电化学基础专题复习——打印稿教师.doc

《电化学基础专题复习——打印稿教师.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电化学基础专题复习——打印稿教师.doc（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电化学基础专题复习打印稿教师.精品文档.电化学基础专题复习【课标考纲要求】(1)了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。(2)理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。一、原电池【实验】把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯里，可以看到锌片上有气泡产生，铜片上没有气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有没有气泡产生？再导线中间接入一个电流表，观察电流表指针是否偏转？1定义：将化学能转化为电能的装置叫原电池。2构成的条件（1）电极材料。两种活动

2、性不同的金属或金属和其它导电性的非金属（或某些氧化物等）；（2）两电极必须浸没在电解质溶液中；（3）两电极之间要用导线连接，形成闭合回路。3正负极的判断（失去电子的电极是负、极燃料永远是负极）（1）由两极材料判断：一般来说，较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。（注意：镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池，镁为负极，铝为正极；若镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时，由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应，失去电子，因此铝为负极，镁为正极。）（2）根据外电路电流的方向或电子的流向判断：在原电池的外电路，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。（3）根据内电路离子的

3、移动方向判断：在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。（4）根据原电池两极发生的化学反应判断：原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。（5）根据电极质量的变化判断：原电池工作后，若某一极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极得电子，该电极为正极，活泼性较弱；如果某一电极质量减轻，说明该电极溶解，电极为负极，活泼性较强。（6）根据电极上产生的气体判断：原电池工作后，如果某电极上产生气体，通常是因为该电极发生了析出氢的反应，说明该电极为正极，活动性较弱。（7）根据某电极附近pH的变化判断：析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电

4、解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，该电极附近的pH增大了，说明该电极为正极，金属活动性较弱。3电极反应式的书写（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键，如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。上述判断正负极的方法是一般方法，但不是绝对的，例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是负极，其电极反应为：负极：Cu 2e Cu2正极：NO3 + 4H + 2e 2H2O + 2NO2再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，失去电子，是负极，其电极反应为：负极：2Al + 8OH23e 2Al

5、O2 + 2H2O正极：6H2O + 6e 6OH + 3H2（2）要注意电解质溶液的酸碱性在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系，如氢氧燃料电池有酸式和碱式，在酸溶液中，电极反应式中不能出现OH，在碱溶液中，电极反应式中不能出现H+，像CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以CO32离子形式存在，而不是放出CO2气体。（3）要考虑电子的转移数目在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应时，一定要考虑电荷守恒。（4）要利用总的反应方程式从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程

6、式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。例题1.CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为 。解析：第一步：找氧化还原反应中的对应关系：氧化剂还原产物；还原剂氧化产物，在负极反应。即：负极：CH3OH（还原剂） CO32 （氧化产物）第二步：分析电子转移的物质的量，CH3OH中碳元素为2价，CO32中碳元素为+4价，1 mol CH3OH转移6 mol电子。即负极：CH3OH CO32 + 6e第三步：依据电荷原理配平以上电极反应式，缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池，而且左右相差8 mol负电荷，所以应该在左边添加8

7、 mol OH。即：负极：CH3OH + 8OH = CO32 + 6e第四步：OH或H+ 与H2O为对应关系，即一边有OH或H+，则另一边有H2O。所以负极反应式为：CH3OH + 8OH = CO32- + 6e + 6H2O或CH3OH6e+ 8OH = CO32 + 6H2O例2.（2011广东高考）某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是（ ）。A. a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B. a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2 + 2e = CuC. 无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D. a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大

8、时，Cu2向铜电极移动例3.（2011安徽高考）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差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2 + 2Ag + 2NaCl = Na2Mn5O10 + 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 + Cle=AgCl B. 每生成1 mol Na2Mn5O10 转移2 mol电子C. Na不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl是还原产物例4.（2011福建高考11）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质

9、，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是（ ）。A. 水既是氧化剂又是溶剂 B. 放电时正极上有氢气生成C. 放电时OH向正极移动 D. 总反应为：2Li + 2H2O = 2LiOH + H2 例5.（2011新课标全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为： Fe + Ni2O3 + 3H2O = Fe(OH)2 + 2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB. 电池放电时，负极反应为Fe + 2OH2e= Fe(OH)2C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D. 电池充电时，阳极反应为2Ni(OH

10、)2+2OH2e = Ni2O3+3H2O4. 钢铁的腐蚀与防护：电化学腐蚀（吸氧腐蚀和析氢腐蚀）化学腐蚀条件不纯金属或合金与电解质溶液接触金属跟接触的物质（多为非电解质）直接反应现象有微弱电流产生无电流产生结果活泼金属被腐蚀，较不活泼金属得到保护各种金属都有可能被腐蚀本质金属原子失去电子被氧化而损耗联系两种腐蚀同时发生，但电化腐蚀较化学腐蚀普遍，钢铁以吸氧腐蚀为主金属防护改变金属内部结构，如制成不锈钢；在金属表面覆盖保护层，如电镀、涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜（致密）；电化学保护法（被保护金属作为原电池的正极或电解池的阴极）5. 重现率较高的电极反应式： O2+4e-+2H2O=4OH- 4O

