資源簡介

一、主干知識——在微點判斷中澄清
1.判斷下列有關原電池原理敘述的正誤
(1)鋅銅原電池中電子由鋅電極經過電解質溶液流向銅電極 (　　)
(2)原電池中負極發生的反應是還原反應 (　　)
(3)原電池中電流的方向是負極→導線→正極 (　　)
(4)在原電池中陰離子移向負極 (　　)
(5)原電池工作時,溶液中的陽離子向負極移動,鹽橋中的陽離子向正極移動 (　　)
(6)原電池的正極一定是化學性質不活潑的金屬 (　　)
(7)一般來說,帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高 (　　)
2.判斷下列有關原電池的應用和化學電源敘述的正誤
(1)二次電池的放電過程,負極質量一定減小 (　　)
(2)可充電電池的充、放電過程是可逆反應 (　　)
(3)鉛酸蓄電池充電時,正極接直流電源正極,發生還原反應 (　　)
(4)只有放熱的氧化還原反應才能設計成原電池 (　　)
(5)若將2Fe3++Fe3Fe2+設計成原電池,可用鋅、鐵作電極材料 (　　)
(6)足量的Zn與稀H2SO4反應時,滴入CuSO4溶液可以加快反應速率,因為c(S)增大 (　　)
(7)增大電解質溶液的濃度,能加快原電池的反應速率 (　　)
3.判斷下列有關電解池敘述的正誤
(1)電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程 (　　)
(2)某些不能自發進行的氧化還原反應,通過電解可以實現 (　　)
(3)直流電源跟電解池連接后,電子從電源負極流向電解池陽極 (　　)
(4)電解CuCl2溶液,陰極逸出的氣體能夠使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍色 (　　)
(5)電解池的兩個電極必須是兩個活動性不同的電極 (　　)
(6)在電解池中與直流電源負極相連的電極是陰極 (　　)
(7)用石墨作陰極、銅作陽極電解硫酸銅溶液的陽極反應式為2H2O-4e-O2↑+4H+ (　　)
(8)用石墨作電極電解硝酸銀溶液的離子方程式為4Ag++2H2O4Ag+4H++O2↑ (　　)
(9)銅作陽極電解鹽酸的化學方程式為Cu+2HClCuCl2+H2↑ (　　)
4.判斷下列有關電解池的應用敘述的正誤
(1)在鍍件上電鍍銅時,也可以用惰性材料作陽極,用硫酸銅溶液作電解液 (　　)
(2)電解飽和食鹽水時,兩個電極均不能用金屬材料 (　　)
(3)電鍍銅和電解精煉銅時,電解質溶液中c(Cu2+)均保持不變 (　　)
(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3,也可以電解MgO和AlCl3 (　　)
(5)電解飽和食鹽水時,陰極發生氧化反應:2Cl--2e-Cl2↑ (　　)
(6)氯堿工業電解槽中滴入酚酞溶液,變紅色的區域為陽極區 (　　)
(7)電解飽和食鹽水時,陽極和陰極都可以選擇金屬材料(如鐵) (　　)
(8)電解飽和NaCl溶液可以制取金屬鈉 (　　)
5.判斷下列有關金屬的腐蝕與防護敘述的正誤
(1)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物 (　　)
(2)鋼鐵發生電化學腐蝕時,負極鐵失去電子生成Fe3+ (　　)
(3)在金屬表面覆蓋保護層,若保護層破損后,就完全失去了對金屬的保護作用 (　　)
(4)若在海輪外殼上附著一些銅塊,則可以減緩海輪外殼的腐蝕 (　　)
(5)銅在酸性條件下也可以發生析氫腐蝕 (　　)
(6)純鐵不易腐蝕,生鐵易腐蝕,是因為生鐵中含碳能形成原電池發生電化學腐蝕 (　　)
(7)在鐵制品表面鍍鋅,是為了防止鐵制品腐蝕,而且鍍層有損壞仍可對鐵制品起到保護作用 (　　)
(8)鐵閘門可與外加電源的正極相連,起到保護作用 (　　)
二、綜合思維——在知識融會中貫通
(一)原電池
原電池 的工作 原理 能量變化 化學能轉化為電能
形成條件 兩個活潑性不同的電極
電解質溶液
閉合回路
自發的氧化還原反應
反應原理
化學 電源 一次電池 堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池
二次電池 鉛酸蓄電池、鋰離子電池
燃料電池 氫氧燃料電池
　　[綜合訓練]
1.銅鋅原電池裝置如圖所示,下列分析不正確的是 (　　)
A.使用鹽橋可以清楚地揭示出電池中的化學反應
B.原電池工作時,Cu電極流出電子,發生氧化反應
C.原電池工作時,總反應為Zn+Cu2+Zn2++Cu
D.原電池工作一段時間,右側容器中的溶液增重
2.科學家發明了一種新型Zn CO2水介質電池,該電池可將CO2轉化為HCOOH。下列說法正確的是 (　　)
A.Zn為正極
B.CO2發生還原反應
C.電子由正極流向負極
D.電能轉化為化學能
3.(2025·濰坊高二期中)我國科學家發現海泥細菌電池在海水/海泥界面產生天然電壓。下列關于海泥細菌電池的說法錯誤的是 (　　)
A.電極電勢:BB.海泥做電池的電子導體
C.負極電極反應式:CH2O-4e-+H2OCO2+4H+
D.H+由B附近移向A附近
4.(2025·北京豐臺高二檢測)微生物燃料電池在凈化廢水的同時能獲得能源或得到有價值的化學產品,圖1為其工作原理,圖2為廢水中Cr2濃度與去除率的關系。下列說法不正確的是 (　　)
A.M為電源負極,有機物被氧化
B.處理1 mol Cr2時有6 mol H+從交換膜左側向右側遷移
C.電池工作時,N極附近溶液pH增大
D.Cr2濃度較大時,可能會造成還原菌失活
(二)電解池
電 解 池 原 理 能量變化 電能轉化成化學能
形成條件 ①與直流電源相連的兩個電極; ②電解質溶液;③閉合回路
反應原理
電 解 池 應 用 氯堿工業 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
電鍍 ①鍍件作陰極;②鍍層金屬作陽極;③電鍍液中含有鍍層金屬離子
