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单击此处编辑母版文本样式,自查,自悟,自建,考点,方法,技能,实验,思想,建模,专题八电化学原理,最新考纲,1,了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。,2,理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害及其防止措施。,1,原电池、电解池的判定,(1),根据概念判定,如：二次电池使用过程的分析，其中放电过程是将,能转,变成,能，为,反应。充电过程是将,能转变成,能，为,反应。,(2),根据有无外接电源判定：有外接电源的为,池，无外接电源的为,池。,化学,电,原电池,电,化学,电解池,电解,原电,2,电极的判定,(1),原电池正、负极的确定,说明：自己整理正极判断方法,(2),电解池阴、阳极的判定,说明：自己整理阳极判断方法：,3,金属的腐蚀,(1),干燥的环境下以,腐蚀为主，一般情况下以,腐蚀为主。,(2),金属腐蚀快慢的规律,电解原理引起的腐蚀,原电池原理引起的腐蚀,有防腐措施的腐蚀。,化学,电化学,(3),钢铁吸氧腐蚀过程,2Fe,4e,=2Fe,2,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,自,悟,1,两种活泼性不同的金属组成原电池，活泼性强的金属一定作负极吗？,提示,不一定，还要看电解质溶液，如原电池,Mg,Al,NaOH,溶液中金属铝作负极，而原电池,Mg,Al,HCl,溶液中金属铝作正极；原电池,Fe,Cu,HCl,溶液中,Fe,作负极，而原电池,Fe,Cu,HNO,3,(,浓,),中,Fe,作正极。,2,在原电池外部，电子由负极沿外电路流向正极，而在原电池内部，电子由正极流向负极吗？电解池的情况又是怎样？,提示,原电池中电子由负极沿外电路流向正极，在原电池内部，没有电子的流动，而是离子的移动；在电解池中，电子由电源负极流向阴极，由阳极流向电源正极，在电解池内部，没有电子的流动，而是离子的流动。即,“,电子走陆路，离子走水路,”,。,3,电解饱和氯化钠溶液一小段时间后,(,氯化钠足量,),，向电解液中加入适量盐酸可以使之复原吗？,提示,根据,“,出什么，补什么,”,即加入的物质与析出的物质相同或等价。电解时生成,H,2,和,Cl,2,，相当于析出,“,HCl,”,，故应向电解液中通入适量,HCl,气体可使之复原。,4,电解精炼铜时，电解质溶液的成分是否发生变化？阳极减小的质量是否等于阴极增加的质量？,提示,电解精炼铜时，阳极放电的金属除,Cu,外，还有比铜活泼的杂质金属，阴极放电的只有,Cu,2,。,由此可知电解质溶液中,Cu,2,的量减少，杂质离子的量增加。阳极减小的质量大于阴极增加的质量。,自,建,突破核心考点,有关原电池的易错易混辨析,1,原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方程式。,2,不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。,必考点一原电池原理及电极反应式的书写,3,原电池反应中，负极材料不一定与电解质溶液发生反应。如燃料电池的负极为惰性电极，就不和电解质溶液反应。,4,在书写电极反应式时，不要只关注得失电子，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。如酸性氢氧燃料电池中的正极反应式为,O,2,4e,4H,=2H,2,O,，而不是,O,2,4e,=2O,2,或,O,2,4e,2H,2,O=4OH,。,【,真题,1,】,2013,广东理综，,33(2)(3),化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。,(1),能量之间可相互转化：电解食盐水制备,Cl,2,是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：,ZnSO,4,(aq),，,FeSO,4,(aq),，,CuSO,4,(aq),；铜片，铁片，锌片和导线。,完成原电池甲的装置示意图,(,见右图,),，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。,以铜片为电极之一，,CuSO,4,(aq),为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极,_,。,甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是,_,，其原因是,_,。,(2),根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在,(1),的材料中应选,_,作阳极。,思维提示,注意原电池,(,带盐桥,),的设计，电极与电解质溶液的一致性；,掌握原电池工作原理；,明确盐桥的作用；,学会利用原电池工作原理进行有效防腐蚀的措施。,解析,(1),根据题给条件和原电池的构成条件可得：,a,若用,Zn,、,Cu,、,CuSO,4,(aq),、,ZnSO,4,(aq),组成原电池，,Zn,作负极，,Cu,作正极，,Zn,插入到,ZnSO,4,(aq),中，,Cu,插入到,CuSO,4,(aq),中。,b,若用,Fe,、,Cu,、,FeSO,4,(aq),、,CuSO,4,(aq),组成原电池，,Fe,作负极，,Cu,作正极，,Fe,插入到,FeSO,4,(aq),中，,Cu,插入到,CuSO,4,(aq),中。