第七章 化学反应与电能
第 1 节 原电池原理及其应用
5%# 依据两极材料 一般活泼金属作负极 活泼
(４) : ,
性较弱的金属或能导电的非金属作正极
一、原电池原理 .
特例 ()以 和 为电极、 溶液为电解质
1.原电池：将化学能转化为电能的装置 １ Mg Al NaOH
. 溶液的原电池中,虽然 比 活泼,但是 不与
2.原电池的构成 Mg Al Mg
溶液反应,故 作负极, 作正极.()以
NaOH Al Mg ２ Fe
(或 )和 为电极、浓硝酸为电解质溶液的原电池中,
反应 能自发进行的氧化还原反应 Al Cu
虽然 (或 )比 活泼,但是常温下 (或 )会在浓
Fe Al Cu Fe Al
一般为活泼性不同的两个电极 燃料电池的 硝酸中钝化,故钝化后, 作负极, (或 )作正极.
电极 ( Cu Fe Al
两个电极可以相同
) 依据电极现象 一般电极逐渐溶解的为负
(５) :
介质 电解质溶液 熔融电解质 某种离子导体等 极 电极增重或有气体放出的为正极
、 、 , .
依据电极反应 失去电子发生氧化反应的一
闭合回路 两个电极直接或间接接触 插入介质 (６) :
,
极是负极 得到电子发生还原反应的一极是
,
3.原电池的工作原理
正极
.
以 原电池为例
Cu－Zn 依据电解质溶液 一般能与电解质溶液反应
负极 氧化反应
(７) :
－ ２＋
: ,Zn－２e Zn 的一极作负极 不能与电解质溶液反应的一
,
正极 还原反应
２＋ －
: ,Cu ＋２e Cu 极作正极
.
5.原电池原理的应用
设计制作化学电源
(１)
!E
E 7!D""+F
E*
B U""!B +FLF
K E
C =UKE+
注意 ()电子不能在电解质溶液中移动,离子不能
１
3 >!'%U**!=
沿导线移动,即电子“不下水”,离子“不上岸”.
*
4 U * / B
()盐桥的作用:使整个装置构成闭合回路,代替两溶液
=4
２
*?B#"0
直接接触;平衡电荷,提高电池效率.
4.原电池正、负极的判断依据
例如 根据 设计
＋ ２＋
, Cu＋２Ag Cu ＋２Ag
依据电子流向 电子由负极经导线流向
(１) : 电池
:
正极
.
依据电流流向 电流由正极经导线流向
(２) :
负极
或
.
依据离子迁移方向 阳离子向正极迁移 阴
(３) : ,
离子向负极迁移
.
７８ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
加快化学反应速率 又如一种锂离子电池
(２) :
一个自发进行的氧化还原反应 形成原电池
, 负极 嵌锂石墨 (LixCy):LixCy－ x e －
时会使反应速率加快 . 如在 Zn 与稀硫酸反 放电 x Li ＋ ＋Cy
应时加入少量 溶液 置换出的 能 反应
钴酸 锂
CuSO４ , Cu 正极 (LiCoO２):Li１－ xCoO２ ＋
与 形成原电池 使产生 的反应速率 x ＋ x －
Zn , H２ Li ＋ e LiCoO２
加快 . 充电 阴极 x Li ＋ ＋Cy＋ x e － LixCy
(３) 比较金属的活动性强弱 反应 阳极 LiCoO２－ x e － Li１－ xCoO２＋ x Li ＋
原电池中 一般活动性强的金属作负极 而 电解质溶液 的碳酸酯溶液 无水
, , LiPF６ ( )
活动性弱的金属 或非金属导体 作正极
( ) .
用于金属的防护
装置
(４)
使需要保护的金属制品作原电池正极而受
到保护 例如要保护一个铁质的输水管道
. 放电
总反应
或钢铁桥梁 可用导线将其与锌块相连 使 LixCy＋Li１－ xCoO２充电LiCoO２＋Cy
, ,
锌作原电池的负极
注意 判断一种电池的优劣,主要看这种电池单位质
.
二、化学电源 量或单位体积所能输出电能的多少(比能量)或者输出功
率的大小(比功率),以及电池可储存时间的长短.
1.一次电池 放电后不可再充电的电池
: .
3.燃料电池
例如碱性锌锰电池
:
E *
负极反应 !!
Zn＋２OH － －２e － Zn(OH)２ "
&
K. K.
－
正极反应 MnO２＋H２O＋e MnO(OH)＋ *!
