电化学原理及其应用.ppt

专题 : 电化学原理及其应用 高考复习 高考展望： 1、 电化学是高中化学主干知识之一，高考再 现率高。试题常以选择题居多，也有以填空 、简答、实验、计算等形式命题。 2、 理综命题趋势是要求宽而不是难，注重对 基础知识的考查。 3、实物图分析（包括教材插图）及新型电池 的分析是近年来高考中的热点。 复习建议： 1、电化学反应的本质是氧化还原反应，理解 电化学原理就是理解氧化还原反应过程中 的各种关系； 2、理综高考注重的是基础，复习时要以课本 为本，全面落实基础，如池型的判断、电 极的判断、电极反应的书写等； 3、关注与社会生活、工业生产、前沿科技等 紧密联系的相关知识。 主要考点 1、 原电池、电解池、电镀池的构成条件，工 作原理及区别； 2、两极产物判断，两电极反应式的书写，两 电极产物间的相当量关系，电解质溶液中 离子浓度变化、 pH变化及简单计算； 3、 原电池、电解池 原理在社会生活、工业生 产中的应用。 原电池知识小结 把化学能转化为电能的装置 Zn Cu H2SO4溶液 负极 ：较活泼金属（ Zn） 正极：较不活泼金属（ Cu） 或非金属（石墨） （ 1）活泼性不同的两电极；（ 2）电解质溶液；（ 3 ）形成闭合回路。（ 4）有自发的氧化还原反应。 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 负极 ： （ Zn） 氧化反应： Zn - 2e- = Zn2+ 正极： （ Cu） 还原反应： 2H++2e- = H2↑ 定义 装置 条件 电极 电极反应 总反应 例题点评 1、在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片 和铜片，下列叙述正确的是（ ） A．正极附近的 SO42— 离子浓度逐渐增大 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、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的 稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ） A 两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B 甲中铜片是正极，乙中锌片是负极 C 两烧杯中溶液的 pH均增大 D 产生气泡的速度甲比乙慢 D 把电能转化为化学能的装置 C Fe NaCl溶液 (1)两电极接直流电源 ;(2)电极插入电解质溶液 ; (3)形成闭合电路。 阴极 :与电源负极相连的电极 阳极 :与电源正极相连的电极 2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+ Cl2↑通电 电解池知识小结电解池知识小结 定义 装置 形成条件 电极 电极反应 电解反应 阴极 :还原反应 2H++2e - = H2↑ 阳极 :氧化反应 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 待镀品 Cu CuSO4溶液 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属 或合金的过程。 (1)待镀金属作阴极 ;(2)镀层金属作阳极 ; (3)电镀液必须含有镀层金属的离子。 同电解池 (略 ) 阴极 :电镀液中金属离子得到电子 ,发生还原反应 ; 阳极 :金属电极失去电子 ,发生氧化反应。 阳极 ： Cu - 2e- = Cu2+ 阴极： Cu2++2e- = Cu 电镀池知识小结 定义 装置 电极 条件 电极反应 电镀反应 电极产物的判断 1.阳极产物的判断 :(先看电极后看溶液 ) (1)活性电极 :(活动性排在 Pt以前 )则电极失电子 , 电极溶解 (2)惰性电极 :(如 Pt. C)则看溶液中阴离子失电子 能力。 阴离子的放电顺序 : S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根离子 F- 2.阴极产物的判断 :(看阳离子得电子能力 ) 阳离子的放电顺序： Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ 5.右图是电解 CuCl2溶液的装置，其中 ( ) c、 d为石墨电极，则下列有关判断正确的是 A. a为负极， b为正极 B. a为阳极， b为阴极 C. 电解过程中， d电极质量增加 D. 电解过程中，氯离子浓度不变 BC 某同学按右图所示的装置进行电解实验。 下列说法正确的是（ ） A．电解过程中，铜电极上有 H2产生 B ．电解初期，主反应方程式为： Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑ C．电解一定时间后，石墨电极上有 O2产生 D．整个电解过程中， H＋ 的浓度不断增大 B 1、池型的判断 有外加电源为电解池，无外加电源为原电池； 小结：原电池与电解池的比较及判断 3、电解池放电顺序的判断 阳极放电： 1）惰性电极：溶液中阴离子放电。 2）非惰性电极：电极材料首先失电子。 阴极放电：电极材料受保护，溶液中阳离子放电。 2、电极的判断 原电池，看电极材料； 电解池，看电源的正负极。 13.关于电解 NaCl水溶液，下列叙述正确的是 ( ) A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B．若在阳极附近的溶液中滴入 KI试液，溶液呈 棕色 C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液 呈无色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯 中，充分搅拌后溶液呈中性 B 溶 液 电 解的 类 型 电 解液 浓 度 溶液 pH值 复 原 方 法 H2SO4 NaOH Na2SO4 HCl NaCl CuSO4 增大 加 H2O电解水 不变 减小 减小 减小 增大 减小 增大 生成新物质 生成新物质 通入 HCl 通入 HCl 加入 CuO 电解电解质 放出 H2生成碱 放出 O2生成酸 用惰性电极电解下列溶液用惰性电极电解下列溶液 ,根据电解规律填写下表根据电解规律填写下表 电解池及原电池的应用 ----金属的防护 1）金属腐蚀快慢的判断 ①① 电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的原电池原理引起的 腐蚀腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防腐蚀措施的腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀 ②② 同一种金属的腐蚀：同一种金属的腐蚀： 强电解质强电解质 弱电解质弱电解质 非电解质非电解质 2）金属的防护方法 ①① 改变金属内部结构改变金属内部结构 ②② 覆盖保护层覆盖保护层 ③③ 电化学保护法电化学保护法 外加电源的阴极保护法 牺牲负极的正极保护法 原电池原理的应用： ① 制作多种化学电源，如干电池、蓄电池、高能电 池、燃料电池； ② 加快化学反应速率。如纯锌与盐酸反应制 H2反应 速率较慢，若滴入几滴 CuCl2溶液，使置换出来 的铜紧密附在锌表面，形成许多微小的原电池， 可大大加快化学反应； ③ 金属的电化学保护，牺牲阳极的阴极保护法； ④ 金属活动性的判断。 