專題08化學(xué)反應(yīng)與能量（二）

目錄

實驗1簡單的電鍍實驗

實驗2制作簡單的燃料電池

實驗3鐵釘?shù)奈醺g實驗

實驗4犧牲陽極法實驗

實驗1簡單的電鍍實驗

實驗梳理

實驗裝置

銅片Y

鐵制

電鍍液?！稿兗?/p>

b—7

實驗原理Fe作陰極:Cu2++2e=Cu；Cu作陽極：Cu-2e=Cu2+

憲杯、砂紙、導(dǎo)線、2?3V的直流電源、電流表。

實驗用品

次制鍍件、銅片、電鍍液（以CuSO4溶液為主配制）、1mo卜「NaOH溶液、20%鹽酸。

1.把鐵制鍍件用砂紙打磨干凈，放入1mol,LiNaOH溶液中除去油污，然后用蒸儲水洗凈。

再放入20%鹽酸中除銹，幾分鐘后取出，并用蒸儲水洗凈。

實驗步驟

2.把鐵制鍍件與2?3V的直流電源的負(fù)極相連，銅片與直流電源的正極相連［如圖）。將兩極

平行浸入電鍍液中，兩極間距約5cm,5?l（）min后取出，觀察鍍件表面發(fā)生的變化。

實驗現(xiàn)象通電一段時間可觀察到銅片逐漸溶解，變薄；鐵片表面覆蓋一層紅色物質(zhì)。

實驗結(jié)論通過電解原理可以在金屬表面鍍上其它金屬

銅是活性電極，作陽極，失去電子生成銅離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液，銅離子向陰極移動，在鐵片表

實驗說明

面得電子生成銅單質(zhì)。

核心考點

考點1電鍍

1.電鍍：利用原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他____或的加工工藝。

2.目的：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。

3.電鍍池的構(gòu)成（在鐵制鑰匙上面鍍銅）:

電鍍裝置圖

陽極材料：鍍層金屬，電極反應(yīng)：

陰極材料：鑲件鐵制鑰匙，電極反應(yīng)：o

電解質(zhì)溶液：c/+濃度_______________。

考點2電解精煉（粗銅含鋅、銀、金等雜質(zhì)）

CuSO,溶液

粗銅電解精煉裝置圖

陽極材料：,電極反應(yīng)：Zn—2e==Zn2+sCu—2e-=Cu2+：

陰極材料：,電極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu：

電解質(zhì)溶液：CM+濃度______,金、銀等金屬沉積形成陽極泥.

變式實驗

變式1變藥品

電鍍過程中的“一多，一少，一不變"："一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽極上有鍍層金屬溶

解；“一不變”指電鍍液電解質(zhì)溶液的濃度不變。

【例1】鐵釘鍍銅的實驗如圖所示，有關(guān)說法不事項的是（）

A.砂紙打磨過的鐵釘先用堿浸泡以除去油污，再用鹽酸除銹

B.鐵釘與直流電源正極相連，銅與直流電源負(fù)極相連，將兩極平行浸入電鍍液中

C.在以硫酸銅溶液為主的電鍍液中加入一些氨水制成銅氨溶液，可使鍍層光亮

D.電鍍一段時間后，在鐵釘表面可看到光亮的紫紅色物質(zhì)，銅片逐漸變薄

【強(qiáng)化訓(xùn)練1-1］利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法正確的是()

A.通電后，Ag向陽極移動

B.銀片與電源負(fù)極相連

C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag++b=Ag

D.當(dāng)電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初

【強(qiáng)化訓(xùn)練1?2】如圖是利用陽離子交換膜和過濾膜制備高純度的Cu的裝置示意圖，下列有關(guān)敘述不

正確的是()

電極上號臣嬴理交電極B

————"————L——

A.電極A是粗銅，電極B是純銅B.電路中通過Imol電子，生成32g銅

C.溶液中SO『向電極A遷移D.膜B是過濾膜，阻止陽極泥及雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)

變式2變考法

電解精煉過程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；陰極增加的質(zhì)展和陽極減少的質(zhì)鼠

不相等。

【例2】火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金、銀等)，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電器工業(yè)的要求，工

業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Au等雜質(zhì)的粗銅提純，回答下列

問題：

(1)電解時粗銅作一極，連接電源的一極，電極反應(yīng)為：純銅作一極，

電極反應(yīng)為O

(2)電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇(填字母)。

A.CuCL溶液B.CuSCh溶液C.ZnSCU溶液

(3)電解后，電解槽底部會形成含少量__________等金屬的陽極泥。

(4)若純銅片增重6.4g,則電路通過的電子為mol。

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?1】金屬銀有廣泛的用途。粗銀中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高

