选修4-第四章-电化学基础复习经典资料

1 选修4第四章 电化学基础 复习 一 原电池 1 定义 原电池是将 转化为 的装置 其本质是 反应 2 典例 单液电池 电极名称 电极反应式 反应类型 氧化 或 还原 和总反应方程式 Zn 极 极 反应 Cu 极 极 反应 总反应方程式 内外电路电流的传导方式 外电路 电子由 极通过导线流向 极 填 正 或 负 内电路 溶液中 离子向正极移动 离子向负极移动 填 阳 或 阴 盐桥电池 盐桥的作用 使整个装置构成 代替两溶液直接接 触 导线的作用是传递电子 沟通外电路 而盐桥的作用则 是沟通内电路 思考 图右能否构成盐桥原电池 例1 下述装置中能形成原电池的是 二 电解池 1 定义 电解池是将 转化为 的装置 2 典例 右图 电极反应式 反应类型 氧化 或 还原 和总反应方程式 a 极 极 接电源 极 反应 b 极 极 接电源 极 反应 总反应离子方程式 电解完成后 若溶液的体积为1 L 整个电解过程中共转移0 1 mol e 则溶液的pH为 若使电解质溶液 复 原 需通入氯化氢的物质的量为 mol 例2 用电解法提取氯化铜废液中的铜 下列说法正确的是 A 用铜片连接电源正极 另一电极用铂片 B 用碳棒连接电源正极 另一电极用铜片 C 用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D 用带火星的木条检验阳极产物 3 电解规律 阴极放电的总是溶液中的阳离子 与电极材料无关 放电顺序是 K Ca2 Na Mg2 Al3 Zn2 Fe2 H Cu2 Hg2 Ag Au3 放电由难到易 阳极 若是惰性电极作阳极 溶液中的阴离子放电 放电顺序是 S2 I Br Cl OH 含氧酸根离子 NO3 SO42 CO32 F 失电子由易到难 惰性电极 电解电解质溶液的类型 惰性电极 电解电解质溶液的类型 类型实例电极反应特点电解对象电解质浓度pH溶液复原 NaOH水增大增大水 H2SO4水增大减小水电解水 Na2SO4 阴极 2H 2e H2 阳极 4OH 4e 2H2O O2 水增大不变水 HCl电解质减小增大氯化氢 电解电解质 CuCl2 阴极 阳极 电解质减小 氯化铜 放 H2生碱NaCl 阴极 阳极 阳极 电解质阴离子放电 电解质 和水 生成新 电解质碱 增大氯化氢 放 O2生酸CuSO4 阴极 阳极 电解质 和水 生成新 电解质酸 减小氧化铜 例 3 石墨电极持续电解下列溶液 电流强度不变 电解后溶液的 PH 变小的是 1 HCl 2 H2SO4 3 NaOH 4 Na2SO4 5 CuSO4 6 KCl A 1 2 5 B 3 4 6 C 4 5 6 D 2 5 电解时溶液电解时溶液 pH 值的变化规律值的变化规律 电解质溶液在电解过程中 有时溶液 pH 值会发生变化 判断电解质溶液的 pH 值变化 有时可以从电解产物上去 看 若电解时阴极上产生 H2 阳极上无 O2产生 电解后溶液 pH 值增大 若阴极上无 H2 阳极上产生 O2 则电解后溶液 pH 值减小 若阴极上有 H2 阳极上有 O2 且 V H2 2V O2 则有三种情况 a 如果原溶液为中性溶液 则电解后 pH 值不 变 b 如果原溶液是酸溶液 则 pH 值变小 c 如果原溶液为碱溶液 则 pH 值变大 若阴极上无 H2 阳极上无 O2产生 电解后溶液的 pH 可能也会发生变化 如电解 CuCl2溶液 CuCl2溶液由于 Cu2 水解显酸性 一旦 CuCl2全部电解完 pH 值会变大 成中性溶液 电解原理的应用电解原理的应用 1 电解精炼铜 应用粗铜作 用纯铜作 电解质溶液应为 溶液 阳极泥中存在金 银 等不活泼的贵重金属 阴极得到纯铜 2 电镀 给铁钉镀铜 则应用铜作 用铁钉作 电解质溶液应为 溶液 从理论上讲电镀时电 解质溶液组成 浓度和质量不变化 3 氯碱工业 总反应 2NaCl 2H2O 电解 2NaOH H2 Cl2 4 冶炼金属 电解熔融电解质 可炼得活泼金属 如 K Na Ca Mg Al 等金属可通过电解其熔融的氯化物 或氧化物制得 如电解冶炼铝 总反应式为 2Al2O3 电解 4Al 3O2 例 4 电解原理在化学工业中有广泛应用 右图表示一个电解池 