单元复习04 化学反应与电能 2022-2023学年高二化学单元复习（人教版2019选择性必修1）

单元复习04化学反应与电能

考点01原电池的工作原理

1.原电池的概念和实质

（I）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把化学能转化为电能。

2.原电池的工作原理

（1）电极反应：

负极：失去电子，发生氧化反应

正极：得到电子，发生还原反应

（2）电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。

（3）离子移动方向：

①阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

②如果有盐桥：盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

（4）盐桥的作用：

①离子通道，形成闭合回路。

②避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减。

3.原电池的构成条件

①形成闭合回路

②两个活性不同的电极，相对较活泼的金属作负极。

③电解质溶液或熔融电解质

④自发的氧化还原反应（能对外界释放能量）

4.原电池中正负极的判断方法

C¾-...........｛电极名称）--------c⅝

I

III

III

肺泼性较强的金展｝-｛电极I材料卜7活泼性较第的金网

（流出电"的一极）…｛电子I流向）-…｛流入电.的一极）

Ii',

I

（发生氧化反应）-…（反应’类型）……（发生还■反应）

_-I

（阴离子♦向的一极卜-f离子'流向）-阳离子移向的一极）

、,二,、

（,溶解T的-极）--（实验现象增重或有气泡T放出的一极）

【典例D某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMno4+10FeSO4

+SH2SO4=ZMnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下

列叙述中正确的是（）

甲乙

A.甲烧杯中溶液的PH逐渐减小

B.乙烧杯中发生还原反应

C.外电路的电流方向是从a到b

D.电池工作时，盐桥中的SCr移向甲烧杯

答案：C

解析：甲烧杯中发生的电极反应为Mnol+8lΓ+5e-=Mn2++4H2θ,氢离子浓度减小，导

致溶液的PH增大，A项错误：甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应

式为Mno4+8H++5b==MM++4H2θ,乙烧杯中亚铁离子失去电子发生氧化反应，Fe2+-

e=Fe3∖B项错误：由上述分析可知，a为正极，b为负极，则电流方向为从a到b,C项

正确；阴离子向负极移动，则盐桥中的SOr移向乙烧杯，D项错误。

【特别提示】

(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石

墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。

(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电

池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。

(3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱，也要考虑电解质溶液性质。

如Mg-Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg-Al-NaOH溶液构成的原

电池中，负极为Al,正极为Mg。

考点02原电池的设计

1.原电池的组成：

原电池是由两个半电池组成，如锌铜原电池是锌半电池和铜半电池通过盐桥连接。

2.原电池设计关键

(1)外电路

负极(还原性较强的物质)富线,正极(较稳定的金属或能导电的非金属)。

(2)内电路

将两极浸入电解质溶液中，使阴、阳离子做定向移动。阴离子移向负极，阳离子移向

正极。

3.设计原电池的思路(以CU与AgNo3反应为例)

正极：2Ag+÷2e-^=2Ag

(I)明确两极反应∙

负极：Cu-2e=Cu2*

(2)选择电极材料

.负极材料一般为较活泼易失电子的物质，如CU

〔正极材料一般为导电性材料且活泼性较差，如C、Ag等

(3)选择电解质溶液

‘不含盐桥：参与正极反应的氧化剂，如AgNo3

＜含盐桥：负极区溶液一般含负极材料的金属离

,子，如Cu?+

、正极区溶液为参与正极反应的氧化剂，如AgNO3

(4)画装置图：注明电极材料和溶液成分

Γ-l

r____.-Ag

AgNCh溶液

CuSO4AgNO3

溶液溶液

【典例2】设计原电池Zn+2Fe3"=Zn2++2Fe2+,在方框中画出能形成稳定电流的半电池

形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)

负极：，电极反应：`

正极：,电极反应：»

答案：如图

ZnZn_2e=Zn2Pt2Fe3'÷2e^=2Fe21

解析：分析元素化合价的变化可知，Zn为负极，比Zn活泼性差的金属或非金属石墨等作

正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。

【特别提示】

(1)设计带盐桥的原电池装置时，一般负极金属元素与其电解质溶液中的阳离子元素保

持一致，正极金属元素与其电解质溶液中的阳离子元素保持一致。如Cu—Zn原电池中，

Zn与ZnSO4溶液，Cu与CuSO4溶液分别构成半电池。

（2）“装置图”常见失分点提示

①不注明电极材料名称或元素符号。

②不画出电解质溶液（或画出但不标注）。

③误把盐桥画成导线。

④不能连成闭合回路。

【典例3】控制合适的条件，将反应2Fe3++2「02Fe2++L设计成如图所示的原电池。下

列判断不正确的是（）

V灵敏电流表

石~石

A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原

C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D.电流表读数为零后，向甲中加入FeCI2固体，乙中的石墨电极为负极

