1、- 1 - 高二化学加强班教学资料 专题八 电化学问题 知识规律总结 一、构成原电池的条件 1要有活动性不同的两个电极（一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物）； 2要有电解质溶液； 3两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。 二、金属的腐蚀 1金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。 2金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 3化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。 4电化学腐蚀 实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化学腐蚀过程有电流产生。 5腐蚀的常见类型 （ 1）析氢腐蚀 在酸性条件下，正
2、极发生 2H+2e-=H2 反应。 （ 2）吸氧腐蚀 在极弱酸或中性条件下，正极发生 2H2O+O2+4e-=4OH-反应。 若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。 6在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀 原电池引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措 施的腐蚀。 三、原电池、电解（镀）池电极名称的确定 1确定原电池电极名称的方法 方法一：根据电极材料的性质确定。通常是 （ 1）对于金属 金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极； （ 2）对于金属 非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池
3、等； （ 3）对于金属 化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 方法二：根据电极反应的本身确定。 失电子的反应 氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极。 - 2 - 2确定电解（镀）池电极名称的方法 方法一：与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。 方法二：电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。 四、分析电极反应及其产物 原电池：负极： M-ne-=Mn+ 正极：（ 1）酸性溶液中 2H+2e-=H2 （ 2）不活泼金属盐溶液 Mn+ne-=M （ 3）中性、弱酸性条件下 2H2O+O2+4e-=4OH- 电解（镀）池： 阳极：（ 1）若阳极是由活性材料（除 C、 P
4、t、 Au 等以外的其它金属）做成，阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子； （ 2）若阳极是由 C、 Pt、 Au 等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子失去电子能力大小顺序为： I-Br-Cl-OH-含氧酸根 F-。 阴极：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。必须注意的是，电镀时通过控制条件， Fe2+和 Zn2+得电子的 能力强于 H+。 五、电解实例及规律 电解液 溶质类别 电解总反应式 相当于电解 溶液 pH NaOH
5、 溶液 强碱 2H2O 电解 2H2 +O2 水 升高 H2SO4溶液 含氧酸 降低 Na2SO4溶液 活泼金属的 含氧酸盐 不 变 (两极混合液 ) CuCl2溶液 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 电解 Cu+Cl2 电解质本身 接近 7 HCl 溶液 无氧酸 2HCl 电解 H2 +Cl2 升高 NaCl 溶液 活泼金属的 无氧酸盐 2NaCl+2H2O 电解 H2+2NaOH+Cl2 电解质与水 升高 CuSO4溶液 不活泼金属的含氧酸盐 2CuSO4+2H2O 电解 2Cu+O2 +2H2SO4 降低 NaCl(熔融 ) 离子化合物 2NaCl 电解 2Na+Cl2 电解质本身 -
6、3 - Al2O3(熔融 ) 2Al2O3 电解 4Al+3O2 思维技巧点拨 【例 1】 镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电H2+NiO(OH) Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙池。镍氢电池的总反应式是：述中正确的是（ ） A电池放电时，电池负极周围溶液的 pH不断增大 B电池放电时，镍元素被氧化 C电池充电时，氢元素被还原 D电池放电时，氢气是负极 【解析】 本题考查在题目创设的新情景中运用所学电化学知识，解决具体问题的能力。首先 是区别出充电运用的是电解原理，放电则是运用了原电池原理。抓住电解池、原电池各极发生氧化还原反应的特点，结合题给的信息进
7、行分析判断： A：原电池负极反应式为： 21 H2+OH-+e- Ni(OH)2， pH 下降。故 A不正确。 B：原电池， NiO(OH) Ni(OH)2，镍被还原。故 B 也不正确。同理可判断得：正确答案为CD。 【例 2】 银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去， 其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为 _；正极发生的反应为 _；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为 _。 【解析】 要善于抓住题示信息，“黑色褪去
8、而银不会损失”，必然发生变化： Ag2S Ag，显然这是原电池的正极反应， Ag2S+2e- 2Ag+S2-，负极反应为活泼金属发生氧化反应：Al-3e- Al3+ 。 正 极 生 成 的 S2- 和 负 极 生 成 的 Al3+ 在 溶 液 中 发 生 双 水 解 ：2Al3+3S2-+6H2O 2Al(OH)3 +3H2S，与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。原电池的总反应为上述三个反应的加合： 3Ag2S+2Al+6H2O 6Ag+2Al(OH)3 +3H2S。 21- 4 - 本周强化练习： 能力突破训练 一、选择题 1阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应为： 2H2+O2=
