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电化学相关知识

辅导讲义6—电化学相关知识

对上节课主要知

1、练习疑难讲解

本节课的主要授课内容：

1．原电池

2．金属的腐蚀（以钢铁腐蚀为例）

3．金属的防护

4．电解池

（惰性电极）电解电解质溶液的类型

类型

实例

电极反应特点

电解对象

电解质浓度

pH

溶液复原

电解水

NaOH

阴：

2H++2e-====H2↑

阳：

4

-4e-====2H2O+O2↑

水

增大

增大

水

H2SO4

水

增大

减小

水

Na2SO4

水

增大

不变

水

电解电解质

HCl

电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电

电解质

减小

增大

氯化氢

CuCl2

电解质

减小

—

氯化铜

放H2生碱

NaCl

阴极：

H2O放H2生碱阳极：

电解质阴离子放电

电解质

和水

生成新电解质

增大

氯化氢

放O2生酸

CuSO4

阴极：

电解质阳离子放电

阳极：

H2O放O2生酸

电解质

和水

生成新电解质

减小

氧化铜

几种电池类型

例：

1、锌锰干电池

（1）酸性锌锰干电池

A、结构：

负极为包裹电解质氯化铵和氯化锌的锌壳、正极为石墨电极

B、反应原理

负极：

Zn→

Zn2++2e—正极：

2NH4++2e—→2NH3+H2

总方程式：

Zn+2NH4Cl=ZnCl2+2NH3+H2

（2）碱性锌锰干电池

A、结构：

负极为锌粉、正极为石墨，正负极混在电解质中

B、反应原理：

负极：

Zn+2OH—→ZnO+H2O+2e—

正极：

MnO2+2H2O+2e—→Mn（OH）2+2OH—

总方程式：

Zn+MnO2+2H2O=ZnO+Mn（OH）2

H2SO4溶液

放电时：

负极：

Pb+SO42—→PbSO4+2e—

正极：

PbO2+4H++SO42—+2e—→PbSO4+2H2O

总方程式：

Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O

H2SO4溶液

充电时：

阴极（电池的负极）：

PbSO4+2e—→Pb+SO42—

阳极（电池的正极）：

PbSO4+2H2O→PbO2+4H+SO42—+2e—

总方程式：

2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4

这种电池还有一个缺点，就是太重了，单位重量电极材料释放的电能小。

下面我们看看一种新型的燃料电池。

3、燃料电池

（1）结构：

（2）常见的燃料电池注意：

电解质溶液对反应的影响

A、氢氧燃料电池

碱性电解液：

正极：

2H2+4OH—→4H2O+4e—负极：

O2+2H2O+4e—→4OH—

酸性电解液：

正极：

2H2→4H++4e—负极：

O2+4H++4e—→2H2O

中性电解液：

正极：

2H2→4H++4e—负极：

O2+2H2O+4e—→4OH—

4、甲烷燃料电池：

CH4+O2+2OH—=CO32—+3H2O

①判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）

②写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）

③两式加，验总式

注意：

若只能写出较简单一极反应式，在遵循电子守恒的条件下，可将总反应式减去阳极反应式，即得另一极反应式

【解答】正极好写：

4H2O+2O2+8e-→8OH-

负极：

CH4+10OH—→CO32-+7H2O+8e-（总—正）

说明碱液的作用：

消除CO2对CH4吸收的影响。

重点强调：

电解质溶液有时候也会参与电极的反应

课堂练习：

1标明下列装置中电解池的阴极和阳极，写出电极反应式，并判断分别是氧化反应还是还原反应。

2.有X、Y、Z、M四种金属，已知：

X可以从Y的盐溶液中置换出Y；X和Z组成原电池时，Z为正极；Y和Z的离子共存于电解液中，Y离子先放电；M的离子氧化性强于Y的离子。

则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（D）

A.X>Y>Z>MB.X>Z>M>YC.M>Z>X>YD.X>Z>Y>M

3当用铜做电极电解CuSO4溶液时，在阴极的产物是（A）

A.铜B.铜和氧气C.氧气D.氢气

4用惰性电极电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上分别析出的物质是（B）

A.H2和Cl2B.Cu和Cl2C.H2和O2D.Cu和O2

5右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的

在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是（A）

A.锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有Zn2+

B.铂做阴极，镀件做阳极，溶液中含有Zn2+

C.锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有Fe2+

D.锌做阴极，镀件做阳极，溶液中含有Zn2+

6四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是（D）

A

B

C

D

电解质溶液

HCl

AgNO3

BaCl2

KOH

pH变化

减少

增大

不变

增大

7.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：

Cu+2H2O=Cu（OH）2↓+H2↑。

但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。

下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是

A

B

C

D

阳极

石墨

Cu

Cu

Cu

阴极

石墨

石墨

Fe

Pt

电解液

CuSO4溶液

Na2SO4溶液

H2SO4溶液

H2O

8如右图是电解CuCl2溶液的装置，其中

c、d石墨电极，则下列有关判断正确的是（C）

A.a为负极，b为正极

B.a为阳极，b为阴极

C.电解过程中，d电极质量增加

D.电解过程中，Cl-物质的量浓度不变

9由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，根据实验现象填表：

装置

稀硫酸

CuSO4溶液

稀硫酸

现象

金属A不断溶解

C的质量增加

A上有气体产生

正极反应式

4种金属活动性由强到弱的顺序

10如右图所示，如果电流计偏转，a变粗，b变细，符合这一情况的是（C）

A.a是锌，b是铜c是硫酸溶液

B.a是铁，b是银，c是硝酸银溶液

C.a是银，b是铁，c是硝酸银溶液