答案:D

解析：由题图并结合原电池原理分析可知，Fe?,得到电子变为Fe?+,被还原，「失去电子变

为卜，被氧化，A、B项正确；电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；向

甲中加入FeCl2固体，对于2Fe3++2I2Fe2++b,平衡向逆反应方向移动，此时Fe?,被

氧化，L被还原，故甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D项错误。

【特别提示】

可逆氧化还原反应设计成的原电池:原电池中当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率

相等时,可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，

暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡向相反方向移动。

考点03原电池原理的应用

1.加快化学反应速率

在锌与稀HzSCU反应时加入少量CUSO4溶液，CUSO4与锌发生置换反应生成Cu,从而

形成Cu-Zn微小原电池，加快产生H2的速率。

2.金属活动性强弱比较

一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属。

如：有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡

产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。

【典例4】由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。

AΓIBCCBDr

装置

稀H2SO,CUSO,溶液稀HzSOl

甲乙丙

金属A不断溶解形

现象C极质量增加A极有气泡产生

成二价金属离子

根据实验现象回答下列问题:

(1)装置甲中负极的电极反应式是。

(2)装置乙中正极的电极反应式是。

(3)装置丙中溶液的PH(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是o

答案：(l)A-2e^^=A2+(2)Cu2'+2e^=Cu(3)变大(4)D>A>B>C

解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为

正极，活动性：A>B；乙中C极增重，即析出Cu,则B为负极，活动性：B>C:丙中A

上有气泡即H2产生，则A为正极，活动性：D>A,随着H+的消耗，PH变大。

【特别提示】

⑴利用原电池原理比较A、B两种金属性强弱时，A、B用导线相连浸入非氧化性酸(如

盐酸、稀硫酸)中，不能使用氧化性酸(如硝酸、浓硫酸)。

(2)对于“Mg—NaOH(aq)—A1”原电池负极为AL对于“Cu—浓HNO3—Al(Fe厂原电池负

极为Cuo

考点04化学电池一次电池

1.化学电池的分类及其特点

活性物质消耗到•定程度.就不能使用.

•次电池1.

如普通的锌电池、碱性锌钛电池

放电后可以向选电使活性物质获得∣∣p∣∙.

I二次电池I-

如铅蓄电池、银镉电池

燃烧力电h较化剂登

卜燃料电池I，

电r∙∙如氢氧燃料电池

2.化学电池的优点

具有能量转换效率高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。

3.判断电池优劣的主要标准

(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少。

(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。

(3)电池的可储存时间的长短。

4.化学电池回收利用

废旧电池中含重金属、酸和碱等物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。

5.一次电池

(1)普通锌镭干电池

①构造：

负极：锌筒正极：石墨棒

电解质溶液：氯化镂和氯化锌

②工作原理：

负极：Zn-25+2NHI=Zn(NH3)>+2H+

正极：2MnC>2+2H++2e=2MnO(OH)

总反应：Zn+2NH4C1+2Mnθ2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)

(2)碱性锌镒干电池

①构造：

负极反应物：锌粉正极反应物：二氧化镒

电解质溶液：氢氧化钾

②工作原理：

负极：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2

正极：2Mnθ2+2H2θ+2e--2Mno(OH)+20FΓ

总反应：Zn+2M∏O2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

［典例5］某干电池的工作原理示意图，总反应：Zn+2NHi=Zn2'+2NH3t+H2t,下列

说法正确的是()

A.石墨为电池的负极

B.电池工作时NHɪ被氧化

C.实现了电能向化学能的转化

D.电子由Zn电极经外电路流向石墨电极

答案：D

解析：根据电池反应式知，Zn易失电子作负极，则石墨作正极，故A错误；放电时，NHi

得电子发生还原反应，被还原，故B错误；该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C错

误；放电时，电子从负极Zn沿导线流向正极石墨，故D正确。

考点05二次电池

1.铅酸蓄电池

铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下:

Pb+PbO2+2H2S04=2PbS04+2H2O

⑴负极是Pb,正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。

⑵放电反应原理

①负极反应式是Pb+SC⅛-2e=PbSO4;

