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1、专题十一电化学1.概念概念：把把_转化为转化为_的装置。的装置。考点一原电池工作原理与应用考点一原电池工作原理与应用化学能化学能电能电能2.形成条件形成条件非金属导体非金属导体电解质电解质自发自发3.工作原理工作原理以以()Zn|CuSO4|Cu()原电池为例原电池为例电子电子Zn2e=Zn2ZnCuCu22e=Cu阴离子阴离子(SO、OH)阳离子阳离子(Cu2、H)【助学技巧助学技巧】原电池正、负极判断的原电池正、负极判断的“五个角度五个角度”4.化学电源化学电源(1)一次电池一次电池(碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池)碱性锌锰干电池的工作原理如图：碱性锌锰干电池的工作原理如图：Zn2OH2e=
2、ZnOH2OMnO22H2O2e=Mn(OH)22OH(2)二次电池二次电池(以铅蓄电池为例以铅蓄电池为例)放电时的反应放电时的反应a.负极反应：负极反应：_；b.正极反应：正极反应：_；c.总反应：总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充电时的反应充电时的反应a.阴极反应：阴极反应：_；b.阳极反应：阳极反应：_；c.总反应：总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。(3)燃料电池燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性酸性碱性碱性负极反负极反应式应式2H24e=4H_正极
3、反正极反应式应式_O22H2O4e=4OH电池总电池总反应式反应式2H2O2=2H2O2H24OH4e=4H2OO24H4e=2H2O【助学技巧助学技巧】(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)在在原原电电池池中中，正正极极本本身身一一定定不不参参与与电电极极反反应应，负负极极本本身身一一定定要发生氧化反应要发生氧化反应()(4)其其他他条条件件均均相相同同，带带有有“盐盐桥桥”的的原原电电池池比比不不带带“盐盐桥桥”的的原电池电流持续时间长
4、原电池电流持续时间长()(5)放放热热反反应应通通过过一一定定的的装装置置可可以以将将化化学学能能变变为为电电能能，构构成成原原电电池池()(6)原原电电池池工工作作时时，溶溶液液中中的的阳阳离离子子向向负负极极移移动动，盐盐桥桥中中的的阳阳离离子向正极移动子向正极移动()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(5)放放热热反反应应通通过过一一定定的的装装置置可可以以将将化化学学能能变变为为电电能能，构构成成原原电电池池()(6)原原电电池池工工作作时时，溶溶液液中中的的阳阳离离子子向向负负极极移移动动，盐盐桥桥中中的的阳阳离离子向正极移动子向正极移动()答案答案(1)(2)(3)(4)
5、(5)(6)新型化学电源题的分析策略新型化学电源题的分析策略1.解题四步骤解题四步骤2.电极反应式的书写电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写一般电极反应式的书写1.(2015江江苏苏化化学学，10，2分分)一一种种熔熔融融碳碳酸酸盐盐燃燃料料电电池池原原理理示示意意如图。下列有关该电池的说法正确的是如图。下列有关该电池的说法正确的是()答案答案D原电池的设计方法原电池的设计方法设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首首先先判判断断出出氧氧化化还还原原反反应应中中的的还还原原剂剂和和氧氧化化剂剂，将将还还原原剂剂(一一般般为为
6、比比较较活活泼泼金金属属)作作负负极极，活活泼泼性性比比负负极极弱弱的的金金属属或或非非金金属属作作正极，含氧化剂对应离子的电解质溶液作电解液。正极，含氧化剂对应离子的电解质溶液作电解液。(2)如如果果两两个个半半反反应应分分别别在在要要求求的的两两个个容容器器中中进进行行(中中间间连连接接盐盐析析)，则则两两个个容容器器中中的的电电解解质质溶溶液液应应含含有有与与电电极极材材料料相相同同的的金金属属的的阳离子。阳离子。(3)设计实例：设计实例：根据反应根据反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2设计的原电池为：设计的原电池为：1.请请运运用用原原电电池池原原理理设设计计实实验验，验验证证