D.a是铁，b是碳，c是氯化铜溶液

11用石墨电极持续电解下列溶液（电流强度不变），阳极上产生气体的的量可能发生如下图所示变化的是（D）

A.KI溶液B.Na2SO4溶液

C.CuSO4溶液D.NaCl溶液

12.用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液复原。

则合适的组合是（B）

阳极

阴极

溶液甲

物质乙

A.Pt

Pt

NaOH

NaOH固体

B.Pt

Pt

H2SO4

H2O

C.C

Pt

NaCl

盐酸

D.粗铜

精铜

CuSO4

Cu（OH）2

13已知有关M、N、P、Z四种金属的以下实验事实：

①M+N2+==M2++N，②用Pt作电极电解同物质的量浓度P和M的硫酸盐的混合溶液，在阴极上析出单质M，③把N和Z用导线相连并同时放入Z的硫酸盐溶液中，电极反应为Z2++2e－→Z，N→N2++2e－。

判断这四种金属的还原性由强到弱的正确顺序是（D）

A.M>N>P>ZB.M>N>Z>PC.Z>P>M>ND.P>M>N>Z

14某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。

通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（B）

A.a为正极，b为负极：

NaClO和NaCl

B.a为负极，b为正极：

NaClO和NaCl

C.a为阳极，b为阴极：

HClO和NaCl

D.a为阴极，b为阳极：

HClO和NaCl

15下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。

通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。

下列实验现象中正确的是（D）

Na2SO4溶液

A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的

B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体

C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

16用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解质溶液的pH下降的是（B）

A.CuCl2溶液B.AgNO3溶液C.BaCl2溶液D.H2SO4溶液

16【解析】4AgNO3＋2H2O==4Ag+O2↑+4HNO3阴极产物为Ag，阳极产物为氧气和氢氧化钠。

17电解溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出，则阳极上产生气体的体积（标准状况）约为（A）

A.0.28LB.0.56LC.014LD.11.2L

18在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-，该溶液放在用惰性材料做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比为（C）

A.35.5：

108B.16：

207C.8：

1D.108：

35.5

19用铂电极（惰性电极）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是（AC）

A.稀NaOH溶液B.HCl溶液C.酸性MgSO4溶液D.酸性AgNO3溶液

20用石墨作电极电解3mol•L-1KCl和0.5mol•L-1Al2（SO4）3的混合溶液时，下图电解变化的曲线合理的是（AD）

21如图A为直流电源，B为浸泡饱和NaCl溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。

请填空：

（1）电源A上的a为极。

（2）滤纸B上发生的总化学方程式为，欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为，电极f上发生的反应为，槽中盛放的镀液可以是或。

课后作业：

1、Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是　　　　。

电池工作时，电子流向　　　　（填“正极”或“负极”）。

（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是　　　　。

欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的　　　　（填代号）。

a.NaOHb.Zn　　　　c.Fed.NH3·H2O

（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。

阴极的电极反应式是

　　　　。

若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为　　　　。

下列叙述不正确的是

A．铁表面镀锌，铁作阳极

B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀

C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：

D．工业上电解饱和和食盐水的阳极反应：

2取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通

直流电源，一段时间后，发现电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆

为白色，外圆呈浅红色。

则下列说法错误的是

A、b电极是阴极B、a电极与电源的正极相连接

C、电解过程中，水是氧化剂D、b电极附近溶液的pH变小

3、如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。

下列说法正确的是（   ）

A．乙烧杯中d的电极反应为2Cl––2e–

Cl2↑

B．a、c两极产生气体的物质的量相等

C．甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变

D．乙烧杯中发生的反应为 2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑

1【解析】三个装置的电极都是惰性电极，因而电极反应都与电极无关，在电解池中，与电源正极相连、发生的电极反应是氧化反应的电极是阳极，与电源负极相连、发生的电极反应是还原的电极是阴极。

根据以上原则就可标明电解池的阴、阳极，写出电极反应的化学方程式，并判断是氧化反应还是还原反应。

如A：

氯离子在阳极失电子，氢离子在阴极得电子；B：

银离子在阴极得电子，水电离出的氢氧根离子在阳极失电子；C：

溴离子在阳极失电子，水电离出的氢离子在阴极得电子。

2【解析】X可以置换出Y，说明金属活动性X>Y；X和Z作原电池电极时，Z为正极，说明金属活动性X>Z；Y和Z的离子共存，Y离子先放电，说明金属活动性Z>Y；M的离子氧化性强于Y的离子，说明金属活动性MZ>Y>M。

