人教版届高考化学第二轮复习 专题十二 电化学教学案.docx
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人教版届高考化学第二轮复习专题十二电化学教学案
专题十二电化学
[考试大纲]
1.了解原电池和电解池的工作原理,了解常见化学电源的种类及其工作原理
2.掌握电解原理，了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。
3.能写出电极反应和电池反应方程式。
4.了解金属腐蚀的类型及防护措施
[知识梳理]
一、原电池
1.原电池的构成条件：
这是一种把化学能转化为电能的装置.从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。
a.活性不同的两极：
作负极的一般是较活泼的金属材料，作正极的材料用一般导体即可
b.电解质溶液c.闭合回路d.反应能自发进行
注意：
通常两种不同金属在电解质溶液中构成原电池时,较活泼的金属作负极,但也不是绝对的,严格地说,应以发生的电极反应来定.例如，Mg－Al合金放入稀盐酸中,Mg比Al易失去电子,Mg作负极;将Mg－Al合金放入烧碱溶液中，由于发生电极反应的是Al,故Al作负极。
2.原电池的工作原理：
⑴电极反应（以铜－锌－稀硫酸原电池为例）：
负极：
_____________________（______反应）
正极：
_____________________（______反应）
⑵电子流向：
从负极（Zn）流向正极（Cu）
⑶电流方向：
从正极（Cu）流向负极（Zn）
⑷溶液中离子的移动方向：
阳离子向移动，阴离子向移动。
3.金属的腐蚀：
金属的腐蚀分为两类：
（1）化学腐蚀：
金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀。
（2）电化学腐蚀：
不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。
钢铁在潮湿空气中的腐蚀主要形式是。
正极为钢铁中的，负极为，电解质溶液为溶有等气体的水膜。
其腐蚀类型及其有关电极反应式、化学方程式分别是：
a.吸氧腐蚀（发生于或的潮湿环境中）
负极：
正极：
b.析氢腐蚀（发生于的潮湿环境中）
负极：
正极：
总之：
无论是哪种腐蚀，其结果都是水膜中OH—浓度相对增加，于是可发生如下反应：
Fe2＋＋2OH—＝Fe（OH）2、4Fe（OH）2＋O2＋2H2O＝4Fe（OH）3、2Fe（OH）3＝Fe2O3·nH2O＋（3－n）H2O
4.金属腐蚀的防止和利用
⑴生产上常用的一些防护方法：
①改变金属内部组织结构。
例如向普通钢中加入铬、镍等制成不锈钢。
②金属表面覆盖保护层。
电镀、化学镀、油漆或覆盖搪瓷等方法。
电镀是一种特殊的电解，电镀时，作阳极，作阴极，用作为电镀液，电镀过程中，电解质溶液的浓度。
例如:
向待镀的铁制品上镀铜，则应作阳极，阳极反应式为，
__作阴极，阴极反应式为，用作为电镀液。
③电化学保护法：
a.牺牲阳极的阴极保护法。
该法利用原电池原理，将一块活泼的金属与铁件相连，铁件作原电池的而被保护。
b.外加电流的阴极保护法。
将钢铁设备与电源的 相连，惰性电极与原电池的 相连，通电后，电子被强制流向钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷（电子）的积累，抑制钢铁设备发生失去电子的作用，从而受到保护。
⑵化学蚀刻就是腐蚀原理的利用。
如FeCl3溶液用于印刷电路的铜线腐蚀，
化学方程式为：
二、电解池
1．电解原理直流电通过电解质溶液时使阴阳两极发生氧化还原反应的过程。
电解类型
实例
电解的化学方程式
ph变化
溶液复原
电解电解质型
HCl
CuCl2
电解电解质和水型
放H2生碱
NaCl
放O2生酸
CuSO4
电解水型
NaOH
H2SO4
Na2SO4
放电顺序（阳极为惰性电极）：
阴离子失电子能力由强到弱：
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞NO3－（SO42－等含氧酸根）
阳离子得电子能力由强到弱：
Ag＋＞Hg2＋＞（Fe3＋）＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞K＋
注意：
a.上述阴离子放电顺序是阳极为惰性电极时的放电顺序。
若阳极为金属电极，则金属在阳极失电子。
惰性电极为碳棒、铂（Pt）、金（Au）等。
b.离子放电顺序与离子浓度等多种因素有关，上述离子放电顺序是一般规律。
2.原电池、电解池、电镀池判定规律：
若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定；若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。
三、应用
1.原电池的应用
⑴设计化学电源
⑵通过对原电池正负极的判断，比较两种金属的活泼性
⑶利用原电池原理加快反应速率
⑷利用金属腐蚀的先后顺序，比较金属腐蚀的速率并进行金属的防护
金属腐蚀的快慢的判断:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀.金属防护措施:
外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>一般防腐条件>无防腐条件
2.电解原理的应用
⑴氯碱工业①反应原理：
阳极：
______________________________________________
阴极：
______________________________________________
总反应：
______________________________________________
⑵电解精炼:
如电解精炼铜：
阳极材料：
_____________阳极反应式：
_________________________
阴极材料：
_____________阴极反应式：
__________________________
电解质溶液：
________________,
⑶电镀⑷用于金属的保护
⑸根据离子在阴、阳两极上的放电顺序比较金属活动性的强弱或离子的氧化性、还原性强弱。
【典型例题】
例1】家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（）
A.4Fe（OH）2＋2H2O＋O2＝4Fe（OH）3B.2Fe＋2H2O＋O2＝2Fe（OH）2
C.2H2O＋O2＋4e－＝4OH－D.Fe－3e－＝Fe3＋
解析：
洗过的铁锅在空气中放置,可发生吸氧腐蚀。
负极发生的反应为2Fe－4e－＝2Fe2＋，正极发生的反应为2H2O＋O2＋4e－＝4OH－，总反应式为2Fe＋2H2O＋O2＝2Fe（OH）2，而Fe（OH）2又被O2氧化为红褐色的Fe（OH）3。
答案：
D
【例2】下列叙述正确的是（）
①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率。
②镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀。
③电镀时应把镀件置于电解槽的阴极。
④冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解⑤钢铁表面常易腐蚀生成Fe2O3·nH2O
A.①②③④⑤B.①③④⑤C.①③⑤D.②④
解析：
①正确。
因Zn＋Cu2＋＝Cu＋Zn2＋，Cu与Zn构成无数微小的原电池加速Zn的溶解。
②错误。
