电化学二轮复习.ppt

1、专题电化学,1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式并进行有关计算。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.了解电解原理的应用。 4.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。,重点知识,自发反应,非自发反应,基础知识回顾,化学能转变成电能,电能转变成化学能,1.通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 2.分析的方法：分析原电池总是从总反应入手来判断正负极和电极反应。 3.工作原理：以锌铜原电池为例,考点一原电池原理的全面突破,知识精讲,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化反应,还原反应,离子的移动方向： 阳离子：,移向

2、正极（为什么）,阴离子：,移向负极（为什么）,即：正正 负负,正极,负极,说明 因为在装置中由于不可避免会直接发生ZnCu2=CuZn2而使一部分电子没经过导线，这一部分电子就浪费了，所以能量转化率低。,将Fe+2FeCl3=3FeCl2设计成带盐桥的原电池,1.选取电极分别是_、_,铁,碳棒,2两电极分别插入什么溶液？,铁插入FeCl2溶液，碳棒插入FeCl3溶液,再比如说：铜和硝酸银的反应 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,考点二：电解原理突破,1.分析电解池从电极反应入手 ，因为总反应非自发，事先不可预知，而电极反应就需要记住放电顺序。,放电顺序：阴极（还原）：Ag+ Hg2

3、+ Fe3+ Cu2+ H+（水） 活泼金属阳离子。,阳极（氧化）：活性电极S2 I Br Cl OH (水) (NO3、SO42 等)含氧酸根,微粒流向 （1）电子流向：电源负极阴极，阳极电源正极； 提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。 (2)离子流向 电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；,例题：如图所示，用惰性电极电解硝酸银和硝酸的混合液，则电极反应为 阳极 阴极,4OH-4e-=O2+2H2O,思考：电解一段时间以后，往溶液里加什么物质复原？如果电解足够长的时间以后呢？,恢复原态措施。 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极

4、产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。,考点三：书写电极反应式 (1)“放电”时电极反应式的书写 依据总反应，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目； 根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。 (2)“充电”时电极反应式的书写 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。,题组集训,题组一“一池多变”的燃料电池

5、,1.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是() A.检测时，电解质溶液中的H向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O D.正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH,解析解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错； 因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH，故正极的反应式为O24H4e=2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移0.4 m

6、ol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错； 电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。 答案C,2.(2015江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(),C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；,答案D,另一个CO2e-+CO32-=2CO2,类型“全”归纳,不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。 (1)酸性介质，如H2SO4。 CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极

7、上得到电子，在H作用下生成H2O。电极反应式为,负极：CH3OH6eH2O=CO26H 正极： O26e6H=3H2O,(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2。 根据O2移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2，电极反应式为 负极：CH3OH6e3O2=CO22H2O 正极： O26e=3O2,题组二“久考不衰”的可逆电池 (一)“传统”可逆电池的考查 3.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd 2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2

8、。有关该电池的说法正确的是() A.放电时负极得电子，质量减轻 B.放电时电解质溶液中的OH向正极移动 C.充电时阴极附近溶液的pH减小 D.充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O,=,解析该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：Cd2e2OH=Cd(OH)2； 正极：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH，所以正确选项为D。 答案D,(二)“新型”可逆电池的考查 4.(2014新课标全国卷，12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(),A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C.放

9、电时，a极锂的化合价发生变化 D.放电时，溶液中Li从b向a迁移 解析图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确； B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；,C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确； D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，故正确。 答案C,方法归纳,锂离子电池充放电分析 常见的锂离子电极材料 正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等) LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等) LiMPO4(M：Fe

10、等) 负极材料：石墨(能吸附锂原子) 负极反应：LixCnxe=xLinC 正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2 总反应：Li1xMO2LixCn nCLiMO2。,1.两种比较 (1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较,知识精讲,考点四金属腐蚀与防护的“两种比较”“两种方法”,(2)腐蚀快慢的比较 一般来说可用下列原则判断：电解池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； 对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中； 活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快； 对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。,2.两种保护方

11、法 (1)加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。 (2)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属； 外加电流的阴极保护法电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。,题组集训,题组一两种腐蚀的比较,1.利用右图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是() A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B.一段时间后，a管液面高于b管液面 C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D.a

12、、b两处具有相同的电极反应式：Fe 2e=Fe2,解析根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为 左边负极：Fe2e=Fe2 正极：O24e2H2O=4OH 右边负极：Fe2e=Fe2 正极：2H2e=H2 a、b处的pH均增大，C错误。 答案C,2.2014福建理综，24(1)铁及其化合物与生产、生活关系密切。 下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。,该电化腐蚀称为_。 图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。 解析金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。,吸氧腐蚀

13、,B,3.铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。下列说法不正确的是(),A.因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被 氧化而腐蚀 B.若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小 C.铜极上的反应是2H2e=H2，O24e4H=2H2O D.在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀,解析根据示意图，铁铆钉发生电化学腐蚀，其电极反应式为 左侧,B项，若水膜溶解了SO2，酸性增强，所以铁铆钉腐蚀的速率将变大。 答案B,题组二腐蚀类型与防护方法 4.(2015上海，14)研究电化学腐蚀及防护 的装置如右图所示。下列有关说法错误的 是() A.d为石墨，铁片腐蚀加快

14、 B.d为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e4OH C.d为锌块，铁片不易被腐蚀 D.d为锌块，铁片上电极反应为2H2e H2,解析由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确； B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H2O4e4OH，正确；,C项，若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确； D项，d为锌块，由

15、于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e4OH，错误。 答案D,电化学计算的基本方法和技巧： 原电池和电解池的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、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法： 1.根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。,知识精讲,考点五利用“电子守恒”思想突破电化学的计算,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 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量

16、之间的桥梁，构建计算所需的关系式。,如以通过4 mol e为桥梁可构建如下关系式：,(式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。,题组集训,题组一无明显“外接电源”的电解池“串联” 的判断与计算,1.如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。下列说法正确的是(),A.甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置 B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH6e2H2O=CO 8H C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固

17、体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D.甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体,解析甲池为原电池，作为电源，乙池、丙池为两个电解池。根据原电池的形成条件，通入CH3OH的一极为负极，通入O2的一极为正极，所以石墨、Pt(左)作阳极，Ag、Pt(右)作阴极； B项，负极反应：CH3OH6e8OH=CO 6H2O； C项，应加入CuO或CuCO3； D项，丙池中：MgCl22H2O=Mg(OH)2Cl2H2，消耗0.012 5 mol O2，转移0.05 mol电子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其质量为1.45 g。 答案D,电解,题组二有明显

18、“外接电源”的电解池“串联”的判断与计算 2.在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。,(1)电源中X电极为直流电源的_极。 解析三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。,负,(2)pH变化：A：_，B：_， C：_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 解析电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag浓度基本不变，pH不变。,增大,减小,不变,(3)通电5 m

19、in时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(假设电解前后溶液体积无变化)。 解析通电5 min时，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol 电子。B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。,设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x4y0.02 mol(电子转移守恒)，x3y0.

20、01 mol(气体体积之和)，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。 答案0.025 molL1,(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为_(假设电解前后溶液体积无变化)。 解析通电5 min时，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH)0.02 mol0.2 L0.1 molL1，pH13。,13,失误防范,两种“串联”装置图比较,图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图2中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过两池的电子数目相等。,题组三2015高考题汇编 3.2015重庆理综，11(5)如图为青铜器在潮湿环境