2022年高三化学二轮复习专题十电化学基础学案 2.pdf

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1、学习必备欢迎下载专题十电化学基础【考纲展示】1. 了解原电池和电解池的工作原理。2. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。3. 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。【知识回扣】知识网络原电池定义：将化学能转化为电能的装置构成条件（1）活泼性不同的两个电极（2）合适的电解质溶液（3）形成闭合回路失去e，沿导线传递，有电流产生负极反应原理氧化反应 Zn2e=Zn2+不断溶解电解质溶液正极阳离子移向还原反应2H+2e=H2金属腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀保护方法：（1）改变金属内部结构（2）在金属表面覆盖保护层（3）电化学保护定义：使电流通过电解质溶液而在

2、阴、阳两极引发氧化还原反应的过程电解池装置特点：电能转化为化学能构成条件（1）与电源相连的两电极（2）电解质溶液（3）形成闭合回路反应原理阳极（与电源正极相连的电极）发生氧化反应阴极（与电源负极相连的电极）发生还原反应应用：氯碱工业、电解精炼、电镀电解电化学要点扫描一、原电池和电解池电极确定的方法电化学中电极的确定是电池反应式正确书写的前提，判断的方法有：1. 根据反应本质速判电极不论是原电池还是电解池，阳极总是发生氧化反应，阴极总是发生还原反应（原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应） ，若能找出电极发生的反应是氧化反应，还是还原反应，则可迅速确定电极。2. 根据电子、离子移动方向判断电极

3、不论是在原电池还是在电解池中，电子总是从阳极（负极）流向外电路；电解液中总是阳离子移向阴极（正极），阴离子移向阳极（负极）。3. 根据溶液pH变化或电极现象判断电极精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习必备欢迎下载无论是在原电池还是在电解池中，只要是有H2生成的电极，该电极区溶液的pH就增大，该电极上发生还原反应，该电极为正极；只要是有O2生成的电极，该电极区pH就减小，该电极发生氧化反应，该电极为负极（阳极）。二、电极反应式的书写1. 原电池电极反应式的书写（1）一般电极反应式的书写列物质标得失判断电极反应产物，找

4、出得失电子总数看环境配守恒电极产物在电解质溶液中应稳定存在，如碱性介质中生成的H+应让其结合OH生成水。电极反应式要依据电荷守恒、质量守恒、电子守恒加以配平两式加验总式两电极反应式相加，与总反应式对照（2）复杂电极反应式的书写复杂电极反应式 = 总反应式 较简单一极电极反应式2. 电解池电极反应式的书写首先分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；然后分别对阴阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；最后合并两个电极反应式得出电解总方程式。注意事项：（1）书写电解池中电极反应式时，要以实际参加放电的离子表示，但书写总方程式时， 弱电解质要写成分子式； （2）要确保两极电子转移数目相等

5、，且注明条件“电解”。三、电解计算1. 根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴、阳两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。2. 根据总反应式计算：凡是总反应式反映出的物质的量关系都可以列比例式计算。3. 根据关系计算：由得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算的关系式，如物质： H2 O2 Cl2CuAgH+OH emol 2 1 2 2 4 4 4 4 【热点透视】热点题型【典例 1】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

6、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：O22H2O4e=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解析： 液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极反应O2 2H2O4e=4OH。液滴下的Fe 发生负精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6

7、 页学习必备欢迎下载极反应， Fe 2e=Fe2，为腐蚀区 (a) 。A错误。 Cl由 b 区向 a 区迁移； B正确； C错误。液滴下的Fe 因发生氧化反应而被腐蚀； D错误。 Cu更稳定，作正极，反应为O22H2O4e=4OH。答案： B 命题意图： 本题考查电化学内容中金属吸氧腐蚀的原理的分析。老知识换新面孔，高考试题，万变不离其宗，关键的知识内容一定要让学生自己想懂，而不是死记硬背。学生把难点真正“消化”了就可以做到一通百通，题目再怎么变换形式，学生也能回答。【典例 2】下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的 NaOH 溶液、足量的 CuSO4溶液和 10

8、0g 10.00% 的 K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为 10.47%，乙中 c 电极质量增加。据此回答问题：电源的N端为极；电极 b 上发生的电极反应为；列式计算电极b 上生成的气体在标准状况下的体积：；电极 c 的质量变化是 g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因甲溶液；乙溶液；丙溶液；（ 2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？。解析： （1）乙中 C电极质量增加，则c 处发生的反应为：Cu2+2e=Cu，即 C处为阴极，由此可推出b 为阳极， a 为阴极， M为负极， N为正极。丙中为K2S

9、O4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，10010%= （100-x ）10.47%，得x=4.5g ，故为 0.25mol 。由方程式2H2+O22H2O可知，生成2molH2O ，转移 4mol 电子，所以整个反应中转移 0.5mol 电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。甲中为NaOH ，相当于电解H2O，阳极 b 处为阴离子OH放电，即4OH-4e=2H2O + O2。转移 0.5mol 电子，则生成O2为 0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.12522.4=2.8L 。 Cu2+2e=Cu，转移 0.5mol 电子

