第八專題電化學

會計學1第八專題電化學1．(2011年廣東)某小組為研究電化學原理，設計如下圖所示的裝置。下列敘述不正確的是(

)。

A．a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出

B．a和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為：Cu2＋＋2e－===CuC．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色

D．a和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動第1頁/共38頁

解析：若a和b不連接，則不能構成原電池，單質鐵直接與Cu2＋發(fā)生氧化還原反應而置換出銅，A正確；若a和b用導線連接，則構成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，電極反應式分別為Fe－2e－===Fe2＋、Cu2＋＋2e－===Cu，B正確；由A、B分析可知，C正確；若a和b分別連接直流電源正、負極，則構成電解池，此時銅作陽極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極運動，D錯誤。答案：D第2頁/共38頁2．(2010年廣東，雙選)銅鋅原電池(如下圖)工作時，下列敘述正確的是()。A．正極反應為：Zn－2e－===Zn2＋B．電池反應為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從負極流向正極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液第3頁/共38頁

解析：該電池中Zn為負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，Cu為正極，電極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，A項錯誤；電池總反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B項正確；原電池工作時，外電路中電子由負極流出經導線流向正極，C項正確；負極上由于Zn放電，ZnSO4溶液中Zn2＋的濃度增大，故鹽橋中的Cl－移向ZnSO4溶液，D項錯誤。答案：BC第4頁/共38頁3．(2009年廣東)可用于電動汽車的鋁－空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是(

)。

A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．以NaOH溶液為電解液時，負極反應為：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變

D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極第5頁/共38頁

解析：無論是NaOH還是NaCl，在正極上都是O2得到電子被還原，A正確；生成的Al(OH)3是兩性氫氧化物，還能與NaOH發(fā)生反應生成，使pH減小，B、C錯誤；原電池中，電子在外電路是由負極流向正極，D錯誤。答案：A第6頁/共38頁4．(2009年廣東，雙選)出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是()。

A．錫青銅的熔點比純銅高

B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護作用

C．錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快

D．生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程第7頁/共38頁

解析：合金的兩大特性是硬度大，熔點低于成分金屬的熔點，A錯；由于金屬錫比銅活潑，因此錫對銅具有保護作用，其原理相當于犧牲陽極的陰極保護法，B正確；根據電化學腐蝕的原理可知C正確；在電化學腐蝕過程中有新物質生成，屬于化學變化，D錯。答案：BC第8頁/共38頁5．(2012年廣東改編)碘也可用作心臟起搏器電源—鋰碘電池的材料，該電池反應為：2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)。碘電極作為該電池的________極。解析：I2(s)在反應中碘元素化合價降低，發(fā)生還原反應，作正極。正第9頁/共38頁

電化學知識是高考的必考內容，主要考查電極反應式的書寫，電極名稱、電子流向及離子遷移方向的判斷，利用原電池與電解池的工作原理解答金屬腐蝕與防護問題。預測2013年高考電化學知識仍會以判斷電極名稱和書寫電池的電極反應式為主要出題方向。第10頁/共38頁1．原電池與電解池的電極名稱、電極反應與電子流向的判斷(1)原電池：把化學能轉化為電能的裝置(無外接電源)。第11頁/共38頁第12頁/共38頁(2)電解池：把電能轉化為化學能的裝置(有外接電源)。第13頁/共38頁2．完成下列幾種常見化學電池的電極與電池反應例如：(1)堿性鋅錳干電池。負極反應：______________________________________；正極反應：______________________________________；總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH。(2)鉛蓄電池。負極材料：________，正極材料：________?？偡磻篲______________________________________。Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Pb

PbO2Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O第14頁/共38頁(3)氫氧燃料電池。電池酸性堿性負極反應式正極反應式總反應式2H2＋O2===2H2O2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－第15頁/共38頁3.金屬的腐蝕與防護(以鋼鐵為例)(1)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕(微型原電池反應)。①負極(Fe)電極反應式：Fe－2e－===Fe2＋。②吸氧腐蝕的電池反應：2Fe＋O2＋2H2O===Fe(OH)2。③影響鐵銹蝕速率的主要因素有：_________、________、__________等。

(2)工業(yè)上防止鋼鐵銹蝕的方法。①加一層________，如_______、_______、_______等保護膜材料。

②制成鐵合金，如____________。③犧牲________的保護法、外加電源(接負極)________的保護法等。

氧氣水溫度保護膜油漆塑料金屬不銹鋼陽極陰極第16頁/共38頁

原電池及其原理應用[例1](2012年福建)將下圖所示實驗裝置的K閉合，下列判斷正確的是(

)。

A．Cu電極上發(fā)生還原反應

B．電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動

C．片刻后甲池中c(SO42-)增大

D．片刻后可觀察到濾紙b點變紅色第17頁/共38頁

解析：K閉合時，Zn作負極，Cu作正極構成原電池，則a為陰極，b為陽極，電解飽和硫酸鈉溶液。B項，在電解池中電子不能流入電解質溶液中，錯誤；C項，甲池中硫酸根離子沒有放電，所以濃度不變，錯誤；D項，b為陽極，OH－放電，使得b附近溶液顯酸性，不能使酚酞變紅，錯誤。答案：A第18頁/共38頁

