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答:电化学在高考中的地位非常重要,每年几乎每套高考题中都有对这部分内容的考查,主要以选择题的形式出现,也有在非选择题中与其他知识结合在一起进行考查。其中有关新型电池的原理、电极反应的书写、电解产物的判断和计算是高考命题的热点。如何学好电化学这部分显得十分重要。因为这部分与现实联系紧密,所以建议同学根据考题的类型结合教材,有步骤地学习。如下是对化学中有关电源考点的解析,可以作为参考。

一、电池类型的判断依据:

1.根据反应是否自发发生。原电池中发生的反应一定属于自发的氧化还原反应,电解池中发生的反应一般属于非自发的氧化还原反应。如

Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2↑是非自发的反应,利用了电解池的原理(铜作阳极,活泼金属的可溶性盐作电解质)。

2.根据构成条件,即是否有外加电源(有外加电源的是电解池)和电极材料(电极为同种材料的电池一般为电解池)。

二、能量的转化:

原电池是由化学能转化为电能的装置,而电解池是由电能转化为化学能的装置。在可充电电池中,放电过程是化学能转化为电能的过程,即原电池;充电过程是电能转化为化学能的过程,即电解池。

三、电流和电子的流向、离子的移动方向:

四、电极的判断:

根据“三”,即电流的流向、电子的流向、离子的移动方向,可判断电极。

以下三点也是电极判断常用的依据:

1.根据反应类型判断:发生氧化反应的一极是原电池的负极或电解池的阳极;发生还原反应的一极是原电池的正极或电解池的阴极。

2.根据总反应式中元素化合价的升降判断:

元素化合价升高的一极为原电池的负极或电解池的阳极;元素化合价降低的一极为原电池的正极或电解池的阴极。

3.根据反应现象判断:

在原电池中,负极一般参与反应,质量减小;正极上常有气体放出或有固体附着。

在电解池中,活性电极(除Pt、Au以外的金属)为阳极时,电极要溶解。在高中阶段,阳极放出的气体一般是氧气或氯气,阴极放出的气体一般是氢气。

向电解质溶液中加入指示剂,根据电极附近溶液颜色的变化也可判断电极。

另外,对于原电池来说,还可根据两极材料的活泼性顺序判断:较活泼的金属为负极。但也有例外,如Cu、Al在浓硝酸中,Cu为负极,因为Al在浓硝酸

中钝化,发生的总反应为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。又如Mg、Al在NaOH溶液中,Al为负极,因为Mg不与NaOH溶液反应,发生的总反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。

对于电解池来说,还可用与外电源的连接方式判断:与外电源的正极相连的电极是电解池的阳极,与外电源的负极相连的电极是电解池的阴极。

五、电极反应式的书写:

1.原电池:

书写步骤如下:①写出总反应方程式;②根据总方程式中元素化合价的升降判断出正、负极发生反应的物质;③写出较容易写的一极的反应式;④用总反应方程式减去第三步写出的反应式,即得另一极的电极反应式。同时还要注意反应环境。

例如:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,在正、负极发生反应的物质分别是PbO2、Pb,负极反应比较容易写。

负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4(SO42-分布在整个电解质溶液中,Pb失电子得到的Pb2+与SO42-结合生成难溶的PbSO4)

正极:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O

注意:一般地,负极反应容易写。但对有氧气参与的反应,正极反应容易写:在碱性介质中,正极反应式与吸氧腐蚀的反应式相同,即O2+2H2O+4e-=4OH-;在酸性介质中,O2+2H2O+4e-+4H+=4OH-+4H+,即O2+4e-+4H+=2H2O。

2.电解池:

根据放电规律来写:

阳极:活性电极(除金、铂以外的金属):电极失电子

惰性电极(按还原性强弱顺序放电):S2-﹥I-﹥Br-﹥Cl-﹥OH-﹥含氧酸根离子﹥F-

阴极(按氧化性强弱顺序放电):Ag+﹥Fe3+﹥Cu2+﹥H+,Fe3+放电得Fe2+,含有H以前的金属(金属活动性顺序表)对应阳离子的溶液中一般是H+放电(电镀除外)。

例如:用惰性电极电解CuSO4溶液,阳极反应式:4OH--4e-=O2↑+2H2O,阴极反应式:2Cu2++4e-=2Cu;若阳极改为铜,则阳极反应式为Cu-2e-= Cu2+,可认为是电镀池;若阳极改为粗铜,阴极改为纯铜,则该电池为电解精炼池。

注意:反应环境。如以铁为阳极,电解NaOH溶液,阳极反应式为

Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2,阴极反应式为2H++2e-= H2↑。

3.可充电电池:

例如Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O

正负极反应式已在上面写出。分析该反应可知,阳极的反应物即是正极的产物,阴极的反应物即是负极的产物。

阳极:PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+4H++SO42-,阴极:PbSO4+2e-= Pb+SO42-

由电极反应式可知,在可充电电池中,放电时的正极与充电时的阳极是同一电极,放电时的负极与充电时的阴极是同一电极。充电时,外电源的正极连接可充电电池的阳极,即是可充电电池的正极;外电源的负极连接可充电电池的阴极,即是可充电电池的负极。

六、电极附近或溶液中酸碱性的变化:

电极附近酸碱性的变化根据电极反应式来判断,溶液中酸碱性的变化根据总反应方程式来判断。如铅蓄电池中,根据电极反应式判断正极附近的酸性减弱,阳极附近的酸性增强;根据总反应方程式判断放电时酸性减弱,充电时酸性增强。

七、电解质溶液的复原:

关键是看电解时有哪些元素的原子以什么比例脱离了溶液体系,复原时应以相应比例补充这些元素的原子。

如:用惰性电极电解CuSO4溶液,阳极放出了O2,阴极析出了Cu,n(Cu):n(O)=1:1,所以应补充CuO,而不是Cu(OH)2(相当于多加了H2O)。

八、有关电解的计算:

通常是求电解后某产物质量、气体的体积、转移的电子数目、溶液的pH以及溶质的物质的量浓度等。解答此类题目的方法有两种:一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解;二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。以电子守恒较为简便。

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