! *
OH － & B
"
电解质
KOH
氢氧燃料电池以氢气为燃料 氧气为氧化剂
总反应 Zn＋２MnO２＋２H２O２MnO(OH)＋
(１) , ,
电解质溶液可以是酸性的 也可以是碱性的
Zn(OH)２ , .
酸性 碱性
2.二次电池 又称可充电电池或蓄电池 是一类
: , 负极 － －
放电后可以再充电而反复使用的电池 － ＋ H２ ＋ ２OH － ２e
反应 H２－２e ２H
.
２H２O
例如铅酸蓄电池 正极 － ＋ －
: O２＋４e ＋４H O２ ＋ ２H２O ＋ ４e
反应
－
负极 ２H２O ４OH
Pb＋SO ２ ４ － －２e － PbSO４ 电池总
放电
反应 ２H２＋O２２H２O
反应 正极 PbO２ ＋SO ２ ４ － ＋４H ＋ ＋２e －
燃料电池的电极不参与反应 有很强的催化
PbSO４＋２H２O 备注 ,
活性 起导电作用
阴极 － ２－ ,
PbSO４＋２e Pb＋SO４
充电
燃料电池常用的燃料
反应 阳极 PbSO４＋２H２O－２e － PbO２＋ (２)
烃 如 醇 如
４H ＋ ＋SO ２ ４ － H２、CO、 ( CH４、C２H６)、 (
肼 等
电解质溶液 稀硫酸 CH３OH)、 (N２H４) .
燃料电池常用的电解质
放电 (３)
总反应 Pb＋PbO２＋２H２SO４ 充电 ２PbSO４＋ 酸性电解质 如 碱性电解质 如
① , H２SO４;② ,
熔融氧化物 熔融碳酸盐 如
２H２O
NaOH;③ ;④ ,
等
K２CO３ .
第七章 化学反应与电能 ７９
即练即清 电极是负极
学生用书 P74
A．X
１ ． 与甲 、 乙两套装置有关的下列说法正确的是 B．Y 电极上的反应式 :C m(H２O)n －４ m e －
m n m m ＋
( ) CO２↑＋(－２ )H２O＋４ H
J - 由左向右移动
＋
C．H
有 生成时 消耗
NPMe-) 40 #" D． １molCO２ , １molMnO２
答案 B
甲
,$MN # ３水系锌离子电池由于具有对环境友好 成本
"+)6 ． 、
低等优点 被认为是电池工业的未来 其放电
J - , ,
时的工作原理如图所示 电池进行放电时
. ,
;O40#" NPMe-)40#" 电极上生成的是 下列
MnO２/Ti ZnMn２O４.
乙 有关说法错误的是
( )
甲 乙装置中 锌棒均作负极 发生氧化反应
A． 、 , ,
甲中锌棒直接与稀 接触 故甲生成
B． H２SO４ ,
气泡的速率更快
甲 乙装置的电解质溶液中 阳离子均向碳 ;O
C． 、 , )
.O05J ;O
棒定向迁移
乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷 提 放电时 ＋ 向 电极移动
D． , A． ,H MnO２/Ti
高电池效率 放电时 电池总反应方程式为
B． , Zn＋２MnO２
答案 D
ZnMn２O４
２利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合 充电时 当外电路转移
－
时 理论上
． C． , １mole ,
物的污染 其工作原理如图所示 下列有关说 电极减重
, , Zn ３２．５g
法正确的是 充 电 时 电 极 上 发 生 反 应
( ) D． ,MnO２/Ti :
－ ２＋
9 : ZnMn２O４－２e Zn ＋２MnO２
答案 C
.O0
$0
*
'
.O $ )0
N O
B ) 6
８０ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
第 2 节 电解原理及其应用
5%# 3.电解池的工作原理
以电解 溶液为例
一、电解原理 CuCl２
1.电解池：将电能转化为化学能的装置
.
2.电解池的构成
有与直流电源相连的两个电极
(１) ;
电解质溶液 或熔融电解质
(２) ( );
形成闭合回路
(３) .
