电化学原理及应用 PPT

【解析】(2)可以根据铝的性质,先写出负极铝极的电极反应式
为=H=2=A+=l2-2e6A-eO+-l2+H82+OOO=HH=-=-+==H==32=OOO 2减H2 A-去l。负+极4H电2极O,反用应已式知,的然总后反化应简式可2得AO :l2 +3H (3O )2放热的氧化还原反应可设计成原电池。因为在碱性条件下,
CO要转化为C :CO-2e-+OH- C +H2O,根据电荷守恒和元素
守恒配平为COO 32-2e-+4OH-====OC32 +2H2O。
O
2 3
(4)正极是H2O2得到电子发生还原反应,联想到氢氧燃料电池的
()
分析:铁比锡活泼,焊接处形成的原电池中,铁作负极,更易生锈。 ×
(15)(2011·新课标全国卷)电解58.5 g熔融的NaCl,能产生标 准状况下22.4 L氯气,23.0 g金属钠。 ( × ) 分析:根据氯元素守恒,电解1 mol熔融的NaCl,产生0.5 mol氯 气,即11.2 L。 (16)(2011·山东高考)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时, 阴极上依次析出Cu、Fe、Al。 ( )
阳极。 ( )
分析:电解精炼铜时,用纯铜作阴极,电极反应为Cu2++2e-====Cu。 ×
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
(4)(2012·福建高考)Cu(CuSO4)-Zn(ZnSO4)通过盐桥构成的原 电池装置中,Cu电极上发生氧化反应。 ( × ) 分析:Cu(CuSO4)-Zn(ZnSO4)电池中,Cu作正极,发生还原反应; 要注意判断原电池装置中正、负极及明确两极发生的反应类型。 (5)(2012·四川高考)乙醇酸性燃料电池的负极反应式为
应式:
(1)MnO2的生产方式之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶
液。阳极的电极反应式是
。
(2)(2013·临沂二模)已知H2O2是一种 弱酸,在强碱性溶液中主要以H形式存
在。目前研究比较热门的Al-H2O2燃料 电池,其原理如图所示,电池总反应如下:
2Al+
====2Al +OH-+H2O
(7)(2012·山东高考)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况), 理论上需转移NA个电子。 ( ) 分析:电解NaCl溶液的阴极反应×式为2H++2e-====H2↑,故生成 1 molH2时转移2NA个电子。
(8)(2012·山东高考)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,溶液中的Cu2+向阳极 移动。 ( )
变,C选项错误;a是电解池的阴极,电极反应式为2H+O+242 e-====
H2↑,由于H+来自于水的电离,所以H+放电的同时溶液中产生了 OH-,所以滤纸的a点变红,D选项错误。
【易错警示】
电化学原理中易忽视的问题
(1)错误地根据“异性相吸”的电性理论,认为在原电池中电解
质溶液中的阳离子移向负极,阴离子移向正极。其实在原电池工
作时,阳离子移向正极,阴离子移向负极。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。
(2)错误认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池,
如燃料电池中的负极为惰性电极,该电极就不与电解质反应。
(3)原电池中的活泼金属不一定都做负极,如Mg-NaOH溶液Al构成的原电池中,Al能自发地与NaOH溶液发生氧化反应,做 负极。 (4)错误认为电解质溶液导电的原因是电子通过了电解质溶液, 在原电池内部和电解池内部,都没有电子的流动,而是离子的移 动。实际上在闭合的电路中电子只走“陆路”(导线或电极),离 子只走“水路”(电解质溶液)。
CH3CH2OH+H2O-4e-====CH3COOH+4H+,电池工作时,电解质溶液中 的H+向负极移动。 ( )
分析:原电池工作时,电解×质溶液中的阳离子向正极移动,阴离 子向负极移动。
(6)(2012·江苏高考)Zn具有还原性和导电性,可用作锌锰干电
池的正极材料。 ( × ) 分析:锌锰干电池中,锌失去电子被氧化,作电池的负极材料。
①正极3 H反O 2应式为
O
2
。
