高三化学一轮复习之自编电化学复习.docx
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高三化学一轮复习之自编电化学复习
高中化学一轮复习——化学反应原理之电化学
一、原电池原理和应用
1、概念:
把转化为能的装置叫做原电池。
组成条件:
①两个不同的电极②③电极用导线相连并插入电解液构成。
2、原电池的本质:
在装置中发生了一个自发进行的反应。
其中反应和反应分别在两极发生,剂作为原电池的负极,电子,发生反应,被。
3、电子流向:
外电路:
极——导线——极
内电路:
盐桥中离子移向负极的电解质溶液,盐桥中离子移向正极的电解质溶液。
4、电极反应:
以锌铜原电
池为例,书写电极反应式:
负极:
发生反应:
(较活泼金属)
正极:
发生反应:
(较不活泼金属)
总反应式:
5、正、负极的判断:
(1)从电极材料:
一般金属为负极;
(2)从电子的流动方向极流入极
(3)从电流方向
(4)根据电解质溶液内离子的移动方向流向正极,流向负极
(5)根据实验现象①质量的一极为负极
②质量或有生成的一极为正极
6、化学电源中电极的判断方法:
利用氧化还原的观点,剂作为原电池的负极。
7、燃料电池——利用可燃物燃烧这一氧化还原反应,在反应中一定作为负极。
书写电极反应式时,要注意溶液的酸碱性环境。
(1)以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。
当电解质溶液呈酸性时:
负极:
正极:
当电解质溶液呈碱性时:
负极:
正极:
当电解质溶液呈中性时:
负极:
正极:
无论电解质溶液什么性质,总反应都是。
(2)另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液
作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。
电池总反应式为:
CH4+
2O2+2KOH=K2CO3+3H2O(注:
由于是碱性环境,所以不会生成二氧化碳,而是生成了碳酸钾。
)
电极反应式为:
负极:
;
正极:
8.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的对比
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
形成条件
水膜性较强
水膜性很弱或为中性
负极反应
正极反应
发生情况
相对少,腐蚀速率较快
非常普遍,腐蚀速率一般较慢
联系
两种腐蚀交替发生,腐蚀为主
溶液中的相关反应
练习题:
1.氢镍电池是一种应用广泛的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。
氢镍电池的总反应为据此判断,下列叙述中正确的是()
A.电池放电时,H2是正极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,电池负极周围溶液的pH不断增大
2.在盛有FeCl3溶液的烧杯中放入用导线连接铁片和铜片,下列叙述正确的是()
A.正极电极反应:
Fe—2e-=Fe2+B.电子通过导线由铜片流向铁片
C.铁片上有铜析出D.正极附近有Fe2+生成
3、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:
在此电池放电时,负极上发生反应的物质是()
(A)Ag(B)Zn(OH)2(C)Ag2O(D)Zn
4、钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是()
(A)2H++2e-=H2(B)Fe2++2e-=Fe
(C)2H2O+O2+4e-=4OH-(D)Fe3++e-=Fe2+
5、镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知,该电池放电时的负极材料是()
A、Cd(OH)2B、Ni(OH)2C、CdD、NiO(OH)
6、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)
下列说法错误的是()
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为:
2MnO2(s)+H2O
(1)+2e—=Mn2O3(s)+2OH—(aq)
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过O.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
