考点五化学能与电能。
.课标要求。
1． 能举例说明化学能和电能的转化关系及其应用。
2． 认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
.考纲要求。
1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。
2．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
.教材精讲。
1． 原电池。
2．金属的腐蚀（以钢铁腐蚀为例）
3．金属的防护。
4．电解池。
5．原电池原理的应用——几种常见化学电源。
1）酸性锌锰干电池。
构造：正极：石墨碳棒；负极：锌皮；电解质溶液：糊状氯化铵。
电极反应：负极：zn = zn2++2e-
正极：mno2+ nh4+ +e-→mno(oh) +nh3
电池反应：zn＋2nh4cl＋2mno2＝zncl2＋2mno(oh) +2nh3
2）碱性锌锰干电池。
碱性锌锰干电池与酸性锌锰干电池的区别在于：以氢氧化钾代替氯化铵做电解质。其电极反应如下：
负极：zn+2oh-→zn(oh)2+2e-
正极：2mno2 + h2o +2e-→mn2o3 + 2oh-
电池反应：zn + 2mno2 + h2o = zn(oh)2 + mn2o3
3）铅蓄电池。
构造： 负极：铅；正极：二氧化铅；电解质溶液：硫酸溶液。
电极反应：负极：pb + so42- →pbso4+2e-
正极：pbo2 + 2e- +4h+ +so42- →pbso4 + 2h2o
电池反应：pbo2 + pb + 2h2so4 = 2pbso4 + 2h2o
优点：铅蓄电池是二次电池，可多次充电，反复利用。
pbo2 + pb + 2h2so4 2pbso4 + 2h2o
4）氢氧燃料电池。
构造：负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化钾溶液。
电极反应：负极：2h2 + 4oh- →4h2o+4e-
正极：o2 + 4e- +2h2o → 4oh-
电池反应：2h2 + o2 = 2h2o
优点：能量利用率高。
6．电解原理的应用。
1）电解食盐水。
装置：立体隔膜电解槽。
电解前食盐水的精制。
粗盐中含有ca2+、mg2+、so42-、fe3+，fe3+、ca2+、mg2+在电解过程中生成fe(oh)3、ca(oh)2、mg(oh)2，而堵塞石棉隔膜空隙，so42-影响产品的纯度，所以这些杂质离子必须除去。除去杂质离子的操作及加入试剂的顺序是：
bacl2——naoh——na2co3——过滤——hcl
或naoh ——bacl2——na2co3——过滤——hcl
电极反应。阴极：2h+ +2e- →h2↑（或2h2o+ 2e- →h2↑+2oh-）
阳极：2cl- →cl2↑+ 2e-（或2cl- -2e-→ cl2↑）
电解反应：2）电解法精炼铜。
粗铜的成分：铜（锌、铁、镍、银、金、铂等）
电极的连接：粗铜做阳极，和外加电源的正极相连；纯铜做阴极，和外加电源。
的负极相连。
电解液：硫酸铜或硝酸铜溶液。
电极反应。阳极：cu → cu2++2e-，zn→ zn2++2e-，ni → ni2++2e-
阴极：cu2+ +2e- →cu
ag、au、pt不发生反应，沉积到阳极底部，叫做阳极泥。
3）电镀。利用电解原理，在金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程叫电镀。
电极的连接：镀层金属或惰性电极做阳极，和外加电源的正极相连；镀件金属做阴极，和。
外加电源的负极相连。如铁上镀铜，铜（或石墨）做阳极，铁做阴极。
电镀液的选择：选择含有镀层金属离子的溶液做电镀液，如铁上镀铜，选择硫酸铜溶液做。
电镀液。电极反应：阳极：cu=cu2+ +2e-，阴极：cu2+ +2e- =cu
电镀的特点：若镀层金属做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度不变；若用惰性电极做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度减小。
.典型例题。
例1.某溶液中含有两种溶质nacl和h2so4，它们的物质的量之比为3︰1，用石墨电极电解该混合液。下列叙述不正确的是。
a．阴极自始至终均析出h2。b．阳极先析出cl2，后析出o2。
c．电解最后阶段为电解水。d．溶液ph不断增大，最后为7。
解析】电解质溶液中n(na+):n(cl-):n(h+):n(so42-)=3:3:2:1，电解过程明显分为三个阶段：
第一阶段相当于电解盐酸：
第二阶段相当于电解氯化钠溶液：
第三阶段相当于电解水：
可见只有d不正确。
例2.在100mlh2so4与cuso4的混合液中，用石墨作电极电解一段时间，两极上均收集到2.24l气体（标准状况），则原溶液中cu2+物质的量浓度为（ ）
a．1moll-1 b．2moll-1 c．3moll-1 d．4moll-1
解析】阳极电极反应式为：4oh- -4e- =2h2o + o2↑
阴极电极反应式为：（开始）cu2+ +2e- =cu （最后）2h+ +2e- =h2↑
根据电子得失守恒：
所以选相为a。
例3.某粗铜中各成分的质量分数分别为：cu：
64%，fe：5.6%，zn：
6.5%，ni：5.
