专题02 化学能与电能的转化（考点清单）（原卷版）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（苏教版2019选择性必修1）

这是一份专题02 化学能与电能的转化（考点清单）（原卷版）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（苏教版2019选择性必修1），共19页。试卷主要包含了原电池的构成条件，实验探究，电极反应式的书写，设计原电池，电解时电极产物的判断等内容，欢迎下载使用。

▉考点01 原电池的工作原理
1．原电池的构成条件
（1）定义：能把化学能转化为电能的装置。
（2）构成条件：
2．实验探究：
（1）锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化
向一只烧杯中加入1.0 ml•L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐溶解，溶液颜色变浅，有红色物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度升高，能量变化的主要形式是化学能转化为热能。
（2）铜锌原电池的构造与工作原理
3.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)
溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。
4．电极反应式的书写
（1）电极反应式书写要求
电极反应式符合离子方程式书写要求，用“===”表示，注意分子、离子形式及电子、电荷、元素守恒。
（2）一般电极反应式的书写方法
a定电极，标得失。
按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
b看环境，配守恒。
电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。
c两式加，验总式。
两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。
▉考点02 原电池原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率
构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。
2．比较金属活动性强弱
例如，有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。
3．设计原电池
理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。
(a)外电路
负极——化合价升高的物质
正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒
(b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。
如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
4．用于金属保护：
根据原电池的工作原理，负极金属发生氧化反应。将被保护的金属与比其活泼的金属连接。
▉考点03 化学电源
化学电源概述
1．化学电源的分类及特点
（1）化学电源的分类。
①一次电池：也叫作干电池，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。
②二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。
③燃料电池：氢氧燃料电池等。
（2）各类电池的特点。
①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。
②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。
③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。
二、一次电池
锌锰干电池
普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。
2.银锌纽扣电池的构造与工作原理
总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。
负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
三、二次电池
二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，又称充电电池或蓄电池。
充、放电时各电极上发生的反应：
1．铅蓄电池的构造与工作原理
（1）放电时
负极：Pb，正极：PbO2，电解质溶液：H2SO4溶液。
负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4。
正极：PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O。
（2）充电时
铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。
总反应方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \(,\s\up11(放电),\s\d4(充电))2PbSO4＋2H2O。
（3）铅蓄电池的优缺点。
①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。
②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。
2．锂离子电池
常见锂离子电池的构造与工作原理
四、燃料电池
1．燃料电池
（1）利用燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。
2．氢氧燃料电池的工作原理
电极：惰性电极。燃料：H2
（1）碱性电解质
总反应：2H2＋O2===2H2O
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
（2）酸性电解质
总反应：2H2＋O2===2H2O
负极：2H2－4e－===4H＋；
正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
3.电池特点。
①能量转换率高，污染小。
②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。
▉考点04 电解池的工作原理
1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起__氧化还原__反应的过程。
2．电解池：
（1）定义：电解池是把__电能__转化为__化学能__的装置。
（2）电解池的构成条件。
①有外接直流电源。
②有与电源相连的两个电极。其中与__电源__正极相连的叫__阳极__，与电源负极相连的叫__阴极__。
③电解质溶液或熔融电解质。
④形成闭合回路。
（3）电极名称及电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)。
（4）电子和离子移动方向。
电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。
离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
3．电解池的工作原理：
接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。
4．电解池的阴、阳极的判断方法：
5．电解时电极产物的判断：
▉考点05 电解池的应用
一、氯碱工业
1．概念
用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。
2．原理
（1）阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
（2）阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)；
总反应式：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
二、铜的电解精炼
1．阳极材料：粗铜。
阳极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋，比Cu不活泼的金、银形成阳极泥。
2．阴极材料：纯铜。
阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。
3．电解质溶液：CuSO4溶液，经过精炼，溶液中Cu2＋浓度会减小。
三、电镀与电冶金
1．铁钉镀锌
电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极，铁钉作阴极，接通6 V的直流电源，电镀20～25 min。
实验现象：阳极(锌片)质量减少，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，阴极质量增多，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。
2．电镀银装置
原理：金属材料电镀时，通常以待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。
3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融的氯化钠、氯化镁，而铝的制取是通过电解熔融的氧化铝。
四、电镀与铜的电解精炼的比较
▉考点06 金属的腐蚀
1．金属的腐蚀
（1）金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
（2）金属腐蚀的实质。
金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为M－ne－===Mn＋。
（3）金属腐蚀的类型。
①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。
②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。
2．钢铁的电化学腐蚀
▉考点07 金属的防护
1．本质
阻止金属发生氧化反应。
2．方法
（1）加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。
（2）改变金属组成或结构，如制成合金等。
（3）电化学防护
三．不同条件下金属腐蚀快慢的比较
（1）影响金属腐蚀的因素
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面：
①就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。
②同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。
③介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
（2）不同条件下金属腐蚀快慢的判断
1．（24-25高二上·湖南娄底·开学考试）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是
A．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C．锂离子电池放电时锂离子流向正极
D．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
2．（24-25高二上·江苏镇江·阶段练习）下列有关化学用语表示正确的是
A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为
B．电解精炼铜时，阴极的电极反应式为
C．用铜作电极电解溶液：
D．情性电极电解氯化镁溶液离子方程式为
3．（24-25高二上·河南·开学考试）一种Al、H2O2燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．Al电极为负极，发生氧化反应
B．电解质溶液中OH-向Al电极移动
C．Al电极发生的电极反应为
D．电子由Al电极通过电解质溶液流向Pt电极
4．（23-24高二上·安徽宣城·期末）铁-铬液流电池是近年新研制投产、可以高效储(放)能的新型电池。该电池总反应为。下列有关说法正确的是
A．储(放)能时电解质溶液中存在与的相互转化
B．储能时原正极上的电极反应为
C．放电时正极区电解质溶液酸性增强
D．在相同条件下，离子的氧化性：
5．（24-25高二上·江苏镇江·阶段练习）亚硝酸盐对人体的危害不亚于农药，可采用电解法除去。工业上电解含的废水，将转化为而除去，其次是再生，其装置如图。下列说法正确的是
A．生成的从电解槽的c口流出
B．M极为阴极，发生还原反应
C．阴极上的电极反应为
D．外电路转移电子时，电解池中有的透过交换膜
6．（24-25高二上·福建三明·开学考试）新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFePO4电池是能源汽车关键部件之一，电池工作时的总反应为，其工作原理如图所示：
下列说法错误的是
A．充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接
B．电池工作时，负极材料质量减少1.4g，转移0.4ml电子
C．电池工作时，正极的电极反应为
D．电池进水后将会大大降低其使用寿命
7．（23-24高二上·陕西渭南·期末）用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法错误的是
A．该装置的总反应为B．从a极经阳离子交换膜移向b极
C．该装置将化学能转化为电能D．工作一段时间，a极附近溶液碱性会减小
8．（23-24高二下·四川成都·开学考试）某化学兴趣小组利用电解原理设计如图所示装置，拟将氨转化为高纯氢气。下列有关说法错误的是
A．电解一段时间，阴极区溶液pH值变大
B．电解过程中OH−从右向左移动
C．阳极区电极反应式为：2NH3-6e−+6OH−=N2+6H2O
D．工作一段时间，左池消耗22.4 LNH3时，右池溶液减少54 g
9．（23-24高二上·河南信阳·期末）下列有关电化学装置图说明正确的是
A．图1中高硅铸铁作为耗损阳极材料发挥作用
B．图2中A极为阳极，B极为阴极
C．图2中NaCl换成，也可以得到Al和
D．图3中把镁块换成锌块，对输水管的保护作用会更好
10．（23-24高二上·贵州遵义·期末）电化学原理在生产生活中的用途十分广泛，下列说法正确的是
A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成
B．铅蓄电池在放电时，正极与负极质量均增加
C．利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源正极相连
D．工业上用离子交换膜电解饱和食盐水时，阳极区升高
11．（23-24高二上·广东深圳·期末）金属腐蚀会破坏机器设备、桥梁建筑等，下列做法不能有效防止金属腐蚀的是
A．把海底钢闸门连接电源的正极以使其不被腐蚀
B．把铬、镍等金属加入普通钢中制成不锈钢餐具
C．利用黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
D．采用表面渗镀的方式在金属表面形成稳定钝化膜
12．（23-24高二上·广东深圳·期末）近年来电池研发领域涌现出纸电池，电极和电解液均嵌在纸中，如图是以NaCl溶液为电解液的纸电池工作原理。下列说法正确的是
A．Zn片电势比Cu片高B．O2在正极上得电子
C．Na+向负极移动D．电子由Cu片流向Zn片
13．（24-25高二上·上海·开学考试）原电池是直接把化学能转化为电能的装置。如图所示：
（1）在Cu-Zn原电池中，Cu片上发生的电极反应式为 。
（2）内电路溶液中移向 极(填“正”或“负”)。
（3）某原电池的总反应为，该原电池组成正确的是_______。
A．B．
C．D．
（4）某锂-空气电池的总反应为，其工作原理如图所示：
下列说法正确的是_______。
a．锂片作负极 b．发生氧化反应 c．正极的反应式为
（5）甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用KOH溶液为电解质，其工作原理如下图所示：
a电极的电极方程式为 。
14．（23-24高二上·北京房山·期末）改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。
（1）写出氯碱工业原理的方程式 。
（2）将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下：
① a极为 (填“正”或“负”)极。
② 甲装置中，Na+向 极移动(填“a”或“b”)。
③下列关于乙装置说法中，正确的是 。
A．在c极区获得氯气
B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用