7、钢铁工业是国家工业的基础。
请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)工业用热还原法炼铁,写出由CO还原赤铁矿(主要成分为Fe2O3)的化学方程式:
____________________________________________。
(2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_____________。
充电
8、高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车。
总反应方程式如下:
放电
Ni(OH)2+M
NiOOH+MH
下列叙述正确的是()
A.放电时正极附近溶液的碱性增强
B.放电时负极反应为:
M+H2O+e-=MH+OH-
C.充电时阳极反应为:
NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
D.放电时每转移1mol电子,正极有1molNiOOH被氧化
二、电解池原理和应用
1、电解池:
叫电解池,也叫电解槽。
2、电解:
在的作用下,通过电解质溶液而在阴阳两极引起的反应过程。
3、放电:
当离子到达电极时,或电子,发生氧化还原反应的过程
4、电子流向:
电源负极连接电解池的极,电子由极流向极;电源正极连接电解池的极,电子由极流向极。
电解质溶液中,阳离子涌向极,阴离子涌向极。
5、电极名称及反应:
阳极:
与直流电源的相连的电极,发生反应
阴极:
与直流电源的相连的电极,发生反应
6、电解CuCl2溶液的电极反应:
阳极:
(发生反应)
阴极:
(发生反应)
总反应式:
7、溶液中的放电顺序问题
1、阴极区:
的离子先放电。
K+、Na+、Mg2+、Al3+…..Fe2+……H+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+
放电由到(阳离子的氧化性与金属活动性)
2、阳极区:
的离子先放电。
含氧酸根离子(SO42-CO32-NO32-等)、OH-、Cl-、Br-、I-、S2-、活性电极
放电由到
8、电解原理的应用
(1)氯碱工业——电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气
总反应的离子方程式:
阳极电极反应:
阴极电极反应:
如果在两极附近都滴加酚酞试液,极附近先变红,用必要的文字解释原因
例题1:
如右图所示,a、b是多孔石墨电极,某同学按图示装置进行
如下实验:
断开K2,闭合K1一段时间,观察到两只玻璃管内
都有气泡产生,此时断开K1,闭合K2,观察到电流计A
的指针有偏转。
1)断开K2,闭合K1时,a极上的电极反应式为:
2)断开K2,闭合K1一段时间,b极周围溶液的pH
3)断开K1,闭合K2时,阳离子向(填a或b)极移动
4)断开K1,闭合K2时,b极上的电极反应式为
例题2:
化学能和电能的相互转化,是能量转化的重要方式之一,右图两个实验装置是实现化学能和电能相互转化的装置。
(1)把化学能转化为电能的装置是(填“甲”或“乙”)
(2)④电极上的电极反应式为
,
(3)①电极上的电极反应式为 ,
检验该电极反应产物的方法是 。
(4)甲、乙两装置电极附近的溶液首先变红的电极分别是、(填序号);请用必要的文字解释甲装置中溶液先变红电极的变色原因:
。
(5)写出装置甲总反应的离子方程式。
2、电镀和电解法精炼铜——活性电极作阳极的电解池
(1)电镀——应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法
(2)电极、电解质溶液的选择:
阳极:
镀层金属,电子,成为进入溶液M—ne—=Mn+
阴极:
待镀金属(镀件):
溶液中的金属离子电子,成为金属原子,附着在金属表面Mn++ne—==M
电解质溶液:
含有金属离子的溶液做电镀液
铁表面镀铜的反应原理
阳极():
,
阴极():
电解液:
可溶性铜盐溶液,如CuSO4溶液
(3)电镀应用之一:
铜的精炼
阳极材料():
电极反应式;
阴极材料():
电极反应式
练习:
1)如果A、B为惰性电极,装置①中B电极的电极名称为,若极上析出红色固体,写出该电极的电极反应式
2)如果该装置为电解法精炼铜的装置,则A电极材料为,B电极材料为。
电化学练习题一
1.下图有关电化学的示意图正确的是()
A.B.C.D.
