电化学基础训练学生版讲解.pdf

9 教师辅导讲义 年 级：高三 辅导科目：化学 课时数：3 课 题 电化学基础训练 教学目的 1、梳理本专题知识要点。2、通过专题综合训练，巩固知识，并提高解题技巧，逐渐培养综合思维能力。教学内容 一、专题内容提要 1、原电池(1)定义：将化学能转变为电能的装置。(2)形成条件：a活泼性不同的两个电极(正极、负极)b电解质溶液 c构成闭合回路(3)化学原理：一般说来，能自发进行的氧化还原反应，在理论上都可组成原电池。原电池的工作原理实质上是氧化还原反应。a电极的名称及判断 负极：较活泼的金属电极或电子流出的电极或发生氧化反应的电极。正极：较不活泼的金属或非金属电极或电子流入的电极或发生还原反应的电极。b电子移动方向：电子由负极经外电路流向正极。c电流方向：电流的方向与电子移动方向相反，即由正极经外电路流向负极。d电极的反应：负极失去电子氧化反应正极得到电子还原反应得失电子守恒（电量守恒）2、金属的腐蚀与防护(1)金属腐蚀的定义：金属单质失去电子生成金属阳离子而被损耗的过程，即金属由游离态变成化合态的过程。(2)分类 化学腐蚀：金属或合金与外界化学物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。9 电化腐蚀：金属(含杂质)接触电解质溶液(有时为水膜)，发生原电池反应而使金属被氧化的腐蚀。(3)钢铁电化腐蚀的分类 生铁和钢均是铁和碳的合金，在潮湿的空气中，往往会发生电化腐蚀，根据钢铁表面的水膜的酸碱性，可发生两种电化腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀。析氢腐蚀：负极（Fe）：Fe-2e-Fe2+正极（C）：在酸性较强的条件下，2H+2eH2 吸氧腐蚀：负极（Fe）：Fe-2e-Fe2+正极（C）：在弱酸性、中性或碱性条件下，O2+2H2O+4e4OH-在日常工作中，钢铁的吸氧腐蚀更普遍(因为我们所生活的空气呈中性)，铁锈的形成过程中，主要涉及到以下几个反应原理：Fe-2e-Fe2+O2+2H2O+4e4OH-Fe2+2OH-Fe(OH)2 4 Fe(OH)2+O2+2 H2O4Fe(OH)3 Fe(OH)32H OFe2O3n H2O(4)金属的防护 a涂保护层。如涂油漆、涂油脂、电镀、搪瓷、表面处理等。b保持干燥。c改变金属的内部组织结构。如：不锈钢。d牺牲阳极的阴极保护法。即用一种更为活泼的金属与要保护的金属构成原电池，如：白铁(镀锌的铁)。e外接电源的阴极保护法。将被保护的金属与电源的负极相连接。如：拦水大坝的铁闸门与电源负极相连，以防闸门生锈。【注意】一般说来，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。3、电解池(1)电解池：将电能转变为化学能的装置。(2)电解：电解是使电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)而在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。(3)构成电解池的条件：a两极阴极和阳极 b电解质溶液(或熔化的电解质)c由电源、导线等构成闭合回路(4)电解池反应原理 9 由框图可知，电解池的阴阳极是由它们所连的电源的正、负极所决定的，与电源负极相连的电极是阴极，与电源正极相连的电极是阳极。电子流向：电子由阳极经导线流向阴极。电流方向：由阴极经导线流向阳极。(5)电解时电极产物的判断 a阳极产物的判断 首先看电极本身，若是活性电极(指金属活动性顺序表 Ag 以前的金属)，则是电极材料本身失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。若是惰性电极(指 Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力。常见的阴离子放电顺序(阴离子还原性)：SO42-(含氧酸根离子)OH-Cl-Br-I-S2-。b阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。常见的阳离子放电顺序(阳离子氧化性)：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+H+Cu2+Fe3+Hg2+(2)(1)(3)(B)(2)(1)(3)(4)(C)(4)(2)(3)(1)(D)(3)(2)(4)(11 4为防止轮船船体的腐蚀，应在船壳水线以下位置嵌上一定数量的()。(A)铜块 (B)铅块 (C)锌块 (D)钠块 5下列叙述中不正确的是()。(A)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍 (B)钢铁在干燥的空气里不易腐蚀 (C)用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 (D)原电池中电子由正极流入负极 6下列变化中，属于原电池反应的是()。(A)在空气中铝表面迅速氧化形成保护层 9 (B)白铁表面有破损时，也能阻止铁被氧化 (C)红热的铁丝与水接触，表面形成蓝黑色的保护层 (D)铁与稀 H2SO4反应时，加入少量 CuSO4溶液可使反应加速 7随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的办法必须要实行，其首要原因是()。(A)利用电池外壳的金属材料 (B)防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对水源、土壤的污染 (c)电池中渗泄的电解液会腐蚀其他物品 (D)回收其中的石墨电极 8电解 CuCl2和 NaCl 的混合溶液，阴极和阳极上分别析出的物质是()。