高考化学二轮复习 必考部分 专题二 化学基本理论 第4讲 电解质溶液课件.ppt

第5讲电化学原理,1.了解原电池、电解池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应式。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,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,1.原电池工作原理示意图2.原电池正、负极的判断对于燃料电池,通入燃料的一极为负极,通入O2等氧化剂的一极为正极。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,3.原电池电极反应式的书写(1)书写电极反应式时应先对电极材料和溶液介质情况进行分析,再书写电极反应式和总反应方程式。(2)对于原电池,已知反应式时,可以先分析此反应中的氧化反应和还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况),然后写出较易书写的电极反应式,将这个反应式看作数学中的代数式,用总反应式减去较易书写(一般为负极)的电极反应式,即得另一极的电极反应式。(3)燃料电池负极反应式的书写用总反应方程式减去正极电极反应式。燃料电池的总反应方程式就是该燃料在氧气中燃烧的方程式(但要注意如果电解质溶液是碱性,则含碳燃料反应生成的二氧化碳要与氢氧根离子继续反应生成碳酸根离子),而正极反应都是氧气得到电子,O2+2H2O+4e-4OH-(碱性介质)或O2+4H+4e-2H2O(酸性介质)。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015课标全国卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:C6H12O6中C的平均化合价为0价,二氧化碳中C的化合价为+4价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,故CO2在负极生成,A选项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,B项正确;质子交换膜只允许质子(即H+)通过,原电池中阳离子向正极移动,C项正确;电池的总反应实质是C6H12O6的氧化反应,D项正确。答案:A,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015黑龙江哈三中第一次模拟)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是()A.放电时Li+由B极向A极移动B.电池放电反应为4Li+O2+2H2O4LiOHC.正极反应式为O2+4H+4e-2H2OD.电解质溶液a可以为LiCl溶液,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:金属Li作负极,Li发生失电子的氧化反应Li-e-Li+,阳离子Li+由负极移向正极,B极为正极,O2在该极发生得电子的还原反应,生成的OH-与负极迁移过来的Li+结合生成LiOH,其电极反应式应为O2+4e-+2H2O+4Li+4LiOH,电池总反应为4Li+O2+2H2O4LiOH,A、C两项错误,B项正确;电解质溶液a不能为水溶液,因为Li可与H2O直接反应,D项错误。答案:B,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015河北廊坊教学质量检测)最近索尼公司演示了一种电池,可以采用碎纸运行,产生的废弃物就是水。该电池的电解质溶液中混合了水和酶,酶分解纸张会产生氢离子,氢离子与空气混合产生水,从而形成电流。其结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是()A.该电池属于燃料电池B.该电池可在高温环境下使用C.a为该电池的负极D.b极附近的电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O+24ne-6nCO2+24nH+,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:由图示看出纤维素在该电池中被氧化为CO2,而氧气在该电池中被还原为H2O,可知为燃料电池,A项正确;加入纤维素的一极为负极,发生失电子反应,而不是得电子反应,而通入氧气的一极为正极,故C、D两项均错;该电池中的酶是一种蛋白质,在高温下会发生变性而失去催化活性,故该电池不能在高温下使用,B项错误。答案:A,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015内蒙古鄂尔多斯高三模拟)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,充电时,总反应为Na2Sx2Na+xS(3Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-阴极:Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+与区:电解电解质本身,如CuCl2、HCl;与区:放氢生碱型,如NaCl;与区:放氧生酸型,如CuSO4、AgNO3;与区:电解水型,如Na2SO4、H2SO4、NaOH。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,用Pt作电极,电解含c(Cu2+)c(Na+)c(Cl-)=124的混合溶液,在任何情况下,阴、阳两极不可能同时发生的反应是(),考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:电解的第一阶段,为Cu2+、Cl-同时放电,即D项所示;当Cu2+消耗尽时,电解进入第二阶段,H+和Cl-同时放电,即B项所示;当Cl-消耗尽时,H+和OH-放电,即A项所示。Cu2+放电时,此时溶液中还有Cl-,故OH-不可能放电,C项不可能。答案:C,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015安徽江南十校期末大联考)将H2S通入FeCl3溶液中,过滤后将反应液加入电解槽中电解,(如图所示)电解后的溶液还可以循环利用。