电化学的复习(论文)

考纲解读之电化学的复习电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是历年高考的热点内容，原电池的工作原理、电解产物判断与计算是高考的必考题，重现率100。下面仅就电化学的复习谈几点看法。解读考纲： 考点内容要求层次应试解读原电池原理理解理解原电池的形成条件，能判断正负极，能正确书写电极反应和电池反应式化学电源初步了解了解常见化学电源的种类及原理金属的腐蚀了解能识别化学腐蚀和电化学腐蚀，知道一般的防腐方法电解原理理解能判断电极名称，正确书写电极反应和电解反应方程式，记住两极微粒放电顺序电解的应用了解知道电解精炼铜、镀铜、氯碱工业反应原理，了解其装置构成+高考档案：考查内容试题年份、试题来源及题号原电池原理及应用2002200320042005河南10全国春考9，全国春考30天津12，江苏16上海10，广东15，江苏14电解池原理及应用上海16，全国春考12上海16，江苏16两广11，上海13，全国27，全国28全国11，天津12，北京27?画龙点睛：考点主要有：原电池、电解池、电镀池的电极名称及电极反应式；根据原电池、电解池的电极变化判断金属活动性强弱；根据电解时电极变化判断电极材料和电解质种类；新型电池的电极反应及应用；有关电解产物的判断和计算。本考点内容能有效地测试考生的判断、推理运算等思维能力，能充分体现高考命题由知识向能力的转变。本部分知识在高考中所占比例近两年来有提高趋势，约占高考试卷总分的5%10%。本部分试题题型为选择题或填空题。预测2006：预测2006年高考理综卷化学试题中本部分内容仍是高考命题的重要知识点之一，其中原电池的工作原理、电解产物判断与计算是高考命题的热点与重点，是必考题，试题仍以选择题为主，可能会出现填空题，注意电化学试题可能涉及工业生产、环境保护、新科技、新能源知识，试题难度中等。知识网络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 形成条件活动性不同的两电极电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)形成闭合回路两电极接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路 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离子 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：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极 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，或金属电极失电子 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 电子流向导线 负极 正极导线负极 阴极阳极正极导线负极 阴极阳极正极反应原理沿导线传递，有电流产生电解质溶液负极正极阳离子移向失电子阴离子移向不断溶解正极：还原反应 2H+2e-=H2负极：氧化反应 Zn-2e-=Zn2+阴极：还原反应 Cu2+2e-=Cu电子流向电解质CuCl2溶液阳极阴极阳离子移向失电子阴离子移向阳极：氧化反应 2Cl-2e-=Cl2惰性电极同电解池规律同一电池或电解、电镀池中两极反应得失电子数相等，电子得失守恒串联电路中各个电极反应得失电子数相等，同一段时间内各极通过电量相等计算电解产物或两极消耗及产生物质多少时，一般按电子数相等，找出各物质跟电子的相当量关系进行计算直击考点考点一：原电池的有关问题1是否为原电池的判断(1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；看溶液两极插人溶液中；看回路形成闭合回路或两极直接接触；看本质有无氧化还原反应发生。(2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。2原电池正、负极的确定(1)由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属为正极。一般，负极材料与电解质溶液要能发生反应，如：MgAlHCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但MgAlKOH溶液构成的原电池中，负极为A1。(2)根据在两电极发生反应的物质的化合价的升降情况来判断。如：甲醇燃料电池，顾名思义，甲醇燃烧一般生成二氧化碳，则碳的价态升高失电子，所以通人甲醇的电极为负极。(3)由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极为负极；若某一电极上有气体产生，电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电极为正极，燃料电池除外。如：ZnCCuSO4溶液构成的原电池中，C电极上会析出紫红色固体物质，则C为此原电池的正极。 (4)根据某些显色现象确定：一般可以根据电极附近显色指示剂(石蕊、酚酞、湿润的淀粉、高锰酸钾溶液等)的变化情况来分析推断该电极发生的反应、化合价升降情况、是氧化反应还是还原反应、是H+还是OH-或I-等放电，从而确定正、负极。(5)根据外电路中自由电子的运动方向规定：在外电路中电子流出的电极叫负极，电子流入的电极叫正极。 (6)根据内电路中自由离子的运动方向规定：在内电路中阳离子移向的电极叫正极，阴离子移向的电极叫负极。