人教版选修4 第4章 电化学基础 章末复习 学案.doc

第4章 电化学基础1.掌握原电池和电解池的工作原理，并会简单运用于实际生活。2.了解化学电源。3.理解金属的腐蚀与防护。1.原电池2.化学电池3.电解原理4.金属的腐蚀与防护5.原电池、电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置装置举例形成条件活泼性不同的两电极电解质溶液形成闭合回路自发的氧化还原反应两电极接直流电源两极两电极插入电解质溶液中形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属的离子装置特征无电源，两极材料活动性不同有电源，两极材料可同可不同同电解池电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)阳极：与电源正极相连的电极阴极：与电源负极相连的电极名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件电极反应负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中阳离子得电子电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极同电解池带电粒子的移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池是否自发自发不自发不自发主要应用金属的电化学腐蚀制造化学电源氯碱工业电冶金精炼铜增强金属抗腐蚀能力增加美观和表面硬度实质均是发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等联系原电池可以作为电解池、电镀池的电源知识点一：原电池和电解池的工作原理例1.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是()a原电池正极和电解池阳极所发生的反应b原电池正极和电解池阴极所发生的反应c原电池负极和电解池阳极所发生的反应d原电池负极和电解池阴极所发生的反应解析：原电池的负极和电解池的阳极发生的是氧化反应。原电池的正极和电解池的阴极发生的是还原反应。答案：bc例2.某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开k2，闭合k1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开k1，闭合k2，发现电流表a指针偏转。下列有关描述正确的是()a断开k2，闭合k1时，总反应的离子方程式为：2h2clcl2h2b断开k2，闭合k1时，石墨电极附近溶液变红c断开k1，闭合k2时，铜电极上的电极反应式为：cl22e=2cld断开k1，闭合k2时，石墨电极作正极解析：解答本题时应特别注意，金属cu在电解池和原电池中作何种电极。当断开k2，闭合k1时为电解池，由于两极都有气泡冒出，故相当于惰性电极电解饱和食盐水，故铜作阴极而石墨作阳极，阳极反应为2cl2e=cl2，电池总反应的离子方程式为2cl2h2oh2cl22oh，a、b都错；当断开k1，闭合k2时组成原电池，铜作负极而石墨作正极，故c错而d正确。答案：d知识点二：电化学的有关计算方法例3.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol cu(oh)2后恰好恢复到电解前的浓度和ph。则电解过程中转移的电子数为()a0.1 molb0.2 molc0.3 mol d0.4 mol解析：电解硫酸铜溶液的反应方程式为：2cuso42h2o2cu2h2so4o2，从上述方程式可以看出，电解前后只有铜和氧的改变，电解后加入cuo就可以使溶液恢复原来的状态。但本题提示加入cu(oh)2后溶液恢复为原来的状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解(因为硫酸铜被电解完全)。0.1 mol cu(oh)2可以看作是0.1 mol的cuo和0.1 mol h2o，因此电解过程中有0.1 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解，共有0.4 mol电子发生转移。答案：d例4.人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。电源的负极为_(填“a”或“b”)。阳极室中发生的反应依次为_、_。电解结束后，阴极室溶液的ph与电解前相比将_；若两极共收集到气体13.44 l(标准状况)，则除去的尿素为_g(忽略气体的溶解)。解析：(1)由图产生cl2极为阳极知a为正极，b为负极。(2)阳极室发生的反应依次为2cl2e=cl2。由产物co2、n2知co(nh2)2在此室反应被氧化，co(nh2)2co2n2，发生还原反应的为cl2。故方程式为co(nh2)23cl2h2o=n2co26hcl。(3)阴极室2h2e=h2。阳极室产生的h通过质子交换膜进入阴极室，从而使阴极室h浓度保持不变。ph与电解前相比不变。两极共收集到的气体n(气体)0.6 mol阳极阴极(n2co2)3h26eco(nh2)25 mol60 g06 molmco(nh2)2mco(nh2)27.2 g答案：(1)b(2)2cl2e=cl2co(nh2)23cl2h2o=n2co26hcl(3)不变7.2【基础演练】1下列有关钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是（ ）a生铁比纯铁容易生锈 b钢铁的腐蚀生成疏松氧化膜，不能保护内层金属c钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为：o22h2o4e= 4ohd为保护地下钢管不受腐蚀，可使其与直流电源正极相连答案：d2.碘盐中添加的碘酸钾在工业上可用电解ki溶液制取，电极材料是石墨和不锈钢，化学方程式是： ki3h2o kio33h2有关说法不正确的是（ ）a石墨作阳极，不锈钢作阴极bi-在阳极放电，h+在阴极放电c电解过程中电解质溶液的ph变小d电解转移3 mol e-时，理论上可制得kio3 107 g答案：c3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 答案：a4.电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。