《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

[例 1] 用如图所示装置进行实验：

(1) 若开始时 K 与 N 连接，则构成原电池，铁电极发生的电极反应为$\mathrm{Fe} - 2\mathrm{e}^- = \mathrm{Fe}^{2+}$；石墨电极的现象为有气泡产生。
(2) 若开始时 K 与 M 连接，则构成电解池，铁电极发生的电极反应为$2\mathrm{H}^+ + 2\mathrm{e}^- = \mathrm{H}_2 \uparrow$；石墨电极的现象为有淡黄绿色气体产生。一段时间后，溶液的 pH增大。
(3) 若用铝条和镁条分别代替图中石墨和铁电极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，请写出原电池负极的电极反应：$\mathrm{Al} + 4\mathrm{OH}^- - 3\mathrm{e}^- = [\mathrm{Al(OH)}_4]^-$。

答案： [例1]
(1)原电池 $\mathrm{Fe} - 2\mathrm{e}^- = \mathrm{Fe}^{2+}$ 有气泡产生
(2)电解池 $2\mathrm{H}^+ + 2\mathrm{e}^- = \mathrm{H}_2 \uparrow$ 有淡黄绿色气体产生 增大
(3)$\mathrm{Al} + 4\mathrm{OH}^- - 3\mathrm{e}^- = [\mathrm{Al(OH)}_4]^-$

[例 2] 电化学原理在化学工业中有广泛应用。如图所示，M、N 均为石墨电极，请回答下列问题：

(1) 甲池中通入 ${O_{2}}$ 的一极为正(填“正”或“负”)极。
(2) 甲池中通入甲烷的一极的电极反应为$\mathrm{CH}_4 + 10\mathrm{OH}^- - 8\mathrm{e}^- = \mathrm{CO}_3^{2-} + 7\mathrm{H}_2\mathrm{O}$。
(3) 乙池中总反应的离子方程式是$4\mathrm{Ag}^+ + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}\xlongequal{通电}4\mathrm{Ag} + \mathrm{O}_2 \uparrow + 4\mathrm{H}^+$。
(4) 电解一段时间后，向乙池中加入 $0.02\ mol\ {Ag_{2}O}$ 能使溶液恢复到原来状态。若电解后乙池中剩余溶液体积为 $400\ mL$，则溶液的 pH 为1。

答案： [例2] [答案]
(1)正
(2)$\mathrm{CH}_4 + 10\mathrm{OH}^- - 8\mathrm{e}^- = \mathrm{CO}_3^{2-} + 7\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
(3)$4\mathrm{Ag}^+ + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}\xlongequal{通电}4\mathrm{Ag} + \mathrm{O}_2 \uparrow + 4\mathrm{H}^+$
(4)1
[解析]
(1)甲池为甲烷碱性燃料电池，氧气为氧化剂，通入$\mathrm{O}_2$的一极为正极。
(2)甲烷为还原剂，通入$\mathrm{CH}_4$的一极为负极，甲烷失去电子被氧化，氧化产物为碳酸根离子。
(3)乙池为电解池，用惰性电极电解硝酸银溶液得到银、硝酸和氧气。
(4)电解一段时间后，向
乙池中加入$0.02\ \mathrm{mol}\ \mathrm{Ag}_2\mathrm{O}$能使溶液恢复到原来状态，则电解后乙池中生成氢离子的物质的量为$2 × 0.02\ \mathrm{mol} = 0.04\ \mathrm{mol}$，若剩余溶液体积为$400\ \mathrm{mL}$，则氢离子的物质的量浓度为$\frac{0.04\ \mathrm{mol}}{0.4\ \mathrm{L}} = 0.1\ \mathrm{mol/L}$，溶液的$\mathrm{pH} = -\lg c(\mathrm{H}^+) = 1$。

1. 如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和 $NaCl$ 溶液的 U 形管中，下列分析错误的是 (D)


A.闭合 ${K_{1}}$ 构成原电池，闭合 ${K_{2}}$ 构成电解池
B.闭合 ${K_{1}}$，铁棒上发生的反应为 ${Fe - 2e^{-} = Fe^{2+}}$
C.闭合 ${K_{2}}$，铁棒不会被消耗
D.闭合 ${K_{1}}$，石墨棒周围溶液的 pH 逐渐减小

答案： 1.D

2. 如图是铅蓄电池的工作原理示意图，已知放电时电池反应为 ${PbO_{2} + Pb + 4H^{+} + 2SO^{2-}_{4} = 2PbSO_{4} + 2H_{2}O}$。下列有关说法正确的是 (C)


A.K 与 N 连接时，该装置中电能转化为化学能
B.K 与 N 连接时，${H^{+}}$ 向负极移动
C.K 与 M 连接时，a 为电源的负极
D.K 与 M 连接时，阳极附近溶液的 pH 逐渐增大

答案： 2.C