广东省高考化学二轮 上篇 专题8 电化学原理自查课件

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专题八 电化学原理
[最新考纲] 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,金属腐蚀的危害及其防止
措施。
1.原电池、电解池的判定
(1)根据概念判定
原电池:化学能⇒电能 电解池:电能⇒化学能
如:二次电池使用过程的分析,其中放电过程是将化学 能
自建
必考点一 原电池原理及电极反应式的书写
[突破 核心考点] 有关原电池的易错易混辨析 1.原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,负极发
生氧化反应,正极发生还原反应,一般将两个电极反应中得 失电子的数目写为相同,相加便得到总反应方程式。 2.不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动,但从宏观上讲 其在溶液中各区域的浓度基本不变。
(3)钢铁吸氧腐蚀过程 负 正极 极: :O22F+e-2H42eO-+==4=e2-F=e=2+=4OH- Fe(OH)3―→Fe2O3·xH2O(铁锈)
―→Fe(OH)2
+―+―HO2→O2
自悟 1.两种活泼性不同的金属组成原电池,活泼性强的金属一定作
负极吗? 提示 不一定,还要看电解质溶液,如原电池Mg-Al- NaOH溶液中金属铝作负极,而原电池Mg-Al-HCl溶液中 金属铝作正极;原电池Fe-Cu-HCl溶液中Fe作负极,而原 电池Fe - Cu - HNO3(浓)中Fe作正极。
转电
原电池

变化成学 能,为电解池 反应。充电过程是将 能转变成
能,为
反应。
电解
(2)根据有无外原接电电源判定:有外接电源的为
池,无外
接电源的为
池。
2.电极的判定 (1)原电池正、负极的确定
说明:自己整理正极判断方法
(2)电解池阴、阳极的判定
说明:自己整理阳极判断方法:
3.金属的腐蚀 (1)干燥的环境下以 化学腐蚀为主,一般情况下以 电化学 腐 蚀为主。 (2)金属腐蚀快慢的规律 电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的腐蚀 > 有防腐措 施的腐蚀。
( )。
A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-===H2↑+2OH- B.电解结束时,右侧溶液中含 IO3- C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2O=通==电==KIO3+ 3H2↑ D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化 学反应不变
[科学审题] 审题干:
左侧为阳极,反应: ①左侧溶液变蓝⇒2右I-侧-为2e阴-=极==,I2反应:
②由于金属活动性Zn>Fe>Cu,锌片或铁片作负极,由于Zn或 Fe直接与CuSO4溶液接触,工作一段时间后,负极本身被腐蚀 或氧化,失去金属光泽,质量减轻,蓝色变浅。 ③带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触,二 者不会直接发生置换反应,化学能不会转化为热能,几乎全部 转化为电能;而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触,两 者会发生置换反应,部分化学能转化为热能,化学能不可能全 部转化为电能。 (2) 由 牺 牲 阳 极 的 阴 极 保 护 法 可 得 , 铁 片 作 正 极 ( 阴 极 ) 时 被 保 护,作负极(阳极)时被腐蚀,所以应选择比铁片更活泼的锌作负 极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。
2.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反
应为:CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+。下列
有关说法正确的是
( )。
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C . 电 池 反 应 的 化 学 方 程 式 为 : CH3CH2OH + O2===CH3COOH+H2O D.正极上发生的反应为:O2+4e-+2H2O===4OH-
4.(2013·广东肇庆二模)“固体离子导体”是因为离子能在固
体中迁移传递电荷。如下图,空气中的O2与AlI3在聚四氟乙 烯膜中反应生成I2,I2与Ag形成原电池,在RbAg4I5晶体中 迁移的离子全是Ag+。下列说法中错误的是(双选) ( )。
A.电流从银电极流向石墨电极 B.Ag+从上往下移动 C.石墨电极为正极,银电极为负极 D.银电极的电极反应是:Ag-e-===Ag+ 解析 由图示分析可知Ag失去的电子在外电路移动到石墨电 极,因此石墨电极为正极,银电极为负极。电流应从石墨电极 流向银电极,Ag+从下向上移动。 答案 AB
【题组】
1.(2013·大连测试)用惰性电极实现如下电解过程,下列说法
正确的是
( )。
A.电解稀硫酸溶液实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液要消耗OH-,故溶液pH减小
C. 电 解 硫 酸 钠 溶液 , 在 阴极 上 发 生反 应 : 4OH- - 4e-
===2H2O+O2↑ D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的
2.在原电池外部,电子由负极沿外电路流向正极,而在原电池 内部,电子由正极流向负极吗?电解池的情况又是怎样? 提示 原电池中电子由负极沿外电路流向正极,在原电池内 部,没有电子的流动,而是离子的移动;在电解池中,电子 由电源负极流向阴极,由阳极流向电源正极,在电解池内 部,没有电子的流动,而是离子的流动。即“电子走陆路, 离子走水路”。
3.原电池反应中,负极材料不一定与电解质溶液发生反应。如 燃料电池的负极为惰性电极,就不和电解质溶液反应。
4.在书写电极反应式时,不要只关注得失电子,而忽略电解质 溶液中的某些微粒也有可能参加反应。如酸性氢氧燃料电池 中的正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,而不是O2+ 4e-===2O2-或O2+4e-+2H2O===4OH-。
3.(2013·合肥质检)图甲和图乙是双液原电池装置,由图可以
判断下列说法错误的是
( )。
