电化学原理及其应用教师版(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电化学原理及其应用一、考纲要求主题学习内容学习水平说明氧化还原反应原电池B（1）铜锌原电池的原理电解B（1）饱和氯化钠溶液和氯化铜溶液的电解化学反应中电子的转移原电池铜锌原电池B（1）用原电池的电极反应来表达电极的反应钢铁的电化防护阴极保护B（1）铁皮镀锌（2）牺牲阳板（3）外接直流电源负极二、知识梳理（一）原电池1定义：将化学能转变为电能的装置 2形成条件(1)活泼性不同的两个电极(正极、负极) (2)电解质溶液 (3)构成闭合回路3化学原理一般地说，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_。(1)电极名称及判断负极：较活泼的金属

2、电极或电子流出的电极或发生_的电极。正极：较不活泼的金属或非金属导体或电子流入的电极或发生_的电极。(2)电子的流动方向：电子由_经外电路流向_。(3)电流方向：电流的方向与电子移动的方向相反，即由正极经外电路流向负极。(4)电极反应： _守恒（二）金属的腐蚀与保护1金属的腐蚀 金属腐蚀的本质：是金属或合金被氧化而损耗的过程。 (1)化学腐蚀：金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀，直接被氧化剂氧化，无电流产生；。 (2)电化学腐蚀：不纯的金属或合金与周围电解质溶液接触而发生原电池反应产生的腐蚀，相对活泼的金属被氧化，有电流产生钢铁的电化腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀 最普通的钢铁腐蚀是：

3、负极：2Fe一4e2Fe2+，正极：O2+2H2O+4e4OH- (注：在少数情况下，若周围介质的酸性较强，正极的反应是：2H+2eH2) 金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，例如，钢铁生锈的主要过程为： 2金属的防护 一般有三条途径：其一是改变金属内部结构，如制成合金；其二是涂保护层，保持干燥，其三是电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法(被保护金属作负极)；外加电源的阴极保护法(被保护金属接电源的负极)。 （三）电解1、概念：使电流通过电解质溶液而在阳、阴两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。2、电解池与原电池的区别装置原电池电解池形成条件有两种不同金属(或一种是能导电的非金属或化合物)相连；有电解质溶液

4、(并构成回路) 有外接电源(并构成回路)；两个电极(惰性或非惰性)；有电解质(水溶液或熔融) 电极名称由电极本身决定：正极：电子流入的极 负极：电子流出的极(较活泼金属) 由外接电源决定：阳极：接电源正极阴极：接电源负极 电极反应正极：还原反应负极：氧化反应(一般是电极本身)阳极：氧化反应(易失e-的优先)阴极：还原反应(易得e-的优先)电子流向负极(外电路) 正极阳极电源正极阴极电源负极电流方向正极(外电路) 负极阳极电源正极阴极电源负极 能量转化化学能电能电能化学能 应用 化学电池；防电化腐蚀；制H2电解CuCl2溶液；氯碱工业(3)记住两个电解反应及其实验现象：电解CuCl2溶液：CuC

5、l2 Cu+Cl2(在阴极析出紫红色固体，在阳极放出的气体能使淀粉KI溶液变蓝)；电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+C12(采用碳棒作阳极、铁钉作阴极；在阳极得到Cl2，在阴极得到H2；在阴极附近得到NaOH溶液，滴加酚酞变红色)。【答案】氧化还原反应 氧化反应 还原反应 负极 正极 得失电子三、典型例题1原电池原理的分析【例1】氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应是H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是( )。 A电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B电池放电时，镍元素被氧化 C电

6、池充电时，氢元素被还原 D电池放电时，H2是负极【解析】依题给信息可知电池反应是在碱性条件下进行的，由电池总反应和原电池中“负极氧化、正极还原”的原理可推出电极反应式：负极：H2+OH-eH2O，正极：NiO(OH)+ H2O+eNi(OH)2+OH-。由负极反应式可知H2是负极，且负极周围溶液的OH-浓度降低，pH减小；由正极反应中Ni元素由+3价变为+2价，应为被还原；充电时，H元素由+l价变为O价，被还原。答案：C、D【说明】依据题给信息和原电池原理分析，是解新型化学电池题的常用方法。2金属腐蚀快慢的判断【例2】下图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( ) A42l3 B2