图1图2（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门a的腐蚀，材料b可以选择 （填字母序号）。a碳棒 b锌板 c铜板 用电化学原理解释材料b需定期拆换的原因： 。（2）图2中，钢闸门c做 极。用氯化钠溶液模拟海水进行实验，d为石墨块，则d上的电极反应式为 ，检测该电极反应产物的方法是 。 图3 图4（3）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。 e为该燃料电池的 极（填“正”或“负”）。f电极上的电极反应式为 。 镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因 。（4）乙醛酸（hooc-cho）是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图4所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两级室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与m电极的产物反应生成乙醛酸。 n电极上的电极反应式为 。 若有2 mol h+通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为 mol。答案：（1）b 锌等做原电池的负极，（失电子，zn -2e- = zn2+），不断遭受腐蚀，需定期拆换（2）阴 2cl - 2e= cl2 湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气（或取阳极附近溶液滴加淀粉、ki溶液，变蓝）（3） 负 clo + 2e + h2o = cl+ 2oh mg + 2h2o = mg(oh)2 + h2 （4） hooc-cooh + 2e + 2h+ =hooc-cho + h2o 2 5.高铁酸钠（na2feo4）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。 （1）na2feo4中铁元素的化合价是 价，na2feo4具有较强的 （填“氧化性”或“还原性”）。 （2）用na2feo4给水消毒、杀菌时得到的fe3+可以净水，fe3+净水原因是 （用离子方程式表示）。 （3）工业上可用fecl3 、naoh 、naclo三种物质在一定条件下反应制得na2feo4，完成下列化学方程式：2fecl3 + 10naoh + 3naclo = 2 + 5 + 9 。（4）工业上还可用电解浓naoh溶液的方法制na2feo4 。 若电解所需的浓naoh溶液为16 mol/l，则在实验室配制500 ml该浓度的溶液需naoh g，配制过程所需玻璃仪器是 。 电解浓naoh溶液制备na2feo4，其工作原理如下图所示： 阳极的电极反应式是 ；可循环使用的物质是 ，理由是 。答案：（1）+6， 氧化性 （2）fe3+3h2o fe(oh)33h+ （3）na2feo4 h2o nacl （4） 320， 烧杯、玻璃棒、500 ml容量瓶、胶头滴管 fe6e8ohfeo424h2o； naoh溶液， 水电离的h+在阴极放电：2h+2eh2，c(oh-)增大，na+通过阳离子交换膜进入阴极区，使阴极区c(naoh)增大，故可以循环使用。 【巩固提高】6据报道，以硼氢化合物nabh4(b元素的化合价为3)和h2o2为原料的燃料电池，负极材料采用pt/c，正极材料采用mno2可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法错误的是()a电池放电时na从a极区移向b极区 b电极b采用mno2，mno2既作电极材料又有催化作用c该电池的a极反应式为bh8oh8e=bo6h2od每消耗3 mol h2o2时转移电子3 mol答案：d7下列叙述正确的是()a在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应b用惰性电极电解na2so4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为12c用惰性电极电解饱和nacl溶液，若有1 mol 电子转移，则生成1 mol naohd镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀答案：c8.如图为持续电解含一定cacl2水溶液的装置(以铂为电极)，a为电流表。电解一段时间t1后，将co2持续通入电解液中。(1)电解时，f极发生_(填“氧化”或“还原”，下同)反应，电极反应式为：_，e极发生_反应，电极反应式为：_，电解总反应式为：_。(2)通电后e极处溶液呈_。(3)持续通入co2发生的现象有： _。答案：(1)氧化2cl2e=cl2还原2h2e=h2cacl22h2o电解,ca(oh)2h2cl2(2)红色(3)先出现白色沉淀，继续通co2，沉淀又消失9. (1)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀_。(2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图：请回答：a电极对应的金属是_(写元素名称)，b电极的电极反应式是_。若电镀前a、b两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为_mol。镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_。答案：(1)bd(2)铜cu22e=cu0.08铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(叙述合理即可)10金属由于其优良的物理化学性能，在工农业生产以及国防中大量使用。钢铁是应用最广的金属材料，但是钢铁材料的腐蚀也使我们损失惨重。因此对其的防护是十分必要的。防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法：如制成耐腐蚀合金，表面“烤蓝”，电镀另一种金属以及电化学保护等方法。(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀，请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应：负极：_；正极：_。(2)合金的性能各种各样，人们根据需要生产出种类繁多的合金材料。请回答：作为建筑材料的铝合金利用了该合金的哪些特性(至少回答两点)?