第三單元第21講電化學(xué)基礎(chǔ)

1、第 21 講 電化學(xué)基礎(chǔ)考綱定位選項(xiàng)示例1.了解原電池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2了解常見(jiàn)的化學(xué)電源的種類及工作原理。3了解電解池的工作原理及應(yīng)用，能寫(xiě)電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。4發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、危害及防止措施。1.在外電路中，電子從負(fù)極流向正極。(2010年廣東高考T23C)2氯堿工業(yè)中，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)為：2Cl2e=Cl2。(2011年廣東揭陽(yáng)模擬T12D) 3海輪外殼上鑲?cè)脘\塊，可減緩船體的腐蝕。(2011年廣東湛江模擬T12B) 一、原電池1概念把_轉(zhuǎn)化為_(kāi)的裝置。2構(gòu)成條件(1)兩個(gè)_電極。(2)將兩個(gè)電極插入_中。(3)用導(dǎo)線連接電極形成_。(4)具有自發(fā)進(jìn)

2、行的_?；瘜W(xué)能電能活潑性不同的電解質(zhì)溶液閉合回路氧化還原反應(yīng)3工作原理(以鋅銅原電池為例)圖 3211電極名稱負(fù)極正極電極材料_電極反應(yīng)_反應(yīng)類型_電子流向由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極ZnCuZn2e=Zn2Cu22e=Cu氧化反應(yīng)還原反應(yīng)二、化學(xué)電源 1堿性鋅錳干電池一次電池負(fù)極：_；正極：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。電池反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。Zn2OH2e=Zn(OH)22鉛蓄電池二次電池(1)構(gòu)造：負(fù)極：鉛；正極：二氧化鉛；電解質(zhì)溶液：硫酸溶液。(2)電極反應(yīng)。負(fù)極：_； 電池反應(yīng)：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O。 (3)優(yōu)點(diǎn)：

3、鉛蓄電池是二次電池，可多次充電，反復(fù)利用。3氫氧燃料電池(堿性介質(zhì)中)(1)構(gòu)造：負(fù)極：氫氣；正極：氧氣；電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液。(2)電極反應(yīng)。負(fù)極：_。正極：_。電池反應(yīng)：_。(3)優(yōu)點(diǎn)：_(寫(xiě)一條)。 2H24OH4e=4H2O O24e2H2O=4OH 2H2O2=2H2O能量利用率高、無(wú)污染、原料來(lái)源廣泛等三、電解池1電解原理(1)電解：使_通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在_引起_的過(guò)程。(2)電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(3)電極名稱與電極反應(yīng)。與電源正極相連的為_(kāi)，發(fā)生_。與電源負(fù)極相連的為_(kāi)，發(fā)生_。(4)電解池的構(gòu)成：直流電源、電極、電解質(zhì)、閉合回路。電流陰、陽(yáng)兩

4、極氧化還原反應(yīng)陽(yáng)極氧化反應(yīng)陰極還原反應(yīng)2電解 CuCl2 溶液圖 3212陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2；陰極：Cu22e=Cu?？偡磻?yīng)：CuCl2 CuCl2。電解四、電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng)。 陽(yáng)極：_；陰極：_。(2)總反應(yīng)式：_。(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制_、_和_。2Cl2e=Cl22H2e=H22NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2電解氫氣氯氣燒堿2電鍍或電解精煉銅(1)兩極材料：待鍍金屬或精銅作_；鍍層金屬或粗銅作_。(2)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：_；陰極：_。3冶煉金屬(以冶煉 Na 為例)(1)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：_；陰極：_。(2)總反應(yīng)式：_。(3)應(yīng)用：冶煉_等活潑金

