高考化学 一轮复习 专题十一 电化学

(3)设计实例： 根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 设计的原电池为：
1.请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。 请写出电极反应式，负极___________________________， 正极____________________________________________， 并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电 路电子流向。
2.电解池(也叫电解槽) 电解池是把__电__能__转__化__为__化__学__能___的装置。
3.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)
阴极
阳极
还原反应
氧化反应
Cu2＋＋2e－===Cu 电解
CuCl2=====Cu＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
3.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)
(5)放热反应通过一定的装置可以将化学能变为电能，构成原电 池( ) (6)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离 子向正极移动( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
(5)放热反应通过一定的装置可以将化学能变为电能，构成原电 池( ) (6)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离 子向正极移动( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
专题十一 电化学
考点一 原电池工作原理与应用
1.概念：把__化__学__能__转化为__电__能__的装置。
2.形成条件
非金属导体 电解质
自发
3.工作原理[以(－)Zn|CuSO4|Cu(＋)原电池为例]
电子
Zn－2e－===Zn2＋
Zn
阴离子 (SO、OH－)
Cu 阳离子 (Cu2＋、H＋)
1.(2015·江苏化学，10，2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意 如图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.反应 CH4＋H2O催==化△==剂= 3H2＋CO，每消耗 1 mol CH4 转移 12 mol 电子 B.电极 A 上 H2 参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O C.电池工作时，CO23－向电极 B 移动 D.电极 B 上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－===2CO23－
2.(2016·新课标全国Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含 Na2SO4 废 水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜， 在直流电场的作用下，两膜中间的 Na＋和 SO24－可通过离子交 换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( ) A.通电后中间隔室的 SO24－离子向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B.该法在处理含 Na2SO4 废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品 C.负极反应为 2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液 pH 降低 D.当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2 生成
1.解题四步骤
新型化学电源题的分析策略
2.电极反应式的书写 (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① 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式② ①－②得 CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式
解析 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 SO24－离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的 OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到 H2SO4 产品，溶液 pH 减小，负极区水电离的 H＋发生还原反应生成氢 气，OH－留在负极区，该极得到 NaOH 产品，溶液 pH 增大，故 A、C 项错误，B 正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的 方程式可计算出当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2 生成，错误。 答案 B
-4
+2
解析 A 项，CH4→CO，则该反应中每消耗 1 mol CH4 转移
6 mol 电子，错误；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以
A
电极即负极上
H2
参
与
的
电
极
反
应
为
：
H2
－
2e
－
＋
CO
2－ 3
===CO2＋H2O，错误；C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，
而 B 极是正极，错误；D 项，B 电极即正极上 O2 参与的电极反 应为：O2＋4e－＋CO2===2CO23－，正确。
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总 反应式
2H2＋O2===2H2O
【助学技巧】
(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( ) (2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( ) (3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定 要发生氧化反应( ) (4)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的 原电池电流持续时间长( )
答案 Cu－2e－===Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
错因分析 (1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连成闭合回路。
考点二 电解原理及其应用
1.电解 使__电__流___通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极 引起__氧__化__还__原__反__应___的过程。
Cu2＋＋2e－===Cu
【助学技巧】 原电池正、负极判断的“五个角度”
4.化学电源 (1)一次电池(碱性锌锰干电池) 碱性锌锰干电池的工作原理如图：
Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－
(2)二次电池(以铅蓄电池为例)
