独家高考化学一轮讲练析精品学案第24讲 电化学基础文档格式.docx
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判断金属腐蚀快慢的规律:
(1)电解原理引起的腐蚀>
原电池原理引起的腐蚀>
化学腐蚀>
有防护腐蚀措施的腐蚀;
(2)同种金属的腐蚀在强电解质中>
弱电解质中>
非电解质中;
(3)活泼性不同的两金属,活泼性差别越大,腐蚀越快;
(4)对同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。
防止金属腐蚀主要有改变金属的成分、在金属表面覆盖保护层及电化学保护法等。
五、电解是使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在两极上发生氧化还原反应,把电能转化为化学能的过程。
其装置叫电解池,常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液(或熔融电解质)构成。
1、阴极:
(阴极电极材料的本身受到保护,不参与反应)应是溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原,在阴极得电子的难易顺序为:
Ag+>
Fe3+>
Cu2+>
(H+)>
Pb2+>
Sn2+>
Fe2+>
Zn2+>
A13+>
Mg2+>
Na+。
当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时,顺序要有相应的变动(当溶液中H+只来自于水电离时,H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间)。
2、阳极:
①如果用惰性电极(如Pt、Au、石墨等)做阳极,则溶液中较易失电子的阴离子在阳极上失电子而被氧化。
②如果用活泼金属做阳极,则阳极依金属活泼性强弱的顺序本身失电子被氧化成为阳离子进入溶液,失电子能力顺序:
K>
Ca>
Na>
…>
Hg>
Ag>
S2->
I->
Br->
Cl->
OH->
NO3->
SO42->
F-。
六、酸、碱、盐溶液的电解规律(惰性电极做阳极)
1、电解水型:
含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐溶液。
如:
NaOH溶液、H2SO4溶液。
2、分解电解质型:
无氧酸、不活泼金属无氧酸盐溶液(HF、氟化物除外)。
HCl、CuCl2溶液。
3、放H2生碱型:
活泼金属无氧酸盐溶液(F-除外)。
NaCl溶液。
4、放O2生酸型:
不活泼金属含氧酸盐溶液。
CuSO4溶液。
电解后判断溶液pH的变化:
先分析原溶液的酸碱性,再看电极产物:
①如果只产生H2而没有O2,则pH变大;
②如果只产生O2而无H2,则pH变小;
③如果既产生O2又有H2,a.若原溶液呈酸性则pH减小,b.若原溶液呈碱性pH增大,c.若原溶液呈中性pH不变,如果既无O2产生也无H2产生,则溶液的pH均趋于7。
七、电解有关计算:
可根据电解方程式或电极反应式列比例式求解;
还可利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。
基础过关
第1课时原电池
一、原电池的工作原理
1.定义:
将化学能转化为电能的装置称为原电池
2.形成条件
(1)具有活动性不同的电极
(2)具有电解质溶液
(3)具有(导线相连组成)闭合回路。
3.电极判断
负极:
失电子的电极(较活泼的金属)
正极:
得电子的电极(较不活泼的金属或非金属)
4.电极反应
失电子——氧化反应
得电子——还原反应
5.能量转化:
化学能转化为电能(提供电流)
外电路电子移动方向:
负极→正极;
电流方向:
正极→负极
二、化学电池
1.锌锰干电池
负极Zn+2OH-→Zn(OH)2+2e-
正极2MnO2(S)+H2O(l)+2e-→Mn2O3+2OH-
电池反应为:
Zn+2MnO2+H2O==Zn(OH)2+Mn2O3
2.铅蓄电池
负极Pb+
PbSO4+2e-
正极PbO2+4H++
+2e-PbSO4+2H2O
电池反应PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O
3.氢氧燃料电池(以KOH为电解质溶液)
负极2H2+4OH-→4H2O+4e-
正极O2+2H2O+4e-→4OH-
电池反应2H2+O2==2H2O
三、金属的腐蚀与防腐
1.金属腐蚀分类
化学腐蚀:
腐蚀过程中无电流产生
电化学腐蚀:
腐蚀过程中有电流产生
2.钢铁腐蚀的电化学原理
(1)析氢腐蚀(酸性较强环境中)
Fe→Fe2++2e-
2H++2e-→H2↑
电池反应为Fe+2H+==Fe2++H2↑
(2)吸氧腐蚀(中性或酸性很弱环境中)
Fe→Fe2++2e-
2H2O+O2+4e—→4OH-
电池反应为2Fe+O2+2H2O==Fe(OH)2
3.金属的保护
(1)在金属表面覆盖保护层(如油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀、钝化等)
(2)电化学保护法
(3)改变金属的内部组织结构
四、方法突破
(一)原电池的判定
1.先分析有无外接电源,有外接电源的是电解池,无外接电源的可能为原电池;
然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是四看:
(1)看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)
(2)看溶液——两极插在溶液中
(3)看回路——形成闭合回路或两极直接接触
(4)看本质——有无氧化还原发生
2.多池相连,但无外接电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看作电解池
(二)原电池正、负极的确定