11、H-4e-= O2+2H2O 例6（2011浙江高考10）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2 + 2H2O + 4e= 4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e= Cu2例7

12、.（2011北京高考）结合下图判断，下列叙述正确的是（ ）。A. 和中正极均被保护 B. 和中负极反应均是Fe2e= Fe2 C. 和中正极反应均是O2 + 2H2O + 4e= 4OHD. 和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀例8（09上海13）右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀例9.（2011海南）根据下图，下列判断中正确的是（ ）。A. 烧杯a中的溶液p

13、H升高 B. 烧杯b中发生氧化反应C. 烧杯a中发生的反应为2H+ +2e= H2 D. 烧杯b中发生的反应为2Cl2e= Cl2二、电解池：【实验】在型管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极， 一根铁棒作阴极。把淀粉碘化钾试纸放在阳极附近。接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。【现象】两极都有气体放出。阳极放出气体有刺激性气味，并且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，阴极放出的气体是氢气，阴极附近溶液变红。【分析】电解前溶液中存在的离子：Na+、H+、Cl-、OH-通电时：Na+、H+ 阴极【考虑放电顺序（即氧化性顺序）】Cl-、OH-阳极【考虑放电顺序（即还原性

14、顺序）】电极反应：阳极：2Cl 2e Cl2 【阳极失去电子，发生氧化反应】 阴极：2H 2eH2 【阴极得到电子，发生还原反应】【思考】两材料能否交换?如果交换电极反应是否相同?电极反应：阳极：Fe 2e Fe2+ 【阳极失去电子，发生氧化反应】 阴极：2H 2eH2 【阴极得到电子，发生还原反应】1.电极材料：阴极得到电子，不论是活泼电极还是惰性电极，电极均不参加电极反应。 阳极失去电子，大多数金属失去电子要比阴离子容易，其作阳极时要参加电极反应。常见的惰性电极：石墨、Pt 常见的活泼电极：Zn Fe Cu Ag2.电解池中若阳极为惰性电极,由溶液中的离子放电， 一般离子的放电次序如下:阴

15、离子在阳极放电顺序: SO42、NO3、OH、Cl、Br、I、S2 失电子能力依次增强阳离子在阴极放电顺序： K、Ca2、Na、Mg2、Al3、Zn2、Fe2、H、Cu2、Ag 得电子能力依次增强3.各类酸、碱、盐溶液用惰性电极电解电解产物、溶液pH变化分析电解液(实例)电极产物相当于电解pH值变化恢复可加入阳极 阴极含氧酸(H2SO4)O2 H2H2O减小H2O可溶性强碱(NaOH)O2 H2增大活泼金属含氧酸盐(Na2SO4)O2 H2由盐种类定无氧酸(HCl)Cl2 H2电解质本身增大HCl不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)Cl2 Cu/CuCl2活泼金属无氧酸盐(NaCl)Cl2 H2水

16、和电解质增大HCl不活泼金属含氧酸盐(CuSO4)O2 Cu减小CuO4.电解原理的应用：（1）电解饱和食盐水氯碱工业 实验装置及原理 ： 电极材料:阳极(石墨)、 阴极(铁)电极反应： 阴极(Fe) 2H2eH2 （放电能力 H Na）阳极(C) Cl2eCl2 （放电能力ClOH） 电解总方程:2NaCl2H2O 电解 2NaOH H2 Cl2 阴极产物 阳极产物 阴极区产物阳离子交换膜允许Na+、H2O分子通过，Cl-、OH-、气体分子不能通过。其目的为：防止H2、Cl2混合电火花下反应爆炸 H2Cl2 电火花 2HCl 防止Cl2进入阴极区与NaOH反应，影响烧碱的质量和产量:Cl22

17、NaOHNaClNaClOH2O（2）活泼金属的冶炼:电解活泼金属的氧化物、碱或盐(熔融状态),制取活泼金属. 2NaCl(熔融) 电解 2NaCl2 2Al2O3 电解 4Al3O2(加入Na3AlF6以降低Al2O3熔点)（3）精炼铜用电解方法将粗铜中的杂质除去,获得精铜.装置:阳极:粗铜(含杂质:Zn、Fe、Ni、Ag、Au) 阴极:精铜(纯铜) 电解液:CuSO4溶液 电极反应式： 阳极:Cu2eCu2 Fe2eFe2 Ni2eNi2（比铜活泼的 Zn、Fe、Ni先被氧化，以 Zn2+、Fe2+、Ni2+形式进入溶液中, 不活泼金属Ag、Au落入电解液中。）阴极:Cu22e_Cu (