5、屬。陰極陽(yáng)極Cu2e=Cu2Cu22e=Cu2Cl2e=Cl22Na2e=2Na2NaCl(熔融) 2NaCl2 電解鈉、鎂、鋁 五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1金屬的腐蝕金屬與周?chē)臍怏w或液體物質(zhì)發(fā)生_反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質(zhì)：_。(1)化學(xué)腐蝕：金屬與接觸的物質(zhì)直接發(fā)生_而引起的腐蝕。(2) 電 化 學(xué) 腐 蝕 ： 不純的金屬 跟 電 解 質(zhì) 溶 液接觸發(fā)生_反應(yīng)，較活潑的金屬被氧化的腐蝕。(3)兩種腐蝕往往_發(fā)生，但_腐蝕更普遍，速度快，危害更重。氧化還原金屬被氧化化學(xué)反應(yīng) 原電池 同時(shí)電化學(xué)2電化學(xué)腐蝕的分類(以鐵的腐蝕為例)_腐蝕_腐蝕條件水膜_水膜_電極反應(yīng)負(fù)極(Fe)_正

6、極(C)_總反應(yīng)_普遍性_腐蝕更普遍析氫吸氧呈酸性呈中性或弱酸性Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe22H2e=H2O24e2H2O=4OHFe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2吸氧3.金屬的防護(hù)方法(1)加防護(hù)層，如_。(2)改變_。(3)電化學(xué)保護(hù)法。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法利用_原理，_極被保護(hù)。如在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干較活潑的金屬如鋅，讓被保護(hù)的金屬作原電池的正極。外加電流的陰極保護(hù)法利用_原理，_極被保護(hù)。如用被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作陰極，惰性電極作陽(yáng)極，外接直流電源。涂油漆、覆蓋陶瓷、電鍍、金屬鈍化等金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如將普通鋼制成不銹鋼原電池正電解池陰【基礎(chǔ)導(dǎo)練】1用銅

7、片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U型管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()。在外電路中，電流由銅電極流向銀電極；正極反應(yīng)為：Age=Ag；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作；將銅片浸入 AgNO3 溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同。ABCD答案：C 解析：在原電池中，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬Cu作負(fù)極，而Ag作正極，電流由正極流向負(fù)極；負(fù)極反應(yīng)式：Cu2e=Cu2；正極反應(yīng)式：2Ag2e=2Ag；總反應(yīng)式：Cu2Ag=2AgCu2；取出鹽橋后形成斷路，原電池停止工作。2可用于電動(dòng)汽車(chē)的鋁空氣燃料電池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH

8、 溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是()。A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為： C以 NaOH 溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的 pH 保持不變D電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極O22H2O4e=4OH B以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Al3OH3e=Al(OH)3答案：A 解析：無(wú)論在中性還是堿性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)都為：O22H2O4e=4OH，負(fù)極反應(yīng)，中性條件下：Al3OH3e=Al(OH)3，堿性條件下：Al4OH3e= 2H2O(堿性條件下，電解質(zhì)NaOH參與反應(yīng)被消耗，pH減小)；外電路中電子由負(fù)極流

9、向正極。=Ni(OH)2OH，故答案選 D。解析：充電時(shí)與外界電源正極相連的為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，而該極在放電時(shí)發(fā)生的是還原反應(yīng)，即 NiO(OH)H2Oe 3(2011年全國(guó)高考)一種充電電池放電時(shí)的電極反應(yīng)為：H22OH2e=2H2O；NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH。當(dāng)為電池充電時(shí)，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是()。DAH2O的還原 BNiO(OH)的還原CH2的氧化 DNi(OH)2的氧化4下列說(shuō)法正確的是()。A金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被還原的過(guò)程B 鋼鐵吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為：2H2OO24e=4OHC鍍鋅鐵皮的鍍層損壞后，鐵更容易腐蝕D氯堿工業(yè)中，陽(yáng)極發(fā)生

10、的反應(yīng)為：2Cl2e=Cl2解析：A 中金屬腐蝕是被氧化；B 中鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，氧氣在正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)；C 中鍍鋅鐵皮的鍍層損壞后，形成鋅鐵原電池，鋅作負(fù)極被腐蝕，鐵被保護(hù)。D圖 3213 5Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取Cu2O的電解池示意圖如圖3213，電解總反應(yīng)：2CuH2O=Cu2OH2。下列說(shuō)法正確的是()。A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極D當(dāng)有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有 0.1 mol Cu2O 生成解析：銅與直流電源正極相連作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；石墨作陰極，水電離出的氫離子放電生成氫氣；生成 0.1 mol

