电化学基础教学课件

《电化学基础》§1原电池§2化学电源§4金属的电化学腐蚀与防护电化学基础§3电解池氧化还原反应化学能转化为电能，自发进行电能转化为化学能，外界能量推动知识结构一、原电池原理2009届高考化学复习第一轮把化学能转变为电能的装置叫

原电池要解决的问题：1.什么是原电池？2.原电池的工作原理？（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件、电极的判断、电极反应的写法）原电池及其工作原理：1.定义：

化学能转化为电能的装置为原电池。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池；２.电极名称：原电池相对活泼的电极为负极相对不活泼的电极为正极3.电极反应：原电池负极：正极：失电子的氧化反应得电子的还原反应4.原电池的形成条件(4)形成闭合回路。（两电极用导线连接，或接触。）（1）能自发地发生的氧化还原反应：①电极和电解质溶液②两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）（2）电解质溶液：参与电极反应或构成内电路（3）两导体作电极：①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。②两不活泼的导体－石墨或Pt等。（燃料电池电极）5.定向移动方向：电子、离子原电池“负极给出电子，并流向正极”必发生失电子的氧化反应必发生得电子的还原反应例1.下列哪几个装置能形成原电池？ABCDEFMNCuSO4√√√√例2.在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()(A)正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大(B)电子通过导线由铜片流向锌片(C)正极有O2逸出(D)铜片上有H2逸出D氧化反应Zn-2e=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子外电路内电路强调：原电池的工作原理：1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A.不变B先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小C练习：例3.市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出。当使用完后还会发现有铁锈生成。(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。（２）盐桥的作用是什么？可提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。

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。６.双液原电池的工作原理（有关概念）（１）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出盐桥的作用：（1）形成闭合回路。（2）平衡电荷。(3)双液原电池的优点：能产生持续、稳定的电流。例4.

依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________；(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为_________________X电极上发生的电极反应为____________________________；(3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。铜(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－

=AgCu-2e－

=Cu2＋负(Cu)正(Ag)利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2

，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。(+)(-)

G

ZnPtFeCl3溶液负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）(+)(-)盐桥ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液G

强调：原电池的设计请将氧化还原反应Cu+2Ag+

=Cu2++2Ag设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置CuCuSO4AgAgNO3例5、判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。强调：电极的判断及电极反应式的书写AFeCl3溶液负极：Cu-2e－

→Cu2+

正极：2Fe3++2e-→2Fe2+－＋CuCMgAlA＋稀硫酸溶液NaOH溶液－（稀硫酸）负极:Mg-2e-→Mg2+

正极：2H++2e-→H2↑（NaOH溶液）负极：2Al+8OH--6e-→2AlO2-+4H2O

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正极：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-方法一：根据电极材料的性质确定。

1.对于金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；

2.对于金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；

3.对于金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应→氧化反应→负极；得电子的反应→还原反应→正极。强调：电极的判断及电极反应式的书写练习：宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（）

A．H2为正极反应物，O2为负极反应物

B．电极反应（正极）：

O2+2H2O+4e-=4OH-

C．电极反应（负极）：

2H2+4OH-+4e-=4H2O

D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应BD二、化学电源及电极反应式2009届高考化学复习第一轮Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2

2MnO２+2H２O+2e-=2MnO(OH)+2OH-

Zn+2MnO２

+2H２O=Zn(OH)2+2MnO(OH)负极：正极：总反应：1.碱性锌锰电池负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+，正极（石墨）:2NH4++2MnO2+2e-=2NH3↑+Mn2O3+H2O总反应：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O干电池（NH4Cl糊状物为电解质）2.铅蓄电池PbO2+4H++SO42-+2e-