7、134 C423l D324l【解析】根据金属腐蚀的本质，判断铁在四个不同装置中失去电子由快到慢的顺序在装置4中：铁接电源正极(电子流入的极)，在电流作用下，迫使铁迅速失去电子，即铁被电解。装置2、3均为原电池装置，2中铁为负极，被腐蚀；3中铁为正极，被保护装置l中：铁会发生缓慢的化学腐蚀。答案：A【说明】 (1)电解引起的腐蚀(接电源正极)电化腐蚀(作原电池负极)化学腐蚀有防腐措施的腐蚀；(2)同种金属的腐蚀：在强电解质中弱电解质中非电解质中；(3)O2的浓度越大，腐蚀越快。3有关电化学装置的判断【例3】下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )。【解析】根据电解氯化钠溶液时，在

8、阳极产生的氯气可用碘化钾淀粉溶液来检验的事实，判断图中连接盛有碘化钾淀粉溶液的试管的碳棒应为阳极；而阳极上的电子应流入电源正极(在电源的内电路上电子由正极流向负极)，所以D图符合题意。答案：D【说明】有关电化学装置的判断，应注意区别：原电池与电解池以及电子在电源外电路与内电路的不同流向，还要借助有关的实验现象。4有关电化学的简单计算【例4】在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2+2eCu或Ag+eAg在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为( )(上海高考题)A1.62g B6.48g C3.24g D12.96g【解析】解法一：因外界提供相同的电量，即电极上

9、得电子数相等，则有：lm(Ag)108(g/mol)=2.11.92g/64(g/mol)，解得m(Ag)=6.48g。 解法二：根据电极上得电子数相等，建立关系式Cu2e2Ag求解。答案：B【例6】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-+2ePbSO4+2H2O.今若制得Cl20.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( ) A0.025mol B0.050mol C0.10mol D0.20mol【解析】先将正负极反应式叠加得电池总反应式为Pb+ PbO2+2

10、H2SO42 PbSO4+2 H2O，再由电解制取氯气的电极反应式2Cl-一2eCl2，推出上述反应的关系式2 H2SO42eCl2，最后由此关系式求得消耗的H2SO4的物质的量至少是20.050mol=0.10mol。答案：C【说明】电化学计算包括原电池和电解池的两极产物的计算、溶液pH变化的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等计算不论哪类计算，均可选用下列三种方法： (1)电子转移守恒法：用于串联电路、阴阳(或正负)两极产物、相同电量等类型的计算。 (2)反应式法：根据原电池或电解总反应式列比例式计算。 (3)关系式法：根据电子转移(或电量

11、)守恒关系建立已知量与未知量之间的关系式求解。5有关电解液pH变化的判断【例7】下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显下降的是( )【解析】逐项分析：A为原电池，由于2H+2eH2，溶液中c(H+)减小，pH增大；BD均为电解池，B中开始电解时，有少量H+放电，pH略有增大；C中电解生成NaOH，pH明显增大；D中电解，OH-放电，生成H2SO4，pH明显下降；E是电镀池，各离子浓度不变，pH也不变。答案：D【说明】判断电解液中pH的变化，要紧扣溶液中(或电极附近)的c(H+)或c(OH-)发生了什么变化。四、基础训练1下列说法中，正确的是 ( ) A铜锌原电池中，锌作阳极，铜作阴

12、极 B石墨电极电解氯化铜溶液的反应中，阳极上质量增重 c铜锌原电池中电子由锌极经导线流向铜极 D石墨电极电解氯化钠溶液的反应中，在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠2下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( ) A纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 B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 C当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 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3将纯铜片和纯锌片按右图示方式插入同浓度的稀硫酸中；一段时间，以下叙述正确的是 ( ) A两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B甲中铜片是正极，电极反应：2 H+2eH2；乙中锌