純度的鍥，思考回答下列問題：

(1)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),其電極反應(yīng)式：o

儀器:U形管、石墨棒（石墨棒使用前應(yīng)該經(jīng)過烘干活化處理），3~6V的直流電源、鱷魚夾、導(dǎo)

實驗用品線和開關(guān)、電流表（或發(fā)光二極管、音樂盒等）。

藥品:lmol/LNa2s溶液、酚酰;溶液。

1.電解水：在U形管中注入1moiL-1Na2sO4溶液，再滴入2滴酚酰溶液。在U形管的兩邊分

別插入一根石墨棒，并用鱷魚夾、導(dǎo)線連接直流電源。閉合K1,接通直流電源開始電解，觀

實驗步驟察現(xiàn)象。

2.制作一個氫氧燃料電池：當(dāng)電解水進(jìn)行2min后，打開Ki,斷開直流電源，將兩根石墨棒用

導(dǎo)線分別與電流表連接，閉合K2,觀察現(xiàn)象。

1.陽極產(chǎn)生氣泡，羽極產(chǎn)生氣泡，電極附近的溶液變紅，陽極液面高。

實驗現(xiàn)象

2.電流表指針偏轉(zhuǎn)，

1

1.電解1moiL-Na2sO4溶液，陽極得到02,陰極得到比。

實驗結(jié)論

2.氫氣與氧氣反應(yīng)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程可以實現(xiàn)。

核心考點

考點1燃料電池

1.氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。

種類酸性堿性

負(fù)極反應(yīng)式

正極反應(yīng)式

電池總反應(yīng)式2H2+O2=2H2O

備注燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有根強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用

2.燃料電池常用的燃料

H?、CO、煌（如CH4、C2H6）、醒（如CH3OH）、腫（N2H。等。

3.燃料電池常用的電解質(zhì)

①酸性電解質(zhì)溶液，如H2s溶液；②堿性電解質(zhì)溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸

鹽，如K2co3；⑤質(zhì)子交換膜等。

考點2氫氧燃料電池和電解水的原理比較

氫氧燃料電池電解水

能量化學(xué)能T電能電能T化學(xué)能

H2—**—o2恒極小卜而陽極

U-(Naa)SO)

裝置qyNa2sol

電夕（aq）

負(fù)極：_______________陽極：________________

電極反應(yīng)式

正極：_______________陰極：________________

總反應(yīng)式：________________總反應(yīng)式：

電子流向負(fù)極一______負(fù)極T_____極，_______極一王極

陽離子T______極，陰離子

離子流向陽離子一______極，陰離子一______極

T______極

反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

變式實驗］

變式1變藥品、變裝置、變考法

【例1】某種氫燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖，下列說法正確的是（）

電子

（［匚［1

電解詢液

_）

7,極/隔膜/

催化劑

A.左側(cè)電極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.右側(cè)電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=4OH-

C.當(dāng)有O.lmol電子通過導(dǎo)線時，左側(cè)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12L氣體

D.電子由a極流出經(jīng)用電器達(dá)到b極，再由b極經(jīng)電解質(zhì)溶液流回a極形成閉合回路

【強(qiáng)化訓(xùn)練1?1】用于檢測酒駕的酸性燃料電池酒精檢測儀工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是（）

質(zhì)子交

換膜

呼氣;

（含乙醺蒸氣）q

電極gX電極Y

H：O

-r

微

處

理液晶顯示屏

器

A.電極X作負(fù)極

B.當(dāng)有0.001molCH3cH20H反應(yīng)，理論上有0.002mol電子通過外電路

C.正極電極反應(yīng)式是O2UH+14c=2H2O

D.電池工作時，質(zhì)子通過交換膜從左往右遷移

【強(qiáng)化訓(xùn)練1-2］熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）是由多孔陶瓷NiO陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)（熔融堿金屬碳

酸鹽）隔膜、多孔金屬Ni陽極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池。工作時，該電池的陰極（正極）反應(yīng)為

2

O2+2CO2+4e=2CO3-,下列有關(guān)說法中錯誤的是（）

%

A.該電池較高的工作溫度加快了陰、陽極的反應(yīng)速率

B.該類電池的H?不能用CO、CH’等替代

C.該電池工作時，要避免H2、02的接觸

D.放電時，陽極（負(fù)極）反應(yīng)式為2H2+2CO3"4e=2CO2+2HQ

變式2變考法

【例2】HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖-2所示，兩電極區(qū)間用允許K\

H+通過的半透膜隔開。

m-2

(I)電池負(fù)極電極反應(yīng)式為;放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì)A為________(填化學(xué)式)。

