高二升高三電化學(xué)

1、高二升高三 第四講 電化學(xué) A廣東高考回顧1（2014·廣東理綜·11）.某同學(xué)組裝了圖4所示的電化學(xué)裝置，電極Al，其它均為Cu， 則A、 電流方向：電極A電極B、 電極發(fā)生還原反應(yīng)C、 電極逐漸溶解D、 電極的電極反應(yīng)：Cu2+ + 2e- = Cu 2.（2013·廣東理綜·33） （2）能量之間可以相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。 完

2、成原電池的甲裝置示意圖（見(jiàn)圖15），并作相應(yīng)標(biāo)注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。 以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極 。 甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是 ，其原因是 。（3）根據(jù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在（2）的材料中應(yīng)選 作陽(yáng)極。3.（2012·廣東理綜·31（4）碘也可用作心臟起捕器電源鋰碘電池的材料，該電池反應(yīng)為：2 Li(s) + I2 (s) = 2 LiI(s) H已知：4 Li(s) + O2 (g) = 2 Li2O(s

3、) H1 4 LiI(s) + O2 (g) = 2 I2 (s) + 2 Li2O(s) H2則電池反應(yīng)的H = ；碘電極作為該電池的 極。4.（2011·廣東理綜·31（4）某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖2裝置。下列敘述不正確的是A、a和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出B、a和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2+2e-= CuC、無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D、a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2向銅電極移動(dòng) B 基礎(chǔ)知識(shí)梳理1原電池和電解池的比較：裝置原電池電解池實(shí)例原理使氧化還原反應(yīng)中電子作定向移動(dòng)，從而形成電

4、流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池。形成條件電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。電源； 電極（惰性或非惰性）；電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)電極名稱由電極本身性質(zhì)決定：正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。由外電源決定：陽(yáng)極：連電源的正極；陰極：連電源的負(fù)極；電極反應(yīng)負(fù)極：_ （氧化反應(yīng)）正極：_（還原反應(yīng)）陰極：_ （還原反應(yīng)）陽(yáng)極：_ （氧化反應(yīng)）電子流向_電源負(fù)極陰極；陽(yáng)極電源正極電流方向_電源正極

5、陽(yáng)極；陰極電源負(fù)極能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能電能電能化學(xué)能應(yīng)用抗金屬的電化腐蝕；實(shí)用電池。電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；電鍍（鍍銅）；電冶（冶煉Na、Mg、Al）；精煉（精銅）。2化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學(xué)腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕反應(yīng)過(guò)程氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。因原電池反應(yīng)而腐蝕有無(wú)電流無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生反應(yīng)速率電化腐蝕化學(xué)腐蝕結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕3吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)正極反應(yīng) 負(fù)極反應(yīng) Fe 2e-=Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)4電解、電離和電鍍的區(qū)別

6、電解電離電鍍條件受直流電作用受熱或水分子作用受直流電作用實(shí)質(zhì)陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)陰陽(yáng)離子自由移動(dòng)，無(wú)明顯的化學(xué)變化用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金實(shí)例CuCl2 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl陽(yáng)極 Cu 2e- = Cu2+陰極 Cu2+2e- = Cu關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用5電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子粗銅金屬作陽(yáng)極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液電極反應(yīng)陽(yáng)極 _陰極 _陽(yáng)極：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等陰極：Cu2+ + 2e- = Cu

7、溶液變化電鍍液的濃度不變?nèi)芤褐腥苜|(zhì)濃度減小6電解方程式的實(shí)例（用惰性電極電解）：電解質(zhì)溶液陽(yáng)極反應(yīng)式陰極反應(yīng)式總反應(yīng)方程式（條件：電解）溶液酸堿性變化CuCl2HCl酸性減弱Na2SO4不變H2SO4消耗水，酸性增強(qiáng)NaOH消耗水，堿性增強(qiáng)NaClH+放電，堿性增強(qiáng)CuSO4OH 放電,酸性增強(qiáng)C考點(diǎn)解說(shuō)1電化腐蝕：發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生（1）吸氧腐蝕負(fù)極：Fe2e-=Fe2+正極：O2+4e-+2H2O=4OH-總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O（2）析氫腐蝕： CO2+H2OH2CO3