4【解析】用惰性电极电解CuCl2，NaCl混合溶液。

阳极反应：

2Cl－→Cl2+2e－

阴极反应：

Cu2++2e－→Cu

阴极上得铜，阳极得Cl2。

8【解析】依据电流方向，可推出a为电源正极，b为负极，则c是电解池的阳极，Cl－失电子转化为Cl2；d是电解池的阴极，产生Cu，d电极质量会增加。

6【解析】A选项就是分解HCl，所以是溶质HCl减少，故溶液的pH值增大。

B选项是属于放氧生酸型，所以溶液的pH值减小。

C选项是属于放氢生碱型，所以溶液的pH值增大。

D选项实质是电解水，所以溶液的pH值增大。

因此答案为D

5【解析】应用电镀池原理，可知镀件做阴极，镀层做阳极，溶液中含有镀层的金属阳离子。

9【解析】在原电池反应中，活泼金属做负极，失去电子被溶解；不活泼金属做正极，在正极上析出金属或氢气等。

所以通过现象可以先判断出图1：

A为负极即A>B；图2：

C为正极即B>C；图3：

A为正极即有D>A。

10【解析】“a变粗，b变细”可知a电极上有金属析出，b电极上电极材料溶解，从而确定在此电解质溶液中，b电极所用的材料比a电极所用的材料活泼。

而且电解质溶液也应该是较不活泼金属所对应的盐。

因此选C。

11【解析】电解KI溶液时，I－优先在阳极失去电子生成I2，起初没有气体放出。

电解Na2SO4溶液相当于电解水，在阳极生成氧气，图象中不可能出现拐点。

电解CuSO4溶液时，一直是OH－在阳极失去电子生成O2，图象中同样不可能出现拐点。

电解NaCl溶液时，Cl－优先在阳极失去电子生成Cl2，当

Cl－消耗完时，转换为OH－放电而生成O2，每转移1mol电子，可生成0.5molCl2，但只能生成0.25molO2，也就是说，前半段斜率较大，后半段斜率较小，与图象完全吻合。

12【解析】电解NaOH、H2SO4溶液，都是电解水，所以加水就可以复原，A错误；B正确；电解NaCl溶液后应加入氯化氢使之复原，如果加盐酸，会使NaCl溶液物质的量浓度减小，C错误；D选项，阳极：

Cu-2e－→Cu2＋，阴极Cu2＋＋2e－→Cu，电解质溶液物质的量浓度没变，不用加任何物质。

13【解析】由每句话可以推出一个活泼性关系：

①M+N2+==M2++N说明M>N，②说明P>M，③说明N>Z。

故有P>M>N>Z。

14【解析】用石墨作电极时，在阳极上应是Cl－放电，2Cl－－2e－→Cl2，在阴极上是水电离出的H＋放电，2H＋＋2e－→H2，水电离出的H＋消耗后，产生的OH－与Cl2反应产生ClO－，则消毒液为NaClO和NaCl，如果Cl2在上端产生，则Cl2直接向外排出，不能与OH－反应，故Cl2应在下端产生，即b为电源的正极，与之相连的碳棒为阳极。

15【解析】电解硫酸钠实质上只电解水。

根据阳失氧、阴得还，可知阴极（a电极）产生氢气，阳极（b电极）产生氧气，所以a电极附近富集着氢氧根离子，使石蕊呈蓝色，4H2O+4e－→2H2↑+4OH－；而b电极附近发生2H2O－4e－→O2↑+4H+而使石蕊呈红色。

18【解析】由于Ag+与Cl-、Pb2+与SO42-形成沉淀，电解的是NaNO3溶液，实质是电解水。

19【解析】阴极和阳极的主要产物分别是H2和O2时，实质就是电解水。

20【解析】电极为惰性电极，溶液中各离子的放电顺序为：

阳离子：

H+>Al3+>K+，阴离子：

Cl->OH->SO42-。

电极反应为：

阳极2Cl-→Cl2↑+2e－，阴极2H++2e－→H2↑，溶液中还伴有Al3++3OH-==Al（OH）3↓，其中H+和OH-是由水电离产生的，故电解总反应式为：

2Al3++6Cl-+6H2O

2Al（OH）3↓+3H2↑+3Cl2↑。

恰好n（Al3+）:

n（Cl-）=1:

3，所以电解至二者消耗完时，溶液为K2SO4溶液，接下来接续电解实际上是电解水，所以pH值先增大后保持不变且接近于7，沉淀则从无到最大值。

21【解析】B上c点显红色，是由于2H++2e－→H2↑破坏了水的电离平衡导致溶液显碱性所致，故c为电解池的阴极，从而确定电源A的两极，进而解决本题。