電冶金 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
電解精煉 粗銅精煉純銅
　　[綜合訓練]
5.如圖是一個用石墨作電極,電解稀Na2SO4溶液的裝置,通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關敘述正確的是 (　　)
A.A極生成的氣體無色無味,B極生成的氣體有刺激性氣味
B.收集B極產生的氣體,該氣體能使帶火星的木條復燃
C.A極附近呈紅色,B極附近呈藍色
D.電解一段時間后,將全部電解液轉移到同一燒杯中,充分攪拌后溶液呈堿性
6.(2025·定州高二檢測)電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝,下列說法正確的是 (　　)
A.鍍層金屬不可能為黃銅
B.電鍍時,鍍層金屬離子往陽極遷移
C.白口鐵皮(鍍鋅合金)破損時較馬口鐵皮(鍍錫合金)破損時難腐蝕
D.電鍍時,通常把待鍍的金屬制品一端作陰極,把鍍層一端與電源的負極相連
7.1886年法國化學家莫桑從電解氟氫化鉀(KHF2)的無水氟化氫溶液中制備出了F2,裝置如圖所示。下列說法不正確的是 (　　)
A.a出口的氣體為F2
B.電解槽需要用特制材料嚴格把陰極和陽極分開
C.陰極的電極反應式為2H+2e-H2↑+4F-
D.電解過程中K+和H分別在陰、陽兩極放電
8.(2025·濟南高二檢測)電絮凝的反應原理是以鋁、鐵等金屬為陽極,在直流電的作用下,陽極被溶蝕,產生金屬離子,再經一系列水解、聚合及氧化過程,發展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以及氫氧化物,使廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離。下列說法錯誤的是 (　　)
A.若鐵為陽極,則陽極電極反應式為Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+
B.陰極得電子,發生還原反應,電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.每產生1 mol O2,整個外電路中理論上轉移電子數為4NA
D.若鐵為陽極,則在處理廢水的過程中陽極附近會發生:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O
(三)金屬的腐蝕與防護
金屬 腐蝕 化學腐蝕
電化學腐蝕:析氫腐蝕;吸氧腐蝕
金屬 防護 電化學防護:犧牲陽極法;外加電流法
改變金屬材料的組成
在金屬表面覆蓋保護層
　　[綜合訓練]
9.文物的腐蝕是指出土前由于自然的侵蝕、損壞而破壞文物的原貌,電化學腐蝕也是重要因素之一。三星堆是中華文明的重要組成部分,下列出土文物可能涉及電化學腐蝕的是 (　　)
A.青銅神樹 B.玉璋
C.陶瓷馬頭 D.黃金面罩
10.(2025·肇慶高二檢測)耗資近500億的深中通道這個工程中使用的鋼殼沉管,進行了兩種防腐處理,第一種是在表面形成一層特殊的防腐漆,第二種是在沉管的外表面鋪設鋅塊,以利用電化學原理延緩其被腐蝕;進而實現“百年不腐”。下列有關說法正確的是 (　　)
A.鋼殼為正極
B.鑲嵌的鋅塊可以永久使用
C.第一種處理方法屬于表面電鍍法
D.鋅發生的反應:Zn2++2e-Zn
11.某實驗小組利用如圖裝置探究電化學法保護鐵制品的原理。反應一段時間后,下列說法錯誤的是 (　　)
A.裝置A利用的是犧牲陽極法
B.取a處溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,有藍色沉淀
C.向c處滴加幾滴酚酞溶液,變紅
D.在d處上方放置濕潤的淀粉 KI試紙,試紙變藍
三、遷移應用——在課題活動中踐行
課題活動　電化學在生產生活中的應用
化學能可以轉化為電能,電能也可以轉化為化學能。不論是哪種形式的能量轉化都會對我們的生產生活起到至關重要的作用,比如鋰電池的研制使新能源汽車的發展如虎添翼,又如利用電解池原理實現了物質的制備、電鍍、電解精煉以及污水的處理等。
探究目標(一)　原電池的原理及應用
　　自2019年諾貝爾化學獎頒發給了鋰電池研發者,鋰電池最近幾年獲得了快速的發展。在生產生活的方方面面都有鋰電池的影子,鋰電池也成了高考考查的熱門,最近幾年尤其以鋰電池為載體的考查更是熱門。一種LiPON薄膜鋰離子電池是目前研究最廣泛的全固態薄膜鋰離子電池。下圖為其工作示意圖,LiPON薄膜只允許Li+通過,電池反應為LixSi+LCoO2Si+LiCoO2。
1.該電源的正極是哪一極 該電極的電極反應式如何書寫
2.充電時,外接電源的正負極與該電源的哪一極相連接
3.充電時,當外電路通過0.2 mol電子時,非晶硅薄膜上質量變化了多少
4.又知LiFePO4是一種新型動力鋰電池的電極材料。下圖為某LiFePO4電池充、放電時正極局部放大示意圖,則電池放電時正極反應式怎么書寫
探究目標(二)　電解池原理的重要應用
　　在電鍍車間的含鉻酸性廢水中,鉻的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)兩種,其中以Cr(Ⅵ)的毒性最大。電解法處理含鉻廢水如圖,鉻最終以Cr(OH)3沉淀除去。
1.陰極反應式如何書寫
2.陽極每轉移3 mol電子,可處理Cr(Ⅵ)物質的量為多少
3.離子交換膜為哪種交換膜
應用2　電解池在物質制備中的應用
　　四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業清洗劑,以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料,采用電滲析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如圖所示(a、b為石墨電極,c、d、e為離子交換膜)。
1.M是電源的哪一極
2.c、e分別是哪種交換膜
