《电化学》专题复习---推荐.ppt

\,《电化学》复习,一．考试大纲：,1.理解原电池原理，初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。 2．理解电解原理。了解铜的精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。,【复习重点】 原电池、电解原理及应用； 电极反应方程式书写,【难点】 电极反应及总反应方程式正确书写,过去高考题型回顾 ：,根据氧化还原反应书写电极反应式,根据电子守恒计算电极产物的量,根据电极反应判断金属活动性强弱,电极种类和电极产物的判断,电化腐蚀基本原理的应用,判断电解池或原电池中电解质溶液的酸碱性变化情况,加强对新科技电池的考查,实物图、图表类问题的分析,,,,☆综合应用,,历年命题趋势,【知识概括】 一个反应：氧化还原反应 一个计算：得失电子守恒法解决电化学的相 关计算 两个转化：化学能和电能的相互转化 两个应用: 原电池原理应用、电解原理应用 三个条件：原电池、电解池的形成条件四个池子：原电池、电解池、电镀池、 电解精炼池,一、原电池、电解池工作原理,1.原电池原理：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。,2.电解原理：连接电源，使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。,e,,,e,H+,SO4 2 –,,,,,氧化反应: Zn-2e- = Zn2+,还原反应: 2H++2e - = H2↑,原电池,OH–,,阳极,阴极,+,－,e,,e,,电源,,H+,SO4 2 –,,还原反应: 2H + +2e - = H2↑,氧化反应: 4OH–- 4e - =O2↑+2H2O,电解池,OH–,,二、四池比较,二、四池比较,,,,,,常见阴阳离子放电顺序 (离子浓度接近时),阳离子放电（得电子）由难到易,K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag +,,,阴离子放电（失电子）由难到易: F- ROmn- OH- Cl- Br- I- S2-,例1：下列装置是不是原电池?若是，指出正负极，并写出电极反应,例2．下列装置__________为原电池，__________为电解池，_________为电镀池。,,,（1）在A中，Cu为______极，发生_______反应，电极反应为 。Zn为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。A中的实验现象为________________________________。 （2）D中，Cu______为极，发生_______反应，电极反应为___________________。碳棒为______为极，发生_______反应，电极反应为___________________。D中的实验现象为________________________________。 （3）在E中，Cu______为极，发生_______反应，电极反应为 。碳棒为______为极，发生_______反应，电极反应为 。E中的实验现象为,,2． (1)右图的装置会出现什么现象？并完成电极反应式和总反应式。 (2) 左边烧杯为____________装置，右边烧杯为____________装置。当Zn减轻0.65_______ g时，左边烧杯的碳棒增重_______ g，右边烧杯的左边碳棒为_______极，产生的气体为_______ mol，右边烧杯的右边碳棒为_______极，在标状下产生的气体为_______ mL。,★原电池应用,1.。解题应用 （1）比较金属的活动性大小 （2）判断金属腐蚀的快慢 ①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀 ②同一种金属的腐蚀: 强电解质>弱电解质>非电解质 （3）判断反应速率 原电池反应速率大于化学反应速率 （4）设计电池,（1）比较金属的活动性大小,例1：有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来浸入稀H2SO4中，B极产生气泡，将A、D分别浸入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈，将Cu浸入B的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是（ B ） （A）Ｄ、Ｃ、Ａ、Ｂ　 （Ｂ）Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ （C）Ｄ、Ｂ、Ａ、Ｃ　 （Ｄ）Ｂ、Ａ、Ｄ、Ｃ,（2）判断金属腐蚀的快慢,例2：下列各装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速度由快到慢的正确顺序是,【思考题 】 下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 （ ） A ③④②① B ②③①④ C ④②①③ D ③②①④,D,（3）判断反应速率,例：100 mL浓度为2 mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是( ) A.加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B.加入数滴氯化铜溶液 C.加入适量蒸馏水 D.加入适量的氯化钠溶液 答案：B,（4）设计电池从理论上说，任何自发的氧化还原反应均可设计成原电池,例：利用下述反应：2FeCl3 + Cu == 2FeCl2 + CuCl2设计一个原电池装置。 ①画出装置图； ②标明电极材料和电解质溶液； ③写出电极反应式。 负极 正极 总反应式： 2 Fe3+ + Cu == 2Fe2+ + Cu2+,1.金属腐蚀: (1)化学腐蚀 (2)电化腐蚀 a.析氢腐蚀 b.吸氧腐蚀 2.防护方法: (1)改变金属内部组织结构 (2)在金属表面覆盖保护 (3)电化学保护法(牺牲阳极的 阴极保护法),2.。