2015高考電化學(xué)講義和練習(xí)(打印版)

1、3第 頁共11頁3、金屬防護(hù)的幾種重要方法第1頁共11頁電解池和原電池綜合應(yīng)用一、金屬腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕：金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。1、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕般條件金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕反應(yīng)過程氧化還原反應(yīng)，不形成原電池因原電池反應(yīng)而腐蝕有無電流無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生反應(yīng)速率電化腐蝕化學(xué)腐蝕結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕（J2、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)pHv4.3水膜酸性很弱或中性電極負(fù)極Fe-2eFe2+反應(yīng)正極2H+2efH2fO+2HQ+4e

2、4OH22總反應(yīng)式Fe+2H+fFe2+H2f2Fe+O2+2H2Of2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3.xH2O腐蝕作用發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)是主要的腐蝕類型，具有廣泛性屯毎肌離ift改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，將金屬制成合金，增強(qiáng)抗腐蝕能力。在金屬表面覆蓋保護(hù)保護(hù)層，使金屬和周圍物質(zhì)隔離開來。電化學(xué)保護(hù)法：利用電化學(xué)反應(yīng)使金屬鈍化而受到保護(hù)，或者利用原電池反應(yīng)將需要保護(hù)的金屬作為電池的正極而受到保護(hù)。4、金屬腐蝕速率大?。弘娊獬仃枠O原電池負(fù)極化學(xué)腐蝕原電池正極電解池陰極四、電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1、電解精煉反應(yīng)原理（電解精煉銅）陽極（粗銅）:Cu-2

3、efCu2+，陰極（純銅）:Cu2+2efCu陽極上銅溶解的速率與陰極上銅沉積的速率相等，所以溶液中CuSO4的濃度基本保持不變。2、鍍銅反應(yīng)原理陽極（純銅）:Cu-2efCu2+，陰極（鍍件）:Cu2+2efCu溶液中的Cu2+濃度保持不變。原電池電解池電鍍池3、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理陽極:2C1-2efCl畀朋極:2H+2efH界總反應(yīng)式2NaCl+2H2O夏S=2NaOH+H界+C1J電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuS04溶液作液必須含有鍍層金屬的離子電解液電極反應(yīng)陽極Cu-2e-=Cu2+陰極Cu2+2e-=Cu陽極：Zn-2e-=Zn2+

4、Cu-2e-=Cu2+等陰極：Cu2+2e-=Cu溶液變化溶液中溶質(zhì)濃度減小電鍍液的濃度不變五、原電池、電解池、電鍍池的比較應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置上一層其它金屬的裝置。一種特殊的電解池舉例CL裝置CtsCl.-J-rl第 頁共11頁形成條件舌動(dòng)性不同的兩電極（連接）電解質(zhì)溶液（電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)）形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極插人電解質(zhì)溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬（或能導(dǎo)電的非金屬等）陽極：電源正極相連的電極陰極：電源負(fù)極相連

5、的電極陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件電極反應(yīng)負(fù)極（氧化反應(yīng)）：金屬原子失電子；正極（還原反應(yīng)）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應(yīng)）：溶液中的陰離子失電子，或金屬電極本身失電子；陰極（還原反應(yīng)）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應(yīng)）：金屬電極失電子；陰極（還原反應(yīng)）：電鍍液中陽離子得電子電子流向負(fù)極導(dǎo)線f正極電源負(fù)極一一陰極電源正極皂錢陽極電源負(fù)極一一陰極電源正極強(qiáng)陽極電解、電離、電鍍的比較電解電離電鍍條件受直流電作用受熱或水分子作用受直流電作用實(shí)質(zhì)陰陽離子定向移動(dòng)，在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)陰陽離子自由移動(dòng)，無明顯的化學(xué)變化用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金實(shí)例電解CuCl2=Cu+Cl2Cu

6、Cl=Cu2+2C2陽極Cu-2e-=Cu2+陰極Cu2+2e-=Cu關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用六、常見實(shí)用電池的種類和特點(diǎn)干電池（屬于一次電池）結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO2的石墨、溶有NH4C1的糊狀物。電極反應(yīng)負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：2NH4+2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2+4NH3=Zn（NH3）42+鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池）結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。A.放電反應(yīng)負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2OB.充電反

