高三化学第一轮专题复习教学案 电化学知识 人教版.doc

高三化学一轮专题复习教学案 电化学知识【复习指导】一、理解掌握原电池和电解池的构成条件和工作原理装置比较原电池电解池装置判断无外接直流电源有外接电源组成条件活泼性不同的两个电极；相应的电解质溶液；两个电极和电解质的必须形成闭路两个电极；有外接电源；有电解质溶液电极负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连电极反应负极：电极本身失电子，发生氧化反应正极：一般是电极本身不发生反应，溶液中的阳离子得电子，发生还原反应阴极：本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。阳极：发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子电子流向负极正极电源负极阴极，阳极电源正极能量转化化学能电能电能化学能二、掌握电解反应产物及电解时溶液pH值的变化规律及有关电化学的计算1、要判断电解产物是什么，必须理解溶液中离子放电顺序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-失电子由易到难若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。要明确溶液中阴阳离子的放电顺序，有时还需兼顾到溶液的离子浓度。如果离子浓度相差十分悬殊的情况下，离子浓度大的有可能先放电。如理论上H+的放电能力大于Fe2+、Zn2+，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时，由于溶液Fe2+或Zn2+H+，则先在阴极上放电的是Fe2+或Zn2+，因此，阴极上的主要产物则为Fe和Zn。但在水溶液中，Al3+、Mg2+、Na+等是不会在阴极上放电的。2、电解时溶液pH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，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。3、进行有关电化学计算，如计算电极析出产物的质量或质量比，溶液pH值或推断金属原子量等时，一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。三、理解金属腐蚀的本质及不同情况，了解用电化学原理在实际生活生产中的应用1、金属的腐蚀和防护（1）金属腐蚀的实质是铁等金属原子失去电子而被氧化成金属阳离子的过程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。金属与氧化剂（一般非电解质）接触，直接发生化学反应引起的腐蚀叫化学腐蚀，如铁与氯气接触发生的腐蚀为化学腐蚀。而更普遍存在的，危害也更为严重的是电化学腐蚀，即不纯的金属或合金与电解质溶液发生原电池反应引起的腐蚀。如钢铁在水膜酸性较强条件下发生析氢腐蚀Fe-2e-=Fe2+，2H+2e-=H2；在水膜酸性很弱或中性条件下，则发生吸氧腐蚀：2Fe-4e-=2Fe2+，2H2O+O2+4e-=4OH-。（2）金属的防护方法改变金属的内部结构；覆盖保护层；使用电化学保护法2、原电池原理的应用（1）制作多种化学电源，如干电池、蓄电池、高能电池、燃料电池（2）加快化学反应速率。如纯锌与盐酸反应制H2反应速率较慢，若滴入几滴CuCl2溶液，使置换出来的铜紧密附在锌表面，形成许多微小的原电池，可大大加快化学反应。（3）金属的电化学保护，牺牲阳极的阴极保护法（4）金属活动性的判断3、电解原理的应用（1）制取物质：例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。（2）电镀：应用电解原理，在某些金属或非金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。（3）精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中Cu2+浓度减小（4）电冶活泼金属：电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。【典型例题分析】放电充电例1、镍氢电池是可充电电池，它可以取代产生镉污染的镉电池。镍氢电池的总反应式是H2+NiO(OH) Ni(OH)2，试分别写出该电池在放电与充电时的电极反应式。分析：放电时，该电池内部的反应符合原电池反应原理。负极发生氧化反应从化合价变化可判断出H2被氧化生成+1价氢。根据电池中有NiO(OH)、Ni(OH)2，所以电解质溶液不可能为酸性，而应为碱性，负极反应为H2+2OH-2e-=2H2O，正极反应为NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-；充电时，电池内部的反应符合电解池原理，阴极发生还原反应为：2H2O+2e-=H2+2OH-；阳极发生氧化反应为Ni(OH)2+OH-e-=NiO(OH)+H2O。答案：放电时，正极：NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-；负极：H2+2OH-2e-=2H2O 充电时，阳极：Ni(OH)2+OH-e-=NiO(OH)+H2O；阴极：2H2O+2e-=H2+2OH-例2、某溶液中含有两种溶质氯化钠和硫酸，它们的物质的量之比为3：1。用石墨做电极电解溶液时，根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，测下列叙述中不正确的是（ ） A、阴极只析出氢气B、阳极先析出氯气后析出氧气C、电解最后阶段为电解水D、电解过程中溶液的pH值不断增大，最后pH值为7分析：根据离子放电顺序电解分为以下三阶段：反应阶段电解实质电解方程电解HCl水溶液仅是电解质HCl发生反应2HClH2+Cl2电解食盐水NaCl和水都发生反应2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2电解NaOH和Na2SO4溶液电解水2H2O2H2+O2可知阴极只析出H2，阳极先析出Cl2，后析出O2，电解最后阶段实质上是电解水，但由于电解过程中有NaOH生成，所以最后所得溶液的pH值大于7。由此可见叙述不正确的是D选项。答案：D例3、实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制氯气。已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O今若制得Cl2 0.05mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（ ） A、0.025molB、0.05molC、0.1molD、0.2mol分析：这是关于原电池和电解池电极产物等的计算题。对于这类电化学计算题，应抓住电极上得失的电子数相等这一原则，具体可根据电极反应式，也可按电解总化学方程式进行计算。放电2e-设导线上转移电子物质的量为x：2Cl-2e-=Cl2 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 2mol 1mol 2mol x 0.05mol x解得x=0.1mol答案：C例4、把a、b、c、d4种金属浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可构成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。