,c,注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称,(,或化学式,),，并形成闭合回路。,由于金属活动性,Zn,Fe,Cu,，锌片或铁片作负极，由于,Zn,或,Fe,直接与,CuSO,4,溶液接触，工作一段时间后，负极本身被腐蚀或氧化，失去金属光泽，质量减轻，蓝色变浅。,带有盐桥的甲原电池中负极没有和,CuSO,4,溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与,CuSO,4,溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。,(2),由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极,(,阴极,),时被保护，作负极,(,阳极,),时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极,(,阳极,),才能有效地保护铁不被腐蚀。,答案,(1),失去金属光泽，被腐蚀或氧化，溶液蓝色变浅,甲在甲装置中，两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行的，锌与,Cu,2,不直接发生反应，这样可以更彻底地将反应所释放的能量转化为电能,(2),锌片,【,题组,】,1,(2013,惠州模拟,),以氨作为燃料的固体氧化物,(,含有,O,2,),燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，其工作原理如图所示。下列说法正确的是,(,),。,A,该电池工作时的总反应式为,4NH,3,5O,2,=4NO,6H,2,O,B,固体氧化物作为电池工作时的电解质，其作用是让电子在电池内部移动,C,电池工作时，接触面上的电极反应式为,2NH,3,3O,2,6e,=N,2,3H,2,O,D,外电路的电流方向为从电极,a,流向电极,b,解析,NO,不稳定易被氧化，且有毒不可能作为电池反应产物，,A,错；电子不能在电解质中移动，,B,错；外电路中的电子从负极流向正极，通入燃料气的一极为负极，所以,D,错。,答案,C,2,一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：,CH,3,CH,2,OH,4e,H,2,O=CH,3,COOH,4H,。下列有关说法正确的是,(,),。,A,检测时，电解质溶液中的,H,向负极移动,B,若有,0.4 mol,电子转移，则在标准状况下消耗,4.48 L,氧气,C,电池反应的化学方程式为：,CH,3,CH,2,OH,O,2,=CH,3,COOH,H,2,O,D,正极上发生的反应为：,O,2,4e,2H,2,O=4OH,解析,原电池内阳离子向正极移动，,A,项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为,O,2,4e,4H,=2H,2,O,，,D,项错误，转移,0.4 mol,电子时，消耗,O,2,0.1 mol,，即标准状况下为,2.24 L,，,B,项错误；正极反应式与负极反应式相加可得电池反应为,CH,3,CH,2,OH,O,2,=CH,3,COOH,H,2,O,，,C,正确。,答案,C,3,(2013,合肥质检,),图甲和图乙是双液原电池装置，由图可以判断下列说法错误的是,(,),。,A,甲图电池反应的离子方程式为,Cd(s,),Co,2,(,aq,)=,Co(s,),Cd,2,(,aq,),B,反应,2Ag(s),Cd,2,(,aq,)=,Cd(s,),2Ag,(,aq,),能发生,C,盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性,D,图乙中当有,1 mol,电子通过外电路时，正极有,108 g Ag,析出,解析,题图中两个装置都是原电池，根据电池中标明的正负极可以判断出：图甲中,Cd,比,Co,活泼，图乙中,Co,比,Ag,活泼，则,Cd,的活泼性强于,Ag,，,B,项中反应不能发生。图乙中正极反应为,Ag,e,=Ag,，当有,1 mol,电子通过外电路时，有,1 mol Ag,析出，其质量为,108 g,。,答案,B,4,(2013,广东肇庆二模,),“,固体离子导体,”,是因为离子能在固体中迁移传递电荷。如下图，空气中的,O,2,与,AlI,3,在聚四氟乙烯膜中反应生成,I,2,，,I,2,与,Ag,形成原电池，在,RbAg,4,I,5,晶体中迁移的离子全是,Ag,。下列说法中错误的是,(,双选,),(,),。,A,电流从银电极流向石墨电极,B,Ag,从上往下移动,C,石墨电极为正极，银电极为负极,D,银电极的电极反应是：,Ag,e,=Ag,解析,由图示分析可知,Ag,失去的电子在外电路移动到石墨电极，因此石墨电极为正极，银电极为负极。电流应从石墨电极流向银电极，,Ag,从下向上移动。,答案,AB,掌握方法技能,原电池反应式的书写,1,一般电极反应式的书写,2,复杂电极反应式的书写,复杂电极反应式总反应式较简单一极的电极反应式,如,CH,4,酸性燃料电池中,CH,4,2O,2,=CO,2,2H,2,O,总反应式,2O,2,8H,8e,=4H,2,O,正极反应式,CH,4,2H,2,O,8e,=CO,2,8H,负极反应式,突破核心考点,电解池电极反应式的书写步骤,必考点二电解原理及其规律,【,真题,2,】,(2013,浙江理综，,11),电解装置如图所示，电解槽内装有,KI,及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。,下列说法不正确的是,(,),。