专题十二 电化学

1、专题十二 电化学【考纲导向】1.理解原电池原理，初步了解化学电源，了解化学腐蚀与电化腐蚀及一般防腐蚀方法。2.理解电解原理；了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。【考点聚焦】（一）原电池1原电池原理（1）装置特点：将化学能转化为电能。（2）形成条件：两种不同的金属（或一种为能导电的非金属）；与电解质溶液接触；形成闭合回路。（3）原电池的正、负极的判断 根据构成原电池的必要条件之一来确定：活泼金属作负极。 根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极（失去电子）或电流流入的一极为负极。 由氧化还原反应来确定：发生氧化反应（还原剂）的一极为负极。（4）工作原理（以铜-锌原电池为例，电解质是稀H2

2、SO4）：氧化反应Zn-2e-=Zn2+电流e-负极正极还原反应2H+2e-=H2内电路：在电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。外电路：电子从负极转移到正极。（5）电极反应的表示方法。（负失氧，正得还）2常见的化学电源（1）干电池：普通锌锰干电池的简称。负极：Zn2 e-Zn2+ 正极：2NH4+2e-2NH3H2 H22MnO2Mn2O3H2O正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+4NH3Zn(NH3)42+ 干电池的总反应式：Zn2NH4Cl2MnO2Zn(NH3)2Cl2Mn2O3H2O或2Zn4NH4Cl2MnO2Zn(NH3)2Cl2ZnCl2Mn2O3H2O（2）铅

3、蓄电池 负极：PbSO42-2e- = PbSO4 放电 充电 正极：PbO24H+SO42-2e- =PbSO42H2O蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O（3）银锌蓄电池负极：Zn2OH-2e- Zn(OH)2正极：Ag2OH2O2e- 2Ag2OH- 放电 充电 总反应式：ZnAg2OH2O Zn(OH)22Ag（4）溴锌蓄电池负极：Zn2e-Zn2+正极：Br22e-2Br-电池总反应式为：ZnBr2ZnBr2（5）燃料电池氢氧燃料电池：负极：2H22OH-2 e-2H2O正极：22H2O4 e-4OH-电池总反应式为：2H222H2O甲烷燃料电池

4、：负极：CH410OH8e- CO32-7H2O；正极：4H2O2O28e- 8OH-。电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O铝空气燃料电池：负极：Al3 e-Al3+，正极：2H2OO24 e-4OH-。电池总反应式为：4Al3O2+6H2O4Al(OH)33金属的腐蚀和防护（1）化学腐蚀与电化腐蚀的比较化 学 腐 蚀电 化 腐 蚀金属跟接触到的物质直接反应不纯金属接触电解质溶液发生原电池反应无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化金属的化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生（2）钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较析 氢 腐 蚀吸 氧 腐 蚀条 件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中

5、性正极反应2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-负极反应Fe - 2e- = Fe2+溶液反应Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3铁锈的生成： 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O（3）金属的防护 制成合金以改变金属内部结构，如不锈钢。 在金属表面覆盖保护层，如电镀、喷油漆、表面钝化。电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法和外加电流护法（4）判断金属腐蚀快慢的规律 不纯金属或合金，其活泼金属腐蚀的快慢与下列两种因素有

6、关： 与构成小原电池的材料有关，两极材料活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐蚀的就越快。 与金属接触的电解质溶液的相关离子浓度大小有关，有关离子浓度越大，金属腐蚀越快。 一般而言：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。【零距离突破】一、原电池原理氧化反应和还原反应分别在两个电极上自发进行时，便能构成原电池反应。下列氧化还原反应，在一定条件下不能构成原电池反应的是（ ）A2FeCl2+Cl2=2FeCl3BZn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2AgCHCl+NaOH=NaCl+H2OD2H2+O2=2H2O2下列事实不能用电化学

7、原理解释的是（ ） A常温条件下，在空气中铝不容易被腐蚀B镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀C用锌与硫酸制氢气时，往硫酸中滴少量硫酸铜D远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板3如右图所示，烧杯内盛水，铁圈和银圈直接相连接，在接头处用一根绝缘细线吊住使之平衡，小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，一段时间后可观察到的现象是（ ） A两圈仍保持平衡 B铁圈向下倾斜 C银圈向下倾斜 D有气泡产生，两圈摇摆不定4将Zn片和Cu片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，下列各叙述中正确的是（ ） A正极附近，c(SO42-)逐渐增大 B负极附近，c(SO42-)逐渐增大C正、负极附近，c(SO42-)基本不变 DZn片、Cu片

8、同时有气泡冒出时说明Zn片不纯5判断下列装置哪些能构成原电池，标出电极名称，写出电极反应。 6把一小块镁、铝合金放入 6mol·L-1的NaOH溶液中，可以形成微型原电池。则该原电池负极上发生的电极反应为（ ） AMg-2e=Mg2+ BAl+4OH-3e=AlO2+2H2OC4OH-4e=2H2O+O2 D2H2O+2e=2OH+H2 二、常见的化学电源1锌锰干电池，在放电时总反应的化学方程式可以表示为：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3(s)+2NH3+H2O。 此种电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（ ） AZn B碳 CMnO2和NH4+ DZn2+和N

9、H3 2锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2 = LiMnO2，下列说法正确的是（ ）ALi是正极，电极反应为Lie- = Li+BLi是负极，电极反应为Lie- = Li+CLi是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2DLi是负极，电极反应为Li2e- = Li2+ E该电池以水为电解质溶剂F该电池以惰性非水有机溶剂为电解质溶剂3实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应： 负极：PbSO42-2e- = PbSO4正极：PbO24H+SO42-2e- = P

