高中化學(xué)電化學(xué)基礎(chǔ)

電化學(xué)基礎(chǔ)

教學(xué)要求：

1.原電池原理及其應(yīng)用（電化學(xué)腐蝕、化學(xué)電源等）

2.電解池原理及有關(guān)電解池的計(jì)算。.

3.膠.體的重要性質(zhì)及應(yīng)用。.

教學(xué)重點(diǎn)：

1.原電池、電解池的電極名稱及電極反應(yīng)式。.

2.對(duì)幾種新型電極的電極反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。.

3.有關(guān)電解池的計(jì)算。.

知識(shí)分析：

1.原電池的形成條件

（1）活潑.性不同的導(dǎo)電材料：

a.在金屬一一金屬構(gòu)成的原電池中，相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極，被氧化，生成金屬

陽(yáng)離子；相對(duì)不活潑的金屬作正極，溶液中.的陽(yáng)離子被還原（一般被還原為單質(zhì)）。.如

Zi^H.SO^Cu電極反應(yīng):

負(fù)極：Zn-2e~=Z/i2+

正極：2H++2"=H2T

b.在金屬一一非金屬構(gòu)成的原電池中，非金屬電極（如石墨）.，一般只起導(dǎo)電作用，

故作正極，金屬電極作負(fù)極，如用gsQjc電極反應(yīng)：

負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+

正極：2H++2e-=H2T

c.在金屬一一金屬氧化物構(gòu)成的原電池中，金屬氧化物中的金屬元素己是最高（或

較高）價(jià)態(tài)，難被氧化，故作正極，并直接參與還原反應(yīng)，金屬電極作為負(fù)極，如

Z^KOH^Ag.O（銀鋅鈕扣電池）：

負(fù)極：Zn+20/7--2e-=ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

d.用兩個(gè)惰性電極作為載體的燃料電池，通有還原性氣體的電極作為負(fù)極，通有氧

化性氣體的電極作為正極。.如氫氧燃料電池。.其電極為可吸附氣體的惰性電極，如伯電極，

活性炭等，兩極分別通入“2和。2，以40%的KO”溶液為電解質(zhì)溶液：

負(fù)極：2Hl+4O/T-公一=44。

正極：O2+24。+4"=40”-

總反應(yīng)：2H2+。2=2心0

（2）電極須插入電解質(zhì)溶液中。.

（3）電極須用導(dǎo)線連接形成閉合電路。.

2.膠體有關(guān)知識(shí)

'粗分散系（又稱濁液）:分散質(zhì)粒子直徑＞10?！ā?/p>

分散系＜膠體：分散質(zhì)粒子直徑:1~lOO/m

溶液：分散質(zhì)粒子直徑:＜\nm

、心加f懸濁液：分散質(zhì)是固體小顆粒

濁液4

［乳濁液：分散質(zhì)是小液滴

種米［粒子膠體——小分子離子的聚集顆粒如膠體

美［分子膠體——高分子顆粒如淀粉，蛋白質(zhì)溶膠

［丁達(dá)爾現(xiàn)象——光學(xué)性質(zhì)可作為膠體的檢驗(yàn)

,性質(zhì)布朗運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)恿W(xué)性質(zhì)

膠體?［電泳現(xiàn)象——電學(xué)性質(zhì)

僅口熱

凝聚，電解質(zhì)

加“異性”膠體

.分離----透析法

3.電解池的構(gòu)成條件

(1)加直流電源相連的兩個(gè)電極：

陰極：接電源負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)。.

陽(yáng)極：接電源正極發(fā)生氧化反應(yīng)。.

(2)電解質(zhì)溶液或熔融離子化合物。.

(3)形成閉合回路。.

4.電解池的電極反應(yīng)：

(1)陰極：陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)。.順序?yàn)椋篈g+＞Cu2+＞H+

(2)陽(yáng)極：

a.陽(yáng)極為惰性材料(如鉗、碳等)，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的是溶液中的陰離子。.順序

為：52-＞廠＞3尸＞。〃-＞含氧酸根離子＞尸-

b.陰極非惰性材料，則發(fā)生氧化反應(yīng)的是電極本身。.

