《金版新学案》高三化学一轮 第10章 电离平衡第三节 电化学课件 大纲人教版

(2)电解规律(惰性电极)
(3)电解池电极反应式的书写
①书写电解池电极反应式时，要用实际放电的离子表示，但书写
总电解反应方程式时，弱电解质要写分子式。如电解Na2SO4溶液：阳
极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，总：
2H2O
2H2↑＋O2↑。
②电解池电极反应式与原电池电极反应式的书写步骤相似。首先要 判断电解池的阴阳极，然后根据放电顺序判断电极反应并进行书写，如 以铅蓄电池充电时的反应为例，总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，电极反应式的书写步骤如下：
用惰性电极电解时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循 “缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极 产物的化合物。例如电解CuSO4溶液，发生反应2CuSO4＋2H2O 2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若使溶液恢复原状态，可向溶液中加入CuO， 若加入Cu(OH)2或C稀释
2．电解原理的应用
铜的电解精
粗铜
纯炼铜
镀电层金镀属铜铜
镀件
氯碱工业
电极 阳极 . CuSO4
Cu2＋
. 金属Na钛Cl 网
材料 阴极 . . Cu－2e－===Cu2＋ Cu－2e－===Cu2＋
及电 解质
电解 Cu2＋＋2e－===Cu .
质
的电解 Cu2＋＋2e－===Cu 质
碳2C钢l－－网2e－
答案： (1)①正 ②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
④16 ⑤碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH浓度增大 酸性增大，因为阳极上OH－生成O2，溶液中H＋离子浓度增加 酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液 的酸碱性 (2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变水的 电解反应
（2009·全国Ⅰ理综)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分 别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4 溶液，电极均为石墨电极。
(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c 电极质量增加。据此回答问题：
设丙中电解水的质量为x g， 由电解前后溶质质量相等可得：100×10%＝(100－x)×10.47%， x＝4.5 g，所以整个反应转移了0.5 mol电子，根据电极方程式可计算 出b电极放出的O2为0.125 mol，其体积为2.8 L，c电极上析出的铜为 0.25 mol，其质量为16 g。 ⑤甲中电解的是水，NaOH浓度增大；乙中水电离出来的OH－放电 ， H＋浓度增大；丙中电解的也是水，虽然K2SO4浓度变大，但pH不 变。 (2)铜全部析出时溶液变为H2SO4溶液，电解仍可以进行。
(1)原电池正负极的判断方法 原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极。判断正极和负极的方 法有： ①由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活 泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ②根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极，电子 流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池 的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。
(4)金属防护的方法主要有三类： ①改变金属的 组成和结构 ，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢就是一种耐 腐蚀的合金。 ②采用适当方法将 金属与介质 (主要指电解液)隔离，如喷漆、涂油、 电镀、表面钝化等。 ③采用 电化学 保护法防止金属腐蚀。如为防止大型船舶的钢铁外壳 不被腐蚀，防护方法之一是将钢铁外壳与锌块连接，人为地构成原电池， 但被腐蚀的是锌，而不是钢铁。(此法也被称为牺牲阳极保护法)，另外还可 以采用外加电源来保护金属。
===Cl2↑ 2H＋＋2e－
. ===H2↑
【自我检测】 在25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 2.5 mol·L－1CuSO4溶液，如有 0.20 mol电子发生转移，试回答下列问题： (1)阴极发生________反应，电极反应为______。 (2)阳极发生________反应，电极反应为_________________。 (3)电解后得到的Cu的质量是________，得到O2的体积(标准状况) 是________，溶液的pH是____________。
(3)反应原理
2．金属的腐蚀 (1)金属腐蚀的本质：M－ne－===Mn＋。 (2)金属腐蚀的分类：
(3)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较
发生条件 负极反应 正极反应
吸氧腐蚀
水膜呈 碱性或中性
.
Fe－2e－===Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－
.
析氢腐蚀 水膜呈 酸性 . .
