专题十一电化学基础2文档格式.docx

专题十一电化学基础2文档格式.docx

《专题十一电化学基础2文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题十一电化学基础2文档格式.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

____；

电极反应：

___________。

（2）阴极：

；

（3）电解液：

________。

3．电镀池（如铁上镀铜）

（1）阳极：

__________。

（2）阴极：

___；

____________。

______________。

4．电冶金冶炼Na、Mg、Al等活泼金属必须用电解法，原理：

Mn＋＋ne－==M，如：

（1）电解熔融的NaCl冶炼金属钠：

①阳极反应：

______________；

②阴极反应：

_______________；

③电池总反应：

（2）电解熔融的Al2O3冶炼金属铝：

_____________。

即时训练2下列图示中关于铜电极的连接错误的是（　　）。

①电解精炼铜时，由于阳极和阴极发生的电极反应不同，所以两极质量变化不同，但得失电子一定相同；

②精炼过程中电解质溶液浓度变化——硫酸铜溶液的浓度逐渐减小，而电镀过程中电解质溶液浓度基本不变。

三、金属的腐蚀与防护

1．金属腐蚀的本质金属原子____电子变为金属阳离子，金属发生____反应。

2．化学腐蚀与电化学腐蚀

类型

化学腐蚀

电化学腐蚀

概念

金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2等）或非电解质液体等直接发生化学反应引起的腐蚀

不纯金属与电解质溶液接触，会形成__________，____________的金属失去电子被氧化腐蚀

特点

__________电流产生

______电流产生

普遍性

金属的______腐蚀比较普遍，而且危害性大，腐蚀速率快

3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

水膜酸性

负极反应

正极反应

电池反应

其他反应

_______________________________________________、Fe（OH）3→Fe2O3.xH2O（铁锈）

____腐蚀更普遍

4．金属腐蚀由快到慢的规律

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。

5．金属的防护

（1）改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力，如不锈钢。

（2）在金属表面覆盖一层保护层，如油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果。

（3）电化学保护法：

牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。

即时训练3下列叙述中正确的是______。

A．生铁比纯铁容易生锈与电化学腐蚀有关

B．将钢铁与电源的正极相连可以起到保护钢铁的作用

C．为保护地下钢管不受腐蚀，可使它与铜板相连

D．海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀

E．钢铁析氢腐蚀与吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀

F．金属被腐蚀的本质是金属发生了氧化反应

能力提升

考点一、原电池、电解池的判断规律

1．从能量的角度分析

原电池：

化学能转变为电能的装置。

电解池：

电能转变为化学能的装置。

应用：

由化学反应方程式设计原电池、电解池要从能量的角度分析。

我们只能把能自发进行的放热的氧化还原反应设计成原电池，而只要是氧化还原反应（不论吸热还是放热）理论上均可设计成电解池，如Cu＋2HCl==CuCl2＋H2↑只能设计成电解池（如装置图A）；

Fe＋2HCl==FeCl2＋H2↑既能设计成电解池（如装置图B），也能设计成原电池（如装置图C）。

2．从装置图的角度分析

根据原电池的形成条件分析判定，先看电极：

两极是导体且活泼性不同。

再看溶液：

两极插入电解质溶液中。

后看回路：

形成闭合回路或两极接触。

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。

当阳极金属与电解池溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。

【例1】图中，两电极上发生的电极反应如下：

a极：

2H＋＋2e－==H2↑，b极：

Fe－2e－==Fe2＋，则以下说法不正确的是（　　）。

A．该装置可能是电解池B．溶液pH变大C．a、b可能是同种电极材料

D．该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能

二、电解池的两极

1．确定电极的一般方法

（1）原电池，正负极；

电解池，阴阳极；

失去电子负（原电池）阳（电解池）极；

发生氧化定无疑。

（2）还可以用谐音帮助记忆：

阴得阳失；

阳氧阴还。

2．电极反应的书写步骤及方法

电解池电极反应的书写可总结为五步：

一判、二看、三分、四写、五平。

一判：

判断阴、阳极。

二看：

阳极要看清电极材料。

阳极金属电极失电子变成阳离子进入溶液（Fe变成Fe2＋），阴离子不失电子；

如果是惰性电极（Pt、Au、石墨等）材料，应是溶液中的阴离子失电子。

三分：

将离子分成阴阳两组，阳离子向阴极移动，在阴极得电子；

阴离子向阳极移动，在阳极失电子。

根据得失电子能力对离子排序，得电子能力：

Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋；

失电子能力：

S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根。

四写：

由放电顺序及信息确定放电产物和电极反应。

五平：

据质量守恒、电荷守恒进行配平。

3．分析实验现象

（1）分析电极及电极区的pH及实验现象时，要从电极反应入手，如电解CuSO4溶液，阳极发生4OH－－4e－==2H2O＋O2↑，OH－浓度减小，酸性增强；

（2）分析电解质溶液中的pH及实验现象时，要从电池反应入手，如电解CuSO4溶液，2CuSO4＋2H2O==2Cu＋2H2SO4＋O2↑，所以整个电解质溶液中酸性增强。

