广东高考化学原电池 电解池专题Word格式.docx
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2H++2e-=H2↑(还原反应)
Cu2++2e-=Cu(还原反应)
2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)
电子流向
负极→正极
电源负极→阴极;
阳极→电源正极
电流方向
正极→负极
电源正极→阳极;
阴极→电源负极
能量转化
化学能→电能
电能→化学能
应用
①抗金属的电化腐蚀;
②实用电池。
①电解食盐水(氯碱工业);
②电镀(镀铜);
③电冶(冶炼Na、Mg、Al);
④精炼(精铜)。
2.化学腐蚀和电化腐蚀的区别
化学腐蚀
电化腐蚀
一般条件
金属直接和强氧化剂接触
不纯金属,表面潮湿
反应过程
氧化还原反应,不形成原电池。
因原电池反应而腐蚀
有无电流
无电流产生
有电流产生
反应速率
电化腐蚀>化学腐蚀
结果
使金属腐蚀
使较活泼的金属腐蚀
3.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别
电化腐蚀类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜酸性很弱或呈中性
水膜酸性较强
正极反应
O2+4e-+2H2O==4OH-
2H++2e-==H2↑
负极反应
Fe-2e-==Fe2+
腐蚀作用
是主要的腐蚀类型,具有广泛性
发生在某些局部区域内
4.电解、电离和电镀的区别
电解
电离
电镀
受直流电作用
受热或水分子作用
实质
阴阳离子定向移动,在两极发生氧化还原反应
阴阳离子自由移动,无明显的化学变化
用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金
CuCl2
Cu+Cl2
CuCl2==Cu2++2Clˉ
阳极Cu-2e-=Cu2+
阴极Cu2++2e-=Cu
关系
先电离后电解,电镀是电解的应用
5.电镀铜、精炼铜比较
电镀铜
精炼铜
镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液必须含有镀层金属的离子
粗铜金属作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电解液
Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等
Cu2++2e-=Cu
溶液变化
电镀液的浓度不变
溶液中溶质浓度减小
6.电解方程式的实例(用惰性电极电解):
电解质溶液
阳极反应式
阴极反应式
总反应方程式
(条件:
电解)
溶液酸碱性变化
CuCl2
2Cl--2e-=Cl2↑
Cu2++2e-=Cu
CuCl2=Cu+Cl2↑
——
HCl
2H++2e-=H2↑
2HCl=H2↑+Cl2↑
酸性减弱
Na2SO4
4OH--4e-=2H2O+O2↑
2H2O=2H2↑+O2↑
不变
H2SO4
消耗水,酸性增强
NaOH
消耗水,碱性增强
NaCl
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH
H+放电,碱性增强
CuSO4
2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4
OHˉ放电,酸性增强
考点解说
1.电化腐蚀:
发生原电池反应,有电流产生
(1)吸氧腐蚀
Fe-2e-==Fe2+
O2+4e-+2H2O==4OH-
总式:
2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
(2)析氢腐蚀:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2.金属的防护
⑴改变金属的内部组织结构。
合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。
如:
不锈钢。
⑵在金属表面覆盖保护层。
常见方式有:
涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;
使表面生成致密氧化膜;
在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属
⑶电化学保护法
1外加电源的阴极保护法:
接上外加直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。
②牺牲阳极的阴极保护法:
外加负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极
3。
常见实用电池的种类和特点
⑴干电池(属于一次电池)锌锰干电池
①结构:
锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。
②电极反应负极:
Zn-2e-=Zn2+
⑵铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)
1结构:
铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。
2
3A.放电反应负极:
Pb-2e-+SO42-=PbSO4
PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
B.充电反应阴极:
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
阳极:
PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
注意:
放电和充电是完全相反的过程,放电作原电池,充电作电解池。
电极名称看电子得失,电极反应式的书写要求与离子方程式一样,且加起来应与总反应式相同。
⑶A.氢氧燃料电池
石墨、石墨、KOH溶液。
H2-2e-+2OH-=2H2O
正极:
O2+4e-+2H2O=4OH-
2H2+O2=2H2O
(反应过程中没有火焰,不是放出光和热,而是产生电流
还原剂在负极上反应,氧化剂在正极上反应。
书写电极反应式时必须考虑介质参加反应(先常规后深入)。
若相互反应的物质是溶液,则需要盐桥(内装KCl的琼脂,形成闭合回路)。
B.B.铝、空气燃料电池
以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。
这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。
只要把灯放入海水中,数分钟后就会发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20~50倍。
电极反应:
铝是负极4Al-12e-==4Al3+;
石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-
4.电解反应中反应物的判断——放电顺序
⑴
A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。
B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表:
K+<
Ca2+<
Na+<
Mg2+<
Al3+<
(H3O+)<
Zn2+<
Fe2+<
Sn2+<
Pb2+<
H+<
Cu2+<
Fe3+<
Ag+
⑵阳极