3原电池的设计方法 以氧化还原反应为基础，首先要确定原电池的正、负极，电解质溶液及电极反应；再利用基础知识书写电极反应式，参照ZnCuH2SO4原电池模型处理问题。如根据反应：Cu+2FeCl32CuC12+2FeCl2设计一个原电池，为：Cu作负极，C(或Pt)作正极，FeCl3作电解质溶液，负极反应为：Cu2e-=Cu2+，正极反应为：2Fe3+2e-一=2Fe2+。考点二：电解池的有关问题1电极的判断及反应的类型 (1)看电源正、负极，若与电源负极相连，则为阴极。 (2)看电极周围元素价态的升降，若价态升高，则为阳极。注意：元素价态的升降的判断很多时候是从各种实验现象(如通过对气体成分的描述来判断)来推测反应产物而得出的。 (3)看电子的流向，若是电子流出的电极，则为阳极。 注意：一定不能根据两极活泼性的相对大小判断。 (4) 阳极：若为活性电极，则电极本身失电子，发生氧化反应。 阴极：电极本身不反应(不论是惰性电极还是活性电极)，溶液中阳离子在阴极获得电子，发生还原反应。2电解时电极产物的判断 (1)阳极产物的判断 首先看电极，如果是活性电极(金属活动顺序表Ag及以前金属)作阳极，则电极材料失电子，电极溶解。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则只看溶液中的离子的失电子能力。阴离子放电顺序为：S2IBr一Cl OH (水)含氧酸根离子。 (2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断：Ag+Hg2+Fe3+(Fe2+)Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+3用惰性电极电解电解质溶液的类型和规律类 型电极反应特点实 例电解物质电解质溶液的浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：2H+2e-=H2阳极：4OH-4e-=2H2OO2NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水NaSO4水增大不变水电解电解质电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小减小氯化铜放H2生碱型阴极：放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：放出O2生成碱CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜考点三：电极反应式的书写1电池电极反应式的书写 (1)如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写电极反应式。(2)如果题目给定的是总反应式，可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)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即可(加、减法)。加减法书写电池反应式归纳：电池总反应：还原剂+氧化剂+介质氧化产物+还原产物+其他 负极：还原剂ne-+介质氧化产物 (还原剂失去电子，发生氧化反应) 正极：氧化剂+ne-+介质还原产物 (氧化剂得到电子，发生还原反应) 介质通常是定向移动到该电极附近的导电离子如H+、0H-、H2O等等，若氧化(或还原)产物能与之发生复分解反应，则其一般书写在电极方程式中。 两个电极反应式相加即得电池总反应离子方程式，用电池总反应离子方程式减去较简单电极的反应式即为较复杂电极的反应式。原电池反应式一般都可以用加、减法书写。(3)新型电池的电极反应式书写要诀 消除对“新”的紧张，克服阅读障碍。 解题不会超出所学基础知识，应增强自信。 结合前面所讲的各基础知识，冷静挖掘信息。2电解池电极反应式的书写(1)看两极材料，判断阳极材料本身是否放电。(2)根据阴、阳离子的放电能力确定哪种离子放电。(3)电极反应式的书写还要考虑电解质环境以及电极产生的气体是否溶于该溶液。说明：a原电池、电解池电极反应式书写时，无论是总反应式还是电极反应式都既要满足电子转移守恒、电荷守恒，又要满足质量守恒。b一般情况下，书写电极反应式时，要以实际放电的离子表示，而书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。同时，中性、酸性环境下电极反应式中一般不出现OH-，碱性环境下电极反应式中一般不出现H+。c无论是原电池还是电解池，只要存在电解质的水溶液，书写电极反应式时可用下列式子帮助确定介质参加电极反应情况。酸性：2H+O H2O 碱性：H2O+O 2OH O指化合态的氧的得到和失去。考点四：电解原理的应用1电镀 2氯碱工业 3铜的精炼题型设计题型一：联系氧化还原反应考查基本概念【例1】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答案：B、C【赏析】原电池负极和电解池阳极发生的是氧化反应；原电池正极和电解池阴极发生的是还原反应。【变式】一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+的拆写结果是:氧化反应为:Cu-2e-=Cu2+；还原反应为:2Fe3+2e-=2Fe2+。(1)请据此将反应：3NO2+H2O=2H+2NO- 3 +NO拆写成两个“半反应式”:氧化反应_；还原反应_。(2)已知某一反应的半反应式为:CH4+10OH-8e-=CO2- 3 +7H2O； O2+2H2O+4e-4OH-，则总反应方程式_。