高中化学试卷:专题复习第十二讲电化学
(一) 原电池:把化学能转变为电能的装置。 ⒈ 构成原电池的条件:两个相互连接或直接接触的活动性不同的电极(金属与金属、金属与非金属或金属与金属氧化物)与同一电解质溶液接触,发生氧化还原反应。 ⒉ 原电池中电子由负极经外电路流向正极,形成电流,而在电解质溶液中是靠阴阳离子的定向移动形成电流。 例⒈ 将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中,则( ) (A)正极附近c(SO42-)逐渐增大 (B)负极附近c(SO42-)逐渐增大 (C)正负极附近c(SO42-)基本不变(D)锌片、铜片同时有气泡时,说明锌片不纯 ⒊ 原电池电极的判断及电极上的反应。 负极:为较活泼金属,电极本身失电子,发生氧化反应,是电子流出的一极。 正极:为较不活泼金属,非金属单质或金属氧化物,电解质溶液中的阳离子或金属氧化物得电子,发生还原反应,是电子流入的一极。 例⒉ 从铜、铁及碳棒中选取合适的电极材料设计一个原电池,实现如下反应
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
则负极为 ,电极反应式为 ,正极应选 ,电极反应式为 。 【练习】 ⒈ 设计一个原电池,实现反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,请写出电极反应式。
⒉ 写出氢氧燃料电池的电极反应式和总反应式。
⒊ 利用反应CH4+2O2→CO2+2H2O,人类也已设计出了一种新型的燃料电池(电解质溶液为强碱性溶液),试写出其电极反应式。
例⒊ 下列装置能否形成原电池?若能,请写出各电极反应式和总的反应式。
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例⒋ 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,其充电和放电过程可以表示为:
电化学腐蚀(吸氧腐蚀)
化学腐蚀
条件
不纯金属或合金与电解质
溶液接触构成微小原电池
金属跟接触物质(多为非电解质)
直接反应
现象
有微弱电流产生
无电流产生
结果
活泼金属被腐蚀
较不活泼金属得到保护
各种金属都有可能被腐蚀
实例
负极:
正极:
2Fe+3Cl2=2FeCl3(某些工厂)
本质
金属原子失去电子被氧化而损耗
联系
两种腐蚀同时发生,但电化腐蚀较化学腐蚀普遍,钢铁以吸氧腐蚀常见
金属的
防护
①改变金属内部结构,如制成不锈钢;②在金属表面覆盖保护层,如电镀、涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜(致密),目的使金属制品与周围物质隔开;③电化学保护法(被保护金属作为原电池的正极或电解池的阴极)
(二)电解和电镀:把电能转化为化学能,装置必须配有外电源。 ⒈ 电极的判断与电极上的反应。 阳极:与电源正极相连的电极,是发生氧化反应,电子流出的一极;若惰性材料(石墨、Pt、Au 等)作阳极,失电子的是溶液中的阴离子;若非惰性电极(绝大多数金属电极),失电子的是电极本身。 阴极:是与电源负极相连的电极,电极本身不参与反应,电子流入;溶液中的阳离子在阴极上得电子,发生还原反应。 ⒉ 电解池中电子由电源负极流向阴极,被向阴极移动的某种阳离子获得,而向阳极移动的某种阴离子或阳极本身在阳极上失电子,电子流向电源正极。 例⒌ 某种蓄电池的充放电过程可表示为:Fe+NiO2+2H2O width=48 align=absMiddle>Fe(OH)2 +Ni(OH)2,该电池充电时,阳极是 ,电极反应式为 。 【注意】蓄电池在充电时为电解池,放电时为原电池,其电极的判断最好是利用电极上的反应类型加以分析。 ⒊ 放电顺序:主要取决于离子本身的性质,也与溶液浓度、温度、电极材料等有关。 阴极(得电子能力):Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+> K+,但应注意,电镀时通过控制条件(如离子浓度等),Fe2+和Zn2+可以先与H+放电。 阳极(失电子能力):若阳极材料为金属单质(Pt、Au 除外),则电极本身失去电子(若为合金,金属单质失电子顺序应符合金属活动顺序),而溶液中的阴离子不参与电极反应;若阳极材料为惰性电极,则有S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子及F-等。 例⒍ 填写下表(阳极、阴极均采用惰性电极)。
类型
实例
电极反应及特点
总反应
pH
恢复原溶液
电解水型
NaOH
H2SO4
Na2SO4
分解电解质型
HCl
CuCl2
放H2生成碱型
NaCl
放O2生成酸型
CuSO4
【思考】为什么说电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程? 4. 电解产物的计算:解题依据:相同时间内,串联的电解池各个电极上通过(得或失)的电子数相等。 例⒎ 将质量分数为0.052(5.2%)的NaOH溶液1 L(密度为1.06 g·cm-3)用铂电极电解,当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010(1.0%)时停止电解,则此时溶液中应符合的关系是( )
NaOH的质量分数
阳极析出物的质量(g)
阴极析出物的质量(g)
A
0.062
19
152
B
0.062
152
19
C
0.042
1.2
9.4
D
0.042
9.4
1.2
例⒏ 实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:负极Pb+SO
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