A.甲图电池反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)===Co(s)+ Cd2+(aq) B.反应2Ag(s)+Cd2+(aq)===Cd(s)+2Ag+(aq)能发生 C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性 D.图乙中当有1 mol电子通过外电路时,正极有108 g Ag析出 解析 题图中两个装置都是原电池,根据电池中标明的正负极 可以判断出:图甲中Cd比Co活泼,图乙中Co比Ag活泼,则Cd 的活泼性强于Ag,B项中反应不能发生。图乙中正极反应为Ag+ +e-===Ag,当有1 mol电子通过外电路时,有1 mol Ag析出, 其质量为108 g。 答案 B
[掌握 方法技能] 原电池反应式的书写 1.一般电极反应式的书写
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
答案 (1)①
②失去金属光泽,被腐蚀或氧化,溶液蓝色变浅 ③甲 在甲装置中,两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行 的,锌与Cu2+不直接发生反应,这样可以更彻底地将反应所释 放的能量转化为电能 (2)锌片
【题组】
1.(2013·惠州模拟)以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2-)燃料
电池,具有全固态结构、能量效率高的特点,其工作原理如
解析 (1)①根据题给条件和原电池的构成条件可得: a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池,Zn作负 极,Cu作正极,Zn插入到ZnSO4(aq)中,Cu插入到CuSO4(aq) 中。 b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池,Fe作负 极,Cu作正极,Fe插入到FeSO4(aq)中,Cu插入到CuSO4(aq) 中。 c.注意,画图时要注意电极名称,电极材料,电解质溶液名称 (或化学式),并形成闭合回路。
图所示。下列说法正确的是
( )。
A.该电池工作时的总反应式为4NH3+5O2===4NO+6H2O B.固体氧化物作为电池工作时的电解质,其作用是让电子在 电池内部移动 C.电池工作时,接触面上的电极反应式为2NH3+3O2--6e- ===N2+3H2O D.外电路的电流方向为从电极a流向电极b 解析 NO不稳定易被氧化,且有毒不可能作为电池反应产物, A错;电子不能在电解质中移动,B错;外电路中的电子从负极 流向正极,通入燃料气的一极为负极,所以D错。 答案 C
必考点二 电解原理及其规律
[突破 核心考点] 电解池电极反应式的书写步骤
【真题2】 (2013·浙江理综,11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI 及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通
电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。
已知:3Iபைடு நூலகம்+6OH-===IO- 3 +5I-+3H2O 下列说法不正确的是
①完成原电池甲的装置示意图(见右图), 并作相应标注,要求:在同一烧杯中,电 极与溶液含相同的金属元素。 ②以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解 质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙, 工作一段时间后,可观察到负极 __________。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ________,其原因是__________________________________。 (2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片 的腐蚀,在(1)的材料中应选__________作阳极。 [思维提示] ①注意原电池(带盐桥)的设计,电极与电解质溶液 的一致性;②掌握原电池工作原理;③明确盐桥的作用;④学 会利用原电池工作原理进行有效防腐蚀的措施。
3.电解饱和氯化钠溶液一小段时间后(氯化钠足量),向电解液 中加入适量盐酸可以使之复原吗? 提示 根据“出什么,补什么”即加入的物质与析出的物质 相同或等价。电解时生成H2和Cl2,相当于析出“HCl”,故 应向电解液中通入适量HCl气体可使之复原。
4.电解精炼铜时,电解质溶液的成分是否发生变化?阳极减小 的质量是否等于阴极增加的质量? 提示 电解精炼铜时,阳极放电的金属除Cu外,还有比铜活 泼的杂质金属,阴极放电的只有Cu2+。 由此可知电解质溶液中Cu2+的量减少,杂质离子的量增加。 阳极减小的质量大于阴极增加的质量。
【真题1】 [2013·广东理综,33(2)(3)]化学实验有助于理解化学知识, 形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。 (1)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化 为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型 的原电池,探究其能量转化效率。限选材料:ZnSO4(aq), FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。
解析 原电池内阳离子向正极移动,A项错误;酸性溶液中,正 极电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,D项错误,转移0.4 mol电子时,消耗O2 0.1 mol,即标准状况下为2.24 L,B项错 误;正极反应式与负极反应式相加可得电池反应为CH3CH2OH +O2===CH3COOH+H2O,C正确。 答案 C
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
②阴离子交换膜电―解―→时OH-进入左侧,发生 3I2+6OH-===IO-3 + 5I-+3H2O结――束→后IO3-进入右侧。 审选项:阳离子交换膜代替阴离子交换膜→两极产生的 OH-和 I2 无法进行二次反应。
解析 左侧变蓝,说明左侧是阳极,I-在阳极放电,被氧化生成 I2,因而右侧是阴极,只能是水电离的 H+放电被还原生成 H2,其 电极反应为 2H2O+2e-===H2↑+2OH-,A 项正确;OH-通过阴 离子交换膜进入左侧与 I2 反应生成 IO- 3 ,IO3-又通过阴离子交换膜 进入右侧,B 项正确;电解 KI 的过程发生如下两个反应: ①2I-+2H2O=通==电==I2+2OH-+H2↑ ②3I2+6OH-===IO3-+5I-+3H2O ①×3+②即得总方程式,C 项正确;如果将阴离子交换膜换成阳 离子交换膜,阴极产生的 OH-将不能到达阳极区,I2 与 OH-无法 反应生成 IO- 3 ,因而 D 项错。 答案 D
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