电化学学案及练习

第四章 电化学基础学案 复习目标：
1.了解电解池、原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2.了解氯碱工业、铜的电解精炼、电镀工业的化学原理。

3.能描述金属腐蚀的化学原理，知道金属腐蚀的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意
义。

4.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

教学重点：电解、原电池原理 知识梳理
一、电解原理及电解原理的应用
1.电解原理
电解池组成：（1）使电流通过电解质溶液，而在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的过程叫电解。

电解质的导电过程即是被＿＿＿过程。

（2）简述电解池的构成条件： 、
、
电极名称：与外电源的正极相连的极板叫____极，与外电源的负极相连的极板叫_____极。

（3）电解池是把 能转化成 的装置。

电解池放电规律
⑴ 电解通电时，电子从电源的_____极沿导线流入电解池的_____极，在阴极区氧化性强
的微粒先得电子，被_________。

同时，电子又从电解池的________流出，沿导线流回电源的正极，在阳极区还原性强的微粒（包括极板）先_______电子被_______。

⑵ 当极板材料（阳极）为 Au 、Pt 或C 时，还原性非常弱，此条件不被氧化称为______
电极。

当极板材料（阳极）为Cu 等金属（除了Pt 和C ），还原性强，易_______电子,易被氧化称为_______电极。

阴离子放电顺序：S 2－ > I － > Br － >Cl － > OH － > 含氧酸根> F －
阳离子放电顺序：Ag ＋ > Hg 2＋> Fe 3＋> Cu 2＋ >H ＋> Pb 2＋ >Sn 2＋ >Fe 2＋ >Zn 2＋>Al 3＋
>Mg 2＋>Na ＋ >Ca 2＋ >K ＋
注意：（1）活泼金属离子
+++++322Al Mg Na Ca K 、、、、在溶液中不会得到电子．-
---32324NO CO SO F 、、和等不会失去电子．
（2）石墨、金、铂是惰性电极，不会得失电子。

【练习】1．采用惰性电极，电解符合下列各问题的电解质的水溶液，请从
-++++--Cl Ag Ba Cu H SO NO 22243、、、、、、等离子中，选出适当的离子组合成符合要求的电解质． (1)两极分别放出22O H 和，电解质的化学式是_______________，阴极反应式是
____________ ___，阳极反应式是____ ___________．
(2)阴极析出金属，阳极析出2O ，电解质的化学式是_______________；电解的化学方程
式是_____________________ _________．
(3)两极分别放出气体，且体积为1∶1，电解质的化学式是_______________，电解的化
学方程式是________ ______________________．
2.电解原理应用
电解饱和食盐水：（1）原理：用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极，电解饱和食盐水。

阳极电极反应式为_______ _______。

阴极电极反应式为__________ ____。

总反应式为：___________ _____。

电解前向溶液中滴加酚酞，现象_____________。

（2）氯碱工业：氯碱工业所得的NaOH、Cl 2、H2都是重要的化工生产原料，进一步加工可得多种化工产品，涉及多种化工行业，如：有机合成、医药、农药、造纸、纺织等，与人们的生活息息相关。

【练习】2．关于工业生产的下列叙述，不正确的是（）。

A．将氢气和氯气混合后光照，使其反应生成氯化氢，再用水吸收得盐酸
B．工业上用电解饱和食盐水的方法制取氢氧化钠
C．以石灰石、纯碱、石英为原料，在玻璃窑中加强热制取普通玻璃
D．工业上采用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁
铜的电解精炼
粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。

阴极反应：阳极反应：
比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中，比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥。

电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。

【练习】3（2005年天津理综-12）金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+ ()
A. 阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+＋2e-＝Ni
B. 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等(05天津.12)
C. 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D. 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
电镀原理
电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

⑴阳极：阴极：电镀液：
⑵电镀过程的特点：电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变。

如：在铁制品上镀铜：阳极——阴极——电镀液——
阴极：阳极：
二、原电池、化学电源
1.原电池工作原理及应用
（1）简述原电池的形成条件：、
、
（2）原电池是把能转化成的装置。

