《高考化学一轮总复习电化学及应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学一轮总复习电化学及应用.ppt（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高三化学总复习 基本理论 电化学及应用 原电池和电解池的比较 借助氧化还原反应而产生电流的装置 借助电流引起氧化还原反应的装置 化学能转化为电能 电能转化为化学能 一 原电池 构成原电池的基本条件是什么 1 必须自发进行氧化还原反应 3 两个电极必须插入电解质溶液中或熔融的电解质中 4 两个电极必须相连并形成闭合回路 2 必须有两种活泼性不同的导电材料作电极 把化学能转化为电能的装置 原电池正负极的比较 氧化反应M ne Mn 产生电流 失e 沿导线转移 还原反应Nm me N 原电池的工作原理 阴离子 阳离子 e e 综述 1 负极失电子发生氧化反应 溶液中氧化性较强的微粒在正极上得电子发生
2、还原反应 2 电子由负极流向正极 电流方向是由正极流到负极 外电路 用Al Cu作电极 如何使Cu作负极 Al作正极 浓硝酸作电解液 用Mg Al作电极 如何使Al作负极 Mg作正极 NaOH作电解液 思考 原电池原理的应用 2 比较金属的活泼性 构建原电池 测出正负极 负极金属活泼性 正极 3 加快某些化学反应的反应速率 1 制做化学电源 4 金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护 金属的电化学腐蚀 一 金属腐蚀 1 概念 金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程 2 金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变成阳离子而损耗 3 金属腐蚀的分类 化学腐蚀和电化学腐蚀 绝大多数金属的腐蚀
3、属于电化学腐蚀 电化学腐蚀通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多 金属跟接触到的物质直接发生化学反应 不纯金属跟接触的电解质溶液发生原电池反应 无电流 无原电池 构成无数微小原电池 有弱电流 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 金属原子失去电子变成阳离子而损耗 钢铁的电化学腐蚀 钢铁表面吸附的水膜酸性较強时 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 Fe 2H Fe2 H2 钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性时 Fe 2e Fe2 O2 2H2O 4e 4OH Fe2 2OH Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 4Fe OH 3
4、 Fe2O3 xH2O 铁锈 3 x H2O 吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多 金属的防护 方法 1 改变金属的内部组织结构 如制不锈钢 2 在金属表面覆盖保护层 1 在表面刷一层油漆 2 在表面涂上机油 3 在表面镀一层其他耐腐蚀金属 4 在表面烧制搪瓷 5 使金属表面形成致密的氧化膜 3 电化学保护法 1 牺牲阳极的阴极保护法 2 外加电流的阴极保护法 判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金 在潮湿空气中形成微电池发生电化腐蚀 活泼金属因被腐蚀而损耗 金属腐蚀的快慢与下列二种因素有关 1 与构成微电池的材料有关 两极材料的活动性差别越大 电动势越大 氧化还原反应的速度越快 活泼金属被腐蚀的速度就
5、越快 2 与金属所接触的电解质强弱有关 活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀 在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀 一般说来可用下列原则判断 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 二 常见的化学电池 干电池 电极 Zn为负极 碳棒为正极 电解液 NH4Cl ZnCl2和淀粉糊 另有黑色的MnO2粉末 吸收正极产生的H2 防止产生极化现象 电极方程式 负极 Zn Zn 2e Zn2 正极 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O 银锌电池 Zn为负极 Ag2O为正极电解液 KOH溶液电极反应式 负极 Zn 2OH 2e