=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O总反应式为：Pb+SO42--2e-

=PbSO4负极：正极：放电当向外提供0.5mol电子时，消耗硫酸的物质的量为

0.5mol2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

PbSO4+2H2O-

2e-

=PbO2+4H++SO42-

PbSO4+2e-=Pb+SO42-

阳极：阴极：总反应充电补：2.铅蓄电池

电解液H2O3.氢氧燃料电池2e-2e-氢气氧气H+OH-A

负极正极O2H2H2O3.氢氧燃料电池2H2+4OH-—4e-

=4H2OO2+2H2O+4e-

=4OH-总反应式：2H2+O2=2H2O碱性燃料电池KOHO2H2OH2H2O负极：正极：2H2

－4e-

=4H+O2+4e-+4H＋

=2H2O总反应式：2H2+O2=2H2O酸性H2SO4O2H2OH2OH2负极：正极：3.氢氧燃料电池4.甲烷燃料电池（电解质为KOH）负极：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O思考：甲醇燃料电池（电解质为KOH）5.锂电池（非水有机溶剂电解液）负极：2Li-2e-=2Li+，正极：I2+2e-=2I-，总反应：2Li+I2=2LiI跟其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。为什么？与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂提供电子数最多。6.银锌电池（电解质为KOH）负极：Zn+2OH-－2e-=Zn(OH)2正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

7.海水电池（电解质溶液为海水）负极：4Al-12e-=4Al3+，正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)31、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为

；正极发生的反应为

；反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为

Al-3e-=Al3＋Ag2S+2e-=2Ag+S2-3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑？思考2.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的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-

=4CO2+4e-正极反应式：

总电池反应：

2CO2+O2+4e-=2CO32-2CO+O2=2CO23.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是：

1/2H2+NiO(OH)Ni(OH)2据此反应判断，下列叙述中正确的是（）A.电池放电时，负极周围溶液的pH不断增大B.电池放电时，镍元素被氧化C.电池充电时，氢元素被还原 D.电池放电时，H2是负极CD4.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。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是()①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-②负极上CH4失去电子，电极反应式：

CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③正极上是O2获得电子，电极反应式为：

O2+2H2O+4e-=4OH-④电池放电后，溶液pH升高

A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④A

5.“嫦娥一号”的成功发射，标志着我国航天技术已达到了一个新的领域。在航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+

，则其正极反应式为______________

_。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为____

________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

[思维拓展]

以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验：如图，剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为500μA的教学演示电表的“－”、“＋”端相连接，迅速将两电极插入盛有1mol/LNaOH溶液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约500μA，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400μA，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：MgAl－＋1mol/LNaOH溶液(1)开始阶段，原电池的正极是_______（填“Mg”或“Al”）片；铝片表面产生的气泡是__________；负极发生的反应是

。(2)随后阶段，铝片发生的电极反应式是______________________________；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O+2e-=H2↑+2OH-（极少），试判断此电极发生的主要反应是_________________________；铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因是

。Al

H2

Mg+2OH--2e-=Mg(OH)2Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O

O2+2H2O+4e-=4OH-

铝片中含有杂质，构成原电池。

三、金属的腐蚀与防护2009届高考化学复习第一轮1.金属的腐蚀金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。化学腐蚀电化腐蚀条件现象本质联系（1）化学腐蚀与电化腐蚀1.金属的腐蚀：金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍（1）化学腐蚀与电化腐蚀2H++2e-

=H2

↑Fe-2e-

=Fe2+Fe+2H+=Fe2++H2↑思考与交流析氢腐蚀：负极：正极：电池反应：当钢铁处于酸性环境中析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。练习：请你根据原电池原理，写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应式及电池反应方程式。2Fe-4e-

=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O进一步反应：负极：正极：电池反应：（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极正极总反应式水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性Fe-2e-

=Fe2+2H++2e-

=H2↑O2+2H2O+4e-

=4OH-Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2金属的腐蚀金属或合金跟周围到的气体或液体进行而腐蚀

的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。接触化学反应损耗2.金属防护的几种重要方法（1）改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。（2）在金属表面覆盖保护层，使金属和周围物质隔离开来。（3）电化学保护法：利用电解池反应将需要保护的金属作为电解池的阴极而受到保护或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。还可以利用化学反应使金属钝化而受到保护上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

。讨论与交流3.在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解池阳极的腐蚀＞原电池阴极的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀5、2、1、3、4思考与练习1.保利集团在香港拍卖会上购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是()A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B.环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；D2.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（）A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化–还原反应中甲比乙失去的电子多；C.将甲乙作电极稀硫酸作电解质溶液组成原电池时甲是负极；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；C3.有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。MN盐酸若N产生气泡，则活泼性M＞N4.将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中,下列各叙述正确性的是()

