人教版選修4 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 章末復(fù)習(xí) 學(xué)案.doc

第4章 電化學(xué)基礎(chǔ)1.掌握原電池和電解池的工作原理，并會(huì)簡(jiǎn)單運(yùn)用于實(shí)際生活。2.了解化學(xué)電源。3.理解金屬的腐蝕與防護(hù)。1.原電池2.化學(xué)電池3.電解原理4.金屬的腐蝕與防護(hù)5.原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置裝置舉例形成條件活潑性不同的兩電極電解質(zhì)溶液形成閉合回路自發(fā)的氧化還原反應(yīng)兩電極接直流電源兩極兩電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子裝置特征無(wú)電源，兩極材料活動(dòng)性不同有電源，兩極材料可同可不同同電解池電極名稱負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)陽(yáng)極：與電源正極相連的電極陰極：與電源負(fù)極相連的電極名稱同電解池，但有限制條件陽(yáng)極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子陽(yáng)極：金屬電極失電子陰極：電鍍液中陽(yáng)離子得電子電子流向負(fù)極正極電源負(fù)極陰極電源正極陽(yáng)極同電解池帶電粒子的移動(dòng)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)同電解池是否自發(fā)自發(fā)不自發(fā)不自發(fā)主要應(yīng)用金屬的電化學(xué)腐蝕制造化學(xué)電源氯堿工業(yè)電冶金精煉銅增強(qiáng)金屬抗腐蝕能力增加美觀和表面硬度實(shí)質(zhì)均是發(fā)生氧化還原反應(yīng)，兩電極得失電子數(shù)相等聯(lián)系原電池可以作為電解池、電鍍池的電源知識(shí)點(diǎn)一：原電池和電解池的工作原理例1.在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是()a原電池正極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)b原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)c原電池負(fù)極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)d原電池負(fù)極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)解析：原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)。原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)。答案：bc例2.某興趣小組設(shè)計(jì)如下微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先斷開(kāi)k2，閉合k1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時(shí)間后，斷開(kāi)k1，閉合k2，發(fā)現(xiàn)電流表a指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是()a斷開(kāi)k2，閉合k1時(shí)，總反應(yīng)的離子方程式為：2h2clcl2h2b斷開(kāi)k2，閉合k1時(shí)，石墨電極附近溶液變紅c斷開(kāi)k1，閉合k2時(shí)，銅電極上的電極反應(yīng)式為：cl22e=2cld斷開(kāi)k1，閉合k2時(shí)，石墨電極作正極解析：解答本題時(shí)應(yīng)特別注意，金屬cu在電解池和原電池中作何種電極。當(dāng)斷開(kāi)k2，閉合k1時(shí)為電解池，由于兩極都有氣泡冒出，故相當(dāng)于惰性電極電解飽和食鹽水，故銅作陰極而石墨作陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)為2cl2e=cl2，電池總反應(yīng)的離子方程式為2cl2h2oh2cl22oh，a、b都錯(cuò)；當(dāng)斷開(kāi)k1，閉合k2時(shí)組成原電池，銅作負(fù)極而石墨作正極，故c錯(cuò)而d正確。答案：d知識(shí)點(diǎn)二：電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算方法例3.用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 mol cu(oh)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和ph。則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為()a0.1 molb0.2 molc0.3 mol d0.4 mol解析：電解硫酸銅溶液的反應(yīng)方程式為：2cuso42h2o2cu2h2so4o2，從上述方程式可以看出，電解前后只有銅和氧的改變，電解后加入cuo就可以使溶液恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。但本題提示加入cu(oh)2后溶液恢復(fù)為原來(lái)的狀態(tài)，說(shuō)明電解過(guò)程中不僅硫酸銅被電解，而且有水被電解(因?yàn)榱蛩徙~被電解完全)。0.1 mol cu(oh)2可以看作是0.1 mol的cuo和0.1 mol h2o，因此電解過(guò)程中有0.1 mol的硫酸銅和0.1 mol的水被電解，共有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。答案：d例4.人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖。電源的負(fù)極為_(kāi)(填“a”或“b”)。陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為_(kāi)、_。