2018-2019年高中化學 第四章 電化學基礎復習課學案設計 新人教版選修4.docx
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第四章電化學基礎復習課學習目標1.能正確判斷原電池的正、負極,能正確書寫電極方程式。2.能熟練掌握電解原理和電解方程式的書寫。3.能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。4.掌握金屬防護的方法。學習過程一、原電池和電解池的知識比較【例1】(雙選)在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應,同屬氧化反應或同屬還原反應的是()A.原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應B.原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的反應C.原電池負極和電解池陽極所發(fā)生的反應D.原電池負極和電解池陰極所發(fā)生的反應【練習1】某同學為了使反應2HCl+2Ag2AgCl+H2能進行,設計了下列四個裝置,你認為可行的方案是()二、電極反應方程式的書寫1.堿性鋅錳電池電池總反應:Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2負極反應:。正極反應:。2.紐扣電池(銀鋅電池)電池總反應:Ag2O+Zn+H2OZn(OH)2+2Ag負極反應:。正極反應:。3.鋰電池(Li-SOCl2電池)電池總反應:8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S負極反應:。正極反應:。4.鉛蓄電池(1)放電過程放電過程總反應:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)負極反應:。正極反應:。(2)充電過程充電過程總反應:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)陰極反應:。陽極反應:。鉛蓄電池的充、放電過程:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)5.氫氧燃料電池總反應式:O2+2H22H2O(1)酸性介質負極反應:。正極反應:。(2)堿性介質負極反應:。正極反應:。(3)中性介質負極反應:。正極反應:。三、有關電化學的計算【例2】用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液,通電一段時間后,向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH。則電解過程中轉移的電子數(shù)為()A.0.1molB.0.2molC.0.3molD.0.4mol【練習2】將兩支惰性電極插入500mL的AgNO3溶液中,通電電解。當電解質溶液的pH由6.0變?yōu)?.0時(設電解時陰極沒有氫氣析出,且電解液在電解前后體積變化可以忽略),則電極上析出銀的質量是()A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg四、關于電解問題的解題步驟【例3】用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液,電解一段時間后,再加入W,能使溶液恢復到電解前的狀態(tài),下列符合題意的一組是()組號XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶體【練習3】用惰性電極電解CuSO4溶液,當Cu2+濃度下降至原來一半時停止通電,要想使CuSO4溶液恢復原濃度,應加入的物質是()A.CuSO4B.CuOC.Cu(OH)2D.CuSO45H2O隨堂檢測1.化學用語是學習化學的重要工具,下列用來表示物質變化的化學用語中,正確的是()A.惰性電極電解飽和食鹽水時,陽極的電極反應式為:2Cl-2e-Cl2B.氫氧燃料電池的負極反應式為:O2+2H2O+4e-4OH-C.粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,電極反應式為:Cu-2e-Cu2+D.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的正極反應式為:Fe-2e-Fe2+2.下列敘述中,正確的是()電解池是將化學能轉變成電能的裝置原電池是將電能轉變成化學能的裝置金屬和石墨導電均為物理變化,電解質溶液導電是化學變化不能自發(fā)進行的氧化還原反應,通過電解的原理有可能實現(xiàn)電鍍過程相當于金屬的“遷移”,可視為物理變化A.B.C.D.3.