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1、专题七 电化学,1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式；了解常见化学电源的种类及其工作原理。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。,考点一 原电池原理的全面突破,考点二 几种重要的化学电池,考点三 电解池的“不寻常”应用,考点四 金属腐蚀与防护的“两种比较”、“两种方法”,考点五 利用“电子守恒”思想突破电化学的计算,1.通常只有能自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 2.工作原理 以锌铜原电池为例：,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化反应,还原反应,正极,负极,说明 (1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。
2、(2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=CuZn2而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。,1.2013广东理综，33(2)(3)(2)能量之间可相互转化： 电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电 池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池， 探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)， FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。 完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。,题组集训,题组一 对比设计两类原电池,以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电
3、池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。 甲、乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_ _。,由于金属活动性ZnFeCu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。 带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。,解析 根据题给条件和原电池的构成条件可得： a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，
4、Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 c.注意，画图时要注意电极名称、电极材料、电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。,答案 (或其他合理答案) 电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 甲 在甲装置中，负极不和Cu2接触，避免了Cu2直接与负极发生反应而使化学能转化为热能,(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选_作阳极。 解析 由牺牲阳极
5、的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。,锌片,原电池的设计思路 首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若为溶液时则只能作电解质溶液。然后补充缺少的电极材料及电解质溶液。电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可)，电解质溶液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。,题组二 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 2.控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池
6、。下列判断不正确的是( ),A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原 C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子生成Fe2被还原，I失去电子生成I2被氧化，所以A、B正确； 电流表读数为零时Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率，反应达到平衡状态；,D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe32I2Fe2I2向左移动，I2被还原为I，乙中石墨为正极，不正确。 答案 D,3.某同学为探究Ag和Fe2的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥
7、中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小回到零点逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为_极(填“正”或“负”)。由实验得出Ag和Fe2反应的离子方程式是_。,1.把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有明显的电流出现。 2.电子流向的分析方法 (1)改变条件，平衡移动； (2)平衡移动，电子转移； (3)电子转移，判断区域； (4)根据区域，判断流向； (5)根据流向，判断电极。,高考中常见的新型电池有“氢
8、镍电池”、“高铁电 池”、“碱性锌锰电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“锌银电池”、“纽扣电池”、“MgAgCl电池”、“MgH2O2电池”等。新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。,1.判断电极 (1)“放电”时正、负极的判断 负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质； 正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。 (2)“充电”时阴、阳极的判断 阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极； 阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。,2.微粒
9、流向 (1)电子流向 电解池：电源负极阴极，阳极电源正极； 原电池：负极正极。 提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。 (2)离子流向 电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极； 原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。,3.书写电极反应式 (1)“放电”时电极反应式的书写 依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目； 根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。 (2)“充电”时电极反应式的书写 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过
10、程。,特别提醒 在书写“放电”时电极反应式时，要注意： (1)阳离子在正极上参与反应，在负极上就必须生成； (2)阴离子在负极上参与反应，在正极上就必须生成。,题组集训,题组一 “一池多变”的燃料电池,1.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是( ) A.检测时，电解质溶液中的H向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O D.正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH,解析 解答本题时审题是关键，反应是在
11、酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错； 因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH，故正极的反应式为O24H4e=2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错； 电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。 答案 C,2.(2015江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( ),C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；,答案 D,不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产
12、物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。 (1)酸性介质，如H2SO4。 CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H作用下生成H2O。电极反应式为,负极：CH3OH6eH2O=CO26H 正极： O26e6H=3H2O,(4)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：CH3OH6e3O2=CO22H2O 正极： O26e=3O2,题组二 “久考不衰”的可逆电池 (一)“传统”可逆电池的考查 3.镍镉(NiCd
13、)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd 2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是( ) A.放电时负极得电子，质量减轻 B.放电时电解质溶液中的OH向正极移动 C.充电时阴极附近溶液的pH减小 D.充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O,解析 该可充电电池的放电过程的电极反应式为负极：Cd2e2OH=Cd(OH)2； 正极：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH，所以正确选项为D。 答案 D,(二)“新型”可逆电池的考查 4.(2014新课标全国卷，12)2013年3
14、月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( ),A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C.放电时，a极锂的化合价发生变化 D.放电时，溶液中Li从b向a迁移 解析 图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确； B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；,C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确； D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，故正确。 答案 C,5.(1)2015四川理综，11(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_ _。,FeS24Li4e=Fe2Li2S或FeS24e,=Fe2S2,(2)2015广东理综，32(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl 和Al2Cl 两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为_。,锂离子电池充放电分析 常见的锂离子电极材料 正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等