,答案,D,【,题组,】,1,(2013,大连测试,),用惰性电极实现如下电解过程，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，在阴极上发生反应：,4OH,4e,=2H,2,O,O,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,解析,电解稀硫酸实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液,pH,减小，,A,错误。电解稀,NaOH,溶液，阳极消耗,OH,，阴极消耗,H,，实质上是电解水，,NaOH,溶液浓度增大，故溶液的,pH,增大，,B,错误。电解,Na,2,SO,4,溶液时，在阳极上发生反应,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,，在阴极上发生反应,2H,2e,=H,2,，,C,错误。电解,CuCl,2,溶液时，阴极反应为,Cu,2,2e,=Cu,，阳极反应为,2Cl,2e,=Cl,2,，故产物,Cu,和,Cl,2,的物质的量之比为,1,1,。,答案,D,2,某兴趣小组设计如图所示微型实验装置。实验时，先断开,K,2,，闭合,K,1,，两极均有气泡产生；一段时间后，断开,K,1,，闭合,K,2,，发现电流表,A,指针偏转。下列有关描述正确的是,(,),。,答案,D,3,(2013,广东广州期末，,22),某小组为研究电化学原理，设计如图装置，下列叙述正确的是,(,双选,),(,),。,A,若,a,和,b,为石墨，通电后,a,电极上发生的反应为,2Cl,2e,=Cl,2,B,若,a,和,b,为石墨，通电后,b,电极上发生氧化反应,C,若,a,为铜，,b,为铁，通电后,a,电极质量增加,D,若,a,为铜，,b,为铁，通电后,Cu,2,向铁电极移动,解析,由图可知，该装置为电解池，且,a,为阳极，发生氧化反应；,b,为阴极，发生还原反应；,a,为铜电极时，其电极反应,式为,Cu,2e,=Cu,2,，故其质量减轻，,B,、,C,错误。,答案,AD,4,粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极,_(,填图中的字母,),；在电极,d,上发生的电极反应式为,_,；若粗铜中还含有,Au,、,Ag,、,Fe,，它们在电解槽中的存在形式和位置为,_,。,解析,电解精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，,CuSO,4,溶液作电解液，比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。,答案,c,Cu,2,2e,=Cu,Au,、,Ag,以单质的形式沉积在,c(,阳极,),下方，,Fe,以,Fe,2,的形式进入电解液中,掌握方法技能,1,电解产物的判断,(1),阳极产物的判断,首先看电极，如果是活性电极,(,金属活动性顺序表,Ag,以前的金属，包括,Ag),作阳极，则电极材料本身失电子，电极溶解。如果是惰性电极，则看溶液中的阴离子的失电子能力，阴离子的放电顺序为,S,2,I,Br,Cl,OH,，其氧化产物依次对应为,S,、,I,2,、,Br,2,、,Cl,2,和,O,2,。,(2),阴极产物的判断,直接根据阳离子放电顺序,(,如下,),进行判断：,Ag,Fe,3,Cu,2,H,Pb,2,Sn,2,Fe,2,Zn,2,，其还原产物依次对应为,Ag,、,Fe,2,、,Cu,、,H,2,、,Pb,、,Sn,、,Fe,、,Zn,。,2,电化学定量计算的方法,(1),根据总反应式计算。先写出电极反应式，再写出总反应式，然后根据总反应式列比例式计算。,(2),守恒法计算。用于串联电路，中电极反应物、产物及电子转移的有关计算，其依据是电路中转移的电子数守恒。,突破核心考点,金属的两大防腐方法,1,牺牲阳极的阴极保护法,在被保护的钢铁设备,(,如海水中的闸门、地下的天然气管道等,),上连接或直接安装若干锌块，使锌、铁形成原电池，锌作阳极，从而保护了钢铁免受腐蚀。,必考点三金属的腐蚀与防护,2,外加电流的阴极保护法,外加电流的阴极保护法是使被保护的钢铁设备作为阴极,(,接电源负极,),，用惰性电极作为阳极,(,接电源正极,),，在两者之间连接直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而使钢铁表面产生电子积累，抑制钢铁设备失去电子，起到保护的作用。,【,真题,3,】,(2013,北京理综，,7),下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是,(,),。,A,水中的钢闸门连接电源的负极,B,金属护栏表面涂漆,C,汽车底盘喷涂高分子膜,D,地下钢管连接镁块,思维提示,解析,A,项，水中钢闸门连接电源的负极，即作为电化学保护装置的阴极，使其不发生失电子反应而被保护，正确；,B,项和,C,项都属于外加防护层的防腐方法，,B,、,C,两项不符合题意，错误；,D,项，属于牺牲阳极的阴极保护法，错误。,答案,A,【,题组,】,1,下列有关金属保护方法的说法中正确的是,(,),。,A,我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用,B,白铁皮,(,镀锌铁,),镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢,C,轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法,D,钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法,解析,A,项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，易生锈，因而搪瓷层破损后不能再起到防止铁生锈的作用；,B,项中镀层破损后锌与铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀；,C,项是牺牲阳极的阴极保护法；,D,项中是用沥青作涂层的涂层保护法。