第三单元 第21讲 电化学基础.ppt

1、第 21 讲 电化学基础,一、原电池 1概念,把_转化为_的装置。 2构成条件,(1)两个_电极。,(2)将两个电极插入_中。 (3)用导线连接电极形成_。 (4)具有自发进行的_。,化学能,电能,活泼性不同的,电解质溶液,闭合回路,氧化还原反应,3工作原理(以锌铜原电池为例),图 3211,Zn,Cu,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化反应,还原反应,二、化学电源 1碱性锌锰干电池一次电池 负极：_； 正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。 电池反应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。,Zn2OH2e=Zn(OH)2,2铅蓄电池二次电池 (1)构造：负极：

2、铅；正极：二氧化铅；电解质溶液：硫酸,溶液。,(2)电极反应。 负极：_；,电池反应：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O。,(3)优点：铅蓄电池是二次电池，可多次充电，反复利用。,3氢氧燃料电池(碱性介质中),(1)构造：负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化,钾溶液。,(2)电极反应。,负极：_。 正极：_。 电池反应：_。 (3)优点：_(写一条)。,2H24OH4e=4H2O O24e2H2O=4OH 2H2O2=2H2O,能量利用率高、无污染、原料来源广泛等,三、电解池 1电解原理,(1)电解：使_通过电解质溶液(或熔融的电解质)而,在_引起_的过程。,(2)电解池：把

3、电能转化为化学能的装置。 (3)电极名称与电极反应。,与电源正极相连的为_，发生_。 与电源负极相连的为_，发生_。,(4)电解池的构成：直流电源、电极、电解质、闭合回路。,电流,阴、阳两极,氧化还原反应,阳极,氧化反应,阴极,还原反应,2电解 CuCl2 溶液,图 3212,阳极：2Cl2e=Cl2； 阴极：Cu22e=Cu。 总反应：CuCl2 CuCl2。,四、电解原理的应用,1电解饱和食盐水 (1)电极反应。 阳极：_； 阴极：_。 (2)总反应式：_。 (3)应用：氯碱工业制_、_和_。,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2,氢气,氯气,烧碱,

4、2电镀或电解精炼铜,(1)两极材料：待镀金属或精铜作_；镀层金属或粗,铜作_。,(2)电极反应：阳极：_； 阴极：_。 3冶炼金属(以冶炼 Na 为例),(1)电极反应：阳极：_； 阴极：_。 (2)总反应式：_。 (3)应用：冶炼_等活泼金属。,阴极,阳极,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,钠、镁、铝,五、金属的电化学腐蚀与防护 1金属的腐蚀,金属与周围的气体或液体物质发生_反应而引起,损耗的现象。金属腐蚀的本质：_。,(1)化学腐蚀：金属与接触的物质直接发生_而引,起的腐蚀。,(2) 电 化 学 腐 蚀 ： 不纯的金属 跟 电 解 质 溶 液接触发

5、生,_反应，较活泼的金属被氧化的腐蚀。,(3)两种腐蚀往往_发生，但_腐蚀更普遍，,速度快，危害更重。,氧化还原,金属被氧化,化学反应,原电池,同时,电化学,2电化学腐蚀的分类(以铁的腐蚀为例),析氢,吸氧,呈酸性,呈中性或弱酸性,Fe2e=Fe2,2Fe4e=2Fe2,2H2e=H2,O24e2H2O=4OH,Fe2H=Fe2H2,2FeO22H2O= 2Fe(OH)2,吸氧,3.金属的防护方法,(1)加防护层，如_。 (2)改变_。 (3)电化学保护法。,牺牲阳极的阴极保护法利用_原理，_极 被保护。如在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼的金属如锌， 让被保护的金属作原电池的正极。,外加电流

6、的阴极保护法利用_原理，_极 被保护。如用被保护的钢铁设备作阴极，惰性电极作阳极，外 接直流电源。,涂油漆、覆盖陶瓷、电镀、金属钝化等,金属的内部结构，如将普通钢制成不锈钢,原电池,正,电解池,阴,【基础导练】 1用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和 盐桥(装有琼脂KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该,原电池的叙述正确的是(,)。,在外电路中，电流由铜电极流向银电极；正极反应为： Age=Ag；实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作； 将铜片浸入 AgNO3 溶液中发生的化学反应与该原电池反应 相同。,A,B,C,D,答案：C,解析：在原电池中，活动性强的金属Cu作