阳极 氧化反应 续表
－ －
: ,２Cl －２e Cl２↑
阴极 还原反应 电镀( 表面镀 ) 电解精炼铜
: ,Cu ２＋ ＋２e － Cu Fe Cu
注 电解精炼铜时 粗铜中的 等不反应 沉积在
二、电解原理的应用
: , Ag、Au ,
电解槽底部形成阳极泥
1.氯碱工业
3.电冶金
总反应 电极反应
阳极
冶 熔 融 电解 :２Cl － －２e －
炼 ２NaCl( )
钠 Cl２↑
装置
２Na＋Cl２↑ 阴极 ＋ －
:Na ＋e Na
阳极
－ －
:２Cl －２e
冶 电解
熔 融
炼 MgCl２ ( ) Cl２↑
镁 阴 极 ２＋ －
Mg＋Cl２↑ : Mg ＋ ２e
阳极 氧化反应 Mg
２Cl － －２e － Cl２↑( ) 冶 熔融 电解 阳极 :２O ２－ －４e －
阴极
－ －
还原反应 炼 ２Al２O３( )冰晶石
２H２O＋２e H２↑＋２OH ( ) 铝 O２↑
阴极
电解 ４Al＋３O２↑ :Al ３＋ ＋３e － Al
总反应 － －
２Cl ＋２H２O ２OH ＋H２ ↑ ＋
即练即清
学生用书 P75
Cl２↑
只允许阳离子通过 阻止阴离子和气体
阳离子交换膜 ① , １用如图所示装置 是直流电源的两极 分
通过 将电解槽隔成阳极室和阴极室 ． (X、Y )
;② 别进行下列各组实验 则下表中各项所列对
,
2.电镀和电解精炼铜
应关系均正确的一组是
( )
电镀( 表面镀 ) 电解精炼铜
Fe Cu
装置
实验前 形
选项 极 U 通电后现象及结论
X 管中液体
电极 粗铜 含
镀层金属 铜片 ( Zn、Fe、Ni、 形管两端滴入酚酞
材料 ( ) 等杂质 正极 溶液 U
Ag、Au ) A Na２SO４ 溶液后
,a
管中呈红色
管中电极反应式是
－ b
Zn － ２e
阳 正极 溶液 －
Zn ２＋ 、Fe－２e － B AgNO３ ２H２O － ４e
极 － ２＋
电极 C 现 u－ 象 ２e 镀 层 金 Cu 属 Fe ２＋ 、Ni－ ４H ＋ ＋O２↑
反应 [ :( ) 负极 溶液 管中有气体逸出
铜片质量减小 ２e － Ni ２＋ 、 C CuCl２ b
] 负极 溶液 溶液 减小
－ D NaOH pH
Cu － ２e
２＋ 等 答案 C
Cu
电极
待镀铁件 纯铜
２如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯
材料 ．
阴 度 的装置示意图 下列叙述不正确的是
２＋ － Cu ,
极 电极 Cu ＋２e Cu
现象 待镀铁件质
反应 ( : Cu ２＋ ＋２e － Cu ( )
量增大
)
溶液
电解质溶液 CuSO４
浓度基本不变 浓度减小
第七章 化学反应与电能 ８１
1U - !J
* " * #
!
!.
!+#
#"
6""$V40 6#
/+F
#" B6
电极 是粗铜 电极 是纯铜 每生成 理论上有 经
A． A , B A． １molNCl３, ４molH ＋
电路中通过 电子 生成 质子交换膜由右侧向左侧迁移
B． １mol , ３２gCu
溶液中 ２－ 向电极 迁移 可用湿润的淀粉 试纸检验气体
C． SO４ A B． －KI M
膜 是过滤膜 阻止阳极泥及杂质进入阴极区 石墨极的电极反应式为
D． B , C． NH４ ＋ ＋３Cl － －６e －
答案 D
NCl３＋４H
＋
３常温下 是一种黄色黏稠状液体 是制备 电解过程中 质子交换膜右侧溶液的 会
． ,NCl３ , D． , pH
新型水消毒剂 的原料 可以采用如图所 减小
ClO２ ,
示装置制备 下列说法正确的是 答案 C
NCl３. ( )
８２ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
第 3 节 金属的腐蚀与防护
5%# 3.金属腐蚀快慢的影响因素及一般规律
影响因素 金属本身的性质 构成原电池的
一、金属的腐蚀 (１) : 、
材料活动性差异 金属所接触的介质
1.化学腐蚀与电化学腐蚀 、 .
判断金属腐蚀快慢的规律
化学腐蚀 电化学腐蚀 (２)
对同一电解质溶液来说 腐蚀速率的快慢 电解
金属与其表面接
不纯的金属与电解质溶 ① , :
触 的 一 些 物 质 原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀
条件 液接触时发生原电池 ＞ ＞
如
( O２、Cl２、SO２ 反应 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀
等 直接反应 ＞ .
)
对同一金属来说 在相同浓度的不同溶液中
本质 n－ n ＋ ② ,
M－ e M
现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 腐蚀速率的快慢 强电解质溶液中 弱电解
: ＞
无电流产生 有微弱电流产生
质溶液中 非电解质溶液中
＞ .
