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1、電化學基礎第21講考綱導視基礎反饋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，負極本身一定要發(fā)生氧化反應()。(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，負極反應式為Al3e=Al3()。(6)由 Fe、Cu、FeCl3 溶液組成的原電池中，負極反應式為Cu2e=Cu2()。答案：(1)(2)(3)(4)(5) (6)2在有鹽橋的銅鋅原電池中，電解質(zhì)溶

2、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?？键c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_轉化為_的裝置。2構成條件?；顫娦圆煌碾娊赓|(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_。(4)具有自發(fā)進行的_。氧化還原反應閉合回路3工作原理(以鋅銅原電池為例)。ZnCu氧化反應還原

3、反應電極名稱負極正極(1)電極材料(2)電極反應(3)反應類型電子流向由Zn沿導線流向Cu鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K移向正極，Cl移向負極Zn2e=Zn2Cu22e=Cu二、化學電源1堿性鋅錳干電池一次電池。負極反應_正極反應2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH電池反應Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOHZn2OH2e=Zn(OH)22.鉛蓄電池二次電池。Pb 2e =PbO2Pb2H2SO4電極名稱負極正極電極材料鉛二氧化鉛電極反應_PbO22e4H=PbSO42H2O電池反應 2PbSO42H2O電解質(zhì)溶液硫酸溶液優(yōu)點鉛蓄電池是二次電池，可多次充電，反復利用

4、24SOPbSO424SO3.氫氧燃料電池(堿性介質(zhì))。電極名稱負極正極電極材料氫氣氧氣電極反應_電池反應_電解質(zhì)溶液氫氧化鉀溶液優(yōu)點_能量利用率高、無污染、原料來源廣泛等2H24OH4e=4H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2OB中 Mg 作負極，電極反應式為：Mg2e=Mg2+C中 Fe 作負極，電極反應式為：Fe2e=Fe2+D中 Cu 作正極，電極反應式為：O22H2O4e=4OH【考點集訓】 例1 分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是()。A中 Mg 作負極，中 Fe 作負極解析：中Mg 不與NaOH溶液反應，而Al 能和NaOH 溶液反應失去電子，故Al 是負

5、極；中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3 反應失去電子作負極，A、B、C錯。答案：D歸納總結原電池正、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，也與電解質(zhì)溶液有關，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化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有A正極反應中有 CO2 生成B微生物促進了反應中電子的轉移C質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為 C6H12O66O2=6CO26H2O思路指導：正極發(fā)生還原反應，化合價降低；負極發(fā)生氧化反應，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，

6、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制取氫氣的速率。解析：A 極溶解，則說明 A 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-鋅原電池加快反應的進行速率，B項錯誤；根據(jù)總反應式可知，每生成1 mol CH3OH時，C 元素的化合價由4 降低到2，轉移6 mol 電子，D 項錯誤。答案：C歸納總結原電池原理的應用(1)比較不同金屬的活動性強弱

7、。根據(jù)原電池原理可知，在原電池反應過程中，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)加快化學反應速率。原電池可以加快化學反應速率。如鋅和稀硫酸反應制取氫氣時，可向溶液中滴加少量硫酸銅，形成銅-鋅原電池，加快反應的進行速率。(3)設計制作化學電源。設計原電池時要緊扣原電池的四個條件。具體方法是：首先將氧化還原反應拆成兩個半反應，即氧化反應和還原反應。結合兩個半反應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)。ABCD(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

8、 V(L)與時間t(min)的關系是_。(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)的關系是_。(3)將(1)中的 CuSO4 溶液改成 CH3COONa 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：把電能轉化為化學能的裝置。(2)構成：直流電源、電極、電解質(zhì)、閉合回路。(3)電極名稱及電極反應式(如下圖)。(4)電子和離子的移動

9、方向。陽極氧化2Cl2e=Cl2陰極還原Cu22e=Cu3兩極放電順序。方法技巧(1)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，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、電解原理的應用1電解飽和食鹽水。(1)電極反應陽極：_陰極：_(2)總反應_(3)應用氯堿工業(yè)制_、_和_氫氣氯氣燒堿2Cl2e=Cl22H2e=H22NaCl2H2O 2NaOHH2Cl22.電鍍或電解精煉銅。(1)兩極材料待鍍金屬或精銅作_；鍍層金屬或粗銅作_(2)電極反應陽極： _陰極：_陰極陽極Cu2e=Cu

10、2Cu22e=Cu3.冶煉金屬(以冶煉 Na 為例)。(1)電極反應陽極： _陰極：_(2)總反應_(3)應用冶煉_等活潑金屬鈉、鎂、鋁2Cl2e=Cl22Na2e=2Na2NaCl(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，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轉化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()。A該裝置將化學能轉化為光能和電能B該裝

11、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，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最后寫出電解反應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。寫出該反應的熱化學方程式：_。現(xiàn)有 CH4 和 CO 的混合氣體 0.7

12、5 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)利用該反應設計一個燃料電池：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為_極(填“正”或“負”)，該電極上發(fā)生的電極反應是_(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_(