7、负极，而Ag作 正极，电流由正极流向负极；负极反应式：Cu2e=Cu2； 正极反应式：2Ag2e=2Ag；总反应式：Cu2Ag= 2AgCu2；取出盐桥后形成断路，原电池停止工作。,2可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以 NaCl 溶 液或 NaOH 溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。,下列说法正确的是(,)。,A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时，正极反应都为：,C以 NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液 的 pH 保持不变 D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极,O22H2O4e=4OH B以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH 3e=Al

8、(OH)3,答案：A,解析：无论在中性还是碱性电解质溶液中，正极反应都为： O22H2O4e=4OH，负极反应，中性条件下：Al3OH 3e=Al(OH)3，碱性条件下：Al4OH3e= 2H2O(碱性条件下，电解质NaOH参与反应被消耗，pH减小)； 外电路中电子由负极流向正极。,=Ni(OH)2OH，故答案选 D。,解析：充电时与外界电源正极相连的为阳极，发生氧化反 应，而该极在放电时发生的是还原反应，即 NiO(OH)H2Oe,3(2011年全国高考)一种充电电池放电时的电极反应为： H22OH2e=2H2O；NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2 OH。当为电池充电时，与外电源正极连接

9、的电极上发生的 反应是()。,D,AH2O的还原 BNiO(OH)的还原 CH2的氧化 DNi(OH)2的氧化,4下列说法正确的是(,)。,A金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程,B 钢铁吸氧腐蚀时，负极反应式为：2H2OO24e,=4OH,C镀锌铁皮的镀层损坏后，铁更容易腐蚀 D氯碱工业中，阳极发生的反应为：2Cl2e=Cl2 解析：A 中金属腐蚀是被氧化；B 中钢铁发生吸氧腐蚀时， 氧气在正极得到电子，发生还原反应；C 中镀锌铁皮的镀层损 坏后，形成锌铁原电池，锌作负极被腐蚀，铁被保护。,D,图 3213,5Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制 取Cu2O的电解池示意图如

10、图3213，电解总反应：2Cu H2O=Cu2OH2。下列说法正确的是()。,A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生还原反应,C铜电极接直流电源的负极,D当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成,解析：铜与直流电源正极相连作阳极，发生氧化反应；石 墨作阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气；生成 0.1 mol Cu2O 转移电子 0.2 mol。,答案：A,考点 1 原电池工作原理及电极反应式的书写 1原理图示,图 3214,2原电池的判定方法,(1)先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接 电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定，主 要思路是“四看”

11、：一看电极，两极为导体且活泼性不同(燃料 电池的电极一般为惰性电极)；二看溶液，两极插入电解质溶液 中；三看回路，形成闭合回路或两极接触；四看本质：有无氧 化还原反应发生。,(2)多池相连。无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池,为原电池，其他各池可看作是电解池。,3正、负极的判断,在书写原电池的电极反应式时，首先应正确判断两个电极,哪个是正极，哪个是负极。常见的判断方法有：,(1)根据电极材料判断：相对活泼的电极作负极，相对不活,泼的电极作正极。,(2)根据电子和电流流向判断：电子由负极经外电路流向正 极(注意：溶液中无电子)，电流由正极经外电路流向负极。 (3)根据电解质溶液中的阴、阳离子

12、迁移方向判断：阳离子,移向正极，阴离子移向负极。,(4)根据电极反应类型判断：负极发生氧化反应，正极发生,还原反应。,(5)根据现象判断：负极质量减少，变细；正极质量增,加，或有气泡产生。 4电极反应式的书写,书写电极反应式时，按照负极发生氧化反应，正极发生还 原反应，首先正确判断出电极反应产物，根据反应物和产物的 价态变化写出转移电子数，再结合质量守恒、电荷守恒配平电 极反应式。两个电极反应式相加则得总反应式。,(1)根据电极反应式写出总反应式。使两个电极反应式得失,电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。,(2)根据总反应式写电极反应式一般分为四个步骤：列物 质，标得失；选离子，配电荷