8、H+HCO3-負(fù)極：Fe 2e-=Fe2+正極：2H+ + 2e-=H2總式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2Fe(HCO3)2經(jīng)雙水解、空氣氧化、風(fēng)吹日曬得Fe2O3。2金屬的防護(hù)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見(jiàn)方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。電化學(xué)保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極3。常見(jiàn)實(shí)用電池的種類

9、和特點(diǎn) （1）鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池） 結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。 A.放電反應(yīng) 負(fù)極：_正極： _B.充電反應(yīng) 陰極：_ 陽(yáng)極：_總式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 注意：放電和充電是完全相反的過(guò)程，放電作原電池，充電作電解池。電極名稱看電子得失，電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)要求與離子方程式一樣，且加起來(lái)應(yīng)與總反應(yīng)式相同。 A. 氫氧燃料電池 *各種燃料電池 結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。電極反應(yīng) 負(fù)極：_ 正極： _總式：2H2+O2=2H2O*各種燃料電池_（反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負(fù)極上反應(yīng)

10、，氧化劑在正極上反應(yīng)。書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)必須考慮介質(zhì)參加反應(yīng)（先常規(guī)后深入）。若相互反應(yīng)的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KCl的瓊脂，形成閉合回路）。 4電解反應(yīng)中反應(yīng)物的判斷放電順序 陰極A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護(hù)。B.陽(yáng)離子得電子順序 金屬活動(dòng)順序表的反表：K+ <Ca2+ < Na+ < Mg2+ < Al3+< (H+) < Zn2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+< (H+) < Cu2+ < Hg2+ < Ag+ 陽(yáng)極A.陽(yáng)極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時(shí)：陰離子失電子：S2

11、- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根離子 F-B.陽(yáng)極是活潑電極時(shí)：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。 5電解反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)步驟：分析電解質(zhì)溶液中存在的離子；分析離子的放電順序；確定電極、寫(xiě)出電極反應(yīng)式；寫(xiě)出電解方程式。如：解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH，溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH增大電解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O2Cu + O2+ 2H2SO4溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)， PH減小。 電解CuCl2溶液：CuCl2 CuCl2 電解鹽酸： 2HCl H2Cl2溶劑不變，實(shí)際上是電解溶質(zhì)，PH增大。電解稀H2SO4、NaO

12、H溶液、Na2SO4溶液：2H2O 2H2 + O2，溶質(zhì)不變，實(shí)際上是電解水，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導(dǎo)電性,從而加快電解速率（不是起催化作用）。 用銅電極電解Na2SO4溶液: Cu +2H2O Cu(OH)2 + H2 （注意：不是電解水。）6電解液的PH變化:根據(jù)電解產(chǎn)物判斷?？谠E：“有氫生成堿，有氧生成酸；都有濃度大,都無(wú)濃度小”。（“濃度大”、“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度）7使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：NaCl溶液：通HCl氣體（不能加鹽酸）；AgNO3溶液：加Ag2O固體（

13、不能加AgOH）；CuCl2溶液：加CuCl2固體；KNO3溶液： 加H2O；CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。8電解原理的應(yīng)用圖20-1A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)） 反應(yīng)原理陽(yáng)極： _ 陰極： _總反應(yīng)：_ 設(shè)備 （陽(yáng)離子交換膜電解槽）組成：陽(yáng)極Ti、陰極Fe陽(yáng)離子交換膜的作用：它只允許陽(yáng)離子通過(guò)而阻止陰離子和氣體通過(guò)。制燒堿生產(chǎn)過(guò)程 （離子交換膜法） 食鹽水的精制：粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）加入NaOH溶液加入BaCl2溶液加入Na2CO3溶液過(guò)濾加入鹽酸加入離子交換劑(NaR) 電解生產(chǎn)主要過(guò)程（見(jiàn)圖2