【典型例題】

［例1］鉛蓄電池的正極材料為P8Q，負(fù)極材料為海綿狀的金屬鉛，用一定濃度的硫酸作

為電解質(zhì)溶液，請(qǐng)寫(xiě)出電極反應(yīng)式。.實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水

制氯氣。.今若制得0。5加。/，這時(shí)電池內(nèi)消耗的“2§。4的物質(zhì)的量至少是。?

解析：

第一問(wèn)：在書(shū)寫(xiě)較為復(fù)雜的電極反應(yīng)時(shí)，首先判斷哪是正極，哪是負(fù)極，然后判斷

發(fā)生氧化還原的價(jià)態(tài)以及生成物質(zhì)的形態(tài)，注意電極或通入的氣體與電解質(zhì)溶液之間發(fā)生

的反應(yīng)；最后將每個(gè)電極反應(yīng)配平，較難配平時(shí)，酸性溶液常用和”+配平，即〃+

參加反應(yīng)生成“2?；颉?。參加反應(yīng)生成堿性溶液常用“2。和?！耙慌淦剑?/p>

“2。參加反應(yīng)生成?！ㄒ换颉竻⒓臃磻?yīng)生成〃2。。.

負(fù)極：Ph+SO^~-2e-=PbSQ

+

正極：PbO2+4H+80^+2e-=PbSO,+2H2O

總反應(yīng)：Pb+Ph。?+2H2SO4=2PbSq+2H2O

第2問(wèn)：由2CT—2e-=a2T知，生成0.05加。/。2時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移電子0.1加〃，

根據(jù)總反應(yīng)，每當(dāng)電路中通過(guò)電子，消耗"zSQJm。/，因此生成0.05加。/。2時(shí)，

消耗HSQOJm吧.

誤區(qū)：忽視總反應(yīng)，只看正極反應(yīng)或負(fù)極反應(yīng)，認(rèn)為每轉(zhuǎn)移2板/電子時(shí)，消耗

H^SO4\mol,因此得0.05/w/。.

點(diǎn)評(píng)：在電化學(xué)的簡(jiǎn)單計(jì)算中，要注意下列問(wèn)題：

(1)熟悉常見(jiàn)的電極反應(yīng)：

陽(yáng)極：2c廣-2H=Cj,4OH--4e^=2H2O+O2t

陰極：2H++2e-=凡"Cw2++2e-=Cu,Ag++e-=Ag

(2)根據(jù)陰、陽(yáng)兩極得失電子總數(shù)相等，導(dǎo)出各電極上析出物質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系:

O-,—2c12—2H、—2Cu—4Ag?.

(3)長(zhǎng)時(shí)間通電(用惰性電極)后，電解質(zhì)溶液酸堿性變化的判斷：

a.若只放“2，破壞水的電離平衡，c(OH-)>c(H+),pH增大。.

b.若只放。2，破壞水的電離平衡，c(H+)>c(OH-),pH減小。.

c.電解含氧酸、強(qiáng)堿、含氧酸的堿金屬鹽溶液，實(shí)質(zhì)是電解水，電解質(zhì)溶液濃度增

大，其中：

電解含氧酸稀溶液，c(”+)增大，pH減小;

電解強(qiáng)堿溶液，c(O/T)增大，pH增大;

電解含氧酸的堿金屬鹽溶液，〃”不變。.

［例2］尸々。/)3膠體的說(shuō)法不正確的是()

A.尸a。4％溶膠與硅酸溶膠混合將產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象。.

B./數(shù)。")3膠體粒子在電場(chǎng)影響下將向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。.

C./破。")3膠體粒子不停地作布朗運(yùn)動(dòng)。.

D.光線通過(guò)/攻。”)3溶膠時(shí)會(huì)發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象。.

解析：A不可選。.因?yàn)槭z粒帶正電荷，而硅酸膠粒帶負(fù)電荷。.

B可選。.陽(yáng)極吸引陰離子，而尸膠粒帶正電，所以它會(huì)向陰極運(yùn)動(dòng)。.

C、D不可選。.膠體的性質(zhì)敘述正確。.

答案：B

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了膠體的性質(zhì)及膠粒的帶電性。.常見(jiàn)膠粒的帶電性如下：

常見(jiàn)帶正電荷膠粒常見(jiàn)帶負(fù)電荷膠粒

①金屬氫氧化物①非金屬氧化物

②金屬氧化物②金屬硫化物

③4g/③Ag/

4g/形成時(shí)，AgNQ過(guò)量，Ag/就吸附Ag+,帶正電荷；K/過(guò)量，Ag/就吸

附廣，帶負(fù)電荷。.

