高考化学大二轮总复习 专题七 电化学课件.ppt

专题七电化学 1 理解原电池和电解池的工作原理 能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式 2 了解常见的化学电源 认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用 3 认识金属腐蚀的危害 理解金属发生电化学腐蚀的原因 能运用恰当的措施防止铁 铝等金属腐蚀 考纲要求 考点一原电池原理的全面突破 栏目索引 考点二几种重要的化学电池 考点三电解池的 不寻常 应用 考点四金属腐蚀与防护的 两种比较 两种方法 考点五利用 电子守恒 思想突破电化学的计算 1 通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池 2 工作原理以锌铜原电池为例 考点一原电池原理的全面突破 知识精讲 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 氧化反应 还原反应 正极 负极 说明 1 无论是装置 还是装置 电子均不能通过电解质溶液 2 在装置 中 由于不可避免会直接发生Zn Cu2 Cu Zn2 而使化学能转化为热能 所以装置 的能量转化率高 1 2013 广东理综 33 2 3 2 能量之间可相互转化 电解食盐水制备Cl2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 ZnSO4 aq FeSO4 aq CuSO4 aq 铜片 铁片 锌片和导线 完成原电池甲的装置示意图 见上图 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 题组集训 题组一对比设计两类原电池 以铜片为电极之一 CuSO4 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 乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是 其原因是 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CuSO4溶液接触 工作一段时间后 负极逐渐溶解 表面有红色固体析出 带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4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CuSO4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 解析 根据题给条件和原电池的构成条件可得 a 若用Zn Cu CuSO4 aq ZnSO4 aq 组成原电池 Zn作负极 Cu作正极 Zn插入到ZnSO4 aq 中 Cu插入到CuSO4 aq 中 b 若用Fe Cu FeSO4 aq CuSO4 aq 组成原电池 Fe作负极 Cu作正极 Fe插入到FeSO4 aq 中 Cu插入到CuSO4 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 答案 或其他合理答案 电极逐渐溶解 表面有红色固体析出 甲在甲装置中 负极不和Cu2 接触 避免了Cu2 直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 3 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 2 的材料中应选 作阳极 解析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 锌片 方法归纳 原电池的设计思路首先根据离子方程式判断出氧化剂 还原剂 明确电极反应 然后再分析两剂状态确定电极材料 若为固态时可作电极 若为溶液时则只能作电解质溶液 然后补充缺少的电极材料及电解质溶液 电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极 使用惰性电极也可 电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质 最后再插入盐桥即可 题组二 盐桥 的作用与化学平衡的移动2 控制适合的条件 将反应2Fe3 2I 2Fe2 I2设计成如下图所示的原电池 下列判断不正确的是 A 反应开始时 乙中石墨电极上发生氧化反应B 反应开始时 甲中石墨电极上Fe3 被还原C 电流表读数为零时 反应达到化学平衡状态D 电流表读数为零后 在甲中溶入FeCl2固体 乙中的石墨电极为负极解析由图示结合原电池原理分析可知 Fe3 得电子生成Fe2 被还原 I 失去电子生成I2被氧化 所以A B正确 电流表读数为零时Fe3 得电子速率等于Fe2 失电子速率 反应达到平衡状态 D项在甲中溶入FeCl2固体 平衡2Fe3 2I 2Fe2 I2向左移动 I2被还原为I 乙中石墨为正极 不正确 答案D 3 某同学为探究Ag 和Fe2 的反应 按下图连接装置并加入药品 盐桥中的物质不参与反应 发现电压表指针偏移 电子由石墨经导线流向银 放置一段时间后 向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2 SO4 3溶液 发现电压表指针的变化依次为偏移减小 回到零点 逆向偏移 则电压表指针逆向偏移后 