高考化学二轮复习攻略 专题8 电化学基础课件

专题专题8电化学基础电化学基础1了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。了解常见化学电源的种类及其工作原理。3了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。反应方程式。4理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。害，防止金属腐蚀的措施。(2011新课标，新课标，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：电时的总反应为：FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是下列有关该电池的说法不正确的是()A电池的电解液为碱性溶液，正极为电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极、负极为为FeB电池放电时，负极反应为Fe2OH2e= Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O解析：放电时作原电池，负极失电子，化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，化合价降低，发生还原反应；由题给电池的总反应式可知，铁元素的化合价升高，Fe失电子，作负极；镍元素化合价降低，Ni2O3得电子，作正极；负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2，A、B正确。充电时作电解池，阴极得电子，发生还原反应，即Fe(OH)2在阴极上放电生成Fe和OH，阴极的电极反应式为：Fe(OH)22e=Fe2OH，由于生成了OH，故阴极附近溶液的pH升高，C错；阳极失电子，发生氧化反应，即Ni(OH)2在阳极上放电，生成Ni2O3和水，D正确；选C。 答案：C2(2011全国卷，10)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的()ACuSO4BH2OCCuO DCuSO45H2O答案：答案：C3(2011安徽，12)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A正极反应式：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl是还原产物解析：本题综合考查原电池和氧化还原反应的相关知识。正极反应应该得电子，因此A错；原电池中电解质溶液中的阳离子应该向正极移动，C错；Ag是反应的还原剂，因此AgCl是氧化产物，D错。答案：B4(2011山东，15)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用解析：电镀时Zn为阳极，Fe为阴极，KCl、ZnCl2的混合溶液为电解质溶液，若未通电，不存在自发进行的氧化还原反应，故不能构成原电池，故A错；电镀时，导线中每通过2 mol电子，就会析出1 mol锌，通过的电量与析出的锌量的关系确定，故B错；电镀时保持电流恒定，则反应的速率就不会改变，故升高温度对反应的速率无影响，故C正确；镀锌层破损后，锌与铁可构成原电池的两个电极，铁做正极受到保护，故D错。答案：C5(2011浙江，10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e=Cu2解析：本题考查电化学内容中金属吸氧腐蚀的原理的分析。液滴边缘O2多，在铁板的碳粒上发生正极反应O22H2O4e=4OH，液滴下的Fe发生负极反应，Fe2e=Fe2，为腐蚀区(a)。A项错误，Cl应该由b区向a区迁移；液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；Cu更稳定，作正极，反应为O22H2O4e=4OH，D项错误。答案：B电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。判断等。在第卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，与无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。题型新颖、但不偏不怪，只要注意基础知识的落实，以及能力的训练便可以从容应对。 考点考点 1 原电池的工作原理原电池的工作原理2电极反应式及总反应式的书写无论是原电池还是电解池，其电极反应均是氧化还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。书写时应先对电极材料和溶液介质情况分析，再书写电极反应式和总反应式。(1)原电池的电极反应式和总反应式的书写方法第一步：确定电极的正、负；第二步：根据溶液中离子参加反应的情况确定电极反应；第三步：将电极反应相加得总反应式。(2)电解池的电极反应和总反应式的书写方法第一步：先检查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类；第二步：由放电顺序确定放电产物和电极反应；第三步：将电极反应相加得总反应式。例1甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图)。请回答下列问题：(1)若两池中均盛放CuSO4溶液，反应一段时间后：有红色物质析出的是：甲池中的_棒；乙池中的_棒。在乙池中阳极的电极反应式是_。(2)若两池中均盛放饱和NaCl溶液。写出甲池中正极的电极反应式：_。