第六章 第2讲 电化学基础测试习题

第六章 第 2 讲 电化学基础【复习重点】1掌握原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。3理解金属发生电化学腐蚀的原因，掌握一般防护方法，能区别化学腐蚀与电化学腐蚀。4掌握铜的电解精炼、电镀铜、氯碱工业等反应原理。【知识梳理】一、原电池1.定义：_。2.组成原电池的条件:_ ；_；_。3.原电池的工作原理：（1）以 Zn-Cu（H 2SO4）设计的不带盐桥的原电池负极： 作负极，负极发生 反应电极反应式： 正极： 作正极，正极发生 反应电极反应式： 总反应式： 电子流向：外电路中电子由 到 溶液中离子移动方向： （2）依据氧化还原反应：2Ag +(aq) +Cu(s)Cu 2+(aq) +2Ag(s)设计的带盐桥的原电池负极： 作负极，负极发生 电极反应式： 正极电解质溶液为： ，正极发生 电极反应式： 电子流向：外电路中电子由 到 盐桥中离子移动方向： 学案班级： 姓名： 组题人： 审核人： 4.原电池正负极判断方法;(1) 根据电极材料判断： （2）根据电子的流向判断： （3）根据发生的反应类型判断： （4）根据反应现象判断： （5）根据给出的方程式判断： (6) 根据溶液中阴、阳离子的定向移动判断： 5.电极反应式的书写：（1）先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。（3）若正极上的反应物质是 O2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现H+，且水必须写入正极反应式中，与 O2 结合生成 OH-，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现 OH ，且 H+必须写入正极反应式中，与 O2 结合生成水。（4）正负极反应式相加（电子守恒）得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式（5）对于可逆电池反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程是体现原电池原理，充电过程是体现电解池原理。【练习】1）如下图所示，用 Mg 和 Al 组成一个原电池(1)当电解质溶液为稀硫酸时： Mg 电极是_极，其电极反应式为 ，该反应是_反应； Al 电极是 _极，其电极反应式为 ，该反应是_反应(2)当电解质溶液为 NaOH 溶液时：Mg 电极是_极，其电极反应式为 ，该反应是_反应Al 电极是_极，其电极反应式为 ，该反应是_反应2）氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入 H2，正极通入 O2，总反应为：2H 2 + O2 = 2H2O (1)电解质是 KOH 溶液（碱性电解质）负极： 正极： (2)电解质是 H2SO4 溶液（酸性电解质） 负极： 正极： (3)电解质是 NaCl 溶液（中性电解质） 负极： 正极： 3）铅蓄电池 ：Pb 为负极，PbO 2 为正极，30% 的 H2SO4 溶液为电解质溶液。总反应：PbPbO 22H 2SO4 充 电 放 电 2PbSO42H 2O负极是 电极反应式 正极是 电极反应式 4）高能电池锌银电池：电解质溶液为浓 KOH 溶液，已知电池内 Zn 的氧化产物为ZnO，总反应： Ag2OZnZnO2Ag负极是 电极反应式 正极是 电极反应式 6原电池原理的应用：（1）设计化学电源； (2) 判断反应速率； (3)判断金属的活泼性。二、电解池1.定义：_。2.构成电解池的条件:_ ；_；_。3. 电解池的工作原理：阴极接直流电源 极，发生 反应 电极反应式： 阳极接直流电源 极，发生 反应 电极反应式： 总极反应式： 电子流向： 溶液中离子移动方向： 离子的放电顺序：阳极：活性电极（金属活动顺序表中排在_的金属）S 2-I -Br -Cl -OH -含氧酸根离子阴极：Ag +Hg 2+Fe 3+Cu 2+H +活泼金属阳离子【思考】1）如何判断原电池和电解池？2）原电池和电解池有哪些区别？4电极反应式的书写;(1)首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表 Ag 以前） ，则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨） ，则应是电解质溶液中的离子放电。(2)然后分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式。在书写时要遵循原子守恒和电荷守恒。(3)最后合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。