银为 极 填 正 或 负 由实验得出Ag 和Fe2 反应的离子方程式是 失误防范 1 把氧化剂 还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时 必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离 否则不会有明显的电流出现 2 电子流向的分析方法 1 改变条件 平衡移动 2 平衡移动 电子转移 3 电子转移 判断区域 4 根据区域 判断流向 5 根据流向 判断电极 考点二几种重要的化学电池 高考中常见的新型电池有 氢镍电池 高铁电池 碱性锌锰电池 海洋电池 燃料电池 如新型细菌燃料电池 氢氧燃料电池 丁烷燃料电池 甲醇质子交换膜燃料电池 CO燃料电池 锂离子电池 锌银电池 纽扣电池 Mg AgCl电池 Mg H2O2电池 等 新型电池是对电化学原理的综合考查 在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点 知识精讲 1 判断电极 1 放电 时正 负极的判断 负极 元素化合价升高或发生氧化反应的物质 正极 元素化合价降低或发生还原反应的物质 2 充电 时阴 阳极的判断 阴极 放电 时的负极在 充电 时为阴极 阳极 放电 时的正极在 充电 时为阳极 2 微粒流向 1 电子流向 电解池 电源负极 阴极 阳极 电源正极 原电池 负极 正极 提示 无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液 2 离子流向 电解池 阳离子移向阴极 阴离子移向阳极 原电池 阳离子移向正极 阴离子移向负极 3 书写电极反应式 1 放电 时电极反应式的书写 依据条件 指出参与负极和正极反应的物质 根据化合价的变化 判断转移电子的数目 根据守恒书写负极 或正极 反应式 特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存 2 充电 时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反 充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程 充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程 特别提醒在书写 放电 时电极反应式时 要注意 1 阳离子在正极上参与反应 在负极上就必须生成 2 阴离子在负极上参与反应 在正极上就必须生成 题组集训 题组一 一池多变 的燃料电池 1 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CH3CH2OH 4e H2O CH3COOH 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 4mol电子转移 则在标准状况下消耗2 24L氧气C 电池反应的化学方程式为CH3CH2OH O2 CH3COOH H2OD 正极上发生的反应为O2 4e 2H2O 4OH 解析解答本题时审题是关键 反应是在酸性电解质溶液中进行的 在原电池中 阳离子要往正极移动 故A错 因电解质溶液是酸性的 不可能存在OH 故正极的反应式为O2 4H 4e 2H2O 转移4mol电子时消耗1molO2 则转移0 4mol电子时消耗2 24LO2 故B对 D错 电池反应式即正 负极反应式之和 将两极的反应式相加可知C正确 答案BC 2 2015 江苏 10 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图 下列有关该电池的说法正确的是 C项 原电池工作时 阴离子移向负极 而B极是正极 错误 答案D 类型 全 归纳 不同 介质 下燃料电池电极反应式的书写 大多数学生感到较难 主要集中在 一是得失电子数目的判断 二是电极产物的判断 下面以CH3OH O2燃料电池为例 分析电极反应式的书写 1 酸性介质 如H2SO4 CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体 O2在正极上得到电子 在H 作用下生成H2O 电极反应式为 负极 CH3OH 6e H2O CO2 6H 正极 O2 6e 6H 3H2O 4 掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质 在高温下能传导正极生成的O2 根据O2 移向负极 在负极上CH3OH失电子生成CO2气体 而O2在正极上得电子生成O2 电极反应式为负极 CH3OH 6e 3O2 CO2 2H2O正极 O2 6e 3O2 题组二 久考不衰 的可逆电池 一 传统 可逆电池的考查3 镍镉 Ni Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用 已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液 其充 放电按下式进行 Cd 2NiOOH 2H2OCd OH 2 2Ni OH 2 有关该电池的说法正确的是 A 放电时负极得电子 质量减轻B 放电时电解质溶液中的OH 向正极移动C 充电时阴极附近溶液的pH减小D 充电时阳极反应 Ni OH 2 e OH NiOOH H2O 解析该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极 