(2)圖-2所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與02的反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其

反應(yīng)的離子方程式為o

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?1】潛艇中使用的液氨?液氧燃料電池工作原理如圖所示：

電極。電極b

(1)電極a名稱是o

(2)電解質(zhì)溶液中0H-離子向移動(填“電極屋或"電極b")。

(3)電極b的電極反應(yīng)式為o

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?2】甲醇燃料電池可使甲醇作燃料時的能量轉(zhuǎn)化更高效，某種甲醇燃料電池的工作原理如

++

圖所示，其電極反應(yīng)如下：2CH3OH+2H2O-I2e=l2H+2CO2，3O2+l2H+12e=6H2Oo

獷散層獷散層

⑶電極A的名稱是(填“正極”或“負(fù)極為甲障從(填“b”或"c”)處通入。

(4)甲醇燃料電池供電時的總反應(yīng)方程式為

(5)當(dāng)該裝置消耗64g甲醇時，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為；若這部分電子全部用于電解水，理論上可產(chǎn)

生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣Lo

實驗3鐵釘?shù)奈醺g實驗

實驗梳理

11|cuSO，溶液

實驗裝置口Zn粒與口

-食鹽水冒稀鹽酸思

浸泡過1

的佚燈y■①②

⑴負(fù)極：2Fe-4e=2Fe2+；正極：O2+4e+2H2(D=4OH；總反應(yīng)：2Fe+2H2O+Ch=2Fe(OH)2；

實驗原理

后續(xù)反應(yīng)：Fe(OH)2。2>Fe(OH卜一FezO.▼xH?。

2+2+

⑵負(fù)極：Zn-2e=Zn；正極：2H+2。=出；總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn+H2

實驗用品鐵釘、鋅片、飽和食鹽水、稀鹽酸、CuSCU溶液、水；具支試管、橡皮塞、導(dǎo)管、試管。

(1)將經(jīng)過酸洗滌除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入圖4-21所示的具支試管中。幾分鐘后，

觀察導(dǎo)管中水柱的變化，解釋引起這種變化的原因。

實驗步驟

⑵取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。然后，向其中一支

試管中滴加1-2滴硫酸銅溶液，再觀察現(xiàn)象。解釋引起這種變化的原因。

(1)幾分鐘后，導(dǎo)管末端的水柱液面上升，鐵釘表面有銹跡產(chǎn)生

實驗現(xiàn)象

⑵滴有硫酸銅溶液的試管中產(chǎn)生氣泡的速率快

實驗結(jié)論(1)鐵釘在中性的食鹽水溶液中易發(fā)生吸氧腐蝕。(2)電化腐蝕比化學(xué)腐蝕快

①裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成原電池，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，裝置的氣密性必須良好，否則

實驗說明很難觀察到導(dǎo)管末端的水柱高度變化。

②Zn與CuSCh反應(yīng)生成Cu,Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成原電池，形成電化學(xué)腐蝕，速率更快。

核心考點

考點1鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

1.析氫腐蝕與吸氧腐蝕

條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性

負(fù)極反應(yīng)式—

正極反應(yīng)式

總反應(yīng)

聯(lián)系通常兩種腐蝕同時彳M在，但后者更普遍

2.實驗探究

實驗操作實蛤現(xiàn)象實驗解釋

具支試1于

:

裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成_______,

食息I導(dǎo)管中

浸泡經(jīng)鐵釘發(fā)生_______腐蝕

過酸洗

J除銹的

1鐵釘

卜uSO,溶液

Zn與CuSCh反應(yīng)生成Cu,Zn、Cu和稀

①試管中產(chǎn)生氣

同Zn粒］鹽酸構(gòu)成_______，發(fā)生_______腐蝕，產(chǎn)

目與稀W泡的速率快

5鹽酸g生氣泡的速率更_____

①②

考點2金屬腐蝕的快慢比較

1.在同一種電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序是電解池的極,原電池的極,化學(xué)腐

蝕〉原電池的極>電解池的極。

2.在不同溶液中，金屬在中的腐蝕〉金屬在__________中的腐蝕；金屬在

中的腐蝕,金屬在中的腐蝕。

3.對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越____，腐蝕越_____o

變式實驗

變式1變藥品

【例1】如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH=4的雨水和生鐵片。觀察到：開始導(dǎo)