因白铁镀层破损后，锌作负极溶解，铁被保护；而马口铁镀层破损后，铁作负极溶解而锡被保护，所以当镀层破损后马口铁比白铁更易腐蚀。
③正确。
明确电镀是电解原理的应用。
④正确。
属于记忆知识内容。
⑤正确。
因钢铁腐蚀主要是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，而吸氧腐蚀最终产物是Fe2O3·nH2O。
答案：
B
【例3】X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出；又知M2＋的氧化性强于Y2＋。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）
A.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y
解析：
金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性X>Z；电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性Z>Y；离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性Y>M，所以正确答案为A。
答案：
A
【例4】用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。
当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是（）
A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg
解析：
在阳极水电离出的OH－放电，破坏了水的电离平衡，H＋浓度增大。
由题意知：
n（H＋）＝0.5L×（10－3－10－6）mol·L－1＝5×10－4mol，阴阳两极放电数目相等，阴极析出的银的物质的量等于阳极产生H＋的物质的量，m（Ag）＝5×10－4mol×108g·mol－1×103mg·g－1＝54mg。
答案：
B
【知能训练】
1.下列关于实验现象的描述不正确的是（）
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
2.100mL浓度为2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）
A.加入适量的6mol·L－1的盐酸B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量蒸馏水D.加入适量的氯化钠溶液
3.一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。
下列对该燃料说法正确的是（）
A.在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B.电池的总反应是：
2C4H10＋13O2→8CO2＋10H2O
C.通入空气的一极是正极，电极反应为：
O2＋4e－＝2O2－
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：
C4H10＋26e－＋13O2＝4CO2＋5H2O
4.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn（s）＋2MnO2（s）＋H2O（l）＝＝Zn（OH）2（s）＋Mn2O3（s）
下列说法错误的是（）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：
2MnO2（s）＋H2O
（1）＋2e—＝Mn2O3（s）＋2OH－（aq）
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
5..下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为：
4OH—－4e－＝2H2O＋O2↑
C.该电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.该电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
6.下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。
则下列有关的判断正确的是（）
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，氯离子浓度不变
7.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:
2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:
1
8.金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：
氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）（）
A．阳极发生还原反应，其电极反应式：
Ni2＋＋2e—＝＝Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
9.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
⑴目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO（OH）＋2H2O
2Ni（OH）2＋Cd（OH）2
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是。
①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能④放电时化学能转变为电能
A①③B②④C①④D②③
⑵废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。
在酸性土壤中这种污染尤为严重。
这是因为。
⑶另一种常用的电池是锂电池，锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，由于它的比容量（单位质量电板材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。
它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为：
Li＋MnO2→LiMnO2
试回答：
锂电池比容量特别大的原因是。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？
请用化学方程式表示其原因。
高三化学学案18专题十二 电化学参考答案
[知识梳理]
一、原电池
2.原电池的工作原理
负极：
Zn－2e－=Zn2＋（氧化反应）正极：
2H＋＋2e－=H2↑（还原反应）
3.金属的腐蚀
电化学腐蚀、碳、铁、CO2\、
a.中性或弱酸性、负极：
2Fe－4e－=2Fe2＋正极：
O2＋4e－＋2H2O=4OH－、
b.酸性负极：
Fe－2e－=Fe2＋正极：
2H＋＋2e－=H2↑
4.金属腐蚀的防止和利用
镀层金属、镀件、含镀层金属离子的溶液、不变
铜、Cu－2e－=Cu2＋、铁、Cu2＋＋2e－=Cu、CuSO4溶液
a.正极b.负极、正极Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2
二、电解池1．电解原理
三、应用
阳极：
2Cl－2e－=Cl2↑阴极：
