精品学案备考高考化学复习辅导讲义 专题06 电化学.docx
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精品学案备考高考化学复习辅导讲义专题06电化学
专题06电化学
一、原电池的工作原理及应用
(1)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。
( )
(2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强。
( )
(3)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反应。
( )
(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。
( )
(5)电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用,是因为铜导线价格高,尽量节省成本。
( )
(6)原电池内部阳离子移向负极。
( )
(7)带盐桥的原电池中,可用金属代替盐桥。
( )
【答案】
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)×
二、电池电极反应式或总反应式的书写
1.铝—镍电池(负极—Al,正极—Ni,电解液—NaCl溶液、O2)
负极:
4Al-12e-===4Al3+;
正极:
3O2+6H2O+12e-===12OH-;
总反应式:
4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3。
2.镁—铝电池(负极—Al,正极—Mg,电解液—KOH溶液)
负极:
2Al+8OH--6e-===2
AlO2-+4H2O;
正极:
6H2O+6e-===3H2↑+6OH-;
总反应离子方程式:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO2-+3H2↑。
3.锂电池(负极—Li,正极—石墨,电解液—LiAlCl4—SOCl2)
已知电池总反应式:
4Li+2SOCl2===SO2↑+4LiCl+S,则
负极:
4Li-4e-===4Li+;
正极:
2SOCl2+4e-===SO2↑+S+4Cl-。
4.铁—镍电池(负极—Fe,正极—NiO2,电解液—KOH溶液)
已知Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2,则:
负极:
Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2;
正极:
NiO2+2H2O+2e-===Ni(OH)2+2OH-。
阴极:
Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-;
阳极:
Ni(OH)2-2e-+2OH-===NiO2+2H2O。
5.LiFePO4电池(正极—LiFePO4,负极—Li,含Li+导电固体为电解质)
已知FePO4+Li
LiFePO4,则
负极:
Li-e-===Li+;
正极:
FePO4+Li++e-===LiFePO4。
阴极:
Li++e-===Li;
阳极:
LiFePO4-e-===FePO4+Li+。
6.高铁电池(负极—Zn,正极—石墨,电解质为浸湿的固态碱性物质)
已知:
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,则:
负极:
3Zn-6e-+6OH-===3Zn(OH)2;
正极:
2FeO42-+6e-+8H2O===2Fe(OH)3+10OH-。
阴极:
3Zn(OH)2+6e-===3Zn+6OH-;
阳极:
2Fe(OH)3-6e-+10OH-===2FeO42-+8H2O。
7.氢氧燃料电池
(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)
负极:
2H2-4e-+4OH-===4H2O;
正极:
O2+2H2O+4e-===4OH-;
总反应式:
2H2+O2===2H2O。
(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
负极:
2H2-4e-===4H+;
正极:
O2+4H++4e-===2H2O;
总反应式:
2H2+O2===2H2O。
(3)电解质是NaCl溶液(中性电解质)
负极:
2H2-4e-===4H+;
正极:
O2+2H2O+4e-===4OH-;
总反应式:
2H2+O2===2H2O。
8.甲烷燃料电池(铂
为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种)
(1)电解质是熔融碳酸盐(K2CO3或Na2CO3)
正极:
2O2+8e-+4CO2===4CO32-;
负极:
CH4-8e-+4CO32-===5CO2+2H2O;
总反应式:
CH4+2O2===CO2+2H2O。
(2)酸性电解质(电解液为H2SO4溶液)
正极:
2O2+8e-+8H+===4H2O;
负极:
CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+;
总反应式:
CH4+2O2===CO2+2H2O。
(3)碱性电解质(电解液为KOH溶液)
正极:
2O2+8e
-+4H2O===8OH-;
负极:
CH4-8e-+10OH-===CO32-+7H2O;
总反应式:
CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O。
9.甲醇燃料电池
(1)碱性电解质(铂为两极、电解液为KOH溶液)
正极:
3O2+12e-+6H2O===12OH-;
负极:
2CH3OH-12e-+16OH-===2CO32-+12H2O;
总反应式:
2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O。
(2)酸性电解质(铂为两极、电解液为H2SO4溶液)
正极:
3O2+12e-+12H+===6H2O;
负极:
2CH3OH-12e-+2H2O===12H++2CO2;
总反应式:
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。
三、电解池电极反应式的书写
1.用惰性电极电解下列溶液
(1)NaCl溶液
阴极:
2H++2e-===H2↑;
阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑;
总反应式:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
(2)CuSO4溶液
阴极:
2Cu2++4e-===2Cu;
阳极:
4OH--4e-===2H2O+O2↑;
总反应式:
2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑。
2.用惰性电极电解下列熔融态物质
(1)MgCl2
阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑;
阴极:
Mg2++2e-===Mg;
总反应式:
MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑。
(2)Al2O3
阳极:
6O2--12e-===3O2↑;
阴极:
4Al3++12e-===4Al;
总反应式:
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑。
3.用铜作电极电解下列溶液
(1)H2O
阴极:
2H++2e-===H2↑;
阳极:
Cu-2e-===Cu2+;
总反应式:
Cu+2H2O
Cu(OH)2↓+H2↑。
(2)H2SO4溶液
阴极:
2H++2e-===H2↑;
阳极:
Cu-2e-===Cu2+;
总反应式:
Cu+H2SO4
CuSO4+H2↑。
(3)NaOH溶液
阴
极:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-;
阳极:
Cu-2e-+2OH-===Cu(OH)2↓;
总反应式:
Cu+2H2O
Cu(OH)2↓+H2↑。
4.用Al作电极电解下列溶液
(1)H2SO4溶液
阴极:
6H++6e-===3H2↑;
阳极:
2Al-6e-===2Al3+;
总反应式:
2Al+3H2SO4
Al2(SO4)3+3H2↑。
(2)NaOH溶液
阴极:
6H2O+6e-===3H2↑+6OH-;
阳极:
2Al-6e-+8OH-===2AlO
+4H2O;
总反应式:
2Al+2H2O+2NaOH
2NaAlO2+3H2↑
。
四、电解原理的应用
(1)Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑可以设计成电解池,但不能设计成原电池。
( )
(2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。
( )
(3)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
( )
(4)电解是把电能转变成化学能。
( )
(5)电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化。
( )
(6)任何水溶液电解时,必将导致氧化还原反应。
( )
【答案】
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√
1.化学能与电能转化
2.金属腐蚀
1.原电池中的“3”个方向
(1)电子方向:
电子从负极流出经外电路流入正极;
(2)电流方向:
电流从正极流出经外电路流入负极;
(3)离子的迁移方向:
电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。
2.原电池正、负极判断的“五个角度”
3.“三步”突破原电池电极反应式、总反应式的书写
4.电解池中电极反应式的书写步骤
5.有关电化学定量计算的方法
(1)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。
(2)守恒法计算。
用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算,其依据是电路中转移的
电子数相等。
6.金属腐蚀快慢的判断
7.理解充、放电,准确剖析电化学原理
(1)对于可充电电池,放电时为原电池,符合原电池工作原理,负极发生氧化反应,正极发生还原反应;外电路中电子由负极流向正极,内
电路中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
(2)可充电电池充电时为电解池,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;充电时电池的“+”极与外接直流电源的正极相连,电池的“-”极与外接直流电源的负极相连。
8.燃料电池电极反应式的书写方法
根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应有所不同,其实,我们只要熟记以下四种情况:
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式:
O2+4H++4e-===2H2O。
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式:
O2+2H2O+4e-===4OH-。
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式:
O2+4e-===2O2-。
(4)熔融碳酸盐(如:
熔融K2CO3)环境下电极反应式:
O2+2CO2+4e-===2CO32-。
再根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式:
电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系:
电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式。
电池负极反应式=电池的总反应式-电池正极反应式,注意在将两个反应式相减时,要约去正极的反应物O2。
过关练习:
1.如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能,下列说法中一定正确的是
A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动
B.与X相连接是用电器标有“+”的接线柱
C.M电极反应式:
(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-===6nCO2↑+24nH+
D.当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时,N电极产生134.4LN2(标况下)
2.利用右图装置实现钢铁的电化学防护,下列说法错误的是
A.K连N,X极发生氧化反应
B.K连N,称外接电流的阴极保护法
C.K连M,X为Zn时,铁不易被腐蚀
D.K连M,铁上电极反应为2H++2e→H2↑
3.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,电解液内部OH-向负极移动
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0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
4.H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。
反应原理为:
2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)H=-632kJ·mol-1。
右图为质子膜H2S燃料电池的示意图。
下列说法不正确的是
A.电路中每流过2mol电子,电池内部释放316kJ热能
B.每34gH2S参与反应,有2molH+经质子膜进入正极区
C.电极a为电池的负极
D.电极b上发生的电极反应为:
O2+4e-+4H+=2H2O
5.H3BO3(一元弱酸)可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备,其工作原理如图,下列叙述错误的是
A.M室发生的电极反应式为:
2H2O-4e-=O2↑+4H+
B.N室中:
a%>b%
C.理论上每生成1mol产品,阴极室可生成标准状况下5.6L气体
D.b膜为阴膜,产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸
过关练习参考答案:
1.如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能,下列说法中一定正确的是
A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动
B.与X相连接是用电器标有“+”的接线柱
C.M电极反应式:
(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-===6nCO2↑+24nH+
D.当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时,N电极产生134.4LN2(标况下)
【答案】C
2.利用右图装置实现钢铁的电化学防护,下列说法错误的是
A.K连N,X极发生氧化反应
B.K连N,称外接电流的阴极保护法
C.K连M,X为Zn时,铁不易被腐蚀
D.K连M,铁上电极反应为2H++2e→H2↑
【答案】D
3.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,电解液内部OH-向负极移动
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0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
【答案】C
【解析】A、锌的化合价升高,失去电子,电解液内部OH-向负极移动,A正确;B、负极失去电子,正极得到
电子,则根据总反应式可判断正极是二氧化锰得到电子,电极反应式为2MnO2(s)+H2O
(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq),B正确;C、电池工作时,电子从负极经
外电路流向正极,C错误;D、总的反应式可知消耗0.2mol电子时负极消耗0.1mol锌,则消耗锌的质量0.1mol×65g/mol=6.5g,D正确,答案选C。
4.H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。
反应原理为:
2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)H=-632kJ·mol-1。
右图为质子膜H2S燃料电池的示意图。
下列说法不正确的是
A.电路中每流过2mol电子,电池内部释放316kJ热能
B.每34gH2S参与反应,有2molH+经质子膜进入正极区
C.电极a为电池的负极
D.电极b上发生的电极反应为:
O2+4e-+4H+=2H2O
【答案】A
【解析】A.根据方程式,电路中每流过2mol电子,有1molH2S发生反应,电池内部释放316kJ的总能量,部分以电能的形式发出,部分以其他形式的能量发出,A错误;B.34gH2S的物质的量为1mol,根据方程式,有2molH+经质子膜进入正极区,与氧气结合生成水,B正确;C.该电池属于燃料电池,通入燃料的为负极,通入空气或氧气的为正极,故电极a为电池的负极,C正确;D.根据图示,酸性条件下,O2在此极上得电子变为-2价的化合物水,电极b上发生的电极反应为:
O2+4H++4e
=2H2O,D正确;答案选A。
5.H3BO3(一元弱酸)可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备,其工作原理如图,下列叙述错误的是
A.M室发生的电极反应式为:
2H2O-4e-=O2↑+4H+
B.N室中:
a%>b%
C.理论上每生成1mol产品,阴极室可生成标准状况下5.6L气体
D.b膜为阴膜,产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸
【答案】C
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