电化学基础复习导航

电化学基础是中学化学中的重要内容，它既涉及化学理论知识，又与元素化合物知识密切相关，是进行学科内综合命题的极好素材，属于高考的必考内容，在复习时应高度重视。

一、知识体系构建

1.原电池、电解池、电镀池的比较

原电池电解池电镀池

定义把化学能转化为电能的装置把电能转化为化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的装置

装置举例

形成条件①有两个活泼性不同的电极。

②有电解质溶液。

③电极间形成闭合回路（或在溶液中接触）

①有外加电源及与之相连的两个电极。

②有电解质溶液(或熔化的电解质)。

③形成闭合回路

①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极。

②电镀液必须含有镀层金属离子（电镀过程中浓度不变）

电极名称负极：较活泼的金属（电子流出的极）

正极：较不活泼的金属（或能导电的非金属）（电子流入的极）

阳极：与电源正极相连的电极

阴极：与电源负极相连的电极名称与电解池相同，但有限制条件：阳极――镀层金属，阴极――待镀金属

电极反应负极：氧化反应

正极：还原反应

阳极：氧化反应

阴极：还原反应

阳极：金属电极失电子溶解

阴极：电镀液中的金属阳离子得电子

电子流向

负极导线正极

电源负极导线阴极

电源正极导线阳极

与电解池相同

（1）同一原电池的正、负极的电极反应中得、失电子数相等；（2）同一电解池的阴、阳极的电极反应中得、失电子数相等；（3）串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。这三个相等，既是写电极反应式的依据之一，也是进行电化学计算的依据之一。

2.原电池的常见类型

根据电极材料活泼性和反应情况的不同，可将原电池分成不同类型。

（1）在金属―金属构成的原电池中，相对活泼的金属一般作负极，被氧化，生成金属阳离子；相对不活泼的金属一般作正极，溶液中的阳离子被还原（一般被还原为单质）。

例如，电池ZnH2SO4Cu的反应式：

负极 Zn-2e-Zn2+

正极 2H++2e-H2

总反应 Zn+2H+Zn2++H2

（2）在金属―非金属构成的原电池中，非金属电极（如石墨），一般只起导电作用，故作正极；金属电极作负极。

例如，电池FeH2SO4C的反应式：

负极 Fe-2e-Fe2+

正极 2H++2e-H2

总反应 Fe+2H+Fe2++H2

（3）在金属―金属氧化物构成的原电池中，金属氧化物中的金属元素已是最高（或较高）价态，难被氧化，故作正极，并直接参与还原反应；金属电极作负极。

例如，电池ZnKOHAg2O（银锌纽扣电池）的反应式：

负极 Zn+2OH--2e-ZnO+H2O

正极 Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-

总反应 Zn+Ag2OZnO+2Ag

（4）用两个惰性电极作为电极的燃料电池，通有还原性气体的电极为负极，通有氧化性气体的电极为正极。如氢氧燃料电池，其电极为可吸附气体的惰性电极，如铂电极、活性炭等，两极分别通入H2和O2，以40%的KOH溶液为电解质溶液，反应式为：

负极 2H2+4OH--4e-4H2O

正极 O2+2H2O+4e-4OH-

总反应 2H2+O22H2O

3.金属的腐蚀和防护

（1）金属的腐蚀

金属的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀两种。

化学腐蚀电化学腐蚀

定义金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而引起的腐蚀

条件金属与非电解质等直接接触不纯的金属或合金与电解质溶液接触

电子得失金属直接把电子转移给有氧化性的物质其中的活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质

现象无电流产生有微弱的电流产生

本质金属被氧化的过程较活泼金属被氧化的过程

实例金属与O2、Cl2等物质直接反应钢铁在潮湿的空气中被腐蚀

相互关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更为普遍，危害也更严重

（2）钢铁的电化学腐蚀原理

钢铁长时间在干燥空气中不易腐蚀，但在潮湿的空气里易被腐蚀。原因是钢铁表面会吸附一层水膜，这层水膜中含有少量的H+、OH-，还溶解了少量的CO2、O2等，即在钢铁表面形成了一层电解质溶液，铁和碳构成了微原电池。