電解結(jié)束后，陰極室溶液的ph與電解前相比將_；若兩極共收集到氣體13.44 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則除去的尿素為_(kāi)g(忽略氣體的溶解)。解析：(1)由圖產(chǎn)生cl2極為陽(yáng)極知a為正極，b為負(fù)極。(2)陽(yáng)極室發(fā)生的反應(yīng)依次為2cl2e=cl2。由產(chǎn)物co2、n2知co(nh2)2在此室反應(yīng)被氧化，co(nh2)2co2n2，發(fā)生還原反應(yīng)的為cl2。故方程式為co(nh2)23cl2h2o=n2co26hcl。(3)陰極室2h2e=h2。陽(yáng)極室產(chǎn)生的h通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室，從而使陰極室h濃度保持不變。ph與電解前相比不變。兩極共收集到的氣體n(氣體)0.6 mol陽(yáng)極陰極(n2co2)3h26eco(nh2)25 mol60 g06 molmco(nh2)2mco(nh2)27.2 g答案：(1)b(2)2cl2e=cl2co(nh2)23cl2h2o=n2co26hcl(3)不變7.2【基礎(chǔ)演練】1下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法不正確的是（ ）a生鐵比純鐵容易生銹 b鋼鐵的腐蝕生成疏松氧化膜，不能保護(hù)內(nèi)層金屬c鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極反應(yīng)式為：o22h2o4e= 4ohd為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕，可使其與直流電源正極相連答案：d2.碘鹽中添加的碘酸鉀在工業(yè)上可用電解ki溶液制取，電極材料是石墨和不銹鋼，化學(xué)方程式是： ki3h2o kio33h2有關(guān)說(shuō)法不正確的是（ ）a石墨作陽(yáng)極，不銹鋼作陰極bi-在陽(yáng)極放電，h+在陰極放電c電解過(guò)程中電解質(zhì)溶液的ph變小d電解轉(zhuǎn)移3 mol e-時(shí)，理論上可制得kio3 107 g答案：c3關(guān)于下列裝置的說(shuō)法正確的是 （ ） a裝置中鹽橋內(nèi)的k+移向cuso4溶液 b裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能c若裝置用于鐵棒鍍銅，則n極為鐵棒 d若裝置用于電解精煉銅，溶液中的cu2+濃度保持不變 答案：a4.電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應(yīng)用廣泛。圖1圖2（1）圖1中，為了減緩海水對(duì)鋼閘門a的腐蝕，材料b可以選擇 （填字母序號(hào)）。a碳棒 b鋅板 c銅板 用電化學(xué)原理解釋材料b需定期拆換的原因： 。（2）圖2中，鋼閘門c做 極。用氯化鈉溶液模擬海水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，d為石墨塊，則d上的電極反應(yīng)式為 ，檢測(cè)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 。 圖3 圖4（3）鎂燃料電池在可移動(dòng)電子設(shè)備電源和備用電源等方面應(yīng)用前景廣闊。圖3為“鎂次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。 e為該燃料電池的 極（填“正”或“負(fù)”）。f電極上的電極反應(yīng)式為 。 鎂燃料電池負(fù)極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣，使負(fù)極利用率降低，用化學(xué)用語(yǔ)解釋其原因 。（4）乙醛酸（hooc-cho）是有機(jī)合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對(duì)電解法”生產(chǎn)乙醛酸，原理如圖4所示，該裝置中陰、陽(yáng)兩極為惰性電極，兩級(jí)室均可產(chǎn)生乙醛酸，其中乙二醛與m電極的產(chǎn)物反應(yīng)生成乙醛酸。 n電極上的電極反應(yīng)式為 。 若有2 mol h+通過(guò)質(zhì)子交換膜，并完全參與了反應(yīng)，則該裝置中生成的乙醛酸為 mol。答案：（1）b 鋅等做原電池的負(fù)極，（失電子，zn -2e- = zn2+），不斷遭受腐蝕，需定期拆換（2）陰 2cl - 2e= cl2 濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在陽(yáng)極附近，試紙變藍(lán)，證明生成氯氣（或取陽(yáng)極附近溶液滴加淀粉、ki溶液，變藍(lán)）（3） 負(fù) clo + 2e + h2o = cl+ 2oh mg + 2h2o = mg(oh)2 + h2 （4） hooc-cooh + 2e + 2h+ =hooc-cho + h2o 2 5.高鐵酸鈉（na2feo4）是一種多功能、高效無(wú)毒的新型綠色水處理劑。 （1）na2feo4中鐵元素的化合價(jià)是 價(jià)，na2feo4具有較強(qiáng)的 （填“氧化性”或“還原性”）。 （2）用na2feo4給水消毒、殺菌時(shí)得到的fe3+可以凈水，fe3+凈水原因是 （用離子方程式表示）。 （3）工業(yè)上可用fecl3 、naoh 、naclo三種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得na2feo4，完成下列化學(xué)方程式：2fecl3 + 10naoh + 3naclo = 2 + 5 + 9 。（4）工業(yè)上還可用電解濃naoh溶液的方法制na2feo4 。 若電解所需的濃naoh溶液為16 mol/l，則在實(shí)驗(yàn)室配制500 ml該濃度的溶液需naoh g，配制過(guò)程所需玻璃儀器是 。 電解濃naoh溶液制備na2feo4，其工作原理如下圖所示： 陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是 ；可循環(huán)使用的物質(zhì)是 ，理由是 。