(A)H2和 Cl2 (B)Cu 和 C12 (C)H2和 O2 (D)Cu 和 O2 9用惰性电极电解 M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重 n g 时，在阳极上同时产生 6 L 氧气(标准状况)，从而可知 M 的相对原子质量为()。(A)22.4bax (B)11.2bax (c)5.6bax (D)2.5bax 10将两个惰性电极插入 500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时(设阴极没有 H2放出，且电解液体积不变)，电极上析出银的质量是()。(A)27 mg (B)54 mg (C)108 mg (D)216 mg 11下列关于铜电极的叙述正确的是（）(A)铜锌原电池中，铜是正极(B)用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极(C)在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极 (D)电解稀硫酸制 H2、O2时，铜作阳极 12在外界提供相同电量的条件下，Cu2+或 Ag+分别按 Cu2+2e-Cu 或 Ag+e-Ag 在电极上放电，若析出铜的质量为 1.92 g，则析出银的质量为()。(A)1.62 g (B)6.48 g (C)3.24 g (D)12.96 g 13将分别盛有熔融的 KCl、MgCl2、A1C13的 3 个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比是()。(A)1：2：3 (B)3：2：1 (C)6：3：1 (D)6：3：2 14在 U 形管中电解有酚酞的饱和食盐水，有一电极附近的溶液先变红色，与该极相连的是电源的()。(A)正极 (B)负极 (C)阳极 (D)阴极 15将含有 1 mol Cu(NO3)2和 1 mol NaCl 的水溶液 1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出 19.2 g Cu，此时在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()。(A)3.36L (B)5.6L (C)6.72L (D)13.44L 9 16根据下图回答问题，并写出有关反应的化学方程式和电极反应式：(1)此装置为_池，其中 Fe 为_极。(2)Fe 棒上的电极反应式为：_。(3)Pt 极上的电极反应式为：_。17我国首创的以铝一空气一海水为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流，只要把该灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高 2050 倍。试推测这种新型电池可能的基本结构：_是负极，_是正极。负极电极反应为：_，正极电极反应为：_。18锌板和铜板用导线相连后浸入稀硫酸中，形成的原电池工作一段时间后，锌板质量减少 6.5 克，试求：(1)可收集氢气于标准状况下体积是多少毫升?(2)此时通过导线的电量为多少库仑?(e-=1.610-19库仑)19工业上为了处置含有 Cr2O72-的酸性工业废水，采用如下处理方法：往工业废水中加入适量的食盐(NaCl)，然后以铁为电极通直流电进行电解，经过一段时间，有 Cr(OH)3和 Fe(OH)3生成，废水可达排放标准。简要回答下列问题：(1)分别写出两极上的电极方程式：阳极：_；阴极：_。(2)写出 Cr2O72-变为 Cr3+的离子方程式：_。(3)能否用石墨代替铁电极_，原因是_。(4)工业废水由酸性变为碱性的原因是_。20如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。接通电源后，向乙中滴入酚酞溶液，在 F 极附近显红色。试回答下列问题：9 (1)A 是外加电源的_极，B 是_极。(2)甲是什么装置？写出甲中的电极反应式和电解反应的总反应方程式：_。(3)收集乙装置中产生的气体，则阴极和阳极产生的气体在相同状况下体积比为：_。(4)欲用丙装置给铜件镀银，铜件应是_（填“G”或“H”）极，电镀液是_溶液。(5)装置丁是什么装置？可以观察到什么现象？可以说明什么问题？_ 21氯碱厂电解饱和食盐水制取 NaOH 的工艺流程示意图如下：依据上图，完成下列填空：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为：_。与电源负极相连的电极附近，溶液 pH_(选填“不变”、“升高”或“降低”)。(2)工业食盐含 Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为：_。(3)如果粗盐中 SO42-含量较高，必须添加钡试剂除去 SO42-，该钡试剂可以是_。(A)Ba(OH)2 (B)Ba(NO3)2 (C)BaCl2(4)为有效除去 Ca2+、Mg2+、SO42-，加入试剂的合理顺序为_。(A)先加 NaOH，后加 Na2CO3，再加钡试剂(B)先加 NaOH，后加钡试剂，再加 Na2CO3(C)先加钡试剂，后加 NaOH，再加 Na2CO3(5)脱盐工序中利用 NaOH 和 NaCl 在溶解度上的差异，通过_、冷却、_(填写操作名称)除去 NaCl。(6)在隔膜法电解食盐水时，电解池分隔为阳极区和阴极区，以防止 Cl2与 NaOH 反应；采用无隔膜电解冷 9 的食盐水时，C12与 NaOH 充分接触，产物仅是 NaClO 和 H2，相应的化学方程式为：_。