【练习】电解 AgNO3 溶液（1）用惰性电极电解时，阴极： 阳极： 总反应式 （2）用铜棒做阳极，石墨棒做阴极电解时，阴极： 阳极： 总反应式 （3）用石墨棒做阳极，铜棒做阴极电解时，阴极： 阳极： 总反应式 5. 电解质溶液电解的类型(惰性电极 )（1）电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的电解（2）电解电解质型：无氧酸（除 HF 外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解用惰性电极电解电解质溶液的变化情况填表：类 型 电极反应式 实 例 电 解 电解质溶 pH 电解质溶物 质 液的浓度 液复原NaOH 水 水H2SO4 水 水电解水型阴极： 阳极： Na2SO4 水 水HCl 电解质 氯化氢电解电解质阴极： 阳极： CuCl2 电解质 氯化铜放 H2 生碱型阴极： 阳极： NaCl 电解质和水生成新电解质 氯化氢放 O2 生酸型阴极： 阳极： CuSO4 电解质和水生成新电解质 氧化铜或碳酸铜6电解原理的应用：1) 铜的电解精炼阳极是 电极反应式为 阴极是 电极反应式为 注意: (1)粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，银、金等杂质以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）(2)用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度可达到 99.95%99.98%。2）电镀铜阳极材料是 电极反应式为 阴极材料是 电极反应式为 3) 离子交换膜法制烧碱（氯碱工业）反应原理阳极： 阴极： 总反应：2NaCl+2H 2O H2+Cl2+2NaOH 电 解 =设备 （阳离子交换膜电解槽）组成：阳极金属钛网、阴极碳钢网阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。4）电冶金在金属活动性顺序表中，适合用电解法冶炼的金属有_。工业上电解熔融氧化铝炼铝的电极反应式和电池反应式阳极反应_ 阴极反应_电池总反应_三、金属的腐蚀与防护1、金属腐蚀：1）定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。2）本质：M ne- Mn+（氧化反应）3）类型：化学腐蚀直接反应 电化学腐蚀原电池反应比较（1）：化学腐蚀：金属或合金跟接触到的物质直接发生氧化还原反应而消耗的过程。电化学腐蚀：不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程。化学腐蚀 电化学腐蚀条件金属与非电解质直接接触（不与电解质溶液接触）不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象 无电流产生（不发生原电池反应） 有电流产生（发生原电池反应）本质发生氧化还原反应，金属被腐蚀氧化反应和还原反应分两极进行，较活泼的金属被腐蚀相互关系 两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀 吸氧腐蚀条 件 水膜 水膜 电解质溶液 溶有 CO2 的水溶液 溶有 O2 的水溶液负极（Fe 极）电极反应正极（C 极）总反应联系2、金属的防护（1）制成合金以改变金属的内部结构，如不锈钢。（2）金属表面覆盖保护层：如电镀、喷油漆。（3）电化学保护法：利用原电池原理，可将比被保护金属更活泼的金属焊在被保护金属表面，形成 的保护法；利用电解池原理，将被保护的钢铁设备接在直流电源的负极上，形成 的保护法。3、金属腐蚀快慢的判断：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀高中常见的原电池电极反应式的书写书写过程归纳：列物质，标得失 （列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。选离子，配电荷 （根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守）。巧用水，配个数 （通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）一次电池:1、伏打电池：（负极Zn、正极Cu、电解液H 2SO4）负极： Zn2e-=Zn2+ (氧化反应) 正极： 2H+2e-=H2 (还原反应)离子方程式 Zn + 2H+ = H2+ Zn2+ 2、铁碳电池：（负极Fe、正极C、电解液 中性或碱性)负极： 2Fe4e-=2Fe2+ (氧化反应 ) 正极：O 2+2H2O+4e-=4 (还原反应)化学方程式 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程)3.