答案：（1）+6， 氧化性 （2）fe3+3h2o fe(oh)33h+ （3）na2feo4 h2o nacl （4） 320， 燒杯、玻璃棒、500 ml容量瓶、膠頭滴管 fe6e8ohfeo424h2o； naoh溶液， 水電離的h+在陰極放電：2h+2eh2，c(oh-)增大，na+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，使陰極區(qū)c(naoh)增大，故可以循環(huán)使用。 【鞏固提高】6據(jù)報(bào)道，以硼氫化合物nabh4(b元素的化合價(jià)為3)和h2o2為原料的燃料電池，負(fù)極材料采用pt/c，正極材料采用mno2可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a電池放電時(shí)na從a極區(qū)移向b極區(qū) b電極b采用mno2，mno2既作電極材料又有催化作用c該電池的a極反應(yīng)式為bh8oh8e=bo6h2od每消耗3 mol h2o2時(shí)轉(zhuǎn)移電子3 mol答案：d7下列敘述正確的是()a在原電池的負(fù)極和電解池的陰極上都發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)b用惰性電極電解na2so4溶液，陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12c用惰性電極電解飽和nacl溶液，若有1 mol 電子轉(zhuǎn)移，則生成1 mol naohd鍍層破損后，鍍錫鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕答案：c8.如圖為持續(xù)電解含一定cacl2水溶液的裝置(以鉑為電極)，a為電流表。電解一段時(shí)間t1后，將co2持續(xù)通入電解液中。(1)電解時(shí)，f極發(fā)生_(填“氧化”或“還原”，下同)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：_，e極發(fā)生_反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：_，電解總反應(yīng)式為：_。(2)通電后e極處溶液呈_。(3)持續(xù)通入co2發(fā)生的現(xiàn)象有： _。答案：(1)氧化2cl2e=cl2還原2h2e=h2cacl22h2o電解,ca(oh)2h2cl2(2)紅色(3)先出現(xiàn)白色沉淀，繼續(xù)通co2，沉淀又消失9. (1)下列哪些裝置可防止鐵棒被腐蝕_。(2)在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置如圖：請(qǐng)回答：a電極對(duì)應(yīng)的金屬是_(寫(xiě)元素名稱)，b電極的電極反應(yīng)式是_。若電鍍前a、b兩金屬片質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧?、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12 g，則電鍍時(shí)電路中通過(guò)的電子為_(kāi)mol。鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明原因_。答案：(1)bd(2)銅cu22e=cu0.08鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕(敘述合理即可)10金屬由于其優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國(guó)防中大量使用。鋼鐵是應(yīng)用最廣的金屬材料，但是鋼鐵材料的腐蝕也使我們損失慘重。因此對(duì)其的防護(hù)是十分必要的。防止或減少鋼鐵的腐蝕有多種方法：如制成耐腐蝕合金，表面“烤藍(lán)”，電鍍另一種金屬以及電化學(xué)保護(hù)等方法。(1)鋼鐵的腐蝕主要是吸氧腐蝕，請(qǐng)寫(xiě)出鋼鐵吸氧腐蝕的電極反應(yīng)：負(fù)極：_；正極：_。(2)合金的性能各種各樣，人們根據(jù)需要生產(chǎn)出種類繁多的合金材料。請(qǐng)回答：作為建筑材料的鋁合金利用了該合金的哪些特性(至少回答兩點(diǎn))?_由于人體攝入較多的al，對(duì)人的健康有害，所以現(xiàn)在不主張使用鋁制炊具。你認(rèn)為生產(chǎn)炊具的材料最好是_，理由是_。(3)鋼鐵表面常電鍍一層cr而達(dá)到防腐蝕的目的，這是由于cr具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。請(qǐng)回答：電鍍過(guò)程中，陰極是_，電解質(zhì)一定含有_離子，陽(yáng)極材料是_；電鍍cr時(shí)，不能使用cro或cr2o作為鍍液，請(qǐng)說(shuō)明原因：_。答案：(1)2fe4e=2fe2o22h2o4e=4oh(2)主要利用了合金的強(qiáng)度較高、密度小、耐腐蝕等特點(diǎn)不銹鋼不銹鋼強(qiáng)度高、耐腐蝕，無(wú)有害健康的離子進(jìn)入食物(3)鍍件cr3純鉻由于cro、cr2o均帶有負(fù)電荷，電鍍過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng)，不能在陰極上放電析出cr1如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入1 l 1 moll1食鹽水中。下列說(shuō)法正確的是()a若電鍵k與n連接，鐵被保護(hù)不會(huì)腐蝕b若電鍵k與n連接，正極反應(yīng)式是4oh4e=2h2oo2c若電鍵k與m連接，將石墨棒換成銅棒，可實(shí)現(xiàn)鐵棒上鍍銅d若電鍵k與m連接，當(dāng)兩極共產(chǎn)生28 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，生成了1 mol naoh答案：d2下列敘述中，正確的是()電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置原電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解的原理有可能實(shí)現(xiàn)電鍍過(guò)程相當(dāng)于金屬的“遷移”，可視為物理變化abc