电化学复习讲义及答案.doc

1、电化学复习讲义一、原电池1原电池装置考查变迁(1)盐桥的作用：原电池装置由装置到装置的变化是由盐桥连接两个“半电池装置” ，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b. 通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。(2)离子交换膜作用：由装置到装置的变化是“盐桥”变成“质子交换膜” 。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。2图解原电池中闭合回路的形成3原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写(2)复杂电池反应的电极反应式书写复杂的电极反应式总反应式较简单一极的电极反应式如 CH4 碱性燃料电池负

2、极反应式的书写：CH42O 22OH =CO 3H 2O总反应式232O24H 2O8e =8OH 正极反应式CH410OH 8e =7H2OCO 负极反应式234两类常考的新型电池(一) 可充电电池可充电电池的放电过程遵循原电池的工作原理，充电过程遵循电解池的工作原理。(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为正正负负。即：负接负后作阴极，正接正后做阳极。(2)工作时的反应式：同一电极上的电极反应式，电池的总反应方程式在充电与放电时，形式上恰好是相反的。充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应” 。充电时阳极的电

3、极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应” 。(3)同一电极周围，充电与放电时 pH 的变化趋势也恰好相反。OH 生成区或 H 消耗区，pH 增大；OH 消耗区或 H 生成区，pH减小。(二) 燃料电池(1)燃料电池中，通入 O2 的一极为正极，书写方法是：首先书写正极反应式：酸性介质：4H O 24e =2H2O；碱性介质：2H 2OO 24e =4OH 。然后用总反应式减去正极反应式得到负极反应式，相减时要求两极得失电子总数相等(即将总反应式中的 O2 按比例消去)。(2)下面以 CH3OH、O 2 燃料电池为例，分析电极反应式的书写。酸性介质，如 H2SO4。CH3OH 在负极上失去

4、电子生成 CO2 气体，O 2 在正极上得到电子，在 H 作用下生成 H2O。电极反应式为负极：CH 3OH6e H 2O=CO26H 正极： O26e 6H =3H2O32碱性介质，如 KOH 溶液。CH3OH 在负极上失去电子，在碱性条件下生成 CO ，1 mol 23CH3OH 失去 6 mol e ，O 2 在正极上得到电子生成 OH ，电极反应式为负极：CH 3OH6e 8OH =CO 6H 2O23正极： O26e 3H 2O=6OH32熔融盐介质，如 K2CO3。在电池工作时，CO 移向负极。CH 3OH 在负极上失去电子，23在 CO 的作用下生成 CO2 气体，O 2 在正极

5、上得到电子，在 CO223的作用下生成 CO ，其电极反应式为23负极：CH 3OH6e 3CO =4CO22H 2O23正极： O26e 3CO 2=3CO32 23掺杂 Y2O3 的 ZrO3 固体作电解质，在高温下能传导正极生成的 O2 。根据 O2 移向负极，在负极上 CH3OH 失电子生成 CO2 气体，而 O2 在正极上得电子生成 O2 ，电极反应式为负极：CH 3OH6e 3O 2 =CO22H 2O正极： O26e =3O232【可逆反应与原电池中可变电极】例题 1控制适合的条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( D )A反应

6、开始时，乙中发生氧化反应B反应开始时，甲中 Fe3 被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中的石墨电极为负极解析：因乙中 I 失去电子放电，元素的化合价升高，则发生氧化反应，故 A 正确；由总反应方程式知，Fe 3 被还原成 Fe2 ，则发生还原反应，故 B 正确；当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，故 C 正确；当加入 Fe2 ，导致平衡逆向移动，则 Fe2 失去电子生成 Fe3 ，作负极，而乙中石墨作正极，故D 错误。2已知反应 AsO 2I 2H AsO I 2H 2O 是可34 33逆反应。设计如图所示装

7、置(C 1、C 2 均为石墨电极 )，分别进行下述操作：.向 B 烧杯中逐滴加入浓盐酸； .向 B 烧杯中逐滴加入 40% NaOH 溶液。结果发现电流表指针均发生偏转。据此，下列判断正确的是( C )A操作过程中，C 1 为正极B操作过程中，盐桥中的 K 移向 B 烧杯溶液C操作过程中，C 2 棒上发生的反应为AsO 2H 2e =AsO H 2O34 33D操作过程中，C 1 棒上发生的反应为 2I 2e =I2解析：操作过程中，在烧杯 B 中发生反应AsO 2e 2H =AsO H 2O，C 2 为正极，C 1 为负极，A34 33错误；操作过程中，由于加入 NaOH 溶液，反应消耗 H