区别 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多 腐蚀速率 活动性不同的两种金属 构成原电池的两极
, ③ ,
更快 危害也更严重
, 时 活动性差别越大 活动性强的金属腐蚀速
, ,
2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例） 率越快
.
析氢腐蚀 吸氧腐蚀 对同一种电解质溶液来说 通常电解质溶液
④ ,
水 膜 呈 弱 酸 性 或
浓度越大 金属腐蚀速率越快
条件 水膜酸性较强
, .
中性
负极反应
－ ２＋
Fe－２e Fe
－
正极反应
＋ －
O２ ＋２H２O ＋４e
２H ＋２e H２↑
－
４OH
＋
总反应 Fe＋ ２H ２Fe＋ O２ ＋２H２O
２＋
Fe ＋H２↑ ２Fe(OH)２
区别 吸氧腐蚀更普遍
二、金属的防护 ２下列说法中 不正确的是
． , ( )
F /J$S0EI
A B
+3 JI
>, *J"!6 !$>,
F *> =LI0
+
''K "U**!)U=
K *
钢铁表面水膜的酸性很 钢铁表面水膜的酸性较
+F@ "
弱 发生吸氧腐蚀 强 发生析氢腐蚀
"+F B ,EU , ,
= C D
*""U**?)U=
"
+F@*#B
,EUK =
注意 外加电流法也叫外加电流的阴极保护法. 将锌板换成铜板对钢闸 钢闸门作为阴极而受到
门保护效果更好 保护
即练即清
学生用书 P76
答案 C
１下列有关金属腐蚀的说法不正确的是
． ( ) ３如图所示 各烧杯中盛有海水 铁在其中被腐
镀层破损的白铁皮 镀锌 比马口铁 镀锡 ． , ,
A． ( ) ( ) 蚀的速率由快到慢的顺序为
更易被腐蚀 ( )
'F 4O 'F ;O 'F
电解精炼粗铜时 阳极减少的质量与阴极
B． ,
增加的质量不一样
用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板 'F $V $V 'F $V 'F
C．
铝片经过浓硫酸处理后表面生成致密的氧
D．
化膜可保护铝
答案 A
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
答案 C
第七章 化学反应与电能 ８３
考法突破 10 电极反应式的书写
一、原电池中电极反应式的书写方法 注意 物质得、失电子后在不同介质中的存在形式
①
1.一般电极反应式的书写 不同,书写电极反应式时必须考虑介质环境.如碱性溶
液中不可能有 、 生成,酸性溶液中不可能有
＋
M4 =4 CO２ H
-*
0 B U* + 、 － 生成.
' ' NH３ OH
' ' 将正、负两极反应式相加得到总反应式时,应先调整化
②
2 +
-* 学计量数,使两式中得、失电子数目相等,再将两式相加.
*+,
( =.U*8UF 2.燃料电池电极反应式的书写
F*8 #"E) U-#"E0)U&
写出总反应式 与燃料的燃烧反应一致 若产
<!'E0U&<-F+E (１) : ,
$0UJ*!E-J 物能和电解质反应 以最终生成的物质为准
, .
*F'B
F
写出正极反应式 正极上 发生还原反应
L=)00
(２) : O２ ,
在不同环境中的电极反应如下
.
酸性 将放电时的总反应减去负极反应
＋ － ２－
① :O２＋４H ＋４e ２H２O Pb＋SO４ .
碱性 即得正极反应
－ － ＋ ２－ －
② :O２＋２H２O＋４e ４OH :PbO２＋４H ＋SO４ ＋２e
熔融氧化物 其逆过程即为充电时的
③ :O２＋４e － ２O ２－ PbSO４＋２H２O,
④ 熔融碳酸盐 :O２＋２CO２＋４e － ２CO ２ ３ － 阳极反应 :PbSO４＋２H２O－２e － PbO２＋
负极反应式的书写 ＋ ２－
(３) ４H ＋SO４ .
解题技巧
&B U
2+'UF 书写电极反应式时,若反应物或生成物较为复杂,
'
2FF
' 转移电子数难以计算,在写出反应物与生成物后,可先
&*!B U
$)0)$0
配原子守恒,再根据电荷守恒确定转移电子数.
二、电解池中电极反应式的书写方法
@0D/*
$)0)$0-2
@0D/
U$)0)F
*
$0
M4( U=,
F*8 .U*8U$ ) 0)
F$0 )
!!=)0U
F
$)0)F )0 $0 )
注意 若为碱性燃料电池, 会与 反应生
－
① CO２ OH
成 ,此时产物应写成 .