d答案：b3化學(xué)用語(yǔ)是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，下列用來(lái)表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語(yǔ)中，正確的是()a電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：2cl2e=cl2b氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：o22h2o4e=4ohc粗銅精煉時(shí)，與電源正極相連的是純銅，電極反應(yīng)式為：cu2e=cu2d鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式：fe2e=fe2答案：a4下列敘述中錯(cuò)誤的是()a電解池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置b原電池跟電解池連接后，電子從原電池負(fù)極流向電解池陽(yáng)極c電鍍時(shí)，電鍍池里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化反應(yīng)d電解飽和食鹽水時(shí)，陰極得到氫氧化鈉溶液和氫氣答案：b5關(guān)于下圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是()a電子從鋅電極通過(guò)電流計(jì)流向銅電極b鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移c鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)d銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：2h2e=h2答案：a6觀察下列幾個(gè)裝置示意圖，有關(guān)敘述正確的是()a裝置中陽(yáng)極上析出紅色固體b裝置的待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連c裝置閉合電鍵后，外電路電子由a極流向b極d裝置的離子交換膜允許陽(yáng)離子、陰離子、水分子自由通過(guò)答案：c7下列敘述正確的是()a純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，加入少量cuso4溶液，可使反應(yīng)速率加快b甲醇和氧氣以及koh溶液構(gòu)成的新型燃料電池中，其負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為：ch3oh6oh6e=co25h2oc在鐵件上鍍銅時(shí)，金屬銅作陰極d電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中銅離子濃度保持不變答案：a8某固體酸燃料電池以cshso4固體為電解質(zhì)傳遞h，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2h2o2=2h2o，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()a電子通過(guò)外電路從b極流向a極bb極上的電極反應(yīng)式為：o22h2o4e=4ohc每轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子，消耗1.12 l的h2dh由a極通過(guò)固體酸膜電解質(zhì)傳遞到b極答案：d1某同學(xué)為了使反應(yīng)2hcl2ag=2agclh2能進(jìn)行，設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，如下圖所示，你認(rèn)為可行的方案是()答案：c2用兩支惰性電極插入500 ml的agno3溶液中，通電電解。當(dāng)電解質(zhì)溶液的ph由6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，則電極上析出銀的質(zhì)量是()a27mgb54mgc108mg d216mg答案：b3.用陽(yáng)極x和陰極y電解z的水溶液，電解一段時(shí)間后，再加入w，能使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，符合題意的一組是()組號(hào)xyzwacfenaclh2obptcucuso4cuso4溶液ccch2so4h2odagfeagno3agno3晶體答案：c4用惰性電極電解cuso4溶液，當(dāng)cu2濃度下降至一半時(shí)停止通電，要想使cuso4溶液恢復(fù)原濃度，應(yīng)加入的物質(zhì)是()acuso4bcuoccu(oh)2 dcuso45h2o答案：b5.有x、y、z、w四種金屬，當(dāng)它們兩兩組成原電池的電極時(shí)，x均為正極；把這四種金屬混合物放入足量的稀h2so4中，只有y、z溶解；在濾液中加入過(guò)量的稀naoh溶液時(shí)，得到含z的沉淀，則這四種金屬的活動(dòng)性由弱到強(qiáng)的順序可能是()axwyz bxwzycwzyx dwyzx答案：ab6. x、y、z、m代表四種金屬元素，金屬x和z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí)，x溶解，z極上有氫氣放出；若電解y2和z2共存的溶液時(shí)，y先析出；又知m2的氧化性強(qiáng)于y2。則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?)axzymbxyzmcmzxy dxzmy答案：a7.（1）工業(yè)上利用天然氣（主要成分為ch4）與co2進(jìn)行高溫重整制備co，已知ch4、h2和co的燃燒熱h分別為-890.3 kj/mol、-285.8 kj/mol和-283.0 kj/mol，則生成1 m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況）co所需熱量為_(kāi)。（2）高鐵酸鉀（k2feo4）是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。fecl3與kclo在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取k2feo4，其反應(yīng)