［例3］將兩個(gè)伯電極插入50O77ZQ/SQ溶液中進(jìn)行電解，通電一定時(shí)間后，某一電極增

重0.06例(設(shè)電解時(shí)該電極無(wú)氧氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)。.此時(shí)溶液中氫

離子濃度約為()

A.4xlO~3mol/LB.2x\0^mol/L

C.lxlO-3mo//L.D.lxlO-7mo//L

解析：電解陰極吸引陽(yáng)離子，在陰極上發(fā)生反應(yīng)：C〃2++2e-=c“；

陽(yáng)極吸引陰離子，在陽(yáng)極上o“一放電破壞了水的電離平衡產(chǎn)生”+：

+

4OH--4e~=2H2O+O2T~4H,根據(jù)電荷守恒得關(guān)系式：

0/2+（消失）~2丁~2H+（生成）

642

0.064gxx=0.002，”。/

0.002mol

eg=4xl0-3mol/L

0.5L

評(píng)注：陰、陽(yáng)兩極中通過(guò)的電子數(shù)目相等，溶液中正、負(fù)電荷守恒。.若只是某些陰

（或陽(yáng)）離子減少了，則會(huì)另外產(chǎn)生帶等量電荷的其它陰（或陽(yáng)）離子遞補(bǔ)進(jìn)來(lái)，保障溶

液的電中性。.

【模擬試題】（答題時(shí)間：80分鐘）

選擇題:

1.［南京測(cè)試題］下列各燒杯中均盛在海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋ǎ?/p>

A.①②③④⑤B.②①③④⑤

C.④②①③⑤D.④⑤①②③

2.［江、浙、吉高考試題］鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是（）

+

A.2H+2e-=H2TB.2H2O+O2+4e~=4OH-

C.Fe—2d=F*D.4OH--4e~=2H2O+OA

3.［廣東、河南高考試題］鑲鎘（Ni-Cd）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的

充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：

Cd（OH）,+2Ni（OH）,型Cd+2M0（0”）+2HQ

"放電

由此可知，該電池放電時(shí)的負(fù)極材料是（）

A.Cd（OH%B.Ni（OH）2C.CdD.NiO（OH）

4.［全國(guó)高考試題］下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是（）

A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中.，銅片表面出現(xiàn)氣泡

B.用銅板做電極電解C〃SQ,溶液，陰極銅板質(zhì)量增加

C.把銅片插入"CZ,溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵

D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入兒滴口（%溶液，氣泡放出速率加快

5.［南京測(cè)試題］如圖，拴上金屬條的鐵釘插在含有酚猷的NaC/溶液中，可以看到在

貼近金屬條一邊的溶液出現(xiàn).粉紅色。.該金屬條可能是（）

A.銅B.錫C.鋁D.鋅

金屬條

N?CI（附肚）濃濾

6.［全國(guó)高考試題］下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是（）

A.銅鋅原電池中銅是正極

B.用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅做陰極

C.在鍍件上電鍍銅時(shí)，可用金屬銅做陽(yáng)極

D.電解稀硫酸制“2、。2時(shí)銅做陽(yáng)極

7.用惰性電極電解下列溶液，電解一段時(shí)間后，電解液的p4增大了的是（）

A.H2SO4B.KOHC.AgNO3D.NaCl

8.用惰性電極電解下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)（中括號(hào)內(nèi)）,

溶液能與原來(lái)溶液完全一樣的是（）

A.CuCl2[CuSO4]B.NaOH[KOH]

C.KCl[HO]D.CuSO4[CU(OH)2]

9.如圖中三個(gè)電解裝置中都盛有相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的CMSQ溶液，通電一

段時(shí)間并且通過(guò)的電量相同時(shí),溶液物質(zhì)的量濃度大小關(guān)系正確的是（)

A.②>③>①B.①>②>③

C.②=③>①D.①=②=③

10.[北京測(cè)試題]蓄電池放電時(shí)是起原電池的作用，在充電時(shí)起電解池的作用。.下式

是愛(ài)迪生蓄電池分別在充電、放電時(shí)的反應(yīng)：

Fe+NiO,+2"。妲F&OH，+Ni（OH）,

充電-

下列有關(guān)愛(ài)迪生電池的各種推斷中錯(cuò)誤的是（）

A.放電時(shí)鐵做負(fù)極，MO?做正極

B.充電時(shí)陰極上的電極反應(yīng)為：Fe（OH）2+2e=Fe+201r

C.放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陰離子是向正極方向移動(dòng)