管內(nèi)液面下降，一段時間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是（）

片

pH=4雨水-矗^水|

A.生鐵片中的碳是原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕

C.墨水回升時，碳極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OFF

D.具支試管中溶液pH逐漸減小

【強(qiáng)化訓(xùn)練1-1］銅板上鐵鉀釘?shù)奈醺g原理如圖所示。下列說法正確的是（）

A.正極電極反應(yīng)式為2H'+2b=

B.此過程中還涉及反應(yīng)4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

C.此過程中Fe、Cu均被腐燭

D.此過程中電流從Fe流向Cu

【強(qiáng)化訓(xùn)練寶雞被譽(yù)為“青銅器之鄉(xiāng)”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。研究

青銅器（含Cu、Sn等）在潮濕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕對于文物保護(hù)和修好有重要意義。如圖為青銅器在潮濕環(huán)境

中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖，下列說法不正確的是（）

a.多孔粉狀銹CU2（OH）C

b.多孔催化層

c.青銅基體

A.青銅器發(fā)生電化學(xué)腐蝕，圖中c作負(fù)極

B.潮濕環(huán)境中C「濃度大時有利于多孔粉狀銹的生成

C.若生成0.2molCU2（OH）3CI,則消耗的02體積為4.48L

D.環(huán)境中的C「與正、負(fù)兩極反應(yīng)的產(chǎn)物作用生成a的離了方程式為2C「++30H?十。?

=CU2（OH）3CI1

變式2變裝置

近處出現(xiàn)紅色。近處出現(xiàn)藍(lán)色

下列說法正確的是（）

A.實驗I和I【中鐵釘均為負(fù)極

B.實驗I和I【中均發(fā)生吸氧腐蝕，且鐵釘腐蝕速度實驗I〉實驗H

C.一段時間后，實驗I鐵釘附近也出現(xiàn)了藍(lán)色，可能是K4Fe（CN）6］氧化了單質(zhì)Fe

D.?段時間后，實驗I和實驗II中均的現(xiàn)紅褐色

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?1】如圖所示是探究鐵發(fā)生腐蝕的裝置圖，下列說法正確的是（）

C

紅

舞

水

A.若B處液面上升，A溶液可能是酸性溶液

B.若A溶液為NaCl溶液，B、C液面始終保持不變

C.可能產(chǎn)生FezO-MH?。

D.腐蝕的總反應(yīng)式一定是2Fe+Ch+2H2O=2Fe（OH）2

【強(qiáng)化訓(xùn)練2-2］卜.列對生鐵片銹蝕對比實驗的分析正確的是（）

序號①②③

般也和

實驗

笨扇津鹽水

生鐵片食鹽水

生鐵片

現(xiàn)象8小時未觀察到明顯銹蝕8小時未觀察到明顯銹蝕1小時觀察到明顯銹蝕

A.對比實驗①?③，說明苯能隔絕02

B.實驗①中，生鐵片未見明顯銹蝕的主要原因是缺少

C.實驗②中，飽和食鹽水中溶解的02不足以使生鐵片明顯銹蝕

D.實驗③中，屬于鐵的吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)：O2+4e+2H2O=4OH

實驗4犧牲陽極法實驗

實驗梳理

實驗裝置

鋅電極：Zn-2e=Zir+；鐵電極：2H++2e=比1;

實驗原理

+2+

總反應(yīng)：Zn+2H=Zn+H2t

實驗用品K3[Fc(CN)6]溶液、酸化的3%NaCl溶液、酚配溶液、瓊脂；Zn、Fc、電壓表、燒杯、培養(yǎng)皿。

①按圖連接好裝置，觀察電壓表和鐵電極上的現(xiàn)象。往鐵電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵

氟化鉀)溶液，觀察燒杯內(nèi)溶液顏色的變化。

②將1g瓊脂加入250mL燒杯中,再加入50mL和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸,使瓊

實驗步驟

脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個培養(yǎng)皿中，各滴入5-6滴酚酗溶液和K3[Fe(CN)6]

溶液，混合均勻。取兩個2?3cm的鐵釘，用砂如擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入

上述的一個培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養(yǎng)皿中，觀察實驗現(xiàn)象

①電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鐵電極上有氣泡產(chǎn)生；往鐵電極區(qū)滴入K3[Fe(CN)6]溶液后，溶液不變藍(lán)