7、Cu2、Fe3氧氧化化性性的的强强弱弱。请写出电极反应式，负极请写出电极反应式，负极_，正极正极_，并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。路电子流向。答案答案Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2错因分析错因分析(1)不注明电极材料名称或元素符号。不注明电极材料名称或元素符号。(2)不画出电解质溶液不画出电解质溶液(或画出但不标注或画出但不标注)。(3)误把盐桥画成导线。误把盐桥画成导线。(4)不能连成闭合回路。不能连成闭合回路。考点二电解原理及其应用考点二电解原理及其应用1.电解电解使使_通通过过电电解解质质溶
8、溶液液(或或熔熔融融的的电电解解质质)而而在在阴阴、阳阳两两极极引起引起_的过程。的过程。2.电解池电解池( (也叫电解槽也叫电解槽) )电解池是把电解池是把_的装置。的装置。电流电流氧化还原反应氧化还原反应电能转化为化学能电能转化为化学能3.电解池的组成和工作原理电解池的组成和工作原理(电解电解CuCl2溶液溶液)阴极阴极还原反应还原反应Cu22e=Cu阳极阳极氧化反应氧化反应2Cl2e=Cl23.电解池的组成和工作原理电解池的组成和工作原理(电解电解CuCl2溶液溶液)阴极阴极还原反应还原反应Cu22e=Cu阳极阳极氧化反应氧化反应2Cl2e=Cl2【助学技巧助学技巧】电子和离子的移动方向
9、电子和离子的移动方向4.氯碱工业氯碱工业(1)概概念念：用用电电解解饱饱和和NaCl溶溶液液的的方方法法来来制制取取_、_和和_，并并以以它它们们为为原原料料生生产产一一系系列列化化工工产产品品的的工工业业，称称为为_。NaOHH2Cl2氯碱工业氯碱工业2Cl2e=Cl22H2e=H25.电镀与电解精炼铜电镀与电解精炼铜电镀电镀(Fe上镀上镀Cu)电解精炼铜电解精炼铜阳极阳极电极材料电极材料_(含含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质等杂质)电极反应电极反应_Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2阴极阴极电极材料电极材料_电极反应电极反应_电解质溶液电解质溶液_注：电解精炼铜时，粗铜中
10、的注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥铜铜粗铜粗铜Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2铁铁纯铜纯铜Cu22e=CuCuSO4溶液溶液6.电冶金电冶金(1)钠的冶炼钠的冶炼总反应：总反应：_阴极反应：阴极反应：_阳极反应：阳极反应：2Cl2e=Cl2(2)Mg的冶炼的冶炼总反应：总反应：_(3)Al的冶炼的冶炼总反应：总反应：_2Na2e=2Na(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应任何化学反应都可以设计成电解池反应()(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程()(3)某某
11、些些不不能能自自发发进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应，通通过过电电解解可可以以实实现现()(4)电电解解CuCl2溶溶液液，阴阴极极逸逸出出的的气气体体能能够够使使湿湿润润的的淀淀粉粉碘碘化化钾钾试纸变蓝色试纸变蓝色()(5)电电解解盐盐酸酸、硫硫酸酸等等溶溶液液，H放放电电，溶溶液液的的pH逐逐渐渐增增大大()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)分析电解过程的思维程序分析电解过程的思维程序1.首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。2.再再分分析析电电解解质质水水溶溶液液的的组组成成，找找全全离离子子并并分分阴阴、阳阳
12、两两组组(不不要忘记水溶液中的要忘记水溶液中的H和和OH)。3.然后排出阴、阳两极的放电顺序：然后排出阴、阳两极的放电顺序：阴极：阳离子放电顺序：阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸酸)Fe2Zn2H(水水)Al3Mg2NaCa2K。阳阳极极：活活泼泼电电极极S2IBrClOH含含氧氧酸酸根根离子。离子。注注意意阴阴极极不不管管是是什什么么材材料料，电电极极本本身身都都不不反反应应，一一定定是是溶溶液液(或或熔熔融融电电解解质质)中中的的阳阳离离子子放放电电。最最常常用用、最最重重要要的的放放电电顺顺序序是是：阳阳极极ClOH；阴阴极极AgCu2H。电电解解水水溶溶液液时时，KAl3不