答案：(1)2NO2+2H2O-2e-=4H+2NO- 3 NO2+2H+2e-=NO+H2O (2)CH4+2O2+2OH-=CO2- 3 +3H2O题型二：电极附近及整个溶液酸碱性的判断【例2】pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pHa，则该电解质可能是( ) ANaOH BH2SO4 CAgNO3 DNa2SO4答案：A【赏析】溶液电解后pH增大，则意味着H+减少。或OH-增大。NaOH溶液和H2SO4溶液的电解都是电解水，由于水的减少，前者pH增大，后者pH减小。Na2SO4溶液的电解也是电解水，但Na2SO4本身呈中性，故保持不变。AgNO3溶液的电解是混合电解，电解后产生酸，故溶液的pH减小。【变式】（05江苏卷14）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列叙述不正确的是( )A放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-= FeO2- 4 +4H2OC放电时每转移3 mol电子，正极有1 molK2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强【答案】 C【赏析】从题给条件可知，该电池的正反应为原电池，逆反应为电解池：放电时负极发生氧化反应，且正极附近有氢氧根离子产生，故选项A、D正确；充电时阳极发生氧化反应，B选项也成立；放电时，原电池的正极得电子被还原，C选项错误。题型三：电极产物的判断【例3】(05全国卷I11）关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是 ( )A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【答案】 B【赏析】NaCl水溶液的电解，是氯碱工业的核心反应，其基本情况是：阳极得到氯气，阴极得到氢气，阴极附近还可得到氢氧化钠溶液。将选项与之对照。A的阴极不可能产生金属钠，C的酚酞应显红色，D中的电解液的主要成分是氢氧化钠，显碱性。【变式】下列关于实验现象的描述不正确的是( )A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡。B用锌片作阳极，铁片作阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌。C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁。D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快。答案：C【赏析】从实质上理解负极，负极一定失电子。题型四：电极种类的判断【例4】将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3，溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池，则在两个原电池中正极分别是( )AAl片、Cu片 BCu片、Al片CAl片、Al片 DCu片、Cu片答案：A【赏析】一般说来，原电池的负极应与电解质溶液发生氧化还原反应，且负极发生氧化反应而溶解。在第一组中，铝遇冷的浓硝酸而“钝化”，故负极为铜。正极为铝；在第二组中，铜不溶于氢氧化钠溶液，故铝做负极，铜为正极。【变式】用两根铂丝做电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池-燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O，下列说法错误的是( )A通甲烷的一极为负极，通氧气一极为正极B放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高；C放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化D通甲烷的一极发生的电极反应:CH4+10OH-8e-=CO2- 3 +7H2O答案：C【赏析】原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃料电池的正极反应是：4H2O+2O2+8e-8OH-；负极反应是：CH4+10OH-8e-CO2- 3 +7H2O。由此可见，A、B、D均正确，错误的选Cabcd题型五：电极材料的选择及电极反应式的书写；电化学知识点与其它知识点结合起来考查【例5】(1)由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置，则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两块材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料为_，其电极反应式为_。(2)电解液d从下列选项中选取可以是_，则白色沉淀在电极上生成；也可以是_，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。 A纯水BNaCl溶液 CNaOH溶液DCuCl2溶液 (3)液体c为苯，其作用是_，在加入苯之前，对d溶液进行加热处理的目的是_。(4)为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是_A改用稀硫酸作电解液 B适当增大电源电压 C适当缩小两电极间距离 D适当降低电解液温度 (5)若d改为Na2SO4溶液，当电