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第四章 电化学基础复习课,1,一、原电池 1.原电池的形成条件,基础知识梳理,2,2.原电池的工作原理,3,3.电极反应式的书写,4,4.原电池原理的应用,5,5.常见的化学电源 (1)一次电池(碱性锌锰干电池)。 正极(C)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 负极(Zn):Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH,6,(2)二次电池(铅蓄电池)。 放电时： 负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O 总反应式：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 充电时： 阴极：与外接电源负极相连 PbSO4+2e-=Pb+SO42- 阳极：与外接电源正极相连 PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ 总反应式：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4,7,(3)氢氧燃料电池。 酸性电解液：正极：O2+4H+4e-=2H2O 负极：2H2-4e-=4H+ 总反应式：O2+2H2=2H2O 碱性电解液：正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 总反应式：O2+2H2=2H2O,8,6.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀,9,二、电解池 1.电解池的形成条件,10,2.电解池的工作原理,11,3.电极反应式的书写,12,4.电解原理的应用 (1)电解食盐水。 阴极：2H+2e-=H2 阳极：2Cl-2e-=Cl2 总反应式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,13,(2)铜的电解精炼。 阳极:Fe-2e-=Fe2 Zn-2e-=Zn2 Ni-2e-=Ni2 Cu-2e-=Cu2+(主要) 阴极: Cu2+2e-=Cu (3)电镀(镀件上镀锌)。 阴极：Zn2+2e-=Zn 阳极：Zn-2e-=Zn2+,14,5.惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解无氧酸(HF除外)或不活泼金属无氧酸盐的水溶液时，其实质是电解电解质。如电解CuCl2溶液时： 阴极：Cu2+2e-=Cu 阳极：2Cl-2e-=Cl2 总反应：CuCl2 Cu+Cl2,15,(2)电解某些强含氧酸、强碱、某些活泼金属含氧酸盐的水溶液时，实际上是电解水。如电解H2SO4溶液时： 阴极：4H+4e-=2H2 阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 总反应：2H2O 2H2+O2,16,(3)电解活泼金属无氧酸盐的水溶液时(如NaCl、KBr)，电解质和水都参加反应，阳极产物是非金属单质，阴极产物是H2同时生成碱(OH-)。如电解NaCl溶液时： 阴极：2H+2e-=H2 阳极：2Cl-2e-=Cl2 总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,17,(4)电解某些不活泼金属含氧酸盐的水溶液时(如CuSO4、AgNO3)， 电解质和水都参加反应，阴极产物是不活泼金属单质，阳极产 物是O2同时生成酸(H+)。如电解CuSO4溶液时： 阴极：Cu2+2e-=Cu 阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,18,6.金属的防护 (1)改变金属内部结构，如制成合金。 (2)涂保护层，如涂油漆、搪瓷、电镀、覆盖塑料等。 (3)电化学保护法。 牺牲阳极的阴极保护法，如在钢铁制品上连接锌块。 外加电流的阴极保护法，将金属制品连接到电源负极上。,19,知识体系构建,20,1.原电池原理考查“五要素” (1)正负极确定。 一般较活泼金属作负极。 (2)电极反应类型判断。 负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (3)电子移动方向。 电子由负极流出经导线流向正极。,知识要点精析,原电池原理及化学电源,21,(4)离子移动方向。 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 (5)电极产物的判断。 较活泼金属在负极失去电子生成金属阳离子，较不活泼的金属阳离子或H在正极得电子析出金属或H2。,22,2.化学电源 新型化学电源，特别是可充电电池和燃料电池是高考的热点，试题往往起点高、新颖，陌生度高，但落点低，判断或填空的项目均是原电池原理考查的“五要素”，因此要深刻理解原电池原理，同时要注意可充电电池放电时是原电池，充电时是电解池，且放电时的负极反应与充电时的阴极反应相反，同样，放电时的正极反应与充电时的阳极反应相反。,23,【典例1】如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( ) A.B极为原电池的正极 B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应,C,24,【典例2】人造地球卫星用到的一种高能电池银锌蓄电池，它在放电时的电极反应式为：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，下列叙述中，正确的是( ) A.Ag2O是负极，并被氧化 B.