11、 Cu2O轉(zhuǎn)移電子 0.2 mol。答案：A考點(diǎn) 1 原電池工作原理及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1原理圖示圖 32142原電池的判定方法(1)先分析有無(wú)外接電源，有外接電源者為電解池，無(wú)外接電源者可能為原電池；再依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“四看”：一看電極，兩極為導(dǎo)體且活潑性不同(燃料電池的電極一般為惰性電極)；二看溶液，兩極插入電解質(zhì)溶液中；三看回路，形成閉合回路或兩極接觸；四看本質(zhì)：有無(wú)氧化還原反應(yīng)發(fā)生。(2)多池相連。無(wú)外接電源時(shí)，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看作是電解池。3正、負(fù)極的判斷在書(shū)寫(xiě)原電池的電極反應(yīng)式時(shí)，首先應(yīng)正確判斷兩個(gè)電極哪個(gè)是正極，哪個(gè)是負(fù)極。常見(jiàn)的

12、判斷方法有：(1)根據(jù)電極材料判斷：相對(duì)活潑的電極作負(fù)極，相對(duì)不活潑的電極作正極。(2)根據(jù)電子和電流流向判斷：電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極(注意：溶液中無(wú)電子)，電流由正極經(jīng)外電路流向負(fù)極。(3)根據(jù)電解質(zhì)溶液中的陰、陽(yáng)離子遷移方向判斷：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。(4)根據(jù)電極反應(yīng)類型判斷：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(5)根據(jù)現(xiàn)象判斷：負(fù)極質(zhì)量減少，變細(xì)；正極質(zhì)量增加，或有氣泡產(chǎn)生。4電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，首先正確判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物的價(jià)態(tài)變化寫(xiě)出轉(zhuǎn)移電子數(shù)，再結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒配平電極反應(yīng)式。兩個(gè)電極反應(yīng)

13、式相加則得總反應(yīng)式。(1)根據(jù)電極反應(yīng)式寫(xiě)出總反應(yīng)式。使兩個(gè)電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等后，將兩式相加，消去相同的化學(xué)式。(2)根據(jù)總反應(yīng)式寫(xiě)電極反應(yīng)式一般分為四個(gè)步驟：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。 注意：(1)一些復(fù)雜原電池反應(yīng)需考慮： 負(fù)極反應(yīng)生成的陽(yáng)離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)作為反應(yīng)物寫(xiě)入負(fù)極反應(yīng)式中。 若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH；若電解質(zhì)溶液為酸性，則H必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，O2生成水。 (2)若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的電極反

14、應(yīng)式，然后在電子轉(zhuǎn)移守恒的基礎(chǔ)上，將總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，即得到較難寫(xiě)出的電極反應(yīng)式?！纠?1】(2010 年廣東高考，雙選)銅鋅原電池(如圖 3215)工作時(shí)，下列敘述正確的是()。圖 3215思路指導(dǎo)：該圖為原電池，活潑金屬鋅作負(fù)極，失去電子，電子通過(guò)導(dǎo)線傳遞到正極銅片上，在正極溶液中銅離子得電子，負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2，正極反應(yīng)為：Cu22e=Cu，外電路電子由負(fù)極流向正極，內(nèi)電路鹽橋中陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。解析：A 項(xiàng)，活潑金屬鋅作負(fù)極；D 項(xiàng)，鹽橋中陽(yáng)離子向答案：BCA正極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2B電池反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2CuC在外電路中，電子從負(fù)極

