【优化探究】高考化学二轮复习 第1部分 专题2 第5讲 电化学课件.ppt

第5讲电化学 一 原电池 电解池电极反应式及总反应式的书写 1 原电池的电极反应式和总反应式的书写方法 1 确定正 负极的方法如下 2 书写步骤 特别提醒 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或还原反应 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 2 电解池的电极反应式和总反应式的书写方法 3 电解质溶液中离子的流向 易错警示 1 在分析原电池时 往往错误地认为阳离子移向负极 阴离子移向正极 2 在碱性燃料电池中有时易把正极反应错写为 4oh 4e o2 2h2o3 错误地认为电子通过电解质溶液 在闭合电路中电子走陆路 导线 离子走水路 电解质溶液 电子并不通过电解质溶液 二 电解质溶液的电解规律 1 电解规律 惰性电极 2 电解后电解质溶液恢复时要注意 从溶液中出去哪些原子 则需按比例补充哪些原子 如电解盐酸从溶液中出去的是h2和cl2 1 1 故补入时应通入hcl气体而不是加入盐酸 3 如果电解质和水同时被电解则产物一般为三种 如agno3 cuso4 nacl等 可以此作为推断题的突破口 电极反应式的书写 例1 2010年高考浙江卷 li al fes电池是一种正在开发的车载电池 该电池中正极的电极反应式为 2li fes 2e li2s fe有关该电池的下列说法中 正确的是 a li al在电池中作为负极材料 该材料中li的化合价为 1价b 该电池的电池反应式为 2li fes li2s fec 负极的电极反应式为 al 3e al3 d 充电时 阴极发生的电极反应式为 li2s fe 2e 2li fes 解析 在该电池中li al是负极材料 该材料中li的化合价为0价 负极电极反应式为 li e li 结合题给的正极电极的反应式可推出总反应式为 2li fes li2s fe 故b正确 a c错误 d项 充电时 阴极上发生还原反应得电子 故d项错误 答案 b 1 2011年高考课标全国理综 铁镍蓄电池又称爱迪生电池 放电时的总反应为 fe ni2o3 3h2o fe oh 2 2ni oh 2下列有关该电池的说法不正确的是 a 电池的电解液为碱性溶液 正极为ni2o3 负极为feb 电池放电时 负极反应为fe 2oh 2e fe oh 2c 电池充电过程中 阴极附近溶液的ph降低d 电池充电时 阳极反应为2ni oh 2 2oh 2e ni2o3 3h2o 解析 由铁镍蓄电池放电时的产物全部是碱可知 电解液为碱性溶液 放电时负极发生氧化反应 正极发生还原反应 故fe为负极 ni2o3为正极 a正确 放电时 fe失电子被氧化 负极反应为fe 2oh 2e fe oh 2 b正确 充电时 阴极发生还原反应 电极反应为fe oh 2 2e fe 2oh ph增大 c错误 充电时 阳极发生氧化反应 电极反应为2ni oh 2 2oh 2e ni2o3 3h2o d正确 答案 c 电解的工作原理 例2 2010年高考全国 理综 如图是一个用铂丝作电极 电解稀的mgso4溶液的装置 电解液中加有中性红指示剂 此时溶液呈红色 指示剂的ph变色范围 6 8 8 0 酸色 红色 碱色 黄色 回答下列问题 1 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 填编号 a管溶液由红变黄 b管溶液由红变黄 a管溶液不变色 b管溶液不变色 2 写出a管中发生反应的反应式 3 写出b管中发生反应的反应式 4 检验a管中气体的方法是 5 检验b管中气体的方法是 6 电解一段时间后 切断电源 将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 解析 本题结合电解原理考查化学实验现象描述 实验设计能力 该电解的本质是电解水 a b极分别是阴极和阳极 阴极反应为2h 2e h2 故该极区溶液呈碱性 则mg2 2oh mg oh 2 b管反应为4oh 4e 2h2o o2 气体的检验容易忽视取出试管过程中将试管堵住 电解一段时间后 将电解液倒入烧杯内 由于两极产生h 和oh 恰好反应 故溶液基本恢复电解前的状态 溶液仍为红色 白色沉淀溶解 答案 1 2 2h 2e h2 写2h2o 2e 2oh h2 同样给分 mg2 2oh mg oh 2 3 4oh 4e 2h2o o2 写2h2o 4e 4h o2 同样给分 4 用拇指按住管口 取出试管 靠近火焰 放开拇指 有爆鸣声 管口有蓝色火焰 5 用拇指按住管口 取出试管 放开拇指 将带有火星的木条伸入试管内会复燃 6 溶液呈红色 白色沉淀溶解 或大部分溶解 2 2011年衡水模拟 1l某溶液中含有的离子如下表 用惰性电极电解该溶液 当电路中有3mole 通过时 忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象 下列说法正确的是 a 电解后溶液的ph 0b a 3c 阳极生成1 5molcl2d 阴极析出的金属是铜与铝 解析 根据离子的放电顺序及电子守恒可知 阴极 1mol铜离子先放电 然后1mol氢离子放电 铝离子不放电 溶液中产生氢离子浓度为1mol l 故a正确 d不正确 阳极氯离子放电只能产生0 5mol氯气 c不正确 根据电荷守恒可推知a应等于4 答案 a 电化学的有关计算 例3 铅蓄电池是典型的可充电电池 它的正 负极是惰性材料 电池总反应式为 请回答下列问题 不考虑氢 氧的氧化还原 1 放电时 正极的电极反应式是 电解液中ph将变 当外电路通过1mol电子时 理论上负极板的质量增加 g 电池内消耗h2so4的物质的量至少是 mol 2 用铅蓄电池电解1l饱和食盐水 食盐水足量 密度为1 15g cm 3 时 若收集到11 2l 标准状况下 氯气 