下列各裝置中銅電極上能產生氣泡的是()4.下列說法不正確的是()A.充電電池充電時,發(fā)生電解反應;放電時,發(fā)生原電池反應B.電鍍時,應將鍍層金屬與電源正極相連C.電解飽和NaCl溶液時,陽極上放出黃綠色氣體的同時還產生大量的氫氧化鈉D.利用電化學原理保護金屬主要有兩種方法,分別是犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法5.如圖所示,銅片、鋅片和石墨棒用導線連接后插入番茄里,電流表中有電流通過,則下列說法正確的是()A.鋅片是負極B.兩個銅片上都發(fā)生氧化反應C.石墨是陰極D.兩個番茄都形成原電池6.理論上不能用于設計成原電池的化學反應是()A.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)H0B.CH3CH2OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H0C.Al(OH)3(s)+NaOH(aq)NaAlO2(aq)+2H2O(l)H0D.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)HZYWB.ZWXYC.ZXYWD.ZYXW12.用惰性電極電解下列溶質的溶液,一段時間后,停止電解,向溶液中加入一定質量的另一種物質(括號內),能使溶液完全復原的是()A.CuCl2(CuO)B.NaOH(NaOH)C.CuSO4(CuCO3)D.NaCl(NaOH)13.如圖所示,X、Y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質量增加,b極板處有無色、無味的氣體放出,符合這一情況的是()a極板b極板X電極ZA鋅石墨負極CuSO4B石墨石墨負極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負極CuCl214.下列有關電化學的裝置示意圖正確的是()15.在鐵制品上鍍上一定厚度的銅層,以下電鍍方案中正確的是()A.銅作陽極,鐵制品作陰極,溶液中含F(xiàn)e2+B.銅作陰極,鐵制品作陽極,溶液中含Cu2+C.銅作陰極,鐵制品作陽極,溶液中含F(xiàn)e3+D.銅作陽極,鐵制品作陰極,溶液中含Cu2+16.如下圖所示,裝置中都盛有0.1molL-1的NaCl溶液,放置一段時間后,裝置中的四塊相同的鋅片腐蝕速率由大到小的正確順序是()A.B.C.D.17.有兩只串聯(lián)的電解池(惰性電極),甲池盛有CuSO4溶液,乙池盛有一定量某硝酸鹽的稀溶液。電解時當甲池電極析出1.6gCu時,乙池電極析出5.4g金屬,則乙池的溶質可能是()A.NaNO3B.Mg(NO3)2C.Al(NO3)3D.AgNO318.下圖為以惰性電極進行電解的裝置:(1)寫出A、B、C、D各電極上的電極反應式和總反應方程式:A:,B:,總反應方程式:;C:,D:,總反應方程式:;(2)反應一段時間后,在A、B、C、D各電極上析出生成物的物質的量之比為。19.在由銅片、鋅片和200mL一定濃度的稀硫酸組成的原電池中,若鋅片只發(fā)生電化學腐蝕,當在銅片上放出3.36L(標準狀況)的H2時,硫酸恰好用完,請?zhí)羁?正極的電極反應式為,負極的電極反應式為;通過導線的電子的物質的量為;原稀硫酸的物質的量濃度為。20.請按要求回答下列問題。(1)根據(jù)上圖回答:打開K2,閉合K1。A電極可觀察到的現(xiàn)象是;B極的電極反應式為。打開K1,閉合K2。A電極可觀察到的現(xiàn)象是;B極的電極反應為。(2)根據(jù)下圖回答:將較純凈的CuSO4溶液放入如圖所示的裝置中進行電解,石墨電極上的電極反應式為,總反應的離子方程式為;實驗完成后,銅電極增重ag,石墨電極產生標準狀況下的氣體體積為L。參考答案學習過程一、【例1】解析:原電池的負極和電解池的陽極發(fā)生的是氧化反應,原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應。答案:BC【練習1】解析:要使反應2HCl+2Ag2AgCl+H2能進行,只能通過電解裝置來實現(xiàn)。B項是原電池裝置(Fe作原電池的負極,Ag作原電池的正極),其總反應為Fe+2HClFeCl2+H2;D項不是原電池,也不是電解池;A項是電解裝置,但Ag連接在電源的負極上,不會溶解,其實質是電解鹽酸:2HClH2+Cl2;C項是電解裝置,與電源正極連接的Ag失去電子:Ag-e-Ag+,產生的Ag+立即與溶液中的Cl-結合生成AgCl沉淀:Ag+Cl-AgCl,溶液中的H+獲得電子產生H2:2H+2e-H2,其總反應為:2HCl+2Ag2AgCl+H2。