15、流向正極D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液 正極移動(dòng)，故K應(yīng)移向CuSO4溶液。在原電池中，外電路由電子定向移動(dòng)導(dǎo)電，電子總是從負(fù)極流出，流入正極；內(nèi)電路由離子的定向移動(dòng)導(dǎo)電，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。離子的移動(dòng)方向可由電性的同性相斥，異性相吸原理理解?！纠?2】鎳鎘(NiCd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為 KOH 溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()。 B充電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程C放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變D放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的 OH向正極移動(dòng)Cd2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2。A充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)：Ni

16、(OH)2eOH= NiOOHH2O思路指導(dǎo)：二次電池首先需要判斷什么情況下是原電池，什么情況下是電解池，二次電池充電時(shí)是電解池，放電時(shí)是原電池。充電和放電是在兩種不同的條件下發(fā)生的，充電是在外接電源條件下發(fā)生的非自發(fā)氧化還原反應(yīng)， 放電是在無(wú)外接電源條件下發(fā)生的自發(fā)氧化還原反應(yīng)。答案：A 解析：本題是考查常見(jiàn)的鎳鎘(NiCd)可充電電池的工作原理。由充電時(shí)方程式中的Cd和Ni的化合價(jià)的變化可知，充電時(shí)Ni(OH)2作陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液為KOH，所以電極反應(yīng)式為：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O；Cd(OH)2作陰極，Cd(OH)22e=Cd2OH；充電的過(guò)程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)，

17、Cd作負(fù)極，Cd2e2OH=Cd(OH)2，Cd周?chē)腸(OH)下降，OH向負(fù)極移動(dòng)。原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)問(wèn)題原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。因此，對(duì)于具體的問(wèn)題要具體分析，不能想當(dāng)然，否則會(huì)落入出題者的陷阱中。如：鐵、銅和濃硝酸組成的原電池，雖然鐵的活潑性比較強(qiáng)，但鐵與濃硝酸發(fā)生鈍化，形成保護(hù)膜阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，而銅可以和濃硝酸發(fā)生反應(yīng)，因此銅作負(fù)極，鐵作正極。鎂、鋁和氫氧化鈉溶液組成的原電池，作為負(fù)極的應(yīng)該是鋁，而不是鎂?！咀兪接?xùn)練】1(2011 年廣東高考)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖3216 裝置，下列敘述不正確的是()。Aa 和 b 不連接

18、時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出Ba 和 b 用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生反應(yīng)為： C無(wú)論 a 和 b 是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色Da 和 b 分別連接直流電源的正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2向銅電極移動(dòng)Cu22e=Cu圖 3216 答案：D 解析：A項(xiàng)，a和b不連接時(shí)，雖然沒(méi)有構(gòu)成原電池，但鐵片會(huì)和硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)，鐵片上會(huì)有銅析出；B項(xiàng)，a和b用導(dǎo)線連接時(shí)，構(gòu)成原電池，銅片為正極：Cu22e=Cu；C項(xiàng)，無(wú)論a和b是否連接，總反應(yīng)式都是鐵和硫酸銅反應(yīng)，所以鐵片會(huì)溶解且溶液由藍(lán)色逐漸變成淺綠色；D項(xiàng)，a和b分別連接直流電源的正、負(fù)極，形成電解池，電子由負(fù)極流向b，故Cu2向

19、b即鐵片移動(dòng)，在此得電子Cu22e=Cu。2高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn不正確的是()。2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列敘述答案：C3(2011 年廣東佛山模擬，雙選)一種甲醇、氧氣和強(qiáng)堿溶液作電解質(zhì)的新型手機(jī)電池，可連續(xù)使用一個(gè)月。該電池反應(yīng)為：2CH3OH3O24OH確的是()。 A充電時(shí)陰極發(fā)生氧化反應(yīng) B放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)為：CH3OH8OH6eC通入0.25 mol氧氣并完全反應(yīng)后，有0.5 mol電子轉(zhuǎn)移D放電一段時(shí)間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH升高解析：充電