實驗現(xiàn)象色。

②a中溶液變紅色，b中鐵釘附近出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，銅絲附近溶液變紅色。

①圖示裝置構(gòu)成了原電池，較活潑金屬鋅被腐蝕，鐵木被腐蝕(被保護(hù))。

實驗結(jié)論

②實驗②說明裹有鋅皮的鐵釘未被腐蝕，鐵被保護(hù)，纏有銅絲的鐵釘被腐蝕，鐵未被保護(hù)。

核心考點

考點1吸氧腐蝕

1.裹有鋅皮的鐵釘在食鹽的瓊脂溶液中形成腐蝕電池，屬于腐蝕。鋅比鐵活潑，鋅一端為負(fù)

極(陽極)，鋅失去電子變成鋅離子，鐵釘為正極(陰極)，氧氣得到電子，變成氫氧根離子使該端溶液的堿性

增強(qiáng)酚岷變O

2.纏有銅絲的鐵釘在食鹽的瓊脂溶液中形成腐蝕電池，屬于腐蝕。鐵比銅活潑，鐵一端為負(fù)

極(陽極)，鐵失去電子變成鐵離子，鐵離子與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀；銅一端為正極(陰極)，氧氣得

到電子，生成的氫氧根離子使該端溶液的堿性增強(qiáng)，酚祗變。

考點2電化學(xué)保護(hù)法

1.犧牲陽極法

(I)原理：原電池原理，被保護(hù)的金屬作正極,活潑性更強(qiáng)的金屬作

(2)應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鐵合金或鋅塊。

2.外加電流法

原理：電解池原理，被保護(hù)的金屬作為,與電源的相連。

應(yīng)用：鋼鐵閘門、高壓線鐵架、地下管道連接直流電源的負(fù)極。

變式實驗

變式1變藥品

【例1】驗證犧牲陽極法實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaQ溶液)。

9一段時間

后滴入

1fS￥jFeKjFe(CN)J

[[溶液

①在Fe表面生成藍(lán)色沉淀

1F^FeK.,(Fe(CN)J

「溶液

②芻時"盤n取出的少試管內(nèi)無明顯變化

/量的Fe附

1近的溶液

j/

KJFe(CN)J

-溶液

③試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀

取出的少

/量的Fe附

目近的溶液

下列說法不正確的是()

A.對比②③，可以判定Zn,呆護(hù)了Fe

B.對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化

C.驗證Zn保護(hù)Fe時不能用①的方法

D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑

【強(qiáng)化訓(xùn)練1-1】取瓊脂、飽和食鹽水的混合溶液倒入培養(yǎng)皿中，滴入幾滴酚獻(xiàn)和K3[Fe（CNk]溶液，混

合均勻，放入裹有鋅片的鐵釘（如下圖所示），一段時間后，下列說法不正確的是（

A.鋅片附近瓊脂顏色變紅

B.鐵釘上的電極反應(yīng)式：O2+2H2O+4c=4OH-

C.離子在半凝固態(tài)的瓊脂內(nèi)可定向移動

D.將鋅片改為銅片，瓊脂中會出現(xiàn)藍(lán)、紅、藍(lán)三個色塊

【強(qiáng)化訓(xùn)練1?2】將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在題圖所示的情境

中，下列有關(guān)說法正確的是（）

A.陰極的電極反應(yīng)式為Fe-2e=Fe2+

B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱

C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)

D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快

變式2變裝置

【例2】某城市為了減少鋼管因銹蝕而造成的損失，擬用如圖所示方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼管。下

列有關(guān)說法正確的是（）

金屬棒M潮濕的酸性土壤

在潮濕的酸性土壤中鋼管主要發(fā)生吸氧腐蝕

在潮濕的酸性土壤中金屬棒M中的電子通過導(dǎo)線流向鋼管

在潮濕的酸性土壤中H+向金屬棒M移動，抑制FT與鐵的反應(yīng)

鋼管與金屬棒M也可用導(dǎo)線分別連接直流電源的正、負(fù)極

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?1】閘門由鋼質(zhì)材料制作，長期浸于水中，通常采用如圖裝置對鋼閘門進(jìn)行保護(hù)。下列說

法不正確的是()

A.a、b間用導(dǎo)線連接時，則X可以是鋅莫測B.a、b間接入電源時，a應(yīng)連在電源為負(fù)極上

C.X應(yīng)定期更換D.a、b間用導(dǎo)線連接時，則X發(fā)生還原反應(yīng)

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?2】某實驗小組欲探究犧牲陽極法的原理，設(shè)計如圖實驗裝置：

實驗I：向燒杯中加入一定量的飽和食鹽水，插入兩個無底玻璃筒將一根鋅棒和一根鐵棒用導(dǎo)線與

電流表連接后，再分別插入兩個玻璃筒中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

(I)鋅棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為;