②Al电极易被NaOH溶液腐蚀,这是该电池目前未能推广使用的
原因之一,电极被腐蚀的离子方程式为
。
(3)已知反应:2CO(g)+O2(g)====2CO2(g) ΔH <0,根据原电 池原理判断该反应能否设计成燃料电池。若能,请写出当电
解质溶液为KOH溶液时的负极反应式(若不能,该空可不作
2H++2e-====H2↑
O2+2H2O+4e-====4OH-
Fe+2H+====Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2
2.金属的电化学防护:
(1)牺牲阳极的阴极保护法:
如图,保护铁,铁作___极,锌作___极。
正
负
(2)外加电流的阴极保护法: 外加直流电源,使被保护金属与电源的___极相连。
× 分析:电解过程中,溶液中的阳离子Cu2+向阴极移动,阴离子向 阳极移动。 (9)(2012·海南高考)锌与稀硫酸反应时,要加大反应速率可滴 加少量硫酸铜。 ( )
分析:锌与硫酸铜反应√生成铜,锌、铜与稀硫酸形成原电池,可 使反应速率加快。
(10)(2012·海南高考)肼(N2H4)—空气燃料电池是一种碱性电 池,该电池放电时,负极的反应式为N2H4-4e-====4H++ N2↑。
电解总反应离子方程式为 氧化
2Cl--2e-====Cl2↑
_____________________________。
电解
2Cl-+2H2O ==== 2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)电解完成后,若溶液的体积为1 L,整个电解过程中共转移
0.1 mol e-,则溶液的pH为_1_3_,若使电解质溶液复原,需通入氯
答):
。
(4)资料提示: ①将氨气通入双氧水中可发生反应:3H2O2+2NH3====N2+6H2O
ΔH<0,此反应可设计成原电池。 ②用如图所示装置电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液可以制取N2、 H2(注:电解池中隔膜仅阻止气体通过)。
上述原电池的正极反应式为
;
上述电解池的阳极反应式为
。
【解题探究】 书写电极反应式的一般步骤为(以上题第(1)问为例) (1)列物质:阳极的反应物和产物分别是____和____; (2)标得失:根据化合价的变化,可知1 moMln反2+ 应物Mn反O2应,转移了 __mol e-; (23)看环境:根据题干信息可知该电解池的环境是___性环境; (4)两守恒:根据电荷守恒和原子守恒,可得该电极酸反应式为 ________________________。 另外,对于较复杂的电极反应,可以利用总反应式减去较简单 一Mn极2++电2H极2O反-2应e-式==得==到Mn较O2复+4杂H+ 一极电极反应式的方法解决。
构成的氢氧燃料2H电2O+池O2:+负4e极-=反==应=4为OH_-_____________;正极反应为
_________________。
2H2-4e-====4H+
O2+4H++4e-====2H2O
2.电解池:
(1)电解时,a极是___极;
电极反应式为____阴___________;
b极发生_____反2H应++,2电e-=极==反=H应2↑式为_________________;
() ×
分析:碱性环境下N2H4在负极上失电子结合OH-生成N2和H2O,其 电极反应式为N2H4+4OH--4e-====4H2O+N2↑。 (11)(2012·海南高考)下列电解质溶液电解时只生成氢气和氧
气:NaOH、H2SO4、Ba(OH)2。 ( ) 分析:电解时只生成氧气和氢气,则√电解质所含阳离子在金属活 动顺序表中位于铜之前,阴离子不是简单离子应是OH-或含氧酸
分析:因忽视阳离子在阴极上的放电×顺序及Fe3+的放电实质而 造成错误;Fe3+在阴极上获得电子生成Fe2+而不是单质Fe,在水 溶液中Al3+的氧化性比H+弱。
热点考向 1 有关电化学原理的考查 【典例1】将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是
() A.Cu电极上发生还原反应 B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动 C.片刻后甲池中c(S )增大
第5讲 电化学原理及应用
一、原电池和电解池 1.原电池:
(1)上述装置中能形成原电池的是_B_,该原电池工作时,负极发
