电化学基础物理之电化学部分资料教程

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1、电化学基础专题复习考试说明原文: 1.理解原电池和电解池的工作原理,并正确书写电极 反应式和总反应方程式 2.了解原电池和电解池在实际中的应用 3.能解释发生电化学腐蚀的原因 4.了解金属腐蚀的危害和金属的防护措施解读说明: 1.原电池、电解池、电镀池的电极名称及电极反应式 2.根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱 3.根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类 4.新型电池的电极反应及应用 5.有关电解产物的判断和计算 6.金属发生电化腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金 属腐蚀的措施 复习策略: 1.理清有关概念 2.注意知识的深化和迁移,需要抓住实质、 善分析、重迁移 3.抓规律

2、:对不同的电解质溶液,电解后溶液 的变化不同,要恢复原状态,需加入的物质 不同,总结规律 4.重应用。在工业生产中有着广泛的应用,为了 体现理论联系实际(一).原电池正、负极的确定方法一、电池电极反应式的书写1.由两级的相对活泼性确定:相对活泼性较强的金属做负极(一般地,负极材料与电解质溶液能发生反应);相对活泼性较强的金属或导电的非金属做正极。2.有电极变化情况确定:发生氧化反应的一极为负极;发生还原反应的一极为正极。3.根据某些显色现象确定:根据电极附近指示剂(石蕊、酚酞、润湿的淀粉KI试纸等)的显色情况分析该电极上发生反应情况。回归基础4.根据在两极发生反应物质的化合价的升降情况判断5.

3、根据外线路中自由电子的移动方向判断电子流出的一极为负极;流入的一极为正极6.根据内电路中自由移动的离子的移动方向判断阳离子移向的一极为正极;阴离子移向的一极为负极7.根据电解池的阴、阳极判断与电解池阳极相连的为原电池的正极;与电解池阳极相连的为原电池的正极例 美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的电池。氢氧燃料电池不仅能量转换率高,而且电池反应生成的水还可供宇航员饮用。电池的构造如图所示:两个电极均由多孔碳制成,通入的气体由孔隙中流出,并从电极表面放出。H2负极正极(二)电极反应式的书写先分析正、负极,再根据正、负极反应规律写电极反应式。2H2 + O2 = 2H2O0 0 +1

4、-2化合价升高化合价降低失去ne-得到ne-发生氧化反应发生还原反应还原剂氧化剂阴离子阳离子负极正极化合价升/降得/失电子发生反应的类型氧化剂/还原剂溶液中离子流向分置两极导线中电子流向 ne-电极反应式 H2-2e-+2OH-=2H2OO2+4e-+2H2O=4OH-思维模型正、负极反应式如何书写?应注意什么?总反应H2酸性溶液变式1负极:H2-2e-=2H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O1、确定正、负极上反应的物质: 升-失-氧-还-负电池电极反应式的书写2、关注电解质溶液 负极 正极 阴离子 阳离子ne-解题技巧:总反应=正极反应+负极反应此时必须保证电池正负极反应转移的电子数相等

5、变式2此时电池内的总反应方程式为 。请确定a是 极、b是 电极请写出甲烷燃料电池中a极的电极反应式为 b极的电极反应式为 CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O负正2O2+8e-+4H2O=8OH-+10OH-CH4-8e- CO2+H2O=CO32-+7H2OCH3OH此时电池内的总反应方程式为 。请确定a是 电极、b是 电极。请写出甲醇燃料电池中a极的电极反应式为 b极的电极反应式为 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O负2CH3OH-12e-+2H2O=12H+2CO23O2+12e-+12H+=6H2O酸性溶液变式3正(1)电极b是该燃料电池的(填“正”或“负”)_极。(2

6、)若以氢气为燃料,则A是(填化学式) ,Y是 。CO32的移动方向是移向(填“电极a”或“电极b”) ;电极b的电极反应是 负载电极a电极bABXYY熔融盐Zee熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池 反馈练习正H2CO2电极aO2+4e-+2CO2=2CO32-铅蓄电池的充放电反应为:PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O放电时负极的电极反应式放电时正极的电极反应式放电 充电Pb-2e-+SO42-=PbSO4PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O充电时阴极的电极反应式PbSO4 + 2e-=Pb +SO42-充电时阳极的电极反应式PbSO4-2e-+

7、2H2O = PbO2+4H+SO42-n(-) ZnKOHMnO2 (+)n电池总反应:Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2n负极(Zn):Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2n正极(MnO2):2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-二、电解池的问题(一)两极的确定及电极反应式的书写分析问题的一般程序: 找电源(或现象) 两极 电极反应式 总反应式 电解质溶液发生还原反应电流电源阳极阴极ne-ne-+失ne-得ne-发生氧化反应阴离子阳离子化合价升高化合价降低思维模型:1.判断电解池阴、阳极的方法阴阳正负看电子、电流方向方法:与电源正极相连

8、的为阳极 与电源负极相连的为阴极看两极产物(或两极反应)+ -阳极阴极+-阳极阴极2Cl-2e-=Cl2Cu2+2e-=Cu方法:阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应 0 +1 +2 0 看离子移动方向正负阳阴方法:阳离子移向阴极,阴离子移向阳极小结:电解池阴、阳极的准确判断:升失ne- 氧化反应 阳极正极降得ne- 还原反应 阴极负极从现象确定两极 确定电源的正负极C2附近溶液出现红色,则C1为_ 极,C2为_极。+ -H2Cl2C1C2阴极阳极滴有酚酞的NaCl溶液放电顺序:活泼电极电极本身溶解惰性电极(石墨(C)、金(Au)、铂(Pt))电解质溶液中阴离子放电阴极:电解质阳离子放电溶液

