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1、 考点五 化学能与电能.课标要求1 能举例说明化学能和电能的转化关系及其应用。2 认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。.考纲要求1了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。.教材精讲1 原电池2金属的腐蚀（以钢铁腐蚀为例）3金属的防护4电解池5原电池原理的应用几种常见化学电源（1）酸性锌锰干电池构造：正极：石墨碳棒；负极：锌皮；电解质溶液：糊状氯化铵。电极反应：负极：Zn = Zn2+2e-正极：MnO2+ NH4+ + e-MnO(OH) +
2、 NH3电池反应：Zn2NH4Cl2MnO2ZnCl22MnO(OH) + 2NH3（2）碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池与酸性锌锰干电池的区别在于：以氢氧化钾代替氯化铵做电解质。其电极反应如下：负极：Zn+2OH-Zn(OH)2+2e-正极：2MnO2 + H2O +2e-Mn2O3 + 2OH-电池反应：Zn + 2MnO2 + H2O = Zn(OH)2 + Mn2O3（3）铅蓄电池构造： 负极：铅；正极：二氧化铅；电解质溶液：硫酸溶液。电极反应：负极：Pb + SO42- PbSO4+2e-正极：PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- PbSO4 + 2H2O电池反应：PbO2
3、+ Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O优点：铅蓄电池是二次电池，可多次充电，反复利用。PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O（4）氢氧燃料电池构造：负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化钾溶液。电极反应：负极：2H2 + 4OH- 4H2O+4e-正极：O2 + 4e- + 2H2O 4OH-电池反应：2H2 + O2 = 2H2O优点：能量利用率高6电解原理的应用（1）电解食盐水装置：立体隔膜电解槽电解前食盐水的精制粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-、Fe3+，Fe3+、Ca2+、Mg2+在电解过程中生成Fe(OH)3、Ca(OH)2、
4、Mg(OH)2，而堵塞石棉隔膜空隙，SO42-影响产品的纯度，所以这些杂质离子必须除去。除去杂质离子的操作及加入试剂的顺序是：BaCl2NaOHNa2CO3过滤HCl或NaOH BaCl2Na2CO3过滤HCl电极反应阴极：2H+ + 2e- H2（或2H2O+ 2e- H2+2OH-）阳极：2Cl- Cl2+ 2e-（或2Cl- - 2e- Cl2）电解反应：（2）电解法精炼铜粗铜的成分：铜（锌、铁、镍、银、金、铂等）电极的连接：粗铜做阳极，和外加电源的正极相连；纯铜做阴极，和外加电源的负极相连。电解液：硫酸铜或硝酸铜溶液电极反应阳极：Cu Cu2+2e-，Zn Zn2+2e-，Ni Ni2
5、+2e-阴极：Cu2+ + 2e- CuAg、Au、Pt不发生反应，沉积到阳极底部，叫做阳极泥。（3）电镀利用电解原理，在金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程叫电镀。电极的连接：镀层金属或惰性电极做阳极，和外加电源的正极相连；镀件金属做阴极，和外加电源的负极相连。如铁上镀铜，铜（或石墨）做阳极，铁做阴极。电镀液的选择：选择含有镀层金属离子的溶液做电镀液，如铁上镀铜，选择硫酸铜溶液做电镀液。电极反应：阳极：Cu=Cu2+ +2e-，阴极：Cu2+ +2e- =Cu电镀的特点：若镀层金属做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度不变；若用惰性电极做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度减小。.典型例题例1.某
6、溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为31，用石墨电极电解该混合液。下列叙述不正确的是A阴极自始至终均析出H2。B阳极先析出Cl2，后析出O2。C电解最后阶段为电解水。D溶液pH不断增大，最后为7。【解析】电解质溶液中n(Na+):n(Cl-):n(H+):n(SO42-)=3:3:2:1，电解过程明显分为三个阶段：第一阶段相当于电解盐酸：第二阶段相当于电解氯化钠溶液：第三阶段相当于电解水：可见只有D不正确。例2.在100mlH2SO4与CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解一段时间，两极上均收集到2.24L气体（标准状况），则原溶液中Cu2+物质的量浓度为（ ）A1mo