则至少转移电子 mol 若蓄电池消耗h2so42mol 则可收集到h2的体积 标准状况下 为 l 若消耗硫酸amol 电解后除去隔膜 所得溶液中naoh的质量分数表达式为 假设氯气全部排出 用含a的代数式表达 答案 ab 某化学研究小组以铜为电极电解饱和食盐水 探究过程如下 实验1 如图装置 电源接通后 与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生 与电池正极相连的铜丝由粗变细 电解开始30s内 阳极附近出现白色浑浊 然后开始出现橙黄色浑浊 此时测定溶液的ph约为10 随着沉淀量的逐渐增加 橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部 溶液始终未出现蓝色 实验2 将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出 分装在两支小试管中 以后的操作和现象如下 阅读资料 常见铜的化合物颜色如下 请回答下列问题 1 铜的常见正化合价为 最终试管底部橙黄色沉淀的化学式为 2 阴极上发生的反应为 阳极上发生的反应为 3 写出实验2中 的离子方程式 解析 1 根据资料表中铜化合物 亚铜化合物可判断铜的常见正化合价为 1 2 橙黄色氢氧化亚铜不稳定 故试管底部橙黄色沉淀应为氧化亚铜 2 阴极氢离子先于钠离子放电 电极反应为2h 2e h2 或2h2o 2e h2 2oh 根据实验1中现象以及氯化亚铜的颜色 不难判断阳极反应为2cu 2cl 2e 2cucl 3 稀硝酸具有强氧化性 根据实验现象可知 氧化产物为铜离子 还原产物为no 据此再根据电子得失守恒和电荷守恒写出方程式即可 氧化亚铜中铜元素为 1价 其既具有氧化性 又具有还原性 滴入稀硫酸溶液后 其生成单质铜和铜离子 1 2011年高考山东理综 以kcl和zncl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌 下列说法正确的是 a 未通电前上述镀锌装置可构成原电池 电镀过程是该原电池的充电过程b 因部分电能转化为热能 电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系c 电镀时保持电流恒定 升高温度不改变电解反应速率d 镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用解析 a项 未通电时是原电池 但电镀过程并不是原电池的充电过程 故a错误 b项 消耗锌时转移的电子与通过的电量有确定的关系 故锌的析出量与通过的电量有确定关系 故b错误 c项 电镀时保持电流恒定 有利于保证电镀的质量 温度不影响电解的速率 故c正确 d项 镀锌层破损后与铁构成了原电池 锌作负极被腐蚀 保护了铁 故d错误 答案 c 2 2011年高考安徽理综 研究人员最近发明了一种 水 电池 这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电 在海水中电池总反应可表示为 5mno2 2ag 2nacl na2mn5o10 2agcl 下列 水 电池在海水中放电时的有关说法正确的是 a 正极反应式 ag cl e agclb 每生成1molna2mn5o10转移2mol电子c na 不断向 水 电池的负极移动d agcl是还原产物解析 由电池总反应式可知 ag在负极失去电子 生成氧化产物agcl 每生成2molagcl 即生成1molna2mn5o10时 转移2mol电子 故a d错误 b正确 na 应向电池的正极移动 c错误 答案 b 3 用惰性电极电解nacl和cuso4混合溶液250ml 经过一段时间后两极均得到11 2l气体 标准状况下 则下列有关描述中 正确的是 a 阳极发生的电极反应只有 4oh 4e 2h2o o2 b 两极得到的气体均为混合气体c 若cu2 的起始浓度为1mol l 则c cl 起始浓度为2mol ld cu2 的起始浓度最大应小于4mol l解析 根据放电顺序 阴极放电顺序为 铜离子 氢离子 阳极放电顺序为 氯离子 氢氧根离子 因此阳极可能生成氧气 而阴极只能生成氢气 若cu2 的起始浓度为1mol l 则阴极得到氢气11 2l时共转移的电子数为1 5mol 若c cl 起始浓度为2mol l 则阳极得到氯气0 25mol 氧气0 25mol 阳极转移的电子总数也为1 5mol 符合电子守恒定律 由于阴极得到氢气 故cu2 的起始浓度最大应小于2mol l 答案 c 4 2010年高考山东理综 对金属制品进行抗腐蚀处理 可延长其使用寿命 1 以下为铝材表面处理的一种方法 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜 碱洗时常有气泡冒出 其原因是 用离子方程式表示 为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收 最好向槽液中加入下列试剂中的 a nh3b co2c naohd hno3 以铝材为阳极 在h2so4溶液中电解 铝材表面形成氧化膜 阳极电极反应式为 取少量废电解液 加入nahco3溶液后产生气泡和白色沉淀 产生沉淀的原因是 2 镀铜可防止铁制品腐蚀 电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 3 利用右图装置 可以模拟铁的电化学防护 若x为碳棒 为减缓铁的腐蚀 开关k应置于 处 若x为锌 开关k置于m处 该电化学防护法称为 解析 1 铝与碱反应产生h2 离子方程式为2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 通co2气体 可以让溶液中的 al oh 4 全部转化为al oh 3沉淀 阳极材料是铝 属于活性电极 电极本身参与反应 反应过程中失去电子