D.蓄電池的兩個(gè)電極必須浸入在堿性溶液中

11.下列事實(shí)與膠體知識(shí)有關(guān)的是（）

①用鹽鹵點(diǎn)豆腐②用明研凈水③水泥硬化④河海交界處易沉淀成沙洲

⑤制肥皂時(shí)在高級(jí)脂肪酸鈉、甘油和水形成的混合物中加入食鹽析出肥皂

A.①②⑤B.②③④C.①③⑤D.全部都是

12.將淀粉與碘化鉀的混合液裝在半透膜袋中，浸泡于盛有蒸儲(chǔ)水的燒杯中，過(guò)一段

時(shí)間后，取杯中液體進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，能證明半透膜有破損的是（.）

A.加入AgNQ溶液，產(chǎn)生黃色沉淀

B.加入碘水，不變色

C.加入碘水，變藍(lán)色

D.加入氯水，變藍(lán)色

二.填空題：

13.金屬腐蝕的本質(zhì)是。.金屬的電化學(xué)腐蝕分為和。.鋼鐵發(fā)生吸氧

腐蝕時(shí)，正極發(fā)生______反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為

14.電工操作中規(guī)定，不能把銅線和鋁線擰在一起連接線路，這是因?yàn)?/p>

15.一個(gè)完整的氧化還原反應(yīng)分解式可以拆開(kāi)，寫(xiě)成兩個(gè)“半反應(yīng)式”，一個(gè)是“氧化

反應(yīng)”式，一個(gè)是“還原反應(yīng)”式。.如2/^3++。"=2/02++?！?+的拆寫(xiě)結(jié)果是：氧

化反應(yīng)為：C"—2e-=C/+；還原反應(yīng)為：2F>3++2e-=2F>2+

(1)請(qǐng)據(jù)此將反應(yīng)：3NO2+H2O=2H++2NQ-+NO拆寫(xiě)成兩個(gè)“半反應(yīng)式”:

氧化反應(yīng)；還原反應(yīng)。.

(2)已知某一反應(yīng)的半反應(yīng)式為?！?+10?！?-86-=。。32-+7”2。；

O2+2H2O+4e-=4O/T,則總反應(yīng)方程式為

16.在25℃時(shí)，用石墨電極電解2.0L,251no17LCHSOA溶液,如有0.20“。/電子

發(fā)生轉(zhuǎn)移，試回答下列問(wèn)題：

(1)陰極發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)為。.

(2)陽(yáng)極發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)為。.

(3)電解后得到的C〃的質(zhì)量是,得到。2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)是，溶

液的pH是

(4)如用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質(zhì)量相差______,電

解液的p"(填“變小”、“變大”或“不變”)

17.關(guān)于“電解C"C?2溶液時(shí)的P“變化”問(wèn)題，化學(xué)界有兩種不同的觀點(diǎn)：

觀點(diǎn)一：“理論派”認(rèn)為電解CaC4溶液后的溶液P”升高。.

觀點(diǎn)二：“實(shí)驗(yàn)派”經(jīng)反復(fù)、多次、精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，證明電解C"C/2溶液時(shí)的P"

變化如圖所示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)用離子方程式表示電解前CMC4溶液的pH處于A點(diǎn)位置的原因：

(2)“理論派”所持觀點(diǎn)的理論依據(jù)是

(3)你支持哪種觀點(diǎn)？支持觀點(diǎn)。.理由是。.

三.計(jì)算題：

18.用惰性電極電解M(Na,)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重ag時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生

bL氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量為多少？

【試題答案】

一.選擇題：

題號(hào)123456789101112

答案cCCCABACBD.CAcDC

二.填空題：

13.金屬跟周?chē)佑|到的氣體或液體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程；吸氧腐蝕；

-2+-

析氫腐蝕；還原；Ee-2e.=Fe2+,Zn-2e=Z/?,O2+2H2O+4e.

14.在潮濕的空氣中，銅與鋁接觸形成原電池，鋁很快被腐蝕。.

+

15.(1).2NO2+2H,O-2e