答案:C二、1.Zn+2OH-2e-Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-2.Zn+2OH-+2e-Zn(OH)2Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-3.8Li-8e-8Li+3SOCl2+8e-6Cl-+SO32-+2S4.(1)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-PbSO4(s)PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-PbSO4(s)+2H2O(l)(2)PbSO4(s)+2e-Pb(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)5.(1)2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O(2)2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-(3)2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-三、【例2】解析:電解硫酸銅溶液的反應方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2,從上述方程式可以看出,電解前后只有銅和氧的改變,電解后加入CuO就可以使溶液恢復原來的狀態(tài)。但本題提示加入Cu(OH)2后溶液恢復為原來的狀態(tài),說明電解過程中不僅硫酸銅被電解,而且有水被電解(說明硫酸銅被電解完全)。0.1molCu(OH)2可以看作是0.1mol的CuO和0.1molH2O,因此電解過程中有0.1mol的硫酸銅和0.1mol的水被電解,共有0.4mol電子發(fā)生轉移。答案:D【練習2】解析:陽極:4OH-4e-O2+2H2O陰極:4Ag+4e-4Ag總的電解反應式:4Ag+2H2O4Ag+O2+4H+不難推導出用惰性電極電解AgNO3溶液時,發(fā)生的反應為:4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3。因為有HNO3生成,所以pH要變小。生成HNO3的物質的量為(10-3-10-6)molL-10.5L0.510-3mol,所以析出銀的質量為0.510-3mol108gmol-1=54mg。答案:B四、【例3】解析:A項,電解NaCl溶液反應為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,顯然加H2O不能恢復到電解前的狀態(tài),應通入適量HCl氣體。B項,電解CuSO4溶液時,SO42-物質的量不變,加CuSO4溶液不能復原。C項,電解硫酸實質是電解水,再加入適量水,可使溶液復原。D項,Ag作陽極、Fe作陰極電解AgNO3溶液,實質是鐵鍍銀的過程,AgNO3溶液濃度不變,不需加AgNO3晶體。答案:C名師點睛:對電解質溶液進行電解時,大致分三種情況:電解質本身被電解;溶劑水被電解;電解質和水同時被電解。因此要使電解后的溶液恢復原狀,必須根據(jù)電解的化學反應原理來確定。同學們可記為:“出去什么就加什么”?!揪毩?】解析:發(fā)生的電解池反應為2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,電解過程中CuSO4溶液每損失2個Cu原子,就損失2個O原子,相當于損失2個CuO,為了使CuSO4溶液恢復原濃度,可加入CuO。當然,也可以加入CuCO3,但絕不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,因為CuCO3+H2SO4CuSO4+CO2+H2O,相當于加CuO,而Cu(OH)2+H2SO4CuSO4+2H2O、Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O,除增加溶質外還增加了水。答案:B隨堂檢測1.解析:A項中,惰性電極電解飽和食鹽水陽極上Cl-放電正確;B項中,負極上應是H2放電;C項中,粗銅應接電源的正極;D項中鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的本質是負極發(fā)生反應:Fe-2e-Fe2+。故答案為A。答案:A2.解析:的描述正好相反,正確,中電鍍是特殊形式的電解,仍然是化學變化。答案:B3.解析:A項,乙醇為非電解質,不能構成原電池。B項,兩電極均為銅電極,不能構成原電池。C項為原電池,Cu為正極,發(fā)生反應:2H+2e-H2。D項,沒有自發(fā)進行的氧化還原反應,構不成原電池。答案:C4.