13、不可可能能在在阴阴极极放放电电，即即不不可可能能用用电电解解水溶液的方法得到水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。等金属。4.分分析析电电极极反反应应，判判断断电电极极产产物物，写写出出电电极极反反应应式式，要要注注意意遵遵循循原子守恒和电荷守恒。原子守恒和电荷守恒。5.最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。答案答案B明晰突破电解液复原易失分问题明晰突破电解液复原易失分问题用用惰惰性性电电极极电电解解电电解解质质溶溶液液时时，若若要要使使电电解解后后的的溶溶液液恢恢复复到到原原状状态态，应应遵遵循循“缺缺什什么么加加什什么么，缺缺多
14、多少少加加多多少少”的的原原则则，一一般般加加入入阴阴极极产产物物与与阳阳极极产产物物化化合合的的产产物物。如如用用惰惰性性电电极极电电解解CuSO4溶溶液液，要要恢恢复复原原溶溶液液的的浓浓度度，可可向向电电解解后后的的溶溶液液中中加加入入CuO。也也可可以以加加入入CuCO3，但但不不能能加加入入Cu(OH)2，因因为为Cu(OH)2与与生生成成的的H2SO4反应后使水量增加。反应后使水量增加。2.用用惰惰性性电电极极电电解解100mLCuSO4溶溶液液一一段段时时间间后后，可可以以通通过过添添加加0.1molCu(OH)2将将溶溶液液的的量量与与浓浓度度完完全全复复原原，则则电电解解时时
15、电电路路中通过的电子为中通过的电子为()A.0.1molB.0.2molC.0.4molD.0.8mol答案答案C错错因因分分析析本本题题易易错错点点在在于于不不能能抓抓住住加加入入Cu(OH)2将将溶溶液液完完全全复复原原这这一一信信息息，确确定定该该电电解解过过程程分分为为两两个个过过程程，分分别别为为电电解解CuSO4溶液和溶液和H2O，可分别进行计算。，可分别进行计算。根根据据题题意意知知，通通过过添添加加0.1molCu(OH)2将将溶溶液液的的量量与与浓浓度度完完全全复原，可知电解时复原，可知电解时Cu2放电完全，且电解了一部分水。由放电完全，且电解了一部分水。由0.1molCu(
16、OH)2可可知知，电电解解时时阳阳极极产产生生了了0.1molCu和和0.1molH2，结合电极反应式知，通过的电子为，结合电极反应式知，通过的电子为0.4mol。考点三金属的腐蚀与防护考点三金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质金属原子金属原子_变为变为_，金属发生氧化反应。，金属发生氧化反应。失去电子失去电子金属阳离子金属阳离子2.金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀反应物反应物金属、干燥的气体或非金属、干燥的气体或非电解质电解质_反应类型反应类型_有无电流有无电流产生产生_实质实质金属原子失电子被
17、氧化金属原子失电子被氧化不纯金属、电解质溶液不纯金属、电解质溶液直接发生化学反应直接发生化学反应原电池反应原电池反应无无有有(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀析氢腐蚀与吸氧腐蚀(钢铁腐蚀为例钢铁腐蚀为例)类型类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀水膜性质水膜性质_负极反应负极反应_正极反应正极反应_总反应总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2其他反应其他反应4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O注：吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍注：吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍酸性酸性弱酸性、中性或碱性弱酸性、中性或碱性Fe2e=Fe22H2e=H22
18、H2OO24e=4OH3.金属的防护金属的防护(1)牺牲阳极的阴极保护法利用牺牲阳极的阴极保护法利用_。(2)外加电流的阴极保护法利用外加电流的阴极保护法利用_。(3)改变金属内部结构改变金属内部结构如制成不锈钢。如制成不锈钢。(4)加保护层加保护层如电镀、喷漆、覆膜等。如电镀、喷漆、覆膜等。原电池原理原电池原理电解池原理电解池原理(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀所有金属纯度越大，越不易被腐蚀()(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()(3)干燥环境下金属不被腐蚀干燥环境下金属不被腐蚀()(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物