【觸類旁通】

1．下列實驗中均使用了銅電極，根據實驗內容指出銅電極的名稱：

(1)銅鋅原電池中銅作________；

(2)在鍍件上電鍍銅時用金屬銅作__________；

(3)用電解法精煉粗銅時粗銅作____________；

(4)電解稀硫酸制H2、O2時銅作___________。正極陽極陽極陰極第19頁/共38頁2．(1)(2012年全國改編)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑，可作為高容量電池材料，與MnO2－Zn電池類似，K2FeO4—Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應式為：_________________，該電池總反應的離子方程式為：________________。(提示：生成物中的Fe顯＋3價)(2)(2012年江蘇節(jié)選)鋁電池性能優(yōu)越，Al－AgO電池可用作水下動力電源，其原理如下圖所示。該電池反應的化學方程式為：______________________。第20頁/共38頁第21頁/共38頁1．有關原電池問題的一般解題思路是根據電極材料的活潑性判斷出正、負極―→電極反應的類型(氧化反應、還原反應)―→電極反應式―→原電池反應方程式。

2．有關原電池的判斷方法：只有自發(fā)的氧化還原反應才可能被設計成原電池。

(1)依據原電池的形成條件判斷裝置，主要是“四看”：看電極——兩極為導體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；看溶液——兩極插入電解質溶液中；看回路——形成閉合回路或兩極直接接觸；看本質——有無自發(fā)的氧化還原反應。

(2)多池相連，但無外接電源時，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看作電解池。第22頁/共38頁3．原電池正、負極的確定。

(1)由兩極的相對活潑性確定：活潑性相對較強的金屬為負極。一般地，負極材料與電解質溶液要能發(fā)生反應。

(2)由電極變化情況確定：某一電極若不斷溶解或質量不斷減少，該電極發(fā)生氧化反應，則此電極為負極；若某一電極上有氣體產生、電極的質量不斷增加或不變，該電極發(fā)生還原反應，則此電極為正極；燃料電池除外。第23頁/共38頁4．書寫電極反應式的有關注意事項。

(1)若有題給反應式時，先分析反應中的氧化反應或還原反應，再簡單變化寫出其中一個電極反應式，另一電極反應式可以直接寫或將各反應式看作數學中的代數式，用總反應式減去已寫出的電極反應式，即得出結果。(2)考慮產物在不同酸、堿性環(huán)境下的穩(wěn)定性，如堿性條件下生成的H＋、Cu2＋等能與OH－反應。(3)注意“充電、放電”的方向，放電的過程應用原電池原理，充電的過程應用電解池原理。第24頁/共38頁電解原理及其應用[例2](2012年重慶節(jié)選)人工腎臟可用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如下圖所示。第25頁/共38頁(1)電源的負極為________(填“A”或“B”)。

(2)陽極室中發(fā)生的反應依次為______________________、_________________________________________________。

解析：(1)根據電極產物H2、Cl2可知A為電源正極，B為電源負極。

(2)陰極：2H＋＋2e－===H2↑，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑；陽極生成的Cl2與尿素進一步反應：CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl，CO(NH2)2最終轉變?yōu)镃O2、N2，達到除去代謝產物CO(NH2)2的目的。答案：

(1)B(2)2Cl－－2e－===Cl2↑

CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl第26頁/共38頁【觸類旁通】3．(2012年天津節(jié)選)X、Y、Z、M、G五種元素分屬三個短周期，且原子序數依次增大。X、Z同主族，可形成離子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3兩種分子。請回答下列問題：熔融狀態(tài)下，Z的單質和FeG2能組成可充電電池(裝置示意圖如下)，反應原理為：2Z＋FeG2Fe＋2ZG

放電時，電池的正極反應式為：_____________________________；充電時，____________(寫物質名稱)電極接電源的負極；該電池的電解質為______________。第27頁/共38頁

解析：根據題給條件易推斷出：X、Y、Z、M、G元素和ZX、MY2、MY3分別是H、O、Na、S、Cl、NaH、SO2、SO3。答案：Fe2＋＋2e－===Fe鈉β-Al2O3

第28頁/共38頁1．有關電解池的判斷方法：非自發(fā)的氧化還原反應在有外接電源時可能被設計為電解池。(1)電解池裝置常由直流電源、兩個電極、導線及電解質溶液(或熔融電解質)

形成閉合回路構成。(2)多池相連無外接電源時，兩極活潑性差異小的池為電解池。第29頁/共38頁

2．電極產物的判斷。

(1)陰極產物的判斷：直接根據溶液中陽離子放電順序判斷，電解金屬活動順序表中鋁前金屬的鹽溶液(或堿溶液)時，水電離出來的氫離子在陰極上放電。陽離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋

>Na＋>Ca2＋>K＋。

(2)陽極產物的判斷：金屬(Pt、Au除外)電極比陰離子易失去電子，形成陽離子進入溶液。用惰性電極作陽極時，陰離子放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸>F－。第30頁/共38頁(3)電解后溶液pH的變化判斷。①如果只產生H2不產生O2，則pH變大。②如果只產生O2不產生H2，則pH變小。③如果既產生O2又產生H2：a.若原溶液呈酸性，則pH減

④如果既無O2產生也無H2產生，則溶液的pH均趨于7。??；b.若原溶液呈堿性，則pH增大；c.若原溶液呈中性，則pH不變。第31頁/共38頁2．酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律(惰性電極作陽極)。電解規(guī)律電解質溶液類型實例電解水型含氧酸、強堿和活潑金屬含氧酸鹽溶液NaOH溶液、H2SO4溶液分解電解質型無氧酸、不活潑金屬無氧酸鹽溶液(HF、氟化物除外)HCl、CuCl2溶液放H2生堿型活潑金屬無氧酸鹽溶液(F－除外)NaCl溶液放O2生酸型不活潑金屬含氧酸鹽溶液CuSO4溶液第32頁/共38頁金屬的腐蝕與防護[例3]下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是()。

A．為避免古代的青銅器表面生銅綠，在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜

B．當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用

C．在海輪外殼上連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陰極的陽極保護法

D．可將地