13、；配个数，巧用水；两式 加，验总式。,注意：(1)一些复杂原电池反应需考虑： 负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共 存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应作为反应物写入 负极反应式中。 若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱 性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH；若电解质溶 液为酸性，则H必须写入正极反应式中，O2生成水。,(2)若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极 反应式，然后在电子转移守恒的基础上，将总反应式减去较易 写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。,【例 1】(2010 年广东高考，双选)铜锌原电池(如图 321,5)工作时，下列

14、叙述正确的是(,)。,图 3215,思路指导：该图为原电池，活泼金属锌作负极，失去电子， 电子通过导线传递到正极铜片上，在正极溶液中铜离子得电子，,负极反应为：Zn2e=Zn2，正极反应为：Cu22e=Cu，,外电路电子由负极流向正极，内电路盐桥中阳离子移向正极， 阴离子移向负极。,解析：A 项，活泼金属锌作负极；D 项，盐桥中阳离子向,答案：BC,A正极反应为：Zn2e=Zn2 B电池反应为：ZnCu2=Zn2Cu C在外电路中，电子从负极流向正极 D盐桥中的K移向ZnSO4溶液,正极移动，故K应移向CuSO4溶液。,在原电池中，外电路由电子定向移动导电，电子总是从负 极流出，流入正极；内电

15、路由离子的定向移动导电，阳离子向 正极移动，阴离子向负极移动。离子的移动方向可由电性的同 性相斥，异性相吸原理理解。,【例 2】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：,有关该电池的说法正确的是(,)。,B充电过程是化学能转化为电能的过程 C放电时负极附近溶液的碱性不变 D放电时电解质溶液中的 OH向正极移动,Cd2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2。,A充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH= NiOOHH2O,思路指导：二次电池首先需要判断什么情况下是原电池， 什么情况下是电解池，二次电池充电时是

16、电解池，放电时是原 电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的，充电是在外 接电源条件下发生的非自发氧化还原反应， 放电是在无外接电 源条件下发生的自发氧化还原反应。,答案：A,解析：本题是考查常见的镍镉(NiCd)可充电电池的工作 原理。由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，充 电时Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为： Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)2 2e=Cd2OH；充电的过程是将电能转化为化学能，放 电时，Cd作负极，Cd2e2OH=Cd(OH)2，Cd周围的 c(OH)下降，OH向负极移动。,原电池反应的实

17、质问题,原电池反应的实质是负极失去电子，发生氧化反应；正极 得到电子，发生还原反应。因此，对于具体的问题要具体分析， 不能想当然，否则会落入出题者的陷阱中。如：铁、铜和浓 硝酸组成的原电池，虽然铁的活泼性比较强，但铁与浓硝酸发 生钝化，形成保护膜阻止反应进一步进行，而铜可以和浓硝酸 发生反应，因此铜作负极，铁作正极。镁、铝和氢氧化钠溶 液组成的原电池，作为负极的应该是铝，而不是镁。,【变式训练】 1(2011 年广东高考)某小组为研究电化学原理，设计如图,3216 装置，下列叙述不正确的是(,)。,Aa 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出 Ba 和 b 用导线连接时，铜片上发生反应为： C

18、无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶 液均从蓝色逐渐变成浅绿色 Da 和 b 分别连接直流电源的正、负极，电 压足够大时，Cu2向铜电极移动,Cu22e=Cu,图 3216,答案：D,解析：A项，a和b不连接时，虽然没有构成原电池，但 铁片会和硫酸铜溶液发生置换反应，铁片上会有铜析出；B项， a和b用导线连接时，构成原电池，铜片为正极：Cu22e =Cu；C项，无论a和b是否连接，总反应式都是铁和硫酸铜 反应，所以铁片会溶解且溶液由蓝色逐渐变成浅绿色；D项， a和b分别连接直流电源的正、负极，形成电解池，电子由负极 流向b，故Cu2向b即铁片移动，在此得电子Cu22e=Cu。,2高铁电

19、池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比， 该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn,不正确的是(,)。,2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述,答案：C,3(2011 年广东佛山模拟，双选)一种甲醇、氧气和强碱溶 液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月。该电池反应,为：2CH3OH3O24OH,确的是()。 A充电时阴极发生氧化反应 B放电时负极的电极反应为：CH3OH8OH6e,C通入0.25 mol氧气并完全反应后，有0.5 mol电子转移 D放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH升高,解析：充电时阴极发生得电子的还原反应

