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1、電化學基礎(chǔ),第21講 考綱導視,基礎(chǔ)反饋 1判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“”。,(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負極(,)。,(2) 在原電池中，負極材料的活潑性一定比正極材料強,(,)。 (3)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負極本身,一定要發(fā)生氧化反應(yīng)(,)。,(4)其他條件均相同，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽,橋”的原電池電流持續(xù)時間長(,)。,(5)由 Al、Cu、稀 H2SO4 組成的原電池中，負極反應(yīng)式為,Al3e=Al3(,)。,(6)由 Fe、Cu、FeCl3 溶液組成的原電池中，負極反應(yīng)式為,Cu2e=Cu2(,)。,答案：(1),(2),(3),(4

2、),(5) (6),2在有鹽橋的銅鋅原電池中，電解質(zhì)溶液的選擇可以是與 電極材料不相同的陽離子嗎？如 Zn 極對應(yīng)的是硫酸鋅，能不能 是氯化銅或者氯化鈉？,答案：可以，如果該溶液中溶質(zhì)的陽離子對應(yīng)的金屬單質(zhì) 比電極強的話沒有問題。因為負極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)只是Zn的溶解 而已。但是如果比電極弱的話，例如氯化銅，鋅就會置換出銅， 在表面形成原電池，減少供電量。使用鹽橋就是為了避免這種 情況。,考點一,原電池,化學電源 【知識梳理】,一、原電池,化學能,電能,1概念：把_轉(zhuǎn)化為_的裝置。,2構(gòu)成條件。,活潑性不同的,電解質(zhì)溶液,(1)兩個_電極。 (2)將兩個電極插入_中。,(3)用導線連接電極形成_。

3、 (4)具有自發(fā)進行的_。,氧化還原反應(yīng),閉合回路,3工作原理(以鋅銅原電池為例)。,Zn,Cu,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,二、化學電源,1堿性鋅錳干電池一次電池。,Zn2OH2e=Zn(OH)2,2.鉛蓄電池二次電池。,Pb 2e =,PbO2Pb2H2SO4,PbSO4,3.氫氧燃料電池(堿性介質(zhì))。,能量利用率高、無污染、原料來源廣泛等,2H24OH4e=,4H2O,O24e2H2O=,4OH,2H2O2=2H2O,B中 Mg 作負極，電極反應(yīng)式為：Mg2e=Mg2+,C中 Fe 作負極，電極反應(yīng)式為：Fe2e=Fe2+,D中 Cu 作正極，電極反應(yīng)式為：O

4、22H2O4e=4OH,【考點集訓】 例1 分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是,(,)。,A中 Mg 作負極，中 Fe 作負極,解析：中Mg 不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al 能和NaOH 溶 液反應(yīng)失去電子，故Al 是負極；中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu 和濃HNO3 反應(yīng)失去電子作負極，A、B、C錯。,答案：D,歸納總結(jié),原電池正、負極判斷方法,說明：原電池的正極和負極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與 電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負極的思維定勢。,例2(2015 年新課標卷)微生物電池是指在微生物的作用 下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有,A正極反應(yīng)中有 CO2

5、 生成 B微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D電池總反應(yīng)為 C6H12O66O2=6CO26H2O,思路指導：正極發(fā)生還原反應(yīng)，化合價降低；負極發(fā)生氧化反應(yīng)，化合,價升高。,答案：A,易錯警示,在原電池中，外電路由電子定向移動導電，電子總是從負 極流出，流入正極；內(nèi)電路由離子的定向移動導電，陽離子向 正極移動，陰離子向負極移動。,例3下列說法正確的是(,)。,A用導線將金屬 A 和石墨棒連接后插入稀硫酸中，一段 時間后觀察到 A 極溶解，則說明 A 是正極。 B向稀硫酸溶液中滴加少量硫酸銅溶液，會減慢鋅和硫 酸反應(yīng)制取氫氣的速率。,解析：A 極溶解，則說明 A

6、的活潑性強，作負極，A 項錯 誤；向溶液中加少量硫酸銅溶液，形成銅-鋅原電池加快反應(yīng)的 進行速率，B項錯誤；根據(jù)總反應(yīng)式可知，每生成1 mol CH3OH 時，C 元素的化合價由4 降低到2，轉(zhuǎn)移6 mol 電子，D 項 錯誤。,答案：C,歸納總結(jié),原電池原理的應(yīng)用,(1)比較不同金屬的活動性強弱。,根據(jù)原電池原理可知，在原電池反應(yīng)過程中，一般活動性 強的金屬作負極，而活動性弱的金屬(或碳棒)作正極。,(2)加快化學反應(yīng)速率。,原電池可以加快化學反應(yīng)速率。如鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫 氣時，可向溶液中滴加少量硫酸銅，形成銅-鋅原電池，加快反 應(yīng)的進行速率。,(3)設(shè)計制作化學電源。,設(shè)計原電池時要緊

