电化学-高三-教师版(27页).doc

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1、-电化学-高三-教师版-第 23 页 - 教育集团公司高中化学讲义电化学电化学高考要求：1. 了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。3. 了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。4.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。高考重现：1、（2016 全国2）MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是A负极反应式为Mg2e=Mg2 B正极反应式为Ag+e=AgC电池放电时Cl一由正极向负极迁移 D负极会发生副反应 Mg+2H2O=Mg（OH)2+H2 2.(2016 北京)

2、用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ ）A、a、b处：B、b处：C、c处发生了反应：D、根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜3、（2016 浙江）金属（M）空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面

3、积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4Mn+nO2+2nH2O+4ne=4M(OH)nD在M空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜4、某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是A放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi+ C6C充电时，若转移1mole-，石墨C6电极将增重7xgD充电时，阳极的电极

4、反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+5、（2016天津）氢能是新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_（至少答出两点）。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。（1）污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高（任写其中2个）；H2+2OH2e=2H2O原电池1、 概念：把化学能转化为电能的装置叫做原电池，也叫一次电池。2、构成条件： 两个活泼性不同的电极电解质溶液形成闭合回路（可盐桥）能够自发发生氧化还原反应（有电子转移） 问：判断下列三个装置是否为原电池？盐桥：含琼

5、脂和KCl饱和溶液 作用：使K+向正极移动，Cl-向负极移动，形成闭合回路，平衡电解质溶液中的电荷。题型-1判断是否为原电池1 (12东北育才)下列装置属于原电池的是（ ）【解析】C2下列装置属于原电池的是（ ）3. 下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是 （ ）ABa(OH)28H2O与NH4Cl的反应 B铝片与浓硫酸的反应C甲烷与氧气的反应 D石灰石的分解反应4.下列化学反应中，理论上不能用来设计原电池的是 （ ）A2I + 2Fe3 = 2Fe2 + I2H 0 B2CO + O2 = 2 CO2 H 0CBaCl2 + H2SO4 = BaSO4+ 2HClH 0 DCu + 2Fe

6、Cl3 = CuCl2 + 2FeCl2 H ZYM B.XYZM C.MZXYD.XZMY4.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是( ) A.加热 B.不用稀硫酸，改用98浓硫酸 C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用铁片，改用铁粉5、有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出

7、。据此，判断五种金属的活动性顺序是()AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE6、把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。答案(1)A(2)B(3)C8、析氢原电池与吸氧原电池比较反应类型析氢腐蚀吸氧腐蚀反应条件电解质

8、呈酸性电解质呈中性电极反应负极反应Fe - 2e- =Fe2+正极反应2H+2e- =H2O2+4e- +2H2O=4OH-总反应Fe +2H+ =Fe2+ + H22Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2进一步反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3nH2O相关联系通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主题型-6 析氢原电池与吸氧原电池1.（11北京卷）结合右图判断，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Fe-2e-=Fe2+C和中正极反应均是O2+2H2O+4e=4OH- D和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀2.（11年浙

9、江卷）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：O22H2O4e- =4OH- C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+3.（09年上海卷）右图装置中，U型管内为红

10、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：Fe-2e = Fe2+Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀4.（08年重庆卷）将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是（ ）Aa中铁钉附近呈现红色Bb中铁钉上发生还原反应Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生燃料电池1.定义: 燃料与氧气燃烧的化学能直接转化为电能的发电装置。2.燃料电池的

11、组成：负极（燃料） 正极（氧气） 电解质溶液 3.电极方程式的书写：（1）正极：O24e- + 4H+ =2H2O （电解质为酸性） O24e- + 2H2O =4OH-（中性/碱性） O24e- + 2CO2 =2CO32-（熔融碳酸盐不断通入CO2） O24e- =2O2-（固体电解质允许O2-通过）（2） 总反应： 1、燃料完全燃烧的化学方程式2、 燃烧产物 + 电解质离子 = 新物质 3 = 1 + 2 （消去燃烧产物）题型-5:燃料电池1.（2009广东卷）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

12、.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2+2H2O+4e-=4OH-B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al+3OH-3e-=Al(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2. (2012四川卷)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应:CH3CH2OH4e-+H2O=CH3COOH+4H。下列有关说法正确的是( )A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动C.电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2=CH3COOH+ H2OD.正极上发生的反应为：O2 +4e+2H2O=

13、4OH3.(2009江苏)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( ) A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为:C6H12O6 + 6H2O -24e-= 6CO2+24H+ C.放电过程中H+从正极区向负极区迁移D.在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4/6L 4.(2010年安徽卷)某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2O22H2O，下列有关说法正确的是( )A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为：O22H2O4e4OH2D.H由a极通

14、过固体酸电解质传递到b极5、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答： （1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_（用a、b表示）。（2）负极反应式为_。（3）电极表面镀铂粉的原因为_。（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2Li+H22LiH.LiH+H2O=LiOH+H2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收2

15、24 L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。【答案】（1）由化学能转变为电能 由a到b （2）2H2+4OH-4e-=4H2O或H2+2OH-2e-=2H2O（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率来源:Zxxk.Com（4）Li H2O 或8.7110-4 32电解池1电解定义在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。2能量转化形式电能转化为化学能。3电解池(1)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐

16、)。形成闭合回路。 4.电极特征：阳极：与直流电源正极相连；失电子，化合价升高，发生氧化反应，吸引电解质阴离子阴极：与直流电源负极相连；得电子，化合价降低，发生还原反应，吸引电解质阳离子电流方向：正极阳极，阴极负极（沿导线）电子方向：阳极正极，负极阴极（沿导线）题型-6电解池基本概念及电极特征1.（2013北京理综9）用石墨电极电解CuCl2溶液（见右图）。下列分析正确的是（ ）A. a端是直流电源的负极B. 通电使CuCl2发生电离C. 阳极上发生的反应：Cu2+2e-=CuD. 通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体2 (2012安徽11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，现断开

17、K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确（ ）A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H+2Cl Cl2+H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e- 2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极3.（2011广东）某小组为研究电化学原理，设计如图2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

18、分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动4、（2008上海卷）取一张用饱和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，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是（ ） A.b电极是阴极 B.a电极与电源的正极相连接C.电解过程中，水是氧化剂D.b电极附近溶液的pH变小5.电极方程式的书写阳极：a.当阳极为活性电极时（金属活动性顺序表Ag之前），电极本身失电子： R(金属)- ne- +电解质离子=新物质 b.当阳极为惰性电极时（Pt、Au、石墨），电解质溶液中阴离子失去电子阴离子放电顺序：S2-I-Br-

19、Cl-OH-含氧酸根F-阴极：溶液中阳离子得到电子，阳离子放电顺序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg+Na+Ca2+K+*（1）无论阴极是活性电极还是惰性电极，阴极本身永远不发生反应；（2）书写电极反应式根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒。6. 常见电解池类型（惰性电极电解）电解类 型实例阳极反应阴极反应总反应溶液浓度溶液PH电解质复原电解水NaOH4OH-4e-=2H2O+O24H+4e-=2H22H2O=2H2+2O2增大变大适量水H2SO4变小Na2SO4不变电解电解质HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=

20、H2+Cl2减小变大HClCuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+2e-=CuCuCl2=Cu+Cl2减小变大CuCl2放氢生碱NaCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O =2NaOH+H2+Cl2生成新电解质变大HCl放氧生酸CuSO44OH-4e-=2H2O+O22Cu2+4e-=2Cu2CuSO4+2H2O =2Cu+2H2SO4+O2变小CuO或CuCO3题型-7电解池电极反应及产物1.（2009安徽）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：2Cu+H2O=Cu2O+H2O。下列说法正确的是（ ）A.石墨电

21、极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极2O生成2.（2013浙江理综11）电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列说法不正确的是（ ）A右侧发生的电极方程式：2H2O+2e-=H2+2OH-B电解结束时，右侧溶液中含有IO3-C 电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O=KIO3+3H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变3（2013海南化学12）下图所示的电解池I和II中，a、b、c和d

22、均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是（ ）选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2 (SO4)3DCuSO4AgNO34 用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是()ACuSO4 BNaOH CBaCl2 DH2SO45用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是()ANaCl BNa2CO3 CCuSO4 DK2S。z。s。tep6、按要求书写有关的电极反应式及总方程式。(1)用惰性电极电解AgNO3

23、溶液：阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(3)用铁作电极电解NaCl溶液中国教育出版网阳极反应式_；阴极反应式_；总化学方程式_。(4)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。答案(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H27、右图为直流电

24、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7.电解池应用(1)氯碱工业工业上用电解饱和食盐水（NaCl溶液）的方法制取烧碱（NaOH）、氯气（Cl2）阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室作用：防止氯气和氢气混合而引起爆炸；避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠产量阳极：2Cl-2e-=Cl2 金属钛网（涂钛钌氧化物）阴极：2H+2e-=H2

25、 碳钢网（有镍涂层）总：2NaCl+2H2O = H2+2NaOH+Cl2（2）粗铜精炼以粗铜为阳极，纯铜为阴极，CuSO4溶液为电解质进行电解阳极（粗铜）：Zn-2e-=Zn2+ Fe-2e-=Fe2+ Ni-2e-=Ni2+ Cu-2e-=Cu2+，Ag、Au等金属杂质形成阳极泥阴极（纯铜）：Cu-2e-=Cu2+电解质溶液：CuSO4溶液，浓度不断变小需不断补充。（3）电镀电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、更美观和增强表面硬度。阳极（镀层）： M-ne-=Mn+阴极（镀件）：Mn+ne-=M 阴极和阳极质量变化相等电镀液：含镀层金属离子的溶液；镀层金属离子浓度保持不变；（4）金属冶炼 a.电解熔融NaCl制Na阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2Na+2e-=2Na+总：2NaCl(熔融)=2Na+Cl2b.电解熔融MgCl2制(同钠)Mgc.电解熔融Al2O3制Al阳极：6O2-12e-=3O2阴极：4Al3+ +12e-=4Al总：2Al2O3(熔融)冰晶石电解4Al+3O2补充：金属冶炼一般方法，根据金属的活泼性分为三种。热分解法：适用范围：不活泼金属 Ag 、Pt、Au如：2Ag2O4Ag+O22HgO