20、時(shí)陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，通入 1 mol 氧氣，轉(zhuǎn)移 4 mol 電子，故通入 0.25 mol 氧氣，應(yīng)有 1 mol 電子轉(zhuǎn)移。答案：BD考點(diǎn) 2 原電池原理的應(yīng)用1比較不同金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱根據(jù)原電池原理可知，在原電池反應(yīng)過(guò)程中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或碳棒)作正極。若有兩種金屬 A 和 B，用導(dǎo)線將 A 和 B 連接后插入稀硫酸中，一段時(shí)間后觀察到 A 極溶解，而 B 極上有氣泡冒出，則說(shuō)明 A 是負(fù)極，B 是正極，A 的活潑性比 B 強(qiáng)。2加快化學(xué)反應(yīng)速率原電池可以加快化學(xué)反應(yīng)速率。如鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量硫酸銅，形成銅鋅原電池，加快反應(yīng)

21、的進(jìn)行。3設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的四個(gè)條件。具體方法是：(1)首先將氧化還原反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)。(2)結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料(負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用活動(dòng)性比負(fù)極差的金屬即可，也可以選用石墨)及電解質(zhì)溶液。浸泡在含有 Zn2的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2電解質(zhì)溶液的選擇。電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)，因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間用鹽橋連接)，則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與相應(yīng)電極材料相同的陽(yáng)離子。如在銅硫酸鋅構(gòu)成的原電池中，負(fù)極鋅 的電解質(zhì)溶液中。電解

22、材料的選擇。在原電池中選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作負(fù)極；氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作正極。并且原電池的正極必須導(dǎo)電。電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強(qiáng)的非金屬材料如H2，CH4等等)。(3)按要求畫(huà)出原電池裝置圖。【例 3】鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?1)寫(xiě)出 FeCl3 溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫(huà)出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_。(3)腐蝕銅板后的混合溶液中，若 Cu2、Fe3和Fe2的濃

23、度均為 0.10 molL1，請(qǐng)參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡(jiǎn)述除去 CuCl2溶液中Fe3和Fe2的實(shí)驗(yàn)步驟_。(4)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請(qǐng)從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_。離子氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH氫氧化物沉淀完全時(shí)的pHFe31.93.2Fe27.09.0Cu24.76.7提供的藥品：Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO和Cu 思路指導(dǎo)：根據(jù)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)式，設(shè)計(jì)原電池，畫(huà)出裝置圖；Fe2除雜時(shí)常先把它氧化成Fe3，再調(diào)節(jié)pH至

24、3.24.7，除掉Fe3同時(shí)不會(huì)沉淀Cu2。 解析：(1)Fe3具有強(qiáng)氧化性，可以把一些金屬單質(zhì)如鐵、銅等氧化成相應(yīng)的離子，F(xiàn)e3腐蝕銅制電路板利用的就是這個(gè)原理，反應(yīng)的離子方程式是：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。 (2)由反應(yīng)2Fe3Cu=2Fe2Cu2可以判斷出銅化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅作負(fù)極，鐵元素化合價(jià)降低，F(xiàn)e3發(fā)生還原反應(yīng)，正極可以選用石墨棒，電解質(zhì)溶液可以選用氯化鐵溶液。回憶并仿照教材上的銅鋅原電池裝置，可以畫(huà)出此原電池的裝置圖，裝置圖見(jiàn)答案，電極反應(yīng)為： 正極反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2； 負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2。 (3)除雜時(shí)，要把雜質(zhì)全部除去，又不能引入新的雜質(zhì)。根

25、據(jù)題給信息可知：Fe3的氫氧化物從開(kāi)始沉淀到沉淀完全的pH范圍是1.93.2，F(xiàn)e2的氫氧化物從開(kāi)始沉淀到沉淀完全的pH范圍是7.09.0，Cu2的氫氧化物從開(kāi)始沉淀到沉淀完全的pH范圍是4.76.7。當(dāng)pH為3.2時(shí)Fe3完全沉淀，此時(shí)Cu2不會(huì)沉淀，要使Fe2完全沉淀需要使溶液的pH為9.0，此時(shí)Cu2已經(jīng)完全沉淀。因此，若要除去CuCl2溶液中的Fe3、Fe2，需要將Fe2全部轉(zhuǎn)化為Fe3，采取的措施是向溶液中通入過(guò)量的氯氣；為了不引入其他雜質(zhì)，可以向溶液中加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH范圍在3.24.7之間，此時(shí)Fe3完全沉淀；最后過(guò)濾，即可得到純凈的氯化銅溶液。(4)不銹鋼在某些鹽溶液中比

