自主招生高三化学辅导第十讲 电化学

虾对市爱抚阳光实验学校第十讲电化学————————————————————————————————————————————
一、知识补充：
1．原电池和电解池
原电池的负极是电极材料较活泼的金属，正极是电极材料较不活泼的金属。

注意：这里的“活泼或不活泼〞是相对的，判断时要与电解质溶液联系起来。

同时，要注意的是：正极材料不一要是金属，有是其他材料也可以。

如酸性解质中，Mg比Al活泼，因此Mg为负极，Al为正极；而在碱性介质中，Al比Mg 活泼，因此Al为负极，Mg为正极。

电解池要注意阳极材料。

假设阳极材料是石墨或Pt，那么为惰性电极，因此阳极反肯是电解质溶液中的阴离子迁移到阳极放电。

假设阳极材料为石墨和Pt以外的金属，那么该金属一失去电子，发生氧化反。

我们不必理会该金属是排在氢元素前的金属还是排在氢元素后的金属。

假设阳极是铁，失去电子得
Fe2+。

注意：书写电极反时，最好是正极和负极得失电子数相。

2．燃料电池
燃料电池的能量转化率〔化学能转化为电能〕较高。

在燃料电池中，电解质可以是固体电解质，也可以是液体电解质。

在通常的情况下，电解质为碱性溶液，且参与负极反。

一般情况下，燃料电池的电池反与该燃料燃烧的化学反有时相同，有时不同。

如：
①氢氧燃料电池〔电解质为KOH溶液〕
负极反：
正极反：
电池反：
②甲烷燃料电池〔电解质KOH溶液〕
负极反：
正极反：
电池反：
③熔融盐燃料电池具有高的发电效率，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在6500C 下工作的燃料电池。

负极反：
正极反：
电池反：
3．法拉第电解律
法拉第电解律反映了通电电量与电解析出物质的质量的相互关系。

其公式为：Q
F
M
m
n=
⨯
⨯，变形得：
nF
M
Q
m
⋅
=。

其中，n为金属的化合价，m为电解时溶解或析出的质量；M为金属的摩尔质量；F为法拉第常数〔即1mol电子电量〕；Q为电解过程中所通的电量，即Q=It〔I为电路的电流强度，t为通电时间〕。

4．原电池的用
〔1〕制造各种各样的电池：
在生活、生产和技术的开展中，电池发挥着越来越重要的作用，如大至宇宙、
人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、、助听器、电子手表、心脏起搏器，都离不开各式各样的电池。

〔2〕用于金属的防腐—电化学保护法
①外加电流的阴极保护法
金属氧化生成的电子流跟外加电流的方向是相反的。

只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送，因而腐蚀也就不能发生。

根据这种防护原理，要保护的金属是在阴极。

因此，这种方法叫做外加电流的阴极保护法。

例如，对钢闸门采取涂料和外加电流的防腐的方法，就可以收到明显的效果。

②牺牲阳极的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法是在要保护的设备上联结一种更易失去电子的金属或合金。

如右图所示，钢闸门的保护，有的就用这种方法。

它是用一种比铁更为活泼的金属，如锌，联结在钢闸门上。

这样，当发生电化腐蚀时，被腐蚀的是那种比铁活泼的金属，而铁被保护了。

通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下，装上一数量的锌决，来防止船壳的腐蚀，就是用的这种方法。

〔3〕用原电池原理，可以加快化学反
如纯锌与硫酸反较慢，可以往反体系中参加几滴CuSO4溶液，以加快反。

其原理是：Zn与CuSO4溶液反：Zn+CuSO4Cu+ZnSO4，这样Zn 与Cu在电解质溶液中组成了Cu-Zn原电池，加快了反。

请同学们思考：如何降低粗锌与硫酸的反速率呢？二、考试真题：
〔2021〕铅蓄电池放电反Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
以下判断正确的选项是
A、PbO2是氧化剂
B、Pb是氧化剂
C、Pb是正极
D、PbO2是负极
〔〕试写出Cu2+与I-反离子方程式。

从氧化复原反的原理和原电池的概念出发，该反中可以充当原电池正极的物质是___________，充当负极的物质是_______________；
〔2021武大〕家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反是
A、4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3↓
B、2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2↓
C、2H2O+O2+4e4OH－
D、Fe－3e Fe3+
〔2021厦大〕某设计了一节活动课，让学生从废旧干电池中回收碳棒、MnO2、NH4Cl、ZnCl2物质。

整个过程如下，请答复有关问题：
〔1〕干电池的根本构造和工作原理。

干电池的外壳是金属锌，作负极，中心碳棒〔石墨〕是正极，碳棒周围由一层纸质包裹的黑色物质，这是石墨粉和二氧化锰的混合物，纸质和锌壳之间填满了糊状白色电解液，其成分是氯化铵、氯化锌和淀粉糊。