7、扣原電池的四個條件。具體方法是： 首先將氧化還原反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)，即氧化反應(yīng)和還,原反應(yīng)。,結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正負極材料及電解質(zhì)溶液。 按要求畫出原電池裝置圖。,例4把適合題意的圖象填在橫線上(填序號)。,A,B,C,D,(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉 a、b 分別加入過量的稀硫酸，同時 向 a 中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積 V(L)與時間t(min) 的關(guān)系是_。 (2)將過量的兩份鋅粉 a、b 分別加入定量的稀硫酸，同時向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液，產(chǎn)生 H2 的體積 V(L)與時間 t(min) 的關(guān)系是_。 (3)將(1)中的 CuSO4 溶液改成 CH3COONa

8、 溶液，其他條件 不變，則圖象是_。,答案：(1)A (2)B (3)C,考點二,電解池,【知識梳理】,一、電解原理,電流,陰陽兩極,氧化還原反應(yīng),1電解：使_通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而 在_引起_的過程。 2電解池。 (1)概念：把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。 (2)構(gòu)成：直流電源、電極、電解質(zhì)、閉合回路。,(3)電極名稱及電極反應(yīng)式(如下圖)。,(4)電子和離子的移動方向。,陽極,氧化,2Cl2e=Cl2,陰極,還原,Cu22e=Cu,3兩極放電順序。,方法技巧,(1)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液,(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。,(3)電解水溶液時，KAl3不可能

9、在陰極放電，即不可能 用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al 等金屬。,二、電解原理的應(yīng)用 1電解飽和食鹽水。,氫氣,氯氣,燒堿,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2,2.電鍍或電解精煉銅。,陰極,陽極,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,3.冶煉金屬(以冶煉 Na 為例)。,鈉、鎂、鋁,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,2NaCl(熔融) 2NaCl2,【考點集訓】 例5(2013 年北京卷)用石墨電極電解 CuCl2 溶液(見右圖)。,下列分析正確的是(,)。,Aa 端是直流電源的負極 B通電使 CuCl2 發(fā)生電離 D通電一段時間后

10、，在陰極附近觀察到黃綠色氣體,答案：B,例6(2015 年福建卷)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置 如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。,下列說法正確的是(,)。,A該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為光能和電能 B該裝置工作時，H從 b 極區(qū)向 a 極區(qū)遷移 C每生成 1 mol O2，有 44 g CO2 被還原,答案：B,解題模型,電解電極反應(yīng)式的書寫,(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活性,電極。,(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽離,(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序。,(4)分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注,意遵循原

11、子守恒和電荷守恒。,(5)最后寫出電解反應(yīng)的總化學方程式或離子方程式。,例7(1)在 298 K 時，1 mol CH4 在氧氣中完全燃燒生成二 氧化碳和液態(tài)水，放出熱量 890.0 kJ。寫出該反應(yīng)的熱化學方程 式：_?，F(xiàn)有 CH4 和 CO 的混合 氣體 0.75 mol，完全燃燒后，生成 CO2 氣體和 18 g 液態(tài)水，并 放出 515 kJ 熱量，則 CH4 和 CO 的物質(zhì)的量分別為_、 _mol。,(2)利用該反應(yīng)設(shè)計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液作電解 質(zhì)溶液，多孔石墨作電極，在電極上分別通入甲烷和氧氣。通 入甲烷氣體的電極應(yīng)為_極(填“正”或“負”)，該電極 上發(fā)生的電極反應(yīng)是

12、_(填字母代號)。,(3)在右圖所示實驗裝置中，石墨棒上的電極反應(yīng)式為： _；如果起始時盛有1000 mL pH5的 硫酸銅溶液(25 ，CuSO4足量)，一段時間后溶液的pH變?yōu)?， 此時可觀察到的現(xiàn)象是_；若要使溶 液恢復(fù)到起始濃度(溫度不變，忽略溶液體積的變化)，可向溶 液中加入_(填物質(zhì)名稱)，其質(zhì)量約為_。,規(guī)律總結(jié),電解質(zhì)溶液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補什么”的 原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應(yīng)按比例補入哪些 原子。,例8空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧 燃料電池(RFC), RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù) 相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原