2.2008年10月8日,美籍华裔科学家钱永健获得2008年度诺贝尔化学奖。
16岁时,他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目,荣获“美国西屋科学天才奖”。
下列叙述正确的是()
A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B.将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连,正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀
C.合金的熔点都高于它的成分金属,合金的耐腐蚀性也都比其成分金属强
D.铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应:
Fe-3e-=Fe3+,继而形成铁锈
3.下图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序是()
A.4>2>1>3>5B.2>1>5>3>4
C.5>2>1>3>4D.4>3>1>2>5
4.关于下列装置说法正确的是()
A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B.装置②工作一段时间后,a极附近溶液的pH增大
C.用装置③精炼铜时,c极为粗铜
D.装置④中电子由Zn流向Fe,装置中有Fe2+生成
5.海水资源的利用具有非常广阔的前景。
(1)海水淡化的主要方法有(只写出1种即可)。
(2)海水中丰富的氯化钠是重要的化工原料,如电解饱和食盐水可以制备多种化工产品。
①用石墨电极电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式是。
②常温下,用石墨电极电解饱和食盐水,当阴极产生的气体体积为112mL(已折算为标准状况)时停止电解,此时溶液体积为1L,若忽略气体的溶解,最终溶液的pH约为,写出计算过程
。
6.氨是最重要的氮肥原料。
在课本里学到的合成氨技术
叫哈伯法,近一个世纪,合成氨需要高温高压似乎是天经地义了。
然而,最近有两位希腊化学家在《科学》杂志上发表文章说,在
常压下把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的
电解池(如右图),氢气和氮气便可在电极上合成氨,转化率竟然高达78%。
请根据以上材料回答下列问题:
(1)写出哈伯法合成氨的化学方程式:
;其反应条件中,符合平衡移动原理的反应条件是
(2)新法合成氨的电解池中能否用水溶液作电解质?
(填“能”、“不能”)
为什么?
(3)电解池中,阳极发生(填得或失)电子氧化反应,变价元素化合价(填升高或降低)
(4)新法合成氨中所用的电解质(如图中黑细点所示)能传导H+,试写出电极反应式和总反应式。
阳极:
;阴极___________________________
总反应式:
__________________________________。
7.
(1)在298K时,1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量1558.3kJ。
写出该反应的热化学方程式。
(2)利用该反应设计一个燃料电池:
用氢氧化钾溶液作电解质溶液,多孔石墨做电极,在电极上分别通入乙烷和氧气。
通入乙烷气体的电极应为极(填写“正”或“负”),该电极上发生的电极反应是(填字母代号)。
a.2C2H6—14e-+7O2===4CO2+6H2O
b.C2H6—14e-+18OH-===2CO32-+12H2O
c.O2+2H2O+4e-===4OH-
d.O2—4e-+4H+===2H2O
(3)在右图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为;如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,此时可观察到的现象是;若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入(填物质名称),其质量约为。
8.一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”,一个是“氧化反应式”,一个是“还原反应式”。
如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,可拆写为氧化反应式:
Cu-2e-Cu2+,还原反应式:
2Fe3++2e-2Fe2+。
并由此实现了化学能与电能的相互转化。
据此,回答下列问题:
(1)将反应Zn+2H+Zn2++H2↑拆写为两个“半反应式”:
其中,氧化反应式为:
。
(2)由题
(1)反应,设计成原电池如右图所示:
若电极a为Zn,电极b可选择材料:
(只填一种);
电解质溶液甲是;电极b处的电极反应式:
。
(3)由反应2H2+O22H2O,设计出以稀硫酸为电解质溶液的燃料电池,其电极反应式为:
负极,正极。
(4)以惰性材料为电极,电解100mLPH=6的硫酸铜溶液,当电解池内溶液的PH为1时,电极上析出的铜的质量为(忽略电解前后溶液体积的变化)。
9.燃料电池具有广阔的发展前途,科学家近年研制出一种微型的燃料电池,采用甲醇取代氢气做燃料可以简化电池设计,该电池有望取代传统电池。
某学生在实验室利用碱性甲醇燃料电池电解Na2SO4溶液。
请根据图示回答下列问题:
(1)图中a电极是(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。
该电极上发生的电极反应式为。
(2)碱性条件下,通入甲醇的一极发生的电极反应式为。
(3)当消耗3.36L氧气时(已折合为标准状况),理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是。
3、电冶金
(1)、电冶金:
使矿石中的金属阳离子获得电子,从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属,如钠、镁、钙、铝
(2)、电解氯化钠:
通电前,氯化钠高温下熔融:
NaCl==Na++Cl—
通直流电后:
阳极:
2Na++2e—==2Na
阴极:
2Cl——2e—==Cl2↑
7、电解本质:
电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程
☆规律总结:
电解反应离子方程式书写:
放电顺序:
阳离子放电顺序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阴离子的放电顺序
是惰性电极时:
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
是活性电极时:
电极本身溶解放电
注意先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属,则阳极反应为电极材料失去电子,变成离子进入溶液;若为惰性材料,则根据阴阳离子的放电顺序,依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。
电解质水溶液点解产物的规律
类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
分解电解质型
电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
HCl
CuCl2
---
CuCl2
放H2生成碱型
阴极:
水放H2生碱
阳极:
电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
HCl
放氧生酸型
阴极:
电解质阳离子放电
阳极:
水放O2生酸
CuSO4
电解质和水
生成新电解质
减小
氧化铜
电解水型
阴极:
4H++4e-==2H2↑
阳极:
4OH--4e-=O2↑+2H2O
NaOH
水
增大
增大
水
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
上述四种类型电解质分类:
(1)电解水型:
含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐
(2)电解电解质型:
无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)
(3)放氢生碱型:
活泼金属的无氧酸盐
(4)放氧生酸型:
不活泼金属的含氧酸盐
二、电解原理的应用
☆规律总结:
原电池、电解池、电镀池的判断规律
(1)若无外接电源,又具备组成原电池的三个条件。
①有活泼性不同的两个电极;②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里;③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应(有时是与水电离产生的H+作用),只要同时具备这三个条件即为原电池。
(2)若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阴极为金属,阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时,则为电镀池。
(3)若多个单池相互串联,又有外接电源时,则与电源相连
接的装置为电解池成电镀池。
若无外接电源时,先选较活泼金属电极为原电池的负极(电子输出极),有关装置为原电池,其余为电镀池或电解池。
☆ 原电池,电解池,电镀池的比较
性质类别
原电池
电解池
电镀池
定义
(装置特点)
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一侧层其他金属
反应特征
自发反应
非自发反应
非自发反应
装置特征
无电源,两级材料不同
有电源,两级材料可同可不同
有电源
形成条件
活动性不同的两极
电解质溶液
形成闭合回路
两电极连接直流电源
两电极插入电解质溶液
形成闭合回路
1镀层金属接电源正极,待镀金属接负极;2电镀液必须含有镀层金属的离子
电极名称
负极:
较活泼金属
正极:
较不活泼金属(能导电非金属)
阳极:
与电源正极相连
阴极:
与电源负极相连
名称同电解,但有限制条件
阳极:
必须是镀层金属
阴极:
镀件
电极反应
负极:
氧化反应,金属失去电子
正极:
还原反应,溶液中的阳离子的电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀)
阳极:
氧化反应,溶液中的阴离子失去电子,或电极金属失电子
阴极:
还原反应,溶液中的阳离子得到电子
阳极:
金属电极失去电子
阴极:
电镀液中阳离子得到电子
电子流向
负极→正极
电源负极→阴极
电源正极→阳极
同电解池
溶液中带电粒子的移动
阳离子向正极移动
阴离子向负极移动
阳离子向阴极移动
阴离子向阳极移动
同电解池
联系
在两极上都发生氧化反应和还原反应
2.用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下图所示。
下列说法中,正确的是()
A.燃料电池工作时,正极反应为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
B.a极是铁,b极是铜时,b极逐渐溶解,a极上有铜析出
C.a极是粗铜,b极是纯铜时,a极逐渐溶解,b极上有铜析出
D.a、b两极均是石墨时,在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等
6.被称之为“软电池”的纸质电池,采用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在
其另一边镀二氧化锰。
在纸内是离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。
电池总反应为:
Zn+2MnO2十H2O=ZnO+2MnO(OH)。
下列说法正确的是
A.该电池的正极为锌
B.电池正极反应式为:
2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)十2OH-
C.当0.lmolZn完全溶解时,流经电解液的电子个数为1.204×l023
D.该电池反应中二氧化锰起催化作用
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