第八專題電化學

1、第八專題電化學第1頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 1(2011年廣東)某小組為研究電化學原理，設(shè)計如下圖所示的裝置。下列敘述不正確的是()。 Aa 和 b 不連接時，鐵片上會有金屬銅析出 Ba 和 b 用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu22e=Cu C無論 a 和 b 是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色 Da 和 b 分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時， Cu2向銅電極移動第2頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 解析：若a和b不連接，則不能構(gòu)成原電池，單質(zhì)鐵直接與Cu2發(fā)生氧化還原反應(yīng)而置換出銅，A正確；若a和b用導(dǎo)線連接，

2、則構(gòu)成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，電極反應(yīng)式分別為Fe2e=Fe2、Cu22e=Cu，B正確；由A、B分析可知，C正確；若a和b分別連接直流電源正、負極，則構(gòu)成電解池，此時銅作陽極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極運動，D錯誤。 答案：D第3頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一2(2010 年廣東，雙選)銅鋅原電池(如下圖)工作時，下列敘述正確的是()。A正極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2B電池反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2CuC在外電路中，電子從負極流向正極D鹽橋中的 K移向 ZnSO4 溶液第4頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 解析：該電

3、池中Zn為負極，電極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，Cu為正極，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，A項錯誤；電池總反應(yīng)為ZnCu2=Zn2Cu，B項正確；原電池工作時，外電路中電子由負極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極，C項正確；負極上由于Zn放電，ZnSO4溶液中Zn2的濃度增大，故鹽橋中的Cl移向ZnSO4溶液，D項錯誤。 答案：BC第5頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 3(2009年廣東)可用于電動汽車的鋁空氣燃料電池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()。 A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液時，正極反應(yīng)都為：O22

4、H2O4e=4OH B以 NaOH 溶液為電解液時，負極反應(yīng)為：Al3OH3e=Al(OH)3 C以 NaOH 溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變 D電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極第6頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 解析：無論是 NaOH 還是 NaCl，在正極上都是O2得到電子被還原，A正確；生成的 Al(OH)3 是兩性氫氧化物，還能與NaOH 發(fā)生反應(yīng)生成 ，使pH減小，B、C錯誤；原電池中，電子在外電路是由負極流向正極，D錯誤。 答案：A第7頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一4(2009 年廣東，雙選)出土的錫

5、青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl 覆蓋在其表面。下列說法正確的是()。A錫青銅的熔點比純銅高B在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護作用C錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快D生成 Cu2(OH)3Cl 覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應(yīng)過程第8頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一解析：合金的兩大特性是硬度大，熔點低于成分金屬的熔點，A 錯；由于金屬錫比銅活潑，因此錫對銅具有保護作用，其原理相當于犧牲陽極的陰極保護法，B 正確；根據(jù)電化學腐蝕的原理可知 C 正確；在電化學腐蝕過程中有新物質(zhì)生成，屬于化學變化，D 錯。答案：BC第9頁，共38頁，2022

6、年，5月20日，1點31分，星期一5(2012 年廣東改編)碘也可用作心臟起搏器電源鋰碘電池的材料，該電池反應(yīng)為：2Li(s)I2 (s)=2LiI(s)。碘電極作為該電池的_極。解析：I2(s)在反應(yīng)中碘元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，作正極。正第10頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一電化學知識是高考的必考內(nèi)容，主要考查電極反應(yīng)式的書寫，電極名稱、電子流向及離子遷移方向的判斷，利用原電池與電解池的工作原理解答金屬腐蝕與防護問題。預(yù)測 2013 年高考電化學知識仍會以判斷電極名稱和書寫電池的電極反應(yīng)式為主要出題方向。第11頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星

7、期一1原電池與電解池的電極名稱、電極反應(yīng)與電子流向的判斷(1)原電池：把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置(無外接電源)。第12頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一第13頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一(2)電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置(有外接電源)。第14頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一2完成下列幾種常見化學電池的電極與電池反應(yīng)例如：(1)堿性鋅錳干電池。負極反應(yīng)：_；正極反應(yīng)：_；總反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。(2)鉛蓄電池。負極材料：_，正極材料：_?？偡磻?yīng)：_。Zn2OH2e=Zn(OH)2Pb