20、，通入 1 mol 氧 气，转移 4 mol 电子，故通入 0.25 mol 氧气，应有 1 mol 电子 转移。,答案：BD,考点 2 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。 若有两种金属 A 和 B，用导线将 A 和 B 连接后插入稀硫酸 中，一段时间后观察到 A 极溶解，而 B 极上有气泡冒出，则说 明 A 是负极，B 是正极，A 的活泼性比 B 强。,2加快化学反应速率,原电池可以加快化学反应速率。如锌和稀硫酸反应制取氢 气时，可向溶液中滴加少量硫酸铜，形成铜锌原电池，加快 反

21、应的进行。,3设计制作化学电源,设计原电池时要紧扣原电池的四个条件。具体方法是： (1)首先将氧化还原反应拆成两个半反应。,(2)结合两个半反应找出正、负极材料(负极就是失电子的物 质，正极用活动性比负极差的金属即可，也可以选用石墨)及电 解质溶液。,浸泡在含有 Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2,电解质溶液的选择。 电解质是使负极放电的物质，因此电解质溶液一般要能够 与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极 发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间用盐 桥连接)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与相应电极材 料相同的阳离子。如在铜硫酸锌构成的原电池中，

22、负极锌,的电解质溶液中。,电解材料的选择。,在原电池中选择还原性较强的物质作负极；氧化性较强的 物质作正极。并且原电池的正极必须导电。电池中的负极必须 能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼 的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2，CH4等等)。,(3)按要求画出原电池装置图。,【例 3】铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、,印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。,(1)写出 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： _。,(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置,图，标出正、负极，并写出电极反应式。,正极反应：_；负极反应：_。 (3

23、)腐蚀铜板后的混合溶液中，若 Cu2、Fe3和Fe2的浓度 均为 0.10 molL1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去 CuCl2溶液中Fe3和Fe2的实验步骤_。,(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些 盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可 任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。 有关反应的化学方程式：_。 劣质不锈钢腐蚀的实验现象_。,思路指导：根据自发进行的氧化还原反应式，设计原电池， 画出装置图；Fe2除杂时常先把它氧化成Fe3，再调节pH至 3.24.7，除掉Fe3同时不会沉淀Cu2。,解析：(1)Fe3具有强氧化性，可以把一些金属单

24、质如铁、 铜等氧化成相应的离子，Fe3腐蚀铜制电路板利用的就是这个 原理，反应的离子方程式是：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。,(2)由反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2可以判断出铜化合价 升高，发生氧化反应，铜作负极，铁元素化合价降低，Fe3发 生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化 铁溶液。回忆并仿照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原 电池的装置图，装置图见答案，电极反应为： 正极反应：2Fe32e=2Fe2； 负极反应：Cu2e=Cu2。,(3)除杂时，要把杂质全部除去，又不能引入新的杂质。根 据题给信息可知：Fe3的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH 范围是1.93.2，

25、Fe2的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH 范围是7.09.0，Cu2的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH 范围是4.76.7。当pH为3.2时Fe3完全沉淀，此时Cu2不会 沉淀，要使Fe2完全沉淀需要使溶液的pH为9.0，此时Cu2 已经完全沉淀。因此，若要除去CuCl2溶液中的Fe3、Fe2， 需要将Fe2全部转化为Fe3，采取的措施是向溶液中通入过量 的氯气；为了不引入其他杂质，可以向溶液中加入CuO调节溶 液的pH范围在3.24.7之间，此时Fe3完全沉淀；最后过滤， 即可得到纯净的氯化铜溶液。,(4)不锈钢在某些盐溶液中比在酸溶液中腐蚀明显，说明这 些盐溶液中的金属阳离子的氧化性比

26、H的氧化性强，即这些金,属在金属活动性顺序中位于氢的后面。要设计实验验证劣质不 锈钢易被腐蚀，需要有容易与铁反应的盐，根据提供的药品可 知这种盐是硫酸铜，制取硫酸铜的最佳方案是用氧化铜与稀硫 酸反应制取，这种方法比浓硫酸与铜反应节省硫酸，并且不产 生污染环境的 SO2。实验步骤是：用适量水将浓硫酸稀释制 取稀硫酸，用氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜，将不锈钢 加入硫酸铜溶液中观察现象。,答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2 (2) 2Fe32e=2Fe2Cu2e=Cu2 (3)通入足量氯气将 Fe2氧化成Fe3；加入 CuO 调节 溶液的 pH3.24.7；过滤除去Fe(OH)3 (4) Cu