26、在酸溶液中腐蝕明顯，說(shuō)明這些鹽溶液中的金屬陽(yáng)離子的氧化性比H的氧化性強(qiáng)，即這些金屬在金屬活動(dòng)性順序中位于氫的后面。要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕，需要有容易與鐵反應(yīng)的鹽，根據(jù)提供的藥品可知這種鹽是硫酸銅，制取硫酸銅的最佳方案是用氧化銅與稀硫酸反應(yīng)制取，這種方法比濃硫酸與銅反應(yīng)節(jié)省硫酸，并且不產(chǎn)生污染環(huán)境的 SO2。實(shí)驗(yàn)步驟是：用適量水將濃硫酸稀釋制取稀硫酸，用氧化銅與稀硫酸反應(yīng)制取硫酸銅，將不銹鋼加入硫酸銅溶液中觀察現(xiàn)象。答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)2Fe32e=2Fe2Cu2e=Cu2(3)通入足量氯氣將 Fe2氧化成Fe3；加入 CuO 調(diào)節(jié)溶液的 pH3.24.7；過(guò)

27、濾除去Fe(OH)3(4) CuOH2SO4=CuSO4H2O、CuSO4Fe=FeSO4Cu 不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成Fe=3Fe2，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(【變式訓(xùn)練】4 ( 雙 選 )某原電池總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3)。ADA正極為Fe，負(fù)極為Zn，電解質(zhì)為Fe2(SO4)3溶液B正極為C，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為Fe(NO3)3溶液C正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為FeCl3溶液D正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為CuSO4溶液 解析：負(fù)極失去電子，故Fe為負(fù)極，正極的活潑性比Fe差即可，電解質(zhì)溶液為含有Fe3的溶液?？键c(diǎn) 3 電解原理與電極產(chǎn)物的判斷1電解原理與外界電源正極相連陽(yáng)

28、極氧化反應(yīng)(失電子)陰離子移向；與外界電源負(fù)極相連陰極還原反應(yīng)(得電子)陽(yáng)離子移向。2兩極放電順序(1)若陽(yáng)極為活潑金屬(金屬活動(dòng)性順序表 Pt 之前金屬)，則金屬失電子，電極被溶解；若是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則溶液中陰離子失電子，陰離子放電順序：S2IBrClOH含氧酸根離子F。 (2)在陰極，陽(yáng)離子放電，順序與金屬活動(dòng)性順序表相反：AgFe3Cu2H3以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型類型實(shí)例電極反應(yīng)特點(diǎn)電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH溶液復(fù)原電解水NaOH陰極：2H2e= H2；陽(yáng)極：4OH4e=2H2OO2水增大增大水H2SO4增大減小水Na2SO4增大不變水電解電解質(zhì)HCl電解質(zhì)電離出的陰

29、、陽(yáng)離子分別在兩極放電電解質(zhì)減小增大氯化氫CuCl2減小氯化銅類型實(shí)例電極反應(yīng)特點(diǎn)電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH溶液復(fù)原放H2生堿NaCl陰極：H2O放H2生堿；陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大氯化氫放O2生酸CuSO4陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電；陽(yáng)極：H2O放O2生酸電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅【例 4】(2011 年廣東廣州模擬，雙選)如圖 3217 所示，電解未精制飽和食鹽水(含有少量 Mg2)，在碳棒和鐵片表面均有氣體生成，一段時(shí)間后鐵片附近出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。下列敘述正確的是()。A碳棒接直流電源的負(fù)極B碳棒上發(fā)生氧化反應(yīng)C鐵片上的電極反應(yīng)式為： D鐵片附近出現(xiàn)的渾濁物是Mg(OH

