《江苏省邳州市第二中学2012-2013学年高中化学 第四章《电化学原理》课件 新人教版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省邳州市第二中学2012-2013学年高中化学 第四章《电化学原理》课件 新人教版选修4（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5讲 电化学原理,例1 (2012年高考海南卷)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。,回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_； (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_； (3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F9.65104Cmol1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。,解析 (1)甲烷燃
2、料电池的总离子反应方程式为：CH42O22OH=CO 3H2O，正极反应式为2O24H2O8e=8OH，负极反应式由总反应式减去正极反应式即可得到；(2)由图示可知，甲烷燃料电池中通入CH4的一极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷被氧化失去电子8 mol，电量为89.65104C，题中虽有两个燃料电池，但电子的转移只能用一个电池的甲烷量计算，可根据CH48e4Cl2计算出标准状况下产生氯气的体积为4 L。 答案 (1)O22H2O4e=4OH,1原电池的正负极、电解池的阴阳极的判断 (1)原电池的正负极 根据组成原电池的两极电极材料判断，一般是较活泼的金
3、属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 据电子流动方向或电流方向判断，电子流动方向：由负极正极；电流方向：由正极负极。 根据原电池里电解质溶液中离子的移动方向判断，在原电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。 根据原电池两极发生的变化判断，原电池的负极总是失电子，发生氧化反应；而正极总是得电子，发生还原反应。,(2)电解池的阴阳极 根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。 据电子流动方向判断，电子流动方向为：电源负极阴极阳极电源正极。 根据电解池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断，在电解池的电解质溶液内，阳离子向阴极移动
4、，而阴离子向阳极移动。 根据电解池两极产物判断，一般情况下： 阴极上的现象是：析出金属(质量增重)或有无色气体(H2)放出； 阳极上的现象是：有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减轻(活性电极作阳极)。,2电极反应式及总反应方程式的书写 (1)原电池中电极反应式 分析两极情况，直接书写电极反应式，并将两极反应式相加得总反应方程式； 已知总反应方程式，可根据氧化还原情况，首先写出较易书写的一极的电极反应式，然后用总反应方程式减去前者，即得另一极的电极反应式。,(2)电解池中的电极反应式,(3)在判断电极反应式书写正误时，还要看是否遵循质量守恒定律和电荷守恒定律。,3离子移动的方向,
5、(2)带盐桥的原电池 盐桥中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。,1(2011年高考新课标全国卷)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为： FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是( ) A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2 C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O,解析：由铁镍蓄电池放电时的产物全部是碱可知，电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe为负极，Ni2O3为正极，A
6、正确。放电时，Fe失电子被氧化，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2，B正确。充电时，阴极发生还原反应，电极反应为Fe(OH)22e=Fe2OH，pH增大，C错误。充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O，D正确。 答案：C,(2)(2011年高考四川卷)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为： NiO(OH)MH Ni(OH)2M 电池放电时，负极的电极反应式为_。 充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)
7、。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为_。,解析 (1)铁做阳极发生反应：Fe2e=Fe2，产生还原剂Fe2，可使Cr2O 还原成Cr3，最终生成Cr(OH)3沉淀。 阴极发生反应：2H2e=H2，溶液中c(H)降低，溶液的pH升高。由于Fe(OH)2极易被氧化生成Fe(OH)3，故溶液中还生成Fe(OH)3沉淀。 (2)根据条件可知，MH在负极失电子，电极反应式为MHOHe=H2OM。 在阴极O2得电子和H2O作用生成OH，电极反应式为O22H2O4e=4OH。 答案 (1)阳极反应为Fe2e=Fe2