解析:二次電池放電時是原電池,充電時是電解池,所以A項正確;電鍍時鍍層金屬和電源的正極相連作為陽極,B項正確;C項中NaOH應在陰極區(qū)生成,錯誤;D項正確。答案:C5.解析:由于番茄汁顯酸性,Zn和Cu的活潑性不同,且Zn能與H+反應,因此左側為原電池,右側為電解池。在左側,Zn作負極,Cu作正極;在右側,C作陽極,Cu作陰極,故A項正確。答案:A6.解析:能設計成原電池的反應,應是自發(fā)進行的氧化還原反應。C項不是氧化還原反應,所以理論上不能設計成原電池。答案:C7.解析:B項中黃銅是銅鋅合金,在潮濕的空氣中可以構成原電池,但銅沒有鋅活潑,被腐蝕的是鋅而不是銅,所以不易產生銅綠;C項中鋁的活潑性比銅強,連接起來可構成原電池;D項中生鐵是鐵碳合金,可因構成原電池而加速鐵的腐蝕生銹。答案:A8.C9.解析:外加電流的陰極保護法依據(jù)的是電解池的原理,被保護的金屬與電源的負極相連,作陰極,發(fā)生還原反應。答案:BD10.解析:酸性條件下易發(fā)生析氫腐蝕,正極反應為2H+2e-H2,負極反應為Fe-2e-Fe2+。答案:B11.解析:依據(jù)氧化還原反應規(guī)律,還原性:還原劑還原產物并結合題中(1)可知,還原性:XY;由(3)可知,還原性:ZX;由(4)可知,還原性:YW。故C項正確。答案:C12.解析:選項產物的物質的量之比復原加入物質ACuCl2=11CuCl2固體BH2O2=21H2OCCuO2=21CuO或CuCO3DCl2H2=11HCl氣體答案:C13.解析:該裝置為電解裝置,a極板質量增加,說明a為陰極,則X為負極,Y為正極,b為陽極。A項,a極:2Cu2+4e-2Cu,b極:4OH-4e-2H2O+O2,符合題意。B項,a極板上生成H2,質量不增加,不合題意。C項,X為正極,不合題意。D項,b極:2Cl-2e-Cl2,Cl2為黃綠色氣體,不合題意。答案:A14.解析:A項,Zn作負極、Cu作正極,錯誤;B項,Zn、Cu兩極應互換位置;C項,粗銅應作陽極,精銅作陰極。答案:D15.解析:在鐵上鍍銅,則要求銅作陽極,鐵作陰極,電解質溶液含Cu2+,D項符合題意。答案:D16.解析:根據(jù)腐蝕速率:作電解池陽極引起的腐蝕作原電池負極引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕,可知答案為D。答案:D17.解析:方法一:由1.6gCu可知流經電路的電子的物質的量是0.05mol,假設析出金屬的陽離子顯+1價則其摩爾質量是5.4g0.05mol=108gmol-1,即可知該金屬是Ag。方法二:由題給信息知乙池金屬陽離子放電,而選項中,A項中的Na+、B項中的Mg2+、C項中的Al3+都不放電,便可知答案為D項。答案:D18.解析:該題裝置在串聯(lián)的條件下進行電解。A、B、C、D各電極上分別發(fā)生如下反應:Cu2+2e-Cu;2Cl-2e-Cl2;4Ag+4e-4Ag;4OH-4e-2H2O+O2;由電子守恒可知在四個電極上依次析出物質的物質的量之比為n(Cu)n(Cl2)n(Ag)n(O2)=2241。答案:(1)Cu2+2e-Cu2Cl-2e-Cl2CuCl2Cu+Cl24Ag+4e-4Ag4OH-4e-2H2O+O24AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2(2)224119.解析:由銅片、鋅片和稀硫酸組成的原電池中,鋅作負極,電極反應式為Zn-2e-Zn2+,銅為正極,電極反應式為2H+2e-H2,由正極電極反應式可知,生成3.36LH2,通過導線的電子的物質的量為0.3mol,消耗H+的物質的量為0.3mol,因硫酸恰好用完,則硫酸的物質的量為0.15mol,得出稀硫酸的物質的量濃度為0.75molL-1。答案:2H+2e-H2Zn-2e-Zn2+0.3mol0.75molL-120.解析:(1)此時為原電池,A極為負極,鋅不斷溶解,B極為正極,反應為Cu2+2e-Cu。此時為電解池,A極為陰極,反應為Cu2+2e-Cu,故A極上鍍上一層紅色的銅,B極為陽極,反應為Cu-2e-Cu2+。(2)此時為電解CuSO4溶液,石墨作陽極,電極反應為4OH-4e-2H2O+O2,總反應的離子方程式為2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+。V(O2)=a641222.4L=22.4a128L。答案:(1)鋅不斷溶解Cu2+2e-Cu電極表面有紅色固體附著Cu-2e-Cu2+(2)4OH-4e-2H2O+O22Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+22.4a128- 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