电流由锌经外电路流向氧化银 C.工作时，负极区溶液pH减小 D.溶液中OH-向正极移动,C,25,电解池原理考查“五要素”,1.阴阳极的判断 与电源负极相连的是电解池的阴极，与电源正极相连的是电解池的阳极。 2.电极反应类型的判断 阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。,26,3.电子移动方向 电子由电源的负极流出，流向电解池的阴极(电池内电路靠离子定向移动完成)，电子再由电解池的阳极流出，流回电源的正极。 4.离子移动方向 阳离子流向阴极，阴离子流向阳极。 5.电极产物的判断 金属溶解或产生Cl2、O2的一极是阳极，析出金属或产生H2的一极是阴极。,27,【典例3】如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是( ) A.a是正极，发生还原反应 B.b是阳极，发生氧化反应 C.稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变 D.往滤纸上滴加酚酞溶液，a极附近颜色变红,C,28,【典例4】用惰性电极实现下列电解实验，其说法正确的是( ) A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，阳极消耗OH，故溶液的pH减小 C.电解硫酸钠溶液，阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2：1 D.电解氯化铜溶液，通电一段时间后，向溶液中加入适量的 CuO或CuCO3均可使电解液恢复到起始状态,C,29,金属腐蚀与防护,1.金属失电子被腐蚀，构成原电池会加快腐蚀，根据电解质溶液的酸碱性把电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，金属腐蚀中以电化学腐蚀更普遍，电化学腐蚀中以吸氧腐蚀更普遍。 2.金属防护的通常做法是加保护层，使金属与能引起金属腐蚀的物质隔离，切断形成原电池的条件。为使保护效果更好，通常采用电化学防护，即牺牲阳极的阴极保护法和外加电源的阴极保护法。,30,【典例5】下列叙述中不正确的是( ) A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B.钢铁在干燥空气中不易被腐蚀 C.用铝质铆钉铆接铁板，铆钉易被腐蚀 D.原电池中电子由正极流入负极,D,31,【典例6】某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有( ) A.给铁件铆上一些铅板 B.给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接 C.在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金 D.在铁件表面涂上一层较厚的沥青,D,32,电化学综合应用 1.原电池和电解池组合装置的分析,如该装置图中，左图是原电池，右图是电解池。,33,分析方法： 根据原电池中两电极金属的活动性顺序先确定原电池的正负极，再根据与负极相连的是电解池的阴极，与正极相连的是电解池的阳极，继而判断分析各电极的电极反应及实验现象，有时也反向推断。,34,2.多个电解池串联组合装置的分析 如该装置图中，是两个电解池串联组合。 分析方法： 根据外接电源的正负极判断出各个电极的类型，继而根据离子放电顺序写出各个电极的电极反应式，并分析相关问题。,35,【典例7】新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示。,36,回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式分别为 _、_； (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 _； (3)若每个电池中甲烷的通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量约为_(法拉第常数F=9.65104 Cmol-1)，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。,2O2+4H2O+8e-=8OH-,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,H2,89.65104 C/mol 3.45104 C,3.45104 C,4,37,【典例8】化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业的相关知识后，在实验室进行实验验证，他们设计组装了如图所示装 置，已知a为石墨电极；b为铁电极；c为铝电极(已除去表面氧化膜)；d为多孔石墨电极，烧杯中是 足量饱和食盐水(滴有酚酞)，连好导 线后，电流计指针发生明显偏转。下 列判断正确的是 ( ),A.b为负极，d为阳极 B.一段时间后，a和d电极附近溶液变红 C.b电极电极反应式为：2Cl-2e-=Cl2 D.当电解一段时间后，B中出现大量白色沉淀,D,38,再见,39,
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