电化学原理及其应用(专题)学案

电化学原理专题
【2018年高考考纲解读】
1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

了解常见化学电源的种类及其工作原理。

2．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。

【重点、难点剖析】
一、原电池原理及电极反应式
1．一般电极反应式的书写
列物质
—按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，
标得失
判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。

看环境
—电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。

配守恒
电极反应式应根据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。

两式加
—两电极反应式相加，与总反应的离子方程式对照验证。

验总式
2．复杂电极反应式的书写
复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式
如CH4酸性燃料电池中
CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式
CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式
二、电解原理及其规律
1．电解产物的判断
(1)阳极产物的判断
首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前的金属，包括Ag)作阳极，则电极材料本身失电子，电极溶解。

如果是惰性电极，则看溶液中的阴离子的失电子能力，阴离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH
－，其氧化产物依次对应为S、I
2、Br2、Cl2和O2。

(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋，其还原产物依次对应为Ag、Fe2＋、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。

2．电化学定量计算的方法
(1)根据总反应式计算。

先写出电极反应式，再写出总反应式，然后根据总反应式列比例式计算。

(2)守恒法计算。

用于串联电路，中电极反应物、产物及电子转移的有关计算，其依据是电路中转移的电子数守恒。

三、金属的腐蚀与防护
1.吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁为例)
2.判断金属腐蚀快慢的规律
(1)电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀(电解原理的防护>原电池原理的防护)。

(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。

(3)活动性不同的两金属，活动性越大，腐蚀越快。

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

【题型示例】
题型一原电池、化学电源
例1．【2017新课标3卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+x S8=8Li2S x（2≤x≤8）。

下列说法错误的是
A ．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S 6+2Li ++2e -
=3Li 2S 4
B ．电池工作时，外电路中流过0.02mol 电子，负极材料减重0.14g
C ．石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性
D ．电池充电时间越长，电池中Li 2S 2的量越多
【举一反三】(2016·课标全国Ⅱ，11)Mg －AgCl 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Mg －2e －===Mg 2＋
B ．正极反应式为Ag ＋＋e －===Ag
C ．电池放电时Cl －由正极向负极迁移
D ．负极会发生副反应Mg ＋2H 2O===Mg(OH)2＋H 2↑
题型二 电解原理及其应用
例2．【2017新课标2卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为24224H SO H C O -混合溶液。

下列叙述错误的是
A ．待加工铝质工件为阳极
B ．可选用不锈钢网作为阴极
C ．阴极的电极反应式为：3Al 3e Al +-+=
D ．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【举一反三】(2016·课标全国Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na 2SO 4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab 、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na ＋和SO 2－4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是( )
A ．通电后中间隔室的SO 2－
4离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大
B ．该法在处理含Na 2SO 4废水时可以得到NaOH 和H 2SO 4产品
C ．负极反应为2H 2O －4e －===O 2＋4H ＋，负极区溶液pH 降低
D ．当电路中通过1 mol 电子的电量时，会有0.5 mol 的O 2生成
【变式探究】(2015·浙江理综，11，6分)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H 2O 、CO 2混合气体制备H 2和CO 是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。

下列说法不正确的是( )
A ．X 是电源的负极
B ．阴极的电极反应式是：H 2O ＋2e －===H 2＋O 2－、CO 2＋2e －===CO ＋O 2－
C ．总反应可表示为：H 2O ＋CO 2=====通电H 2＋CO ＋O 2
D ．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
题型三 金属的电化腐蚀及防护
例3.【2017新课标1卷】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。

下列有关表述不正确的是
[]
A ．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B ．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C ．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D ．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
【举一反三】(2015·江苏化学，11，4分)下列说法正确的是( )
A ．若H 2O 2分解产生1 mol O 2，理论上转移的电子数约为4×6.02×1023
B ．室温下，pH ＝3的CH 3COOH 溶液与pH ＝11的NaOH 溶液等体积混合，溶液pH ＞7
C ．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
D ．一定条件下反应N 2＋3H 2 2NH 3达到平衡时，3v 正(H 2)＝2v 逆(NH 3)。