+

②正极反应式是PbO2+4H+SθΓ+2e=PbSO4+2H2O；

③放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。

（3）充电反应原理

①阴极（还原反应）反应式是PbSO4÷2e=^Pb+SO?;

②阳极（氧化反应）反应式是PbSO4+2H2O-2e^=PbO2+4H'+SθΓ；

③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接

负极，正极接正极

铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。

2.锂离子电池

LiCI、、：'LiCoO

xv-4——2

含LiPF”的碳酸酯溶液（无水）

电极电极反应

负极嵌锂石墨(Lio:ɪʃ+Cv

-

正极钻酸锂(LiCoo2)：LiIrCoO2+xLr+xe==LiCoO2

总反应

Li,vCv+Li1,rCoO2=LiCoO2+Cy

反应过程：放电时，Li+从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钻酸锂晶体中，充电时，L「从

钻酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于

电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。

3.放电、充电反应及充电连接

连接

/负极：氧化反应还原反应：阴极、

放电充电一电源

、正极：还原反应氧化反应：阳极/（+）

连接

4.二次电池电极反应的书写

(1)明确两极的反应物。

(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。

(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。

(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意：①H+在碱性环境中不存在；②02-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+,

生成H2O,在中性或碱性环境结合H2O,生成OH一；③若已知总反应式时，可先写出较易

书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电

极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

【典例6】锌一空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KoH溶液，反

应为2Zn+Ch+4OH-+2H2θ=2Zn(OH)7。下列说法正确的是()

A.充电时，电解质溶液中K*向阳极移动

B.充电时，电解质溶液中C(C)H)逐渐减小

C.放电时，负极反应为Zn+40H-2e=Zn(OH)f

D.放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)

答案：C

解析：A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动，故A项错误。B项，充

电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)T=2Zn+O2+40H^+2H2O,C(OH)逐渐增

大，故B项错误。C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极

反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)f,故C项正确。D项，由放电时的总反应可知，

电路中通过2mol电子时，消耗0.5mol02,其体积为11.2L(标准状况)，故D项错误。

【特别提示】

(1)可充电电池有充电和放电两个过程，这两个反应是在不同条件下进行的，所以并不

属于可逆反应。

(2)二次电池充电时，电池的正极接外接电源的正极，负极接外接电源的负极。

(3)太阳能电池不属于原电池。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化

成电能的装置。

考点06燃料电池

1.燃料电池

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源。电极本身

不包含活性物质，只是一个催化转化元件。

2.氢氧燃料电池

(1)基本构造

(2)工作原理

酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)

l-

负极反应2H2-4e^=4H2H2-4e+4OH^=4H2O

+-

正极反应O2÷4e÷4H^=2HιOO2+4e+2H2O=4OH

总反应2H2+O2=2H2O

3.能量转换

所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电

池的总方程式类似燃烧的总方程式，条件不同。

理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还

有烧、胱、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超高。

4.燃料电池电极反应式的书写方法

负极为燃料失电子发生氧化反应。

正极为02得电子发生还原反应。

如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法：

第一步确定生成物

CHW

CE-1CO2¾OΓ+H2O

第二步确定电子转移和变价元素原子守恒

-4_÷4

CH4-8e"—>COΓ+H2Oi

第三步依据电解质性质，用OBT使电荷守恒

CH4-8e+IOOH^―>COΓ+H2O;

第四步依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数

CH4-Se"+IOOH=COf+7H2Oo

【典例7】一种甲醇燃料电池是采用粕或碳化鸨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加

入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：

(1)这种电池放电时发生的化学方程式：____________________________________

⑵此电池的正极反应式：,负极反应式：

(3)电解液中H'向极移动，向外电路释放电子的电极是o

(4)使用该燃料电池的另一个好处是o

答案：(1)2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

++

(2)3O2+12H+12e^=6H2O2CH3OH+2H2O-12e^=2CO2+12H

⑶正负极(4)对环境无污染

解析：⑴燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的CCh不与HzSCU反

应，故电池反应为2CH.QH+3O2=2CO2+4H2O.