①吸氧腐蚀：此时电解质溶液酸性较弱，呈中性或碱性。

负极 2Fe-4e-2Fe2+

正极 2H2O+O2+4e-4OH-

总反应 2H2O+O2+2Fe2Fe(OH)2

在空气中，4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3，Fe(OH)3失水而成铁锈Fe2O3•xH2O。

②析氢腐蚀：此时电解质溶液的酸性较强。

负极 Fe-2e-Fe2+

正极 2H++2e-H2

总反应 Fe+2H+Fe2++H2

一般情况下，钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀和析氢腐蚀的主要区别在于正极反应。

（3）金属的防护

金属的腐蚀主要是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，只要减少形成原电池三个条件中的一个，就可防止原电池反应的发生。

①内因：改变金属内部结构。

②外因：采用适当方法将金属与介质（主要指电解质溶液）隔离，如喷漆、涂油、电镀、表面钝化等。

③电化学保护法：如船体外壳嵌锌，将钢铁外壳与锌人为的构成原电池，腐蚀锌，保护船体。或外加电源，使被保护的金属与电源的负极相连，成为阴极而被保护。

二、复习方法指导

通过氧化还原反应，实现化学能和电能的相互转化，这就是电化学的基本原理。要复习好这部分内容，应注意以下问题。

1.联系氧化还原反应

能自发进行的氧化还原反应在理论上都能设计成原电池，电解是非自发的氧化还原反应；将氧化还原反应方程式拆成氧化反应和还原反应的两个半反应就是电极反应，原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应（负阳氧：谐音“沸羊羊”）；离子氧化性和还原性的强弱决定了电解时溶液中离子的放电顺序；电子得失守恒规律是进行电化学计算的基本依据。

2.对比容易混淆的知识

准确理解概念是学好化学的基础，本章有很多容易混淆的概念，需要对比复习。除了前面对比过的“三池”（原电池、电解池和电镀池）、化学腐蚀和电化学腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀外，还有很多可以进行对比的知识点。例如，氢氧燃料电池在不同性质的电解质条件下电极方程式的写法，电解池在惰性电极下和非惰性电极下的放电规律，原电池和电解池的电极判断和电极反应类型，等等。只有不断进行对比，才可以澄清学习中的模糊认知，加深对知识的理解。

3.归纳重要规律或方法

善于总结一些实用的解题规律或方法，对于提高复习的效率至关重要。

（1）原电池、电解池和电镀池的判断规律

①若无外接电源，则可能是原电池，然后依据原电池的形成条件判定，主要思路是“三看”：

先看电极，两种活泼性不同的金属（或其中一种是非金属导体）作电极。

再看溶液，在电解质溶液中能自发地发生氧化还原反应。

后看回路，用导线连接的两电极与电解质溶液接触并形成闭合回路。

②若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，若阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池。