C．当NaCl溶液浓度较低时，及时更换为精制饱和NaCl溶液，以保证生产效率
（3）向乙装置中的阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出O2在阴极区发生反应的电极反应式 。
（4）杂质离子可造成交换膜损伤，导致OH−迁移至阳极区，对产品质量造成不良影响。请结合化学用语说明原因 。
15．（24-25高二上·福建龙岩·阶段练习）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一、
（1）如图装置中，U形管内为红墨水，两试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。
①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则 (填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。
②a试管生铁中碳上发生的电极反应式为 。
（2）如图甲、乙都是金属防护的例子。
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 (填字母)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
②图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，此方法叫 。
（3）实验室需用Fe、C棒设计一套装置来电解饱和NaCl溶液并检验两极生成的气体产物，则Fe棒应接直流电源的 (填“正极”或“负极”)；电解开始后，阴极产物为 (填化学式)。
（4）装置丙可以用来制备氢氧化亚铁并且可以较长时间不被氧化，写出制备氢氧化亚铁的总反应式 。
16．（23-24高二上·河南漯河·期中）A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。
（1）判断装置的名称：甲池为 (填“电解池”或“原电池”，下同)，乙池为 。
（2）F极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 ；B极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 。
（3）溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”)，U形管中先变红的是 (填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应为 。
（4）已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有38.1 g I2生成时，甲池中溶液的质量会减少 g。
考点01 原电池的工作原理
考点02 原电池原理的应用
考点03 化学电源
考点04 电解池工作原理
考点05 电解池原理的应用
考点06 金属的腐蚀
考点07 金属的防护
电池名称
单液电池
双液电池(盐桥电池)
实验装置
实验现象
电流表
指针偏转
电极变化
锌片逐渐溶解，铜片质量增加
电流变化
一段时间后，电流逐渐衰减
产生的电流持续、稳定
微观探析
锌片的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液，质量减轻；
电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转；
溶液中的Cu2＋在铜片获得电子变成Cu沉积在铜片上，质量增加
符号表征
电极反应式
Zn片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)
Cu片：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)
电池总反应
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
能量转换
化学能转化为电能
盐桥
①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成闭合回路；
②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。
③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能
①化合价升高的物质
负极：Cu
②活泼性较弱的物质
正极：C
③化合价降低的物质
电解质溶液：FeCl3
示意图
普通锌锰电池
碱性锌锰干电池
装置
电极材料及电解质溶液
负极：锌筒
正极：石墨棒
氯化铵和氯化锌溶液
负极：锌粉
正极：二氧化锰
氢氧化钾溶液
电极反应
碱性锌锰干电池的总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
负极材料
正极材料
电解质溶液
嵌锂石墨(LixC6)
磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCO2)
锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液
装置与工作原理
(以钴酸锂-石墨锂电池为例)
放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CO2===6C＋LiCO2
负极反应：LixC6－xe－===6C＋xLi＋；
正极反应：Li(1－x)CO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2；
电镀
铜的电解精炼
定义
应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金
利用电解原理提纯铜
装置
举例
形成
条件
①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极
②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液
③形成闭合回路
①粗铜作阳极，纯铜作阴极
②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液
③直流电源
④形成闭合回路
电极
反应
(以铁上镀锌为例)阳极：Zn－2e－===Zn2＋
阴极：Zn2＋＋2e－===Zn
阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主要)
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(纯铜)
电解(镀)液浓度
不变
减小
联系
电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池
类别
项目
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱或呈中性
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
后续反应
最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3•nH2O)，反应如下：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3•nH2O＋(3－n)H2O
联系
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍
方法
牺牲阳极的阴极保护法
外加电流的阴极保护法
原理
原电池原理
电解原理
被保护金属
作正极
作阴极
构成
被保护金属、比被保护金属活泼的金属等
被保护金属、惰性电极及直流电源等
优、缺点
无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属
无需更换电极，但消耗电能
示意图
牺牲阳极的阴极保护法示意图
外加电流的阴极保护法示意图
联系
被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀
条件
快慢顺序
腐蚀类型不同
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(原电池原理的防护＞电解原理的防护)
同种金属
强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液
活泼性不同的两金属
活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快
同种电解质溶液
电解质溶液浓度越大，腐蚀越快