２－ ２－
CO３ CO３
对于熔融氧化物或熔融碳酸盐燃料电池,配电荷守恒
②
时应使用 或 .
２－ ２－
O CO３
负极反应式也可用总反应式减去正极反应式(消去 例如 用惰性电极电解 溶液 溶液
③ , CuSO４ ,
)得到. 中存在的离子有 根据
O２ Cu ２＋ 、SO ２ ４ － 、H ＋ 、OH － ,
3.可充电电池（二次电池）电极反应式的书写
放电顺序 在阳极失电子 在阴极得
－ ２＋
,OH ,Cu
. MU B 电子 故阳极反应式为
*
KK
, ２H２O－４e － ４H ＋ ＋
此溶液中 来自 的电离 故写成
－
O２↑( OH H２O ,
0 D0 +*
失电子 阴极反应式为
２＋ －
H２O ), Cu ＋２e
* + D0
相加 阳极式 阴极式 得电解总反应
+* Cu, ( ＋ ×２)
电解
*8 , 式
２＋ ＋
:２Cu ＋２H２O２Cu＋O２↑＋４H .
7U *B * 注意 若是新情境中的电极反应式,则按照“一般
①
K * *K 电极反应式的书写”方法进行书写.
E)UBU U 铁作阳极生成 ,而不是 .
２＋ ３＋
*/MU K ② Fe Fe
UKU
例如 铅酸蓄电池放电时的总反应为
, Pb＋
负极
PbO２＋２H２SO４ ２PbSO４＋２H２O,
反应为 其逆过
－ ２－
Pb－２e ＋SO４ PbSO４,
程即为充电时的阴极反应
－
:PbSO４＋２e
８４ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
归纳总结 用惰性电极电解电解质溶液的类型
使电解质
电解 电解质
类型 实例 pH 溶液复原
物质 溶液的变化 变化
的方法
NaOH 增大 加水
溶液
浓度增大
电解
H２SO４ 水 (饱和溶 减小 加水
水型 溶液
液除外)
K２SO４ 不变 加水
溶液
盐酸 浓度减小 增大 加氯化氢
电解电 电
解
解质型 质
CuCl２ 浓度减小 — 加氯化铜
溶液
放 生成新
H２ NaCl 电 增大 加氯化氢
生碱型 溶液 解 电解质
析氢反应发生在 电极上
质 x
A． IrO －Ti
放 和 生成新 从 电极迁移到 电极
O２ CuSO４ 水 减小 加氧化铜 B．Cl － Cu IrO x －Ti
生酸型 溶液 电解质
阴极发生的反应有
＋ －
C． :２CO２＋１２H ＋１２e
C２H４＋４H２O
即练即清
学生用书 P78 每转移 电子 阳极生成 气体 标
D． １mol , １１．２L (
典例 1 ( 辽宁, , 分)如图 某液态金属储 准状况
２０２１ １０３ , )
能电池放电时产生金属间化合物 下列 答案 C
Li３Bi.
说法正确的是 变式 1 同涉及 的利用，变尿素的生产
( ) CO２
( 届扬州开学考, )向 溶液中通
２０２５ １０ KNO３ CO２
至饱和 再经电解生成尿素 原理如下图所示
, ( ).
该技术有助于实现碳中和及解决含氮废水污染
放电时 电极反应为
－ ２＋
A． ,M Ni－２e Ni 问题 下列说法错误的是
放电时
＋
由 电极向 电极移动 . ( )
B． ,Li M N $0
充电时 电极的质量减小
C． ,M *#
充电时 电极反应为
－ ＋
D． ,N Li３Bi＋３e ３Li ＋Bi
答案 B /0 0
B ) C
典例 2 ( 全国甲, , 分)用可再生能源电还
$0 /) )0
２０２３ １２６
原 时 采用高浓度的 抑制酸性电解液中的
CO２ , K ＋ B6
析氢反应能提高多碳产物 乙烯 乙醇等 的生成
( 、 ) 极发生氧化反应
A．b
率 装置如下图所示 下列说法正确的是
极的电极反应式为
, . ( ) － －
B．a ２NO３ ＋１６e ＋CO２＋
＋
１８H CO(NH２)２＋７H２O
电解时 阴极区溶液的 增大
C． , pH
每 转化为尿素就有 由
＋
D． １molCO２ １８molH
第七章 化学反应与电能 ８５
极区迁移到 极区 含甘油
b a A．X
答案 D 当收集到 气体时可制得产品
B． ４molY ２０４g
变式 2 变溶液酸碱性·碱性条件下电极反应式 石 墨 电 极 处 的 反 应 为 －
C． C３H８O３ －８e ＋
的书写 甲酸钠又称蚁酸钠 是一种重要的化 － －
, １１OH ３HCOO ＋８H２O
以廉价的 代替 可以达到相同的
工原料 以甘油和 溶液为原料 通过电
D． NaCl NaOH
. NaOH ,
电解效果
解的方法可以制得甲酸钠 工作原理如图 下
, .