A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时:
阴离子失电子:
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-
B.阳极是活泼电极时:
电极本身被氧化,溶液中的离子不放电。
5.电解反应方程式的书写步骤:
A、分析电解质溶液中存在的离子;
B、析离子的放电顺序;
C、定电极、写出电极反应式;
D、写出电解方程式。
6.电解液的PH变化:
根据电解产物判断。
口诀:
“有氢生成碱,有氧生成酸;
都有浓度大,都无浓度小”。
(“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度)
7.使电解后的溶液恢复原状的方法:
先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应,再将其化合物投入电解后的溶液中即可。
①NaCl溶液:
通HCl气体(不能加盐酸);
3AgNO3溶液:
加Ag2O固体(不能加AgOH);
4CuCl2溶液:
加CuCl2固体;
5KNO3溶液:
加H2O;
6CuSO4溶液:
CuO或CuCO3(不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3)等。
8.电解原理的应用
A、电解饱和食盐水(氯碱工业)
⑴反应原理
2Cl--2e-==Cl2↑
2H++2e-==H2↑
总反应:
2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH
B、电解冶炼铝:
2Al2O3
4Al+3O2↑
C、电镀:
用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。
⑴镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液必须含有镀层金属的离子。
电镀锌原理:
阳极Zn-2eˉ=Zn2+
阴极Zn2++2eˉ=Zn
⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。
⑶电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。
⑷电解精炼铜:
粗铜作阳极,精铜作阴极,电解液含有Cu2+。
铜前金属先反应但不析出,铜后金属不反应,形成“阳极泥”。
【快乐挑战】电化学基础知识专项训练
一、原电池工作原理
1.为将反应2Al+6H+===2Al3++3H2↑的化学能转化为电能,下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)( )
2.日常所用的干电池,其电极分别为碳棒(上面有帽)和锌(皮),以糊状NH4Cl和ZnCl2作为电解质溶液(其中加入MnO2吸收H2),电极反应可简化为Zn-2e-===Zn2+,2NH
+2e-===2NH3↑+H2↑(NH3与Zn2+结合),根据上面叙述判断下列说法正确的是( )
A.Zn为正极,碳为负极
B.负极反应为2NH
+2e-===2NH3↑+H2↑
C.工作时电子由碳极经外电路流向锌极
D.长时间连续使用时,内装的糊状物可能流出腐蚀电器
二、新型电池的结构与原理
3.据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染,其电池反应为2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气,则下列叙述正确的是
A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2e-===Zn2+
C.正极发生氧化反应D.电解液可以是强酸
4.燃料电池的基本组成为电极、电解液、燃料和氧化剂。
此种电池的能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右),产物污染也少。
下列有关燃料电池的说法错误的是
A.上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质
B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器,原因之一是该电池的产物为水,经过处理之后可供宇航员使用
C.乙醇燃料电池的电解液常用KOH溶液,该电池的负极反应为C2H5OH-12e-===2CO2↑+3H2O
D.甲烷碱性燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
5.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。
电池反应为
FePO4+LiLiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含Li+导
电固体为电解质。
下列有关LiFePO4电池说法正确的是( )
A.可加入硫酸以提高电解液的导电性
B.放电时电池内部Li+向负极移动
C.充电过程中,电池正极材料的质量增加
D.放电时电池正极反应为FePO4+Li++e-===LiFePO4
三、电解原理及其应用
6.如图中,两电极上发生的电极反应为a极:
Cu2++2e-===Cu b极:
Fe-2e-===Fe2+,下列说法中不正确的是( )
A.该装置可能是电解池
B.a极上一定发生还原反应
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
7.下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )
8.如下图,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。
下列说法正确的是( )
A.Pt为阴极,Cu为阳极
B.b极的电极反应式是2H++2e-===H2↑
C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D.Pt极上有6.4gCu析出时,b极产生2.24L(标准状况)气体
9.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a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圈呈浅红色。
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
10.下列各组溶液电解一段时间后,再加入相关物质,溶液能恢复原状况的是( )
阳极
阴极
加入的物质
A
NaCl溶液
碳
铁
盐酸
B
NaOH溶液
水
C
硫酸铜溶液
铜
硫酸铜
D
硫酸
H2O
四、金属的腐蚀与防护
11.有关金属腐蚀的论述,正确的是( )
A.金属的腐蚀一定伴有电流产生
B.Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀
C.发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀
D.发生电化学腐蚀时都有能量的转变,且被腐蚀的金属总是失电子
12.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:
O2+2H2O+4e-===4OH-
D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应:
2Cl--2e-===Cl2↑