③若为无明显外接电源的串联电路，则利用题中信息，能找出发生自发氧化还原反应的装置为原电池。

（2）酸、碱、盐溶液的电解规律

用惰性电极电解酸、碱、盐的溶液时，可按下列步骤进行分析。

通电之前找离子：分析电解质溶液中有关物质的电离过程（包括电解质和水的电离），找出溶液中存在的所有离子。

通电之后四判断：

①判断离子的移动方向，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。

②判断离子的放电能力。

阳极――金属阳极＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根＞F-；

阴极――Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞…。

③判断电极反应，书写电极反应式和总反应式。

④判断电解结果，两极现象、水的电离平衡结果、离子浓度、溶液的酸碱性、pH变化等。

酸、碱、盐溶液的电解规律

类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度 pH电解质溶液复原

电解水型阴极：2H++2e-H2

阳极：4OH--4e-2H2O+O2NaOH水增大增大加水

H2SO4水增大减小加水

Na2SO4水增大不变加水

分解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通HCl

CuCl2电解质减小-加CuCl2

放氢生碱型阴极：H2O电离出的H+得电子，放出H2生成碱

阳极：电解质的阴离子放电NaCl电解质和水 生成新电解质增大通入HCl

放氧生酸型阴极：电解质的阳离子放电

阳极：H2O电离出的OH-失电子，放出O2生成酸CuSO4电解质和水 生成新电解质减小加CuO

（3）原电池电极反应式的书写方法

①列物质，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，标出得失电子的数量。

②看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中，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。电极反应式要根据电荷守恒、质量守恒、电子守恒等加以配平。

③两式加，验总式：将两电极反应式相加，与总反应的离子方程式对照验证。

（4）可充电电池的判断方法

二次电池放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。

（5）金属腐蚀的快慢规律

①在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢顺序：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀。

②同一金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。

③对于活动性不同的两种金属，活动性差别越大，氧化还原反应速率越快，活泼金属腐蚀速率越快。

④对于同一电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快（钝化除外）。

⑤纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢（纯金属几乎不被腐蚀）。

⑥不纯的金属或合金，在潮湿的空气中腐蚀的速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀。

（6）电解计算的方法

有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。利用电子守恒较为简便，但需注意灵活运用。

三、易错知识辨析

1.原电池的电极和电极反应

（1）从不同的角度分析，对原电池的电极类型可以有不同的理解：负极是较活泼的金属，发生氧化反应的一极，电子丰富的一极，电子流出的一极，电流流入的一极，被腐蚀的一极；正极相应是较不活泼的金属，发生还原反应的一极，电子贫乏的一极，电子流入的一极，电流流出的一极，被保护的一极。

（2）原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断。不管原电池的类型如何，不管电极是否参与反应，发生氧化反应的一极总是负极，发生还原反应的一极总是正极。把握了这一点，便可以做到以不变应万变。

（3）判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况。例如，Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；Fe、Al在浓硝酸中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。

（4）燃料电池和普通电池不同，必须使用辅助电极，电极本身不参与反应，所采用的燃料一般为H2、CH4、CH3OH、CO等，助燃剂一般为O2（或空气）。

（5）原电池中正、负极的电极反应式作为一种特殊的离子方程式，对于强、弱电解质的书写形式，没有严格的规定，但必须遵循原子守恒和电荷守恒规律。

2.电解原理及其应用

（1）用惰性电极电解饱和食盐水时，Na+和水电离出的H+移向阴极，H+发生还原反应生成H2：2H++2e-H2，破坏了水的电离平衡（H2OH++OH-），导致阴极附近溶液中的c(OH-)＞c(H+)，溶液显碱性。由此可见，电解前如果向溶液中滴入酚酞试液，电解时阴极附近的溶液先变红。

（2）电解后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质。该物质可以是阴极与阳极产物的化合物，如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。

（3）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如锌、铁、镍等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里；金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜失去电子变成阳离子溶解之后，它们便以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。由此可知，电解精炼时，阳极溶解铜的量大于阴极析出铜的量。

（4）可充电电池放电时作原电池，充电时作电解池，两池的电极反应式正好相反，即电解池的阴极反应式对应于原电池的负极反应的逆反应式，电解池的阳极反应式对应于原电池正极反应的逆反应式，但电解池反应与原电池反应并不是相应的可逆反应。

四、考情分析预测

高考对电化学知识的考查，常见题型是选择和填空。这部分的考点主要集中在如下几个方面：（1）原电池、电解池、电镀池的电极名称及电极反应式；（2）新型电池的电极反应以及工作原理；（3）根据电解时的电极变化，判断电极材料、电解质的种类或如何使电解质溶液复原；（4）有关电解产物的判断和计算；（5）金属的电化学腐蚀原理与防护；（6）电化学知识在能源、环保、物质制备等方面的综合应用。