生_氧__化__反__应__,电极反应式为_C_u_-_2_e_-_=_=_=_=_C_u_2+_;正极发生_还__原__反__
___,电极反应式为_______________;电池总反应式为_______
【解析】选B。处理过程Ag2S变为单质银,质量减轻,A项错误。 银器为正极,正极发生还原反应,B项正确。Al2S3在溶液中不能 稳定存在,发生水解相互促进反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢气
体,C项错误。黑色褪去的原因是Ag2S变为单质银,不能转化为 氯化银沉淀。
热点考向 2 电极反应式的书写
【典例2】(2013·天津南开区质检)按照要求完成下列电极反
应
2Ag++2e-====2Ag
Cu+2Ag+
____________。
(=2=)=以=CKuO2H++溶2A液g 为电解质溶液,构成氢氧燃料电池的反应原理为
2H2+O2====2H2O,其中负极反应式为___________________;
正极反应式为__________________;2以H2+酸4O性H-溶-4液e-为==电==解4H质2O溶液
D.片刻后可观察到滤O纸24 b点变红色
【解题探究】 (1)电解质溶液导电的实质是什么?电子能通过电解质溶液吗? 提示:电解质溶液在电极电场的作用下,溶液中的阳、阴离子分 别向阴极和阳极移动,这时就在电解质溶液中产生了电流,所以 电解质溶液就导电了。 电解质溶液导电的过程中电子是不能通过电解质溶液的。
负
(1)(2013·北京高考)钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化: Fe-3e-====Fe3+。 ( × ) 分析:铁被腐蚀时,作负极被氧化,反应为Fe-2e-====Fe2+。 (2)(2013·北京高考)水中的钢闸门连接电源的负极,使用的
是外加电流的阴极保护法。 ( ) 分析:钢闸门和电源的负极相连,作√电解池的阴极被保护,称为 外加电流的阴极保护法。 (3)(2013·江苏高考)电解法精炼铜时,以粗铜作阴极,纯铜作
【变式训练】(2013·新课标全国卷Ⅰ)银质器皿日久表面会逐 渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故,根据电化学原理可进行如下处 理,在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中, 一段时间后发现黑色会褪去,下列说法正确的是 ( ) A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S====6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
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(2)分析本题中的电解过程,完成下表:
阴极
阳极
4H++4e-====2H2↑
4OH--4e-====O2↑+2H2O
产生气泡 电极周围变红
产生气泡
本题答案: 【解析】选A。K闭合后,甲和乙装置通过盐桥形成原电池,Zn是 负极,发生氧化反应,Cu是正极,发生还原反应,A选项正确;电子 不经过溶液,B选项错误;在原电池中阴离子由正极移向负极,盐 桥中的Cl-向甲池移动,K+向乙池移动,两池中的c(S )均不
化氢的物质的量为____mol。 0.1
(3)若用该装置给铁钉镀铜,则应用铜作_____,用铁钉作_____,
电解质溶液应为_____溶液。
阳极
阴极
CuSO4
二、金属的腐蚀与防护 1.电化学腐蚀(以钢铁的腐蚀为例):
表面水膜酸性很弱,呈中性 表面水膜酸性较强
或碱性
Fe-2e-====Fe2+
2Fe-4e-====2Fe2+
根离子。
(12)(2012·广东高考)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所 致。 ( √ ) 分析:钢是铁碳合金,钢架里的铁、碳与表面一层电解质溶液构 成了原电池,导致钢架在潮湿空气中易发生电化学腐蚀而生锈。 (13)(2012·江苏高考)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损 前更不容易生锈。 ( )
分析:铜镀层破损后,铁作×原电池的负极,更易发生腐蚀。 (14)(2012·海南高考)用锡焊接铁质器件,焊接处不易生锈。