19、在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3()(6)在在金金属属表表面面覆覆盖盖保保护护层层，若若保保护护层层破破损损后后，就就完完全全失失去去了了对对金属的保护作用金属的保护作用()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)金属电化学保护的两种方法金属电化学保护的两种方法3.对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以以铝铝材材为为阳阳极极，在在H2SO4溶溶液液中中电电解解，铝铝材材表表面面形形成成氧氧化化膜膜，阳极电极反应式为阳极电极反应式为_。(2)
20、镀镀铜铜可可防防止止铁铁制制品品腐腐蚀蚀，电电镀镀时时用用铜铜而而不不用用石石墨墨作作阳阳极极的的原原因因是是_。在在此此过过程程中中，两两个个电电极极上上质质量量的的变变化值：阴极化值：阴极_阳极阳极(填填“”、“”、“”或或“”)。(3)利利用用如如图图所所示示的的装装置置，可可以以模模拟拟铁铁的的电电化化学学防防护护。若若X为为碳碳棒棒，为为减减缓缓铁铁的的腐腐蚀蚀，开开关关K应应置置于于_(填填“M”或或“N”)处处 。 若若 X为为 锌锌 ， 开开 关关 K置置 于于 M处处 ， 该该 电电 化化 学学 防防 护护 法法 称称 为为_。解解析析(3)铁铁被被保保护护，可可以以作作原原
21、电电池池的的正正极极或或电电解解池池的的阴阴极极。故故若若X为为碳碳棒棒，开开关关K应应置置于于N处处，Fe作作阴阴极极受受到到保保护护；若若X为为锌锌，开关开关K置于置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案答案(1)2Al3H2O6e=Al2O36H(2)能能向向电电镀镀液液中中不不断断补补充充Cu2，使使电电镀镀液液中中的的Cu2浓浓度度保保持持恒恒定定(3)N牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法金属腐蚀快慢的判断金属腐蚀快慢的判断1.不不纯纯的的金金属属或或合合金金，在在潮潮湿湿的的空空气气中中形形成成原原电电池池发发生生电电化化学学
22、腐腐蚀蚀，活活泼泼金金属属因因被被腐腐蚀蚀而而损损耗耗。金金属属腐腐蚀蚀的的快快慢慢与与下下列列两两种种因因素有关：素有关：(1)与与构构成成原原电电池池的的材材料料有有关关，两两极极材材料料的的活活泼泼性性差差别别越越大大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。(2)与与金金属属所所接接触触的的电电解解质质溶溶液液有有关关，活活泼泼金金属属在在强强电电解解质质溶溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。2.一般来说，可用下列原则判断金属腐蚀的快慢：一般来说，可用下列原则判断金属腐蚀的快慢：电
23、电解解池池原原理理引引起起的的腐腐蚀蚀原原电电池池原原理理引引起起的的腐腐蚀蚀化化学学腐腐蚀蚀应用原电池原理的防护应用电解原理的防护。应用原电池原理的防护应用电解原理的防护。4.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A.图图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B.图图b中，开关由中，开关由M改置于改置于N时，时，CuZn合金的腐蚀速率减小合金的腐蚀速率减小C.图图c中中，接接通通开开关关时时Zn腐腐蚀蚀速速率率增增大大，Zn上上放放出出气气体体的的速速率率也增大也增大D.图图d中中，ZnMnO2干干电电池池自自放放
24、电电腐腐蚀蚀主主要要是是由由MnO2的的氧氧化化作用引起的作用引起的解解析析图图a中中，铁铁棒棒发发生生电电化化学学腐腐蚀蚀，靠靠近近底底端端的的部部分分与与氧氧气气接接触触少少，腐腐蚀蚀程程度度较较轻轻，A项项错错误误；图图b中中开开关关由由M改改置置于于N，Cu-Zn作作正正极极，腐腐蚀蚀速速率率减减小小，B项项正正确确；图图c中中接接通通开开关关时时Zn作作负负极极，腐腐蚀蚀速速率率增增大大，但但氢氢气气在在Pt上上放放出出，C项项错错误误；图图d中中干干电电池池自自放放电电腐腐蚀蚀是是Zn与与C活活动动性性不不同同形形成成原原电电池池，与与MnO2性性质质无无关关，MnO2的的作作用用是是原原电电池池放放电电过过程程中中吸吸收收H元元素素防防止止电电池池溶溶胀胀，D项错误。项错误。答案答案B综合研判模板可充电电池的分析及电极综合研判模板可充电电池的分析及电极 反应式的书写技巧反应式的书写技巧解题流程解题流程答案答案C模板构建模板构建1.分析建模分析建模2.速记速判速记速判简简单单电电极极先先写写出出，复复杂杂反反应应相相减减得得。负负极极颠颠倒倒得得阴阴极极，正正极极颠颠倒得阳极。倒得阳极。答案答案B