8、PbO2PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O第15頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一(3)氫氧燃料電池。電池酸性堿性負極反應(yīng)式正極反應(yīng)式總反應(yīng)式2H2O2= 2H2O2H24e= 4H2H24OH4e= 4H2OO24H4e= 2H2OO22H2O4e= 4OH第16頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 3.金屬的腐蝕與防護(以鋼鐵為例) (1)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕(微型原電池反應(yīng))。 負極(Fe)電極反應(yīng)式：Fe2e= Fe2。 吸氧腐蝕的電池反應(yīng)： 2FeO22H2O = Fe(OH)2。 影響鐵銹蝕速率的主要因素有：_、_、_等。 (2)

9、工業(yè)上防止鋼鐵銹蝕的方法。 加一層_，如_、_、_等保護膜材料。 制成鐵合金，如_。 犧牲_的保護法、外加電源(接負極)_的保護法等。 氧氣水溫度保護膜油漆塑料金屬不銹鋼陽極陰極第17頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一原電池及其原理應(yīng)用 例1(2012年福建)將下圖所示實驗裝置的K閉合，下列判斷正確的是()。 ACu電極上發(fā)生還原反應(yīng) B電子沿ZnabCu路徑流動 C片刻后甲池中c(SO42-)增大 D片刻后可觀察到濾紙b點變紅色第18頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 解析：K閉合時，Zn作負極，Cu作正極構(gòu)成原電池，則a為陰極，b為陽極，電解飽和

10、硫酸鈉溶液。B項，在電解池中電子不能流入電解質(zhì)溶液中，錯誤；C項，甲池中硫酸根離子沒有放電，所以濃度不變，錯誤；D項，b為陽極，OH放電，使得b附近溶液顯酸性，不能使酚酞變紅，錯誤。 答案：A第19頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一【觸類旁通】1下列實驗中均使用了銅電極，根據(jù)實驗內(nèi)容指出銅電極的名稱：(1)銅鋅原電池中銅作_；(2)在鍍件上電鍍銅時用金屬銅作_；(3)用電解法精煉粗銅時粗銅作_；(4)電解稀硫酸制 H2、O2時銅作_。正極陽極陽極陰極第20頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 2(1)(2012年全國改編)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種

11、強氧化劑，可作為高容量電池材料，與MnO2Zn電池類似，K2FeO4Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為：_，該電池總反應(yīng)的離子方程式為：_。(提示：生成物中的Fe顯3價) (2)(2012年江蘇節(jié)選)鋁電池性能優(yōu)越，AlAgO 電池可用作水下動力電源，其原理如下圖所示。該電池反應(yīng)的化學方程式為：_。第21頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一第22頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 1有關(guān)原電池問題的一般解題思路是根據(jù)電極材料的活潑性判斷出正、負極電極反應(yīng)的類型(氧化反應(yīng)、還原反應(yīng))電極反應(yīng)式原電池反應(yīng)方程式。 2有

12、關(guān)原電池的判斷方法：只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才可能被設(shè)計成原電池。 (1)依據(jù)原電池的形成條件判斷裝置，主要是“四看”：看電極兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)； 看溶液兩極插入電解質(zhì)溶液中； 看回路形成閉合回路或兩極直接接觸； 看本質(zhì)有無自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 (2)多池相連，但無外接電源時，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看作電解池。第23頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一3原電池正、負極的確定。(1)由兩極的相對活潑性確定：活潑性相對較強的金屬為負極。一般地，負極材料與電解質(zhì)溶液要能發(fā)生反應(yīng)。(2)由電極變化情況確定：某一電極若不斷溶

13、解或質(zhì)量不斷減少，該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，則此電極為負極；若某一電極上有氣體產(chǎn)生、電極的質(zhì)量不斷增加或不變，該電極發(fā)生還原反應(yīng)，則此電極為正極；燃料電池除外。第24頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一4書寫電極反應(yīng)式的有關(guān)注意事項。(1)若有題給反應(yīng)式時，先分析反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，再簡單變化寫出其中一個電極反應(yīng)式，另一電極反應(yīng)式可以直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得出結(jié)果。(2)考慮產(chǎn)物在不同酸、堿性環(huán)境下的穩(wěn)定性，如堿性條件下生成的 H、Cu2等能與 OH反應(yīng)。(3)注意“充電、放電”的方向，放電的過程應(yīng)用原電池原理，充電的過