装有电解液 a X Y 是两块电极板 通过导线与 直流电源相连 请回答以下问题 Zn Cu 稀稀H2SO4 单液电池 单液电池 盐桥电池 盐桥电池 图右图右 CuSO4溶液溶液ZnSO4溶液溶液 2 1 若 X Y 都是惰性电极 a 是饱和 NaCl 溶液 实验开始时 同时在两边各滴入几滴酚酞试液 则 电解池中 X 极上的电极反应式为 在 X 极附近观察到的现象是 Y 电极上的电极反应式为 检验该电极反应产物的方法是 写出总的电解反应离子方程式 2 如要用电解方法精炼粗铜 电解液 a 选用 CuSO4溶液 则 X 电极的材料是 电极反应式是 Y 电极的材料是 电极反应式是 说明 杂质发生的电极反应不必写出 练习1 海淀一摸 下列说法不正确的是 ABCD 通电一段时间后 搅拌均匀 溶液 的 pH 增大 甲电极上的电极 反应为 2Cl 2e Cl2 Pt 电极上的电极反应为 O2 2H2O 4e 4OH 总反应的离子方程式为 2Fe3 Cu Cu2 2Fe2 二 新型化学电源 1 铅蓄电池 属于 电池 填 一次 或 二次 负极反应 正极反应 总反应 例5 广东化学 LiFePO4电池具有稳定性高 安全 对环境友好等优点 可用于电动汽车 电池反应为 FePO4 Li LiFePO4 电池的正极材料是LiFePO4 负极材料是石墨 含Li 导电固体为电解质 下列有关LiFePO4电池 说法正确的是 A 可加入硫酸以提高电解质的导电性 B 放电时电池内部 Li 向负极移动 C 充电过程中 电池正极材料的质量减少 D 放电时电池正极反应为 FePO4 Li e LiFePO4 练习 2 江苏化学 5 镍镉 Ni Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用 已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH 溶液 其充 放电按下式进行 Cd 2NiOOH 2H2O Cd OH 2 2Ni OH 2 有关该电池的说法正确的是 A 充电时阳极反应 Ni OH 2 e OH NiOOH H2O B 充电过程是化学能转化为电能的过程 C 放电时负极附近溶液的碱性不变 D 放电时电解质溶液中的 OH 向正极移动 练习3 2011 新课标全国卷 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Fe B 电池放电时 负极反应为 Fe 2OH 2e Fe OH 2 C 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 2 燃料电池 1 反应原理 燃料电池以还原剂 如氢气 烃类 甲醇等 为负极反应物 发生 反应 以氧化剂 如氧气 空气 等 为正极反应物 发生 反应 2 燃料电池的电池总反应 电极反应 可能会因不同的电解质环境而有所不同 氢氧燃料电池 碱性电解质溶液 的反应方程式为 负极反应 正极反应 氢氧燃料电池 酸性电解质溶液 的反应方程式为 负极反应 正极反应 甲烷燃料电池酸性介质时的电池总反应 负极反应 正极反应 甲烷燃料电池碱性介质时电池总反应 负极反应 正极反应 3 燃料电池铂电极的作用 吸附燃料气和催化燃料气的反应 加快反应速率 例 6 理科综合卷 26 题 熔融盐燃料电池具有高的发电效率 因而受到重视 可用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混和物作 电解质 CO 为负极燃气 空气与 CO2的混和气为正极助燃气 制得在 650 下工作的燃料电池 完成有关电极及 电池方程式 负极 2CO 2CO32 4e 4CO2 正极 总反应式 4 O2在正极放电的电极方程式写法总结 酸性介质 O2 4e 4H 2H2O 碱性或中性介质 O2 4e 2H2O 4OH 固体氧化物熔融传导 O2 O2 4e 2O2 熔融碳酸盐 O2 4e 2CO2 2CO32 O2 与 CO2反应 练习 4 山东 29 北京奥运会 祥云 火炬燃料是丙烷 C3H8 亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯 以丙烷为燃料制作新型燃料电池 电池的正极通入 O2和 CO2 负极通入丙烷 电解质是熔融碳酸盐 电池反 放电 充电 稀硫酸 C C NaCl 溶液 Fe Pt NaCl 溶 液 e C 甲 直流电源 e C 乙 CuCl2溶液FeCl3溶液 盐桥 Cu C 3 应 方程式为 放电时 CO32 移向电池的 填 正 或 负 极 练习 5 广东化学 14 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液电解液 铝合金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 A 以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时 正极反应都为 O2 2H2O 4e 4OH B 以 NaOH 溶液为电解液时 负极反应为 Al 3OH 3e Al OH 3 C 以 NaOH 溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变 D 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 练习 6 宁夏理综 10 一种燃料电池中发生的化学反应为 在酸性溶液中甲醇与氧作用生 成水和二氧化碳 该电池负极发生的反应是 A CH3OH g O2 g H2O 1 CO2 g 2H aq 2e B O2 g 4H aq 4e 2H2O 1 C CH3OH g H2O 1 CO2 g 6H aq 6e D O2 g 2H2O 1 4e 4OH 练习 7 海南 15 Li SOCl2电池可用于心脏起搏器 该电池的电极材料分别为锂和碳 电解液是 LiAlCl4 SOCl2 电池的总反应可表示为 4Li 2SOCl2 4LiCl S SO2 请回答下列问题 1 电池的负极材料为 发生的电极反应为 2 电池正极发生的电极反应为 3 组装该电池必须在无水 无氧的条件下进行 原因是 四 金属的腐蚀与防护 1 化学腐蚀是金属与接触到的物质直接反应 金属直接被腐蚀 无电流产生 如 Fe 与 Cl2 2 电化学腐蚀是不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 较活泼金属被腐蚀有电流产生 3 电化学腐蚀 举例钢铁生锈 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀 条 件水膜呈 水膜呈 负极 Fe 极 电极 反应 正极 C 极 总反应 温馨提示 析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中 而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中 例 7 上海卷13 右图装置中 U 型管内为红墨水 a b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液 各加入生铁块 放置一段时间 下列有关描述错误的是 A 生铁块中的碳是原电池的正极 B 红墨水柱两边的液面变为左低右高 C 两试管中相同的电极反应式是 Fe 2e Fe2 D a 试管中发生了吸氧腐蚀 b 试管中发生了析氢腐蚀 4 金属腐蚀快慢的判断及防护方法 1 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 2 同一种金属的腐蚀 强电解质 弱电解质 非电解质 3 金属的防护方法 改变金属的内部结构 覆盖保护层 电化学保护法 5 金属的电化学防护 1 牺牲阳极的阴极保护法 如右图 保护铁 铁作 极 锌作 极 2 外加电流的阴极保护法 外加直流电源 被保护金属与电源的 极相连 例 8 下列各情况 在其中 Fe 片腐蚀由快到慢的顺序是 练习 8 双选题 广东化学 10 出土的锡青铜 铜锡合金 文物常有 Cu2 OH 3Cl 覆盖在其表面 下列说法正确的是 A 锡青铜的熔点比纯铜高 B 在自然环境中 锡青铜中的锡对铜起保护作用 C 锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 