写出乙池中的总反应的离子方程式：_。据资料显示电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”(主要成分为NaClO)，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出该电解过程的化学方程式：_。解析：甲为原电池，乙为电解池。当溶液均为CuSO4溶液时，甲中的碳棒为正极，电极反应式为Cu22e=Cu；乙中的铁棒为阴极，电极反应式为Cu22e=Cu。当溶液均为NaCl溶液时，甲池发生吸氧腐蚀，乙池为氯碱工业的反应，生成氢气、氯气和氢氧化钠。制备“84消毒液”时，由于其溶质只有一种，故阳极只产生NaClO，阴极只产生氢气。归纳总结：有关原电池问题的解题思路解决原电池问题时，一般的思维程序是：根据电极材料的活泼性判断出正、负极电极反应的类型(氧化反应、还原反应)电极反应方程式原电池反应方程式A正极反应为：Zn2eZn2B电池反应为：ZnCu2Zn2CuC在外电路中，电子从正极流向负极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液解析：铜锌原电池工作时，负极反应为：Zn2e=Zn2，正极反应为：Cu22e=Cu，电池总反应为：ZnCu2=Zn2Cu，故A项错误，B项正确。原电池工作时，电子从负极由外电路流向正极，由于左池阳离子增多、右池阳离子减少，为平衡电荷，则盐桥中的K移向CuSO4溶液，而Cl则移向ZnSO4溶液，故C、D项错误。答案：B2(2010浙江理综)LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2LiFeS2e=Li2SFe有关该电池的下列说法中，正确的是()ALiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为1价B该电池的电池反应式为：2LiFeS=Li2SFeC负极的电极反应式为：Al3e=Al3D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe2e=2LiFeS解析：在LiAl/FeS电池中，负极材料为LiAl，该材料中Li以游离态存在，为0价，故A错；负极反应式为2Li2e=2Li或2Li2Li2e，C错；已知正极反应式为2LiFeS2e=Li2SFe或2LiFeS2eLi2SFe，则总反应为2LiFeS=Li2SFe，故B对；充电时，阴极应发生还原反应得电子，故D错。新型可充电电池是近年来高考的热点，旨在考查学生对原电池工作原理的理解，注意充分利用题给信息、准确判断电池正、负极材料的反应特点，综合分析选项即可作出判断。答案：B考点 2 电解原理(2)阴极产物的判断直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K2电解规律(惰性电极)类型电极反应特点实例电解物质电解质溶液浓度pH电解质溶液复原所需加入物质电解水型阴极：4H4e=2H2或4H4e2H2阳极：4OH4e=2H2OO2或4OH2H2OO24eNaOH溶液水增大增大水H2SO4溶液水增大减小水Na2SO4溶液水增大不变水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl溶液电解质本身减小增大氯化氢CuCl2溶液电解质本身减小氯化铜放H2生碱型阴极：放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl溶液电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：OH放电生成酸CuSO4溶液电解质和水生成新电解质减小氧化铜A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有0.1mol电子转移时，有0.1mol Cu2O生成解析：由总反应知失电子的为Cu，得电子的是H2O中的氢元素。因此Cu极为电解池的阳极，接电源的正极，石墨为阴极，接电源的负极。当有0.1 mol电子转移时，应有0.05 mol Cu2O生成。答案：A变式训练 3下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：电源的N端为_极；电极b上发生的电极反应为_；列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_；电极c的质量变化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_。解析：本题的突破口之一在于发现丙中K2SO4浓度前后变化情况浓度由10.00%变为10.47%，结合阴、阳离子放电顺序可知，丙中实质是电解水。经过简单计算：10010.00%(100 x)10.47%，可知x4.5 g，答案：(1)正4OH4e=O22H2O2.8 L16碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH浓度增大酸性增大，因为阳极上OH放电生成O2，H浓度增加酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液酸碱性(2)可以。因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应本题考查电化学电解池原理相关知识。图中给出三个串联的电解池，电解质溶液互不相同，因而电解过程及结果都不同，但它们有一个联系点，就是导线上通过的电子相等，即电子守恒。这是解该类计算题的基本依据。