该方法可用于处理石油炼制过程中产生的H2S废气。下列有关说法正确的是()A.过滤得到的沉淀可能是FeS和SB.若有0.20mol的电子转移,一定能得到2.24L的氢气C.可以用Fe与外接电源的a极相连D.与a极相连的电极反应为Fe2+-2e-Fe3+,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:将H2S通入FeCl3溶液中,发生的反应为2Fe3+H2S2Fe2+S+2H+,故过滤所得沉淀为S,A项错误;B项没有指出在标准状况下,错误;由题意可知,该电解池为FeCl3的再生装置,阳极应发生反应Fe2+-e-Fe3+,电解池右侧产生H2,说明为阴极区,则b极应接电源负极,而a极应接电源正极,铁为活性电极,故C项错误,D项正确。答案:D,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,右图为根据电解原理制成“银电量计”。其原理是:通过测定电解过程中附着在惰性电极上金属的质量,计算通过电解池的电量。下列说法不正确的是()A.电量计工作时银棒应与电源的负极相连B.电量计工作时溶液里的阴离子向阳极移动C.网袋是收集银溶解过程中产生的金属颗粒,若没有该网袋,测量结果会偏高D.若得金属银的沉积量为1.08g,则电解过程中转移的电子为0.01mol,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:银棒收集电解时产生的金属单质,故银棒作阴极,应与电源负极相连,A项正确;电解时,电解质溶液中的阴离子向阳极移动,B项正确;部分Ag+在银棒上得电子生成的Ag单质没有附着在银棒上,而是直接落到铂坩埚内,若没有该网袋,则该部分析出的Ag被忽略了,使计算出的电量偏小,C项错误;mol,故转移电子的物质的量为0.01mol,D项正确。答案:C,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015吉林长春高三质量检测)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的,模拟装置如图所示。下列说法正确的是()A.阳极室溶液由无色变成棕黄色B.阴极的电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:Fe为活性电极,阳极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,通过阴离子交换膜进入阳极室,阳极室溶液由无色变为浅绿色,A项错误;阴极电极反应为2H+2e-H2,通过阳离子交换膜进入阴极室,一段时间后阴极室溶液中的溶质为NH4H2PO4或(NH4)2HPO4或(NH4)3PO4,B、D两项错误,C项正确。答案:C,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,电解质溶液的复原遵循“减少什么就补加什么”的原则,要注意以下几个易错问题:1.惰性电极电解硫酸铜溶液时,若Cu2+没有完全放电,电解产物为Cu和O2,可加入CuO或CuCO3,但不能加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,因为会引入H、O元素。当Cu2+完全放电之后,电极产物还有H2和O2,则应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3。2.电解盐酸一段时间后,要使电解质溶液复原,应通入HCl气体,而不能加入盐酸,因为电极产物为H2和Cl2,若加入盐酸,就引入了H2O。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,1.电解质溶液导电的过程发生的是物理变化。()提示:电解质溶液导电的过程实质上是电解的过程,发生的是化学变化。答案:2.电镀铜时,相当于阳极的铜“转移”到阴极的镀件表面,但发生的是化学变化。()提示:电镀铜时,在阳极和阴极分别发生了氧化反应和还原反应,属于化学变化。答案:,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,1.铜的电解精炼(1)装置的组成:粗铜作阳极,纯铜作阴极,用CuSO4溶液作电解质溶液。(2)原理:(3)特点:比铜活泼的金属杂质以阳离子形式留在溶液中,比铜不活泼的金属或非金属杂质形成阳极泥,电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度变小。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,2.金属腐蚀的两个比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2)金属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(金属作阳极)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:强电解质溶液中的腐蚀弱电解质溶液中的腐蚀非电解质溶液中的腐蚀。活泼性不同的两种金属,活泼性差别越大,活泼金属腐蚀越快。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。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,3.金属防护的两种方法(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(或形成致密的氧化膜)。(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。防腐措施效果比较:外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的防护未采取任何防护措施。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,4.电化学的有关计算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:阴、阳两极转移的电子的物质的量相等;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。