30、)22Cl2e=Cl2圖 3217思路指導(dǎo)：解題關(guān)鍵是根據(jù)信息判斷外界電源的正、負(fù)極，分析兩個(gè)電極反應(yīng)式。答案：BD 解析：電解未精制飽和食鹽水(含有少量Mg2)，兩極均有氣體產(chǎn)生，應(yīng)該生成氫氣和氯氣；鐵片附近有渾濁物，說(shuō)明鐵片上H放電，產(chǎn)生氫氣的同時(shí)，水電離產(chǎn)生的OH與Mg2生成Mg(OH)2沉淀，故鐵片應(yīng)與負(fù)極相連，電極反應(yīng)式：2H2e=H2；而碳棒則與正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)?！咀兪接?xùn)練】5(2011 年廣東深圳聯(lián)考，雙選)已知外電路中，電子由 b極流向鋅。有關(guān)圖 3218 所示的裝置分析合理的是()。圖 3218A該裝置中Cu極為正極B當(dāng)銅極的質(zhì)量變化為32 g時(shí)，a極上消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)

31、 Cb極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：H22e2OH=2H2OD一段時(shí)間后鋅片質(zhì)量減少狀況下的體積為5.6 L答案：BC 解析：左池為燃料電池，右池為電解池；電子由b極流向鋅，說(shuō)明b是原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式：H22e2OH=2H2O，鋅為電解池陰極，電極反應(yīng)式：Cu22e=Cu，故一段時(shí)間后鋅片質(zhì)量增加；根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等：O2 2Cu4e，當(dāng)陽(yáng)極銅溶解32 g時(shí)，負(fù)極消耗0.25 mol氧氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為5.6 L?？枷蚍治鲭娀瘜W(xué)知識(shí)是化學(xué)基本理論部分的一個(gè)重要內(nèi)容，也是歷年高考考查的一個(gè)重點(diǎn)。電化學(xué)知識(shí)既可以綜合學(xué)科內(nèi)的知識(shí)，如聯(lián)系到：化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷和分析、定量實(shí)驗(yàn)的操作要求、離

32、子方程式的書(shū)寫(xiě)、氧化還原反應(yīng)問(wèn)題分析、化學(xué)計(jì)算等。也可以涉及到學(xué)科間的知識(shí)的運(yùn)用，如聯(lián)系到物理學(xué)的“有關(guān)電流強(qiáng)度的計(jì)算、有關(guān)電量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算”等，還可以與生產(chǎn)生活(如金屬的腐蝕和防護(hù)、電鍍廢液的危害與環(huán)保)、新科技及新技術(shù)(新型電池)等問(wèn)題相聯(lián)系。從近幾年廣東高考命題來(lái)看，試題常以選擇題居多，也可能以填空、簡(jiǎn)答、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等形式命題。在第卷中主要是結(jié)合題目設(shè)置與原電池或電解池相關(guān)的問(wèn)題，例如原理考查，電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)，現(xiàn)象描述，計(jì)算等問(wèn)題。【典例】(2011 年廣東茂名模擬)A、B、C、D 是常見(jiàn)不同主族的短周期元素，它們的原子序數(shù)逐漸增大，A 元素原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的 2

33、倍；其中只有 C 是金屬元素，且C 元素原子最外層電子數(shù)是 D 元素原子最外層電子數(shù)的一半；B 元素原子的最外層電子數(shù)比 D 元素原子最外層電子數(shù)少一個(gè)；E 與 D 同主族，且 E 元素的非金屬性比 D 強(qiáng)。圖 3219(1)寫(xiě)出 A、B、E 三種元素的元素符號(hào)：A：_，B：_，E：_。(2)如圖 3219 所示：以 C 和 A 的單質(zhì)為電極材料，兩池內(nèi)的電解質(zhì)溶液均為 D 的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物。a 中A 為：_極，電池總反應(yīng)的離子方程式為：_；b中 A 上的電極反應(yīng)式為：_，一段時(shí)間后 b 中的 pH_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(3)工業(yè)利用 CO(g)H2O(g) H2(g