A.锌片做负极，锌发生还原反应

B.铜片做正极，铜得电子

C.溶液中的PH值增大

D.锌片、铜片同时有气泡冒出，说明锌片不纯5.把a、b、c三种金属片浸泡在稀H2SO4中。若a、b相连时，a为负极；b、c相连时，c为负极；a、c相连时，c上有气泡冒出。则这三种金属的活动性顺序（）

A.a>b>c;B.a>c>bC.c>a>b;D.b>a>cCDB5.a今有2H2+O2=2H2O反应,KOH为电解质溶液构成燃料电池,则负极应通入___气,正极通入___气,电极反应为:负极_______________

正极_____________b如把KOH改为H2SO4作导电物质则电极反应:负极____________正极____________a和b的电池液不同,反应进行后溶液的PH值各有何变化_________________c.如把H2改CH4,

KOH作导电物质则电极反应为:负极_______________

正极____________

总反应式______________氢氧2H2+4OH--4e-

=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-

=

4H+O2+4H++4e-=2H2Oa变小b变大CH4+10OH--8e-

=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O四、电解原理的应用2009届高考化学复习第一轮（一）电解池的定义、构成条件(1)直流电源(2)两个电极（活性或惰性）(3)电解质溶液（或熔融电解质）(4)闭合回路

1.概念：电能转化为化学能的装置为电解池，它是一个非自发的氧化还原反应。2.构成条件：3.电极名称：与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极电极的判断方法？4.带电粒子定向移动方向：“负极出电子，电子回正极”电解池必发生得电子的还原反应必发生失电子的氧化反应例1.判断下列装置的性质、现象、产物1.通电前，溶液中有哪些离子？运动情况如何？思考3.当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应？2.通电时，离子的运动情况有什么改变？CuCl2=Cu2++2Cl-H2O

H++OH-

阳离子：Cu2+、H+

移向阴极阴离子：SO42-、OH-移向阳极无规则运动定向运动氧化还原反应4.离子放电顺序活泼金属阳极>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根（1）阳极上（氧化反应）(2)阴极上（还原反应）无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较Cu2+强。K+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+H+Cu2+Ag+阳离子放电能力（得电子能力）逐渐增强阴离子放电（失电子）能力：逐渐减弱分析电解反应的一般思路（惰性电极电解时）明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子说出下列装置中电解池的阴阳极，写出电极反应式及总反应的化学方程式、离子方程式。阳极：阴极：总反应：2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2HCl==H2↑

+Cl2↑通电2H++2Cl-==H2↑

+Cl2↑通电（二）电极反应书写HCl溶液阳极：阴极：4H++4e-=2H2↑H2SO4溶液2H2O=2H2↑+O2↑通电总反应：4OH--4e-

=2H2O+O2

↑4H++4e-=2H2↑NaOH溶液阳极：阴极：总反应：2H2O==2H2↑+O2↑通电4OH--4e-=2H2O+O2

↑阳极：阴极：4H++4e-=2H2↑总反应：Na2SO4溶液2H2O==2H2↑+O2↑通电4OH--4e-

=2H2O+O2

↑阳极：阴极：总反应：2Cl--2e-

=Cl2↑2H++2e-=

H2

↑2NaCl+2H2O===2NaOH+H2

↑+Cl2↑通电2Cl-+2H2O====2OH-

+H2

↑+Cl2↑通电阳极：4OH--4e-=2H2O+O2

↑阴极：Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O==2H2SO4+O2↑+2Cu通电总反应：2Cu2++2H2O==4H++O2↑+2Cu通电（三）电解质溶液发生电解的类型1.分解溶质型

例：CuCl2HCl2.电解水型

例：NaOHH2SO4Na2SO43.放氢生碱型

例：NaClKBr4.放氧生酸型

例：CuSO4AgNO3（1）电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH

。（2）电解时，只生成O2而不生成H2，则溶液的pH

。（3）电解时，既生成H2又生成O2，则实际为电解水。①若为酸性pH

，②若碱性溶液，则溶液的pH

，③若为中性，则pH

。增大减小减小增大不变（四）电解过程中溶液pH的变化规律电解类型举例电极反应溶液pH变化

溶液复原方法

实例水电解H2SO4

NaOH

Na2SO4

溶质电解HCl

CuCl2

溶质和水同时电解NaCl

CuSO4

阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O阴极：4H++4e-=2H2↑阳极2Cl--2e-=Cl2↑阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：2Cl--2e-