答案 D
列说法错误的是
( )
- * J*
,"*#
:
/B0)
9
#"
K.6
８６ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
考法突破 11 新型电化学装置分析及相关计算
一、突破新型电化学装置的四个步骤 负极生成的 定向移动到正极 例如
＋ ＋
Li , Li . :
M4* =4
,= 0M4=4*!E*?!
41 U7U*!67E=U
*?!67E=U
M4'B2+ U
*
*+UE5-
/
B KK
*.+/ * 0 E 2.锂离子电池
=
基于 嵌入 脱嵌 反应原理 在两极形成的电压
“ / ” ,
* 5U, 的驱动下 可以向电极材料提供的 空间 中
＋
* ,Li “ ”
嵌入 或 脱嵌 负极材料多采用石墨 电池
“ ” “ ”. ,
M KM" B UKK U 充电时阴极反应式一般为 x ＋ x －
KM ./ *" U8*ED#" ６C＋ Li ＋ e
放电时负极反应是充电时阴极反应的
,JAU*M*P Li x C６;
U *PB U*# 逆过程 :Li x C６－ x e － ６C＋ x Li ＋ . 正极材
* +EU EK B E 料一般为含 的化合物 常用正极材料有
＋
Li ,
K U#"Q) 8+'
等
* ++
LiFePO４、LiCoO２、LiMn２O４ .
.6+.1D/*+
,* #"BF+ *D/
+*0
二、常见新型电化学装置
1.锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料 3.金属—空气电池
、
使用非水电解质溶液的电池 放电时 失去 金属 空气电池是指以金属 铝 镁 锌等 为
. Li — ( 、 、 )
电子被氧化为 负极反应式为 负极 以空气中的氧气或纯氧为正极反应物的
＋ －
Li , Li－e ,
一类电池 电解质溶液一般采用碱性电解质
.
水溶液 当采用更活泼的钾 钠 钙等作负极
, 、 、
时 因为它们可以和水反应 需采用非水的有
, ,
机介质作为电解质溶液中的溶剂
.
负极 n － n ＋ :M－ e M
正极
－ － :O２＋２H２O＋４e ４OH
注意 负极生成的金属阳离子可能与电解质溶液发
生进一步反应,例如 能与 反应.
３＋ －
Al OH
4.有机物、高分子电池
有机物参与的二次电池通常与一些氧化态
—
还原态互变的特定官能团有关 在有机反应中
, ,
失去 或者加入 为失电子的氧化反应 加入
H O ,
或者失去 为得电子的还原反应 H O .
醌 酚互变反应
— :
＋
２H ＋
第七章 化学反应与电能 ８７
O
O
－ ＋２e
－
－２e
OH
OH
醛 羧酸互变反应
— :
H２O＋
－
－２e
－ ＋２e
CHO
物质的浓度不同 导致两极上发生氧化 还
, /
原反应 从而产生电流
, .
模型分析
(２)
"
B C
"H "H
/"H/0 ""H/0
#" #"
K.6
如图 两极均为 电极 两侧溶液均为
,a、b Ag , 溶液 由于右侧溶液中c ＋ 较
AgNO３ . (Ag )
大 得电子能力较强 故 极为正极 ＋
,Ag , b ,
极为负极 电极反应如下
a , .
负极 极
－ ＋
(a ):Ag－e Ag
正极 极
＋ －
(b ):Ag ＋e Ag
工作时 极区c ＋ 逐渐增大 极区
a (Ag ) ,b
c ＋ 逐渐减小 极区中的 － 通过阴
(Ag ) ,b NO３
离子交换膜进入 极区 当两侧溶液中
a .
c ＋ 相等时 电流表指针归零 (Ag ) , .
6.总反应为非氧化还原反应的电池
"
"H "H +
,$M#" "H/0#"
如图装置中两极均为 电极 右侧溶液中
Ag ,
＋ 具有氧化性 易得电子 故右侧电极为正
＋２H Ag ＋ , ,
COOH 极 左侧电极为负极 反应原理如下
, , .