3.b電極反應是如何書寫的
4.制備1 mol (CH3)4NOH,a、b兩極共產生標準狀況下氣體體積為多少
[素養訓練]
1.(2024年1月·河南高考適應性演練)一種基于固體電解質NASICON的可充電熔融鈉電池,具有安全、電流密度高、使用條件寬泛等優點,其工作示意圖如下所示,已知電池放電時不斷有NaI生成。
下列說法錯誤的是 (　　)
A.放電時a電極為負極
B.固體電解質NASICON含鈉離子
C.充電時陽極反應式:3I--2e-
D.轉移1 mol e-時,c區和d區的質量差改變23 g
2.某小組采用電滲析法從含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的廢水中回收NH3·H2O和H3PO4,裝置如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.陰極區總反應式為2H2O+2N+2e-2NH3·H2O+H2↑
B.c處進入稀氨水,b處流出濃H3PO4溶液
C.膜1為陰離子交換膜,膜2為陽離子交換膜
D.每放出11.2 L(標準狀況)H2時,能回收98 g H3PO4
單元整體教學設計與階段驗收評價
一、主干知識——在微點判斷中澄清
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√
2.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
3.(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√　(9)√
4.(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×
5.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√　(8)×
二、綜合思維——在知識融會中貫通
1.選B　該原電池中鋅為負極,銅為正極。使用鹽橋能使電池的正負極的反應分開,清楚電池中的化學反應,A正確;原電池工作時,銅電極為正極,發生還原反應,B錯誤;鋅為負極,銅為正極,總反應為鋅和硫酸銅反應生成硫酸鋅和銅,反應為Zn+Cu2+Zn2++Cu,C正確;右側溶液中銅離子得到電子生成銅,每轉移2 mol電子,有1 mol銅析出,減少64克,鹽橋中的2 mol鉀離子進入溶液中,溶液質量增加78克,故溶液的質量增加78-64=14克,D正確。
2.選B　新型Zn CO2水介質電池,該電池可將CO2轉化為HCOOH,二氧化碳發生還原反應,為正極,則鋅為負極。由分析可知,鋅為負極,A錯誤;CO2發生還原反應為原電池的正極,B正確;原電池中電子由負極流向正極,C錯誤;原電池是化學能轉化為電能的裝置,D錯誤。
3.選B　在A極上O2變為H2O,O元素的化合價降低,則A極為原電池的正極,B極為負極,則電極電勢:B4.選B　M為電源負極,有機物被氧化,故A正確;處理1 mol Cr2時需要6 mol電子,但是同時也會有定量的氧氣得到電子,從交換膜左側向右遷移的氫離子的物質的量大于6 mol,故B錯誤;電池工作時,N極上氧氣得到電子與氫離子結合成水,所以氫離子濃度減小,N附近溶液pH增大,故C正確;當Cr2濃度較大時,其去除率幾乎為0,又因為其有強氧化性和毒性,所以可能會造成還原菌的蛋白質變性而失活,故D正確。
5.選B　該裝置為電解池,與電源正極相連的B極作陽極,電極反應式為2H2O-4e-O2↑+4H+;與電源負極相連的A極作陰極,電極反應式為4H2O+4e-2H2↑+4OH-;據此分析解答。A、B電極反應式分別為4H2O+4e-2H2↑+4OH-、2H2O-4e-O2↑+4H+, A電極生成的H2與B電極生成的O2都是無色、無味的,A錯誤;根據分析,B極作陽極,陽極上生成O2,O2能使帶火星的木條復燃,B正確;由電極反應式知,A電極附近溶液呈堿性,B電極附近溶液呈酸性,則A電極溶液呈藍色,B電極溶液呈紅色,C錯誤;惰性電極電解稀Na2SO4溶液,實際是電解水,將全部電解液轉移到同一燒杯中,充分攪拌后溶液呈中性,D錯誤。
6.選C　根據電鍍的概念,黃銅可以作鍍層金屬,故A錯誤;電鍍時,鍍層金屬離子往陰極遷移,故B錯誤;白鐵(鍍鋅合金)中,鍍層破損后,Zn為負極,被腐蝕的是Zn,Fe被保護,馬口鐵(鍍錫合金)中,Fe為負極,被腐蝕的是Fe,Sn被保護,所以鍍層破損后,白鐵(鍍鋅合金)比馬口鐵(鍍錫合金)更耐腐蝕,故C正確;電鍍時,通常把待鍍的金屬制品一端作陰極,把鍍層一端與電源的正極相連,故D錯誤。
7.選D　a出口的氣體是陽極的生成物,陽極反應式為2F--2e-F2↑,故A正確;因為反應中生成氫氣和氟氣,兩者混合會發生爆炸,因此電解槽需要用特制材料嚴格把陰極和陽極分開,故B正確;陰極得到電子產生氫氣,因此陰極的電極反應式為2H+2e-H2↑+4F-,故C正確;K+不放電,電解過程中H和F-分別在陰、陽兩極放電,故D錯誤。
8.選C　由裝置圖可知,若Fe為陽極,陽極電極反應式為Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+,故A正確;陰極H+得電子發生還原反應,電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故B正確;陽極電極反應式為Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+,每產生1 mol O2,整個外電路中理論上轉移電子數大于4NA,故C錯誤;若Fe為陽極,陽極電極反應式為Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+,在處理廢水的過程中二價鐵還被放出的O2氧化成三價鐵,離子方程式為4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,故D正確。