2H＋＋2e－=H2↑总反应：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
粗铜、Cu－2e－=Cu2＋、精铜、Cu2＋＋2e=Cu、CuSO4溶液
[知能训练]
1.C2.B3.BC4.C5.B6.C7.D8.D
9.⑴B⑵Ni（OH）2和Cd（OH）2能溶于酸性溶液。
⑶锂的摩尔质量小：
2Li＋2H2O＝2LiOH＋H2↑
高三化学学案18专题十二 电化学参考答案
[知识梳理]
一、原电池
2.原电池的工作原理
负极：
Zn－2e－=Zn2＋（氧化反应）正极：
2H＋＋2e－=H2↑（还原反应）
3.金属的腐蚀
电化学腐蚀、碳、铁、CO2\、
a.中性或弱酸性、负极：
2Fe－4e－=2Fe2＋正极：
O2＋4e－＋2H2O=4OH－、
b.酸性负极：
Fe－2e－=Fe2＋正极：
2H＋＋2e－=H2↑
4.金属腐蚀的防止和利用
镀层金属、镀件、含镀层金属离子的溶液、不变
铜、Cu－2e－=Cu2＋、铁、Cu2＋＋2e－=Cu、CuSO4溶液
a.正极b.负极、正极Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2
电解类型
实例
电解的化学方程式
ph变化
溶液复原
电解电解质型
HCl
2HCl
H2↑＋Cl2↑
增大
HCl
CuCl2
CuCl2
Cu＋Cl2↑
增大
CuCl2
电解电解
质和水型
放H2生碱
NaCl
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
增大
HCl
放O2生酸
CuSO4
2CuSO4＋2H2O
2Cu＋2H2SO4＋O2↑
减小
CuO
电解水型
NaOH
2H2O
2H2↑＋O2↑
增大
水
H2SO4
2H2O
2H2↑＋O2↑
减小
水
Na2SO4
2H2O
2H2↑＋O2↑
不变
水
二、电解池1．电解原理
三、应用
阳极：
2Cl－2e－=Cl2↑阴极：
2H＋＋2e－=H2↑总反应：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
粗铜、Cu－2e－=Cu2＋、精铜、Cu2＋＋2e=Cu、CuSO4溶液
[知能训练]
1.C2.B3.BC4.C5.B6.C7.D8.D
9.⑴B⑵Ni（OH）2和Cd（OH）2能溶于酸性溶液。
⑶锂的摩尔质量小：
2Li＋2H2O＝2LiOH＋H2↑
[变式练习1]：
（2008年华东师大附中测试）分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（）
A.⑴⑵中Mg作负极，⑶⑷中Fe作负极B.⑵中Mg作正极，电极反应为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2
C.⑶中Fe作负极，电极反应为Fe－2e－=Fe2＋D.⑷中Cu作正极，电极反应为2H＋＋2e－=H2↑
[变式练习2]：
下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）
①纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗②当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用③在海伦外壳在连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法④可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
A.①②B.②③C.①③D.①④
[变式练习3]：
如图所示，若电解5min时铜电极质量增加2.16g，试回答：
⑴电源电极X名称为_____________。
⑵PH变化：
A_____________，B_______________，C_______________。
⑶通过5min时，B中共收集224mL气体（标况），溶液体积为200mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为______________。
⑷若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后溶液的
PH＝__________。
[达标练习]
1.用铂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（）
A.稀NaOH溶液B.HCl溶液C.酸性MgSO4溶液D.酸性AgNO3
2.（2009年四川理综）下列描述中，不符合生产实际的是（ ）
A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极。
B.电解法精练粗铜，用纯铜作阴极。
C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极。
D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极。
3.可以将反应Zn＋Br2＝ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应：
①Br2＋2e－＝2Br－②2Br－—2e－＝Br2③Zn－2e－＝Zn2＋④Zn2＋＋2e－＝Zn
其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是（）
A．②和③B．②和①C．③和①D．④和①
4.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）
A.②①③④⑤B.④③①②⑤C.⑤④②①③D.⑤③②④①
5.以Pt作电极，用电源电解串联分装在两个烧杯里的300mL0.1mol/LNaCl溶液和200mL0.3mol/L的AgNO3溶液，过一段时间取出电极，将两杯溶液混合，则对混合溶液的pH判断正确的是（）
A.小于7B.大于7C.等于7D.等于或小于7
6.X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。
已知：
①X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物；②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。
请回答：
⑴Z2Y的化学式是。
⑵Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是。
⑶如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞的溶液的ZW饱和溶液，C（Ⅰ）、C（Ⅱ）为多孔石墨电极。
接通S1后，C（Ⅰ）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。
一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。
C（Ⅰ）的电极名称是（填写正极或负极）；
C（Ⅱ）的电极反应式是_。
⑷铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是：
。
达标练习参考答案：
1.AC2.A3.A4.B5.A
6.⑴Na2O⑵2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑⑶负极Cl2＋2e—＝2Cl—
⑷Cu＋H2O2＋2H＋＝Cu2＋＋2H2O
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