注意 对于高分子链节中发生的氧化/还原反应, 负极
计算转移电
①
子数时需要乘以聚合度.
:Ag－e － ＋Cl － AgCl
正极
＋ －
有机物发生氧化/还原反应时,除了根据碳元素的化合 :Ag ＋e Ag
② 总反应
＋ －
价变化来确定得失电子的数目外,还可根据得、失氢/氧 :Ag ＋Cl AgCl↓
三、电化学计算的三种方法
原子的数目来确定得、失电子的数目. 个氢原子对应
１ １
个电子, 个氧原子对应 个电子.例如某电极上 * UU
１ ２
,该 转 化 过 程 中 个 !@0
CH３CH２OH → CH３COOH １
失去 个氢原子并得到 个氧原子,发生氧
CH３CH２OH ２ １ * *5*C+KK '
化反应,故 个 失去 个电子.
B '+@0U*C
１ CH３CH２OH ２×１＋２＝４ D/
5.浓差电池 D/+*,,0
*# #"*?+K @0
原理 浓差电池是利用物质的浓度差产生电
(１) :
*D//-F -
势差的一种电化学装置 浓差电池中 左
. , 、 FK+2U@0L+
2
右两侧用离子交换膜隔开 两侧溶液中特定 2
,
如以电路中通过 为桥梁可构建以下 B C
－ *#
４mole
关 系 式 I.
:４e － ~ ２Cl２(Br２、I２)~O２ ~ /J1 Y "! /J1 Y "!
阳 极 产 物 " 6 "
４
２H２~２Cu~４Ag~nM
阴极产物
/B)$0 *F+
式中 为金属n为其离子所带电荷数
$0 #"
/B0)#"
( M , )
知识拓展
甲酸钠制备
在电化学计算中,可利用公式q I t n(电 为电源正极
＝ × ＝
子) N －１９ 来计算电路中通过的电荷量 A．b
× A×１．６×１０ C
＋
由右侧室向左侧室移动
( 个电子所带的电荷量为 ). B．Na
－１９
１ １．６×１０ C 阴极的电极反应式为
－
C． ２CO２＋２H２O＋２e
即练即清
学生用书 P81 －
２HCO３ ＋H２↑
典例 ( 福建,, 分)一种可在较高温下安 理论上 当电路中转移 － 时 阴极室质
２０２３ ９４ D． , ２mole ,
量增加
全快充的铝 硫电池的工作原理如图 电解质
— , １３４g
为熔融氯铝酸盐 由 和 形成熔 答案 D
( NaCl、KCl AlCl３
点为 的共熔物 其中氯铝酸根 变式 2 变计算类型·有关法拉第效率的计算
９３℃ ), [Al n Cl３ －n ＋１
( n ≥１)] 起到结合或释放 Al ３＋ 的作用 . 电池总 ( ２０２３ 江苏, １７ 节选) (３) 催化电解吸收 CO２ 的
放电 溶液 溶质为 可将 转化为
反应 x KOH ( KHCO３) CO２
:２Al＋３ S充电 Al２(S x)３.
有机物 在相同条件下 恒定通过电解池的电
. ,
量 电解得到的部分还原产物的法拉第效率
,
FE 随电解电压的变化如图所示
( ％) .
下列说法错误的是
( )
A．Al n Cl３ －n ＋１
含
４
n个
Al—Cl
键
中同时连接 个 原子的 原子
n －n
B．AlCl３＋１ ２ Al Cl
有n 个
(－１) Q 生成还原产物 所需要的电量
FE X( X )
C．
充电时
,
再生
１molAl
单质至少转移
３mol
％ ＝ Q总
(
电解过程中通过的总电量
)
×
电子
１００％
放电时间越长 负极附近熔融盐中n值小的 其中 Q nFn表示电解生成还原产物 所
D． , , X＝ , X
n －n 浓度越高 转移电子的物质的量 F表示法拉第常数
AlCl３＋１ , .
答案 D 当电解电压为U 时 电解过程中含碳还原产
① １ ,
变式 1 变装置·电解池装置及钠离子交换膜 物的FE 为 阴极主要还原产物为
％ ０,
( 届扬州中学开学考,)一种利用金属磷化 填化学式
２０２５ ７ ( ).
物作为催化剂 将 转化成甲酸钠的电 当电解电压为U 时 阴极由
－
生成
, CH３OH ② ２ , HCO３
化学装置示意图如下 阴极生成 和一种 的电极反应式为
－
, HCO３ CH４
气体 下列说法错误的是
. ( ) .