27、OH2SO4=CuSO4H2O、CuSO4Fe=FeSO4,Cu,不锈钢表面有紫红色物质生成,Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池是(,【变式训练】 4 ( 双 选 )某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3,)。,AD,A正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液 B正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液 C正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液 D正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液,解析：负极失去电子，故Fe为负极，正极的活泼性比Fe 差即可，电解质溶液为含有Fe3的溶液。,考点 3 电解原理与电极产物的判断 1电解原理,与外界电源正极相连阳极氧

28、化反应(失电子)阴离子,移向；,与外界电源负极相连阴极还原反应(得电子)阳离子,移向。,2两极放电顺序 (1)若阳极为活泼金属(金属活动性顺序表 Pt 之前金属)，则 金属失电子，电极被溶解；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则,溶液中阴离子失电子，阴离子放电顺序：S2IBrClOH 含氧酸根离子F。,(2)在阴极，阳离子放电，顺序与金属活动性顺序表相反： AgFe3Cu2H,3以惰性电极电解电解质溶液的类型,【例 4】(2011 年广东广州模拟，双选)如图 3217 所示， 电解未精制饱和食盐水(含有少量 Mg2)，在碳棒和铁片表面均 有气体生成，一段时间后铁片附近出现浑浊现象。下列叙述正,

29、确的是(,)。,A碳棒接直流电源的负极 B碳棒上发生氧化反应 C铁片上的电极反应式为： D铁片附近出现的浑浊物是Mg(OH)2,2Cl2e=Cl2,图 3217,思路指导：解题关键是根据信息判断外界电源的正、负极，,分析两个电极反应式。,答案：BD,解析：电解未精制饱和食盐水(含有少量Mg2)，两极均有 气体产生，应该生成氢气和氯气；铁片附近有浑浊物，说明铁 片上H放电，产生氢气的同时，水电离产生的OH与Mg2生 成Mg(OH)2沉淀，故铁片应与负极相连，电极反应式：2H 2e=H2；而碳棒则与正极相连，发生氧化反应。,【变式训练】 5(2011 年广东深圳联考，双选)已知外电路中，电子由 b

30、,极流向锌。有关图 3218 所示的装置分析合理的是(,)。,图 3218,A该装置中Cu极为正极 B当铜极的质量变化为32 g时，a极上消耗的O2在标准 Cb极反应的电极反应式为：H22e2OH=2H2O D一段时间后锌片质量减少,状况下的体积为5.6 L,答案：BC,解析：左池为燃料电池，右池为电解池；电子由b极流向 锌，说明b是原电池的负极，电极反应式：H22e2OH =2H2O，锌为电解池阴极，电极反应式：Cu22e=Cu， 故一段时间后锌片质量增加；根据电路中转移电子数相等： O2 2Cu4e，当阳极铜溶解32 g时，负极消耗0.25 mol氧气， 在标准状况下的体积为5.6 L。,

31、考向分析电化学知识是化学基本理论部分的一个重要内 容，也是历年高考考查的一个重点。电化学知识既可以综合学 科内的知识，如联系到：化学实验现象的判断和分析、定量实 验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、 化学计算等。也可以涉及到学科间的知识的运用，如联系到物 理学的“有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的 计算”等，还可以与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液 的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)等问题相联系。,从近几年广东高考命题来看，试题常以选择题居多，也可 能以填空、简答、实验、计算等形式命题。在第卷中主要是 结合题目设置与原电池或电解池相关的问题，例如原理

32、考查， 电极反应式书写，现象描述，计算等问题。,【典例】(2011 年广东茂名模拟)A、B、C、D 是常见不同 主族的短周期元素，它们的原子序数逐渐增大，A 元素原子最 外层电子数是内层电子数的 2 倍；其中只有 C 是金属元素，且 C 元素原子最外层电子数是 D 元素原子最外层电子数的一半； B 元素原子的最外层电子数比 D 元素原子最外层电子数少一 个；E 与 D 同主族，且 E 元素的非金属性比 D 强。,图 3219,(1)写出 A、B、E 三种元素的元素符号： A：_，B：_，E：_。 (2)如图 3219 所示：以 C 和 A 的单质为电极材料，两 池内的电解质溶液均为 D 的最高

