2020届高考化学二轮复习专题：电化学

2020届高考化学二轮复习专题：电化学

考点一 原电池原理及金属腐蚀

1.锌铜原电池的工作原理

图 1

电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn-2e -Zn 2+

Cu 2++2e -Cu

反应类型 氧化反应 还原反应

电子流向 由Zn 沿导线流向Cu

盐桥中 离子移向 盐桥含饱和KCl 溶液,K +移向正极,Cl -移向负极 盐桥的 作用

(1)平衡电荷

(2)避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)

2.原电池正、负极的判断方法

图

2

3.原电池电极反应式的正误判断

(1)看电极反应式是否匹配:负极发生氧化反应,正极发生还原反应。

(2)看产物在环境中能否共存:酸性电解质时电极反应式中不能出现OH-,碱性电解质时电极反应式中不能出现H+。

(3)看生成产物是否正确、是否符合守恒规律。

4.金属的腐蚀

(1)腐蚀类型的判断

①根据水膜判断:无水膜的为化学腐蚀,水膜呈酸性是析氢腐蚀,水膜呈弱酸性或中性是吸氧腐蚀。

②根据正极反应判断:有气体生成的是析氢腐蚀,氧气参与反应的是吸氧腐蚀。

(2)金属腐蚀快慢的比较

①一般来说,可用下列原则判断:电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。

②对同一金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。

③活泼性不同的两种金属,活泼性差别越大,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,金属腐蚀的速率越快。

5.燃料电池装置的分析

图3

【示例分析1】

图4-4

如图4-4所示是一种以液态肼(N

2H

4

)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型

燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。

电极判断反应式其他

信息解读

根据通入气体的性质

判断,电极乙为,电

极甲为

负极:

正极:

总反应:

导电的是,放电时,O2-

由电极移向电极

【示例分析2】

微生物燃料电池的一种重要应用就是废水处理中实现碳氮联合转化为CO

2

和N

2

,如图4-5

所示,1、2为厌氧微生物电极,3为阳离子交换膜,4为好氧微生物反应器。

图5

电极判断反应式其他

信息解读根据H+移动方向,说明电极1为、

电极2为,电解质为介质

负极:

正极:

N H4+在好氧微生物反应

器中转化为N O3-:

例1利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是( )

图6

A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能

B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H

2

+2MV2+2H++2MV+

C.正极区,固氮酶为催化剂,N

2发生还原反应生成NH

3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

变式美国斯坦福大学的工程师设计出一种从污水“提取”潜在电能的新型微生物电池,该电池能将生活污水中的有机物分解同时发电,电池结构如图4-7所示。已知a电极为惰性材料,b电极为Ag

2

O。下列说法不正确的是( )

图4-7

A.a电极是负极,b电极是正极

B.b电极发生的反应是Ag

2O+2e-+2H+2Ag+H

2

O

C.a电极每生成标准状况下2.24 L CO

2

,可向b电极转移0.1 mol电子D.高温条件下,该电池不能正常工作

考点二电解原理及金属防护

1.电解池工作原理示意图(阳极为惰性电极)

图 8

2.正确判断产物

(1)阳极产物的判断首先看电极,如果是活性电极作阳极,则电极材料失电子,电极溶解(注意:铁作阳极溶解生成Fe2+,而不是Fe3+);如果是惰性电极作阳极,则需看溶液中阴离子的失电子能力,阴离子放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH-(水)。

(2)阴极产物直接根据阳离子的放电顺序进行判断:

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。

3.电解计算破题“3方法”

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏伽德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法:

(1)根据电子守恒计算

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应方程式计算

先写出电极反应式,再写出总反应方程式,最后根据总反应方程式列出比例式计算。

(3)根据关系式计算

根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。

如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:

图 9

4.金属的电化学防护

(1)牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理:正极为被保护的金属,负极为比被保护的金属活泼的金属。

(2)外加电流的阴极保护法——电解原理:阴极为被保护的金属,阳极为惰性电极。

5.带膜电解池装置分析示例