电化学综合复习

电化学综合复习第一页，共41页。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的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混和气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式：电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e－

阴极反应式：

，

总电池反应：

。O2＋2CO2＋4e－→2CO32－

2CO+O2→2CO2

第一页第二页，共41页。燃料电池

(1)电极:Pt制作的惰性电极

(2)电解质溶液:KOH溶液(3)装置

(4)反应原理::负极2H2+4OH－－4e-＝4H2O正极:O2＋2H2O＋4e-＝4OH－总反应：2H2＋O2＝2H2O电极反应：负极：CH4+10OH-

－8e=CO32-+7H2O

正极：2O2+4H2O+8e=8OH-

总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O以甲烷作燃料的燃料电池电极为金属铂，电解质为KOH，在两极分别通入甲烷和氧气。若为酸性条件，则负极:2H2

－4e-＝4H+正极:O2＋4e-

＋4H+

＝2H2O总反应：2H2＋O2＝2H2O第二页第三页，共41页。用Al、Cu作电极，如何使Cu作负极，

Al作正极？负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2NO3-+2e-+4H+=2NO2+2H2O用Mg、Al作电极，如何使Al作负极，

Mg作正极？负极：2Al-6e-+8OH-

=2【Al(OH)4】-

正极：6H2O+6e-=3H2+6OH-2Al+2NaOH+6H2O

=2Na【Al(OH)4】

+3H2Cu+2NO3-+4H+=Cu2++2NO2+2H2O一切从实际出发第三页第四页，共41页。原电池原理的应用(2)比较金属的活泼性；构建原电池，测出正负极，负极金属活泼性>

正极(3)加快某些化学反应的反应速率；(1)制做化学电源；(4)金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。第四页第五页，共41页。金属的电化学腐蚀（一）金属腐蚀1.概念：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。2.本质金属原子失去电子变成阳离子而损耗3.金属腐蚀的分类：化学腐蚀和电化学腐蚀2Cu+O2=2CuO2Fe+3Cl2=2FeCl3绝大多数金属的腐蚀属于电化学腐蚀电化学腐蚀通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀第五页第六页，共41页。比较项目化学腐蚀电化学腐蚀发生条件共同点是否构成原电池有无电流实质化学腐蚀与电化学腐蚀的比较电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多金属跟接触到的物质直接发生化学反应不纯金属跟接触的电解质溶液发生原电池反应无电流无原电池构成无数微小原电池有弱电流金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀金属原子失去电子变成阳离子而损耗第六页第七页，共41页。钢铁的电化学腐蚀比较项目析氢腐蚀吸氧腐蚀发生条件电极反应负极正极总反应钢铁表面吸附的水膜酸性较強时Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性时Fe-2e-=Fe2+O2＋2H2O＋4e-=4OH-Fe2++2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)34Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多第七页第八页，共41页。金属的防护方法：1.改变金属的内部组织结构（如制不锈钢）2.在金属表面覆盖保护层：（1）在表面刷一层油漆；（2）在表面涂上机油；（3）在表面镀一层其他耐腐蚀金属；（4）在表面烧制搪瓷；（5）使金属表面形成致密的氧化膜。3.电化学保护法：

（1）牺牲阳极的阴极保护法

（2）外加电流的阴极保护法

第八页第九页，共41页。1.池型的判断有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池；多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。原电池与电解池的比较及判断：3.电解池放电顺序的判断阳极放电：

1）惰性电极：则溶液中阴离子放电。

2）非惰性电极：电极材料首先失电子。阴极放电：电极材料受保护，溶液中阳离子放电。2.电极的判断原电池，看电极材料，电解池看电源的正负极。第九页第十页，共41页。

1.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A第十页第十一页，共41页。2.下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验

数天后数天后图一图二（1）上述两装置中铁钉发生变化的共性是：（2）图一说明原溶液呈性，铁钉发生腐蚀，电极反应为：（3）图二说明原溶液呈性，铁钉发生腐蚀，电极反应为：发生了原电池反应中性或弱碱吸氧负极：Fe-2e=Fe2+

；正极：2H2O+O2+2e

=4OH-

负极：Fe-2e=Fe2+

；正极：2H++2e=H2↑较强酸性析氢第十一页第十二页，共41页。3.汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（1）试写出放电时的正、负极反应式正极:______________________________________负极:______________________________________（2）试写出充电时的阳、阴极反应式阳极:______________________________________阴极:______________________________________PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2OPb+

SO42-－2e-=PbSO4PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+

4H++SO42-PbSO4

+2e-=Pb+SO42-第十二页第十三页，共41页。

此电池放电时，负极发生反应的物质为A．AgB．Zn(OH)2C．Ag2OD．Zn充电放电2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O4．银锌电池广泛用于电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为：D负极:Zn-2e-+2H2O=Zn(OH)2+2H+正极:

Ag2O+2e-+2H+=2Ag+H2O第十三页第十四页，共41页。5．如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为Ag2O和Zn电解质溶液是KOH溶液，俗称银锌电池，该电池反应式为：

Zn+Ag2O==ZnO+2Ag根据以上提供的资料，判断下列说法正确的是A、锌为负极，Ag2O为正极；B、放电时正极附近溶液的PH升高；C、放电时负极附近溶液的PH升高；D、溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动。

AB负极:Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O正极:

Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第十四页第十五页，共41页。6．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第十五页第十六页，共41页。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第十六页第十七页，共41页。8.下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是

A．a电极是负极

B．b电极的电极反应为：4OH-－4e→2H2O+O2 C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D．氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置BD第十七页第十八页，共41页。用惰性电极电解电解质溶液的规律（1）盐的离子都不放电（NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解阴极：4H++4e-2H2阳极：4OH--4e-O2+2H2O总反应式：2H2O2H2+O2电解（2）盐的离子都放电（HCl、CuCl2等）溶液的电解阴极：Cu2++2e-Cu阳极：2Cl--2e-Cl2总反应式：CuCl2Cu+Cl2电解第十八页第十九页，共41页。（3）酸根离子单放电（NaCl、MgBr2）溶液的电解阴极：4H++4e-2H2阳极：2Cl--2e-Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解（4）金属离子单放电阴极；2Cu2++4e-2Cu阳极：4OH--4e-O2+2H2O（CuSO4、AgNO3等）溶液的电解总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解第十九页第二十页，共41页。电解原理的应用铜的电解精炼粗铜纯铜CuSO4溶液阳极：粗铜阴极：纯铜薄片电解质溶液：CuSO4溶液（加入一定量的H2SO4）Cu－2e－=Cu2+比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：Zn－2e－=Zn2+

Fe－2e－=Fe2+

Ni－2e－=Ni2+

比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。Cu2+

＋2e－=CuCuSO4溶液的浓度基本保持不变。提炼金、银等贵重金属。第二十页第二十一页，共41页。电镀铜阳极：铜片阴极：待镀铁制品Cu－2e－=Cu2+Cu2+

＋2e－=CuCuSO4溶液的浓度保持不变。实验结果：在铁制品上镀上了一层铜利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程叫电镀。电镀电镀的目的：（1）增强防锈抗腐能力；（2）增加美观和表面硬度。第二十一页第二十二页，共41页。阳极——镀层金属:

M－ne＝Mn＋阴极——镀件:

Mn＋＋ne＝M电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液电镀槽特点（1）阳极本身溶解；（2）电解液浓度保持不变。第二十二页第二十三页，共41页。离子交换膜法制烧碱阳极：钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）阴极：碳钢网只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过将电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜：阳极室放出Cl2；阴极室放出H2并生成NaOH第二十三页第二十四页，共41页。食盐水的精制。粗盐泥沙Ca2+、Mg2+、Fe3+SO42－等杂质①混入产品，导致产品不纯②生成Mg(OH)2、Fe(OH)3等沉淀，堵塞膜孔。如何除去粗盐水中的杂质？

试剂：BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、HCl溶液粗盐水NaOHBaCl2Na2CO3过滤适量HCl除Mg2+、Fe3+除SO42-除Ca2+及过量Ba2+滤去泥沙及沉淀除过量的OH－、CO32－阳离子交换树脂精盐水少量Ca2+、Mg2+1、Na2CO3必须在BaCl2之后2、加入盐酸在过滤之后第二十四页第二十五页，共41页。电解法测定阿伏加德罗常数【例题】某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来测定阿佛加德罗常数值，其实验方案的要点为：①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如右图：②在电流强度为I安培，通电时间为t秒钟后，精确测得某电极上析出的铜的质量为m克。第二十五页第二十六页，共41页。试回答：(1)连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同）E接

，C接

，

接F。实验线路中的电流方向为

→

→

→C→

→

。(2)写出B电极上发生反应的离子方程式

；

G试管中淀粉KI溶液变化的现象为

；相应的离子方程式是

。DAB

FBADE

2Cl－－2e－=Cl2↑

变蓝色

Cl2+2I－=2Cl－+I2

第二十六页第二十七页，共41页。(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序应是

。（选填下列操作步骤的编号）①称量电解前电极质量②刮下电解后电极上的铜并清洗③用蒸馏水清洗电解后电极④低温烘干电极后称量⑤低温烘干刮下的铜后称量⑥再次低温烘干后称量至恒重(4)已知电子的电量为1.6×10-19库仑。试列出阿佛加德罗常数的计算表达式：