那么这4种金属的活动性顺序为（ ） A、abcdB、acdbC、cabdD、bdca分析：在原电池装置中，较活泼的电极作为负极。依据这一规律可根据金属电极作原电池的正负极情况来判断金属的活动顺序，或者由金属活动性顺序来确定原电池的正、负极。答案：B例5、电解装置如下图所示。图中B装置盛1L 2mol/L Na2SO4溶液，A装置中盛1L 2mol/L AgNO3溶液。通电后，润湿的淀粉KI试纸的C端变蓝色。电解一段时间后，试回答：（1）A中发生反应的化学方程式为： （2）在B中观察到的现象是 （3）室温下电解一段时间后，A、B装置中共收集到0.168L（标准状况）气体。若电解过程中无其他副反应发生，且溶液体积变化忽略不计，则此时A溶液的pH 。分析：由于题中未确定电源的正负极，所以首先可根据湿润的KI淀粉试纸C端变蓝，可知道C极为阳极，D极为阴极；根据电流方向可判断出A、B池中阳极是Cu、Pt，阴极是石墨和Fe。A、B中发生电极反应如下：A中：Fe极：Ag+e-=Ag Pt极：4OH-4e-=O2+2H2O 总反应式为：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2B中：Cu极：Cu-2e-=Cu2+ 石墨：2H+2e-H2 总反应式为：Cu+2H2OH2+Cu(OH)2 电解一段时间后共收集到0.168L气体（标准状况），物质的量为7.510-3mol，且是H2和O2的混合气体，由于是串联电路，故流过线路子的电子的物质的量相同，所以=2：1，即H2为5.010-3mol，O2为2.510-3mol，根据方程式4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3 1mol 4mol 2.510-3mol 1.010-2mol C HNO3=1.010-2molpH=2答案：（1）4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3（2）Cu棒周围开始变蓝色，石墨棒上有气泡产生。一段时间后，U型管底部有沉淀。（3）2【同步练习】一、选择题：（每小题有12个正确答案）1、用惰性电极电解下列物质的溶液，经过一段时间，溶液的物质的量浓度增大，pH减小的是（ ） A、NaClB、CuSO4C、H2SO4D、Na2SO4 2、为保护地下钢管不受腐蚀，可采用的方法是（ ） A、将它与直流电源的负极相连接B、将它与交流电源相连接C、将它与Cu板相连接D、将它与Zn板相连接3、某原电池总反应离子方程式：2Fe3+Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（ ） A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液FeCl3 B、正极为C，负极为Fe，电解质溶液Fe(NO3)3 C、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液Fe2(SO4)3 D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液CuSO4 4、100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是（ ） A、加入适量的6mol/L的盐酸B、加入数滴氯化铜溶液C、加入适量蒸馏水D、加入适量的氯化钠溶液5、用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH值从6.0变为3.0时（设电解阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），则电极上析出的银的质量大约为（ ） A、27mgB、54mgC、108mgD、216mg6、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，Z极上有H2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（ ） A、XZYMB、XYZMC、MZXYD、XZMY放电充电7、钠硫电池是一种高能电池，它是以熔融的钠硫为两极，以可导电的固体作电解质，反应方程式为：2Na+xs Na2Sx，则以下说法正确的是（ ） A、放电时钠作负极，硫作正极B、放电时钠极发生还原反应C、充电时钠极与外电源的正极相连，硫与外电源的负极相连D、充电时，阴极发生的反应为：Sx2-2e-=xs8、用质量均为100g的铜作电极，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、86gC、93.6gD、89.6g9、用石墨电极电解AlCl3溶液时，下图所示的电解液变化曲线合理的是（ ）t时间tttpHm沉淀m沉淀 A、 B、 C、 D、10、用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（ ） A、CuCl2 CuSO4B、NaOH NaOHC、NaCl HClD、CuSO4 Cu(OH)211、以Pt作电极，用电源串联电解分别装在两个烧杯里的200mL 0.3mL/L NaCl溶液和300mL 0.1mol/L的AgNO3溶液，过一段时间取出电极，将两杯溶液混合，则对混合液的pH值判断正确的是（ ） A、小于7B、大于7C、等于7D、大于等于7二、填空题：12、如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着根绝缘的细丝，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液。铁圈银圈（1）片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）（ ） A、铁圈和银圈左右摇摆不定B、保持平衡状态不变C、铁圈向下倾斜D、银圈向下倾斜（2）产生上述现象的原因是 。13、铝制饭盒盛放醋酸一段时间后，饭盒被腐蚀属 ，反应的化学方程式表示为 ；若用饭盒盛放食盐（含水时）一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀叫做 ，反应原理是（写离子方程式） 。14、工业上为了处理含有Cr2O72-酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题：（1）两极发生的电极反应式为：阴极： ；阳极： 。（2）写出Cr2O72-变为Cr3+的离子方程式： 。（3）工业废水由酸性变为碱性的原因是： 。（4） （填“能”或“不能”）改用石墨电极，原因是 。15、市场上出售的“热敷袋”主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋使用前，用塑料袋使之与空气隔绝，使用时打开塑料袋轻轻揉搓，就会放出热量，使用完后，你会发生有大量铁锈存在。（1）“热敷袋”放出的热量是利用了铁 放出的热量（2）炭粉的主要作用是 。（3）氯化钠的主要作用是 。（4）写出电极反应，正极 ，负极 ，若铁锈的主要成分为Fe2O3，写出产生Fe2O3的有关反应方程式 。三、计算题：16、在500