10、，则生成的m(Cu)=0.5/2 64 =16g。甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大， pH 变大。乙中阴极为Cu2放电，阳极为OH放电，所以H增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（ 2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。答案： （1）正极4OH-4e=2H2O + O2。 2.8L 16g 甲增大，因为相当于电解水；乙减小，OH放电， H增多。丙不变，相当于电解水。（2）可以因为 CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应技巧点拨： 电化学知识是氧化还原反应知识的延续和深入，在分析电化学题目时，要注意氧化还原反应知识

11、的运用。热点预测【预测 1】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)的还原精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习必备欢迎下载C. H2的氧化 D. Ni(OH) 2的氧化解析： 由题中给出的电极反应可判断出做原电池时，H2是还原剂被氧化、NiO(OH)是氧化剂被还原， 则充电时H2是还原产物、 NiO(OH)是氧化产物， 与正极相连的是阳极发生氧化

12、反应，所以“Ni(OH) 2的氧化”正确。答案： D 命题立意： 考查二次电池中的氧化还原问题技巧点拨： 关于充电电池的氧化还原问题是常考点，这类题有规律。原电池时，先要分析氧化剂与还原剂，氧化剂被还原、还原剂被氧化；充电时（电解池），原电池负极反应反着写为还原过程，发生在阴极，原电池中的正极反应反着写为氧化过程，发生在阳极。【预测 2】有人设计出利用CH4和 O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成燃料电池。电池的总反应类似于CH4在 O2中燃烧，则下列说法正确的是（）A.每消耗 1molCH4可以向外电路转移4mol 电子B.负极上 CH4失去电子，电极反应式为CH4+10OH=CO32+7

13、H2O+8eC.负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OHD.电池放电后，溶液pH不断升高解析： 判断电池正负极的方法是确定在该电极上的电子得失情况。若得电子，则为正极，反之则为负极。CH4在电极上发生的反应类似于燃烧反应，即CH4CO2, （确切地说生成的CO2继续与 KOH反应生成K2CO3和H2O） ，碳元素价态升高，失去电子，是电池的负极。电极反应式为CH4+10OH=CO32+7H2O+8e， B项正确；每当有1molCH4被氧化时，失去电子8mol，A项错误；O2在 正 极 上 得 到 电 子 ， 电 极 反 应 式 为O2+2H2O+4e=4OH， C 项

14、错 误 ； 总 反 应 式 为 ：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O反应中消耗KOH ，所以放电时pH不断下降， D项错误。答案： B 技巧点拨： 燃料电池属于新型化学电源，因其电池总反应类似于可燃物燃烧而得名。在书写（包括判断）燃料电池的电极反应时，可分为三个步骤：一、写出可燃物燃烧的化学方程式，分析元素的氧化、还原。二、写出氧化剂还原产物，还原剂氧化产物的表达式（可能不完整或重复） 。三、结合电解液成分与还原产物或氧化产物的反应确定电极反应的最终表达式。【直击高考】1. 下列有关电池的说法不正确的是（）A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电

15、极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中，锌电极是负极2. 以 ZnCl2和 KCl 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关C.电镀时保持电流恒定，升高温度不会改变电解反应速率D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用3. 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

16、 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为：Al 3OH3e- Al （OH ）3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习必备欢迎下载C.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4. 如下图所示，a、b 是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时间（上为K2，下为K1） ，观察到两只玻璃管内部有气泡将电极包围，此时断开K1，闭合 K2，观察到电流计A的指针有偏转，下列说法不正确的是（） A. 断开 K2，闭合 K1时， a 极

17、上的电极反应式为：4OH4e=O2+2H2O B.断开 K2，闭合 K1一段时间，溶液的pH要变大C.断开 K1，闭合 K2时， b 极上的电极反应为：2H+2e=H2D.断开 K1，闭合 K2时 , OH向 b 移动5. 氢氧燃料电池以氢气为还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30% 的氢氧化钾溶液。以下数种说法：负极反应为：O2+2H2O+4e=2OH；负极反应为：H2+4OH4e=4H2O ；电池工作时正极区碱性增强， 负极区碱性减弱； 电池工作时溶液中阴离子移向正极。正确的组合是 （）A. B. C. D.6. 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

18、含盐量差别进行发电， 在海水中电池总反应可表示为：5MnO2 2Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，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：AgCle=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7. 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；（2）电解饱和食盐水的离子方程式是；（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；（4）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2、Mg2、NH4、SO42c(S

19、O42) c(Ca2) 。来自流程如下（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。过程中将NH4+转化为 N2的离子方程式是。BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程中除去的离子有经过程处理，要求盐水中c 中剩余 Na2SO3的含量小于5mg L1, 若盐水b 中 NaClO的含量是7.45 mg L1，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） 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习必备欢迎下载8. 常温下电解200mL一定浓度的NaCl 与 C

20、uSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如右图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积） ，根据下图中信息回答下列问题。（1）原混合溶液中NaCl 和 CuSO4的物质的量浓度分别为、。（2）t2时所得溶液的pH= 。专题十1.B 2.D 3. A 4.C 5.C 6.B 7. （1） NaOH （2）2Cl2H2O电解2OHH2 Cl2（3）氯气与水反应：Cl2H2OHClHClO ，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） Mg(OH)22NH43Cl2 8OH=8H2O6ClN2 SO42、Ca21.768. （1）c(NaCl) =0.1molL1 c （ CuSO4）=0.1molL1（2）1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页