33、价氧化物对应的水化物。a 中 A 为：_极，电池总反应的离子方程式为：_；b 中 A 上的电极反应式为：_，一段时间后 b 中的 pH_(填 “变大”、“变小”或“不变”)。,(3)工业利用 CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g),H0 反,应来制备合成氨的原料气，在 1 000 下，用高压水蒸气洗涤 混合气体，再经过处理后即可直接作为合成氨的原料气。高温、 高压处理的理由是_。,(4)汽车内燃机工作时产生的高温会引起 N2和O2的反应：,N2(g)O2(g) 2NO(g),，这是导致汽车尾气中含有 NO 的原因,之一，该反应在不同温度下的平衡常数 K 如下表： 该反应为_反应(填“放

34、热”或“吸热”)；T 时， 该反应化学平衡常数 K1，当c(N2)c(O2)c2(NO)111， 则可逆反应的反应速率(v)应满足的关系为_。,Av(正)v(逆) Cv(正)v(逆),Bv(正)v(逆) D无法确定,考查要点：本题以元素推断为入手点，进而考查了原电池 和电解池原理，电极方程式书写和 pH 的变化。(3)和(4)问则独 立考查了化学平衡的知识。,思路指导：元素推断是基础，进而分析原电池和电解池反,应。,解析：根据周期表中原子结构特点推断 A 为 C，B 为 N， C 为 Al，D 为 S，E 为 O；所以构成 C硫酸Al 原电池， 活泼金属铝作负极，总反应是铝与稀硫酸的反应；在电

35、解池中，,Al与负极相连不参加反应，阴极H放电，阳极OH放电，电 解实质是电解水，所以一段时间后硫酸溶液浓度变大，pH 变小。,答案：(1)C N,O,(2)正 2Al6H=2Al33H2 4OH4e=2H2OO2 变小 (3)高温有利于提高反应速率，高压水蒸气条件下 CO 转化 率增大，且二氧化碳在水中的溶解度也增大(答出两点即可) (4)吸热 D,【突破训练】 1(2011 年广东肇庆模拟)二甲醚(CH3OCH3)被称为 21 世 纪的清洁、高效能源。,(1)合成二甲醚反应一：,CO2(g),H247 kJ/mol。一定条件下该反应在密闭容器中,达到平衡后，要提高 CO 的转化率，可以采取

36、的措施是_(填 字母)。,A低温高压,B加催化剂,C体积不变充入 N2,D增加 CO 浓度,E分离出二甲醚,(2) 合 成 二 甲 醚 反 应 二 ：,H2O(g)。在某温度下，在 1 L 密闭容器中加入 CH3OH ，反应 到 10 分钟时达到平衡，此时测得各组分的浓度如下： 该温度的平衡常数为_。 10 min 内平均反应速率 v(CH3OH)_。,(3)图 32110 为绿色电源“二甲醚燃料电池” 的工作原 理示意图。该反应的还原剂是_(写名称)；若 b 电极的,_。,图 32110,反应式为：3O212e12H=6H2O，则a电极的反应式为：,解析：(3)二甲醚燃料电池，可燃物二甲醚为

37、还原剂，失电 子，氧气是氧化剂，得电子；电极方程式先写出反应物和产物， 再算出得失电子数，巧妙利用信息中质子交换膜配平方程式； 也可以写出总反应式，再减去正极反应式，即得负极反应式。,答案：(1)AE (2)4000.04 molL1min1 (3)二甲醚(CH3)2O12e3H2O=2CO212H (或C2H6O12e3H2O=2CO212H),离子浓度逐渐增大,题组一 原电池原理 1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,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,2如图 32111 所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处， 用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧,)。,杯中央滴入 CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是( A铁圈和银圈左右摇摆不定 B保持平衡状况 C铁圈向下倾斜,D银圈向下倾斜,图 32111,解析：构成原电池，铁作负极不断溶