6、 Zn OH 2正极 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 总反应式 Zn Ag2O H2O 2Ag Zn OH 2 铅蓄电池 电极 Pb为负极 PbO2为正极 电解液 30 的H2SO4溶液电极反应式 放电时 为原电池负极 Pb Pb SO42 2e PbSO4正极 PbO2 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O总电池反应 PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O充电时 为电解池阴极 Pb PbSO4 2e Pb SO42 阳极 PbO2 PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H SO42 总电解反应 2PbSO4 2H2O PbO2 Pb 2H2SO4 通电
7、 铝 空气 海水电池 负极 4Al 12e 4Al3 正极 3O2 6H20 12e 120H 电池总反应式为 4Al 3O2 6H20 4Al OH 3 1991年 我国首创以铝 空气 海水为材料组成的新型电池 用作航海标志灯 以取之不尽的海水为电解质 燃料电池 1 电极 Pt制作的惰性电极 2 电解质溶液 KOH溶液 4 反应原理 正极 2H2 4OH 4e 4H2O负极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 2H2 O2 2H2O 电极反应 负极 CH4 10OH 8e CO32 7H2O正极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应式 CH4 2O2 2KOH K2CO3 3H2O 以甲烷
8、作燃料的燃料电池 电极为金属铂 电解质为KOH 在两极分别通入甲烷和氧气 组成电解池的条件 1 外接直流电源 2 电极 金属或惰性电极 3 电解质溶液或熔融的电解质 4 形成闭合回路 电解池 电解池阴阳极的比较 电解池的工作原理 阴离子 阳离子 氧化反应 还原反应Nm me N e e Rn ne R 4OH 4e 2H2O O2 非惰性电极 M ne Mn 电极本身溶解 电子流动方向 电解质溶液 电源负极 电解池阴极 电源正极 电解池阳极 在惰性电极上离子放电顺序 阴极 与电极材料无关 阳极 与电极材料有关 在水溶液中SO42 NO3 等不会放电 阴极 一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电R
9、n ne R 电解时电极产物的判断 Rn ne R Pt Au 石墨 用惰性电极电解电解质溶液的规律 1 电解水型 NaOH H2SO4 K2SO4等 的电解 2 分解电解质型 HCl CuCl2等 溶液的电解 3 放氢生碱型 NaCl MgBr2 溶液的电解 4 放氧生酸型 CuSO4 AgNO3等 溶液的电解 电解原理的应用 铜的电解精炼 阳极 粗铜 阴极 纯铜薄片 电解质溶液 CuSO4溶液 加入一定量的H2SO4 Cu 2e Cu2 比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解 比铜不活泼的杂质 Au Ag 不会溶解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥 Cu2 2e Cu CuSO4溶液的浓度基本保
10、持不变 提炼金 银等贵重金属 电镀铜 阳极 铜片 阴极 待镀铁制品 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu CuSO4溶液的浓度保持不变 实验结果 在铁制品上镀上了一层铜 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程叫电镀 电镀 电镀的目的 1 增强防锈抗腐能力 2 增加美观和表面硬度 阳极 镀层金属 M ne Mn 阴极 镀件 Mn ne M电解液 含镀层金属阳离子的盐溶液 电镀槽 特点 1 阳极本身溶解 2 电解液浓度保持不变 离子交换膜法制烧碱 阳极 钛网 涂有钛 钌等氧化物涂层 阴极 碳钢网 只允许阳离子通过 能阻止阴离子和气体通过 将电解槽隔成阴极室和阳极室 阳离子交换