9、中H+放电阴极电极本身不参与电极反应,只有溶液中阳离子放电。Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ S2-I- Br- Cl- OH- 含氧酸根F-金属(除Pt、Au外)阳极:先看电极材料2.电解时电极产物的确定3.电极反应式的书写石墨 Fe 饱和Na2SO4溶液CC饱和CuSO4溶液电极反应式: 阳极:_ 阴极:_电极反应式: 阳极:_ 阴极:_总反应式:4OH-4e-=2H2O+O2Cu2+2e-=Cu4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4电解2H2O=2H2+O2电解变形1:FeAl饱和Na2SO4溶液电

10、极反应式: 阳极:_ 阴极:_FeC 污水(PH=56)电极反应式: 阳极:_ 4OH 4 e 2H2O 2 阴极:_变形2:Fe-2e-=Fe2+Fe-2e-=Fe2+2H+-2e-=H22H+-2e-=H2准确书写电解池电解方程式方法:1.主要“四看” 一看电源 二看电极材料 三看电解质溶液 四看本质(或现象) 3.总反应式不能将阴阳极反应式简单相加得失电子守恒2.升失ne- 氧化反应 阳极正极 降得ne- 还原反应 阴极负极2010海淀一模 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.06.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉

11、积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水,设计装置示意图如下:变形3FeCH4C污水Fe空气熔融碳酸盐电极电极A+H2O A(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时,应向污水中加入适量的 。aH2SO4 bBaSO4 cNa2SO4 dNaOH eCH3CH2OH(2)电解池阳极的电极反应分别是 ; 4OH 4 e 2H2O 2。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 。CFe-2e-=Fe2+4Fe2+

12、+ O2 + 10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+(4)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是 CH4 + 4CO32- 8e= 5CO2 + 2H2O。正极的电极反应是 。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是 。(5)实验过程中,若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体,则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况) L。2O2+8e-+4CO2=4CO32-CO2CH4-4H28e-11.2二、图像类问题铂片 滤纸 铅笔祝你成功ab直流

13、电源D将实物图像转化为化学中的电解池模型H2Cl2C1C2(2007年高考上海化学卷,电解)某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是( )铂片 滤纸 铅笔祝你成功ab直流电源 (A)铅笔端作阳极,发生还原反应 (B)铂片端作阴极,发生氧化反应(C)铅笔端有少量的氯气产生 (D)a点是负极,b点是正极接受、吸收、整合化学信息的能力;分析和解决(解答)化学问题的能力(08上海卷)取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现

14、a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色。则下列说法错误的是 ( ) Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连C电解过程中水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小D 直流电源ab铅笔芯 铅笔芯饱和NaCl溶液转化为化学模型应用:利用如图所示装置制取Fe(OH)2,通电后溶液中产生的白色沉淀能保持较长时间不变色下列说法错误的是 ()A烧碱溶液注入容器前,需预先煮沸 B甲电极上有氢气冒出C只能用铁作甲电极和乙电极D可用食盐水代替烧碱溶液C转化为化学模型甲乙+烧碱溶液应用:变形:将甲乙均换成石墨,烧碱溶液换成NaCl溶液,利用该装置家庭自制消毒液,确定电极a_极,b为_极;电极反应式

15、:阳极:_阴极:_abNaCl溶液负正2H+2e-=H22Cl-2e-=Cl2 这类问题的题设方式较多,且灵活多变,如实物图接线柱的连接,电极情况的分析与化学实验联系,化学计算等。在近几年综合测试中的重要考查形式,解题时充分利用题给实物图,从实物图中获得信息,从而正确解题。应用:(2011高考说明:61题)两玻璃管中盛满滴有酚酞两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的氯化钠饱和溶液,溶液的氯化钠饱和溶液,接通接通S1S1后,后,C(C() )附近溶附近溶液变红,两玻璃管中有液变红,两玻璃管中有气体生成。一段时间后,气体生成。一段时间后,断开断开S1S1,接通,接通S2S2,电流,电流表的指针发生偏转。表的

16、指针发生偏转。此时:此时:C C(I I)的)的电极名称电极名称是是 ;C C(II II)的)的电极反应式电极反应式是是 。负极Cl2 +2e- = 2Cl-阴极阳极+1电解池原电池练习:如图所示,用石墨笔在浸有淀粉KI溶液的滤纸上写字,滤纸上便出现蓝色字迹,则可判断:(1)X是_极(2)C极的电极反应式_ D极的电极反应式_(3)滤纸上发生电化学反应的离子方程式_ 巩固练习1:负2H+2e-=H2 2-2e-=22-+2H2O=2+ H2 +2OH-电解 2电极b上发生的电极反应 .电极均为惰性电极的电解池组: NaOH CuSO4 K2SO4 已知:接通电源一段时间后,乙中C电极质量增加。1电源的N端为 极 3电解前后各溶液的酸碱性大小如何变化。 -阳阴阳阴阴阳+甲 . 乙 . 丙 . 正 4OH- - 4e- = O2+2H2O碱性增强酸性增强酸碱性不变4电解一段时间后使溶液复原应加入的物质? 巩固练习2:甲中加H2O ;乙中加CuO; 丙中加H2O用惰性电极电解时,若使电解后的溶液恢复原状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则。一般加入阴极与阳极产物的化合物。 追问:

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