受试卷含量的限制，化学考试越来越重视试题的综合性。电化学内容是进行综合命题的重要素材，与之相关的综合题预计在今后的高考中会有更多的体现。其常见综合形式有：将原电池和电解池结合在一起，综合考查化学反应中的能量变化和氧化还原反应等知识；将电化学内容与无机推断或化学实验等进行综合；以环境问题、物质制备、新能源、新科技等为载体，考查电化学知识在生产、生活中的应用。

五、考试热点例析

1.判断装置的类型

例1.某化学兴趣小组的同学用下图所示装置研究电化学的问题。当闭合该装置中的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。下列有关说法不正确的是（ ）

A.甲装置是原电池，乙装置是电解池

B.当甲中产生0.1mol气体时，乙中析出固体的质量为6.4g

C.实验一段时间后，甲溶液的pH增大，乙溶液的pH减小

D.将乙中的C电极换成铜电极，则乙装置可变成电镀装置

解析：Zn、Cu电极和稀硫酸溶液可构成原电池，其中Zn是负极，Cu是正极；乙装置是电解池，C为阴极，Pt为阳极。当甲中产生0.1molH2时，电路中通过0.2mol电子，乙中电解得到0.1molCu，质量为6.4g。实验一段时间后，甲溶液中的c(H+)减小，pH增大；乙溶液中的c(H+)增大，pH减小。乙中的C电极是阴极，将其换成铜电极，该装置不是电镀装置。

答案：D

2.判断电极和电极反应

例2.如图，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A、B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是多微孔Ni的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。

（1）R为 （填“正”或“负”）极。

（2）A附近溶液的现象是 ，B附近发生的电极反应式为 。

（3）滤纸上的紫色点向哪方移动： （填“A”或“B”）。

（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，C中的电极为 （填“正”或“负”）极，电极反应式为 。

解析：电解KOH溶液就是电解水，两极分别产生H2和O2，因为相同条件下产生H2的体积是O2体积的两倍，所以C管中收集到的是H2，D管中收集到的是O2。

（1）H2是在阴极产生的，所以M是阴极，与之相连的R是电源的负极。

（2）B是电解池的阳极，A是电解池的阴极。电解Na2SO4溶液也是电解水，电解时H+移动到A极得电子被还原为H2，破坏了A极附近水的电离平衡，导致A极附近溶液显碱性，使酚酞试液变红。B极OH-被氧化，放出O2。

（3）KMnO4中，紫红色的MnO-4向阳极移动。

（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应。

答案：（1）负 （2）溶液变红 4OH--4e-2H2O+O2 （3）B （4）负 2H2+4OH--4e-4H2O

3.书写电极方程式

例3.燃料电池是一种效率高的新型电池，请根据要求回答下列问题。

（1）某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，该电池的正极反应式为 。

（2）一种燃料电池中发生化学反应：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的电极方程式为 。

（3）某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态K2CO3为电解质。写出该燃料电池的总反应式、正极和负极的电极反应式： 。

（4）最近，科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率很高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆）固体，它在高温下能传导O2-（其中氧化反应发生完全）。

①以丁烷代表汽油，这类电池放电时，发生反应的化学方程式是 。

②这类电池正极的电极反应式是 ，负极的电极反应式是 ，向外电路输出电子的电极是 。

③放电时，固体电解质里的O2-向 （填“正”或“负”）极移动。

解析：燃料电池的电极只起导电作用，一般不参与电极反应。在负极上发生反应的气体一定是可燃性气体（H2、CH4、CO、CH3OH等），失电子发生氧化反应；在正极上发生反应的气体是O2或空气，得电子发生还原反应。书写电极反应式时，一定要注意电解质的性质：电解质溶液的酸碱性、固体电解质能传导的离子的种类等。