【例2－1】

（1）KIO3可用电解的方法制得，原理是：

以石墨为阳极，以不锈钢为阴极，在一定温度和碱性条件下电解KI溶液。

总反应方程式为KI＋3H2O===KIO3＋3H2↑，则阳极的电极反应为_____________；

阴极附近pH______（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）有人在酸性条件下用惰性电极电解水的方法制得臭氧。

臭氧在阳极周围的水中产生，其电极反应为______________；

阴极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应为。

【例2－2】Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其电解制法如图所示，请根据图示分析：

Fe电极的电极反应为__________________________，与铁电极相连的为电源的__________极。

三、电解类型及有关计算

1．用惰性电极电解电解质溶液

阳离子放电顺序Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋

阴离子放电顺序S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F-

2.有关电化学的计算

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、M和NA的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量的计算等。

可概括为下列三种方法：

（1）根据电子守恒法计算：

用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是阴、阳极得失电子数相等。

（2）根据总反应计算：

先写出电极反应，再写出总反应式，最后根据总反应列比例式计算。

（3）根据关系式计算：

根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。

【例3－1】（2012吉林实验中学模拟）A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na＋、Ag＋、NO

、SO

、Cl－，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8g。

常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。

据此回答下列问题：

（1）M为电源的________极（填“正”或“负”），甲、乙两个烧杯中的电解质分别为__________、__________（填写化学式）。

（2）计算电极f上生成气体的物质的量为________mol。

（3）写出乙烧杯中的电解反应方程式：

____________________________________。

（4）若电解后甲溶液的体积为10L，则该溶液的pH为________。

【例3－2】

（2012江西南昌调研测试）将质量相等的银片和铂片分别作为阳极和阴极用来电解硝酸银溶液。

i．以电流为1A通电10min；

ii.10min后，反接电源，以电流为2A继续通电10min；

下列图像分别表示银电极质量、铂电极质量、电解池产生气体质量和电解时间的关系图。

其中正确的是（　　）。

A．①③B．①②③C．②③④D．①②③④

巩固提升

1．（高考集萃）下列叙述中不正确的是（　　）。

A．电解NaCl溶液得到22.4LH2（标准状况），理论上需要转移NA个电子

B．自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致

C．在“镀锌铁皮的镀层厚度的测定”实验中，将镀锌铁皮放入稀硫酸，待产生氢气的速率突然减小，可以判断锌镀层已反应完全

D．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈

2．（2012山东理综，13）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（　　）。

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

3．（2012安徽理综，11）某兴趣小组设计如下微型实验装置。

实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生：

一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。

下列有关描述正确的是（　　）。

A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：

2H＋＋2Cl－

Cl2↑＋H2↑

B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：

Cl2＋2e－===2Cl－

D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

4．（2012浙江理综）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：

下列说法不正确的是（　　）。

A．在阴极室，发生的电极反应为：

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，使平衡2CrO

＋2H＋

Cr2O

＋H2O向右移动

C．该制备过程总反应的化学方程式为：

4K2CrO4＋4H2O

2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑

D．测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比（nK/nCr）为d，则此时铬酸钾的转化率为1－

5．

（1）（2012山东理综）以CuSO4为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法中正确的是__________。

a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

（2）（2012北京理综）用NaOH溶液吸收SO2，当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。

再生示意图如下：

①HSO

在阳极放电的电极反应是__________________________________________。

②当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。

简述再生原理：

（3）（2012重庆理综）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO（NH2）2]，原理如图所示。

①电源的负极为________（填“A”或“B”）。

②阳极室中发生的反应依次为______、______。

③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；

若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。

参考答案

即时训练1②　①　阴　负　Cu2＋　Cu　还原　Zn　C　OH－　失　O2　氧化

即时训练2C即时训练3ADEF

【例1】D　解析：

该装置可能是电解池，a为阴极，b为阳极；

也可能是原电池，a为正极，b为负极，A正确、D错误；

依据a极的电极反应，可知不论是电解池，还是原电池，溶液c（H＋）均减小，B正确；

如果是电解池，a、b可能是Fe电极材料，C正确。

【例2－1】答案：

（1）I－－6e－＋6OH－==IO

＋3H2O　增大

（2）3H2O－6e－==O3↑＋6H＋　O2＋2H＋＋2e－===H2O2

解析：

（1）给出总反应的电极反应的书写方法：

首先依据“阴得阳失”可知阳极I－－6e－―→IO

，溶液显碱性，依据电荷守恒前面加上6个OH－得I－－6e－＋6OH－―→IO

，然后用水配平氢原子个数，最后用氧原子检查是否正确；

（2）无总反应，首先依据信息找出反应物、生成物及其电子得失情况。

如阳极：

H2O失去电子生成O3,3H2O－6e－―→O3，然后用H＋配平前后电荷可得3H2O－6e－===O3↑＋6H＋；

O2得电子生成H2O2，O2＋2e－―→H2O2，然后依据电荷守恒前面加2个H＋，最后用O检查是否正确。

【例2－2】答案：

Fe＋8OH－－6e－===FeO

＋4H2O　正

首先分析化合价

，铁作阳极Fe－6e－―→FeO

，依电解质溶液可知用OH－配平电荷，Fe－6e－＋8OH－―→FeO

，用水配平H，Fe－6e－＋8OH－―→FeO

＋4H2O，最后用O检查是否配平。

【例3－1】答案：

（1）负　NaCl　AgNO3

（2）0.025（3）4AgNO3＋2H2O通电,4Ag＋O2↑＋4HNO3（4）12

由c电极质量增加可知c电极的电极反应为Ag＋＋e－===Ag，c为阴极，所以a、b、c、d、e、f分别为阴极、阳极、阴极、阳极、阴极、阳极，M、N分别为负极、正极；