9.選A　電化學腐蝕就是金屬和電解質組成兩個電極,所以需含有兩種金屬。青銅神樹中含有Sn和Cu,可能涉及電化學腐蝕,故A符合題意;玉璋屬于玉器,主要成分為無機物,不涉及電化學腐蝕,故B不符合題意;陶瓷馬頭以黏土為主要原料制成,不涉及電化學腐蝕,故C不符合題意;黃金面罩由黃金制成,只含有金,不涉及電化學腐蝕,故D不符合題意。
10.選A　金屬活動性Zn>Fe,即鋅塊為負極,鋼殼為正極,故A正確;鋅不斷消耗,需要及時補充,不能永久使用,故B錯誤;第一種處理方法屬于涂保護層法,并未進行電鍍,故C錯誤;鋅為負極,鋅發生的反應:Zn-2e-Zn2+,故D錯誤。
11.選B　裝置A為原電池,利用的是犧牲陽極法,故A正確;裝置A中Fe電極上氧氣得電子和水反應生成OH-,沒有Fe2+生成,所以取a處溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,沒有藍色沉淀,故B錯誤;c處電極上水得電子生成H2和OH-,溶液呈堿性,所以向c處滴加幾滴酚酞溶液,變紅,故C正確;d處氯離子放電生成氯氣,氯氣具有氧化性,能氧化碘離子生成碘,淀粉遇碘變藍色,所以在d處上方放置濕潤的淀粉 KI試紙,試紙變藍,故D正確。
三、遷移應用——在課題活動中踐行
探究目標(一)
1.提示:放電時b極為正極,發生反應:LCoO2+xLi++xe-LiCoO2。
2.提示:根據分析,a極為負極,b極為正極,充電時a接負極,b接正極。
3.提示:充電時,電極a為陰極,電極反應式為xLi++xe-+SiLixSi,則當外電路通過0.2 mol電子時,非晶硅薄膜上質量增重0.2 mol×7 g·mol-1=1.4 g。
4.提示:Li++FePO4+e-LiFePO4。
探究目標(二)
[應用1]
1.提示:陰極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-。
2.提示:陽極每轉移3 mol電子,有1.5 mol Fe2+生成,由離子方程式Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++7H2O+6Fe3+可知,1.5 mol Fe2+還原0.25 mol Cr2。
3.提示:Cr2在陽極區與Fe2+反應生成Cr3+和Fe3+,陰極區水放電生成氫氣產生OH-,Cr3+和Fe3+通過陽離子交換膜進入陰極區,與OH-反應生成氫氧化物沉淀。
[應用2]
1.提示:根據圖中Cl-移動方向可知,電極b是陽極,電極a是陰極,則M是電源的負極,N是正極。
2.提示:左池產物是(CH3)4NOH,說明(CH3)4N+透過交換膜c向左側移動,則c是陽離子交換膜;Cl-通過d膜向右移動,通入NaCl稀溶液,流出NaCl濃溶液,說明陽極區溶液中Na+通過交換膜e向左遷移,則e是陽離子交換膜。
3.提示:b電極是陽極,電解液呈堿性,則電極反應為4OH--4e-O2↑+2H2O。
4.提示:制備1 mol (CH3)4NOH,電路中轉移1 mol電子,據得失電子守恒可知,a極產生0.5 mol H2,b極產生0.25 mol O2,共產生0.75 mol氣體,在標準狀況下的體積為16.8 L。
[素養訓練]
1.選D　電池放電時不斷有NaI生成,可知放電時a為負極,電極反應式為Na-e-Na+,固體電解質NASICON只允許陽離子通過,固體電解質NASICON含鈉離子,通過Na+轉移保持兩側電荷守恒,放電時b為正極,電極反應為+2e-3I-;充電時a為陰極,b為陽極,b極反應為3I--2e-,據此分析;根據分析,放電時a電極為負極,A正確;固體電解質NASICON含鈉離子,通過Na+轉移保持兩側電荷守恒,B正確;充電時b為陽極,b極反應為3I--2e-,C正確;放電轉移1 mol e-時,1 mol Na+從c區移出,d區移入1 mol Na+,兩區質量差改變46 g,D錯誤。
2.選A　由題干圖示可知,左側電極室通入的是稀氨水,左側電極室的產品為NH3·H2O,說明廢水中的N通過離子交換膜1進入左側電極室,故膜1為陽離子交換膜,然后N+OH-NH3·H2O,說明陰極的電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,右側電極室的產品為H3PO4,即廢水中的H2P、HP經過離子交換膜2進入右側電極室,與H+結合成H3PO4,即膜2為陰離子交換膜,陽極的電極反應式為2H2O-4e-O2↑+4H+。陰極區發生反應:2H2O+2e-2OH-+H2↑、N+OH-NH3·H2O;總反應式為二者結合:2H2O+2N+2e-2NH3·H2O+H2↑,A正確;為了增強溶液的導電性,在a處充入稀氨水,在c處充入稀磷酸,b處流出濃氨水,d處流出濃磷酸溶液,B錯誤;11.2 L(標準狀況)H2的物質的量為0.5 mol,當陰極放出0.5 mol H2,轉移電子1 mol,陽極室會產生1 mol H+,但是由于進入陽極室的H2P、HP電荷不同,總物質的量只能在0.5~1 mol之間,回收H3PO4質量小于98 g,D錯誤。
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單元整體教學設計與階段驗收評價
一、主干知識——在微點判斷中澄清
二、綜合思維——在知識融會中貫通
三、遷移應用——在課題活動中踐行
目錄
一、主干知識——在微點判斷中澄清
1.判斷下列有關原電池原理敘述的正誤
(1)鋅銅原電池中電子由鋅電極經過電解質溶液流向銅電極( )
(2)原電池中負極發生的反應是還原反應( )
(3)原電池中電流的方向是負極→導線→正極( )
(4)在原電池中陰離子移向負極( )
(5)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動( )
(6)原電池的正極一定是化學性質不活潑的金屬( )
(7)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高( )