9、2H2O，电解液为KOH，反应保持在较高温度，使 H2O 蒸发，下列叙述正确的是（ ） A此电池能发出蓝色火焰 B.H2为正极， O2为负极 C工作时，电解液的 pH 不断减小 D.电极反应为：负极 2H2+4OH-4e-=4H2O； 正极 O2+2H2O+4e -=4OH- 2在常温下，用惰性电极电解饱和 Na2CO3溶液，下列说法中不正确的是（ ） A溶液的 pH不变 B.溶液中 Na2CO3的物质的量不变 C Na2CO3溶液的浓度不变 D.Na2CO3的水解程度不变 3锌、溴蓄电池的充、放电的电池总反应为 Zn+Br2 Zn2+2Br- 下列各反应： Zn-2e-=Zn2+ Br2+2
10、e-=2Br- 2Br-2e-=Br2 Zn2+2e-=Zn，其中充电时的阳极和放电时的负极的反应分别是（ ） A B. C. D. 4下列试管中的铁钉腐蚀最快的是（ ） 5有 a、 b、 c、 d 4 种金属，可两两组成原电池， a 都是正极；把 4 种金属放入足量的盐酸中，其中 b 和 c 溶解，过滤后，向滤液中加入稀 NaOH 溶液，得到含 c 的沉淀，则 4 种金属的活动性由强至弱的顺序可能是（ ） A a、 c、 b、 d B.c、 b、 d、 a C b、 c、 d、 a D.a、 b、 c、 d 6将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后
11、，析出钾、镁、铝的物质的量之比是（ ） A 1 2 3 B.3 2 1 C.6 3 1 D.6 3 2 7用铂电极电解 CuSO4 溶液，当铜离子浓度降至一半时，停止通电，若使 CuSO4 溶液恢复原浓度、原体积，应加入的适 量适当物质是（ ） - 5 - A CuSO4 B.CuSO45H 2O C.CuO D.Cu(OH)2 8用石墨电极在一定温度下电解 K2SO4饱和溶液 m g。当阴极产生 a mol 气体时，从溶液中析出 n g 无水晶体。则剩余溶液的溶质质量分数是（ ） AnmnB.nan9C.nan18D.nan369用 Pt 作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的 20
12、0mL 0.3mol/L NaCl 溶液和 30mL 0.2mol/L 的 AgNO3溶液，当产生 0.56L(标准状况 ) Cl2时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的 pH 为（设混合后总体积为 500mL）（ ） A 1.4 B.5.6 C.7 D.12.6 10某金属元素 R 的硝酸盐 R（ NO3） n溶液用 Pt电极 电解，阳极产生气体 VL（标准状况下）时，阴极质量增加 m g，若 R的原子量为 M下列叙述中不正确的是（ ） A.电路中通过电子6.5Vmol B.n=mMV6.5C.溶液中 H 增加 6.5V mol D.n= MVm6.5 二、非选择题 11用惰性电极电
13、解 AgNO3溶液，经一段时间后，余下溶液的体积为 2L。 pH=2，阴极上的产物和它的质量是 _。 12铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是 Pb 和 PbO2，电解质溶液为稀硫酸。工作时，该电池的总反应为 PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O根据上述情况判断 （ 1）蓄电池的负极是 _，其电极反应式为 _。 （ 2）蓄电池的正极是 _，其电极反应式为 _。 （ 3）蓄电池工作时，其中电解质溶液的 pH_（增大、减小、不变）。 13由于 Fe(OH)2 极易被氧化， 所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所法实验装置可制得纯净的 Fe(O
14、H)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。 a 电极材料为 _，其电极反应式为 _。 电解液 d 可以是 _，则白色沉淀在电极上生成；也可以是 _，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。 - 6 - A.纯水 B.NaCl 溶液 C.NaOH 溶液 D.CuCl2溶液 液体 c 为苯，其作用是 _，在加入苯之前，对 d 溶液进行加热处理的目的是 _。 为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是 _。 A.改用稀硫酸做电解液 B.适当增大电源电压 C.适当缩小两电极间距离 D.适当降低电解液温度 若 d 改为 Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气 泡外
15、，另一明显现象为 _。 14 100.0g 无水氢氧化钾溶于 100.0g 水。在 T 温度下电解该溶液，电流强度 I=6.00A，电解时间 10.00h。电解结束温度重新调至 T，分离析出的 KOH 2H2O 固体后，测得剩余溶液的总质量为 164.8g。已知不同温度下每 100g 氢氧化钾饱和溶液中氢氧化钾的质量为： 温度 / 0 10 20 30 KOH/g 49.2 50.8 52.8 55.8 （已知电子的电量为 1.610-19c，最后 结果要求三位有效数字。） （ 1）被电解的水的物质的量为 _mol。 （ 2）计算电解后剩余溶液的质量分数（写出计算过程）。 （ 3）温度 T 为
16、 _。- 7 - 参考答案 1.D 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 7.C 8.C 9.C 10.D 11.析出 Ag 为 2.16g 12.(1)Pb Pb-2e+SO42-=PbSO4 (2)PbO2 PbO2+2e+4H+SO42-=PbSO4+2H2O (3)增大 13. Fe;Fe-2e=Fe2+ C;B 隔绝空气防止 Fe(OH)2被空气氧化；排尽溶液中的氧气，防止生成的 Fe(OH)2在溶液中氧化 B、 C 白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 14.解： Q=I t=21610 3C 相当于 2.24mol e 相对于有 1.12mol 水被电解 了 (20.1g水
17、)从剩余溶液总质量 164.8g，知有 200g-164.8g=35.2g 物质离开溶液，其中有 20.1g 水被电解，由此可知 结晶的 KOH 2H2O 的质量为 35.2g-20.1g=15.1g 结晶的 KOH 的质量为：92.0g/molg1.15M(KOH)=9.2g 结晶水的质量为：92.0g/molg1.15 2M（ H2O） =5.9g 剩余溶液的质量分数为：m (K O H )O)m (H m (K O H )2 100%=55.1% 试题最终要求电解槽的温度。根据上面的计算结果，每 100g 溶液里有 55.1g KOH，利用表知 T应在 20 30 之间。现要求具体温度即不是温度范围，故有：利用此温度间的温度与溶解度呈线性关系，故： T=273-20- 8.528.55 8.521.55 10K=300.7K=27.7