7、lL-1 B2molL-1 C3molL-1 D4molL-1【解析】阳极电极反应式为：4OH- - 4e- = 2H2O + O2阴极电极反应式为：（开始）Cu2+ + 2e- = Cu （最后）2H+ + 2e- = H2 根据电子得失守恒：。所以选相为A。例3.某粗铜中各成分的质量分数分别为：Cu：64%，Fe：5.6%，Zn：6.5%，Ni：5.9%，其余为Ag和Au，利用该粗铜电解精炼铜，电解液选择1L 1mol/L的硫酸铜溶液，当通电30min（电流强度5.36A）(1oml电子的电量为96500库仑)，问：（1）阴极质量增重多少克？（2）阳极质量减轻多少克？（3）此时溶液中铜离子
8、的物质的量浓度为_mol/L。（假设电解前后溶液体积相同）（4）此时溶液中Fe2+的物质的量浓度为_mol/L。（假设电解前后溶液体积相同）【解析】阳极：Zn - 2e- = Zn2+，Ni - 2e- =Ni2+，Cu - 2e- = Cu2+阴极：Cu2+ + 2e- = Cu（1）阴极质量增重：（2）粗铜中 阳极上溶解的铜的质量：阳极质量减少： （3）（4）阳极上溶解铁的物质的量：.跟踪训练一、选择题（单选题）1、白铁（铁上镀锌）马口铁（铁上镀锡）铜质奖章（铁上镀铜），当镀层破坏后，铁腐蚀速率由快到慢的顺序是A B C D 2、在一定温度下，以惰性电极电解硫酸钾饱和溶液，当阳极产生a摩气
9、体时，溶液中析出W克晶体(不含结晶水)，设电解过程中温度保持不变，则剩余溶液的溶质的质量分数为 A.B. C.D.3、用Pt作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200mL0.3molL-1 NaCl溶液和300ml0.3molL-1的AgNO3溶液，当产生0.56L（标准状况）Cl2时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的pH为（设混合后总体积为500mL）A1.4 B5.6 C7 D12.64、用二根铂丝作电极插入KOH溶液中，分别向两极通入甲烷和氧气，可作为一种燃料电池的模拟装置。试判断下列说法正确的是(A) 通氧气的铂极为负极(B) 此电池反应为CH4 + 2O2 CO2
10、 + 2H2O(C) 此电池放电时，KOH浓度不变。(D) 此电池放电时，KOH浓度减小。5、下列判断正确的是A以镁和铝为电极，氢氧化钠溶液为电解质溶液，镁做负极。B以铜和铝为电极，浓硝酸为电解质溶液，铜做负极。CCu + 2H2O = Cu(OH)2 + H2反应，在任何条件下都不能发生。 D电镀时，电解质的浓度一定保持不变。二、选择题（双选题）6、下列电极反应书写正确的是A碱性氢氧燃料电池负极的电极反应：H2 + 2OH- + 2e- 2H2OB铅蓄电池正极的电极反应：Pb + SO42- PbSO4+2e-C吸氧腐蚀正极的电极反应：2H2O + O2 + 4e- 4OH-D锌锰干电池负极
11、的电极反应：Zn Zn2+ + 2e-7、下列关于原电池和电解池的描述正确的是A无论原电池还是电解池，阴离子总是向发生氧化反应的电极迁移。B原电池是将电能转化为化学能，电解池是将化学能转化为电能。C原电池工作时，电流由负极流向正极。D原电池工作过程是一个自发过程，电解池工作过程是一个非自发过程。8、 某电解质溶液pH=a，向其中插入两根惰性电极通电一段时间后再测知溶液的pH=b，若ba，该电解质可能是ANa2S BCuSO4 CNaCl DNa2SO49、某电解池内盛有硫酸铜溶液，插入两根电极，接通直流电源，欲达到如下要求：阳极质量不变，阴极质量增加，电解液pH减小，则应选用的电极是A阴阳两极
12、都是石墨 B铜作阳极，铁做阴极。 C铁作阳极，铜做阴极。D铂作阳极，铜做阴极。10、用石墨作电极，电解1L0.1mol/LCuSO4溶液，电解一段时间后，CuSO4浓度会减少。为了恢复电解液仍为1L0.1mol/L（假定电解过程中，水份无蒸发损失），应向溶液中加入 A、Cu（OH）2 B、无水CuSO4 C、CuCO3 D、 CuO三、填空题11、金属腐蚀的本质是_。切完咸菜的刀生锈时，发生的是_腐蚀，此时为_负极，电极反应为_，_为正极，电极反应为_。12、从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-五种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：（1）以石墨为电极，使电解质质量减少，水量不
13、变进行电解，则采用的电解质是_。（2）以石墨为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是_。（3）以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水质量都减少进行电解，则采用的电解质是_。13、下图所示的装置：（1）当A键断开，B、C两键闭合时，甲为_池，乙为_池。甲池中各电极反应式为_、_。（2）将乙中两极都换成石墨，硫酸铜溶液换成稀硫酸。断开B、C两键，闭合A键，甲为_池，乙为_池。当甲中锌减轻时，乙中共放出气体（标准状况）_ml。考点五“化学能与电能”参考答案1C2B3C4D5B6CD7AD8BD9AD10CD11、金属原子失电子被氧化。吸氧，Fe，Fe 2e- = Fe2+，C，2H2O + O2 + 4e- = 4OH-。12、（1）HCl CuCl2（2）H2SO4 Na2SO4 NaHSO4（3）