,答案,B,2,下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是,(,),。,A,钢管与电源正极连接，钢管可被保护,B,铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部金属不被腐蚀,C,钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀,D,钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是,Fe,3e,=Fe,3,解析,铁易失去电子，故钢管与电源正极相连时，更易使铁失电子被腐蚀，故,A,错；铁遇冷浓硝酸时表面能形成一层致密的氧化膜可起到保护作用，故,B,正确；铁比铜活泼，当铁、铜相接触时构成原电池，铁作负极易被腐蚀，故,C,错；钢铁发生析氢腐蚀时，负极发生反应：,Fe,2e,=Fe,2,，故,D,错。,答案,B,3,(2013,广东佛山一模，,22),下图是模拟电化学反应的装置图。下列有关叙述中，错误的是,(,双选,),(,),。,A,X,为碳棒，,Y,为,NaCl,溶液，开关,K,置于,N,处，溶液中的阳离子移向碳棒,B,X,为锌棒，,Y,为,NaCl,溶液，开关,K,置于,N,处，可减缓铁的腐蚀，该法称为牺牲阳极的阴极保护法,C,X,为铜棒，,Y,为,CuSO,4,溶液，开关,K,置于,M,处，铜棒质量将增加，外电路中的电子流向铜棒,D,X,为铜棒，,Y,为,CuSO,4,溶液，开关,K,置于,N,处，铁棒质量将增加，溶液中,Cu,2,浓度不会改变,解析,电解,NaCl,溶液时，溶液中阳离子移向阴极,(,铁电极,),，故,A,错误；,B,中是电解池，且铁电极为阴极被保护，被称为外加电流的阴极保护法，故,B,错误；,C,中构成原电池，且铁电极为负极，该原电池反应的实质是,Fe,Cu,2,=Fe,2,Cu,，故,C,正确；,D,中为电解池，实质是电镀故,D,正确。,答案,AB,4,(2013,西安模拟,),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，,ZnMnO,2,干电池自放电腐蚀主要是由,MnO,2,的氧化作用引起的,解析,A,项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；,B,项，开关由,M,改置于,N,时，,Zn,作负极，,CuZn,合金作正极，合金受到保护；,C,项，接通开关形成原电池，,Zn,作负极，,Zn,的腐蚀速率增大，但气体是在,Pt,电极上生成；,D,项，,ZnMnO,2,中自放电腐蚀主要是,Zn,发生氧化反应而自放电引起的。,答案,B,掌握方法技能,1,吸氧腐蚀与析氢腐蚀,(,以钢铁为例,),类型,吸氧腐蚀,析氢腐蚀,条件,水膜呈弱酸性或中性,水膜呈酸性,正极反应,(C),O,2,2H,2,O,4e,=4OH,2H,2e,=H,2,负极反应,(Fe),Fe,2e,=Fe,2,其他反应,Fe,2,2OH,=Fe(OH),2,4Fe(OH),2,2H,2,O,O,2,=4Fe(OH),3,Fe(OH),3,失去部分水转化为铁锈,2.,判断金属腐蚀快慢的规律,(1),电解池原理引起的腐蚀,原电池原理引起的腐蚀,化学腐蚀,有防腐蚀措施的腐蚀,(,电解原理的防护,原电池原理的防护,),。,(2),对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液,弱电解质溶液,非电解质溶液。,(3),活动性不同的两金属，活动性越大，腐蚀越快。,(4),对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,可充电电池四电极反应式的书写技巧,答案,B,【,以题论题,】,对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；电子沿外电路由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。,可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的,“,”,极与外接直流电源的正极相连，电池的,“,”,极与外接直流电源的负极相连。,【,借题说法,】,书写放电的电极反应式时，一般要根据三步：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应式,(,书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存,),；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。,充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电的正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电的负极反应的逆过程。,以上方法可总结为：简单电极先写出，复杂反应相减得；负极颠倒得阴极，正极颠倒得阳极。,
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