高三化學二輪復習指導 第二部分 基本理論 專題四 電化學

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專題四 電 化 學 知識點 《高考考試說明》 對應教科書內(nèi)容 原電池 電解池 理解原電池和電解池的工作原理，并正確書寫電極反應和電池反應方程式；了解原電池和電解池在實際中的應用 必修2 第二章 第二節(jié) 選修4 第四章 第一、二、三節(jié) 電化學腐蝕 能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因；了解金屬腐蝕的危害和金屬的防護措施 選修1 第三章 第二節(jié) 選修4 第四章 第四節(jié) 一、知識整理 1．原電池和化學電源 原電池 化學電源 組成條件 兩種活動性不同的金屬用導線連接，插入電解質(zhì)溶液中 將氧化還原反應中的電子轉(zhuǎn)移出形成電流 電極名稱 （確定因素） 正極 負極 （較不活潑）（較活潑） 正極 負極 （氧化劑）（還原劑） 電子方向 正極負極 正極負極 電流方向 正極負極 正極負極 電極反應 負極： 正極： 負極： 正極： 氫氧燃料電池： 負極：（酸環(huán)境） （堿環(huán)境） 正極：（酸環(huán)境） （堿環(huán)境） 能量轉(zhuǎn)換 （實質(zhì)） 化學能電能 （氧化還原反應產(chǎn)生電流） 化學能電能 （氧化還原反應產(chǎn)生電流） 2．電解池 電解池 組成條件 直流電源，電極，電解質(zhì)溶液 電極名稱 （確定因素） 陽極 （與電源正極相連） 陰極 （與電源負極相連） 電子方向 負極陰極 陽極正極 電流方向 正極陽極 陰極負極 電極反應 陽極失電子：陽極： 失電子順序：金屬 …… 陰極得電子：陰極： 得電子順序：…… 能量轉(zhuǎn)換 （實質(zhì)） 電能化學能（消耗電能生成新物質(zhì)） 二、典型例題解析 【例1】用石墨電極電解溶液（見右圖）。下列分析正確的是（ ） A．a(chǎn)端是直流電源的負極 B．通電使發(fā)生電離 C．陽極上發(fā)生的反應： D．通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體 【答案】A 【例2】控制適合的條件，將反應設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是（ ） A．反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應 B．反應開始時，甲中石墨電極上被還原 C．電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài) D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入固體，乙中石墨電極為負極 【思路解析】乙中失去電子放電，發(fā)生氧化反應，A正確；由總反應方程式知，被還原成，B正確；當電流計為零時，說明沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，反應達到平衡，C正確。加入，導致平衡逆向移動，則失去電子生成，作為負極，D錯誤。 【答案】D 【例3】市場上經(jīng)常見到的標記為的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式為：。下列說法不正確的是（ ） A．放電時，負極的電極反應式： B．充電時，既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應 C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì) D．放電過程中向負極移動 【思路解析】考查電化學的熱點——鋰離子電池。放電時，負極反應：；正極反應：，向正極移動，所以D錯誤，很活潑，會與水反應，不能用水溶液。中充電時，的的平均化合價由升高到，被氧化，部分被還原為。 【答案】D 【例4】如右圖，為沾有溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞。、分別為片，壓在濾紙兩端，、為電池的電極。、是多微孔的的電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極。為電流計，為開關。、和電解池中都充滿濃溶液。若在濾紙中央點上一滴紫色的溶液，打開，接通電源一段時間后，、中有氣體產(chǎn)生。 （1）外電源的正、負極分別是為__________為__________。 （2）附近溶液的現(xiàn)象是____________________。B附近發(fā)生的電極反應式為____________________。 （3）濾紙上的紫色點向哪方移動____________________。 （4）當、里的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關，經(jīng)過一段時間，、中氣體逐 漸減少，主要因為________________________________________，有關的反應式為______________________________。 （5）定溫下，將一定量飽和溶液用鉑電極通電電解。當陽極溢出氣體時，同時從溶液中析出晶體，則原來飽和溶液的質(zhì)量分數(shù)是______________________________。 【思路解析】（1）、產(chǎn)生氣體的體積是不相同的，由此可以判斷端的氣體是氫氣，端產(chǎn)生的氣體是氧氣，所以確定為負極而端是正極。 （2）附近的變化是變?yōu)榧t色，因為端放氧氣，端為陽極，而端為陰極，吸引陽離子，陽離子放電，因為，電解破壞了水的電離平衡，所以，此處濃度增大，溶液顯紅色。而在端發(fā)生放電，其反應為：。 （3）因為端是陽極，所以的離子向端移動，而顯示紫色。 （4）氫氣和氧氣在堿的環(huán)境下發(fā)生的是電池反應（類似燃料電池），消耗了氫氣和氧氣。 （-） （+） （5） 【例5】氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定，請回答： （1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是____________________，在導線中電子流動方向為__________（用、表示）。 （2）負極反應式為______________________________________________________________________。 （3）電極表面鍍鉑粉的原因是______________________________。 （4）該電池工作時，和連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下： I． Ⅱ． ①反應I中的還原劑是____________________，反應Ⅱ中的氧化劑是____________________。 ②已知固體密度為。用鋰吸收 （標準狀況），生成的體積與被吸收的體積比為______________________________。 ③由②生成的與作用放出的用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為，則導線中通過電子的物質(zhì)的量為__________。 【答案】（1）由化學能轉(zhuǎn)化為電能由到 （2） （3）增大電極單位面積吸附、分子數(shù)，加速電極反應速率 （4）① ② ③32 【思路解析】（1）原電池的定義就是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電子流向是從負極到正極。（2）負極方程式可以理解為失電子為，再與電解質(zhì)溶液反應，可得到。 （3）其實是題目的已知條件交代的：“鉑吸附氣體的能力強”，因此可加快反應速率。（4）①可根據(jù)價態(tài)變化得到氧化劑還原劑；②中為，可得到．，質(zhì)量為，體積為，與被吸收的體積比為；③20可生成20，轉(zhuǎn)移電子為，則反應轉(zhuǎn)移電子為。 三、反饋練習 1．下圖有關電化學的示意圖正確的是（ ） 2．高功率（表示儲氫合金）電池已經(jīng)用于混合動力汽車?？偡磻匠淌饺缦拢? 下列敘述正確的是（ ） A．放電時正極附近溶液的堿性增強 B．放電時負極反應為： C．充電時陽極反應為： D．放電時每轉(zhuǎn)移電子，正極有被氧化 3．右圖是將轉(zhuǎn)化為重要的化工原料的原理示意圖，下列說法不正確的是（ ） A．該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．催化劑表面發(fā)生還原反應，其附近酸性增強 C．催化劑表面的反應是： D．若得到的硫酸濃度仍為，則理論上參加反應的與加入的的質(zhì)量比為 4．右圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。 下列說法正確的是（ ） A．該系統(tǒng)中只存在種形式的能量轉(zhuǎn)化 B．裝置中負極的電極反應式為： C．裝置能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D．裝置、形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 5．心臟起搏器中使用的新型電池的使用壽命已超過10年，其反應簡化為，下列說法中不正確的是（ ） A．負極反應： B．該電池以溶液為電解質(zhì) C．該電池以固態(tài)有機碘化物為電解質(zhì) D．電池是一種高能、長壽的固體電池 6．用酸性氫氧燃料電池為電源進行電解的實驗裝置示意圖如下圖所示。下列說法中正確的是（ ） A．燃料電池工作時，正極反應為： B．a(chǎn)極是鐵，b極是銅時，b極逐漸溶解，a極上有銅析出 C．a(chǎn)極是粗銅，b極是純銅時，a極逐漸溶解，b極上有銅析出 D．a(chǎn)、b兩極均是石墨時，在相同條件下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的體積相等 7．下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是（ ） A．圖a中，插人海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重 B．圖b中，開關由改置于時，合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開關時腐蝕速率增大，上放出氣體的速率也增大 D．圖d中，干電池自放電腐蝕主要是由的氧化反應引起的 8．熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎煤偷娜廴邴}混合物做電解質(zhì)， 為負極燃氣，空氣與的混合氣體為正極助燃氣，制得在下工作的燃料電池。完成上述有關的電池反應式： 正極反應式：________________________________________； 負極反應式：________________________________________； 總電池反應式：______________________________________。 9．是汽車尾氣中的主要污染物之一，通過傳感器可監(jiān)測的含量，其工作原理示意圖如下： （1）電極上發(fā)生的是__________反應（填“氧化”或“還原”）。 （2）寫出電極的電極反應式：__________________________________________________。 10．對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 （1）以下為鋁材表面處理的一種方法： ①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是______________________________（用離子方程式表示）。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加人下列試劑中的__________。 a． b． c． d． ②以鋁材為陽極，在溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應為____________________。取少量廢電解液，加入，溶解后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是____________________。 （2）鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是____________________。 （3）利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。 若為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關應置于__________處。 若為鋅，開關置于處，該電化學防護法稱為____________________。 【反饋練習答案】 1．D 2．A 3．B 4． C 5． B 6． C 7．B 8．正極： 負極： 總方程式： 9．（1）還原 （2） 10．（1） ②；因為和發(fā)生了互促水解； （2）陽極可以發(fā)生氧化反應生成 （3） 犧牲陽極的陰極保護法