Cd 2e 2OH Cd OH 2 正极 2NiOOH 2H2O 2e 2Ni OH 2 2OH 所以正确选项为D 答案D 二 新型 可逆电池的考查4 2014 新课标全国卷 12 2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系 下列叙述错误的是 A a为电池的正极B 电池充电反应为LiMn2O4 Li1 xMn2O4 xLiC 放电时 a极锂的化合价发生变化D 放电时 溶液中Li 从b向a迁移解析图示所给出的是原电池装置 A项 由图示分析 金属锂易失电子 由原电池原理可知 含有锂的一端为原电池的负极 即b为负极 a为正极 故正确 B项 电池充电时为电解池 反应式为原电池反应的逆反应 故正确 C项 放电时 a极为原电池的正极 发生还原反应的是Mn元素 锂元素的化合价没有变化 故不正确 D项 放电时为原电池 锂离子应向正极 a极 迁移 故正确 答案C 5 1 2015 四川理综 11 5 FeSO4在一定条件下可制得FeS2 二硫化亚铁 纳米材料 该材料可用于制造高容量锂电池 电池放电时的总反应为4Li FeS2 Fe 2Li2S 正极反应式是 FeS2 4Li 4e Fe 2Li2S或FeS2 4e Fe 2S2 2 2015 广东理综 32 5 一种可超快充电的新型铝电池 充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化 其他离子不参与电极反应 放电时负极Al的电极反应式为 方法归纳 锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料 LiMO2 M Co Ni Mn等 LiM2O4 M Co Ni Mn等 LiMPO4 M Fe等 负极材料 石墨 能吸附锂原子 负极反应 LixCn xe xLi nC正极反应 Li1 xMO2 xLi xe LiMO2总反应 Li1 xMO2 LixCnnC LiMO2 题组三 广泛应用 的高科技电池6 气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器 下图为电池的工作示意图 气体扩散进入传感器 在敏感电极上发生反应 传感器就会接收到电信号 下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物 则下列说法中正确的是 A 上述气体检测时 敏感电极均作原电池正极B 检测Cl2气体时 敏感电极的电极反应为Cl2 2e 2Cl C 检测H2S气体时 对电极充入空气 对电极上电极反应式为O2 2H2O 4e 4OH D 检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时 传感器上产生的电流大小相同 解析A项 NO2 NO 得电子 作正极 Cl2 HCl 得电子 作正极 CO CO2 失电子 作负极 H2S H2SO4 失电子 作负极 B项 根据产物可以判断Cl2得电子 生成Cl 正确 C项 应为O2 4e 4H 2H2O D项 H2S生成H2SO4失去8e 而CO生成CO2失去2e 所以检测体积分数相同的两气体时传感器上产生的电流大小不相同 答案B 考点三电解池的 不寻常 应用 六点 突破电解池1 分清阴 阳极 与电源正极相连的为阳极 与电源负极相连的为阴极 两极的反应为 阳氧阴还 2 剖析离子移向 阳离子移向阴极 阴离子移向阳极 3 注意放电顺序 4 书写电极反应式 注意得失电子守恒 知识精讲 5 正确判断产物 1 阳极产物的判断首先看电极 如果是活性电极作阳极 则电极材料失电子 电极溶解 注意 铁作阳极溶解生成Fe2 而不是Fe3 如果是惰性电极 则需看溶液中阴离子的失电子能力 阴离子放电顺序为S2 I Br Cl OH 水 2 阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断 Ag Hg2 Fe3 Cu2 H Pb2 Fe2 Zn2 H 水 6 恢复原态措施 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析 一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物 但也有特殊情况 如用惰性电极电解CuSO4溶液 Cu2 完全放电之前 可加入CuO或CuCO3复原 而Cu2 完全放电之后 应加入Cu OH 2或Cu2 OH 2CO3复原 题组集训 题组一电解原理在 治理环境 中的不寻常应用 1 2015 四川理综 4 用下图所示装置除去含CN Cl 废水中的CN 时 控制溶液pH为9 10 阳极产生的ClO 将CN 氧化为两种无污染的气体 下列说法不正确的是 A 用石墨作阳极 铁作阴极B 阳极的电极反应式 Cl 2OH 2e ClO H2OC 阴极的电极反应式 2H2O 2e H2 2OH D 除去CN 的反应 2CN 5ClO 2H N2 2CO2 5Cl H2O解析Cl 在阳极发生氧化反应生成ClO 水电离出的H 在阴极发生还原反应生成H2 又由于电解质溶液呈碱性 故A B C项正确 D项 溶液呈碱性 离子方程式中不能出现H 正确的离子方程式为2CN 5ClO H2O N2 2CO2 5Cl 2OH 错误 答案D 2 2015 北京理综 27 4 利用如图所示装置从海水中提取CO2 有利于减少环境温室气体含量 结合方程式简述提取CO2的原理 