14、0-1）：NaCl從陽(yáng)極區(qū)加入，H2O從陰極區(qū)加入。陰極H+ 放電，破壞了水的電離平衡，使OH-濃度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、電解冶煉鋁原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF63-（B）、氧化鋁： 鋁土礦 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 原理 陽(yáng)極 _陰極 _總反應(yīng)：4Al3+6O24Al+3O2 設(shè)備：電解槽（陽(yáng)極C、陰極Fe） 因?yàn)殛?yáng)極材料不斷地與生成的氧氣反應(yīng)：C+O2 CO+CO2，故需定時(shí)補(bǔ)充。C、電鍍：用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過(guò)程。鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子。電鍍鋅原理：陽(yáng)極 Zn2e = Zn

15、2+陰極 Zn2+2e=Zn電鍍液的濃度在電鍍過(guò)程中不發(fā)生變化。在電鍍控制的條件下，水電離出來(lái)的H+和OH一般不起反應(yīng)。電鍍液中加氨水或 NaCN的原因：使Zn2+離子濃度很小，鍍速慢，鍍層才能致密、光亮。D、電解冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等。E、電解精煉銅：粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，電解液含有Cu2+。銅前金屬先反應(yīng)但不析出，銅后金屬不反應(yīng)，形成 “陽(yáng)極泥”。 D基礎(chǔ)與能力訓(xùn)練1鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是A2H+2e = H2BFe2+2e = FeC2H2O+O2+4e = 4OH- DFe3+e = Fe2+2以下現(xiàn)象與電化腐蝕無(wú)關(guān)的是A黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生

16、銅綠 B生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 C銹質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹 D銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后表面變暗 3A、B、C是三種金屬,根據(jù)下列、兩個(gè)實(shí)驗(yàn),確定它們的還原性強(qiáng)弱順序?yàn)閷與B浸在稀硫酸中用導(dǎo)線相連,A上有氣泡逸出,B逐漸溶解電解物質(zhì)的量濃度相同的A、C鹽溶液時(shí),陰極上先析出C(使用惰性電極)AA>B>C BB>C>A CC>A>B DB>A>C 4將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，一組插入濃HNO3溶液中，一組插入稀NaOH溶液中，分別形成了原電池，則在這兩個(gè)原電池中，正極分別為AAl片、Cu片 BCu片、Al片 CAl片、Al片 DC

17、u片、Cu片5工業(yè)上為了除去含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法：往工業(yè)廢水中加入適量的食鹽水12g/L；以鐵作為電極進(jìn)行電解：鼓入空氣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標(biāo)準(zhǔn)。其原理是：將Cr2O72-離子還原為可溶性三價(jià)鉻離子；在電解除鉻過(guò)程中，溶液的pH不斷升高，使工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性，再把三價(jià)鉻離子變成不溶性氫氧化物除去。根據(jù)上述原理回答下列問(wèn)題：(1)用鐵作為電極電解時(shí)，電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極 ，陰極 ；加入食鹽的目的是 。(2)在水溶液中將Cr2O72-離子還原成Cr3+離子的還原劑為溶液中的 離子，此氧化還原反應(yīng)的離子方程式是 。6人們應(yīng)用原電池原理制

18、作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池即為廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面的實(shí)用電池，請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息，填寫(xiě)空格。（1）電子表和電子計(jì)算器中所用的是鈕扣式的微型銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解液為KOH溶液。工作時(shí)電池總反應(yīng)為：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。 工作時(shí)電流從 極流向 極（兩空均選填“Ag2O”或“Zn”）。 電極反應(yīng)式為：正極 ，負(fù)極 。 工作時(shí)電池正極區(qū)的pH （選填“增大”“減小”或“不變”）。（2）蓄電池在放電時(shí)起原電池作用，在充電時(shí)起電解池的作用。愛(ài)迪生蓄電池放電充電分別在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。 放電時(shí)，正極為 。正極的電極反應(yīng)式為 。充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為 。該蓄電池中的電解質(zhì)溶液應(yīng)為 （選填“酸性”或“堿性”）溶液。7.氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電 池的總 反應(yīng)式是：(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2根據(jù)此反應(yīng)式判斷下列 敘述中 正確的是（ ）A電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大 B電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C電池充電時(shí)，氫元素被還原 D電池放電時(shí)，H2是負(fù)極8鎳鎘（Ni-Cd）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