13.下列各种方法中,能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A.①②③④B.①③④⑤
C.①②④⑤D.全部
14.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.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
C.海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀
五、电化学基础知识综合应用
15.图中的A为直流电源,B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,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,则电极e上发生的反应为________________________________________________________________________,
电极f上发生的反应为_______________________________________________________
_________________,槽中盛放的电镀液可以是________或__________(只要求填两种电解质溶液)。
16.铁是用途最广的金属材料之一,但生铁易生锈。
请讨论电化学实验中有关铁的性质。
(1)①某原电池装置如下图所示,右侧烧杯中的电极反应式为________________________
______________________________________,左侧烧杯中的c(Cl-)________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②已知下图甲、乙两池的总反应式均为Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑,且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。
请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。
(2)装置丙中,易生锈的是点(填“a”或“b”)。
装置丁中可观察到的实验现象是________________________________________________________________________。
17.下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。
接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4的质量分数为10.47%,乙中c电极质量增加。
据此回答问题:
(1)电源的N端为________极;
(2)电极b上发生的电极反应为______________________________________________;
(3)列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:
________________________
________________________________________________________________________;
(4)电极c的质量变化是________g。
限时训练
7.生活处处有化学。
下列说法正确的是
A.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金
B.做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体
C.煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类
D.磨豆浆的大豆富含蛋白质,豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸
8.水溶液中能大量共存的一组离子是
A.Na+、Ca2+、Cl-、SO42-B.Fe2+、H+、SO32-、ClO-
C.Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-D.K+、Fe3+、NO3-、SCN-
9.下列叙述I和II均正确并有因果关系的是
选项
叙述I
叙述II
KNO3的溶解度大
用重结晶法除去KNO3中混有的NaCl
BaSO4难溶于酸
用盐酸和BaCl2溶液检验SO42-
NH3能使酚酞溶液变红
NH3可用于设计喷泉实验
Ca(OH)2能制成澄清石灰水
可配制2.0mol∙L-1的Ca(OH)2溶液
10.设nA为阿伏加德罗常数的数值。
A.1mol甲苯含有6nA个C-H键B.18gH2O含有10nA个质子
C.标准状况下,22.4L氨水含有nA个NH3分子D.56g铁片投入足量浓H2SO4中生成nA个SO2分子
11.某同学组装了图4所示的电化学装置,电极ⅠAl,其它均为Cu,则
A、电流方向:
电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B、电极Ⅰ发生还原反应
C、电极Ⅱ逐渐溶解
D、电极Ⅲ的电极反应:
Cu2++2e-
=
Cu
12.常温下,0.2mol/L的一元酸HA与等浓度的NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中部分微粒组分及浓度如图5所示,下列说法正确的是
A、HA为强酸
B、该混合液pH=7
C、图中X表示HA,Y表示OH-,Z表示H+
D、该混合溶液中:
c(A-)+
c(Y)=c(Na+)
22.下列实验操作、现象和结论均正确的是
实验操作
现象
结论
向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸
均冒气泡
两者均能与盐酸反应
向AgNO3溶液中滴加过量氨水
溶液澄清
Ag+与NH3∙H2O能大量共存
将可调高度的铜丝伸入到稀HNO3中
溶液变蓝
Cu与稀HNO3发生置换反应
将KI和FeCl3溶液在试管中混合后,加入CCl4,振荡,静置
下层溶液显紫红色
氧化性:
Fe3+>
I2
23.甲~辛等元素在周期表中的相对位置如下表。
甲与戊的原子序数相差3,戊的一种单质是自然界硬度最大的物质,丁与辛属同周期元素,下列判断正确的是
A.金属性:
甲>
乙>
丁
B.原子半径:
辛>
己>
戊
C.丙与庚的原子核外电子数相差13
D.乙的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物
参考答案:
1.B 2.D 3.B 4.C 5.D 6.D 7.C 8.B 9.D 10.B11.D 12.A 13.D 14.B
15.
(1)正
(2)2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH
(3)Zn-2e-===Zn2+ Zn2++2e-===Zn ZnSO4溶液 ZnCl2溶液
16.
(1)①2H++2e-===H2↑ 增大
②甲池中:
左——Fe,右——C
乙池中:
(2)a 铁屑表面生成红棕色锈斑,试管内液面上升
17.
(1)正
(2)4OH--4e-===2H2O+O2↑ (3)水减少的质量:
100g×
=4.5g 生成O2的体积:
×
22.4L·
mol-1=2.8L (4)16
ACBBADADBC