右图为干电池的根本构造图。

干电池工作时负极上的电极反式是
______________。

正极上的电极反式是__________________〔NH4+的得电子能力大于Zn2+〕。

MnO2作去极剂〔吸收正极放出的H2，防止产生极化现象〕，该反方程式为：
H2+2MnO2Mn 2O3＋H2O。

而淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。

正极产生的NH3又和ZnCl2溶液作用：Zn2++4NH3[Zn(NH3)4]2+
〔2〕锌皮和碳棒的回收。

用钳子和剪刀剪开回收的干电池的锌铜，将锌皮和碳棒取出，并用毛刷刷干净，将电池内的黑色粉末移入小烧杯中。

〔3〕氯化铵、氯化锌的提取、检验和别离。

①如何从黑色粉末中提取NH4Cl和ZnCl2晶体的混合物？写出简要的步骤。

②设计简单的证明所得晶体中含有NH4+。

步骤：______________。

现象：______________。

有关的离子方程式：______________。

③用什么方法可将NH4Cl和ZnCl2的晶体混合物别离开？
〔4〕最后剩余的黑色残渣的主要成分是MnO2，还有炭黑和有机物。

可用灼烧的方法除去杂质，该中需要用到的主要仪器有______________。

三、仿真训练：
1．如下图：Mg Al
假设容器中盛有稀硫酸溶液，那么原电池的正极是_____________，负极是______；其电极反为：_____________；电池反为_______________；假设容器中参加NaOH溶液，那么原电池的正极是__________，负极是____________；其电极反为_______________________；电池反为__________________________；由此得出的判断原电池正、负极的结论是
______________。

如何用方法论证你的结论？
2．以下表达正确的选项是
①锌跟稀硫酸反制取氢气，参加少量硫酸铜能加快反速率
②锌层破损后，白铁〔镀锌的铁〕比马口铁〔镀锡的铁〕更易腐蚀
③电镀时，把镀件置于电镀槽的阴极
④冶炼铝时，把氧化铝参加液态冰晶成为熔融体后电解
⑤外表常易锈蚀生成Fe2O3·nH2O
A ①②③④⑤
B ①③④⑤
C ①③⑤
D ②④
3．如右图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相的
空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小
心地向烧杯滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，以下有关杠杆的偏
向判断正确的选项是〔过程中，不考虑铁丝氧化及两球的浮力变化〕
A、杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B、杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C、当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低
D、当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高
4．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按以下要求另加物质后，塞上导管塞子，时间测生成H2的体积。

甲参加50mL、pH＝3的盐酸，乙参加50mL、pH＝3的醋酸，丙参加50mL、pH＝3的醋酸及少量胆矾粉末。

假设反终了，生成的H2一样多，且无剩余的锌。

请用“＞〞、“＝〞、“＜〞答复：〔1〕开始时反速率的大小为____________；
〔2〕三支试管中参加反的锌的质量为____________；
〔3〕反终了，所需的时间为____________；
〔4〕在反过程中，乙、丙速率不同的理由是____________。

5．市场上出售的一种热敷袋中的主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量食盐水。

热敷袋在启用之前在包袋的透气材料袋外用一个不透气的塑料袋密封。

使用时翻开外边的塑料袋的口部，用手轻揉，不久就发热，即可进行热敷。

使用后会发现袋里的物质出现大量的铁锈。

试答复：
〔1〕这种热敷袋中有关发出热量的原理是什么？
〔2〕写出有关的致热的电极反方程式，并标明在何处发生这些反。

6．把两个用导线联接的铁电极放入到没有空气的溶液中，当在其中一个电极上通入氧气那么发现另一个电极开始溶解，且导线上有电流通过，而通氧气的电极周围的溶液变成了碱性。

试解释这一现象，写出电极反式，画出电池图并标出阴极、阳极及电子流动的方向。

7．家预言，燃料电池将成为20获得电力的重要途径。

因为燃料电池有很多的优点。

它的能量转化率比火力发电高一倍多，环境污染少，节能。

按燃料电池化学成分的不同，有氢、一氧化碳、联氨、醇和烃类型；按电解液的性质不同，可分为碱性、酸性、熔盐和固体电解质、高聚物电解质、离子交换膜类型。

以渗透于多孔基质惰性导电物材料为电极，用35%~50%KOH为电解液，天然气和空气为原料，构成的电池为碱性燃料电池。

请写出：
负极反：___________；正极反：___________；电池总反式：___________。

用两种或多种碳酸盐的低熔点混合物为电解质，例如Li2CO3 52%、Na2CO348%，采用吸渗粉作阴极，多孔性氧化镁作阳极，以含一氧化碳为主要成分的阳极燃料气，混有CO2的空气为阴极燃气，在6500C电池中发生电极反，这种电池在国外已经问世。

请写出有关的反式。

负极反：___________；正极反：___________；电池总反式：___________。