电解原理的应用： ① 制取物质：例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气 和烧碱。 ② 电镀：应用电解原理，在某些金属或非金属表面镀上一薄 层其它金属或合金的过程。电镀时，镀件作阴极，镀层金 属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶 液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。 ③ 精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质 溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中 Cu2+浓度减小 ④ 电冶活泼金属：电解熔融状态的 Al2O3、 MgCl2、 NaCl可 得到金属单质。 3、我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为 正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反 应产生电流。电池总反应为： 4A1＋ 3O2＋ 6H2O＝ 4A1(OH)3 下列说法不正确的是 A 正极反应式为： O2＋ 2H2O＋ 4e－ ＝ 4OH－ B 电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C 以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 D 该电池通常只需更换铝板就可继续使用 高铁电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＋ 2K2FeO4＋ 8H2O 3Zn(OH)2＋ 2Fe(OH)3＋ 4KOH 下列叙述不正确的是 A.放电时负极反应为： Zn－ 2e＋ 2OH ＝ Zn(OH)2 B. 充电时阳极反应为： Fe(OH)3－ 3e＋ 5OH ＝ ＋ 4H2O C. 放电时每转移 3 mol电子，正极有 1 mol K2FeO4被氧化 D. 放电时正极附近溶液的碱性增强 C 以惰性电极电解 CuSO4溶液。若阳极上产生 气体的物质的量 0.0100 mol，则阴极上析出 Cu的质量为（ ） A． 0.64 g B． 1.28 g C． 2.56 g D． 5.12 g B 5. 用两支惰性电极插入 500mL AgNO3溶液 中，通电电解。当电解液的 pH值从 6.0变 为 3.0时（设电解阴极没有氢气析出，且电 解液在电解前后体积变化可以忽略），则 电极上析出的银的质量大约为 ( ) A. 27mg B. 54mg C. 108mg D. 216mg B 6、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一 组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用 H2SO4作电解液。总 反应式为： Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O （ 1） 试写出放电时的正、负极反应式 正极 :______________________________________ 负极 :______________________________________ （ 2）试写出充电时的阳、阴极反应式 阳极 :______________________________________ 阴极 :______________________________________ PbO2+4H++SO42- +2e- =PbSO4+2H2O Pb+ SO42-－ 2e- =PbSO4 练 习 PbSO4+2H2O-2e- =PbO2 + 4H++SO42- PbSO4 +2e- =Pb + SO42- n ( C )6. 实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐 水制氯气。已知铅蓄电池放电时发生如下反应 ： n 负极： Pb＋ SO42－－ 2e－ ==PbSO4 正极 ： PbO2＋ 4H+＋ SO42－＋ 2e－ ==PbSO4＋ 2H2O n 今若制得 Cl2 0.05mol，这时电池内消耗的 H2SO4的物质的量至少是 n A. 0.025mol B. 0.05mol C. 0.1mol D. 0.2mol 铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是 惰性材料，电池总反应式为： Pb＋ PbO2＋ 4H＋ ＋ 2SO42－ 2PbSO4＋ 2H2O 请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）： 放电时：正极的电极反应式是 ；电解液中 H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过 1mol电子时， 理论上负极板的质量增加 g。 3、 把 A、 B、 C、 D四块金属片浸入稀硫酸溶液 中，用导线两两相连，若 A、 B相连时， A为负 极； C、 D相连时电流由 D到 C； A、 C相连时 C极 上产生大量气泡， B、 D相连时， B上有大量气 泡产生，则四种金属活动性由强到弱的顺序 为 4、 用惰性电极分别电解下列物质的溶液，一 段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水 能使溶液恢复到电解前浓度的是 A.AgNO3 B. Na2SO4 C. CuCl2 D. H2SO4 ACDB B D 5.下列装置暴露空气中一段时间 ,铁的腐蚀由快到慢 顺序 . Fe Fe C FeZn Fe Zn Fe Sn A(海水 ) B(海水 ) C(海水 ) D(海水 ) E(海水 ) D E A C B 10．为下图所示装置中， a、 b都是惰性电 极，通电一段时间后， b极附近溶液呈红色 。下列说法正确的是 A． X是正极， Y是负极 B． X是负极， Y是正极 C． CuSO4溶液的 pH值逐渐减小 D． CuSO4溶液的 pH值不变 AC a •X Y • bPt Cu CuSO4溶液 NaCl和酚酞溶液 燃料电池 新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是通 入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。 如：氢氧燃料电池，电解质溶液为 30% 的氢氧化钾溶液： 正极： O2+ 4e— + 2H2O === 4OH— 负极： 2H2 – 4e— + 4OH— === 4H2O 电解质溶液为酸性又如何？ 4．一种新型的燃料 电 池，它以多孔 镍 板 为电 极插入 KOH溶液中，然后分 别 向两极通入乙 烷 和氧气，其 总 反 应为 ： 2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10H2O， 有关此 电 池的推断正确的是（ ） A． 负 极反 应为 14H2O+7O2+28e-==28OH- B． 放 电 一段 时间 后， 负 极周 围 的 pH减低 C． 每消耗 1molC2H6， 则电 路上 转 移的 电 子 为 14mol D． 放电过程中 KOH的物质的量浓度不变 B C