10、bSO42H2O今若制得Cl2 0.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（ ）A0.025mol B0.050mol C0.10mol D0.20mol4宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2 + O2 = 2H2O，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，并指出各电极和介质溶液的pH的变化，若电解质溶液为KOH时又如何？5氢氧电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。以下有数种说法：负极反应为：O2+2H2O+4e- 4OH- 负极反应为：2H2+4OH- - 4e- 4H2O电池工作时正极区pH升高，负极区pH下降；电池工作

11、时溶液中的阴离子移向正极。正确的组合是（ ） . B. C. D. 6固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（ ） A.有O2放电的a极为电池的负极B.有H2放电的b极为电池的正极C.a极对应的电极反应为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- D.该电池的总反应方程式为：2H2 + O2 = 2H2O7燃料电池是燃料（例如CO、H2、CH4等）跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的

12、装置，电解质通常为KOH溶液。则下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是（ ）A负极反应式为：CH4+10OH8e=CO32-+7H2OB正极反应式为：O2+2H2O+4e=4OHC随着不断放电，电解质溶液碱性不变D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大81991年我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，则电源负极材料为：_，正极材料为：_。正、负极反应分别为：_、_。三、金属的腐蚀与防护1下列叙述中正确的是（ ） 锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破坏后

13、，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3·xH2O A都正确 B C D2以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ） A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B. 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C. 铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D. 银制奖牌久置后表面变暗3X、Y、Z、M代表四种金属，金属X和Y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+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） AX>Z>Y>M BX>Y>

14、Z>M CM>Z>X>Y DX>Z>M>Y4钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（ ） Fe由+2价转化为+3价，O2被还原，产生H2，Fe(OH)3失水形成Fe2O3· H2O，杂质碳被氧化除去A B C D5如图示实验中，把四根洁净的金属条A、B、C、D轮流放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧。在每次轮流实验时，记录了电压表指针的移动方向和电压表的读数（如下表）。（1） 金属可能是最强的还原剂；（2） 金属不能从硫酸铜溶液中置换铜。6观察右图装置，按题意填写下列空白： （1）若试管内液面下降，则溶液X显_性，铁钉发生_腐蚀，其负极电极反

15、应为_；正极电极反应为_。（2）若试管内液面上升，则溶液X显_性，铁钉发生_腐蚀，其负极电极反应为_；正极反应为_。7（1）把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片 （填“有”或“没有”）气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来（见下图A），组成一个原电池，负极为 ，正极的电极反应式为 。（2）如果烧杯中最初装入的是2mol·L1 500mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池（见下图B，假设产生的气体没有损失），当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度应为（溶液体积变化忽略不计） 。（3）如果电极材料分

16、别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中（见下图C），放置数天后，主要发生 电化学腐蚀，写出正极的电极反应式 。（4）生活中利用原池原理生产了各样的电池，废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程，其最主要原因是 。B（A）回收利用电池外壳的金属（B）防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染（C）防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品（D）回收其中的石墨电极（二）电解池1电解的原理 电解的定义：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 电解池（槽）:将电能转变成化学能的装置。电解池由阴、阳两极材料、电解质溶液和外界电源构成。 电极 阳极：跟直流电源正极相连的电极，发

17、生氧化反应。 阴极：跟直流电源负极相连的电极，发生还原反应。 电子流动方向（外电路） 电源负极电解池阴极 电解池阳极电源正极 离子放电和电解产物 离子电极上得失电子而发生氧化还原反应的过程叫做离子的放电。电解产物是阴阳离子在两极放电而得到的，所以电解产物和离子在溶液中或熔融状态下得失电子能力的大小有关。i阴极阳离子放电（得电子）K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Hg2+ Fe3+ Ag+从左到右，阳离子的得电子能力（氧化性）增强注意：以上顺序是在离子浓度相等的前提下得到的。K+Al3+在水溶液中不放电。ii阳极阴离子放电（失

18、电子） 惰性电极： S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根离子 F- 从左到右，阴离子的失电子能力（还原性）减弱 非惰性电极：阳极金属首先失去电子变成离子而被溶解。注意：惰性电极通常指石墨电极和铂电极。在水溶液中含氧酸根离子和氟离子不放电。 电解原理 电解质在溶于水或熔融状态下电离出自由移动的离子，通电后，离子定向移动，阳离子移向阴极，在阴极得到电子发生还原反应，阴离子移向阳极，在阳极失去电子发生氧化反应。2电解原理的应用（1）电解食盐水以制取氯气和烧碱（氯碱工业） 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2+Cl2 （2）铝的冶炼 2Al2O3 4Al+3O2 （3）电镀 镀件作

19、阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属阳离子的溶液作电解液。 （4）铜的精炼3原电池与电解池的区别内容项目装置名称电极名称电极反应总反应式反应现象能量转变【小结】1原电池、电解池、电镀池判定规律：若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。先看电极：两极为导体且活泼性不同。再看溶液：两极插入电解质溶液中。后看回路：形成闭合回路或两极接触。若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。2电解池阴阳极的判断及电极方程式的书写，熟记口诀：原电池“负失氧、正得还”；电解池“阳氧、阴还”。

20、【零距离突破】一、电解原理1下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）AC A.铜锌原电池中铜是正极 B.用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极 C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极2能够使反应Cu + 2H2O = Cu(OH)2 + H2发生的是（ ） A.铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液 B.铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀 C.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钠溶液 D.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸铜溶液3用石墨作电极，电解1mol·L-1下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是（ ） A.HCl B.NaOH C.Na2SO4 D.NaCl4右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（ A ）5把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（ ）A、和附近 B、和附近C、和附近 D、和附近二、电解原理的应用1某学生想制作一种家用环