（1）因为该电池的电解液为KOH溶液，所以在正极O2被还原应生成OH-。

（2）原电池的负极发生氧化反应，该燃料电池负极通入的气体应是CH3OH，电池的总反应式为2CH3OH+3O24H2O+2CO2；酸性条件下的正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O，即3O2+12e-+12H+6H2O，将总反应式减去正极反应式消去O2即得负极反应式。

（3）该电池的总反应式为CO+12O2CO2，因为电解质为熔融态K2CO3，所以电池中是K+和CO2-3导电，正极反应式为CO2+12O2+2e-CO2-3，用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式：CO+CO2-3-2e-2CO2。

（4）在固体电解质燃料电池中，电解质在高温下能传导O2-，所以O2被还原的产物为O2-，正极反应式为13O2+52e-26O2-；用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。不管是哪种电池，负极总是向外电路输出电子的一极，阴离子向负极移动。

答案：（1）O2+2H2O+4e-4OH- （2）CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+ （3）正极：CO2+12O2+2e-CO2-3 负极：CO+CO2-3-2e-2CO2 总反应式：CO+12O2CO2 （4）①2C4H10+13O28CO2+10H2O ②13O2+52e-26O2- 2C4H10+26O2--52e-8CO2+10H2O 负 ③负

4.分析新型电池

例4.研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池的总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）

A.正极反应式：Ag+Cl--e-AgCl

B.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子

C.Na+不断向“水”电池的负极移动

D.AgCl是还原产物

解析：由电池的总反应式可知，放电时银失去电子，被氧化得到氧化产物，即银作负极，产物AgCl是氧化产物，A、D都不正确；在原电池中，阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳离子向电池的正极移动，C错误；每生成1molNa2Mn5O10时消耗2molAg，转移2mol电子，B项正确。

答案：B

5.二次电池的充放电

例5.Li―SO2电池具有输出功率高和低温性能好等特点。其电解质是LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应式为2Li+2SO2放电充电Li2S2O4，下列说法正确的是（ ）

A.该电池反应为可逆反应

B.放电时，Li+向负极移动

C.充电时，阴极反应式为Li++e-Li

D.该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液

解析：该电池的放电反应和充电反应分别是在不同条件下发生的反应，不是可逆反应；放电时是原电池，Li+向正极移动；充电时是电解池，阴极发生还原反应，反应式为Li++e-Li；Li是较活泼金属，能与水发生反应，因此电池的电解质溶液不能换成LiBr的水溶液。

答案：C

6.电镀和电冶原理

例6.以KCl和ZnCl2的混合液为电镀液，在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）

A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程

B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系

C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率

D.镀锌层破损后对铁制品会失去保护作用

解析：在铁上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极；未通电前可构成原电池，此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，A项错误。在氧化还原反应中必须满足得失电子守恒规律，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系，B项错误。电镀时保持电流恒定，则导线中通过的电子速率是不变的，升高温度不能改变电解反应速率，C项正确。镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，D项错误。

