2022年高考化学专题复习电化学基础.docx
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1、2022年高考化学专题复习:电化学根底本专题包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四局部内容。要点一 原电池原理及其应用原电池是一种由化学能转变成电能的装置。其本质是通过自发进行的氧化复原反响,使反响中电子转移而产生电流。反响中的氧化反响和复原反响分别在两个电极上发生。这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。1、原电池的判定 先分析有无外接电源:有外接电源者为电解池,无外接电源者可能为原电池;然后依据原电池的形成条件分析判定,主要思路是“三看。 先看电极:两极为导体且活泼性不同; 再看溶液:两极插入电解质溶液中; 三看回路:形成闭合回路或两极接触。2、原电池正极和负极确实定由
2、两极的相对活泼性确定:在原电池中,相对活泼性较强的金属为原电池的负极,相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。由电极现象确定:通常情况下,在原电池中某一电极假设不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反响,此为原电池的负极;假设原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变,该电极发生复原反响,此为原电池的正极。3、原电池原理的应用利用原电池原理可以制造出各种实用电池,即化学电源,如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。原电池原理可用于解决一些实际问题,如加快某些化学反响时的速率稀硫酸与锌反响时,常滴入几滴硫酸铜溶液;分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。4原电
3、池的设计方法以氧化复原反响为根底,确定原电池的正负极、电解质溶液及电极反响。如:原 理负 极正 极电解质溶液电极反响CucFe3+FeCl3负极:Cu2e=Cu2+正极:2Fe3+2e=2Fe2+ZnAg2OKOH负极:Zn+2OH2e=ZnO+H2O正极:Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OHPbPbO2H2SO4负极:Pb+SO2e=PbSO4正极:PbO2+4H+SO+2e= PbSO4+2H2OPtH2PtO2KOH负极:2H2+4OH4e=4H2O正极:O2+2H2O+4e=4OH要点二 金属腐蚀与防护金属的腐蚀:金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反响而腐蚀损耗的过程。其本质
4、是金属原子失去电子被氧化的过程。1化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生,电化腐蚀更普遍2析氢腐蚀与吸氧腐蚀以Fe为例析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强pH4.3水膜酸性很弱或中性电极反响负极Fe-2e=Fe2+正极2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH总反响式Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)23金属防护的几种重要方法改变金属内部的组成结构,将金属制成合金,增强抗腐蚀能力。在金属外表覆盖保护保护层,使金属和周围物质隔离开来。电化
5、学保护法:利用电化学反响使金属钝化而受到保护,或者利用原电池反响将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。4金属腐蚀速率大小电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极要点三 电解原理1电解电极产物的判断:要判断电极反响的产物,必须掌握离子的放电顺序。判断电极反响的一般规律是:(1)在阳极上活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时,溶液中阴离子的放电顺序是:S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根F-(2)在阴极上:无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反响,发生反响的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放
6、电顺序是:Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ 酸 Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ 水 Al3+ Mg2+ 2用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况简析类 型电极反响特点实 例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴:2H+2e=H2阳:4OH4e=2H2O+O2NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变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电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极:H2O放H2生碱阳极:电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氢化氢放O2生酸型阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O放O2生酸
7、CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜3电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。假设电解时阴极上产生H2,阳极上无O2产生,电解后溶液pH值增大;假设阴极上无H2,阳极上产生O2,那么电解后溶液pH值减小;假设阴极上有H2,阳极上有O2,且V(H2)=2V(O2),那么有三种情况:a 如果原溶液为中性溶液,那么电解后pH值不变;b 如果原溶液是酸溶液,那么pH值变小;c 如果原溶液为碱溶液,那么pH值变大;假设阴极上无H2,阳极上无O2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液CuC
8、l2溶液由于Cu2+水解显酸性,一旦CuCl2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。要点四 电解原理在工业生产中的应用1电解精炼反响原理(电解精炼铜)阳极(粗铜):Cu-2e=Cu2+,阴极(纯铜):Cu2+2e=Cu阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等,所以溶液中CuSO4的浓度根本保持不变。2镀铜反响原理阳极(纯铜):Cu-2e=Cu2+,阴极(镀件):Cu2+2e=Cu 溶液中的Cu2+浓度保持不变。3氯碱工业反响原理阳极:2Cl-2e=Cl2,阴极:2H+2e=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl24离子交换膜法制烧碱:电极:阳极用金属钛网制成阴极由碳钢网制成;阳离子交
9、换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。流程:精制食盐水:参加稍过量的NaOH溶液。参加稍过量BaCl2溶液其中、顺序可以交换。参加稍过量的Na2CO3溶液。过滤除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3及泥沙等;在滤液中加适量盐酸除去过量的CO32,调节溶液的pH;通过阳离子交换树脂除去残留的微量Ca2+、Mg2+等离子。要点五 原电池、电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属外表镀上一层其它金属的装置。一种特殊的电解池装置举例形成条件活动性不同的两电极(连接)电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反响