1.由两极的相对活泼性确定:
相对活泼性较强的金属为负极,一般地,负极材料与电解质溶液要能发生反应。
2.由电极变化情况确定:
某一电极若不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,则此电极为负极;
若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变,该电极发生还原反应,则此电极为正极,燃料电池除外。
(三)电极反应式的书写
1.如果题目给定的是图示装置,先分析正、负电极,再根据正、负极反应规律去写电极反应式;
2.如果题目给定的是总反应式,可分析此反应中的氧化反应或还原反应,再选择一个简单变化情况去写电极反应式,另一极的电极反应式可以直接写或将各反应式看作数学中的代数式,用总反应式减去已写出的电极反应式,即得出结果。
3.注意:
看清楚“充电、放电”的方向,放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解池原理。
(四)金属腐蚀的快慢。
一般说来可用来下列原则判断:
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
典型例题
【例1】
(2010全国卷1)右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。
电池的一个点极由有机光敏燃料(S)涂覆在
纳米晶体表面制成,另一电极由导电玻璃镀铂构成,电池中发生的反应为:
(激发态)
下列关于该电池叙述错误的是:
A.电池工作时,是将太阳能转化为电能
B.电池工作时,
离子在镀铂导电玻璃电极上放电
C.电池中镀铂导电玻璃为正极
D.电池的电解质溶液中I-和I3-的浓度不会减少
【解析】B选项错误,从示意图可看在外电路中电子由负极流向正极,也即镀铂电极做正极,发生还原反应:
I3-+2e-=3I-;
A选项正确,这是个太阳能电池,从装置示意图可看出是个原电池,最终是将光能转化为化学能,应为把上面四个反应加起来可知,化学物质并没有减少;
C正确,见B选项的解析;
D正确,此太阳能电池中总的反应一部分实质就是:
I3-
3I-的转化(还有I2+I-
I3-),另一部分就是光敏有机物从激发态与基态的相互转化而已,所有化学物质最终均不被损耗!
【答案】B
【命题意图】考查新型原电池,原电池的两电极反应式,电子流向与电流流向,太阳能电池的工作原理,原电池的总反应式等,还考查考生变通能力和心理素质,能否适应陌生的情境下应用所学知识解决新的问题等
【点评】本题立意很好,但是考查过为单薄,而且取材不是最新的,在3月份江苏省盐城市高三第二次调研考试化学试题第17题(3)问,与此题极为相似的模型,这对一些考生显得不公平!
【例2】
(2010浙江卷,9)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为:
2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe有关该电池的下列中,正确的是
A.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为:
2Li+FeS=Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+
D.充电时,阴极发生的电极反应式为:
试题解析:
本题涵盖电解池与原电池的主体内容,涉及电极判断与电极反应式书写等问题。
根据给出的正极得电子的反应,原电池的电极材料Li-Al/FeS可以判断放电时(原电池)负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+。
A、Li和Al分别是两极材料。
B、应有Al的参加。
D、应当是阳极失电子反应。
本题答案:
C
教与学提示:
原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。
电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。
原电池的教学可以从原电池反应的总反应式:
可以自发进行的氧化还原反应,负极反应(因负极就是参加反应的电极)开始。
电解池的教学要从外加电源的正负极,分析阳极(活性电极时本身参加反应)开始,最终获得被进行的氧化还原反应。
简单记住:
沸(负)羊(阳)羊(氧化)。
【例3】
(2010广东理综卷,23)铜锌原电池(如图9)工作时,下列叙述正确的是
A正极反应为:
Zn—2e-=Zn2+
B电池反应为:
Zn+Cu2+=Zn2++CU
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
解析:
Zn是负极,故A错;
电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同,故B正确;
根据闭合回路的电流方向,在外电路中,电子由负极流向正极,故C正确;
在溶液中,阳离子往正极移动,故D错误。
答案:
BC
【例4】
(2010福建卷,11)
铅蓄电池的工作原理为:
研读右图,下列判断不正确的是
A.K闭合时,d电极反应式:
B.当电路中转移0.2mol电子时,I中消耗的
为0.2mol
C.K闭合时,II中
向c电极迁移
D.K闭合一段时间后,II可单独作为原电池,d电极为正极
【解析】答案:
本题考查电化学(原电池、电解池)的相关知识
K闭合时Ⅰ为电解池,Ⅱ为
电解池,Ⅱ中发生充电反应,d电极为阳极发生氧化反应,其反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-所以A正确。
在上述总反应式中,得失电子总数为2e-,当电路中转移0.2mol电子时,可以计算
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