13、片是负极，电极反应：Zn-2eZn2+C两烧杯中的pH值均增大D产生的气泡速率甲比乙慢4钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是 ( )A2H2O+O2+4e4OH- BFe-2eFe2+ C2H+2eH2 DFe- 3eFe3+5甲、乙、丙三个烧杯中分别装有稀硫酸、氯化铜溶液、饱和食盐水，把用导线连接的锌片和铜片插入甲，把分别与直流电源正、负极相连的C1、C2插入乙，把分别与直流电源正、负极相连的C3、铁片插入丙。则下列叙述正确的是 ( ) A甲、丙中是化学能转变为电能，乙中是电能转变为化学能BC1 ,C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应CC1和C3放出的气体相同，铜片和铁片放

14、出的气体也相同 D甲、乙中溶液的pH值逐渐升高，丙中溶液的pH值逐渐减小6如图是电解饱和食盐水的装置，其中c、d为石墨电极6则下列有关的判断正确的是（ ） A电解过程中，c(Na+不变) Bc为阳极、d为阴极 Cc的电极反应式2H+2eH2 D若直流电源为铜锌原电池组，则a为锌电极，b为铜电极7右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极则下列有关的判断正确的是( ) Aa为负极、b为正极 Ba为阳极、b为阴极 C电解过程中，d电极质量增加 D电解过程中，氯离子浓度不变8用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( ) A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B电解稀氢氧化钠溶液，

15、要消耗OH-，故溶液pH减小 C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2 D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为l：l9工业上用电解饱和食盐水的方法制烧碱和氯气，其电极反应式为，阴极_，阳极_，总的电解方程式为_。电解前需净化食盐水除去少量的杂质离子Ca2+ 、Mg2+、Fe3+、SO42-按除去离子的顺序，写出相应的离子方程式：(1) _ (2) _ (3) _ (4) _过滤后再加入盐酸，离子方程式为(5) _，并调节滤液的pH。10电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直充电源相连。请回答

16、以下问题：(1)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极上的电极反应式为_。在x极附近观察到的现象是_。 Y电极上的电极反应式为_。检验该电极反应产物的方法是_。(2)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_，电极反应式为_Y电极的材料是_，电极反应式为_ （说明：杂质发生的电极反应不必写出）五、拓展训练1以下现象与电化腐蚀无关的是( ) A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生铜绿 B生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D银质奖牌久置后表面变暗2埋在地下的铸铁输油管道

17、，在下列各种情况下，被腐蚀的速率最慢的是( ) A在含铁元素较多的酸性土壤中 B在潮湿疏松的碱性土壤中 C在干燥致密不透气的土壤中 D在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中3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4微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液KOH溶液，电极反应为：Zn+2OH-2eZnO+H2O；Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH-；电池总反应为：Ag2O+Zn2Ag+ZnO。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是(

18、) A在使用时，电池负极区溶液pH减小 B在使用时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 CAg2O是正极，Zn是负极 DAg2O电极发生氧化反应，Zn电极发生还原反应5某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( ) Aa为正极，b为负极；NaClO和NaCl Ba为负极，b为正极；NaClO和NaCl Ca为阳极，b为阴极；HClO和NaCl Da为阴极，b为阳极；HClO和NaCl6将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在

19、一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为( ) A1：2：3 B3：2：1 C6：3：1 D6：3：27将质量分数为0.052的NaOH溶液lL(密度为1.06gmL)用铂电极电解，当溶液中的NaOH的质量分数改变了0.010时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是( )NaOH的质量分数阳极析出物的质量(g)阴极析出物的质量(g)A0.06219152B0.06215219C0.0421.29.4D0.0429.41.28如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。 (1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊

20、的金属圈)( ) A铁圈和银圈左右摇摆不定 B保持平衡状态不变 C铁圈向下倾斜 D银圈向下倾斜 (2)产生上述现象的原因是_9有关物质的熔、沸点资料如下表：物质MgO A12O3MgCl2A1Cl3熔点28522072714190(2.5100Pa)沸点360029801412182.7 请参考上述资料填空和回答问题：(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解A12O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁；也不用电解熔融A1Cl3的方法生产铝?(2)设计可靠的实验正明MgCl2、A1Cl3所属的晶体类型，简述其实验方法。六、课后作业1有关右图装置。描述

21、正确的是（ ） A电流从锌电极经金属导线流向铜电极 B锌为阴极，铜为阳极 C负极的电极反应式为：Zn一2eZn2+ D一段时间后，溶液中阳离子浓度增大、阴离子浓度不变2如图所示，下列叙述正确的是（ ） A过程中溶液的pH会减小 B锌为正极，发生氧化反应 C铜棒上反应为2H+2eH2 D电流方向从Zn经导线到Cu3如右图，液面上浮着一个空心铁球，数天后可观察到的现象是（ ） 铁球表面出现红色锈斑 铁球表面出现黑色锈斑 量筒内水位下降 量筒内水位上升 A B C D4下列关于实验现象的描述不正确的是 ( ) A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯

22、化锌溶液，铁片表面出现一层锌 C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D把锌粒放人盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快5为了保护地下钢管不受腐蚀可采用的方法是 ( ) A将它与直流电源负极相连 B将它与直流电源正极相连 C将它与铜板相连 D将它与锌板相连6如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是（ ） Aa是正极，发生氧化反应 B锌是阴极，发生的电极反应为：Zn- 2e2Zn2+ C稀硫酸中溶液的pH变小 D往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红7把铜片和锌片放在盛有稀硫酸的表面皿(I)中把石墨a和石墨b放在盛有饱和食盐水的表面皿()中，如图所示，下列说法不正

23、确的是 ( ) A表面皿I和表面皿中溶液pH不断升高 B锌片和石墨a均发生氧化反应，铜片和石墨a上均有H2放出 C表面皿I溶液中c (Zn2+)浓度增大D石墨b附近滴加酚酞变红 8如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置；X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，同时在两边各滴入几滴酚酞试液曩接通直流电源，一段时间后，发现X电极附近溶液变红色。下列有关该实验正确的说法是 ( ) AX电极为阳极，Y电极为阴极BX电极有刺激性气味气体产生 CY电极发生还原反应 Db点是负极，c点是正极9铁的吸氧腐蚀中，发生还原反应的那个电极上进行的电极反应是 ( ) A 2H2O+O2+4e4OH- B2H+2eH2

24、 C4OH-4e2H2O+O2 DFe-2eFe2+10右图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是 ( ) A电解一段时间后，往蛋壳中溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C铁丝表面生成的气体能够湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触11将羧酸的碱金属盐电解可得到烃类化合物。例如： 2CH3COOK+2H2OCH3CH3+2CO2+H2+2KOH， 其中CO2和乙烷在阳极产生。 根据下列衍变关系回答下列问题： ClCH2COOK溶液A（混合物）BCDE (1)写出两电极反应的产物：阳极_，阴极_。(2)BC的化学方程式为：_

25、(3)D和B在不同条件下反应产生的E有三种不同的结构试写出E的结构简式：具有最小链状结构的为_，具有最小环状结构的为_，是高分子结构的为_。12用惰性电极电解某浓度的NaCl溶液（NaCl足量），在阴极收集到aL（标准状况）H2，停止电解，并将阳极产生的Cl2全部与电解液趁热充分反应。有关的电极反应和化学方程式为：阴极：2H+2eH2，阳极2Cl2eCl2，Cl2热NaOH溶液的反应： 6NaOH+3Cl2NaClO3+5NaCl+3H2O。 据此回答： (1)此电解反应的最终产物中，氧化产物与还原产物分别是_和_；反应的总化学方程式是：_。 (2)生成的NaClO3的物质的量为_mol（不考