8、 ，平衡逆向移动，AsO 失去电子变为 AsO ，所以 C2 为负极，C 1 为33 34正极，在原电池中，阳离子移向正极，即移向 A 烧杯溶液，B 错误；操作过程中，C 2 棒上发生还原反应，电极反应为AsO 2H 2e =AsO H 2O，C 正确；操作过程中，34 33C1 棒上发生的反应为 I22e =2I ，D 错误。3(2017湖南郴州一模)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在 200 左右时供电，电池总反应为C2H5OH3O 2=2CO23H 2O，电池示意图如下所示。下列说法中正确的是( D )A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电子由 b 极沿导线流向 a 极Ca

9、 极上发生的电极反应是：C2H5OH3H 2O12e =2CO212H Db 极上发生的电极反应是：4H O 24e =2H2O解析：原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故 A 错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由 a 极沿导线流向 b 极，故 B 错误；a 极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成 CO2 和 H ，电极反应式为C2H5OH3H 2O12e =2CO212H ，故 C 错误；b 极氧气得到电子被还原，电极反应式为 4H O 24e =2H2O，故 D 正确。2、 电解池1惰性电极电解过程的分析方法(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料

10、是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的 H 和 OH )。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质) 中的阳离子放电。最常用、最重要的阳离子放电顺序是：Ag Cu2 H 。电解水溶液时，K Al 3 不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到 K、Ca、Na、Mg、Al 等金属。阳极：活泼电极S 2 I Br Cl OH 含氧酸根离子。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。特别

11、提醒 1 在电镀和电解精炼金属时，阳极材料和电解质溶液都有特殊要求，阴极上的阳离子可以不遵循放电顺序。特别提醒 2 恢复原态措施电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解 CuSO4 溶液，Cu 2 完全放电之前，可加入 CuO 或CuCO3 复原，而 Cu2 完全放电之后继续电解，则应加入 Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3 复原。题组 1：电解原理的分析与判断1(2017山西重点中学联考)如图所示，甲池的总反应为：N2H4O 2=N22H 2O。下列关于该电池工作时说法正确的是( C )A甲池中负极反

12、应为：N 2H44e =N24H B甲池溶液 pH 不变，乙池溶液 pH 减小C反应一段时间后，向乙池中加一定量 CuO 固体，能使CuSO4 溶液恢复到原浓度D甲池中消耗 2.24 L O2，此时乙池中理论上最多产生 12.8 g固体2(2017贵阳一中适应性考试)工业上用惰性电极电解 NaHSO3溶液可制得硫酸，装置如图所示，下列说法正确的是( D )AA 溶液为 Na2SO4 溶液B阴极区消耗 1 mol NaHSO3 时，同时生成 1 mol AC当阴极上生成标准状况下 1.12 L H2 时，阳极区溶液 pH 降低 1D阳极电极反应式为 HSO H 2O2e =SO 3H 3 24解

13、析：由题图分析知，阴极 HSO 得到电子生成 H2，电极反 3应式为 2HSO 2e =2SO H 2，A 溶液为 Na2SO3 溶液， 3 23A 错误；阴极区除了电极上消耗 NaHSO3，还有 HSO 离子通过阴 3离子交换膜进入阳极区，发生氧化反应，所以当生成 1 mol A 时，消耗的 NaHSO3 大于 1 mol，B 错误；阳极区溶液体积未知，当阴极上生成标准状况下 1.12 L H2 时，无法计算阳极区 c(H )的变化，C错误；阳极区 H2SO4 溶液浓度增大，由 HSO 离子通过阴离子交 3换膜进入阳极区失去电子得到 SO 和 H ，所以电极反应式为24HSO H 2O2e =SO 3H ，D 正确。 3 24题组 2：电解原理的创新应用(2017湖北武汉 4 月调研)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中 HA 表示乳酸分子，A 表示乳酸根离子)。下列说法正确的是( C )A通电后，阳极附近 pH 增大B电子从负极经电解质溶液回到正极C通电后，A 通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室D当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 1 mol 的 O2 生成解析：由图示判断左侧为阳极，右侧为阴极，阳极电极反应式为