专题七电化学基础及应用

1、第 课时(ksh) 12原电池、电解池原理(yunl)及其应用专题二 化学基本理论 共三十一页 理解原电池原理，初步了解化学电源(dinyun)。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。考标共三十一页 电化学是高考命题的热点之一。试题常以选择题居多，也有以填空、简答、实验、计算等形式命题。由于电化学中的电路、电量等与物理学联系紧密，在今后的理综考试中该部分不仅不会“降温”，还有“变热”的趋势。在题型上应以传统题为主。主要考查点：电解池、原电池、电镀池的构成条件及区别，电路中的电子流向、电极反应类型与电极种类关系，金属活泼性与电极关系，阴

2、、阳极放电顺序及应用，电极反应式的书写，两极(lingj)产物判断，电解质溶液中离子浓度变化、pH变化，离子、电解产物的计算，反应时的现象等。考情共三十一页一、原电池原理(yunl) 1.区分正、负极 电子流入的一极 得电子，发生还原反应的一极 较不活泼的一极 电解质溶液(rngy)中阳离子流向的一极 电子流出的一极 失电子，发生氧化反应的一极 较活泼的一极 电解质溶液中阴离子流向的一极 正极负极共三十一页2.原电池的电极反应式的书写(1)半反应叠加法（已知电极材料、粒子） 无论原电池还是电解池，其反应都是氧化还原反应，应根据氧化还原反应书写电极反应式。分析氧化还原反应，初步写出半反应式。负极

3、：还原剂-ne- 氧化产物；正极：氧化剂+ne- 还原产物。根据题目(tm)中的介质（常见的有：水溶液、有机溶剂、熔融盐、固体电解质），选择在相应介质中的适当的粒子来配平上述半反应式。（此步骤是书写电极反应式的难点）合并两极电极反应式，消去得失电子数及两边的介质离子，即得到总的氧化还原方程式，可与原反应式进行比较从而检验其正误。(2)拆分法（已知总反应）共三十一页 有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似(li s)于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是( ) 每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e- 负极上CH4失去电子，电极反应

4、式 CH4+10OH-8e- CO32-+7H2O 负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH- 电池放电后，溶液pH不断升高 A. B. C. D.共三十一页 CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中的燃烧反应，即CH4生成CO2，严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式CH4+10OH-8e- CO32-+7H2O，1 mol CH4参加反应有8 mol e-发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-。虽然正极产生(chnshng)OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH

5、4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故A选项正确。A答案：共三十一页 不久前，美国一个海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600 700 ，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2+O2 2H2O，则下列推断中正确的是( ) A.正极(zhngj)反应为：4OH- O2+2H2O+4e- B.O2从正极通入，发生氧化反应 C.电池供应1 mol 水蒸气，转移的电子数4 mol D.负极反应为：H2+CO32-2e- H2O+CO2共三十一页 本题考

6、查的是原电池相关知识及其电极方程式的书写。该电池的负极反应为：H2+CO32- - 2e- H2O+CO2，正极反应为：O2+4e-+2CO2 2CO32-,负极通入H2，发生(fshng)氧化反应，正极通入O2，发生还原反应。关键注意选用CO32-和CO2作介质来平衡电极反应式；由总反应得：每生成1 mol H2O时，转移电子为2 mol。故答案为D。D答案：共三十一页二、电解池原理(yunl) 1.电解时阴、阳两极的放电次序阳极放电次序：CuAgCl-OH-。阴极(ynj)放电次序：Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+。注意：活泼金属离子K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+在溶液中不会

7、得到电子。F-和SO、CO、NO等在溶液中不会失去电子。当c(Zn2+)c(H+)或c(Fe2+)c(H+)时，Zn2+和Fe2+先得电子，而H+后得电子。共三十一页类型电极反应特点实例被电解的物质电解溶液的浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：2H+2e- H2阳极：4OH-4e- O2+2H2ONaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水(2)用惰性电极电解电解质溶液(rngy)的变化情况共三十一页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HClCuCl2电解质减小增大CuCl2放H2生碱型阴极：放出氢气生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电

8、解质和水生成新电解质增大HCl放O2生酸型阳极：OH-放电生成酸阴极:电解质阳离子放电CuS04电解质和水生成新电解质减小CuO共三十一页(3)电解法精炼(jnglin)铜、电镀铜精炼铜电镀铜电极材料阳极粗铜纯铜阴极纯铜待踱铜电极反应阳极Cu-2e- Cu2+Cu-2e- Cu2+阴极Cu2+2e- CuCu2+2e- Cu电解液变化情况Cu2+浓度略降Cu2+浓度不变共三十一页 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31。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，下列叙述中不正确的是( )A.阴极析出氢气B.阳极先析出氯气后析出氧气C.电解最后阶段为电解水

