高中化学 第4章 电化学基础本章小结课件 新人教版选修4.ppt

本章小结 注意 电化学装置是近几年高考的热点 需注意 1 记清原电池与电解池的电极名称 电极反应类型 2 注意串联电路中 相同时间内通过各电极的电量相等 3 记清电镀池的特殊结构 例1 2009 天津理综 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置 下图为电池示意图 该电池电极表面镀一层细小的铂粉 铂吸附气体的能力强 性质稳定 请回答 1 氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 在导线中电子流动方向为 用a b表示 2 负极反应式为 3 电极表面镀铂粉的原因为 4 该电池工作时 h2和o2连续由外部供给 电池可连续不断地提供电能 因此 大量安全储氢是关键技术之一 金属锂是一种重要的储氢材料 吸氢和放氢原理如下 2li h22lih lih h2o lioh h2 反应 中的还原剂是 反应 中的氧化剂是 已知lih固体的密度为0 82g cm3 用锂吸收224l 标准状况 h2 生成的lih的体积与被吸收的h2的体积比为 由 生成的lih与h2o作用 放出的h2用作电池燃料 若能量转化率为80 则导线中通过电子的物质的量为 mol 解析 1 氢氧燃料电池是原电池装置 将化学能转化为电能 在燃料电池中通过h2的一极发生了氧化反应为负极 所以电子流向为a b 2 书写该原电池的电极反应式时要注意溶液的酸碱性 koh为电解质溶液时 负极反应式为 h2 2oh 2e 2h2o 3 由题干信息可知电极表面镀铂粉的目的是为了增强铂吸附气体的能力 可加快电极的反应速率 中消耗h210mol 则生成lih为20mol 则 中可生成h220mol 20molh2在燃料电池的负极反应 则转移40mol电子 若能量转化率为80 则转移32mol电子 答案 1 由化学能转化为电能由a到b 2 2h2 4oh 4e 4h2o或h2 2oh 2e 2h2o 3 增大电极单位面积吸附h2 o2的分子数 加快电极反应速率 4 lih2o 1 1148或8 71 10 4 32 例2 2009 全国卷 理综 下图所示装置中 甲 乙 丙三个烧杯依次分别盛放100g5 00 的naoh溶液 足量的cuso4溶液和100g10 00 的k2so4溶液 电极均为石墨电极 1 接通电源 经过一段时间后 测得丙中k2so4浓度为10 47 乙中c电极质量增加 据此回答问题 电源的n端为 极 电极b上发生的电极反应为 列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积 电极c的质量变化是 g 电解前后各溶液的酸 碱性大小是否发生变化 简述其原因 甲溶液 乙溶液 丙溶液 2 如果电解过程中铜全部析出 此时电解能否继续进行 为什么 解析 由 1 中信息c的电极质量增加知 c极上析出铜 故c为阴极 d为阳极 e为阴极 f为阳极 n为正极 m为负极 a为阴极 b为阳极 甲烧杯中b极上发生反应为4oh 2h2o o2 4e 电解k2so4溶液实际上是电解水 设电解水的质量为m 则100g 10 00 100g m 10 47 解得m 4 5g 即0 25molh2o 每电解2molh2o转移4mol电子 故整个装置发生电极反应转移0 5mol电子 产生o2的体积为v n vm 22 4l mol 1 2 8l c极上析出铜的质量为 64g mol 1 16g 电解naoh溶液实质是电解水 c oh 增大 碱性增强 电解cuso4溶液总反应式为 2cuso4 2h2o2cu 2h2so4 o2 生成h2so4 酸性增强 丙中k2so4为中性溶液 电解水后溶液仍呈中性 即溶液酸碱性无变化 答案 1 正 4oh 4e 2h2o o2 水减少的质量 100g 1 4 5g 生成o2的体积 22 4l mol 1 2 8l 16 碱性增大 因为电解后 水量减少 溶液中naoh溶液增大酸性增大 因为阳极上oh 放电生成o2 溶液中h 离子浓度增加酸碱性大小没有变化 因为k2so4是强酸强碱盐 浓度增加不影响溶液的酸碱性 2 能继续进行 因为cuso4溶液已经变为h2so4溶液 反应也就变为水的电解反应 例3 2006 重庆理综 铅蓄电池是典型的可充型电池 它的正负极极板是惰性材料 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h2so4的浓度将变 当外电路通过1mol电子时 理论上负极板的质量增加 g 