化学反应原理第四章 14节 电化学基础知识串讲过关.docx
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化学反应原理第四章14节电化学基础知识串讲过关
第四章电化学基础串讲
第一二节原电池新型化学电源
考点1原电池及其工作原理
一、原电池的工作原理（如图是两种锌铜原电池示意图：
）
1．反应原理
电极名称
负极
正极
电极材料
______________
______________
电极反应
______________
______________
反应类型
______________反应
______________反应
电子流向
由________沿导线流向________
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液,K+移向________极,Cl-移向________极
2.原电池中的三个方向
（1）电子流动方向：
从________流出沿导线流入________；
（2）电流流动方向：
从________沿导线流向________；
（3）离子迁移方向：
电解质溶液中，阴离子向________迁移，阳离子向________迁移。
3.原电池正、负极的判断
四、盐桥原电池的组成和作用
1．盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
2．盐桥的作用
（1）连接内电路，形成________；
（2）平衡电荷，使原电池不断产生电流。
考点2原电池原理的应用
1．设计制作化学电源2．比较金属活动性强弱
3．加快氧化还原反应的速率4．用于金属的防护
考点3化学电源及电极反应式的书写
一、一次电池——碱性锌锰干电池
负极材料：
________，电极反应式：
_________________________；
正极材料：
______，电极反应式：
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2。
二、二次电池（以铅蓄电池为例）
1．放电时的反应
（1）负极：
______________________________________________（氧化反应）；
（2）正极：
______________________________________________（还原反应）；
（3）总反应：
Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l）。
2．充电时的反应
（1）阴极：
______________________________________________（还原反应）；
（2）阳极：
______________________________________________（氧化反应）；
（3）总反应：
2PbSO4（s）＋2H2O（l）===Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）。
三、燃料电池
首先写出总反应方程式，因为燃料电池的总反应方程式等于燃料燃烧方程式和燃烧产物与电解质溶液反应的方程式的叠加式。
其次将总反应拆开，找出氧化反应物质对：
还原剂——氧化产物和还原反应物质对：
氧化剂——还原产物，分别作为负极反应和正极反应，在书写时要特别注意考虑溶液的酸碱性环境对电极反应式书写的影响，最后利用电子守恒、电荷守恒和质量守恒进行配平。
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
酸性电解质
碱性电解质
熔融金属氧化物电解质
负极反应式
_____________________
_______________________
_______________________
正极反应式
_____________________
_______________________
_______________________
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。
（1）酸性条件下的甲烷燃料电池
总反应式：
______________________________________________________________；
正极反应式：
_____________________________________________________________；
负极反应式：
______________________________________________________________。
（2）碱性条件下的甲烷燃料电池
总反应式：
__________________________________________________________；
正极反应式：
_________________________________________________________；
负极反应式：
__________________________________________________________。
（3）碱性条件下的甲醇（CH3OH）燃料电池
总反应式：
____________________________________________________________；
正极反应式：
__________________________________________________________；
负极反应式：
___________________________________________________________。
第三节电解池
考点1电解原理
二、电解池
1．电极名称及电极反应式，以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：
总反应方程式：
____________________________________。
三、阴、阳两极的放电顺序
①阳极
活性电极（Zn、Fe、Cu等）：
电极材料失电子；
惰性电极（Pt、Au、石墨等）：
____________________________________。
②阴极
________________________________________________________________________。
二、使用惰性电极电解电解质溶液的基本类型
类型
电解质特点
实例
电解
对象
电极反应式
电解方程式
溶液pH变化
电解质溶液复原的方法
阴极
阳极
电解
水型
含氧酸
H2SO4
水
_______________
_______________
______________
______
_____
可溶性强碱
NaOH
水
______
活泼金属含氧酸盐
KNO3
水
______
电解电解质型
无氧酸
HCl
电解质
_______________
_______________
______________
_____
_____
不活泼金属无氧酸盐
CuCl2
电解质
_______________
_______________
______________
_____
放氢气生碱型
活泼金属无氧酸盐
NaCl
电解质和水
_______________
_______________
______________
_____
_____
放氧气生酸型
不活泼金属含氧酸盐
CuSO4
电解质和水
_______________
_______________
______________
_____
_____或_____等
考点2电解原理的应用
一、电解饱和食盐水
1．装置及现象
现象
电极反应式
阴极
生成无色气体
_____________________
阳极
生成黄绿色气体
_____________________
2.电解总反应式
化学方程式：
__________________________________________；
离子方程式：
__________________________________________。
二、电镀
1．定义：
电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。
2．电镀池的构成：
3．实例（往铁件上镀铜）：
（1）阴极材料：
_____，电极反应式：
_____________________；
（2）阳极材料：
_____，电极反应式：
_____________________；
（3）电解质溶液：
_________溶液。
三、电解精炼铜
四、电冶金
电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、镁、铝等活泼金属。
如电解熔融的氯化钠
阳极反应：
__________________；阴极反应：
__________________；
总反应：
____________________________________。
考点3有关电化学的计算
一、有关电化学的计算
1．计算类型
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。
2．方法技巧
（1）根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数__________。
（2）根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
（3）根据关系式计算
根据__________守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：
（式中M为金属，n为其离子的化合价数值）
二、多池串联装置中电池类型的判断
将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考中电化学部分的重要题型。
解答该类试题时电池种类的判断是关键，整个电路中各个电池工作时电子守恒是数据处理的法宝。
1．直接判断
非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路时，则其他装置为电解池。
如图：
A为__________，B为__________。
2．根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。