⑵电池的正极为O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成H?0,用电池总反应式减去正极

反应式即可得出负极反应式。

(3)H'移向正极，在正极生成水。

(4)产物是CO2和H2O,不会对环境造成污染。

【特别提示】

(D燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续

的由外部供给。

(2)燃料在燃料电池内的化学反应并不是通常所说的燃烧，不是化学能转换成热能再转

换成电能，而是由化学能直接转化为电能。

(3)书写燃料电池的化学方程式或电极反应式时，要注意电解质溶液或传导介质的影响，

如碱性条件下CCh以COr形式存在。

考点07电解原理

1.电解和电解池

(1)电解：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)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。

(3)电解池的构成条件

①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。

2.电解池的工作原理

接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，然后电解质溶液中的

阴、阳离子发生定向移动形成内电路，电子再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的

正极，如图所示。

沿

-

eC威

领化反应叵还原反应

阴.

B-∕w'阳Aff*+w'

离

离=A

子

子

移

移

向c

⅛向

一电解质溶液

3.电解池的阴、阳极的判断方法

产蚂壁电极材料失电子溶解[g；M〃+或

极-惰性电极溶液中阴离子按放电T产ɔ非金属

一顺序失电子曲I

酸根

s'-3中-q-o"日子,广还原性（减弱）

放电能力（减弱）

只考虑此5种离子即可

I直接按阳离子放电顺序得电子鼻鬻

氧化性

酸学供水髀（减弱）

Aq+Hg2+fe3+Cu2+d+暇St>2+fe2+勺+2,+4]3+鹿飞+32+5+

`水淋液J浓度很大忘融态下金电能力

中考虑时考虑才放电（减弱）

【典例8】下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是（）

电

于

A.Fe电极作阳极，发生氧化反应

B.C「向石墨极作定向移动

C.石墨电极反应：Fe3~+3e-=Fe

2+

D.电解池发生总反应：2CT+2Fe3+军鳍Cl2↑+2Fe

答案：A

解析：A项，电子流出的一极是电源的负极，故Fe连接电源的正极，为阳极，发生氧化反

应，正确；B项，电解质溶液中，阴离子向阳极移动，C「向Fe极作定向移动，错误；C

项，石墨电极是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应为Fe3++e=Fe2+,错误；D

项，Fe为阳极，是活性电极，Fe被氧化生成Fe?+,石墨是阴极，Fe?+发生还原反应生成Fe?

+,故电解池发生的总反应：Fe+2Fe3'里鳍3Fe2+,错误。

【特别提示】

(1)阴极只作导体，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放

电。

(2)电解水溶液时，IC〜AP+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到

K、Ca、Na、Mg、Al等金属。

(3)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电。因此，电子和离

子的移动遵循“电子不下水，离子不上线

(4)书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应

时，HzO要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H2θ+2e-=H2f+

20H∖总反应式为2Q-+2H2θ=⅛⅛2OH'+H2↑+C12↑O

考点08电解规律

1.电解池电极反应式的书写

(1)常见微粒的放电顺序

阴极：Ag->Fe3+>Cu2+>H+(≡)>Fe2+>Zn2+>H+(zK)>.......

阳极：活性电极>S2->「>Br->C「>OH->含氧酸根

特别提醒①活性电极一般指Pt、AU以外的金属电极。

②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H+或OFT是由水电离出来的，用HzO作为

反应物。

(2)电极反应式的书写方法

以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例

①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。

②找离子：电解质溶液中：Cu2+>H∖So/、OH,

③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2+>H'(水)，阳极：OHX水)>SO厂。

④电极式：阴极:Cu2'+2e==Cu,阳极：2H2O—4e-^=θ2↑÷4H+()

⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件

2++

2Cu+2H2O=⅛^=2CU+O2↑+4HΛ2CUSO4+2H2O=⅛^=2CU+O2↑+2H2SO4。

2.电解规律及电解后溶液的复原

⑴电解出0型

电解质

H2SO4NaOHNa2s04

2HO-4e=0↑40H—4e=θ2↑2H2O—4e-=θ2↑

阳极反应式22

++

+4H+2H2O+4H

+

阴极反应式4H+4e^=2H2↑2H2O+4e^=2H2↑+4OH^

PH变化减小增大不变

复原加入物质

加入H2O

⑵电解电解质型

电解质

HClCuCl2

阳极反应式2CΓ-2e^=Ch↑

+2

阴极反应式2H+2e^=H2↑Cu÷2e^^=Cu

PH变化增大

复原加入物质加入HCl加入CUCl2

(3)电解质和水都发生E解型

电解质NaClCUSe)4

+

阳极反应式2CΓ-2e^=Ch↑2H2O-4e^=θ2↑+4H

2+

阴极反应式2H2O+2e=H2↑+2OIΓ^2Cu÷4e=2Cu

PH变化增大减小

复原加入物质ioΛHCl加入CUo或CUCO3

3.电解池中的守恒规律

同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反

应式中建立联系。

【典例9］为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H∖Cu2∖Na卡、

So彳、Cl5种离子中两两组成电解质，按下列要求进行电解：

(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是o

若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是O

(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是。

若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是。

(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是。

若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是。

答案：(I)HCkCuCl2HC1、CuCI2

(2)Na2SO4H2SO4H2O

(3)CUSo4、NaCICUO或CUCC)3、HCl

解析(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H+、

Cu2+,阴离子只能是Cf^,其电解质是HC1、CuCho

(2)实质上是电解水，H∖OH-分别在两极上放电，其电解质是Na2S0∙l∖H2SO4O

⑶若电解质是CUSe)4,2CuSO4+2H2θ=½=2H2SO4+2Cu+θ2↑,若恢复到原状态，可加入

CuO,也可加入CUeo3。若电解质是NaC1,2NaCl+2H2O=⅛=2NaOH+H2↑+Cl2↑,要恢复

到原状态可通入HClo

【特别提示】

电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质

再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。

考点09氯碱工业

烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。

1.电解饱和食盐水的原理

石墨石墨

(b极厂:

(a极)

NaCI溶液

通电前:溶液中的离子是Na+、CF,H+、OH-o

通电后：①移向阳极的离子是C「、OH,C「比OH一容易失去电子，被氧化成氯气。

阳极：2C「一2e-=CbT(氧化反应)。

②移向阴极的离子是Na+、H+,H'比Na+容易得到电子，被还原成氯气.其中H卡是由

水电离产生的。

阴极：2FhO+2e-=H2↑+2OFT(还原反应)。

③总反应：

化学方程式为2NaCl+2氏0型鲤H2↑+C"+2NaOH；

离子方程式为2C1+2H2O=⅛=H2↑+Cl2↑+2OH。

2.氯碱工业生产流程

工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。

(1)阳离子交换膜电解槽

H2

⅜⅞⅜J⅛¾Γl∣l'l⅜f^'∣l⅛0(含少最NaOH)

NaCI溶液交换膜

(2)阳离子交换膜的作用：

只允许Na+等阳离子通过，不允许CI一、OH-等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极

产生的氯气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影

响氢氧化钠的产量。

3.氯碱工业产品及其应用

(1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。

(2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、

农药、金属冶炼等领域中广泛应用。

【典例10】工业电解饱和食盐水制烧碱时需阻止OH-移向阳极，目前采用阳离子交换膜将

两极溶液分开(如图)(F处加少量NaOH以增加溶液导电性)。

(1)C、D分别是直流电源的两电极，C是电源极，D是电源极。

(2)电解一段时间后，由A口导出，由B口导出。阴极附近碱性增强的原

因是(用电极反应式表示)0

(3)若不采用阳离子交换膜，OH-向阳极移动，发生的反应可用离子方程式表示为

答案：⑴负正

(2)C∣2H22H2θ+2e^=H2↑+2OH^

(3)CI2+2OH=Cl+CJO+H2O

解析：⑴阳离子向阴极方向移动，由Na-移动方向知右侧电极为阴极，C、D分别是直流电

源的两电极，故C是电源负极，D是电源正极。

(2)电解一段时间后，左侧电极产生CL，右侧电极产生H?和NaOH,因此由电解池图可知

CL从A口导出，氏从B口导出，由于阴极附近发生的是电解水的反应，产生的H+不断形

成氢气析出，导致溶液中OH浓度增大，碱性增强，用电极反应式表示为2H2θ+2e=H2↑

+2OHo

(3)若不采用阳离子交换膜，OFT向阳极移动，与Ch发生反应，离子方程式表示为Cb+20H

---

=C1+C1O+H2OO

【特别提示】隔膜的作用

(1)能将两极区隔离，阻止两极区生成的物质接触，防止发生副反应。

(2)能选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

考点10电镀电冶金

1.电镀

(1)电镀的概念：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)电镀的主要目：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观

(3)电镀池的构成

镀层金属浸入电镀液中与直流电源

阳极

的正极相连作阳极H∣l--∣

阳极：镀层金属彳I

待镀金属制品与直流电源的负极相L/阴极：待镀的金属制品

阴极

连作阴极电镀液：含有镀层金属离子的溶液

电镀液含有镀层金属离子的电解质溶液

电镀时，电解质溶液的浓度保持不变；阳极减少的质量和阴极增加的质量相

特点

等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等

2.电解精炼铜

通常把纯铜作阴极，把粗通板(含Zn、Fe、

_L1---W→δ^η付

Ni、Ag,AU等)作阳极，用CUSO4溶液作电解~~量_-------.粗I铜.