7、應(yīng)J陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-陽極：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H+SO42-總式Pb+PbO2+2H2SO4放卷f充電2PbSO4+2H2O注意：放電和充電是完全相反的過程，放電作原電池，充電作電解池。電極名稱看電子得失，電極反應(yīng)式的書寫要求與離子方程式一樣，且加起來應(yīng)與總反應(yīng)式相同。鋰電池結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。電極反應(yīng)負(fù)極：2Li-2e-=2Li+正極：I2+2e-=2I-總式：2Li+I2=2LiI燃料電池A.氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液，NaCl溶液，H2SO4溶液。電極反應(yīng)第 頁共11頁第 頁共11頁在酸性介質(zhì)中：負(fù)極：正極：在中性

8、介質(zhì)中：負(fù)極：正極：在堿性介質(zhì)中：負(fù)極：正極：反應(yīng)過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負(fù)極上反應(yīng)，氧化劑在正極上反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)式時(shí)必須考慮介質(zhì)參加反應(yīng)（先常規(guī)后深入。若相互反應(yīng)的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KC1的瓊脂，形成閉合回路）。B鋁、空氣燃料電池以鋁一空氣一海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2050倍。電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極4Al-12e-=4Al3+；石墨是正極3O2+6H2O+12e-=12OH-5電解反應(yīng)

9、中反應(yīng)物的判斷放電順序（1陰極A.陰極材料（金屬或石墨）總是受到保護(hù)。B.陽離子得電子順序一金屬活動(dòng)順序表的反表：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+（H+）Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+Cu2+Hg2+I-Br-Cl-OH-NO3-等含氧酸根離子F-B.陽極是活潑電極時(shí)：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。6.電解反應(yīng)方程式的書寫步驟：分析電解質(zhì)溶液中存在的離子；分析離子的放電順序；確定電極、寫出電極反應(yīng)式；寫出電解方程式。如：電解NaCl溶液：2NaCl+2H2O=!=H2T+a2T+2NaOH，溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH增大電解CuSO4溶液：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2T+

10、2H2SO4溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH減小。電解CuCl2溶液：CuCl2=Cu+Cl2T電解鹽酸：2HC1=電=H2T+Cl2f溶劑不變，實(shí)際上是電解溶質(zhì)，PH增大。電解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2也0=電矍2H2f+O2f，溶質(zhì)不變，實(shí)際上是電解水，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導(dǎo)電性,從而加快電解速率（不是起催化作用）。電解熔融NaOH:4NaOH=4Na+O2f+H2Of用銅電極電解Na2SO4溶液：Cu+2H2O=電矍Cu（OH）2+H2f（注意：不是電解水。）7.電解液的PH變化:根據(jù)電解產(chǎn)物判斷。口訣：“有氫生成堿，有氧生成酸；都有濃

11、度大，都無濃度小”。（“濃度大”、“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度）hr匕匕中能飽食水8使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液即可。如：NaCl溶液：通HC1氣體（不能加鹽酸）:（2AgNO3溶液：加Ag2O固體（不加AgOH）;CuCl2溶液：加CuCl2固體；KNO3溶液：加也0；CuSO4溶液：CuO圖a(不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3)等。題型一：金屬腐蝕與防護(hù)例1利用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。列說法不正確的是a管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕段時(shí)間后，a管液面高于b

12、管液面a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe2e-=F+例2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是（）圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重圖b中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D.圖d中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是（）B.金屬護(hù)欄表面涂漆D.地下鋼管連接鎂塊水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極C.汽車底盤噴涂高分子膜（）B.用錫焊接的鐵質(zhì)器件，焊接處易生銹D.鐵管上鑲嵌鋅塊，鐵管不易被腐蝕下列敘述錯(cuò)

13、誤的是生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱C.在鐵制品上鍍銅時(shí)，鍍件為陽極，銅鹽為電鍍液下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是（）純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鑲層仍能對鐵制品起保護(hù)作用在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕TOC o 1-5 h z鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕,發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe+2H2O+O2=2Fe2+4OH-。以下說法正確的是（）A.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+B.正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O+O2+2e-=4OH-C.原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置