答案：C

7.电化学实验探究

例7.某实验小组利用饱和食盐水、导线、直流电源（用“”或“”表示）、烧杯、灵敏电流计（用“”表示）和两个电极棒（分别是M、N）进行电化学实验设计和探究。

甲同学安装好仪器，接好直流电源通电几分钟，发现M处溶液逐渐变浅绿色，过一段时间，溶液变得浑浊且逐渐出现红棕色。

乙同学所用的仪器和甲同学的看上去相同，但接好直流电源通电几秒钟，却闻到一股刺鼻的气味，马上停止通电。

丙同学安装好仪器，线路闭合几秒钟后，却没有明显现象产生，他又很快接入灵敏电流计，发现电流计的指针发生了偏转。

请根据上述同学的实验现象回答以下问题。

（1）M电极棒材料是 ，N电极棒材料是 （写化学式）。

（2）在下列虚框内完成对应三位同学的装置图。

（3）按下表要求写出乙、丙两位同学实验过程中涉及的反应方程式。

要求乙丙

M电极方程式①④

N电极方程式②⑤

总反应方程式离子方程式③：化学方程式⑥：

（4）用化学方程式解释，甲同学实验时M处溶液出现浑浊后转为红棕色的原因： 。

（5）丙同学为了保护M电极不被腐蚀，他可以将N电极棒更换为 （写化学式）。为验证该防护方法有效，他又做下列对比实验：接通电路2分钟后，分别在M电极区滴入几滴NaOH溶液，发现没有更换N电极棒的烧杯中的现象是 。他还可选用的检验试剂是 。

解析：本题综合考查原电池、电解池、金属的腐蚀与防护等知识，根据实验现象正确判断电极类型和电极反应是解题的关键。

（1）从甲同学的实验现象看，M电极是铁，电解时铁被氧化，即M电极是阳极；乙同学的实验中得到的气体是Cl2，被氧化的是Cl-，则阳极N是惰性电极。

（2）甲实验中M电极作阳极，连在直流电源的正极上；乙实验中M电极作阴极，连在直流电源的负极上；丙实验不是电解，但实验中产生了电流，所以丙装置是原电池，接入电流表即可。

（3）乙实验是用惰性电极电解饱和食盐水，丙实验的反应原理相当于是铁的吸氧腐蚀。

（4）甲实验中发生电极反应：Fe-2e-Fe2+（阳极），2H++2e-H2（阴极），总反应式为Fe+2H2O电解Fe(OH)2+H2。Fe(OH)2很不稳定，易被空气中的氧气氧化为红褐色的Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。

（5）要使M电极不被腐蚀，应将N电极换成比铁活泼的金属。没有更换N电极棒的烧杯中，Fe被氧化为Fe2+，只要加入能与Fe2+反应且产生明显实验现象的物质，都能达到检验出Fe2+的要求。

答案：（1）Fe C（或Pt等惰性电极） （2） （3）①2H++2e-H2 ②2Cl--2e-Cl2 ③2Cl-+2H2O电解Cl2+H2+2OH- ④Fe-2e-Fe2+ ⑤O2+2H2O+4e-4OH- ⑥2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 （4）4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 （5）Zn（合理即可） 溶液中产生白色沉淀，沉淀随即变成灰绿色，最后变成红褐色 酸性KMnO4溶液（或KSCN溶液和氯水）

8.电化学知识综合运用

例8.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置图如下：

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的 。

a.H2SO4b.BaSO4

c.Na2SO4d.NaOH

e.CH3CH2OH

（2）电解池阳极的电极反应分别是① ，②4OH--4e-2H2O+O2。

（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 。

（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应式是CH4+4CO2-3-8e-5CO2+2H2O。

①正极的电极反应式是 。

②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质是 （用化学式表示）。

（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4（标准状况） L。

解析：（1）酸与电极发生反应，NaOH溶液与电极铝发生反应，BaSO4难溶于水，乙醇是非电解质，都不宜加入。加入Na2SO4可增强溶液的导电能力，电解Na2SO4溶液即是电解水。

（2）阳极是铁，电解时铁被氧化为Fe2+；阴极水电离产生的H+放电生成H2和OH-。

（3）Fe2+与OH-反应生成的Fe(OH)2沉淀被氧气氧化为Fe(OH)3。

（4）此燃料电池的总反应式为CH4+2O2CO2+2H2O，用总反应式减去负极反应式即得正极反应式。参加循环的A物质是CO2。

（5）电解生成2molH2时，电路中转移4mol电子；电池中每消耗1molCH4转移8mol电子，则转移4mol电子时消耗0.5molCH4。

答案：（1）c （2）Fe-2e-Fe2+ （3）4Fe2++10H2O+O24Fe(OH)3+8H+ （4）①O2+2CO2+4e-2CO2-3（2O2+4CO2+8e-4CO2-3） ②CO2 （5）11.2