鐵棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為。

(2)從鐵棒附近取少量溶液于試管中，再向試管中滴加幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，無明顯現(xiàn)象，這說明該實

驗中無產(chǎn)生。

實驗II：該小組的同學(xué)將鋅棒換為銅棒，并用導(dǎo)線將其與電流表連接。一段時間后，從插入鐵棒的玻

璃筒內(nèi)取少量溶液于試管中，再向試管中滴入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，向插入銅棒的玻璃筒內(nèi)滴入幾滴酚醐

溶液。

(3)實驗II中電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與實驗I(填“相同”或“相反”)。

(4)在鐵棒和銅棒附近可觀察到的現(xiàn)象分別是、。

(5)上述兩個實驗表明，活潑性不同的兩種金屬作電極構(gòu)成原電池時，?般是相對(填“活潑”或

“不活潑”)的金屬被保護(hù)，根據(jù)此原理采取的金屬防護(hù)方法稱為o

專題08化學(xué)反應(yīng)與能量（二）

目錄

實驗I簡單的電鍍實驗

實驗2制作簡單的燃料電池

實驗3鐵釘?shù)奈醺g實驗

實驗4犧牲陽極法實驗

實驗1簡單的電鍍實驗

實驗梳理

-0^1一

實驗裝置n

鐵制

電鍍液4■鍍件

實驗原理Fe作陰極：Cu2++2e'=Cu；Cu作陽極:Cu—2e'=Cu2'

鳧杯、砂紙、導(dǎo)線、2?3V的直流電源、電流表。

實驗用品

頭制鍍件、銅片、電鍍液（以CuSO4溶液為主配制）、1mol-L-1NaOH溶液、20%鹽酸。

1.把鐵制鑲件用砂紙打磨干凈，放入1molL-1NaOH溶液中除去油污，然后用蒸儲水洗凈。

再放入20%鹽酸中除銹，幾分鐘后取出，并用蒸儲水洗凈。

實驗步驟

2.把鐵制鍍件與2?3V的百流電源的負(fù)極相連,銅片與育流電源的正極相連［如圖）。將兩極

平行浸入電鍍液中，兩極間距約5cm,5?10min后取出，觀察鍍件表面發(fā)生的變化。

實驗現(xiàn)象通電一段時間可觀察到銅片逐漸溶解，變薄；鐵片表面覆蓋一層紅色物質(zhì)。

實驗結(jié)論通過電解原理可以在金屬表面鍍上其它金屬

銅是活性電極，作陽極，失去電子生成銅離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液，銅離子向陰極移動，在鐵片表