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2.判斷下列有關原電池的應用和化學電源敘述的正誤
(1)二次電池的放電過程，負極質量一定減小( )
(2)可充電電池的充、放電過程是可逆反應( )
(3)鉛酸蓄電池充電時，正極接直流電源正極，發生還原反應( )
(4)只有放熱的氧化還原反應才能設計成原電池( )
(5)若將2Fe3++Fe==3Fe2+設計成原電池，可用鋅、鐵作電極材料( )
(6)足量的Zn與稀H2SO4反應時，滴入CuSO4溶液可以加快反應速率，因為c(S)增大( )
(7)增大電解質溶液的濃度，能加快原電池的反應速率( )
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3.判斷下列有關電解池敘述的正誤
(1)電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程( )
(2)某些不能自發進行的氧化還原反應，通過電解可以實現( )
(3)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負極流向電解池陽極( )
(4)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍色( )
(5)電解池的兩個電極必須是兩個活動性不同的電極( )
(6)在電解池中與直流電源負極相連的電極是陰極( )
√
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(7)用石墨作陰極、銅作陽極電解硫酸銅溶液的陽極反應式為
2H2O-4e-==O2↑+4H+( )
(8)用石墨作電極電解硝酸銀溶液的離子方程式為
4Ag++2H2O 4Ag+4H++O2↑( )
(9)銅作陽極電解鹽酸的化學方程式為Cu+2HCl CuCl2+H2↑( )
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4.判斷下列有關電解池的應用敘述的正誤
(1)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液( )
(2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料( )
(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2+)均保持不變( )
(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3 ( )
(5)電解飽和食鹽水時，陰極發生氧化反應：2Cl--2e-==Cl2↑ ( )
(6)氯堿工業電解槽中滴入酚酞溶液，變紅色的區域為陽極區( )
(7)電解飽和食鹽水時，陽極和陰極都可以選擇金屬材料(如鐵) ( )
(8)電解飽和NaCl溶液可以制取金屬鈉( )
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5.判斷下列有關金屬的腐蝕與防護敘述的正誤
(1)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物( )
(2)鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3+ ( )
(3)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用( )
(4)若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕( )
(5)銅在酸性條件下也可以發生析氫腐蝕( )
(6)純鐵不易腐蝕，生鐵易腐蝕，是因為生鐵中含碳能形成原電池發生電化學腐蝕( )
(7)在鐵制品表面鍍鋅，是為了防止鐵制品腐蝕，而且鍍層有損壞仍可對鐵制品起到保護作用( )
(8)鐵閘門可與外加電源的正極相連，起到保護作用 ( )
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二、綜合思維——在知識融會中貫通
(一)原電池
原電池 的工作 原理 能量變化 化學能轉化為電能
形成條件 兩個活潑性不同的電極
電解質溶液
閉合回路
自發的氧化還原反應
反應原理
化學 電源 一次電池 堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池
二次電池 鉛酸蓄電池、鋰離子電池
燃料電池 氫氧燃料電池
[綜合訓練]
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1.銅鋅原電池裝置如圖所示，下列分析不正確的是 (　　)
A.使用鹽橋可以清楚地揭示出電池中的化學反應
B.原電池工作時，Cu電極流出電子，發生氧化反應
C.原電池工作時，總反應為Zn+Cu2+==Zn2++Cu
D.原電池工作一段時間，右側容器中的溶液增重
解析：該原電池中鋅為負極，銅為正極。使用鹽橋能使電池的正負極的反應分開，清楚電池中的化學反應，A正確;原電池工作時，銅電極為正極，發生還原反應，B錯誤;鋅為負極，銅為正極，總反應為鋅和硫酸銅反應生成硫酸鋅和銅，反應為Zn+Cu2+==Zn2++Cu，C正確;右側溶液中銅離子得到電子生成銅，每轉移
2 mol電子，有1 mol銅析出，減少64克，鹽橋中的2 mol鉀離子進入溶液中，溶液質量增加78克，故溶液的質量增加78-64=14克，D正確。
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2.科學家發明了一種新型Zn CO2水介質電池，該電池可將CO2轉化為HCOOH。下列說法正確的是 (　　)
A.Zn為正極 　B.CO2發生還原反應
C.電子由正極流向負極 　D.電能轉化為化學能
