，U形管中的

C「、OFF移向阳极，依据放电顺序：C「〉OH-可知，C「在阳极上先放电，Na卡、

H+移向阴极，依据放电顺序：H+>Na+可知，H+在阴极上先放电。

2.电解时两极得到的产物分别是什么？写出电极反应式和总的电解化学方

程式。

提示：阳极产物是Cb,电极反应式为2c「一2亡=。2t,阴极产物是H2

和NaOH,电极反应式为2H2O+2e-=H2t+2OH,

总反应式：2NaCl+2H2。里工2NaOH+H2t+Chto

3.电解一段时间后，得到的混合液能使红色布条褪色的原因是什么？用上

述电解法制得的NaOH纯净吗？

提示：电解饱和食盐水时阴极区生成NaOH,阳极区生成Ch,二者发生反

应：Ch+2NaOH=NaCl+NaCl0+H20,NaClO具有漂白性，故能使有色布条

褪色。用上述方法制得的NaOH溶液中混有NaCl和NaClO,纯度较低。

4.工业制取烧碱时，如何避免Cb与NaOH溶液反应，从而提高NaOH的

纯度？如何充分利用两极产生的气体，变废为宝？

提示：工业用离子交换膜电解槽来制烧碱，阳离子交换膜把电解池分成阳极

室和阴极室，从而避免了C12与NaOH溶液的接触反应，提高了NaOH的纯度。

电解时两极产生H2和CL,可以使二者发生反应生成HC1,得到盐酸副产品。

归纳总结

氯碱工业实际生产中，电解精制后的饱和食盐水制取烧碱、氢气和氯气的装

置是离子交换膜电解槽，图示如下：

Cl2H2

glaOH溶液

淡盐水

阳极金,\阴极

属钛网碳钢网

阳极宛、阴极室

NaCl^jS爰赢氏。（含少量NaOH）

（1）使用的离子交换膜是阳离子交换膜，它只允许阳离子（如Na+）通过，能阻

止阴离子（如CO及分子（如C12）通过，这样既避免了C12与H2混合光照下发生爆

炸，又防止了C12与NaOH溶液的反应。

（2）两极室放入的原料：阳极室是精制后的饱和食盐水；阴极室是稀的NaOH

溶液。

（3）食盐水必须精制的原因是防止食盐中的杂质离子（如Ca2\Mg2+等）与OH

一反应生成沉淀而堵塞交换膜，导致无法制得烧碱。

［名师点拨］

精制食盐水的方法（除去食盐中的Ca2+、Mg2\SOf）

Na*、CT（Ca2;Mg2，、SOf）

|①加入过量BaCl2溶液（除SOf）

Na-Cr（Ca2，、Ba2\Mg2:

|②加入过量NaOH溶液（除Mg2*）

Na-Cr（Ca2,、Ba2，、OH1

I③加入过量Na2cO3溶液

|并过滤（除Ca2+及Ba"）

Na,、Cr（CO^、OH-）

④加入适量稀盐酸至不再

有气泡产生（除COM、OH-）

Na\Cl-

除上述操作顺序外，还可以是②f①一③f④或①f③（去掉过滤）f②（增加

过滤）f④。

2.电镀与电解精炼钢

1.电镀

（1）定义：电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合

金的加工工艺。

（2）电镀装置

±1］［阳极:镀层金属

：：$y阴极:待镀的金属制品

i工电镀液:含有镀层金属离子的溶液

（3）目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。

（4）原理：电镀时，通常把镀层金属一端作阳极,待镀的金属制品（镀件）一端

作阴极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。在直流电的作用下，阳极金属失

电子，溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，溶液中该金属离子在阴极获得电子

被还原为金属，覆盖在镀件上。

（5）实例

如在铁制品表面镀铜，可用CuSCU溶液作电解质溶液，电极反应分别为：阳

极：Cu-2e~^=Cu2+；阴极：012++2^^=01。

［记忆口诀］电镀规律口诀：

镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。

我与电解共原理，浓度不变栗记真。

2.电解精炼铜

⑴目的

①降低粗铜中的杂质含量，从而提高铜的性能。

②回收粗铜中的金、银等贵金属。

(2)电解精炼铜的装置图

纯铜(阴极),,Zn-2e'^=Zn2t

反应式：\2t

一粗铜Fe-2e~^Fe

2tNi-2e=Ni2-

Cu+2e-=Cir~(阳极)

(氧化性较弱的Cu-2e-=Cu2*

222t

Zn\Fe\Ni...--千二位于金属活动性顺序

表中铜之后的金属如

等留在电解液中)CuSO”溶液(溶

Ag、Au等沉积在电解

液中的CuSO”〔槽底形成阳极泥

需定期补充)

(3)电解特点

电解结束后，阳极泥中含有Au、Pt、Ag等，电解质溶液中的金属阳离子有

Zn2\Fe2\Ni2+、cP等,阴极得到精铜，但电解液中Cu?+的浓度减小。