13、理示意圖，有關(guān)說法,正確的是(,)。,答案：C,考點三,金屬的電化學腐蝕與防護,【知識梳理】 1金屬的腐蝕。 金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生_反應(yīng)而引起 損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質(zhì)：_。 (1)化學腐蝕：金屬與接觸的物質(zhì)直接發(fā)生_而引 起的腐蝕。 (2)電化學腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生_ 反應(yīng)，較活潑的金屬被氧化的腐蝕。 (3)兩種腐蝕往往_發(fā)生，但_腐蝕更普遍， 速度快，危害更重。,氧化還原,金屬被氧化,化學反應(yīng),原電池,同時,電化學,2電化學腐蝕的分類(以鐵的腐蝕為例)。,Fe2e=Fe2,2Fe4e=2Fe2,O24e2H2O=4OH,呈中性或弱酸性,2H2e=H2,呈酸性,吸

14、氧,Fe2H=Fe2H2,2FeO22H2O=,2Fe(OH)2,3.金屬的防護方法。,(1)加防護層，如_。 (2)改變_，,如將普通鋼制成不銹鋼。,(3)電化學保護法。,犧牲負極的正極保護法利用_原理，_極 被保護。如在被保護的鋼鐵設(shè)備上裝上若干較活潑的金屬如鋅， 讓被保護的金屬作原電池的正極。,外加電流的陰極保護法利用_原理，_極 被保護。如用被保護的鋼鐵設(shè)備作陰極，惰性電極作陽極，外 接直流電源。,涂油漆、覆蓋陶瓷、電鍍、金屬鈍化等(合理即可),金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),原電池,電解池,正,陰,【考點集訓】,A生鐵塊中的碳是原電池的正極 B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C兩試管中相同的電極反應(yīng)

15、式是：Fe2e=Fe2 Da 試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b 試管中發(fā)生了析氫腐蝕,解析：a 試管中食鹽水為中性，發(fā)生了吸氧腐蝕，壓強減 ??；b 試管中氯化銨溶液為酸性，發(fā)生了析氫腐蝕，壓強增大， 所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业汀?答案：B,例10對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。,(1)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極 的原因是_。 (2)利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。若 X 為碳棒， 為減緩鐵的腐蝕，開關(guān) K 應(yīng)置于_處。若 X 為鋅，開關(guān) K 置于 M 處，該電化學防護法稱為_。,解析：(1)電鍍時若用石墨作陽極，則電解過程中電解液中 Cu2濃度不斷減小，

16、導致鐵表面不能鍍上均勻的銅。(2)若X為 碳棒，則只能用外加電源的陰極保護法，此時開關(guān)K 應(yīng)置于N 處。若X 為Zn，K 置于M 處，其保護原理稱為犧牲負極的正 極保護法。,答案：(1)補充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2濃度恒,定,(2)N 犧牲負極的正極保護法,例11(2015 年重慶卷)我國古代青銅器工藝精湛，有很高 的藝術(shù)價值和歷史價值，但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕， 故對其進行修復(fù)和防護具有重要意義。,(1)原子序數(shù)為 29 的銅元素位于元素周期表中第_,周期。,(2)某青銅器中 Sn、Pb 的質(zhì)量分別為 119 g、20.7 g，則該,青銅器中 Sn 和 Pb 原子數(shù)目之比為

17、_。,(3)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在 CuCl。關(guān)于 CuCl 在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是 _。,A降低了反應(yīng)的活化能 B增大了反應(yīng)的速率 C降低了反應(yīng)的焓變,D增大了反應(yīng)的平衡常數(shù),(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如 將糊狀 Ag2O 涂在被腐蝕部位，Ag2O 與有害組分 CuCl 發(fā)生復(fù) 分解反應(yīng)，該化學方程式為_。,(5)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示,意圖。,腐蝕過程中，負極是_(填圖中字母“a”或“b”,或“c”)；,若生成 4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積_L(標,準狀況)。,101，根據(jù)Nn

18、NA 知，物質(zhì)的量之比等于其個數(shù)之比，所以 Sn、Pb 原子個數(shù)之比為101。 (3)催化劑改變反應(yīng)路徑，能降低反應(yīng)活化能，但焓變不變， C 錯誤；對于指定反應(yīng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變， 平衡常數(shù)不變，與催化劑無關(guān)，D 錯誤。 (4)Ag2O 與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，則二者相互交 換成分生成另外的兩種化合物，這里生成Cu2O。,答案：(1)四,(2)101,(3)AB,(4)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O (5)c 2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl 0.448,思維模型,鹽橋原電池專題突破,1鹽橋的組成和作用。 (1)鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊

19、脂制成的膠 凍。 (2)鹽橋的作用：連接內(nèi)電路，形成閉合回路；平衡電 荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。,2單池原電池和鹽橋原電池的對比。,負極(Zn)：Zn2e=Zn2 正極(Cu)：Cu22e=Cu 總反應(yīng)：ZnCu2=CuZn2,(續(xù)表),2Ag(s)設(shè)計的原電池如下圖所示，其中鹽橋內(nèi)裝瓊脂-飽和 KNO3溶液。,請回答下列問題：,(1)電極 X 的材料是_；電解質(zhì)溶液 Y 是_。 (2)銀電極為電池的_極，寫出兩電極的電極反應(yīng)式： 銀電極：_； X 電極：_。 (3)外電路中的電子是從_電極流向_電極。 (4)鹽橋中向 CuSO4 溶液中遷移的離子是_(填序號)。,(5)其中 CuSO4 溶液

20、能否被稀硫酸溶液代替？_(填 “能”或“否”，下同)；Ag 電極能否被石墨代替？_。,答案：(1)Cu AgNO3 溶液,(2)正,2Ag2e=2Ag,Cu2e=Cu2,(3)Cu,Ag,(4)B (5)能,能,應(yīng)用1能量之間可以相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備 Cl2 是將 電能轉(zhuǎn)化為化學能，而原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩 種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。,限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵,片，鋅片和導線。,(1)完成原電池的裝置示意圖(見下圖)，并作相應(yīng)標注。 要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。,(2)以銅片為電極之一，CuSO

21、4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個 燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_ _。,(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的 是_，其原因是_。,答案：(1)裝置圖如下：,或,或,(2)電極逐漸溶解，電極上有紅色物質(zhì)析出,(3)甲,可以避免活潑金屬和CuSO4 接觸發(fā)生置換反應(yīng)，,從而提供穩(wěn)定電流,易錯警示,電化學裝置圖常見失分點,(1)不注明電極材料名稱或元素符號。 (2)不畫出電解質(zhì)溶液(或畫出但不標注)。 (3)誤把鹽橋畫成導線。 (4)不能連成閉合回路。,思維模型,原電池電極反應(yīng)式的書寫,1“加減法”書寫電極反應(yīng)式。 (1)先確定原電池的正負極，列出正負極上的反應(yīng)

22、物質(zhì)，并 標出電子的得失。 (2)注意負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子 是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負極 反應(yīng)式。 (3)在電子守恒的基礎(chǔ)上正負極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng) 的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫 的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減 去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的 電極反應(yīng)式。,典例2Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材 料分別為鋰和碳，電解液是 LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表 示為：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。 請回答下列問題： (1) 電池的負極

23、材料為_ ，發(fā)生的電極反應(yīng)為： _。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為：_。,2燃料電池電極反應(yīng)式的書寫。 第一步：寫出電池總反應(yīng)式。 燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反 應(yīng)則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng)。 例如：氫氧燃料電池的總反應(yīng)式為：2H2O2=2H2O； 甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為 NaOH 溶液)的反應(yīng)式為：,CH42O2=CO22H2O CO22NaOH=Na2CO3H2O, ,式式得燃料電池總反應(yīng)式為：CH42O22NaOH= Na2CO33H2O。,第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式。,根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì) 都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其

24、電極反應(yīng)有所不同，因此， 我們只要熟記以下四種情況：,(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式： O24H4e=2H2O。,(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：,第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負極,反應(yīng)式。,根據(jù)第一、二步寫出的反應(yīng)，可得：電池的總反應(yīng)式電 池正極反應(yīng)式電池負極反應(yīng)式，注意在將兩個反應(yīng)式相減時， 要約去正極的反應(yīng)物O2。,燃料電池正極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OH,典例3以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式 的書寫方法： (1)酸性條件。,燃料電池總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O,2，得燃料電池負極反應(yīng)式：_。 (2)堿性條件。,燃料電池總反應(yīng)式：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O,2，得燃料電池負極反應(yīng)式：_。,應(yīng)用2(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)：2H2O2=2H2O，設(shè)計成 燃料電池，負極通的氣體應(yīng)是_ ，正極通的氣體應(yīng)是 _。,(2)根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同，填寫下表：,(3)若把H2改為CH4，KOH作電解質(zhì)，則正極反應(yīng)式為：,_。,答案：(1)H2 O2,(2),(3)2H2OO24e=4OH,