解析：新型Zn CO2水介質電池，該電池可將CO2轉化為HCOOH，二氧化碳發生還原反應，為正極，則鋅為負極。由分析可知，鋅為負極，A錯誤;CO2發生還原反應為原電池的正極，B正確;原電池中電子由負極流向正極，C錯誤;原電池是化學能轉化為電能的裝置，D錯誤。
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3.(2025·濰坊高二期中)我國科學家發現海泥細菌電池在海水/海泥界面產生天然電壓。下列關于海泥細菌電池的說法錯誤的是 (　　)
A.電極電勢：BB.海泥做電池的電子導體
C.負極電極反應式：CH2O-4e-+H2O==CO2+4H+
D.H+由B附近移向A附近
解析：在A極上O2變為H2O，O元素的化合價降低，則A極為原電池的正極，B極為負極，則電極電勢：B4.(2025·北京豐臺高二檢測)微生物燃料電池在凈化廢水的同時能獲得能源或得到有價值的化學產品，圖1為其工作原理，圖2為廢水中Cr2濃度與去除率的關系。下列說法不正確的是(　　)
A.M為電源負極，有機物被氧化
B.處理1 mol Cr2時有6 mol H+從交換膜左側向右側遷移
C.電池工作時，N極附近溶液pH增大
D.Cr2濃度較大時，可能會造成還原菌失活
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解析：M為電源負極，有機物被氧化，故A正確;處理1 mol Cr2時需要
6 mol電子，但是同時也會有定量的氧氣得到電子，從交換膜左側向右遷移的氫離子的物質的量大于6 mol，故B錯誤;電池工作時，N極上氧氣得到電子與氫離子結合成水，所以氫離子濃度減小，N附近溶液pH增大，故C正確;當Cr2濃度較大時，其去除率幾乎為0，又因為其有強氧化性和毒性，所以可能會造成還原菌的蛋白質變性而失活，故D正確。
(二)電解池
電解池 原理 能量變化 電能轉化成化學能
形成條件 ①與直流電源相連的兩個電極;
②電解質溶液;③閉合回路
反應原理
電解池 應用 氯堿工業 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
電鍍 ①鍍件作陰極;②鍍層金屬作陽極;③電鍍液中含有鍍層金屬離子
電冶金 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
電解精煉 粗銅精煉純銅
[綜合訓練]
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5.如圖是一個用石墨作電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關敘述正確的是 (　　)
A.A極生成的氣體無色無味，B極生成的氣體有刺激性氣味
B.收集B極產生的氣體，該氣體能使帶火星的木條復燃
C.A極附近呈紅色，B極附近呈藍色
D.電解一段時間后，將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈堿性
解析：該裝置為電解池，與電源正極相連的B極作陽極，電極反應式為2H2O-4e-==O2↑+4H+;與電源負極相連的A極作陰極，電極反應式為4H2O+4e-==2H2↑+4OH-;據此分析解答。A、B電極反應式分別為4H2O+4e-==2H2↑+4OH-、2H2O-4e-==O2↑+4H+， A電極生成的H2與B電極生成的O2都是無色、無味的，A錯誤;根據分析，B極作陽極，陽極上生成O2，O2能使帶火星的木條復燃，B正確;由電極反應式知，A電極附近溶液呈堿性，B電極附近溶液呈酸性，則A電極溶液呈藍色，B電極溶液呈紅色，C錯誤;惰性電極電解稀Na2SO4溶液，實際是電解水，將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性，D錯誤。
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6.(2025·定州高二檢測)電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝，下列說法正確的是 (　　)
A.鍍層金屬不可能為黃銅
B.電鍍時，鍍層金屬離子往陽極遷移
C.白口鐵皮(鍍鋅合金)破損時較馬口鐵皮(鍍錫合金)破損時難腐蝕
D.電鍍時，通常把待鍍的金屬制品一端作陰極，把鍍層一端與電源的負極相連
解析：根據電鍍的概念，黃銅可以作鍍層金屬，故A錯誤;電鍍時，鍍層金屬離子往陰極遷移，故B錯誤;白鐵(鍍鋅合金)中，鍍層破損后，Zn為負極，被腐蝕的是Zn，Fe被保護，馬口鐵(鍍錫合金)中，Fe為負極，被腐蝕的是Fe，Sn被保護，所以鍍層破損后，白鐵(鍍鋅合金)比馬口鐵(鍍錫合金)更耐腐蝕，故C正確;電鍍時，通常把待鍍的金屬制品一端作陰極，把鍍層一端與電源的正極相連，故D錯誤。
7.1886年法國化學家莫桑從電解氟氫化鉀(KHF2)的無水氟化氫溶液中制備出了F2，裝置如圖所示。下列說法不正確的是 (　　)
A.a出口的氣體為F2
B.電解槽需要用特制材料嚴格把陰極和陽極分開
C.陰極的電極反應式為2H+2e-==H2↑+4F-
D.電解過程中K+和H分別在陰、陽兩極放電
解析：a出口的氣體是陽極的生成物，陽極反應式為2F--2e-==F2↑，故A正確;因為反應中生成氫氣和氟氣，兩者混合會發生爆炸，因此電解槽需要用特制材料嚴格把陰極和陽極分開，故B正確;陰極得到電子產生氫氣，因此陰極的電極反應式為2H+2e-==H2↑+4F-，故C正確;K+不放電，電解過程中H和F-分別在陰、陽兩極放電，故D錯誤。
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8.(2025·濟南高二檢測)電絮凝的反應原理是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產生金屬離子，再經一系列水解、聚合及氧化過程，發展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以及氫氧化物，使廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離。下列說法錯誤的是 (　　)