实际应用,3.制造新化学电源： 如太阳能电池、核电池、燃料电池、碱性蓄电池、银-锌电池、浓差电池等）,★原电池应用,★电解原理的应用,1、镀铜反应原理 阳极(纯铜)：Cu-2e—=Cu2+， 阴极(镀件)：Cu2+ +2e—=Cu， 电解液：可溶性铜盐溶液， 如CuSO4溶液. 2、氯碱工业反应原理 阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑， 阴极：2H++2e—=H2↑ 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑,★电解原理的应用,3、电解精炼反应原理(电解精炼铜) 粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 阳极(粗铜)：Cu-2e-= Cu2+， （Zn-2e-= Zn2+， Fe-2e-= Fe2+，等） 阴极(精铜)： Cu2++2e-=Cu 电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4。 Zn2＋、Ni2＋等 阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶液中。金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”。 4.铝的冶炼,★原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源；有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池。 ★电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。,怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？,1.单池判断：,【说明】：多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。,怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？,2.多池组合判断：,①无外电源：一池为原电池，其余为电解池； ②有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池,,练习1.请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。,,电解池,电镀池,NaCl溶液 硫酸溶液,原电池,,课堂练习,Cu,Zn,C,Cu,Fe,Fe,粗Cu,CuSO4溶液,精Cu,精炼池,A,B,C,D,CuSO4溶液,电解池,原电池,,,,阴极,阳极,练习2、判断下列装置各属于什么池？,正极,负极,★如何书写电极反应？ 规律：原电池或电解池的两电极反应式之和即为总反应式， 写法：总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验。 书写注意事项：一看电极材料；二看环境介质；三看附加条件与信息,,,七、电极反应的书写,书写步骤： （1 ）写出燃烧反应正确的化学方程式； （2）根据电解液改写燃料电池总反应； （3）写出正极的电极反应式(一般较简单); （4）由燃料电池总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。,怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？,已知, CH4、O2、NaOH溶液组成的燃料电池 请写出其电极反应。 解： ①燃烧总反应： CH4+2O2→CO2+2H2O ②燃料电池总反应： 　　 CH4+2OH-+2O2→ CO3 2 -+3H2O ③正极：2O2+4H2O+8e－→8OH- ④负极：CH4+10OH--8e－→CO32-+7H2O,,氢氧燃料电池,,,,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e- = 4H2O,,2H2 +4OH- - 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,如何书写可逆电池电极反应式？,练习. 已知铅蓄电池充放电的电池反应式如下： Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 试写出放电时的正、负极, 充电时的阴、阳极的电极反应式。,放电时：负极：Pb-2e－+SO42- =PbSO4 正极：PbO2+2e－+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O 充电时：阴极：PbSO4+2e－=Pb+SO42- 阳极：PbSO4+2H2O-2e－=PbO2+SO42-+4H+,电解计算——电子守恒法 练习. 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH.,Cu2+得电子数+ H+得电子数= OH-失电子总数 n(Cu2+)×2+0.5×2=0.5×4 n(Cu2+)=0.5mol Cu2+～2H+ C(H+)=1mol/L pH=0,解析：阳极 4OH--4e- =2H2O+O2↑ 阴极 Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑,（2）写出电极反应：A中：___B中：____ C中：___ D中：___,（1）标出电源的正、负极，X为 ______，Y为______.,模拟训练：,由电极产物判断电源电极,Ａ：4H＋＋4ｅ－＝2H２↑,Ｂ：4OH－－4ｅ－＝2H２O＋O２↑,C：2H＋＋2ｅ－＝H２↑,D：2Cl－＋2ｅ－＝Cl２↑,分析电极、离子移动方向,依据放电规律，判断产物。,如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,(3)电解AlCl3溶液时,下图所示的电解变化曲线合理的是( ) (忽略表面皿阳极产生气体与溶液的反应),A．