2 在完全放电耗尽pbo2和pb时 若按图所示连接 电解一段时间后 则在a电极上生成 b电极上生成 此时铅蓄电池的正负极的极性将 解析 原电池的正极上得电子 负极上失电子 根据电池总反应式 正极反应为 pbo2 2e 4h so pbso4 2h2o 负极反应为 pb 2e pbso4质量增加2mol96g1mol m求得 m 48g 电解池中与电源正极相连的电极 阳极 上失电子 与电源负极相连的电极 阴极 上得电子 则阳极反应为 pbso4 2e 2h2o pbo2 4h 阴极反应为 pbso4 2e pb 根据图示 电解一段时间后 原pbo2极 阴极 变成pb 原pb极 阳极 变成pbo2 即正负极对换 答案 1 pbo2 2e 4h pbso4 2h2o 小 48 2 pb pbo2 对换 1 基本方法 1 根据电子守恒法计算用于串联电路 阴阳两极产物 正负两极产物 相同电量等类型的计算 其依据是电路上转移的电子数相等 2 根据总反应式中的计量关系进行计算先写出电极反应式 再写出总反应式或直接运用总反应式 最后根据总反应式列比例式计算 3 根据关系式计算借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁 建立所需的关系式 如关系式 o2 4e 4h 4oh 4ag 2cu 2 解决电解问题的基本思路模式 1 通电前 电解质溶液中含有哪些阴 阳离子 包括水电离出的h 和oh 2 通电时 阴离子移向阳极 阳离子移向阴极 结合放电顺序分析谁优先放电 3 写电极反应式 并结合题目要求分析电解结果 如两极现象 水的电离平衡移动 离子浓度的变化 ph的变化等 例4 用惰性电极电解m no3 x的水溶液 当阴极上增重ag时 在阳极上同时产生bl氧气 标准状况 从而可知m的相对原子质量为 解析 由题意分析得 阴极 阳极发生的电极反应分别为阴极 4mx 4xe 4m阳极 4xoh 4xe 2xh2o xo2 根据阴 阳两极转移电子的数目相等 设m的相对原子质量为ar 得关系式4mx 4xe xo2 4arg22 4xlagbl 答案 c 例5 用质量均为100g的铜片作电极 电解agno3溶液 电解一段时间后两极质量相差28g 此时阳极质量为 a 121 6gb 93 6gc 89 6gd 88 2g 解析 设阳极溶解铜xmol 则转移电子2xmol 阴极析出银2xmol 有108 2x 64x 28 解得x 0 1 即阳极溶解铜6 4g 剩余93 6g 故正确答案为b 答案 b 例6 用惰性电极电解2l1 0mol l 1cuso4溶液 在电路中通过0 5mol电子后 调换正负极继续电解 电路中又通过了1mol电子 此时溶液中c h 假设溶液体积不变 为 a 1 5mol l 1b 0 75mol l 1c 0 5mol l 1d 0 25mol l 1 解析 调换正负极前后电极反应式如下 调换前 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 2cu2 4e 2cu调换后 阳极 2cu 4e 2cu2 先 4oh 4e 2h2o o2 后 阴极 2cu2 4e 2cu故电路中转移的1 5mol电子中 只有1mol由oh 放电产生 即消耗的n oh 1mol 亦即溶液中积累的n h 1mol 则c h 0 5mol l 1 答案 c 例7 常温下 电解200ml物质的量浓度都是0 2mol lnacl与cuso4混合溶液 理论上阴极收集到气体的体积为896ml 气体体积已换算成标准状况下的体积 试回答 1 写出阴极 阳极两极的电极反应式 2 阳极收集到气体的体积为多少ml 解析 本题考查物质的量在电解中的应用 属于中等难度题 溶液中阴极上的离子放电的顺序为 cu2 h na 有 0 04molh2生成 说明cu2 已经全部放电 转移电子的物质的量之和为0 04mol 2 0 04mol 2 0 16mol 阳极离子放电顺序为cl oh 所以生成气体为cl2 由cl 守恒得n cl2 0 02mol 生成o2的物质的量为 0 03mol 阳极生成的气体的总体积为 0 02mol 0 03mol 22 4l mol 1 12l 答案 1 阴极 cu2 2e cu2h 2e h2 阳极 2cl 2e cl2 4oh 4e 2h2o o2 2 阴极收集的气体是氢气n 0 04moln cu2 0 04moln cl2 0 02mol依据得失电子守恒得出 n o2 0 03molv 672ml 例8 常温下用惰性电极电解200ml一定浓度的nacl与cuso4混合溶液 