A.若鐵為陽極，則陽極電極反應式為Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+
B.陰極得電子，發生還原反應，電極反應式為2H2O+2e-==H2↑+2OH-
C.每產生1 mol O2，整個外電路中理論上轉移電子數為4NA
D.若鐵為陽極，則在處理廢水的過程中陽極附近會發生：
4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O
解析：由裝置圖可知，若Fe為陽極，陽極電極反應式為Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，故A正確;陰極H+得電子發生還原反應，電極反應式為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故B正確;陽極電極反應式為Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，每產生1 mol O2，整個外電路中理論上轉移電子數大于4NA，故C錯誤;若Fe為陽極，陽極電極反應式為Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，在處理廢水的過程中二價鐵還被放出的O2氧化成三價鐵，離子方程式為4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O，故D正確。
(三)金屬的腐蝕與防護
金屬 腐蝕 化學腐蝕
電化學腐蝕：析氫腐蝕;吸氧腐蝕
金屬 防護 電化學防護：犧牲陽極法;外加電流法
改變金屬材料的組成
在金屬表面覆蓋保護層
[綜合訓練]
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9.文物的腐蝕是指出土前由于自然的侵蝕、損壞而破壞文物的原貌，電化學腐蝕也是重要因素之一。三星堆是中華文明的重要組成部分，下列出土文物可能涉及電化學腐蝕的是 (　　)
A.青銅神樹 B.玉璋 C.陶瓷馬頭 D.黃金面罩
解析：電化學腐蝕就是金屬和電解質組成兩個電極，所以需含有兩種金屬。青銅神樹中含有Sn和Cu，可能涉及電化學腐蝕，故A符合題意;玉璋屬于玉器，主要成分為無機物，不涉及電化學腐蝕，故B不符合題意;陶瓷馬頭以黏土為主要原料制成，不涉及電化學腐蝕，故C不符合題意;黃金面罩由黃金制成，只含有金，不涉及電化學腐蝕，故D不符合題意。
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10.(2025·肇慶高二檢測)耗資近500億的深中通道這個工程中使用的鋼殼沉管，進行了兩種防腐處理，第一種是在表面形成一層特殊的防腐漆，第二種是在沉管的外表面鋪設鋅塊，以利用電化學原理延緩其被腐蝕;進而實現“百年不腐”。下列有關說法正確的是 (　　)
A.鋼殼為正極 B.鑲嵌的鋅塊可以永久使用
C.第一種處理方法屬于表面電鍍法 D.鋅發生的反應：Zn2++2e-==Zn
解析：金屬活動性Zn>Fe，即鋅塊為負極，鋼殼為正極，故A正確;鋅不斷消耗，需要及時補充，不能永久使用，故B錯誤;第一種處理方法屬于涂保護層法，并未進行電鍍，故C錯誤;鋅為負極，鋅發生的反應：Zn-2e-==Zn2+，故D錯誤。
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11.某實驗小組利用如圖裝置探究電化學法保護鐵制品的原理。反應一段時間后，下列說法錯誤的是 (　　)
A.裝置A利用的是犧牲陽極法
B.取a處溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有藍色沉淀
C.向c處滴加幾滴酚酞溶液，變紅
D.在d處上方放置濕潤的淀粉 KI試紙，試紙變藍
解析：裝置A為原電池，利用的是犧牲陽極法，故A正確;裝置A中Fe電極上氧氣得電子和水反應生成OH-，沒有Fe2+生成，所以取a處溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀，故B錯誤;c處電極上水得電子生成H2和OH-，溶液呈堿性，所以向c處滴加幾滴酚酞溶液，變紅，故C正確;d處氯離子放電生成氯氣，氯氣具有氧化性，能氧化碘離子生成碘，淀粉遇碘變藍色，所以在d處上方放置濕潤的淀粉 KI試紙，試紙變藍，故D正確。
三、遷移應用——在課題活動中踐行
課題活動　電化學在生產生活中的應用
化學能可以轉化為電能，電能也可以轉化為化學能。不論是哪種形式的能量轉化都會對我們的生產生活起到至關重要的作用，比如鋰電池的研制使新能源汽車的發展如虎添翼，又如利用電解池原理實現了物質的制備、電鍍、電解精煉以及污水的處理等。
探究目標(一)　原電池的原理及應用
自2019年諾貝爾化學獎頒發給了鋰電池研發者，鋰電池最近幾年獲得了快速的發展。在生產生活的方方面面都有鋰電池的影子，鋰電池也成了高考考查的熱門，最近幾年尤其以鋰電池為載體的考查更是熱門。一種LiPON薄膜鋰離子電池是目前研究最廣泛的全固態薄膜鋰離子電池。下圖為其工作示意圖，LiPON薄膜只允許Li+通過，電池反應為LixSi+LCoO2 Si+LiCoO2。
1.該電源的正極是哪一極 該電極的電極反應式如何書寫
提示：放電時b極為正極，發生反應：LCoO2+xLi++xe-==LiCoO2。
2.充電時，外接電源的正負極與該電源的哪一極相連接
提示：根據分析，a極為負極，b極為正極，充電時a接負極，b接正極。
3.充電時，當外電路通過0.2 mol電子時，非晶硅薄膜上質量變化了多少
提示：充電時，電極a為陰極，電極反應式為xLi++xe-+Si==LixSi，則當外電路通過0.2 mol電子時，非晶硅薄膜上質量增重0.2 mol×7 g·mol-1=1.4 g。