①④　　 B．②④　　C．②③　　　D．①③,A,依据阴阳两极得失电子守恒，以及铝元素的性质特点，结合图表分析,Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3,如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,模拟训练：,如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,(4)电解AlCl3溶液时,若产生沉淀1.56g时, 将A极产生的气体在常温下燃烧,生成液态水,放出8.574KJ热量,写出其燃烧热的热化学方程式.,依据电路中转移电子相等,Al3+~3Cl-~3e-~3OH-~Al(OH)3,Ａ：2Ｈ＋＋2ｅ－＝Ｈ２↑,3H2 ~ 6e- ~ 2Al(OH)3 ~热量,3mol 2*78g QKJ 0.03 mol 1.56g 8.5７4KJ,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l); △H=-285.8KJ/mol,模拟训练：,（5）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针__(是或否）偏转. 若偏转写出电极反应：A中：____ B中：____ .,负极（A）：2H2＋4OH－－4e- =4H2O 正极（B）：O2＋2H2O + 4e- = 4OH-　 总反应： 　　2H2 ＋ O2 =2H2O,如图装置中,E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯，C为铂棒、D为铁棒，X与Y为电源的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断开关K1，闭合开关K2，通直流电一端时间后，A、B中液面如图所示，请回答 ：,负氧正还(升负降正),电极产物是否与电解质溶液发生反应,遵循电子转移守恒、电荷守恒、质量守恒,模拟训练：,模拟训练：,（6）若把A气体换为甲醇，此时切断开关K2，闭合开关K1，则电流指针也偏转.写出电极反应：A中：____ B中：____ .,2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O,2CH3OH＋3O2＋４OH－＝2CO32－＋6H2O,总反应式,正极: 3O2＋6H2O＋12e－＝12OH－,负极: 2CH3OH－12e－＋ 16OH －＝2CO32－＋12H2O,先写出难度较小的总反应式,根据题给条件的正极电极反应式或简单的电极反应式,用减法写出复杂的负极反应式,注意三守恒,八．方法总结;,原电池：“负失氧” 电解池：“正阳氧”,体验高考：,1.（09年全国理综卷I·28）（15分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 （1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题： ① 电源的N端为 极； ② 电极b上发生的电极反应为 ； ③ 列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积： ； ④ 电极c的质量变化是 g；,,正,4OH－—4e－=2H2O + O2↑,2.8L,16,体验高考：,⑤ 电解前后个溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液 ； 乙溶液 ； 丙溶液 ； （2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 。,甲增大，因为相当于电解水；,乙减小，OH－放电， H＋增多。,丙不变，相当于电解水。,可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应,体验高考：,（09年海南化学·15）（9分） Li—SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2 =4LiCl+S +SO2。 请回答下列问题： （1）电池的负极材料为 ，发生的电极反应为 ； （2）电池正极发生的电极反应为 ；,锂,Li－2e－=Li＋,2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2,体验高考：,,（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ： 反应的化学方程式为： （4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是：,出现白雾，有刺激性气体生成,SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑,锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应,,3.Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。 （1）该电池的负极材料是 。电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极”）。 （2）若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的 （填代号）。 a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O （3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是： 若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为 。,Zn,正极,Zn与Cu2+反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率,b,2H++2e-=H2↑,87g,