①放电时的反应 a.负极反应：__P_b_＋__S__O_24_－_－__2_e_－_=_=_=_P_b_S_O__4__； b.正极反应：__P_b_O__2＋__4_H__＋_＋__S_O_24_－_＋__2_e_－_=_=_=_P__b_S_O_4_＋__2_H__2O___； c.总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a.阴极反应：__P_b_S_O__4_＋__2_e－_=_=__=_P_b_＋__S_O__24－__； b.阳极反应：__P_b_S_O__4_＋__2_H_2_O_－__2_e_－_=_=_=__P_b_O_2_＋__4_H__＋_＋__S_O_24_－__； c.总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。
5.电镀与电解精炼铜
电镀(Fe上镀Cu)
电解精炼铜
电极材料
_铜___
__粗__铜___(含Zn、Fe、Ni、Ag、 Au等杂质)
阳极
电极反应
__C_u__－__2_e－__=_=_=_C__u_2＋___
_C_u_－__2_e_－_=_=__=_C_u_2_＋_ Zn－2e－===Zn2＋ Fe－2e－===Fe2＋
(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应( ) (2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( ) (3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( ) (4)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试 纸变蓝色( ) (5)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
wk.baidu.com晰突破电解液复原易失分问题
用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原 状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般 加入阴极产物与阳极产物化合的产物。如用惰性电极电解CuSO4 溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO。 也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成 的H2SO4反应后使水量增加。
阴极
阳极
还原反应
氧化反应
Cu2＋＋2e－===Cu 电解
CuCl2=====Cu＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
【助学技巧】 电子和离子的移动方向
4.氯碱工业
(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取_N_a_O__H__、_H__2_和 __C_l_2 _ ， 并 以 它 们 为 原 料 生 产 一 系 列 化 工 产 品 的 工 业 ， 称 为 __氯__碱__工__业___。
2.用惰性电极电解100 mL CuSO4溶液一段时间后，可以通过添 加0.1 mol Cu(OH)2将溶液的量与浓度完全复原，则电解时电 路中通过的电子为( )
A.0.1 mol
B.0.2 mol
C.0.4 mol
D.0.8 mol
答案 C 错因分析 本题易错点在于不能抓住加入Cu(OH)2将溶液完全复 原这一信息，确定该电解过程分为两个过程，分别为电解CuSO4 溶液和H2O，可分别进行计算。 根据题意知，通过添加0.1 mol Cu(OH)2将溶液的量与浓度完全 复原，可知电解时Cu2＋放电完全，且电解了一部分水。由 0.1 mol Cu(OH)2可知，电解时阳极产生了0.1 mol Cu和0.1 mol H2，结合电极反应式知，通过的电子为0.4 mol。
注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶 液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电 顺序是：阳极 Cl－＞OH－；阴极 Ag＋＞Cu2＋＞H＋。③电 解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解 水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 4.分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循 原子守恒和电荷守恒。 5.最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
(3)燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
酸性
碱性
负极反 应式
2H2－4e－===4H＋
_2_H__2＋__4_O__H_－__－__4_e_－_=_=_=_4_H__2_O_
正极反 O__2＋__4_H__＋_＋__4_e_－__=_=_=_2_H_2_O_ 应式
Ni－2e－===Ni2＋
阴极
电极材料 电极反应
_铁___
__纯__铜___
___C_u_2_＋_＋__2_e_－_=_=__=_C_u___
电解质溶液
_C__u_S_O_4_溶__液___
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥
6.电冶金 (1)钠的冶炼 总反应：_2_N_a_C__l(_熔__融__)=_电_=_=解_=_=_2_N_a_＋__C__l2_↑_ 阴极反应： __2_N__a_＋_＋__2_e_－_=__=_=_2_N_a___ 阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)Mg的冶炼 总反应： _M__g_C_l_2(_熔__融__)_=电_=_=解_=_=_M__g_＋__C_l_2_↑_ (3)Al的冶炼 总反应： _2_A_l_2O__3(_熔__融__)_=电_=_=解_=_=_4_A__l＋__3_O__2↑__
答案 D
原电池的设计方法
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是： (1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一 般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属作 正极，含氧化剂对应离子的电解质溶液作电解液。 (2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐析)， 则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳 离子。
分析电解过程的思维程序
1.首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。 2.再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不
要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 3.然后排出阴、阳两极的放电顺序：
阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞ Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根 离子。
阳极（C）：2_C__l－__－__2_e_－_=_=__=_C_l_2↑_（氧化反应） (2)原理阴极（Fe）：_2_H_＋__＋__2_e_－_=_=_=__H_2_↑__（还原反应）
总反应：2_N_a_C__l＋ ___2_H_2_O_=_通_=_=电_=_=_2_N__a_O_H__＋__H_2_↑__＋__C__l2_↑