4500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)6molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(K)为2molL1B上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 molD电解后溶液中c(H)为2molL1答案：答案：AB考点 3 金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质就是金属失电子被氧化。金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。若金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起腐蚀，则是化学腐蚀，此类腐蚀无电流发生；若合金或不纯金属接触到电解质溶液构成原电池，其中活泼金属作负极失去电子被腐蚀，称为电化学腐蚀，此类腐蚀伴随电流产生，且腐蚀速率比化学腐蚀快。电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，水膜酸性较强时发生析氢腐蚀，水膜酸性很弱或非酸性时发生吸氧腐蚀。2判断金属腐蚀快慢的规律(1)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护腐蚀措施的腐蚀(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)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，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。例3 (2010北京理综)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Fe3e=Fe3解析：A项，钢管与电源正极连接，则钢管为电解池的阳极，发生氧化反应被腐蚀；B项，铁遇冷浓硝酸，表面形成致密的氧化膜可保护内部不被腐蚀；C项，钢管与铜管露天堆放在一起时易形成原电池，钢管作负极被腐蚀；D项，负极反应应为Fe2e=Fe2或FeFe22e。答案：B变式训练5下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗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海轮外壳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 B C D解析：纯银器表面在空气中易生成硫化物失去光泽；当镀锡铁制品镀层破损时，由于铁比锡活泼，形成原电池时，铁作原电池的负极，加快铁的腐蚀；锌比铁活泼，当在海轮外壳上连接锌块后，锌失电子而海轮外壳被保护；要采用电解原理保护金属，应将金属与电源的负极相连，即作电解池的阴极。综合上述分析，可知、正确。答案：C6下图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是()A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀解析：a、b试管中均发生铁的电化学腐蚀，在食盐水中的Fe发生吸氧腐蚀，正极为碳：2H2OO24e= 4OH，负极为铁：2Fe4e=2Fe2，由于吸收O2，a管中气压降低；b管中的电解质溶液是酸性较强的NH4Cl溶液，故发生析氢腐蚀，正极：2H2e=H2，负极：Fe2e=Fe2，由于放出氢气，b管中气压增大，故U型管中的红墨水应是左高右低，B选项错误。答案：B2无论什么样的电极材料、电解质溶液无论什么样的电极材料、电解质溶液(或熔融状态的或熔融状态的电解质电解质)构成原电池，只要是原电池就永远遵守电极的规构成原电池，只要是原电池就永远遵守电极的规定：电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。定：电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。3在化学反应中，失去电子的反应在化学反应中，失去电子的反应(电子流出的反应电子流出的反应)是是氧化反应，得到电子的反应氧化反应，得到电子的反应(电子流入的反应电子流入的反应)是还原反是还原反应，所以在原电池中，负极永远发生氧化反应，正极永应，所以在原电池中，负极永远发生氧化反应，正极永远发生还原反应。远发生还原反应。4在电解池中分析阳极上的电极反应，应首先看阳极在电解池中分析阳极上的电极反应，应首先看阳极材料，因为活泼电极作阳极会先放电。材料，因为活泼电极作阳极会先放电。5在原电池中两种金属电极的活动性是相对的，即相在原电池中两种金属电极的活动性是相对的，即相对活泼的金属作负极，而相对不活泼的金属作正极，在对活泼的金属作负极，而相对不活泼的金属作正极，在不同的电解质溶液中，它们活动性的相对强弱可能会改不同的电解质溶液中，它们活动性的相对强弱可能会改变。变。 如如Mg和和Al，在以稀硫酸为电解质溶液的原电池中，在以稀硫酸为电解质溶液的原电池中，Mg比比Al金属性强，所以金属性强，所以Mg作负极，作负极，Al作正极；将电解质作正极；将电解质溶液换为溶液换为NaOH溶液，由于溶液，由于Mg不能与不能与NaOH溶液发生反溶液发生反应，而应，而Al易与易与NaOH溶液发生反应，所以在溶液发生反应，所以在NaOH溶液溶液中中Al比比Mg活泼，活泼，Al作负极，而作负极，而Mg作正极。由此可见，作正极。由此可见，在判断原电池的正负极时，不仅要比较两种金属的金属在判断原电池的正负极时，不仅要比较两种金属的金属活动性，还要注意电解质溶液的性质。活动性，还要注意电解质溶液的性质。