四、课后作业 1下列叙述中正确的是()。(A)原电池的负极得电子，发生还原反应(B)原电池中较活泼的金属做正极(C)原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成(D)原电池中发生氧化反应的电极是负极 2某原电池的总反应离子方程式是 Zn+Cu2+Zn2+Cu，该原电池的组成可以是下列中的：()。电解质溶液 正极 负极(A)CuCl2 Zn Cu(B)CuCl2 Cu Zn(C)ZnCl2 Zn Cu(D)ZnCl2 Cu Zn 3氢氧燃料电池的燃料为 H2，氧化剂为 O2，电极是多孔的镍板，电解液是 30的 KOH 溶液，有关叙述不正确的是()。(A)负极反应：2H2+4 OH-4e-4 H2O (B)电池工作时，OH-向正极移动(C)正极反应：O2+2H2O+4e-4OH-(D)原电池中一定量 H2完全反应产生的能量理论上等于等量 H2在 O2中燃烧放出的热量 4把 a、b、c、d 四块金属片浸泡在稀 H2SO4中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。若 a、b 相连，a为负极；c、d 相连，c 为负极；a、c 相连，c 为正极；b、d 相连，b 为正极。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为()。(A)abcd (B)acdb (C)cabd (D)bdca 5某原电池总反应为 2Fe3+Fe3Fe2+，不能实现该反应的原电池是()。(A)正极为铜，负极为铁，电解液为 FeCl3溶液 (B)正极为石墨，负极为铁，电解液为 Fe(NO3)3溶液 (C)正极为铁，负极为锌，电解液为 Fe2(SO4)3溶液 (D)正极为银，负极为铁，电解液为硫酸铜溶液 6关于右图装置的有关叙述正确的是()。(A)这是电解 NaOH 溶液的装置 9 (B)这是一个原电池的装置 (C)Pt 为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e4OH-(D)Zn 为阳极，其电极反应为：Zn2e+2OH-Zn(OH)2 7下列叙述中正确的是()。(A)用铝铆钉来铆接铁板，铁板更易生锈 (B)马口铁(镀锡铁皮)镀层破损后，电化腐蚀时铁是正极 (C)白铁皮(镀锌铁皮)比马口铁不耐腐蚀 (D)为了不让钢闸门在水中受腐蚀，可将其连在直流电源的负极上 8用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是()。(A)CuCl2CuSO4 (B)NaOHNa2O (C)NaClHCl (D)CuSO4 Cu(OH)2 9如图所示的装置，工作一段时间后溶液浓度减小，pH 也减小的是()。(A)(B)(C)只有 (D)只有 10右图 x、y 分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极质量增加，b 极处有无色无气味的气体放出，符合这一情况的是（）。a 极 b 极 x 电极 Z 溶液(A)锌 石墨 负极 CuSO4(B)石墨 石墨 负极 NaOH(C)银 铁 正极 AgNO3(D)铜 石墨 正极 CuCl2 11用石墨电极电解含少量 NaOH 的 500 mL 食盐水，当阴极产生 5600 mL(标况)气体时，停止通电，此时溶液中尚剩余 NaCl，若电解前溶液 pH=8，则电解后溶液的 pH 值最接近于(设电解前后溶液体积不变)()。(A)11 (B)12 (C)13 (D)14 12在铁制品上镀以一定厚度的锌层，以下案设计正确的是()。(A)锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有 Zn2+9 (B)铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有 Zn2+(C)铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有 Fe2+(D)锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有 Zn2+13用惰性电极和串联电路电解下列物质：HCl，NaNO3，CuCl2，AgNO3，在相同时间内生成气体的总体积(相同状态)，在理论上由多到少的顺序是()。(A)(B)(C)(D)14若用纯锌棒和石墨为电极，氯化铵溶液为电解质，制成图示的化学电源，试回答：(1)石墨为_极，锌为_极。(2)电子转移方向是由_极经导线转移至_极。(3)此化学电源工作时，可观察到的现象为：_。(4)写出电极反应式：锌极为_；石墨极为：_。15炭棒和铜棒用导线相连浸入 0.1 moLL 100mL FeCl3溶液中，当溶液中。Fe3+全部变成 Fe2+时，溶液中的 c(Cu2+)为多少?(假设溶液体积不变)16从 H+、Cl-、Ag+、SO42-、NO3-各离子中，选出适当的离子组成电解质溶液，对该溶液用惰性电极进行电解。(1)若阴极放出氢气，阳极放出氧气，所选用的电解质名称是_，反应的化学方程式为_。(2)若阴极析出金属，阳极放出氧气，所选用的电解质名称是_，反应的化学方程式为_。(3)若阴极放出氢气，阳极放出氯气，所选用的电解质名称是_，反应的化学方程式为_。17反应 Cu+H2SO4（稀）CuSO4+H2通常不能发生。请回答：(1)该反应在一般情况下不能发生的原因是：_。(2)若向稀 H2SO4中通入热的空气，则发现铜会逐渐溶解，试写出有关的化学方程式：_。(3)根 据 你 所 学 过 的 知 识，设 法 使 Cu 与 稀 H2SO4的 反 应 能 够 发 生。具 体 的 方 法 是：_；反应原理是：_。