9%，其余为ag和au，利用该粗铜电解精炼铜，电解液选择1l 1mol/l的硫酸铜溶液，当通电30min（电流强度5.36a）(1oml电子的电量为96500库仑)，问：
1）阴极质量增重多少克？
2）阳极质量减轻多少克？
3）此时溶液中铜离子的物质的量浓度为mol/l。（假设电解前后溶液体积相同）
4）此时溶液中fe2+的物质的量浓度为mol/l。（假设电解前后溶液体积相同）
解析】阳极：zn - 2e- =zn2+，ni - 2e- =ni2+，cu - 2e- =cu2+
阴极：cu2+ +2e- =cu
阴极质量增重：
2）粗铜中。
阳极上溶解的铜的质量：
阳极质量减少：
4）阳极上溶解铁的物质的量：
.跟踪训练。
一、选择题（单选题）
1、①白铁（铁上镀锌）②马口铁（铁上镀锡）③铜质奖章（铁上镀铜），当镀层破坏后，铁腐蚀速率由快到慢的顺序是。
a．③①b．②①c．③②d．①②
2、在一定温度下，以惰性电极电解硫酸钾饱和溶液，当阳极产生a摩气体时，溶液中析出w克晶体(不含结晶水)，设电解过程中温度保持不变，则剩余溶液的溶质的质量分数为。
ab.cd.
3、用pt作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200ml0.3moll-1 nacl溶液和300ml0.3moll-1的agno3溶液，当产生0.
56l（标准状况）cl2时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的ph为（设混合后总体积为500ml）
a．1.4b．5.6c．7d．12.6
4、用二根铂丝作电极插入koh溶液中，分别向两极通入甲烷和氧气，可作为一种燃料电池的模拟装置。试判断下列说法正确的是。
a) 通氧气的铂极为负极。
b) 此电池反应为ch4 + 2o2 co2 + 2h2o
c) 此电池放电时，koh浓度不变。
d) 此电池放电时，koh浓度减小。
5、下列判断正确的是。
a．以镁和铝为电极，氢氧化钠溶液为电解质溶液，镁做负极。
b．以铜和铝为电极，浓硝酸为电解质溶液，铜做负极。
c．cu + 2h2o = cu(oh)2 + h2反应，在任何条件下都不能发生。
d．电镀时，电解质的浓度一定保持不变。
二、选择题（双选题）
6、下列电极反应书写正确的是。
a．碱性氢氧燃料电池负极的电极反应：h2 + 2oh- +2e- →2h2o
b．铅蓄电池正极的电极反应：pb + so42- →pbso4+2e-
c．吸氧腐蚀正极的电极反应：2h2o + o2 + 4e- →4oh-
d．锌锰干电池负极的电极反应：zn → zn2+ +2e-
7、下列关于原电池和电解池的描述正确的是。
a．无论原电池还是电解池，阴离子总是向发生氧化反应的电极迁移。
b．原电池是将电能转化为化学能，电解池是将化学能转化为电能。
c．原电池工作时，电流由负极流向正极。
d．原电池工作过程是一个自发过程，电解池工作过程是一个非自发过程。
8、 某电解质溶液ph=a，向其中插入两根惰性电极通电一段时间后再测知溶液的ph=b，若b≤a，该电解质可能是。
a．na2s b．cuso4c．nacld．na2so4
9、某电解池内盛有硫酸铜溶液，插入两根电极，接通直流电源，欲达到如下要求：①阳极质量不变，②阴极质量增加，③电解液ph减小，则应选用的电极是。
a．阴阳两极都是石墨b．铜作阳极，铁做阴极。
c．铁作阳极，铜做阴极。 d．铂作阳极，铜做阴极。
10、用石墨作电极，电解1l0.1mol/lcuso4溶液，电解一段时间后，cuso4浓度会减少。为了恢复电解液仍为1l0.
1mol/l（假定电解过程中，水份无蒸发损失），应向溶液中加入。
a、cu（oh）2 b、无水cuso4 c、cuco3 d、 cuo
三、填空题。
11、金属腐蚀的本质是切完咸菜的刀生锈时，发生的是腐蚀，此时为___负极，电极反应为为正极，电极反应为。
12、从h+、cu2+、na+、so42-、cl-五种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：
1）以石墨为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是。
2）以石墨为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是。
3）以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水质量都减少进行电解，则采用的电解质是。
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