11、膜 阳极室放出Cl2 阴极室放出H2并生成NaOH 食盐水的精制 粗盐 泥沙Ca2 Mg2 Fe3 SO42 等杂质 混入产品 导致产品不纯 生成Mg OH 2 Fe OH 3等沉淀 堵塞膜孔 如何除去粗盐水中的杂质 试剂 BaCl2溶液 Na2CO3溶液 NaOH溶液 HCl溶液 粗盐水 NaOH BaCl2 Na2CO3 过滤 适量HCl 除Mg2 Fe3 除SO42 除Ca2 及过量Ba2 滤去泥沙及沉淀 除过量的OH CO32 阳离子交换树脂 精盐水 少量Ca2 Mg2 1 Na2CO3必须在BaCl2之后 2 加入盐酸在过滤之后 电解法测定阿伏加德罗常数 例题 某学生试图用电解法根据
12、电极上析出物质的质量来测定阿佛加德罗常数值 其实验方案的要点为 用直流电电解氯化铜溶液 所用仪器如右图 在电流强度为I安培 通电时间为t秒钟后 精确测得某电极上析出的铜的质量为m克 试回答 1 连接这些仪器的正确顺序为 用图中标注仪器接线柱的英文字母表示 下同 E接 C接 接F 实验线路中的电流方向为 C 2 写出B电极上发生反应的离子方程式 G试管中淀粉KI溶液变化的现象为 相应的离子方程式是 DAB FBADE 2Cl 2e Cl2 变蓝色 Cl2 2I 2Cl I2 有关电解的计算原则 电化学的反应是氧化一还原反应 各电极上转移电子的物质的量相等 无论是单一电池还是串联电解池 均可抓住电
13、子守恒计算 关键 电极名称要区分清楚 电极产物要判断准确 各产物间量的关系遵循电子得失守恒 例用下图装置进行电解实验 a b c d均为铂电极 供选择的有4组电解液 要满足下列要求 工作一段时间后A槽pH值上升 B槽的pH下降 b c两极上反应的离子的物质的量相等 1 应选择的电解质是上述四组中的第 组 2 该组电解过程中各电极上的电极反应为a极 b极 c极 d极 3 当b极上析出7 1g电解产物时 a极上析出产物的质量为 g 若B槽电解质溶液500mL 且忽略电解前后电解液的体积变化 则此时B槽中的 H 比电解前增加了 mol L 4 4H 4e 2H2 4Cl 4e 2Cl2 4Ag 4e
14、 4Ag 4OH 4e 2H2O O2 0 2 0 4 例 用两支惰性电极插入1000mLCuSO4溶液 通电电解 当电解液的PH由6 0变为3 0时 下列叙述正确的是A 阴极上析出11 2mL氢气 标况 B 阴极上析出32mg铜C 阳极和阴极质量都没有变化D 阳极上析出5 6mL氧气 标况 BD 例 按右图装置进行电解 均是惰性电极 已知A烧杯中装有500mL20 的NaOH溶液 B烧杯中装有500mLpH为6的CuSO4溶液 通电一段时间后 在b电极上收集到28mL气体 标准状况 则B烧杯中溶液pH变为 溶液体积变化忽略不计 A 4B 3C 2D 1 C 例 将1L一定浓度的CuSO4溶液
15、 用a b两个石墨电极电解 当a极上产生22 4L 标 气体时 b极上只有固体析出 然后将a b两电板反接 继续通直流电 b板上又产生22 4L 标 气体 溶液质量共减少227g 1 a极上产生22 4L 标 气体时 b极增加的质量 2 原溶液的物质的量浓度 1 解 2CuSO4 2H2O 2Cu 2H2SO4 O2 阳极 mO2 1mol 32g mol 32g 阴极增加 mb 2mol 64g mol 128g 溶液减少 m 1 160g 2 电源反接后 b为阳极 先Cu放电 后OH 水电 放电 a为阴极 先Cu2 放电 后H 水电 放电 可细分为三个阶段 电镀铜 此阶段 m 0 电解硫酸
16、铜溶液 设有xmolO2生成 2CuSO4 2H2O 2Cu 2H2SO4 O2 2xmol2xmolxmol此阶段溶液减少 m 160 xg 电解硫酸溶液 其本质是水电解 2H2O 2H2 O22ymol2ymolymol 溶液减少 m 36ygx y 1 160 160 x 36y 227 X 0 25 y 0 75 CCuSO4 2 2 0 25 mol 1L 2 5mol L 1 例5 工业上为了处理含有Cr2O72 酸性工业废水 采用下面的处理方法 往工业废水中加入适量的NaCl 以铁为电极进行电解 经过一段时间后 有Cr OH 3和Fe OH 3沉淀生成 工业废水中铬的含量已低于排放标准 请回答下面问题 1 两极发生的电极反应 2 写出Cr2O72 变为Cr3 的离子方程式 3 工业废水由酸性变为碱性的原因 4 能否改用石墨电极 说明原因 阳极 Fe 2e Fe2 阴极 2H 2e H2 Cr2O72 6Fe2 14H 2Cr3 6Fe3 7H2O H 不断放电 Cr2O72 与Fe2 反应中消耗H 打破了水的电离平衡 使溶液中 OH H 不能 阳极产生Cl2 得不到 Fe