18、活泼金属离子Fe2、Ni2不放电，留在溶液中,故可在阴极获得高纯度的Cu.)（4）电镀用电解法在某金属(镀件)表面镀上一薄层其它金属(镀层金属) 电镀槽:阳极镀层金属 电极反应:MneMn 阴极镀件 电极反应:MnneM 电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液（ 注意:为使放电顺序Zn2H,故必须调节溶液的pH值,同时增大Zn2浓度）例10（2011上海）用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物例11.（2011山东高考）以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品

19、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失去保护作用例12(2011全国II卷)用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（）。ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO45H2O例13（09安徽12）Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为：2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是A石墨电

20、极上产生氢气 B铜电极发生还原反应C铜电极直接流电源的负极 D当有0.1mol电子转移时，有0.1mol Cu2O生成例14（09北京6）下列叙述不正确的是 A铁表面镀锌，铁作阳极 B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2 + 2H2 O + 4e- = 4OH- D工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl- -2e- = C12例15（09广东14）可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e4OHB以NaOH溶液为

21、电解液时，负极反应为：Al3OH3eAl(OH)3C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极例16 (2011海南高考) .一种充电电池放电时的电极反应为：H2 + 2OH2e = 2H2O； NiO(OH) + H2O + e = Ni(OH)2 + OH，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是（ ）。A. H2O的还原 B. NiO(OH)的还原 C. H2的氧化 D. NiO(OH)2的氧化AaXY例17（江西、山西卷27）.电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，

22、通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：电解池中X极上的电极反应式是 。在X极附近观察到的现象是 。Y电极上的电极反应式是 ，检验该电极反应产物的方法是 。如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是 ，电极反应式是 。Y电极的材料是 ，电极反应式是 。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）例18 .实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极Pb+SO42-=PbSO4+2e 正极PbO2+4H+SO42-+2e=PbSO4+2H2O，今若制

23、Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗H2SO4的物质的量至少是（A）0.025 mol （B）0.050 mol （C）0.10 mol （D）0.20 mol例19(07江苏)11某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是 A电解过程中，铜电极上有H2产生 B电解初期，主反应方程式为：Cu+H2SO4CuSO4+H2C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 D整个电解过程中，H的浓度不断增大例20(07全国8)以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极析出气体0.01mol，则阴极上析出Cu为A0.64g B1.28g C2.56g D5.12g例21(07全国卷)10在盛有稀H2SO

24、4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是A正极附近的SO42离子浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出 D铜片上有H2逸出例22（08全国）13电解100mL含c(H+)=0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是A0.10mol/LAg+ B0.20mol/LZn2+ C0.20mol/LCu2+D0.20mol/LPb2+例23（08全国）10右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味

25、气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色例24 ( 2011江苏高考) . Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO3 溶液,生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为2AgNO3 + 4KOHK2S2O8Ag2O2+ 2KNO3 + K2SO4+ 2H2O，回答下列问题：（1）上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是取少许最后一次洗涤滤液，滴入12滴Ba(NO3)2溶液，若不出现

26、白色浑浊，表示已洗涤完全（或取少许最后一次洗涤滤液，滴入12滴酚酞溶液，若溶液不显红色，表示已洗涤完全）。（2）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2 转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式： Ag2O2+ 2Zn+ 4KOH + 2H2O = 2K2Zn(OH)4+ 2Ag 。（3）准确称取上述制备的样品（设Ag2O2仅含和Ag2O）2.558 g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O2 ，得到224.0 mLO2（标准状况下）。计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。（3）n(O2)224 mL/22.4 LmL1

27、1000 mL L11.000102 mol设样品中Ag2O2的物质的量为x, Ag2O的物质的量量为y248 gmol1 x + 232 gmol1 y 2.588 g x+ 1/2 y 1.000102 molx9.500103 mol y1.000103 mol w(Ag2O2) 0.91例25.（2011北京高考）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：（1）溶液A的溶质是 NaOH ；（2）电解饱和食盐水的离子方程式是 NaOH（2）2Cl2H2O2OH+ H2+ Cl2 ；（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的PH在23，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用氯气与水反应： Cl2

28、+ H2OHCl + HClO，增大HCl的浓度可使平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的溢出。 （4）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2、Mg2、NH4、SO42c(SO42)c(Ca2)。精致流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）：盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 Mg(OH)2 。 过程中将NH4+转化为N2的离子方程式是 2NH4+ 3Cl2 + 8OH= 8H2O + 6Cl+ N2 。BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程中除去的离子有 SO42、Ca2 。经过程处理，要求盐水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg /L,若盐水b中NaClO的含量是7.45 mg /L ，则处理10m3 盐水b ，至多添加10% Na2SO3溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）1.76。NaClO具有强氧化性，可将Na2SO3氧化成Na2SO4，方程式为Na2SO3 + NaClONa2SO4 +NaCl。10m3 盐水b中含NaClO的物质的量为 1 mol，由方程式可知消耗Na2SO3的质量为1 mol126 g/mol126 g。若设需要10% Na2SO3溶液的质量为X，则有 5mg/L，解得x1760g，即至多添加10% Na2SO3溶液1.76kg。