第四章 章末总结

电解质溶液的 pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
解析 燃料电池所用的介质(电解质溶液或相当于电解质溶液)不同，相应的电极反应就不同；
但无论如何书写，两电极反应相叠加始终等于燃料的燃烧反应。这也是验证电极反应是否正
确的一种方法。 (1)正极上，O2 得电子变为 O2－，溶液中 O2－不能单独存在，酸性条件下与 H＋结合生成 H2O； 负极上，H2 失电子变为 H＋，H＋进入电解质溶液。电池总反应为 H2 在 O2 中燃烧的反应，由 于有水生成，溶液将逐渐变稀，故 pH 变大。 (2)正极上，O2 得电子变为 O2－，溶液中 O2－不能单独存在，碱性条件下与 H2O 分子结合生 成 OH－；负极上，H2 失电子变为 H＋，碱性条件下 H＋不能大量存在，与 OH－结合生成水。 电池总反应也是 H2 在 O2 中的燃烧反应。同样，由于有水生成，c(OH－)变小，pH 变小。 答案 (1)2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 2H2＋O2===2H2O 变大 (2)2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O 变小 理解感悟 书写电极反应式时，一是要注意电解质溶液是否参与反应；二是根据得失电子守
章末总结
[学习目标定位] 1.会判断原电池的正、负极。2.会正确书写原电池的电极反应式。3.会正 确区分判断原电池和电解池。4.熟知电解的规律及其应用。
一 图解原电池正、负极的判断方法 原电池中电极的判断角度如下所示：
特别提示 判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是 负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以 直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发 生还原反应的一极为正极。 【例 1】 甲、乙两位学生想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝 片作电极，但甲同学将电极放入 6 mol·L－1H2SO4 溶液中，乙同学将电极放入 6 mol·L－1 的 NaOH 溶液中，如下图所示。
①首先判断在正极发生反应的物质：当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时，在
正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒；当负极材料与电解质溶液不能自发
的发生化学反应时，在正极上发生反应的物质是溶解在电解质溶液中的 O2。 ②然后再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液
(1)装置名称： A________，B________，C________，D________。 (2)装置 A 中 Fe 是______极，Zn 是______极； 装置 D 中 Fe 是______极，C 是______极。 (3)写出各电极反应式：
装置 氧化反应 还原反应 A B C D
(4)装置 B、C 相比较，其反应速率的大小关系是_______________________________。 答案 (1)电镀池 电解池 原电池 原电池 (2)阴 阳 负 正 (3)A：Zn－2e－===Zn2＋ Zn2＋＋2e－===Zn B：Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ C：Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e －===H2↑ D：Fe－2e－===Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (4)B>C
四 电解规律及其应用 1.电解池中电极反应式的书写规律 电解池中电极反应式的书写关键是掌握离子的放电顺序。 (1)阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应； 二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子，如 Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2 ＋，要注意金属活动性顺序表中 Al 及 Al 前面的金属离子在溶液中不放电。 (2)阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电 极(除 Pt、Au 之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参 与电极反应；二是若阳极为惰性电极(Pt、Au 或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴 离子失去电子被氧化，如 S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。
结合实验装置，利用电流表测定电流的方向，从而判断电子的流动方向，再确定原电池的正、
负极。
答案 (1)Mg Al (2)AD
(3)不可靠 将两种金属连上电流表后插入电解质溶液中，构成原电池，利用电流表测定电
流的方向，从而判断电子的流动方向，由此确定原电池的正、负极
二 原电池电极反应式的书写规律和方法
ห้องสมุดไป่ตู้
1.根据装置书写电极反应式
(3)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池的正、负极”的做法
________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正、负极的可
行的实验方案：______________________________________(如可靠，此空可不填)。
解析 本题采用相同金属材料和不同电解质溶液进行原电池反应，并得出有关结论。解题时，
恒将正、负极反应式相加得出总反应方程式；三是结合总反应方程式分析 pH 变化。
三 原电池和电解池的比较与判断
1.原电池和电解池的比较
装置类别
原电池
电解池
原理
使氧化还原反应中电子的转移 做定向移动，从而形成电流
使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在 阴、阳两极引起氧化还原反应的过程
装置特点
将化学能转变成电能
反应的问题，若参与反应也要书写叠加式。
③燃料电池的正极反应式
电解质是碱性或中性溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－， 电解质是酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (4)正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。 2.根据总反应式书写电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化 合价变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或 将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。 以 2H2＋O2===2H2O 为例，当电解质溶液为 KOH 溶液时的电极反应式的书写步骤如下： (1)根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定 2 mol H2 失掉 4 mol 电子，初步 确定负极反应式为 2H2－4e－===4H＋。 (2)根据电解质溶液为碱性，与 H＋不能大量共存，反应生成水，推出 OH－应写入负极反应式 中，故负极反应式为 2H2＋4OH－－4e－===4H2O。 (3)用总反应式 2H2＋O2===2H2O 减去负极反应式得正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 3.可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。 (1)原电池的负极发生氧化反应，对应元素化合价升高。 (2)原电池的正极发生还原反应，对应元素化合价降低。 【例 2】 氢氧燃料电池的工作原理如下图所示。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液 为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为 NaOH(aq)或 KOH(aq)时]两种。试回答下列问题：
增大 减小 不变 增大
增大
加水
加电解 质本身 加相应 的无氧酸
将电能转变成化学能
实例
电极名称 反应类型 反应特征
电极判断
负极
正极
氧化反应
还原反应
自发的氧化还原反应(主动)
由电极本身决定
正极：流入电子
负极：流出电子
电子流向
负极→外电路→正极
离子移动 阳离子向正极移动阴离子向负
阴极
阳极
还原反应
氧化反应
借助电流(被动)
由外电源决定
阳极：连电源正极
阴极：连电源负极
电解池阳极→电源正极→电源负极→电解
(3)特别注意：书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应
方程式时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解 NaOH 溶液，阳极发生氧化反应， 电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生还原反应，电极反应式为 2H＋＋2e－
电解
===H2↑，总反应式表示为 2H2O=====2H2↑＋O2↑。 2.用惰性电极电解酸、碱、盐溶液的规律
直接写出负极反应式： Zn－2e－===Zn2＋
将①和②进行叠加：Pb －2e－＋SO24－===PbSO4
甲烷燃料电池 (Pt­Pt­KOH)
①负极本身不反应，燃料失去电子被氧化 ②燃料反应产物与电解质溶液成分有些能反应
将①和②进行叠加： CH4－8e－＋10OH－ ===CO23－＋7H2O
(3)正极反应式的书写
池阴极
阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动
极移动 2.原电池和电解池的判断 (1)先分析有无外接电源，无外接电源的可能为原电池，然后用原电池的构成条件判断确定。 (2)有外接电源的为电解池。其中，当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同时，则为 电镀池；其余情况为电解池。 【例 3】 根据下列四种电化学装置图，回答下列问题：
类型
物质类型
电解质
使电解质
电解物质
pH
溶液浓度
溶液复原
电解 水型
电解 质型 放 H2 生碱型
①强碱(NaOH) ②含氧酸(H2SO4) ③活泼金属含氧酸盐(Na2SO4) ④无氧酸(HCl) ⑤不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)
⑥活泼金属无氧酸盐(NaCl)
水
电解质 电解质
和水
增大
减小 生成新 电解质
(1)先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物，并标出相同数目电子的
得失。