NA

。

①③④⑥第二十七页第二十八页，共41页。

有关电解的计算原则:

电化学的反应是氧化一还原反应,各电极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.关键:①电极名称要区分清楚.②电极产物要判断准确.③各产物间量的关系遵循电子得失守恒.第二十八页第二十九页，共41页。例用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解液,要满足下列要求:①工作一段时间后A槽pH值上升,B槽的pH下降.②b、c两极上反应的离子的物质的量相等(1)应选择的电解质是上述四组中的第____组(2)该组电解过程中各电极上的电极反应为a极____

__b极_____

_____c极________

__d极______

_____(3)当b极上析出7.1g电解产物时,a极上析出产物的质量为____g;若B槽电解质溶液500mL，且忽略电解前后电解液的体积变化，则此时B槽中的[H＋]比电解前增加了____mol/L.44H＋＋4e＝2H2↑4Cl－－4e＝2Cl2↑4Ag＋＋4e＝4Ag4OH－－4e＝2H2O＋O2↑0.20.4第二十九页第三十页，共41页。例：用两支惰性电极插入1000mLCuSO4溶液，通电电解，当电解液的PH由6.0变为3.0时，下列叙述正确的是

A、阴极上析出11.2mL氢气（标况）

B、阴极上析出32mg铜

C、阳极和阴极质量都没有变化

D、阳极上析出5.6mL氧气（标况）BD第三十页第三十一页，共41页。例：按右图装置进行电解（均是惰性电极），已知A烧杯中装有500mL20％的NaOH溶液，B烧杯中装有500mLpH为6的CuSO4溶液。通电一段时间后，在b电极上收集到28mL气体（标准状况），则B烧杯中溶液pH变为（溶液体积变化忽略不计）（）

A．4B．3C．2D．1C第三十一页第三十二页，共41页。例：将1L一定浓度的CuSO4溶液，用a、b两个石墨电极电解，当a极上产生22.4L(标)气体时，b极上只有固体析出。然后将a、b两电板反接，继续通直流电，b板上又产生22.4L(标)气体，溶液质量共减少227g。(1)a极上产生22.4L(标)气体时，b极增加的质量；(2)原溶液的物质的量浓度。(1)解：2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2↑阳极：mO2=1mol×32g/mol=32g；阴极增加：mb=2mol×64g/mol=128g；溶液减少：Δm(1)=160g第三十二页第三十三页，共41页。(2)电源反接后，b为阳极：先Cu放电，后OH-(水电)放电，

a为阴极：先Cu2+放电，后H+

(水电)放电，可细分为三个阶段：Ⅰ电镀铜，此阶段ΔmⅠ=0Ⅱ电解硫酸铜溶液，设有xmolO2生成：

2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2↑2xmol2xmolxmol此阶段溶液减少：Δm=160xgⅢ电解硫酸溶液，其本质是水电解：

2H2O=2H2+O22ymol2ymolymol，溶液减少：Δm=36ygx+y=1…①，160+160x+36y=227…②X=0.25，y=0.75∴CCuSO4=(2+2×0.25)mol÷1L=2.5mol·L-1第三十三页第三十四页，共41页。例5．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的NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间后，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,请回答下面问题：1.两极发生的电极反应：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：4．能否改用石墨电极？说明原因。

阳极：Fe–2e=Fe2+,阴极：2H++2e=H2Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2OH+不断放电,

Cr2O72-与Fe2+反应中消耗H+,打破了水的电离平衡,使溶液中[OH-]﹥[H+]不能,阳极产生Cl2,得不到Fe2+，缺少还原剂,不能使Cr2O72-

变为Cr3+生成Cr(OH)3沉淀而除去第三十四页第三十五页，共41页。电解一段时间，如何恢原到电解前的溶液既要考虑“质”又要考虑“量”.例如:电解CuSO4溶液：抓住溶液的变化若加入CuO、Cu(OH)2，均能与H2SO4反应生成CuSO4.①

CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O②Cu(OH)2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O比较①、②消耗的H2SO4、生成的CuSO4、H2O即可知道:加入1molCu(OH)2能与1molH2SO4反应能生成1molCuSO4和2molH2O.不符合电解时的相关物质的比例.若改加CuO，则很合适.第三十五页第三十六页，共41页。思考2：

如何确定所加物质的量?(惰性电极)分析：由于两极上通过的电子数相等,故阴、阳两极产物的物质的量间一定满足确定的关系.因而加入物与其也有一定关系.例如:

电解含0.4molCuSO4溶液一段时间后，阳极上生成2.24L气体(S.T.P),则应加入CuO多少克？(用惰性电极)

解析

O2

～2CuO1mol2mol0.1mol0.2mol