（3）电极名称：原电池根据两极活泼性的不同，分为正极和负极。

正极：电子流____（填“出”或“入”）的一极，电极上发生________（填“氧化”或“还原”反应）。

负极：电子流____（填“出”或“入”）的一极，电极上发生________（填“氧化”或“还原”反应）。

（4）原电池原理的应用
①实验室中用稀硫酸和锌制取氢气时，加入几滴硫酸铜溶液，可以加快反应速率；
②判断金属性强弱：甲、乙两金属放在电解质溶液中组成原电池，甲作负极，甲活泼；
③防止金属腐蚀。

【练习】4、下列关于原电池的叙述中正确的是（）
Ａ．原电池能将化学能转变为电能
Ｂ．原电池负极发生的电极反应是还原反应
Ｃ．原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极
Ｄ．原电池的电极只能由两种不同的金属构成
【练习】5．下列说法或实验现象的描述不正确的是（）。

A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快
D．在原电源的负极和电解池的阴极上均发生还原反应
【练习】6、在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（）
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子流从a极到b极D．a极上发生了氧化反应
【练习】7、下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是（）
2、化学电源
（1）锌锰干电池：
酸性：
负极（锌筒）：正极（石墨）：
电池的总反应式为：
碱性：
负极（锌筒）：正极（石墨）：
电池的总反应式为：
（2）铅蓄电池：
放电（池）：
负极（）：正极（）：
总反应：
充电（池）：
阴极（）：阳极（）：
总反应：
说明：以上两种电池反应方程式书写要求理解，但能做到：告诉两电解反应能写总反应，或给出总反应能写出电极反应。

（3）氢氧燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液时）：
负极：正极：
总反应：
注意：在题目中，两电极反应放在一起时，一般将得失电子数统一起来。

思考1：该燃料电池工作时能否看到氢气燃烧时产生的淡蓝色的火焰？
思考2：如把KOH改为稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为
负极：_____ _____、正极：_______ _____
思考3：如把H2改为甲烷，KOH做导电物质，则电极反应式为：
负极：_____ _____、正极：_______ _____
【练习】8、（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )
A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为：4OH－-4e－== 2H2O+O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
【练习】9、（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。

锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)+2MnO2(s)+ H2O(l) == Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列说法错误的是（）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e—== Mn2O3(s)+2OH—(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
三、金属的腐蚀与防护：
1、金属腐蚀分为和两种。

两种腐蚀过程中有电流产生的是。

2、通常情况下，钢铁发生腐蚀时，水膜的酸性不是很强，发生的电化学腐蚀是
腐蚀。

此时，正极反应：负极反应：；
在水膜酸性较高的环境中发生则是腐蚀。

此时正极反应：
负极反应：
3.常见的防止金属电化学腐蚀的方法有：、
和。

体验高考题：
1、（2006年上海化学试题-13）．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
2、(2006年广东高考化学-16)某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。

放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。

下列说法正确的是
A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4
C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应
D．充电时，阳极反应为：Li++e-==Li
3、（2006年全国一理综-9）把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为
A．1：2：3 B．3：2：1 C．6：3：1 D．6：3：2
4、（2006年四川理综-11）下列描述中，不符合生产实际的是
A 电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B 电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C 电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D 在镀件上电镀锌，用锌作阳极
5、（2006年江苏化学-14）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。

锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应：C6Li－xe－===C6Li1－x＋xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）
正极反应：Li1－x MO2＋xLi+＋x e－===LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）
下列有关说法正确的是
A．锂离子电池充电时电池反应为C6L i＋Li1－x MO2===LiMO2＋C6Li1－x
B．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小
C．锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋xLi+＋x e－===C6L i
6、（2006年天津理综-12）我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为：4A1＋3O2＋6H2O＝4A1(OH)3，下列说法不正确的是
A 正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B 电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C 以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D 该电池通常只需更换铝板就可继续使用
7、（2006年北京理综-27）（14分）铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。

请回答：
（1）工业冶炼铝的化学方程式是。

（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是。

（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。

电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因。

③除去杂质后得氢氧化钾溶液从液体出口（填写“A”或“B”）导出。

8、（2006年重庆理综-27）（14分）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－2PbSO4＋2H2O
请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
（1）放电时：正极的电极反应式是；电解液
中H2SO4的浓度将变；当外电路通过1mol电子时，理论上负极
板的质量增加g。

（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间
后，则在A电极上生成、B电极上生成，此时铅蓄电池的
正负极的极性将。