8、，提供还原剂Fe2 2H2e=H2 Fe(OH)3 (2)MHOHe=MH2O O22H2O4e=4OH,1电解质溶液的电解规律,电解后电解质溶液恢复时要注意，从溶液中出去哪些原子，则需按比例补充哪些原子。如电解盐酸从溶液中出去的是H2和Cl2(11)，故补入时应通入HCl气体而不是加入盐酸。,2关于金属腐蚀的问题 (1)干燥的环境下以化学腐蚀为主，一般情况下以电化学腐蚀为主。 (2)金属腐蚀快慢的判断方法 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀有防腐措施的腐蚀。 (3)钢铁吸氧腐蚀过程,Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈),特别提醒 铁作电极一般不能直接转化为Fe3。,2(2012年高考
9、山东卷)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( ),A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小 C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析：A项：插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项：开关由M改置于N时，Zn作负极，CuZn合金作正极，合金受到保护；C项：接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项：ZnMnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。 答案：B,1在分
10、析原电池时，往往错误地认为阳离子移向负极，阴离子移向正极。 2错误地认为电子通过电解质溶液，在闭合电路中电子走陆路(导线)，离子走水路(电解质溶液)，电子并不通过电解质溶液，内电路是离子定向移动而导电。 3易把电解MgCl2溶液的离子方程式错写成： 2Cl2H2O 2OHCl2H2 忽视了Mg(OH)2难溶于水，正确的离子方程式应为：Mg22Cl2H2O Mg(OH)2Cl2H2。,4电解AlCl3溶液误认为会先沉淀，后溶解，事实上生成的Al(OH)3不会转化为AlO 或Al(OH) 。 5误认为活泼金属一定做负极。但也不一定，如在MgAlNaOH溶液构成的原电池中，由于相对于NaOH溶液来说
11、铝比镁活泼，故铝做负极，镁做正极。 6在电解食盐水的过程中错误认为阳极区显碱性。 理由是OH带负电荷，向阳极移动。事实是阴极上H得电子生成H2，破坏了水的电离平衡，使阴极区c(H)c(OH)，溶液显碱性。,7电解过程中，若只是水被电解，误认为溶液的pH不发生变化。但若电解氢氧化钠溶液、硫酸溶液等，虽然溶质的量未变，但是溶液的浓度增大，故pH发生变化。 8用惰性电极电解NaCl溶液、CuSO4溶液时，当NaCl或CuSO4完全反应后，误认为反应也停止了。实际反应后生成NaOH或H2SO4能继续电解。,判断正误：(正确的打“”号，错误的打“”号) 1(2012年高考江苏卷)镀铜铁制品镀层受损后，铁
12、制品比受损前更容易生锈。() 2(2011年高考江苏卷改编)铅蓄电池放电时的负极和正极质量均增大。() 3(2011年高考山东卷)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al。() 4(2012年金华模拟)有盐桥的原电池，可撤掉盐桥，换一根铜导线，以构成闭合回路。(),5(2012年威海模拟)惰性电极电解三氯化铁、硫酸铜的混合溶液，阴极析出的铜与线路中流过的电子关系如图所示。() 6(2012年江门模拟)在以氢氧化钾为电解质溶液的甲醇燃料电池中，负极反应式为：CH3OH8OH6e=CO 6H2O(),【案例1】 如图，两电极上发生的电极反应如下： a极：2
13、H2e=H2 b极：Zn2e=Zn2 则以下说法不正确的是( ) A该装置可能是电解池 B该装置中电解质溶液的pH可能等于7 Ca、b可能是同种电极材料 D该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能 【易错剖析】 错误原因是思维定式，没有根据题中给出电极反应进行分析。从而错选A或C。,【规范解答】 该装置为原电池时，则b为负极，材料为Zn，a为正极，材料为活泼性比Zn弱的金属，电解质溶液为非氧化性酸溶液；该装置为电解池时，b极为阳极，材料为Zn，a极为阴极，材料可为活性电极或惰性电极，电解质溶液为活泼金属的盐溶液。因此该装置既可能为原电池，也可能为电解池，A对，D错；若该装置为电解池，当电解质为
14、NaCl时，pH7，B对；该装置为电解池时，电极材料均可为Zn，C对。 【答案】 D,【案例2】 (2011年高考山东卷)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( ) A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 【易错剖析】 本题易错选B。受电能转化为热能的误导，从而错选B。受温度升高化学反应速率加快的误导认为C不正确。,【规范解答】 A项，未通电时是原电池，但电镀过程并不是原电池的充电过程，故A错误；B项，消耗锌时转移的电子与通过的电量有确定的关系，故锌的析出量与通过的电量有确定关系，故B错误；C项，电镀时保持电流恒定，有利于保证电镀的质量，温度不影响电解的速率，故C正确；D项，镀锌层破损后与铁构成了原电池，锌作负极被腐蚀，保护了铁，故D错误。 【答案】 C,