26、虑其他副反应）。答案：一、 基础训练1C(电子从活泼的锌极经导线流向铜极。)2B(锌把电子输送给船体外壳，避免船体外壳腐蚀。)3C (甲、乙两烧杯中均发生2H+2eH2，故pH均增大。)4A(A为吸氧腐蚀，C为析氢腐蚀。)5C (C1为电解CuCl2溶液中的阳极，产生Cl2，C3为电解饱和食盐水中的阳极。产生Cl2，而铜片和铁片均放出H2。)6B(A中水反应掉c(Na+)增大，C中应为2Cl-2eC12。)7C 8D 92H+2eH2 2Cl-2eC12 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2(1) Ba2+SO42-BaSO4(2) Mg2+2OH-Mg(OH)2(3) Fe3+ 3O

27、H-Fe(OH)3(1、2、3先后顺序可调换)(4)Ca2+CO32-CaCO3(5) CO32-+2H+CO2+H2O10(1)2H+2e-H2 放出气体，溶液变红2C1- -2eCl2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝(2)纯铜 Cu2+ +2eCu粗铜 Cu-2eCu2+(1)电解饱和食盐水时，阴极区生成NaOH，故X极附近溶液变红。(2)电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极。）二、拓展训练lD 2C 3B 4A、C 5B 6D 7B 8(1)D (2)加入CuSO4溶液后，构成FeAg原电池，Fe溶解而减轻，Cu2+在银圈上得电子，生成的铜沉积在银圈上，使银圈增重9(1)因

28、为MgO的熔点远高于MgCl2，故电解熔融MgO将需要更高的温度，不便于操作；由表中数据可知：AlCl3易升华，熔、沸点低，属于分子晶体，不含离子，熔融时不能导电。不能被电解。(2)将两种晶体加热到熔融状态，MgCl2能导电，A1Cl3不能导电，由此确证MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体。三、课后作业1C【分析】本题旨在考查原电池的基本概念、正极负极判断、电子，电流流向、电极方程式书写。【解】本题为原电池，锌比铜活泼，锌作负极。发生反应Zn一2eZn2+。铜作正极，发生反应2H+2eH2。电子流向：Zn导线Cu。但电流流向与电子流向相反Cu导线Zn。2C3B【分析】本题为钢铁的电化腐蚀

29、。要知道钢铁在酸性溶液中发生的析氢腐蚀和在中性溶液中的吸氧腐蚀。【解】溶液为食盐溶液故为吸氧腐蚀。负极为Fe发生反应：Fe-2eFe2+。正极发生反应：O2+2H2O+4e4OH-，Fe2+被氧化为Fe3+，生成红色的Fe2O3。量筒内O2被反应掉水位上升。4C5AD6D(a,b两电极在饱和食盐水浸湿的滤纸上组成了电解池装置，b电极附近有大量的OH-，使酚酞变红。)7B(石墨a为阳极，有Cl2产生。)8D(x极应为阴极。则b为负极，c为正极。)9A(得电子的电极发生还原反应。)10D(蛋壳相当于阳离子交换膜。)11(1)CH2ClCH2Cl、CO2 H2、KOH(2) HOCH2CH2OH+

30、O2OHCCHO+2H2O(3) HOOCCOOCH2CH2OH （根据题中所给的电解方程式，可以碍出阴极反应式为2CH3COO-2eCH3CH3+2CO2，那么ClCH2COO-放电后反应生成CH2ClCH2Cl，而阴极则是由于H+放电生成H2和KOH。）12(l)NaClO3 H2 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2(2)a(322.4)【解析】在电解NaCl溶液时，阴极生成H2，阳极生成Cl2，同时生成NaOH，三者之间的物质的量之比为1:1:2，当Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl时，Cl2和NaOH的物质的量之比也是l ：2，恰好等于电解生成的Cl2和NaOH的物质的量之比。因此，可以将电解产物中的Cl2和NaOH作为“中间产物”，可以通过化学方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 6NaOH+3Cl2NaClO3+5NaCl+3H2O 将式3+式：整理得：NaCl+3 H2ONaClO3+3H2 NaCl+3H2ONaClO3+3H2NaClO33H21 mol 322.4 Lx mol a L x=a/(322.4) mol专心-专注-专业