9、D.电解过程(guchng)中溶液的pH不断增大，最后pH为7解析：根据离子放电顺序电解(dinji)分为以下三阶段：电解(dinji)HCl、电解氯化钠溶液、电解水。D共三十一页 （2012安徽高考化学11题）某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确(zhngqu)的是 A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为： 2H+2Cl Cl2+H2B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为： Cl2+2e2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作

10、正极含酚酞的饱和食盐水K1K2石墨直流电源A铜通电(tng din)共三十一页解析：本题考查原电池及电解池工作原理，旨在考查考生对知识的综合应用能力。断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl2H2O H22OHCl2，石墨为阳极，铜为阴极，因此(ync)石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH，溶液变红，故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极反应为H22e2OH = 2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl22e = 2Cl，为正极，故C项错误，D项正确。答案(d n)：D共三十一页 将0.2 mol AgNO3、0.4 mol

11、Cu(NO3)2和0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL 混合液，用惰性电极电解一段时间后，在一极上析出0.3 mol 铜，此时另一极上收集到的气体的体积为(标准状况)( ) A.4.48 L B.5.6 L C.6.72 L D.7.84 L 解析(ji x)：首先分析混合液中发生的反应，因Ag+Cl- AgCl，混合液中Cl-为0.4 mol、Cu2+为0.4 mol。当析出0.3 mol Cu转移0.6 mol e-时，Cl-全部放电转化成0.2 mol Cl2，余0.2 mol e-使OH-放电生成0.05 mol O2，共放出气体0.25 mol(Cl2+O2)。B共三十一页

12、三、有关(yugun)电化学的计算 不管是求生成物的质量、浓度、pH、电子(dinz)转移数目等，首先就是要分析总反应方程式，把已知量和待求量建立起关系；除此之外，经常用到电子(dinz)守恒解题。共三十一页 如右图所示将质量均为8 g的铜片和铂片插入200 mL CuSO4溶液中，以电流强度I，通电5 min，然后反接电源继续(jx)通电10 min，此时CuSO4恰好被完全电解，铂电极产生的气体为1.12 L(标准状况下)。共三十一页(1)请依次写出015 min内铂电极上的电极反应式_。(2)电解后所得的溶液pH是(假设反应(fnyng)前后溶液体积不变)_。 (3)若要使电解后所得溶液

13、恢复至与原溶液完全一样，可加入物质_(填化学式)，其质量为_g。共三十一页 (4)在下图中画出铜电极质量随时间变化(binhu)的关系曲线。共三十一页答案(d n)：(1)铂电极：Cu2+2e- Cu, Cu-2e- Cu2+, 2H2O-4e- O2+4H+ (2)0 (3)CuO8 (4)如下图所示共三十一页 05 min为向Pt极上电镀铜，510 min，反电镀，前10 min相当于没有任何反应，可以(ky)认为直接把电源正极与铂极相连，每5 min转移电子的电量相等。根据放出气体(氧气)的量可求得从1015 min转移电子所得物质的量,进而可求得其他问题。共三十一页 1.固体氧化物燃料

14、电池是由美国西屋(West-inhouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种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。下列说法(shuf)正确的是( )共三十一页A.有O2放电，a极为电池的负极B.有H2放电，b极为电池的正极C.a极对应的电极反应为：O2+2H2O+4e- 4OH-D.b极对应的电极反应为：H2+O2-2e- H2O解析：此题需要注意的是用氧离子(O2-)来平衡电极反应式。负极发生的氧化(ynghu)反应为：H2+O2-2e- H2O，正极发生的还原反应为：O2+4e- 2O2-，总反应为：

15、2H2+O2 2H2O，故答案选D。答案(d n)：D共三十一页Li-e- Li+Li(还原剂) 2.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(fnyng)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 。2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2共三十一页(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴(shu d)到SOCl2中，实验现象是_，反应的化学方

16、程式为_。(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。构成电池的两个主要成分(chng fn)Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2+H2O SO2+2HCl因为水反应共三十一页 分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。 (1)负极材料为Li(还原剂)，Li-e- Li+。 (2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2。 (3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以(suy)现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。 (4)因为构成电池的两个主要成分L

17、i能和氧气水反应，且SOCl2也与水反应。共三十一页3.按装置图甲进行实验，若图乙的x轴表示流入阴极(ynj)的电子的量，则y轴不可能表示的是( )A.Ag+物质的量浓度 B.NO-3物质的量浓度C.溶液的pH D.银棒的质量 解析(ji x)：此实验为电镀银，所以答案选D。D共三十一页4.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 Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量为( )A.0.4 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol解析： 如果只电解CuSO4，只要(zhyo)加入一定量的CuO就可以恢复，而此时加入Cu2(OH)2CO3相当于加入了CuO和H2O，说明电解分了两个阶段，先电解了CuSO4，再电解了H2O。C共三十