=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=Cu阳极2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑阴极：2Cu2++4e-=2Cu增大减小增大不变增大减小H2OCuCl2

HClHClCuO电解水型！分解电解质型！放氧生酸型！放氢生碱型！【思考】“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时pH值的变化如下图曲线：（1）电解前氯化铜溶液的pH值处于A点位置的原因是什么？（2）“实验派”的实验结论是

，该观点的理由是（从化学原理上加以简述）:随着电解的进行,溶液的pH下降.生成的氯气溶于水使溶液酸性增强.氯化铜为强酸弱碱盐,铜离子水解使溶液呈酸性.电离

电解

条件过程特点联系

电解质溶于水或受热融化状态电解质电离后，再通直流电电解质电离成为自由移动的离子。CuCl2=Cu2++2Cl-通电阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只产生自由移动的离子发生氧化还原反应生成了新物质电解必须建立在电离的基础上小结1电解与电离的区别与联系电解池与原电池的比较内容原电池电解池电极规定电极反应电子移动方向能量转变较活泼金属做负极阴极：连接电源负极的一极负极发生氧化反应阳极氧化负极流向正极阳极流向阴极化学能变为电能电能变为化学能小结2例.(2008江苏13)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1D想一想？

如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。

阴极——某铁制品阳极——金属银电镀液——含有硝酸银的溶液阳极：Ag=

Ag++e-

阴极：Ag+＋e－=

Ag电解原理的应用--电镀1.定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。2.目的：4.电镀的特点：3.电镀材料的选择：阴极——镀件电镀液——含有镀层金属离子的溶液阳极——镀层金属

使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。1）阳极本身参加电极反应2）电解质溶液的浓度保持不变电解原理的应用--铜的电解精炼阳极：Cu=Cu2++2e-阴极：Cu2++2e-

=Cu杂质比铜活泼的Zn、Fe等：Zn=Zn2++2e-

Fe=Fe2++2e-活泼性在铜之后的银、金等：还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。（08天津高考12）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（）（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A．阳极发生还原反应，其电极反应式：

Ni2++2e—=NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+

和

Zn2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和PtD工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。电解原理的应用--氯碱工业想一想：在左面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间可能发生哪些化学反应？通电2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2↑+H2↑

（1）NaCl溶液中,NaCl电离出

，H2O电离出

。通电后，在电场的作用下，

向阴极移动，

向阳极移动。在阳极，由于

容易失去电子，被氧化生成

。阳极方程式：

;（2）在阴极，由于

容易得到电子被还原生成

．使H2O电离向右移动，因此阴极

浓度增大PH

。阴极方程式：

。2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+氯碱工业总化学方程式：

;总离子方程式:

.(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：

___________

，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？

阴极附近的溶液无色变为红色阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极 附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试 纸变蓝色.(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:

.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:

.第一个问题:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。(2)离子交换膜的作用：

a.防止Cl2和H2混合而引起爆炸

b.避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响

NaOH的产量。提示：第二个问题：精制食盐水

由于粗盐中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3.所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？2.用什么试剂除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1.用什么方法除去泥沙？电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、

Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、OH-

、引入CO32-Na+、Cl-沉降除泥沙略过量BaCl2

溶液除SO42-略过量Na2CO3

溶液除Ca2+、Ba2+

略过量NaOH溶液除Fe3+、Mg2+

过滤，加适量HCl溶液调节PH除CO32-、OH-电解原理的应用--电冶金（1）制取金属钠电解熔融氯化钠阳极：2Cl-

-2e-

=Cl2↑阴极：2Na++2e-=2Na总反应：通电2NaCl===2Na+Cl2↑（2）制取金属铝电解熔融氧化铝阳极：6O2-

-12e-

=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al总反应：

通电注意：反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化2Al2O3

==4Al+3O2↑例1.