用该装置产生的物质处理b室排出的海水 合格后排回大海 处理至合格的方法是 解析 a室的电极连接电源的正极 作阳极 发生氧化反应 2H2O 4e O2 4H c H 增大 H 从a室通过阳离子膜进入b室 发生反应 HCO H CO2 H2O 海水的pH 8 电解后的海水pH 6 呈酸性 c室的反应 2H2O 2e H2 2OH 可用c室排出的碱液与从b室排出的酸液中和调至接近装置入口海水的pH 即处理合格 答案 a室 2H2O 4e O2 4H H 通过阳离子膜进入b室 发生反应 HCO H CO2 H2O c室的反应 2H2O 2e H2 2OH 用c室排出的碱液将从b室排出的酸液调至接近装置入口海水的pH 题组二电解原理在 制备物质 中的不寻常应用3 1 2014 新课标全国卷 27 4 H3PO2也可用电渗析法制备 四室电渗析法 工作原理如图所示 阳膜和阴膜分别只允许阳离子 阴离子通过 写出阳极的电极反应式 分析产品室可得到H3PO2的原因 早期采用 三室电渗析法 制备H3PO2 将 四室电渗析法 中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替 并撤去阳极室与产品室之间的阳膜 从而合并了阳极室与产品室 其缺点是产品中混有 杂质 该杂质产生的原因是 2H2O 4e O2 4H 阳极室的H 穿过阳膜 扩散至产品室 原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室 二者反应生成H3PO2 2 2014 北京理综 26 4 电解NO制备NH4NO3 其工作原理如图所示 为使电解产物全部转化为NH4NO3 需补充物质A A是 说明理由 NH3 根据反应 8NO 7H2O 3NH4NO3 2HNO3 电解产生的HNO3多 4 2015 山东理综 29 1 利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料 LiOH可由电解法制备 钴氧化物可通过处理钴渣获得 利用如图装置电解制备LiOH 两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液 B极区电解液为 溶液 填化学式 阳极电极反应式为 电解过程中Li 向 电极迁移 填 A 或 B 解析B极区生成H2 同时会生成LiOH 则B极区电解液为LiOH溶液 电极A为阳极 在阳极区LiCl溶液中Cl 放电 电极反应式为2Cl 2e Cl2 在电解过程中Li 阳离子 向B电极 阴极区 迁移 答案LiOH2Cl 2e Cl2 B 1 两种比较 1 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 知识精讲 考点四金属腐蚀与防护的 两种比较 两种方法 2 腐蚀快慢的比较 一般来说可用下列原则判断 电解池原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 对同一金属来说 腐蚀的快慢 强电解质溶液中 弱电解质溶液中 非电解质溶液中 活泼性不同的两种金属 活泼性差别越大 腐蚀越快 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 金属腐蚀的速率越快 2 两种保护方法 1 加防护层如在金属表面加上油漆 搪瓷 沥青 塑料 橡胶等耐腐蚀的非金属材料 采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜 2 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理 正极为被保护的金属 负极为比被保护的金属活泼的金属 外加电流的阴极保护法 电解原理 阴极为被保护的金属 阳极为惰性电极 题组集训 题组一两种腐蚀的比较 1 利用右图装置进行实验 开始时 a b两处液面相平 密封好 放置一段时间 下列说法不正确的是 A a管发生吸氧腐蚀 b管发生析氢腐蚀B 一段时间后 a管液面高于b管液面C a处溶液的pH增大 b处溶液的pH减小D a b两处具有相同的电极反应式 Fe 2e Fe2 解析根据装置图判断 左边铁丝发生吸氧腐蚀 右边铁丝发生析氢腐蚀 其电极反应为左边负极 Fe 2e Fe2 正极 O2 4e 2H2O 4OH 右边负极 Fe 2e Fe2 正极 2H 2e H2 a b处的pH均增大 C错误 答案C 2 2014 福建理综 24 1 铁及其化合物与生产 生活关系密切 下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图 该电化腐蚀称为 图中A B C D四个区域 生成铁锈最多的是 填字母 解析 金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 发生吸氧腐蚀 越靠近液面接触到的O2越多 腐蚀得越严重 吸氧腐蚀 B 3 铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中 形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀 示意图如下 下列说法不正确的是 A 因铁的金属性比铜强 所以铁铆钉被氧化而腐蚀B 若水膜中溶解了SO2 则铁铆钉腐蚀的速率变小C 铜极上的反应是2H 2e H2 O2 4e 4H 2H2OD 在金属表面涂一层油脂 能防止铁铆钉被腐蚀 解析根据示意图 铁铆钉发生电化学腐蚀 