乙烧杯中为AgNO3溶液，阳极发生4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池反应为4Ag＋＋2H2O通电,4Ag＋O2↑＋4H＋，电解过程中pH减小；

由pH变化可知A、C分别为NaCl、Na2SO4；

生成n（Ag）＝0.1mol，所以转移0.1mol电子，依据f电极电极反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，可知生成0.025molO2，依据甲池中的电池反应2Cl－＋2H2O通电,Cl2↑＋H2↑＋2OH－，可知生成n（OH－）＝0.1mol，c（OH－）＝0.01mol·

L－1，c（H＋）＝1×

10－12mol·

L－1，pH＝－lgc（H＋）＝12。

【例3－2】A　解析：

一开始银作阳极失电子形成Ag＋，质量减少；

铂作阴极，Ag＋在阴极得电子生成银单质，所以铂电极质量增加；

反接后银作阴极，质量增加，铂上的银失电子，质量减少，当银反应完后，由于铂是惰性电极，所以OH－失电子产生氧气，再从电流和时间关系可得出①③正确。

1．A　解析：

A选项，根据电解NaCl溶液的阴极反应：

2H＋＋2e－===H2↑，产生标准状况下22.4LH2，转移2NA个电子，错误。

2．B　解析：

图a中，烧杯底端的海水中含氧量比较少，故越靠近底端，铁棒发生吸氧腐蚀的速率应该减小，A项错误；

图b中，当开关置于N时，左边的锌与合金形成了原电池，并且合金作正极，合金的腐蚀速率减小，B项正确；

图c中，接通开关后，形成原电池，生成氢气的速率增大，但是氢气是在Pt电极上放出的，C项错误；

图d中，在放电时应该是MnO2发生还原反应，D项错误。

3．D　解析：

由题意知，断开K2，闭合K1时，两极均有气泡产生，则说明铜电极没有参与反应，则铜电极一定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反应的离子方程式应为2Cl－＋2H2O通电,Cl2↑＋H2↑＋2OH－，铜电极附近溶液变红，故A、B项均错误；

断开K1，闭合K2时，氯气在石墨电极上得到电子生成Cl－，氢气在铜电极上失去电子生成氢离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，故C错误，D项正确。

4．D　解析：

因放电顺序H＋＞K＋，故阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；

由于阳极的电极材料是惰性电极，故该电解池的阳极电极反应为：

2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于反应生成了H＋，增大了H＋的浓度，故平衡2CrO

＋H2O正向移动，溶液颜色由黄色变为橙色，故A、B项正确；

将上述电极反应合并可知C项正确；

由总反应方程式4K2CrO4＋4H2O

2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑和电解装置可知，电解过程中阳极室的K＋通过阳离子交换膜进入阴极室，从而生成KOH。

现设K2CrO4的起始物质的量为1mol，转化的K2CrO4的物质的量为x，根据电解方程式可知生成的KOH的物质的量为x，阳极室剩余K＋物质的量为2mol－x，阳极室中Cr的物质的量为1mol，由题意得：

＝d，解得x＝（2－d）mol，故铬酸钾的转化率为2－d，D项不正确。

5．答案：

（1）bd　

（2）①HSO

－2e－＋H2O===SO

＋3H＋

②H＋在阴极得电子生成H2，溶液中的c（H＋）降低，促使HSO

电离生成SO

，且Na＋进入阴极室，吸收液得以再生（3）①B　②2Cl－－2e－===Cl2↑　CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl　③不变　7.2

（1）在电解过程中，不可能存在能量的完全转化，部分电能还可能转化为热能等，a项错误；

阳离子向阴极移动，c选项错误。

（2）阳极发生氧化反应，所以HSO

在阳极失去电子生成SO

和H＋。

（3）根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极，故阳极室中发生的反应依次为：

2Cl－－2e－===Cl2↑，CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl；

③阴极反应为：

6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑（或6H＋＋6e－===3H2↑）

阳极反应为：

6Cl－－6e－===3Cl2↑CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl

根据上述反应可以看出在阴、阳极上产生的OH－、H＋的数目相等，阳极室中反应产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；

由上述电极反应可以看出，转移6mole－时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的13.44L气体中V（N2）＝V（CO2）＝

＝2.688L，即n（N2）＝n（CO2）＝0.12mol。

根据方程式CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl可知生成0.12molN2所消耗的CO（NH2）2的物质的量也为0.12mol，其质量为：

m[CO（NH2）2]＝0.12mol×

60g·

mol－1＝7.2g。