13、填物質(zhì)名稱)，其質(zhì)量約為_。規(guī)律總結電解質(zhì)溶液的復原應遵循“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與氫氧燃料電池技術相結合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，有關說法正確的是()。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，較活潑的金屬被氧化的腐蝕

14、。(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原電池同時電化學2電化學腐蝕的分類(以鐵的腐蝕為例)。項目吸氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜_水膜_電極反應負極(Fe)_ _正極(C)_ _總反應 _普遍性_腐蝕更普遍Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2O24e2H2O=4OH呈中性或弱酸性2H2e=H2呈酸性吸氧Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)23.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備上裝上若干較活潑的金屬如鋅，讓被保護

15、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)部結構原電池電解池正陰【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)樽蟮陀腋逤兩試管中相同的電極反應式是：Fe2e=Fe2Da 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，壓強減小；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?。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

16、，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 K 應置于_處。若 X 為鋅，開關 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，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K 應置于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，有很高的藝術價值和歷史

17、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_。(3)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在 CuCl。關于CuCl 在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是_。A降低了反應的活化能B增大了反應的速率C降低了反應的焓變D增大了反應的平衡常數(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)生復分解反應，該化學方程式為_。

18、(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)。10 1，根據(jù)NnNA 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10 1。(3)催化劑改變反應路徑，能降低反應活化能，但焓變不變，C 錯誤；對于指定反應，平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，與催化劑無關，D 錯誤。(4)Ag2O 與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應，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)10 1(3)AB(4)Ag2O

19、2CuCl=2AgClCu2O(5)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.448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。項目單池原電池鹽橋原電池評價裝置甲乙鹽 橋 原電池：可避 免 鋅與 硫 酸銅 直 接接觸，更有 效 地將 化 學能 轉 化為電能相同點正負極材料、電極反應、總反應相同 負極(Zn)：Zn2e=Zn2正極(Cu)：Cu22e=Cu總反應：ZnCu2=CuZn2(續(xù)表)項目單池原電池評價不同點實驗裝

20、置不同鹽橋原電池：可避免鋅與硫酸銅直接接觸，更有效地將化學能轉化為電能實驗現(xiàn)象不同：圖甲中鋅片逐漸溶解，電極上有紅色物質(zhì)析出，銅片變粗；圖乙中鋅片逐漸溶解，銅片變粗能量轉化形式不同：圖甲中Zn在CuSO4溶液中直接接觸Cu2，會有一部分Zn與Cu2直接反應，該裝置中既有化學能和電能的轉化，又有一部分化學能轉化成了熱能，裝置的溫度會升高；圖乙中Zn和CuSO4溶液在兩個池子中，Zn與Cu2不直接接觸，不存在Zn與Cu2直接反應的過程，化學能僅轉化成電能，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時間長2Ag(s)設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)

21、溶液 Y 是_。(2)銀電極為電池的_極，寫出兩電極的電極反應式：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)CuAg(4)B (5)能能應用1能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備 Cl2 是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO

22、4(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，CuSO4(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，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)

23、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式的書寫1“加減法”書寫電極反應式。(1)先確定原電池的正負極，列出正負極上的反應物質(zhì)，并標出電子的得失。(2)注意負極反應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)溶液中的陰離子應寫入負極反應式。(3)在電子守恒的基礎上正負極反應式相加得到電池反應的總反應式。若已知電池反應的總反應式，可先寫出較易書寫的一極的電極反應式，然后在電子守恒的基礎上，總反應式減去較易寫出的一極的電極反應式，即得到較難寫出的另一極的電極反應式。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 LiA

24、lCl4-SOCl2。電池的總反應可表示為：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。請回答下列問題：(1) 電池的負極材料為_ ，發(fā)生的電極反應為：_。(2)電池正極發(fā)生的電極反應為：_。2燃料電池電極反應式的書寫。第一步：寫出電池總反應式。燃料電池的總反應與燃料的燃燒反應一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應則總反應為加合后的反應。例如：氫氧燃料電池的總反應式為：2H2O2=2H2O；甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為 NaOH 溶液)的反應式為：CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料電池總反應式為：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。第二步：寫出電池的正極反應式。

25、根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應有所不同，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)境下電極反應式：O24H4e=2H2O。(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應式：第三步：根據(jù)電池總反應式和正極反應式寫出電池的負極反應式。根據(jù)第一、二步寫出的反應，可得：電池的總反應式電池正極反應式電池負極反應式，注意在將兩個反應式相減時，要約去正極的反應物O2。燃料電池正極反應式：O22H2O4e=4OH典例3以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應式的書寫方法：(1)酸性條件。燃料電池總反應式：CH42O2=CO22H2O2，得燃料

26、電池負極反應式：_。(2)堿性條件。燃料電池總反應式：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O2，得燃料電池負極反應式：_。電解質(zhì)溶液H2SO4 溶液KOH 溶液負極反應式正極反應式溶液的 pH 變化應用2(1)根據(jù)氧化還原反應：2H2O2=2H2O，設計成燃料電池，負極通的氣體應是_ ，正極通的氣體應是_。(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)，則正極反應式為：_。答案：(1)H2 O2(2)(3)2H2OO24e=4OH電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負極反應式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH溶液的pH變化變大變小