實驗說明

面得電子生成銅單質(zhì)。

核心考點

考點1電鍍

1.電鍍：利用里?解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金國或僉金的加工工藝。

2.目的：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。

3.電鍍池的構(gòu)成（在鐵制鑰匙上面鍍銅）：

CuSO溶液

電鍍裝置圖

陽極材料：鍍層金屬Cu,甩極反應(yīng)：Cu—2e=Cu?；

陰極材料：鍍件鐵制鑰匙，電極反應(yīng)：據(jù)++2b=01。

電解質(zhì)溶液：C/+濃度保持不變。

考點2電解精煉（粗銅含鋅、銀、金等雜質(zhì)）

粗銅電解精煉裝置圖

陽極材料：粗銅,電極反應(yīng)：Zu—2c---ZiJ+、Cu—2c-Cu"；

陰極材料：纏0,電極反應(yīng)：Cu2+4-2e-=Cu；

電解質(zhì)溶液：Cu2+濃度減小,金、銀等金屬沉積形成陽極泥。

變式實驗

變式1變藥品

電鍍過程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積：“一少”指陽極上有鍍層金屬溶

解；“一不變”指電鍍液電解質(zhì)溶液的濃度不變。

【例1】鐵釘鍍銅的實驗如圖所示，有關(guān)說法不正確的是（）

ab

A.砂紙打磨過的鐵釘先用堿浸泡以除去油污，再用鹽酸除銹

B.鐵釘與直流電源正極相連，銅與史流電源負(fù)極相連，將兩極平行浸入電鍍液中

C.在以硫酸銅溶液為主的電鍍液中加入一些氨水制成銅氨溶液，可使鍍層光亮

D.電鍍一段時間后，在鐵釘表面可看到光亮的紫紅色物質(zhì)，銅片逐漸變薄

【答案】B

【解析】鐵釘鍍銅實驗，鍍件鐵釘作為陰極，外接電源負(fù)極，b為負(fù)極；鍍層銅作為陽極，外接電源正

極，a為正極。A項，砂紙打磨過的鐵釘先用堿浸泡以除去油污，再用鹽酸除銹，A正確；B項，鐵釘與直

流電源負(fù)極相連，銅與直流電源正極相連，將兩極平行浸入電鍍液中，B錯誤；C項，在以硫酸銅溶液為主

的電鍍液中加入一些氨水制成銅氨溶液，可使鍍層光亮，C正確；D項，電鍍一段時間后，在鐵釘表面生

成銅單質(zhì)，可看到光亮的紫紅色物質(zhì)，陽極銅片逐漸氧化成離子進(jìn)入溶液，銅片變薄，D正碓；故選B。

【強(qiáng)化訓(xùn)練利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法正確的是（）

A.通電后，Ag.向陽極移動

B.銀片與電源負(fù)極相連

C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag++e-=Ag

D.當(dāng)電鍍?段時間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初

【答案】C

【解析】銅牌上鍍銀，銀片為陽極，Ag+向陰極移動，陰極反應(yīng)為Ag++e-=Ag。由于實驗中鍍層不

可能非常均勻致密，所以將電源反接，陽極上Cu、Ag均會溶解.，銅牌不可能恢復(fù)如初。

【強(qiáng)化訓(xùn)練1-2】如圖是利用陽離子交換膜和過濾膜制備高純度的Cu的裝置示意圖，下列有關(guān)敘述不

正確的是（）

膜A膜B

A.電極A是粗銅，電極B是純銅B.電路中通過Imol電子，生成32g銅

C.溶液中sol向電極A遷移D.膜B是過濾膜，阻止陽極泥及雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)

【答案】D

【解析】電解精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，則電極A為粗銅，電極B為純銅，A正確；陰極

反應(yīng)式為Cu"+2e=Cu,當(dāng)電路中通過1mol電子時，生成0.5molCu,即生成32gCu,B正確；根據(jù)

電解原理，SOM向陽極移動，C正確；陽極泥是陽極區(qū)產(chǎn)物，所以膜A為過濾膜，阻止陽極泥及雜質(zhì)進(jìn)入

陰極區(qū)，膜B為陽離子交換膜，D錯誤。

變式2變考法

電解精煉過程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；陰極增加的質(zhì)量和陽極減少的質(zhì)量

不相等。

【例2】火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金、銀等)，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電器工業(yè)的要求，工

業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。利用甩解法可將含有Fe、Zn、Ag、Au等雜質(zhì)的粗銅提純，回答下列

問題:

(1)電解時粗銅作一極，連接電源的一極，電極反應(yīng)為;純銅作一極，

電極反應(yīng)為。

(2)電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇(填字母)。

A.CuCL溶液B.CuSO4溶液C.ZnSCU溶液

(3)電解后，電解槽底部會形成含少量等金屬的陽極泥。

(4)若純銅片增重6.4g,則電路通過的電子為moL

【答案】(1)陽正Cu—2e-^=Cu2+,Fe—2c-^=Fe2*,Zn—2e==Zn2陰Cu2++2e-=Cu

(2)B

(3)Ag、Au

(4)0.2

【解析】(1)電解法精煉金屬銅時，粗銅作陽極，失去電子逐漸溶解，溶液中的Cl?+得到司子后在陰極

放電而析出，附著在陰極上，故粗銅作陽極，純銅作陰極。(3)在電解時，比銅活潑的Fe、Zn先失去電子,

變成Fe2+、ZM'進(jìn)入溶液，然后是銅失去電子，變成Ci?'進(jìn)入溶液；Ag、Au等金屬不如銅活潑，沉積在

電解槽底部形成陽極泥。(4)0)2+在陰極上得到電子形成Cu單質(zhì)附著在陰極上，若純銅片增重6.4g,Cu的

物質(zhì)的量是O.lmoL由于Cu是+2價金屬，因此電路通過的電子為0.2mol。

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?1】金屬銀有廣泛的用途。粗銀中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高

純度的銀，思考回答下列問題：

(1)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：o

(2)電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加(填“相等”或“不相等”)。

(3)電解后，溶液中存在的金屬陽離子有、等。

(4)電解后，電解槽底部含有等金屬。

【答案】(1)氧化Ni—2e-=Ni2b,Fe—2e-=Fe2t；Zn—2e-=Zn2+<)