. 2H＋＋2e－===H2↑
[变式训练]1.(2009·江苏单科)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构 示意图如下图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2
A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－ C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 解析： 由电池总反应方程式及原电池原理可知，充入H2的一极即a 极是负极，充入O2的一极即b极是正极；电子由负极经外电路流向正极； 电池内部阳离子即H＋移向正极，正极即b极的电极反应式应为：O2＋4H ＋＋4e－===2H2O，故A项、B项错误，D项正确。C项没有指明标准状 况，故C项错误。 答案： D
mol CO2消耗1 mol O2。 答案： B
(1)电解时的放电顺序 ①阴极放电顺序(即氧化性顺序) Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>(H＋)>Al3＋ >Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋ 说明：H＋的放电顺序有两个位置，一个是H＋(电解)，此系H＋正常 的放电顺序，另一个是(H＋)(电镀)，此系电镀条件下H＋的放电顺序。
[变式训练]2.电解原理在化学工业中有广泛应用。 如右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是 两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答 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 ①电解池中X极上的电极反应式为 ______________________________； 以X极附近观察到的现象是_____________。 ②Y极上的电极反应式为_______________； 检验该电极反应产物的方法是__________。
变化？
_____________________________________。
(3)如把H2改为甲烷，KOH作导电物质，则电极反应式为 _____________________________________。
答案： (1)H2 O2
负极：2H2＋4OH－－4e－=== 4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－
④根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发 生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。
⑤根据现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为 正极。
(2)原电池的电极反应式和总反应式的书写 原电池中： 正极 e－流入 得到e－ 发生还原反应 负极 e－流出 失去e－ 发生氧化反应 以铜、锌和稀H2SO4组成的原电池为例： 负极(Zn片)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极(Cu片)：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应) 如以上两个反应式，在电极与界面上发生的氧化反应或还原反应，称 为电极反应。
①电源的N端为__________极； ②电极b上发生的电极反应为____________________； ③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积： _____________________________________； ④电极c的质量变化是________g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液______________； 乙溶液______________； 丙溶液______________； (2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ __________________。
【自我检测】
(1)今有2H2＋O2
2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应
是______，正极通的应是________，电极反应式为_______、______。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应为______、 __________，(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何
气体
L
解析： 该燃料电池的原理为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，根 据总反应方程式可书写出电极反应方程式，负极为C6H12O6＋6H2O－24e －===6CO2↑＋24H＋，正极为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O，从电极 反应方程式易知H＋应从负极区移向正极区，从总反应方程式可见每生成1
(1)两极得失电子数相等； (2)电极反应式常用“===”，不用“―→”； (3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”。原电池的总反应 式：一般把正极和负极的电极反应式相加而得。若电解质为弱电解 质，在相加时应把离子改为相应的弱电解质。
(2010·安徽)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋， 其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O。下列有 关说法正确的是( )
②阳极放电顺序(即还原性顺序) 金属单质(除Pt、Au外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－ 用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制作的电极又叫做惰性电极，理 由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用铁、锌、铜、银等还原 性较强的材料制作的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于 其他物质发生氧化反应。
第三节 电化学
1．理解原电池原理。初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学 腐蚀及一般防腐蚀。
2．理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等反应原 理。
一、原电池原理及应用
1．原电池 (1)定义：把 化学能 转化为 电能 的装置。 (2)原电池的构成条件 ①具有 活泼性不同 的金属(或金属与导电非金属)作两个电极； ②具有 电解质 溶液； ③电极间形成 闭合回路 。 ④能自发进行氧化还原反应。
(2)负极：2H2－4e－=== 4H＋
正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 前变小，后变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===
＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
二、电解原理及应用
1．电解池 (1)定义：把 电能 转化为 化学能 的装置。 (2)电解池的构成条件：
(3)反应原理(以Pt作电极，电解CuCl2溶液为例)
解析： (1)①乙中c电极质量增加，说明c处发生的反应为：Cu2＋＋ 2e－===Cu，c电极应为阴极，则M为负极，N为正极。
②甲中放的是NaOH溶液，电解时实质上是电解水，b电极上发生的 电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。而要求算出b电极上产生 的气体体积，就必须先根据丙中K2SO4浓度的变化计算出转移电子的数 目。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则 ①X电极材料是___，电极反应式为_____。 ②Y电极材料是___，电极反应式为___。 (说明：杂质发生的电极反应不必写出)
【自我检测】 (4)如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质 量相差________，电解液的pH________(填“变小”、“变大”或 “不变”)。 答案： (1)还原 2Cu2＋＋4e－===2Cu(或Cu2＋＋2e－===Cu) (2)氧化 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (3)6.4 g 1.12 L 1 (4)12.8 g 不变