14、D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。（1）鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為。（2）為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用（填寫字母序號(hào)）。A.銅B.鈉C.鋅D.石墨（3）圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的極。4將兩個(gè)鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CH4和02，即可產(chǎn)生電流。下列敘述正確的是()第 頁共11頁題型二：金屬腐蝕與防護(hù)例3.Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無人駕駛的潛航器。該電

15、池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如右。該電池工作時(shí)，下列說法正確的是()Mg電極是該電池的正極H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)石墨電極附近溶液的pH增大溶液中Cl-向正極移動(dòng)例4.一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為O=CHCOOH+4H+。下列有關(guān)說法正確的是檢測時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H+向負(fù)極移動(dòng)CH3CH2OH-4e-+H2A.()B.若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48L氧氣C.D.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O正極上發(fā)生的反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-拓展變式練習(xí)1.燃料電池能有效提高能源利用率，具有廣泛的應(yīng)用

16、前景。下列物質(zhì)均可用作燃料電池的燃料，其中最環(huán)保的是A.甲醇B.天然氣C.液化石油氣D.氫氣2.某航空站安裝了一臺(tái)燃料電池，該電池可同時(shí)提供電和水蒸氣。所用燃料為氫氣，電解質(zhì)為熔融的碳酸鉀。已知該電池的總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，正極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-=2CO3-,則下列推斷正確的是()負(fù)極反應(yīng)為H2+2OH-2e-=2HP該電池可在常溫或高溫時(shí)進(jìn)行工作，對環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性隔膜C.該電池供應(yīng)2mol水蒸氣，同時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子D.放電時(shí)負(fù)極有CO2生成3.乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在一定溫度下供電，電池總反應(yīng)為C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，電池示意圖如圖。

17、下列說法中錯(cuò)誤的是()電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的正極遷移電池工作時(shí)，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極a極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH+3H2O+12e-=2CO2+12H+b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是4H+O2+4e-=2HP通入CH4的電極為正極正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-通入CH4的電極反應(yīng)式為CH4+2O24e=CO22H2O負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH410OH8e=CO237H2O放電時(shí)溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)放電時(shí)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)A.B.C.D5.用酸性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。下列說法中，正確的是()許金屁催化刑的多孔電極CuSO4濬液燃料電池

18、工作時(shí)，正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-a極是鐵，b極是銅時(shí)，b極逐漸溶解，a極上有銅析出a極是粗銅，b極是純銅時(shí)，a極逐漸溶解，b極上有銅析出a、b兩極均是石墨時(shí)，在相同條件下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的H2體積相等題型三：電池的綜合應(yīng)用和計(jì)算例5.在如圖中，甲燒杯中盛有100mL0.50mol/LAgNQ溶液，乙燒杯中盛有100mL0.25mol/LCuC,溶液,A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極，如果電解一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)A極比C極重1.9g,貝I1)電源E為極，F(xiàn)為極。2)A極的電極反應(yīng)式為，析出物質(zhì)mol。3)B極的電極反應(yīng)式為，析出氣體況)。C極的電極反應(yīng)式為，析出的物質(zhì)

19、mol。5)D極的電極反應(yīng)式為，析出氣體mL(標(biāo)準(zhǔn)狀mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。時(shí)間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),A.原混合溶液中c(K+)為0.2molL-iB上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05molD.電解后溶液中c(H+)為0.2molL-i6)甲燒杯中滴入石蕊試液，極附近變紅，如果繼續(xù)電離，在甲燒杯中最終得到溶液。例6.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO-)=0.6moLL-1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是()拓展變式練習(xí)1用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當(dāng)陰極

20、上增重ag時(shí)，在陽極上同時(shí)產(chǎn)生bLO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，貝I可知M的原子量為()22.4axA.b廠11.2axB.bC5.6axC.b第9頁共11頁2.5axD.b第 頁共11頁實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣，已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極Pb+SO42-=PbSO4+2e-正極PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，今若制得Cy0.050摩，這時(shí)電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是()A.0.025摩B.0.050摩C.0.10摩D.0.20摩把物質(zhì)的量均為0.1mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作電極電解，并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體，一段時(shí)間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同。則下列描述正確的是()A.電路中共轉(zhuǎn)移0.6NA個(gè)電子B.陽極得到的氣體中O2的物質(zhì)的量為0.2molC.陰極質(zhì)量增