原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。
如图：
A为__________，B为__________。
3．根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
如图：
若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是__________，D是__________，C是__________，甲是__________，A是__________，B是__________。
B、D极发生__________反应，A、C极发生__________反应。
4．原电池和电解池的组合装置的思维模型
三、综合装置中的有关计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：
①串联电路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和。
在此基础上分析处理其他各种数据。
图中装置甲是__________，乙是__________，若电路中有0.2mol电子转移，则Zn极溶解__________g，Cu极上析出H22.24L（标准状况），Pt极上析出Cl2__________mol，C极上析出Cu__________g。
甲池中H＋被还原，生成H2和ZnSO4，溶液pH____；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH____，电解后再加入适量______固体可使溶液复原。
例6 按图所示装置进行实验，并回答下列问题。
（1）判断装置的名称：
A池为________，B池为________。
（2）锌极为________极，电极反应为________________________；铜极为________极，电极反应为_______________________；
石墨棒C1为________极，电极反应为___________________________；
石墨棒C2附近的实验现象为______________________________________________。
（3）当C2极析出224mL气体（标准状况）时，锌的质量________（填“增加”或“减少”）________g，CuSO4溶液的质量________（填“增加”或“减少”）________g。
例7如图为相互串联的甲、乙两电解池，其中甲池为电解精炼铜的装置。
试回答问题：
（1）A是_____极，材料是_________，电极反应为_________________，B是____极，材料是_______，主要电极反应为____________________，电解质溶液为____________。
（2）乙池中若滴入少量酚酞溶液，电解一段时间后Fe极附近溶液呈________色。
（3）常温下，若甲池中阴极增重12.8g，则乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为________。
若此时乙池剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为____________，pH为________。
例8．（2018·福州期中）如图所示装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极。
将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答：
（1）电源电极A名称为________。
（2）写出C和F的电极名称，以及电极反应式。
C：
________________________________________________________________________，
F：
________________________________________________________________________。
（3）若装置中通过0.02mol电子时，通电后甲池溶液体积为200mL，则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。
（4）若装置中通过0.02mol电子时，丁池中电解足量R（NO3）x溶液时，某一电极析出了ag金属R，则金属R的相对原子质量的计算公式为________（用含a、x的代数式表示）。
（5）现用丙池给铜件镀银，则H应该是________（填“铜件”或“银”）。
第四节金属的电化学腐蚀与防护
一、化学腐蚀、电化学腐蚀的异同
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触
水膜中溶有________，酸性很________或呈________性
水膜酸性________
本质
________被氧化而腐蚀
________被氧化而腐蚀
现象
________电流产生
________电流产生
反应式（以铁腐蚀为例）
2Fe＋3Cl2===2FeCl3
负极：
_______________
正极：
___________________
正极：
_____________________
联系
两种腐蚀往往同时发生，只是________腐蚀比________腐蚀更普遍、危害更大
二、金属腐蚀快慢的判断方法
（1）同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。
（2）同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快。
（3）同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
1.下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（ ）
A．④>②>③>① B．②>①>③>④C．④>②>①>③D．③>②>④>①
三、金属的防护方法
2.下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是（）
A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀
C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生反应为2H＋＋2e－===H2↑
作业
1.下列叙述正确的是（）
A．电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程
B．氢氧燃料电池的负极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．粗铜精炼时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变
D．铁与稀硫酸反应时，加入过量硫酸铜溶液，可使反应速率加快
2.如图所示，a、b两电极材料分别为铁和铜。
以下说法不正确的是（）
A．该装置可以构成原电池，也可构成电解池
B．a极可能发生反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
C．b电极质量可能增加
D．该过程可能有大量气体产生
3．将一张滤纸剪成四等份，用铜片、锌片、发光二极管、导线在玻璃片上连接成如图所示的装置，在四张滤纸上滴入稀H2SO4直至全部润湿。
下列叙述正确的是（）
A．锌片上有气泡，铜片溶解
B．锌片发生还原反应
C．电子都是从铜片经外电路流向锌片
D．该装置至少有两种形式的能量转换
4．水溶液锂离子电池体系如图所示。
下列叙述错误的是（）
A．a为电池的正极
B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi
C．放电时，a极锂的化合价发生变化
D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移
5．（10分）图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠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中a点为________极。
（2）滤纸B上发生的总反应方程式为_____________________________________________。
（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路：
①电极e上发生的反应为_______________________________________________________，
②电极f上发生的反应为_______________________________________________________，
③电镀槽中盛放的电镀液可以是________或________（只要求填两种电解质溶液）。
6．（11分）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。
如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入甲烷和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－（O2＋4e－===2O2－）。
（1）c电极的名称为__________，d电极上的电极反应式为_______________________。
（2）如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L－1硫酸铜溶液，a电极上的电极反应式为________________，若a电极产生56mL（标准状况）气体，则所得溶液的pH＝________（不考虑溶液体积变化），若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________。
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