14、程應(yīng)用電解池原理。第25頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一電解原理及其應(yīng)用例 2(2012 年重慶節(jié)選)人工腎臟可用間接電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如下圖所示。第26頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一(1)電源的負極為_(填“A”或“B”)。(2)陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為_、_。 解析：(1)根據(jù)電極產(chǎn)物H2、 Cl2可知A為電源正極，B為電源負極。 (2)陰極：2H2e= H2，陽極：2Cl2e=Cl2；陽極生成的Cl2與尿素進一步反應(yīng)：CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl，CO(NH2)2 最終轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2、N2，達到除去代

15、謝產(chǎn)物 CO(NH2)2 的目的。答案： (1)B(2)2Cl2e=Cl2CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl第27頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一【觸類旁通】 3(2012年天津節(jié)選)X、Y、Z、M、G五種元素分屬三個短周期，且原子序數(shù)依次增大。X、Z同主族，可形成離子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3兩種分子。請回答下列問題： 熔融狀態(tài)下，Z的單質(zhì)和 FeG2能組成可充電電池(裝置示意圖如下)，反應(yīng)原理為：2ZFeG2 Fe2ZG 放電時，電池的正極反應(yīng)式為：_； 充電時，_(寫物質(zhì)名稱)電極接電源的負極；該電池的電解質(zhì)為_。第28頁，共3

16、8頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一 解析：根據(jù)題給條件易推斷出：X、Y、Z、M、G元素和ZX、MY2、MY3分別是H、O、Na、S、Cl、NaH、SO2、SO3。 答案：Fe22e=Fe 鈉 Al2O3 第29頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一1有關(guān)電解池的判斷方法：非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)在有外接電源時可能被設(shè)計為電解池。(1)電解池裝置常由直流電源、兩個電極、導(dǎo)線及電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì)) 形成閉合回路構(gòu)成。(2)多池相連無外接電源時，兩極活潑性差異小的池為電解池。第30頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一2電極產(chǎn)物的判斷。 (1)陰極

17、產(chǎn)物的判斷：直接根據(jù)溶液中陽離子放電順序判斷，電解金屬活動順序表中鋁前金屬的鹽溶液(或堿溶液)時，水電離出來的氫離子在陰極上放電。陽離子放電順序：AgHg2 Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2H(水)Al3Mg2 NaCa2K。 (2)陽極產(chǎn)物的判斷：金屬(Pt、Au除外)電極比陰離子易失去電子，形成陽離子進入溶液。用惰性電極作陽極時，陰離子放電順序： S2IBrClOH含氧酸F。第31頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一(3)電解后溶液pH的變化判斷。如果只產(chǎn)生H2不產(chǎn)生O2，則pH變大。如果只產(chǎn)生O2不產(chǎn)生H2，則pH變小。如果既產(chǎn)生O2又產(chǎn)生H2：a.若原溶液呈酸

18、性，則pH減 如果既無O2產(chǎn)生也無H2產(chǎn)生，則溶液的pH均趨于7。??；b.若原溶液呈堿性，則pH增大；c.若原溶液呈中性，則pH不變。第32頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一2酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律(惰性電極作陽極)。電解規(guī)律電解質(zhì)溶液類型實例電解水型含氧酸、強堿和活潑金屬含氧酸鹽溶液NaOH溶液、H2SO4溶液分解電解質(zhì)型無氧酸、不活潑金屬無氧酸鹽溶液(HF、氟化物除外)HCl、CuCl2溶液放H2生堿型活潑金屬無氧酸鹽溶液(F除外)NaCl溶液放O2生酸型不活潑金屬含氧酸鹽溶液CuSO4溶液第33頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一金屬的腐蝕與防護例 3下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是()。A為避免古代的青銅器表面生銅綠，在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜B當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用C在海輪外殼上連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陰極的陽極保護法D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護其不受腐蝕第34頁，共38頁，2022年，5月20日，1點31分，星期一解析：銅綠是生活中常見現(xiàn)象，反應(yīng)原理為：2CuO2CO2H2O = Cu2(OH)2CO3，青銅器保存在干燥環(huán)境或在表面覆蓋一層防滲的高分子