10、)形成闭合回路两电极接直流电源两电极插人电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极:较活泼金属;正极:较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极:电源正极相连的电极阴极:电源负极相连的电极阳极:镀层金属;阴极:镀件电极反应负极氧化反响:金属原子失电子;正极复原反响:溶液中的阳离子得电子阳极氧化反响:溶液中的阴离子失电子,或金属电极本身失电子;阴极复原反响:溶液中的阳离子得电子阳极氧化反响:金属电极失电子;阴极复原反响:电镀液中阳离子得电子电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极电源负极阴极电源正极阳极要点六 电化学计算的根本方法 原电池和电
11、解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不管哪类计算,均可概括为以下三种方法:1根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。2根据总反响式计算:先写出电极反响式,再写出总反响式,最后根据总反响式列比例式计算。3根据关系式计算:借得失电子守恒关系建立量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。要点七 电极反响式的书写方法规律1书写方法思路原电池:如果题目给定的是图示装置,先分析正、负极,再根据正、负极反响规律去写电极反响式
12、;如果题目给定的是总反响式,可分析此反响中的氧化反响或复原反响即分析有关元素的化合价变化情况,再选择一个简单变化情况去写电极反响式,另一极的电极反响式可直接写或将各反响式看作数学中的代数式,用总反响式减去已写出的电极反响式,即得结果。特别需要指出的是:对于可逆电池的反响,需要看清楚“充电、放电的方向,放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解池原理。电解池:“书写电解池电极反响式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反响方程式时,弱电解质要写成分子式。2书写方法步骤 以铅蓄电池放电时的反响为例,总反响为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,电极反响式的书写步骤如下: 负极:
13、Pb-2e-=PbSO4Pb+-2e-=PbSO4 正极:PbO2+2e-=PbSO4PbO2+2e-=PbSO4PbO2+4H+2e-=PbSO4+2H2O。也可用总反响式减去负极反响式得到正极反响式第二局部 08高考真题1、08海南卷关于铅蓄电池的说法正确的选项是 A在放电时,正极发生的反响是 Pb(s) +SO42aq= PbSO4(s) +2eB在放电时,该电池的负极材料是铅板C在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时,阳极发生的反响是 PbSO4(s)+2e= Pb(s)+ SO42aq解析:铅蓄电池的充放电反响为:PbPbO22H2SO4放电充电PbSO42H2O,放电时Pb作
14、负极:Pb2eSO42=PbSO4,在正极上:PbO22e4HSO42=PbSO42H2O;充电时,H2SO4的浓度不断增大,阳极上发生的是氧化反响,是失去电子而不是得到电子。答案:B。2、08上海卷取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色。那么以下说法错误的选项是( ) Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连C电解过程中水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小解析:a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色,说明a极负极产生了Cl2,所以a极与电源的正极相连,即a为
15、阳极,电极反响式为:2Cl-2e=Cl2,b为阴极,2H2O4e=H22OH,所以b极附近的pH增大。答案:D3、08全国卷电解100mL含cH+0.30mol/L的以下溶液,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+B0.02mol/L Zn2+C0.20mol/L Cu2+D0.20mol/L Pb2+解析:根据离子的放电顺序可知,当电路中通过0.04mol的电子时,能析出金属的只有选项A和C,根据Age-=Ag和Cu22e-=Cu可知,析出的金属的物质的量分别为0.04mol的Ag和0.02mol的Cu,其质量分别为4.32g和1.28g。答
16、案:A。4、08广东卷用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥装有琼脂-KNO3的U型管构成一个原电池。以下有关该原电池的表达正确的选项是 在外电路中,电流由铜电极流向银电极 正极反响为:Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反响与该原电池反响相同A BCD解析:Cu作负极,Ag作正极。负极:Cu-2e-=Cu2+;正极:A+ + e- =Ag。在外电路中,电子由Cu电极流向Ag电极,而电流方向与电子流向相反,所以1错。没有盐桥,原电池不能继续工作,3错。无论是否为原电池,反响实质相同,均为氧化复原反响,4对。答案:C5
17、、08广东卷以下有关金属腐蚀与防护的说法正确的选项是 A纯银器外表在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B当镀锡铁制品的镀层破损时,镶层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀解析:银器在空气中久置会被O2所氧化变黑,为化学腐蚀,A正确。当镀层破损时,Sn-Fe可形成原电池,不再起到保护作用,B错。与Zn块形成原电池,Zn作负极阳极,从而保护Fe正极阴极,所以C正确;外加电流保护法应该与直流电源的负极相连,故D错。答案:A、C6、08广东卷LiFePO4电池具有稳定性高、平安、对环境友好等优点,可用于电
18、动汽车。电池反响为:FePO4+LiLiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含U导电固体为电解质。以下有关LiFePO4电池说法正确的选项是 A可参加硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动.C充电过程中,电池正极材料的质量减少D放电时电池正极反响为:FePO4+Li+e-=LiFePO4解析:放电时,负极:Li - e- =Li+,正极:FePO4 + Li+ + e- = LiFePO4;充电时,阳极:LiFePO4 - e- = FePO4 + Li+ 阴极:Li+ + e- = Li,所以易知C.D正确。假设参加硫酸,与Li单质固体发生反响,所以A
19、错;放电时,Li+应正电荷在电池内部电解质中向正极移动,故B错。答案:C、D7、08江苏卷镍镉Ni-Cd可充电电池在现代生活中有广泛应用。某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的选项是 A充电时阳极反响:Ni(OH)2 e + OH- = NiOOH + H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动解析:由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知,Ni(OH)2作阳极,电解质溶液为KOH,所以电极反响式为:Ni(OH
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- 2022 年高 化学 专题 复习 电化学 基础
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