34、)CO2(g)Hv(逆)Cv(正)v(逆)Bv(正)v(逆)D無(wú)法確定溫度27 2 000 K值3.8410310.1考查要點(diǎn)：本題以元素推斷為入手點(diǎn)，進(jìn)而考查了原電池和電解池原理，電極方程式書(shū)寫(xiě)和 pH 的變化。(3)和(4)問(wèn)則獨(dú)立考查了化學(xué)平衡的知識(shí)。思路指導(dǎo)：元素推斷是基礎(chǔ)，進(jìn)而分析原電池和電解池反應(yīng)。解析：根據(jù)周期表中原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)推斷 A 為 C，B 為 N，C 為 Al，D 為 S，E 為 O；所以構(gòu)成 C硫酸Al 原電池，活潑金屬鋁作負(fù)極，總反應(yīng)是鋁與稀硫酸的反應(yīng)；在電解池中，Al與負(fù)極相連不參加反應(yīng)，陰極H放電，陽(yáng)極OH放電，電解實(shí)質(zhì)是電解水，所以一段時(shí)間后硫酸溶液濃度變大，p

35、H 變小。答案：(1)C NO(2)正 2Al6H=2Al33H2 4OH4e=2H2OO2 變小(3)高溫有利于提高反應(yīng)速率，高壓水蒸氣條件下 CO 轉(zhuǎn)化率增大，且二氧化碳在水中的溶解度也增大(答出兩點(diǎn)即可)(4)吸熱 D【突破訓(xùn)練】1(2011 年廣東肇慶模擬)二甲醚(CH3OCH3)被稱為 21 世紀(jì)的清潔、高效能源。(1)合成二甲醚反應(yīng)一： CO2(g)H247 kJ/mol。一定條件下該反應(yīng)在密閉容器中達(dá)到平衡后，要提高 CO 的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是_(填字母)。A低溫高壓B加催化劑C體積不變充入 N2D增加 CO 濃度E分離出二甲醚(2) 合 成 二 甲 醚 反 應(yīng) 二 ： H

36、2O(g)。在某溫度下，在 1 L 密閉容器中加入 CH3OH ，反應(yīng)到 10 分鐘時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得各組分的濃度如下：該溫度的平衡常數(shù)為_(kāi)。10 min 內(nèi)平均反應(yīng)速率 v(CH3OH)_。物質(zhì)CH3OHCH3OCH3H2O濃度/molL10.010.20.2(3)圖 32110 為綠色電源“二甲醚燃料電池” 的工作原理示意圖。該反應(yīng)的還原劑是_(寫(xiě)名稱)；若 b 電極的_。圖 32110反應(yīng)式為：3O212e12H=6H2O，則a電極的反應(yīng)式為：解析：(3)二甲醚燃料電池，可燃物二甲醚為還原劑，失電子，氧氣是氧化劑，得電子；電極方程式先寫(xiě)出反應(yīng)物和產(chǎn)物，再算出得失電子數(shù)，巧妙利用信息中質(zhì)子交換膜配平方程式；也可以寫(xiě)出總反應(yīng)式，再減去正極反應(yīng)式，即得負(fù)極反應(yīng)式。答案：(1)AE(2)4000.04 molL1min1(3)二甲醚(CH3)2O12e3H2O=2CO212H(或C2H6O12e3H2O=2CO212H) 離子濃度逐漸增大題組一 原電池原理1在盛有稀 H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅)。片，下列敘述正確的是(A正極附近的 B電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片C正極有 O2逸出D銅片上有 H2逸出D2如圖 32111 所示的裝置，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸吊在盛水的燒杯中，使之平衡。小心地向燒)。杯中央滴入 CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(