铝镍电池：（负极Al、正极Ni 电解液 NaCl 溶液、O 2)铝空气海水（负极-铝、正极-石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液-海水）负极： 4Al12e-=4Al3+ (氧化反应 ) 正极：3O 2+6H2O+12e-=12 (还原反应)化学方程式 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 (海洋灯标电池)4、银锌电池：(负极Zn、正极 -Ag2O、电解液 NaOH )负极 ：Zn+2OH 2e-= Zn(OH)2 (氧化反应)正极 ：Ag 2O + H2O + 2e-= 2Ag + 2 OH (还原反应)化学方程式 Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag5、镁- 铝电池 （负极-Al、正极-Mg 电解液 KOH） 负极(Al)： 2Al + 8 OH- 6e- 2AlO2+4H2O (氧化反应 )正极(Mg）： 6H2O + 6e- 3H2+6OH （还原反应)化学方程式： 2Al + 2OH + 2H2O 2AlO2+ 3H2二次电池（又叫蓄电池或充电电池）:1、铅蓄电池：（负极Pb 正极PbO 2 电解液 浓硫酸）放电时 负极： Pb2e SO 42 =PbSO4 (氧化反应)正极： PbO22e 4H SO 42 =PbSO42H 2O (还原反应 )充电时 阴极： PbSO4 + 2H+ 2e-= Pb+H2SO4 (还原反应)阳极： PbSO4 + 2H2O 2e-= PbO2 + H2SO4 + 2H+ (氧化反应)总化学方程式 PbPbO 2 + 2H2SO4 2PbSO4+2H2O2、LiFePO 4 电池（正极LiFePO 4，负极石墨，含 Li+导电固体为电解质）放电时 负极： Li e =Li + (氧化反应)正极： FePO4 + Li+ + e= LiFePO4 (还原反应)充电时： 阴极： Li+ + e= Li (还原反应)阳极： LiFePO4e = FePO4 + Li+ (氧化反应)总化学方程式 FePO4 + Li LiFePO43、高铁电池：（负极Zn、正极-石墨、电解质为浸湿固态碱性物质）放电时 负极：3Zn 6e - + 6 OH= 3 Zn(OH)2 (氧化反应)正极：2FeO 42 +6e-+ 8H2O =2 Fe (OH)3 + 10OH (还原反应 ) 充电时 阴极：3Zn(OH) 2 +6e-=3Zn + 6 OH (还原反应) 阳极：2Fe(OH) 3 6e -+ 10OH=2FeO42+ 8H2O (氧化反应) 总化学方程式 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH4、锂电池二型（负极 LiC6、 正极含锂的二氧化钴 LiCoO2、 充电时 LiCoO2 中 Li 被氧化，Li+还原以 Li 原子形式嵌入电池负极材料碳 C6 中，以 LiC6 表示）放电时 负极: LiC6 xe- Li(1-x)C6 + x Li+ (氧化反应)正极： Li（1-x) CoO2 + xe- + x Li+ = LiCoO2 (还原反应)充电时 阴极： Li(1-x)C6 + x Li+ + xe- LiC 6 (还原反应)阳极： LiCoO2 xe- Li(1-x)CoO2 + x Li+ (氧化反应)总反应方程式 Li(1-x)CoO2 + LiC6 LiCoO2 + Li(1-x)C6 燃料电池:1、氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入 H2，正极通入 O2 1）电解质是 KOH 溶液（碱性电解质） 总反应方程式 2H2 + O2 = 2H2O负极：H 2 2e- + 2OH = 2H2O 正极：O 2 + H2O + 4e- = OH2）电解质是 H2SO4 溶液（酸性电解质） 负极：H 2 2e- = 2H+ 正极：O 2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 3）电解质是 NaCl 溶液（中性电解质） 负极：H 2 2e- = 2H+ 正极：O 2 + H2O + 4e- = 4OH 2、甲醇燃料电池 1）碱性电解质（铂为两极、电解液 KOH 溶液）正极：3O 2 + 12e- + 6H20= 12OH- 负极：2CH 3OH 12e- + 16OH = 2CO32- +12H2O 总反应方程式 2CH3OH + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6H2O 2） 酸性电解质（铂为两极、电解液 H2SO4 溶液）正极：3O 2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 负极：2CH 3OH 12e- +2