（2）不相等

⑶Fe?+、Zn2+

（4）Cu、Pt

【解析】（2）電解過程中陽極失電子的有Fe、Zn、Ni,陰極析出的是饃，依據(jù)得失電子守恒，陽極質(zhì)量

的減少與陰極質(zhì)量的增加不相等。（4）粗銀作陽極，F(xiàn)e、Zn在電極上失去電子形成陽離子進(jìn)入溶液中，但

Cu和Pt沉降到電解槽底部。

【強(qiáng)化訓(xùn)練2?2】氧化亞銅是殺菌劑、陶瓷和搪瓷的著色劑以及紅色玻璃染色劑，利用如圖所示裝置制

備氧化亞銅和精煉銅，已知粗銅中含有鐵、碳、鋅、銀等雜質(zhì)。下列說法錯誤的是（）

A.乙池中電解后X極附近形成的陽極泥的主要成分是銀和碳

B.電壓過高時，乙中可能會產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，將CuCL溶液換成CuSO4溶液可避免產(chǎn)生該氣

體

C.若該裝置的能量轉(zhuǎn)化率為80%,則當(dāng)外電路有IMxUC電量通過（法拉第常數(shù)r=9.65xl04Cmol

r）時可制得115.2g的CsO

D.由圖可知裝置甲中制備Cu2O的總反應(yīng)式為2Cu十H2。型鰭CRO+H2T

【答案】A

【解析】C電極上H20TH2,發(fā)生還原反應(yīng)，則C電極為陰極，Cu電極為陽極，X電極為陰極，Y電

極為陽極，b為電源正極，a為電源負(fù)極。X電極為陰極，Y電極為陽極，電解精煉銅時，粗銅作陽極，純

銅作陰極，所以乙池中電解后Y極附近形成的陽極泥的主要成分是銀和碳，A錯誤；電壓過高時，C1一會在

陽極放電生成Ck，而SOM不會放電，將CuCL溶液換成CuSO4溶液可避免產(chǎn)生該氣體，B正確；當(dāng)外電

路有l(wèi)^xUc電量通過時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為g六等/產(chǎn)=2mol,該裝置的能量轉(zhuǎn)化率為80%,

即有2molx80%=1.6mol的電子發(fā)生氧化還原反應(yīng),則生成Cu2O的物質(zhì)的量為0.8mol,其質(zhì)量為115.2g,

C正確。

實驗2制作簡單的燃料電池

實驗梳理

(2

--

x—

通石

實驗裝置y

解霜酸的

N甩so,溶液

1電.解水：

陰極：4H2O+4C「=2H2T+4OH」；陽極：2出0—4丁=021+4廣，總反應(yīng)式：2H2。'皆2H2T

實驗原理+。2

2.氫氧燃料電池：

負(fù)極：2H2-4e=4H‘；正極：02+4e+4卬=2氏0,總反應(yīng)式：2H2+C）2=2H2O

儀器:U形管、石墨棒（石墨棒使用前應(yīng)該經(jīng)過烘干活化處理），3~6V的直流電源、鱷魚夾、導(dǎo)

實驗用品線和開關(guān)、電流表（或發(fā)光二極管、音樂盒等）。

藥品:1mol/LNa2sCh溶液、酚取溶液。

1.電解水：在U形管中注入1mol-L-1Na2sO4溶液，再滴入2滴酚酸溶液。在U形管的兩邊分

別插入一根石墨棒，并用鱷魚夾、導(dǎo)線連接直流電源。閉合Ki，接通直流電源開始電解.，觀

實驗步驟察現(xiàn)象。

2.制作一個氫氧燃料電池：當(dāng)電解水進(jìn)行2min后，打開Ki，斷開直流電源，將兩根石墨棒用

導(dǎo)線分別與電流表連接，閉合K2,觀察現(xiàn)象。

1.陽極產(chǎn)生氣泡，羽極產(chǎn)生氣泡，電極附近的溶液變紅，陽極液面高。

實驗現(xiàn)象

2.電流表指針偏轉(zhuǎn)，

1.電解1mol-L-1Na2sO4溶液,陽極得到6,陰極得到巴。

實驗結(jié)論

2.氫氣與氧氣反應(yīng)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程可以實現(xiàn)。

核心考點

考點1燃料電池

1.氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，口J分為酸性和核性兩種。

種類酸性堿性

負(fù)極反應(yīng)式2H1廣;皿2H?+4OH-4e=4比。

t

正極反應(yīng)式O2+4e+4H=2H2OO2+2H2O+4e=4OH

電池總反應(yīng)式2H2+O2=2H2O

備注燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有根強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用

2.燃料電池常用的燃料

H2、CO、煌（如CH4、C2H6）、醇（如CH3OH）、明（N2H4）等。

3.燃料電池常用的電解質(zhì)

①酸性電