D 生成 Cu2 OH 3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程 但不是化学反应过程 练习 9 双选题 广东化学 12 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B 当镀锡铁制品的镀层破损时 镶层仍能对铁制品起保护作用 C 在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D 可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 练习 10 双选题 广东化学 12 为了避免青铜器生成铜绿 以下方法正确的是 A 将青铜器放在银质托盘上 B 将青铜器保存在干燥的环境中 C 将青铜器保存在潮湿的空气中 D 在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 练习 11 双选题 海南高考 根据下图 下列判断中正确的是 A 烧杯 a 中的溶液 pH 升高 B 烧杯 b 中发生氧化反应 C 烧杯 a 中发生的反应为 2H 2e H2 D 烧杯 b 中发生的反应为 2Cl 2e Cl2 练习 12 北京卷 6 下列叙述不正确的是 A 铁表面镀锌 铁作阳极 B 船底镶嵌锌块 锌作负极 以防船体被腐蚀 C 钢铁吸氧腐蚀的正极反应 2H2O O2 4e 4OH D 工业上电解饱和和食盐水的阳极反应 2Cl 2e Cl2 练习 13 北京高考 有改动 结合图示判断 下列叙述正确的是 A 和 中正极均被保护 B 和 中负极反应均是Fe 2e Fe2 C 和 中正极反应均是O2 2H2O 4e 4OH D 和 中分别加入少量NaOH溶液 均有蓝色沉淀 4 练习14 广东高考 某小组为研究电化学原理 设计如图装置 下列叙述不正确的是 A a 和 b 不连接时 铁片上会有金属铜析出 B a 和 b 用导线连接时 铜片上发生的反应为 Cu2 2e Cu C 无论 a 和 b 是否连接 铁片均会溶解 溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 D a 和 b 分别连接直流电源正 负极 电压足够大时 Cu2 向铜电极移动 练习 15 浙江理综化学第 12 题 6 分 市场上经常见到的标记为 Li ion 的电池称为 锂离子电池 它的负极材料是 金属锂和碳的复合材料 碳作为金属锂的载体 电解质为一种能传导 Li 的高分子材料 这种锂离子电池的电池 反应为 Li 2Li0 35NiO2 2Li0 85NiO2 下列说法不正确的是 A 放电时 负极的电极反应式 Li e Li B 充电时 Li0 85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C 该电池不能用水溶液作为电解质 D 放电过程中 Li 向负极移动 练习 16 如图所示 A F 为石墨电极 B E 为铁片电极 按要求回答下列问题 1 打开 K2 闭合 K1 B 为 极 A 的电极反应为 最终可观察 到 的现象是 涉及的化学反应方程式 有 2 打开 K1 闭合 K2 E 为 极 F 极的电极反应为 检验 F 极 产生气体的方法是 3 若往 U 型管中滴加酚酞 进行 1 2 操作时 A B E F 电极周围能变红的是 五 电化学的有关计算方法 两个守恒关系以及 pH 换算 1 溶液中离子 电荷守恒 2 两极 电子守恒 例9 用惰性电极电解M NO3 x的水溶液 当阴极上增重a g时 在阳极上同时产生bL氧气 标准状况 从而可知M 的原子量为 A 22 4ax b B 11 2ax b C 5 6ax b D 2 5ax b 练习17 设NA为阿伏伽德罗常数的值 下列叙述中正确的是 A lmolO2 含有的电子数为 17NA B 电解饱和食盐水时 阳极上生成 1mol 气体时转移的电子数为 2NA C 常温常压下 32g 18O2中所含的中子数为20NA D 工业上铜的电解精炼时电解池中每转移 1mol 电子时阳极上溶解的铜等于 0 5NA 练习18 如图a