2016届高考化学(全国通用)：专题11 电化学解析

1、原电池化学电源,1.概念：把_转化为_的装置。 2.形成条件,化学能,电能,非金属导体,电解质,自发,3.工作原理以()Zn|CuSO4|Cu()原电池为例,电子,Zn-2e-=Zn2+,Zn,Cu,Cu2+2e-=Cu,阴离子,SO42-、OH-,阳离子,(Cu2+、H+),4.原电池原理的应用 (1)比较不同金属的活动性强弱 根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极。 (2)加快化学反应速率 由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快。如Zn与稀H2SO4反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成

2、CuZn原电池，加快反应速率。 (3)用于金属的防护 要保护一个铁制闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁制闸门作正极。,(4)设计制作化学电源 判断所给反应是否是自发的放热的氧化还原反应。 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 如：根据反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2,设计的原电池为：,组装形成闭合回路,5.化学电源 (1)一次电池 碱性锌锰干电池 总反应式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2， 正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH； 负极反应：_。 锌银电池 负极反

3、应：Zn2OH2e=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH； 总反应式：_。,Zn2OH2e=Zn(OH)2,ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag,(2)二次电池(可充电电池) 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是_，正极材料_。 放电时的反应 负极反应：_。 正极反应：_； 总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。 充电时的反应 阴极反应：_； 阳极反应：_； 总反应：,PbO2,Pb,(3)燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。,4H2O,O24e4H=,2H2O,易错警示 规避原电池工作原理的4个易失分点 1.只有放

4、热且自发的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。 2.电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 3.无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 4.原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。,电解原理及其应用,1.电解 使_通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起_的过程。 2.电解池(也叫电解槽) 电解池是把_的装置。,电流,氧化还原反应,电能转化为化学能,3.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液),阴极,阳极,还原反应,氧化反应,Cu2+2e-=Cu,2Cl-2e-=Cl2 ,CuCl2 Cu+

5、Cl2,NaOH,H2,Cl2,氯碱工业,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2,5.电镀与电解精炼铜,粗铜,铜,Cu2e=Cu2,Cu2e=Cu2,Cu2e=Cu2,CuSO4溶液,6.电冶金 (1)钠的冶炼 总反应：_ 阴极反应：_ 阳极反应：2Cl2e=Cl2 (2)Mg的冶炼 总反应：_ (3)Al的冶炼 总反应：_,2Na2e=2Na,电解池中两个电极的判断方法 (1)阳极：与电源正极相连、发生氧化反应、阴离子移向的一极。 (2)阴极：与电源负极相连、发生还原反应、阳离子移向的一极。,金属的电化学腐蚀与防护,1.金属腐蚀的本质 金属原子_变为_，

6、金属发生氧化反应 。 2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀,失去电子,金属阳离子,不纯金属、电解质溶液,直接发生化学反应,原电池反应,无,有,(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(钢铁腐蚀为例),酸性,弱酸性、中性或碱性,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,2H2OO24e=4OH,3.金属的防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法利用_。 (2)外加电流的阴极保护法利用_。 (3)改变金属内部结构如制成不锈钢。 (4)加保护层如电镀、喷漆、覆膜等。,原电池原理,电解池原理,电化学腐蚀五规律 1.对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 2.活动性不同的两金属：活动性差别越大，

7、活动性强的金属腐蚀越快。 3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 4.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。 5.从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外接电源的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。,1.一般电极反应式的书写,要点一原电池电极反应式的书写,2.复杂电极反应式的书写 如CH4酸性燃料电池中 CH42O2=CO22H2O总反应式 2O28H8e=4H2O正极反应式 得 CH42H2O8e=CO28H负极反应式,【典例示范1】 (1)LiSOCl2电池可用于心脏

8、起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。 请回答下列问题： 电池的负极材料为_，发生的电极反应为_； 电池正极发生的电极反应为_。 (2)固体电解质(高温下能传导O2)燃料电池中 总反应式：CH42O2=CO22H2O 正极反应式：O24e=2O2 负极反应式为_。,答案(1)锂4Li4e=4Li 2SOCl24e=4ClSSO2 (2)CH44O28e=CO22H2O,【借题发挥】 原电池正、负极判断的“五个角度”,要点二电解池反应式的书写,1.电解时电极产物的判断,(阴离子放电顺序：S2IBrCl

9、OH含氧酸根离子) (2)阴极溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价粒子。 (阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K),2.电极反应式的书写 (1)根据装置书写 根据电源确定阴、阳两极确定阳极是否是活性金属电极据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。 在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。,(2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式 找出发生氧化反应和还原反应的物质写出两极名称和反应物利用得失电子守恒分别写出两极反应式。 若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的

10、电极反应式即得另一电极反应式。,【典例示范2】 (2013湛江模拟)CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu24I=2CuII2而得到。如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在KI淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是(),A.若a极变红，则在Pt电极上：2I2e=I2，淀粉遇碘变蓝 B.若b极变红，则在Pt电极上：4OH4e=2H2OO2，O2将I氧化为I2，淀粉遇碘变蓝 C.若a极变红，则在Cu电极上：开始Cu2e=Cu2，2Cu24I=2CuII2 D.若b极变红，则在Cu极上：Cu2e=Cu2，Cu2显蓝色,解析电解NaCl溶液(滴有酚酞)，阴极附近变红

11、。若a极变红，则X为电源的负极，Y为正极，故Cu电极为阳极，则Cu2e=Cu2，2Cu24I=2CuII2，淀粉遇碘变蓝；若b极变红，则X极为正极，Pt电极为阳极，则2I2e=I2，淀粉遇碘变蓝，故C正确。 答案C,【借题发挥】 以惰性电极电解电解质溶液的类型,注意：(1)强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐，用惰性电极电解时，实际上是电解H2O，溶质的质量分数增大，浓度增大。 (2)电解时产物的判断要遵循阴、阳离子的放电顺序。 (3)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物化合的产物。如用惰性电极电解CuS

12、O4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO。也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。,要点三应对电化学定量计算的三大技巧,1.计算类型 原电池和电解池的定量计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算，以及与转移电子关系的定量计算等。 2.计算依据 (1)根据电子守恒计算 用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。,(2)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (3)根据关系式计算 根