如图装置，用离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱。若X电极材料为金属钛网（表面有氧化物涂层），Y电极材料为碳钢网。阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过。分别收集两极产生的气体并通入淀粉KI溶液中。请回答下列问题：①能使淀粉KI溶液变蓝的是

（填“a”或“b”）气体；②电极反应式为：

X极：Y极：③总反应的化学方程式为：a2Cl--

2e-

=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2

↑+Cl2↑

+2NaOH通电例2．

(2007年高考全国理综卷)以惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100mol，则阴极上析出Cu的质量为()(A)0.64g(B)1.28g(C)2.56g(D)5.12gB

例3

工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4。1.电解时,应以

作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会

,

2.阳极反应式为

,

3.总电解反应式为

.

Fe增大MnO42--e-=MnO4-2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑通电1.用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液中，通电电解。当溶液的pH值由6下降到2(电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出铜的质量（）Ａ．16Ｂ．32Ｃ．64Ｄ．1282.用惰性电极电解M(NO3)ｘ的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标况)，从而可知M的相对原子质量是（）

A.B.C.D.

ＢＣ强调：电子守恒规律应用3.1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中c（SO42-）=2mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到（标准状况下）22.4L气体，则原溶液中c（K＋）为（）A．0.5mol·L－1

B．1mol·L－1C．1.5mol·L－1

D．2mol·L－1D4.用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)电极上析出银的质量大约是（）

A.27mgB.54mgC.108mgD.216mgB5.下图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽．接通电路后发现B上的c点显红色．为实现铁上镀锌，接通K后使c、d两点短路．下列叙述正确的是（）

A．a为直流电源的负极

B．c极发生的反应为：

2H＋＋2e－＝H2↑C．f电极为锌板

D．e极发生氧化反应BD6．如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是

（）A.P是电源的正极B.F极上发生的反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变

B

7．为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是（）A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小D．CuSO4溶液的PH值不变a

•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC全真模拟演练2009届高考化学复习第一轮2008年12月2007—2008年度各省市模拟试题汇编

1.美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200oC左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，电池示意如图，下列说法不正确的是（）A．a极为电池的负极B．电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极C．电池正极的电极反应为：

4H++O2+4e－

=2H2OD．电池工作时1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移D2.一种大型蓄电系统的电池总反应为：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr，电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜(在电池放电和充电时该膜允许钠离子通过)；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后，分别变为Na2S4和NaBr。下列说法正确的是（）A．充电过程中，Na+

离子的流向为从右到左B．充电过程中，阳极的电极反应为：3NaBr–2e-=NaBr3+2Na+

C．放电前，左侧电解质为Na2S2，右侧电解质为NaBr3D．放电过程中，电子由负极通过外电路流向正极2007—2008年度各省市模拟试题汇编

BD3.某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下：试根据上表中的实验现象回答下列问题：2007—2008年度各省市模拟试题汇编

⑴实验1、2中Al所作的电极是否相同？⑵写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。不同；因为两实验中组成原电池的电极金属活动性不同，实验1中Al不活泼作正极，实验2中Al活泼作负极；Al为负极：Al－3e-=Al3+，石墨为正极：2H++2e-==H2↑，2Al+6H+==2Al3++3H2↑；2007—2008年度各省市模拟试题汇编

⑶实验4中Al做正极还是做负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。⑶Al作负极，因为Al能与NaOH溶液反应而不能，Al+4OH-－3e-=AlO2-+2H2O；2007—2008年度各省市模拟试题汇编

⑷解释实验5中电流计指针偏向Al的原因？⑷实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极⑸根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响。⑸与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关。4.锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其它材料电池，其成本低，便于大量推广，且对环境无污染。电池总反应式为：V2O5+xLi=LixV2O5。下列说法不正确的是（）A．正极材料为锂，负极材料为V2O5B．向外供电时，锂离子在凝胶中向正极移动C．正极的电极反应式为：

V2O5+xe—=LixV2O5D．负极的电极反应式为：xLi—xe—=xLi+2007—2008年度各省市模拟试题汇编

A5.蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池作用，下列是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时的反应：

Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，下列有关爱迪生蓄电池的推断中不正确的是()A．放电时Fe作负极，NiO2作正极B．放电时溶液中的阳离子向正极移动C．充电时阳极反应Fe(OH)2+2e-=Fe2++2OH-D．充电时Fe(OH)2被氧化Ni(OH)2被还原2007—2008年度各省市模拟试题汇编

CD6.用Pt电极电解含有各0.1molCu2+和X3+的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见图示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（）A、Cu2+＞X3+＞H+

B、H+＞X3+＞Cu2+C、X3+＞H+＞Cu2+

D、Cu2+＞H+＞X3+2007—2008年度各省市模拟试题汇编

D7.如图所示，下列叙述正确的是()ZnSO4隔膜(只允许SO42－通过)CuSO4滤纸(滴加了Na2SO4、酚酞溶液)表面皿YZnCu铜丝X(A)Y为阴极，发生还原反应(B)X为正极，发生氧化反应(C)Y与滤纸接触处有氧气生成(D)X与滤纸接触处变红A（2）写出电极反应：A中：_B中：__C中：_D中：_（1）标出电源的正、负极，X为

______，Y为______.由电极产物判断电源电极Ａ：4H＋＋4ｅ－=2H２↑Ｂ：4OH－=

2H２O＋O２↑＋4e

-C：2H＋＋2e-=

H２↑D：2Cl－＋2e-=

Cl２↑8.如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答：正极负极(3)电解AlCl3溶液时,下图所示的电解变化曲线合理的是()(忽略烧杯中阳极产生气体与溶液的反应)A．①④B．②④C．②③D．①③A如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答：依据阴阳两极得失电子守恒，以及铝元素的性质特点，结合图表分析Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答：(4)电解AlCl3溶液时,若产生沉淀1.56g时,将A极产生的气体在常温下燃烧,生成液态水,放出8.574KJ热量,写出其燃烧热的热化学方程式.依据电路中转移电子相等Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3Ａ：2Ｈ＋＋2ｅ－=Ｈ２↑3H2~6e-~2Al(OH)3~热量3mol2×78gQKJ1.56g8.5７4KJ

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8KJ/mol（5）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针是否偏转？

.若偏转写出电极反应和总反应：负极（A）：2H2＋4OH－=4H2O＋4e-

正极（B）：O2＋2H2O+4e-

=

4OH-

总反应：2H2＋O2=2H2O

如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答：偏转（6）若把A气体换为甲醇，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针也偏转.写出电极反应：A中：____B中：____.2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2＋４OH－＝2CO32－＋6H2O总反应式正极:3O2＋6H2O＋12e－=12OH－负极:2CH3OH-＋

16OH

－=2CO32－＋12H2O+12e-先写出难度较小的总反应式根据题给条件的正极电极反应式或简单的电极反应式用减法写出负极反应式9、用图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。(1)A中发生反应的化学方程式为：(2)B中观察到的现象是：(3)室温下，若从电解开始到时间ts，A、B装置中共收集到气体0.168L(SPT)，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A中溶液体积恰为1000mL，则A溶液的pH为______。AB4AgNO3+2H2O==4Ag+O2↑+4HNO3通电铜片溶解，有气体和蓝色沉淀生成2＋－阴极：Ag++e-=Ag阳极：2Cl-=Cl2↑+2e-10.如图：通电5min后，电极5质量增加2.16g，试回答：（1）电源：a

为

极

C池

池电极2反应：

电极5反应：

（2）若B槽中共收集到224mL气体（标况）且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中的Cu2+物质的量浓度为：（3）若A池溶液体积为200mL，且电解过程中溶液体积不变，则电解后，溶液pH为

。负

电解

0.025mol·L-1

1311.三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是()(A)可用铁作阳极材料(B)电解过程中阳极附近溶液的pH升高(C)阳极反应方程式为：2Cl－=Cl2＋

2e－(D)1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1mol电子。CD12.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是()(A)铅笔端作阳极，发生还原反应(B)铂片端作阴极，发生氧化反应(C)铅笔端有少量的氯气产生(D)a点是负极，b点是正极铂片滤纸铅笔祝你成功ab直流电源D稀H2SO4Cu石墨13.某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是()(A)电解过程中，铜电极上有H2产生(B)电解初期，主反应方程式为：