_由于人体摄入较多的al，对人的健康有害，所以现在不主张使用铝制炊具。你认为生产炊具的材料最好是_，理由是_。(3)钢铁表面常电镀一层cr而达到防腐蚀的目的，这是由于cr具有优良的抗腐蚀性能。请回答：电镀过程中，阴极是_，电解质一定含有_离子，阳极材料是_；电镀cr时，不能使用cro或cr2o作为镀液，请说明原因：_。答案：(1)2fe4e=2fe2o22h2o4e=4oh(2)主要利用了合金的强度较高、密度小、耐腐蚀等特点不锈钢不锈钢强度高、耐腐蚀，无有害健康的离子进入食物(3)镀件cr3纯铬由于cro、cr2o均带有负电荷，电镀过程中向阳极移动，不能在阴极上放电析出cr1如图所示，将铁棒和石墨棒插入1 l 1 moll1食盐水中。下列说法正确的是()a若电键k与n连接，铁被保护不会腐蚀b若电键k与n连接，正极反应式是4oh4e=2h2oo2c若电键k与m连接，将石墨棒换成铜棒，可实现铁棒上镀铜d若电键k与m连接，当两极共产生28 l(标准状况)气体时，生成了1 mol naoh答案：d2下列叙述中，正确的是()电解池是将化学能转变为电能的装置原电池是将电能转变成化学能的装置金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现电镀过程相当于金属的“迁移”，可视为物理变化abc d答案：b3化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()a电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2cl2e=cl2b氢氧燃料电池的负极反应式：o22h2o4e=4ohc粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：cu2e=cu2d钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：fe2e=fe2答案：a4下列叙述中错误的是()a电解池是电能转化为化学能的装置b原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极c电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应d电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气答案：b5关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()a电子从锌电极通过电流计流向铜电极b盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移c锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应d铜电极上发生的电极反应是：2h2e=h2答案：a6观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是()a装置中阳极上析出红色固体b装置的待镀铁制品应与电源正极相连c装置闭合电键后，外电路电子由a极流向b极d装置的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过答案：c7下列叙述正确的是()a纯锌与稀硫酸反应时，加入少量cuso4溶液，可使反应速率加快b甲醇和氧气以及koh溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为：ch3oh6oh6e=co25h2oc在铁件上镀铜时，金属铜作阴极d电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变答案：a8某固体酸燃料电池以cshso4固体为电解质传递h，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2h2o2=2h2o，下列有关说法正确的是()a电子通过外电路从b极流向a极bb极上的电极反应式为：o22h2o4e=4ohc每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 l的h2dh由a极通过固体酸膜电解质传递到b极答案：d1某同学为了使反应2hcl2ag=2agclh2能进行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行的方案是()答案：c2用两支惰性电极插入500 ml的agno3溶液中，通电电解。当电解质溶液的ph由6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是()a27mgb54mgc108mg d216mg答案：b3.用阳极x和阴极y电解z的水溶液，电解一段时间后，再加入w，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是()组号xyzwacfenaclh2obptcucuso4cuso4溶液ccch2so4h2odagfeagno3agno3晶体答案：c4用惰性电极电解cuso4溶液，当cu2浓度下降至一半时停止通电，要想使cuso4溶液恢复原浓度，应加入的物质是()acuso4bcuoccu(oh)2 dcuso45h2o答案：b5.有x、y、z、w四种金属，当它们两两组成原电池的电极时，x均为正极；把这四种金属混合物放入足量的稀h2so4中，只有y、z溶解；在滤液中加入过量的稀naoh溶液时，得到含z的沉淀，则这四种金属的活动性由弱到强的顺序可能是()axwyz bxwzycwzyx dwyzx答案：ab6. x、y、z、m代表四种金属元素，金属x和z用导线连接放入稀硫酸中时，x溶解，z极上有氢气放出；若电解y2和z2共存的溶液时，y先析出；又知m2的氧化性强于y2。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为()axzymbxyzmcmzxy dxzmy答案：a7.（1）工业上利用天然气（主要成分为ch4）与co2进行高温重整制备co，已知ch4、h2和co的燃烧热h分别为-890.3 kj/mol、-285.8 kj/mol和-283.0 kj/mol，则生成1 m3（标准状况）co所需热量为_。（2）高铁酸钾（k2feo4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。fecl3与kclo在强碱性条件下反应可制取k2feo4，其反应