(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。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,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。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015重庆卷,节选)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。(1)腐蚀过程中,负极是(填图中字母“a”或“b”或“c”);(2)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;(3)若生成4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为L(标准状况)。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:(1)在图中铜被腐蚀,由单质变为Cu2+,可知铜为负极。(2)在铜的吸氧腐蚀中,负极反应产物为Cu2+,正极反应产物为OH-,二者与Cl-反应的离子方程式为2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl。(3)4.29gCu2(OH)3Cl的物质的量为nCu2(OH)3Cl=则铜被腐蚀失去电子的物质的量为n(e-)=220.02mol=0.08mol;根据电子守恒可知,耗氧的物质的量为n(O2)=0.02mol,则标准状况下V(O2)=0.02mol22.4Lmol-1=0.448L。答案:(1)c(2)2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl(3)0.448,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015北京海淀期末练习)关于下列装置的说法正确的是()A.装置中盐桥内的K+移向CuSO4溶液B.装置将电能转变为化学能C.若装置用于铁棒镀铜,则N极为铁棒D.若装置用于电解精炼铜,溶液中的Cu2+浓度保持不变,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:装置为原电池,能将化学能转化为电能,锌为负极,铜为正极,故盐桥中的阳离子K+移向正极区,A项正确,B项错误;装置为电解装置,若用于铁棒镀铜,则铜应作阳极,即N为铜棒,C项错误;若用于电解精炼铜,则粗铜应作阳极,粗铜中比铜活泼的金属优先失电子,以离子形式进入溶液,而比铜不活泼的金属则形成阳极泥,在阴极上只有Cu2+得电子形成Cu,根据阳极和阴极转移电子数相等可知电解质溶液中Cu2+的浓度减小,D项错误。答案:A,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2015广东广州普通高中毕业班综合测试)某同学组装了下图所示的电化学装置,电极材料均为石墨,闭合K后,下列叙述正确的是()A.电子流向:电极电极B.电极上的电极反应:O2+2H2O+4e-4OH-C.电极上发生还原反应D.电极附近观察到黄绿色气体,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:左池为氢氧燃料电池,右池为电解池,电子由负极流出,即电子由电极电极,A项错误;O2在正极上发生得电子的还原反应,B项正确;电极为阳极,电极上发生失电子的氧化反应,C项错误;电极为阴极,电极产物为H2,D项错误。答案:B,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(1)(2015山东卷)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH溶液和LiCl溶液。B极区电解液为(填化学式)溶液,阳极电极反应式为,电解过程中Li+向(填“A”或“B”)电极迁移。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,(2)(2015北京卷)溶于海水中的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中占95%。利用下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。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,解析:(1)B极产生H2,根据反应:2H+2e-H2,说明B极为阴极,随着电解进行,溶液中c(H+)减小、c(OH-)增大,B极附近电解液为LiOH溶液,随着电解的进行,溶液中c(LiOH)增大。A极为阳极,电解液为LiCl溶液,电极反应:2Cl-2e-Cl2;在电解过程中Li+向阴极附近移动,即向B极迁移。答案:(1)LiOH2Cl-2e-Cl2B(2)a室发生反应:2H2O-4e-O2+4H+,H+通过阳离子交换膜进入b室,发生反应H+H2O+CO2c室的反应:2H2O+2e-2OH-+H2,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,1.铁作原电池负极时,其失电子只能生成Fe2+,而不是生成Fe3+。2.混淆电流、电子、离子的移动方向。在电化学中,电子是通过导线走“陆路”、离子走“水路”而形成电流。电解质溶液中阴阳离子分别移向两极后,就可能会在电极上放电(交接电子),当阴(阳)离子参与电极反应时,移向阳(阴)极的阴(阳)离子竞相支付(领取)电子,转化为中性物质而在阳(阴)极“登陆”析出。3.电解能使不能自发进行的氧化还原反应发生,但氧化还原反应中的强弱规律不能使用。如用铜作阳极电解硫酸:Cu+H2SO4CuSO4+H2,不能说铜的还原性强于H2。,考点1,考点2,考点3,精要研析,触类旁通,失误诊断,纠错训练,1.铝制品不易被腐蚀与电化学知识有关。()提示:在空气中铝制品表面易被氧化为致密的氧化物保护膜。答案:2.铁遇冷的浓硝酸表面被钝化,可保护内部不被腐蚀。()提示:铁遇冷的浓硝酸表面被钝化,就是在铁表面生成了一层致密的氧化膜,可保护内部金属不被氧化。答案:,学会得分考场得分策略进入高考考场,我们答题的唯