其电极反应式为左侧 B项 若水膜溶解了SO2 酸性增强 所以铁铆钉腐蚀的速率将变大 答案B 题组二腐蚀类型与防护方法4 2015 上海 14 研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示 下列有关说法错误的是 A d为石墨 铁片腐蚀加快B d为石墨 石墨上电极反应为O2 2H2O 4e 4OH C d为锌块 铁片不易被腐蚀D d为锌块 铁片上电极反应为2H 2e H2 解析由于活动性 Fe 石墨 所以铁 石墨及海水构成原电池 Fe为负极 失去电子被氧化变为Fe2 进入溶液 溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原 比没有形成原电池时的速率快 正确 B项 d为石墨 由于是中性电解质 所以发生的是吸氧腐蚀 石墨上氧气得到电子 发生还原反应 电极反应为O2 2H2O 4e 4OH 正确 C项 若d为锌块 则由于金属活动性 Zn Fe Zn为原电池的负极 Fe为正极 首先被腐蚀的是Zn 铁得到保护 铁片不易被腐蚀 正确 D项 d为锌块 由于电解质为中性环境 发生的是吸氧腐蚀 在铁片上电极反应为O2 2H2O 4e 4OH 错误 答案D 5 2014 安徽理综 28 某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素 将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部 塞上瓶塞 如图1 从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液 同时测量容器中的压强变化 1 请完成以下实验设计表 表中不要留空格 解析本题采用 控制变量法 进行研究 即保持其他条件相同 只考虑其中一个因素对实验的影响 探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时 应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同 因此实验 中铁粉为2 0g 对比实验 和 可知 铁粉的质量及醋酸的浓度相同 而碳粉的质量不同 显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响 答案 2 0 碳粉含量的影响 2 编号 实验测得容器中压强随时间变化如图2 t2时 容器中压强明显小于起始压强 其原因是铁发生了 腐蚀 请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向 此时 碳粉表面发生了 填 氧化 或 还原 反应 其电极反应式是 解析当铁发生析氢腐蚀时 由于生成H2 容器的压强不断增大 而发生吸氧腐蚀时 由于消耗O2 容器的压强不断减小 t2时容器的压强明显小于起始压强 说明铁发生了吸氧腐蚀 此时Fe作负极 失去电子发生氧化反应 碳粉作正极 O2在其表面得到电子发生还原反应 电极反应式为O2 2H2O 4e 4OH 或4H O2 4e 2H2O 答案吸氧还原2H2O O2 4e 4OH 或4H O2 4e 2H2O 3 该小组对图2中0 t1时压强变大的原因提出了如下假设 请你完成假设二 假设一 发生析氢腐蚀产生了气体 假设二 解析Fe发生电化学腐蚀时 放出热量 使体系的温度升高 反应放热 温度升高 4 为验证假设一 某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案 请你再设计一个实验方案验证假设一 写出实验步骤和结论 解析参照实验 中药品的用量及操作方法 更换多孔橡皮塞 增加进 出气导管 并通入稀有气体 排出空气 滴加醋酸溶液 同时测量瓶内压强的变化 温度变化等 确定假设一是否成立 答案 药品用量和操作同编号 实验 多孔橡皮塞增加进 出导管 通入氩气排净瓶内空气 滴入醋酸溶液 同时测量瓶内压强变化 也可测温度变化 检验Fe2 等 如果瓶内压强增大 假设一成立 否则假设一不成立 本题属于开放性试题 答案合理即可 电化学计算的基本方法和技巧 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 相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算 产物的量与电量关系的计算等 通常有下列三种方法 1 根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物 正负两极产物 相同电量等类型的计算 其依据是电路中转移的电子数相等 知识精讲 考点五利用 电子守恒 思想突破电化学的计算 2 根据总反应式计算先写出电极反应式 再写出总反应式 最后根据总反应式列出比例式计算 3 根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁 构建计算所需的关系式 如以通过4mole 为桥梁可构建如下关系式 式中M为金属 n为其离子的化合价数值 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值 熟记电极反应式 灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题 题组集训 题组一无明显 外接电源 的电解池 串联 的判断与计算 1 如下图所示 其中甲池的总反应式为2CH3OH 3O2 