８８ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
当电解电压为U 时 电解生成的 和
－
转移 电子
③ ３ , C２H４ １molHCOO ２mol
－ 的物质的量之比为 FE n
HCOO ％(C２H４) １２× (C２H４) ２４
写出计算过程 FE － ＝ n － ＝
％(HCOO ) ２× (HCOO ) ８
( ).
答案 n
(３)①H２
n
(C２H４)
－ ＝
２４×２
＝
１
(HCOO ) ８×１２ ２
－ － ２－
②１０HCO３ ＋８e CH４↑＋９CO３ ＋３H２O
生成 转移 电子 生成
③ １molC２H４ １２mol ,
第七章 化学反应与电能 ８９
考法突破 12 离子交换膜在电化学中的应用
1.离子交换膜的分类与应用 例如 氯碱工业中用离子交换膜法电解饱和食
,
K. @K.EDUK 盐水时 离子交换膜的作用之一是防止阴极室
,
6 K. !ED
生成的 迁移至阳极室与氯气反应造成产
－
OH
K. @K.EDUK
品损失 同时还要允许阳极室中的 迁移
1 6 K. !ED , Na ＋
. 至阴极室以得到 溶液 故该电解装置
B NaOH ,
@B ) ED
6 中的离子交换膜为阳离子交换膜
.
6
K. 'BUK *
*'B+ *? #"K
*
K +'B
'B.3
2.双极膜
双极膜是一种新型离子交换膜 其膜主体可分
,
为阴离子选择层 阳离子选择层和中间界面
、
层 水解离催化剂被夹在中间界面层的离子交
注意 对于含有离子交换膜的电化学装置,判断反应
,
换聚合物中 在该聚合物当中的 电离产 后某极室溶液 变化或计算溶液质量变化时,不要忽
, H２O pH
略离子透过离子交换膜进出造成的影响.
生 和 在电场的作用下快速迁移到
＋ －
H OH ,
即练即清
两侧溶液中 作为 ＋ 和 － 的供应源 为膜 学生用书 P83
, H OH ,
两侧的半反应提供各自理想的 条件 典例 ( 山东, , 分)(双选)利用热再生氨
pH . ２０２３ １１４
电池可实现 电镀废液的浓缩再生 电
CuSO４ .
池装置如图所示 甲 乙两室均预加相同的
, 、
电镀废液 向甲室加入足量氨水后电池
CuSO４ ,
开始工作 下列说法正确的是
. ( )
3.离子交换膜类型的判断方法
M*=4+,+ .
0 6+*U .L>C6D/
U . C6D/U
@EDU@EDU+.
0 .1.+/ U-.
6+1 甲室 电极为正极
A． Cu
隔膜为阳离子膜 通过质子交换膜移向电极
＋
B． H b
电池总反应为 ２＋ ２＋ 答案 D
C． Cu ＋４NH３ [Cu(NH３)４]
扩散到乙室将对电池电动势产生影响 变式 2 两室变三室 ( 泰州中学、宿迁中
D．NH３ ２０２３
答案 CD 学、宜兴中学 月调研, )我国某科研机构研究
１２ １１
变式 1 离子交换膜种类由未知变已知 ( 表明 利用 可实现含苯酚废水的有效处
２０２４ , K２Cr２O７
海安高级中学开学考,)微生物电池具有高效 清 理 其工作原理如图所示 下列说法正确的是
８ 、 , .
洁 环保等优点 某微生物电池工作原理如图
、 . ( )
所示 下列说法正确的是
, ( )
* BD * * . $0 K K $S 0 /
' . .
B $)$)0) C /B$M#"
,<'F $/ >
* , <'F $/ > $ ) 0) 6 6 $S 0)
$0
'
电子从 极经电解质溶液移向 极
A． M N
B6
极的电极反应式为
B．M C６H５OH＋１１H２O－
电极 为该电池的正极
A． a － ＋
２８e ６CO２↑＋２８H
放电过程中电极 附近溶液 增大
温度越高越有利于提高苯酚的去除速率
B． a pH
C．
电极 的电极反应式为
C． b [Fe(CN)６] ４－ －e － D．Na ＋ 通过阳离子交换膜移向 M 极 ,Cl － 通过
[Fe(CN)６] ３－ 阴离子交换膜移向 极
N
每消耗 理论上会有
D． ２３gCH３CH２OH, ６mol 答案 B
９０ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