理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图中 所示 以下气体体积已换算成标准状况下的体积 根据图中信息回答下列问题 1 通过计算推测 原混合溶液中nacl和cuso4的物质的量浓度 t2时所得溶液的ph 2 若用惰性电极电解nacl和cuso4的混合溶液200ml 经过一段时间后两极均得到224ml气体 则原混合溶液中的氯离子浓度的取值范围为 铜离子浓度的取值范围为 解析 1 阳极首先逸出的是cl2 n nacl 2n cl2 2 0 02mol 则c nacl 0 1mol l 阳极得到的336ml气体中 含0 01molcl2和0 005molo2 转移电子的物质的量为 0 01mol 2 0 005mol 4 0 04mol 此过程中阴极刚好全部析出铜 n cuso4 n cu 0 04mol 2 0 02mol 则c cuso4 0 1mol l t2时溶液中c na 0 1mol l c 0 1mol l 根据电荷守恒有 c h 2 0 1mol l 0 1mol l 0 1mol l 即溶液的ph 1 2 根据极值法可解得 阳极首先逸出的是cl2 当氯离子电解完毕后 此时逸出的是o2 若阳极得到的224ml气体全为cl2时 c cl 最大 其值为0 1mol l 此时转移电子的物质的量为0 02mol 若阳极得到的224ml 气体全为o2时 c cl 最小 其值为0mol l 此时转移电子的物质的量为0 04mol 由此可求得电解过程中转移电子的物质的量的范围介于0 02 0 04mol之间 阴极上首先析出cu 当铜离子电解完毕后 开始有h2逸出 当阴极产生224mlh2时 消耗电子的物质的量为0 02mol 因此铜离子得到电子的物质的量的范围在0 0 02mol之间 由此可得c cu2 的范围 答案 1 所求两种溶液的物质的量浓度均为0 1mol l 所得溶液的ph 1 2 0mol l c cl 0 1mol l0mol l c cu2 0 05mol l 1 明确电极反应规律 1 阴极 得电子 还原反应 一般 电极本身不参加反应 一定是电解质溶液中阳离子 争 得电子 2 阳极 失电子 氧化反应 若为金属 非惰性 au pt除外 电极 电极失电子 若为惰性电极 电解质溶液中阴离子 争 得电子 2 准确判断离子放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本性 还与离子的浓度 溶液的酸碱性有关 1 阳离子放电顺序上述顺序表明在金属活动性顺序中 越活泼的金属 其阳离子越难结合电子 但fe3 氧化性较强 排在cu2 之前 2 阴离子放电顺序若是活泼金属作阳极 因金属失电子能力强 阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化 而不是阴离子放电 3 联系分析电解问题的基本思路模式 1 通电前 电解质溶液中含有哪些阴 阳离子 包括水电离出的h 和oh 2 通电时 阴离子移向阳极 阳离子移向阴极 结合放电顺序分析谁优先放电 3 写电极反应式 并结合题目要求分析电解结果 如两极现象 水的电离平衡移动 离子浓度的变化 ph的变化等 4 判断电解后溶液ph变化的方法根据原溶液的酸 碱性和电极产物即可对电解后溶液ph的变化作出正确的判断 其方法如下 1 若电极产物只有h2而无o2 则ph变大 2 若电极产物只有o2而无h2 则ph变小 3 若电极产物既有o2又有h2 原溶液呈酸性则ph变小 原溶液呈碱性则ph变大 原溶液呈中性则ph不变 1 在电解过程中 无论什么材料的电极 其阴极质量一定不会减少 阳极质量一定不会增加 2 在电解过程中 若某电极质量减小 则该电极一定是与电源正极相连的活性阳极 若电极质量增加 则该电极一定是与电源负极相连的阴极 此时溶液中一定存在氧化性强于h 的金属离子 3 在电解过程中 若阳极质量不变 则阳极一定是惰性电极 且此电极上一定有气体产生 若阴极质量不变 则此电极上一定有气体产生 该气体一定是h2 4 溶液中若阳离子的放电能力强于h 而阴离子的放电能力强于oh 时 电解的实质一定是电解质本身 如cucl2 5 溶液中若阳离子的放电能力强于h 而阴离子的放电能力弱于oh 时 电解的实质是电解质的阳离子和水电离出的oh 放电 溶液的ph一定变小 如cuso4 6 溶液中若阳离子的放电能力弱于h 而阴离子的放电能力强于oh 时 电解的实质是电解质的阴离子和水电离出的h 放电 溶液的ph一定变大 如nacl 7 溶液中若阳