÷⅛----------@t二二二

质溶液，当通以直流电时，作为阳极的粗铜何

原理

逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，这样可得符⅛∣∣⅝

合电气工业要求的纯度达99.95%〜99.98%的.

k-~----------------Ct--J

铜

Zn_2e=Zn2+Fe-2e=Fe2'

电极反阳极(粗铜)

Ni-2e-=Ni2+Cu-2ez==Cu2

应

阴极(纯铜)Cu2+÷2e^^=Cu

铜的电解精炼时，电解质溶液中的Ci/+浓度中有所减小：阳极减少的质量

特点

和阴极增加的质量不相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等

3.电冶金

(1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。

如M,,l'+∕7e-=^Mo

⑵电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼

钠、钙、镁、铝等活泼金属。

(3)实例——电解熔融的NaCI冶炼Na

阳极：2C「一2e"^=C12↑;

阴极：2Nat÷2e=Na;

总反应：2NaCl(熔融)空呈2Na+CLT°

电解熔融氯化钠装置示意图

【典例11］如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。

王三六为三本/AgNQ;溶液

甲乙

(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为极，电极材料是,

电极反应式为,电解质溶液可以是»

⑵乙池中铁极的电极反应为。

(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为装置，电解一段时间后，电

解质溶液的浓度。

答案：⑴阴纯铜Cu2++2e=CuCUSO4溶液(答案合理即可)

(2)Ag'+e=Ag⑶电镀不变

解析：(I)由题图可知，甲池中A极为阴极，B极为阳极，在电解精炼铜时，粗铜作阳极，

纯铜作阴极，故A为纯铜，电极反应式为Cu2++2e=Cuo电解质溶液应为含有CM-的盐

溶液，如CUSo4溶液等。(2)由题图可知，乙池中铁极作阴极，石墨作阳极，故铁极的电极

反应式为Ag++e==Ag0(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为电镀池，电镀过

程中电解质溶液的浓度不变。

【特别提示】

(1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等：阴极增加的质量和

阳极减少的质量不相等。

(2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳

极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。

考点11电解的相关计算

1.三个计算原则

(1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。

(2)串联电池中各电极上转移的电子数目相等。

(3)电源输出的电子总数和电解池中各电极上转移的电子数目相等。

2.六种常见计算类型

(1)两极产物的定量计算。

(2)溶液PH的计算｛pH=-IgC(H+)｝。

(3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定。

(4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量。

(5)计算析出的气体体积或物质的量。

(6)电极质量的变化。

3.三种常见计算方法

(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等

类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等

(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比

例式计算

(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立

计算所需的关系式

以通过4molb为桥梁可构建如下关系式：

4

4e^~2C12(Br2,12)~O2~2H2〜2Cu〜4Ag~±M

'--，-----------''---------------.---------------,

阳极产物阴极产物

(式中M为金属，”为其离子的化合价数值)

【典例12】将1匕含有0.411101€：11(>103)2和0.401011‹(：1的水溶液，用惰性电极电解一段时

间后，在一电极上析出I9.2gCui此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下

为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()

A.3.36LB.5.6LC.6.72LD.13.44L

答案：B

解析：阴极析出铜0.3mol,由Cu2++2e-=Cu知Cu2+得到0.6mol电子，根据2。一一2屋

一Cl2丁，求出当溶液中C厂全部参与电极反应时，放出CbOZmoI,失去电子0.4mol。因

此在阳极还有OH一放电，根据40H-4e-==2H2θ+C>2T和电子守恒，在阳极有0.05mol

Ch放出，即阳极共放出0.25mol、标准状况下为5.6L的气体。

【特别提示】电解相关计算的两个要点

(1)熟练掌握电极反应式的书写，判断各电极生成的产物。

(2)每个电极上转移的电子数都是相等的。

考点12金属的腐蚀

1.金属的腐蚀

(I)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质

是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。

(2)根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类：

①化学腐蚀：金属与