4.又知LiFePO4是一種新型動力鋰電池的電極材料。下圖為某LiFePO4電池充、放電時正極局部放大示意圖，則電池放電時正極反應式怎么書寫
提示：Li++FePO4+e-==LiFePO4。
探究目標(二)　電解池原理的重要應用
應用1　電解池在污水處理中的應用
在電鍍車間的含鉻酸性廢水中，鉻的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)兩種，其中以Cr(Ⅵ)的毒性最大。電解法處理含鉻廢水如圖，鉻最終以Cr(OH)3沉淀除去。
1.陰極反應式如何書寫
提示：陰極反應為2H2O+2e-==H2↑+2OH-。
2.陽極每轉移3 mol電子，可處理Cr(Ⅵ)物質的量為多少
提示：陽極每轉移3 mol電子，有1.5 mol Fe2+生成，由離子方程式Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++7H2O+6Fe3+可知，1.5 mol Fe2+還原0.25 mol Cr2。
3.離子交換膜為哪種交換膜
提示：Cr2在陽極區與Fe2+反應生成Cr3+和Fe3+，陰極區水放電生成氫氣產生OH-，Cr3+和Fe3+通過陽離子交換膜進入陰極區，與OH-反應生成氫氧化物沉淀。
應用2　電解池在物質制備中的應用
四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業清洗劑，以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料，采用電滲析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如圖所示(a、b為石墨電極，c、d、e為離子交換膜)。
1.M是電源的哪一極
提示：根據圖中Cl-移動方向可知，電極b是陽極，電極a是陰極，則M是電源的負極，N是正極。
2.c、e分別是哪種交換膜
提示：左池產物是(CH3)4NOH，說明(CH3)4N+透過交換膜c向左側移動，則c是陽離子交換膜;Cl-通過d膜向右移動，通入NaCl稀溶液，流出NaCl濃溶液，說明陽極區溶液中Na+通過交換膜e向左遷移，則e是陽離子交換膜。
3.b電極反應是如何書寫的
提示：b電極是陽極，電解液呈堿性，則電極反應為4OH--4e-==O2↑+2H2O。
4.制備1 mol (CH3)4NOH，a、b兩極共產生標準狀況下氣體體積為多少
提示：制備1 mol (CH3)4NOH，電路中轉移1 mol電子，據得失電子守恒可知，a極產生0.5 mol H2，b極產生0.25 mol O2，共產生0.75 mol氣體，在標準狀況下的體積為16.8 L。
[素養訓練]
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1.(2024年1月·河南高考適應性演練)一種基于固體電解質NASICON的可充電熔融鈉電池，具有安全、電流密度高、使用條件寬泛等優點，其工作示意圖如下所示，已知電池放電時不斷有NaI生成。下列說法錯誤的是 (　　)
A.放電時a電極為負極
B.固體電解質NASICON含鈉離子
C.充電時陽極反應式：3I--2e-==
D.轉移1 mol e-時，c區和d區的質量差改變23 g
解析：電池放電時不斷有NaI生成，可知放電時a為負極，電極反應式為Na-e-==Na+，固體電解質NASICON只允許陽離子通過，固體電解質NASICON含鈉離子，通過Na+轉移保持兩側電荷守恒，放電時b為正極，電極反應為+2e-==3I-;充電時a為陰極，b為陽極，b極反應為3I--2e-==，據此分析;根據分析，放電時a電極為負極，A正確;固體電解質NASICON含鈉離子，通過Na+轉移保持兩側電荷守恒，B正確;充電時b為陽極，b極反應為3I--2e-==，C正確;放電轉移1 mol e-時，1 mol Na+從c區移出，d區移入1 mol Na+，兩區質量差改變46 g，D錯誤。
2.某小組采用電滲析法從含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的廢水中回收NH3·H2O和H3PO4，裝置如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.陰極區總反應式為2H2O+2N+2e-==2NH3·H2O+H2↑
B.c處進入稀氨水，b處流出濃H3PO4溶液
C.膜1為陰離子交換膜，膜2為陽離子交換膜
D.每放出11.2 L(標準狀況)H2時，能回收98 g H3PO4
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解析：由題干圖示可知，左側電極室通入的是稀氨水，左側電極室的產品為NH3·H2O，說明廢水中的N通過離子交換膜1進入左側電極室，故膜1為陽離子交換膜，然后N+OH-==NH3·H2O，說明陰極的電極反應式為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，右側電極室的產品為H3PO4，即廢水中的H2P、HP經過離子交換膜2進入右側電極室，與H+結合成H3PO4，即膜2為陰離子交換膜，陽極的電極反應式為2H2O-4e-==O2↑+4H+。陰極區發生反應：2H2O+2e-==2OH-+H2↑、N+OH-==NH3·H2O;總反應式為二者結合：2H2O+2N+2e-==2NH3·H2O+H2↑，A正確;為了增強溶液的導電性，在a處充入稀氨水，在c處充入稀磷酸，b處流出濃氨水，d處流出濃磷酸溶液，B錯誤;11.2 L(標準狀況)H2的物質的量為0.5 mol，當陰極放出0.5 mol H2，轉移電子1 mol，陽極室會產生1 mol H+，但是由于進入陽極室的H2P、HP電荷不同，總物質的量只能在0.5~1 mol之間，回收H3PO4質量小于98 g，D錯誤。

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