4KOH 2K2CO3 6H2O 下列说法正确的是 A 甲池是电能转化为化学能的装置 乙 丙池是化学能转化为电能的装置B 甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH 6e 2H2O CO 8H C 反应一段时间后 向乙池中加入一定量Cu OH 2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度D 甲池中消耗280mL 标准状况下 O2 此时丙池中理论上最多产生1 45g固体 解析甲池为原电池 作为电源 乙池 丙池为两个电解池 根据原电池的形成条件 通入CH3OH的一极为负极 通入O2的一极为正极 所以石墨 Pt 左 作阳极 Ag Pt 右 作阴极 B项 负极反应 CH3OH 6e 8OH CO 6H2O C项 应加入CuO或CuCO3 D项 丙池中 MgCl2 2H2O Mg OH 2 Cl2 H2 消耗0 0125molO2 转移0 05mol电子 生成0 025molMg OH 2 其质量为1 45g 答案D 电解 题组二有明显 外接电源 的电解池 串联 的判断与计算2 在如图所示的装置中 若通直流电5min时 铜电极质量增加2 16g 试回答下列问题 1 电源中X电极为直流电源的 极 解析三个装置是串联的电解池 电解AgNO3溶液时 Ag 在阴极发生还原反应变为Ag 所以质量增加的铜电极是阴极 则银电极是阳极 Y是正极 X是负极 负 2 pH变化 A B C 填 增大 减小 或 不变 解析电解KCl溶液生成KOH 溶液pH增大 电解CuSO4溶液生成H2SO4 溶液pH减小 电解AgNO3溶液 银为阳极 不断溶解 Ag 浓度基本不变 pH不变 增大 减小 不变 3 通电5min时 B中共收集224mL 标准状况下 气体 溶液体积为200mL 则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 假设电解前后溶液体积无变化 解析通电5min时 C中析出0 02molAg 电路中通过0 02mol电子 B中共收集0 01mol气体 若该气体全为氧气 则电路中需通过0 04mol电子 电子转移不守恒 因此 B中电解分为两个阶段 先电解CuSO4溶液 生成O2 后电解水 生成O2和H2 B中收集到的气体是O2和H2的混合物 设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x 电解H2O时生成O2的物质的量为y 则4x 4y 0 02mol 电子转移守恒 x 3y 0 01mol 气体体积之和 解得x y 0 0025mol 所以n CuSO4 2 0 0025mol 0 005mol c CuSO4 0 005mol 0 2L 0 025mol L 1 答案0 025mol L 1 4 若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL 电解后 溶液的pH为 假设电解前后溶液体积无变化 解析通电5min时 A中放出0 01molH2 溶液中生成0 02molKOH c OH 0 02mol 0 2L 0 1mol L 1 pH 13 13 失误防范 两种 串联 装置图比较 图1中无外接电源 其中必有一个装置是原电池装置 相当于发电装置 为电解池装置提供电能 其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置 如图1中左边为原电池装置 右边为电解池装置 图2中有外接电源 两烧杯均作电解池 且串联电解 通过两池的电子数目相等 题组三2015高考题汇编3 2015 重庆理综 11 5 如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图 腐蚀过程中 负极是 填图中字母 a 或 b 或 c 环境中的Cl 扩散到孔口 并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2 OH 3Cl 其离子方程式为 若生成4 29gCu2 OH 3Cl 则理论上耗氧体积为 L 标准状况 解析 青铜器的腐蚀 如图铜为负极被腐蚀生成Cu2 正极氧气发生吸氧腐蚀生成OH 正极反应产物为OH 负极反应产物为Cu2 与Cl 作用生成Cu2 OH 3Cl 答案 c 2Cu2 3OH Cl Cu2 OH 3Cl 0 448 4 2015 全国卷 26 1 2 酸性锌锰干电池是一种一次性电池 外壳为金属锌 中间是碳棒 其周围是由碳粉 MnO2 ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物 该电池放电过程产生MnOOH 1 该电池的正极反应式为 电池反应的离子方程式为 解析根据酸性锌锰干电池的构造可知 放电时 负极Zn失去电子生成Zn2 正极MnO2得到电子生成MnOOH 从而可写出正极和负极的电极反应式 然后在遵循电子守恒的前提下将两极反应式加合可得电池反应的离子方程式 答案MnO2 e H MnOOHZn 2MnO2 2H Zn2 2MnOOH 2 维持电流强度为0 5A 电池工作5分钟 理论上消耗锌 g 已知F 96500C mol 1 解析电池工作5分钟 通过的电量Q 0 5A 5min 60s min 1 150C 因此通过电子的物质的量n e 1 554 10 3mol 则理论消耗Zn的质量是m Zn 65g mol 1 0 05g 0 05