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1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ),河北省宣化縣第一中學(xué) 欒春武,一、原電池、電解池原理,1.原電池:通過(guò)自發(fā)氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。,2.電解:連接電源,使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液在陰陽(yáng)兩極上被迫發(fā)生非自發(fā)氧化還原反應(yīng),從而把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。,陽(yáng)極(內(nèi)電路),陰極(內(nèi)電路),e,,,e,H+,SO4 2 –,,,,,氧化反應(yīng): Zn-2e- = Zn2+,還原反應(yīng):2H++2e - = H2↑,還原反應(yīng):2H + +2e
2、 - = H2↑,氧化反應(yīng): 4OH– + 4e - = O2↑+2H2O,原電池,電解池,OH–,,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。,將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。,①活動(dòng)性不同兩電極 ②自發(fā)的氧化還原反應(yīng)③電解質(zhì)溶液(有選擇性)④兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中(或兩電極相靠)形成閉合回路,①兩電極接直流電源(兩電極活動(dòng)性可相同,也可不同)②電解質(zhì)溶液或者熔融電解質(zhì)③兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路,負(fù)極:較活潑金屬正極:
3、較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等),陽(yáng)極:電源正極相連陰極:電源負(fù)極相連,負(fù)極(內(nèi)電路為陽(yáng)極):發(fā)生氧化反應(yīng)(失電子)正極(內(nèi)電路為陰極):發(fā)生還原反應(yīng)(溶液中的陽(yáng)離子移向正極得電子),陽(yáng)極:發(fā)生氧化反應(yīng)(電極或溶 液中的陰離子移向陽(yáng)極失電子)陰極:發(fā)生還原反應(yīng)(溶液中的 陽(yáng)離子移向陰極失電子),,陽(yáng)極:M-ne- = Mn+陰極:Mn+ + ne- = M,陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)溶液,陽(yáng)極: 鍍層金屬(M)陰極:
4、 鍍件電鍍液:含鍍層金屬離子(Mn+),陽(yáng)極: 粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 )陰極: 精銅電解液: CuSO4溶液,陽(yáng)極: 氧化反應(yīng),失電子,化合價(jià)升高陰極:還原反應(yīng),得電子,化合價(jià)降低,陽(yáng)極:Cu-2e-= Cu2+(Zn-2e- = Zn2+ Fe-2e- = Fe2+等)陰極:Cu2++2e-= Cu(Ag、Pt、Au成為“陽(yáng)極泥” ),改變,基本不變,基本不變,一、原電池原理的應(yīng)用,
5、化學(xué)電池:,1.普通鋅錳電池,2.堿性鋅錳電池,3.鉛蓄電池,4.燃料電池,2H2 - 4e-= 4H+,O2 + 4H+ + 4e- = 4H2O,,2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,,一次電池,,二次電池,1.普通干電池總反應(yīng): Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = 2MnOOH + ZnCl2 + 2NH3 負(fù)極(Zn):Zn – 2e- = Zn2+
6、 正極(MnO2和C): 2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnOOH + 2NH3表示方法: (–)Zn│NH4Cl + ZnCl2│MnO2,C(+),2. 堿性鋅錳電池總反應(yīng): Zn + 2MnO2+ 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 負(fù)極(Zn): Zn + 2OH- -2e- = Zn(OH)2 正極(MnO2):2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 表示方法:
7、(-) Zn│KOH│MnO2 (+),放電過(guò)程總反應(yīng): Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s)+2H2O(l)充電過(guò)程總反應(yīng): 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)①放電過(guò)程負(fù)極:氧化反應(yīng) Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正極:還原反應(yīng) PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-
8、=PbSO4 (s) +2H2O(l)②充電過(guò)程陰極(接電源負(fù)極):還原反應(yīng) PbSO4(s)+2e- = Pb(s)+SO42-(aq)陽(yáng)極(接電源正極):氧化反應(yīng)2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq),(-) Pt│H2│H+│O2│Pt (+)電池總反應(yīng):2H2 + O2 = 2H2O負(fù)極(Pt):2H2 - 4e- = 4H+正極(Pt):O2+ 4H
9、+ + 4e- = 2H2O(-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+)電池總反應(yīng):2H2 + O2= 2H2O負(fù)極(Pt):2H2- 4e-+ 4OH- = 4H2O正極(Pt):O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,燃料電池——?dú)溲跞剂想姵?電極名稱:,原電池,,相對(duì)活潑的電極為負(fù)極相對(duì)不活潑的電極為正極,電解池,,與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽(yáng)極,定向移動(dòng)方向:電子、離子,原電池,“負(fù)極
10、出電子,電子回正極”,必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電解池,必發(fā)生得電子的還原反應(yīng),必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),A,B,思考:寫出下列原電池的電極反應(yīng)式。,A,B,A,B,思考:寫出下列原電池的電極反應(yīng)式。,負(fù)極:Fe-2e- = Fe2+正極: 2H2O + O2+ 4e-= 4OH-,A,B,鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,電極反應(yīng)的書寫,①書寫規(guī)律:原電池或電解池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式
11、;②書寫方法:總反應(yīng)式減去一電極反應(yīng)式即為另一個(gè)電極反應(yīng)式。 對(duì)于較復(fù)雜的、陌生的反應(yīng)可用該方法解題并檢驗(yàn);③書寫注意事項(xiàng):一看電極材料;二看環(huán)境介質(zhì);三看附加條件與信息。,電解計(jì)算,難點(diǎn):燃料電池電極反應(yīng)式的書寫(如氫氧燃料電池) 可充電電池電極反應(yīng)式的書寫(鉛蓄電池),O2~2Cu~4Ag~4H+~2H2~2Cl2~4OH-,①.電子守恒法,②.pH值的計(jì)算,陰極上析出 1mol H2,表示有2 m
12、ol H+ 離子放電,則溶液中增加2 mol OH-離子;若陽(yáng)極上析出1molO2,表示溶液中4 mol OH-離子放電,則溶液中增加4 mol H+ 離子。,陰極:2H+ + 2e-=H2 陽(yáng)極:2Cl--2e-=Cl2總反應(yīng):,1. 氯堿工業(yè)反應(yīng)原理,電解原理的應(yīng)用,2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2,2. 電鍍池陽(yáng)極:鍍層金屬陰極:待鍍金屬制品(鍍件)
13、電鍍液:含有鍍層金屬離子的電解質(zhì),,,,,3.電解精煉反應(yīng)原理粗銅中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等陽(yáng)極(粗銅):Cu-2e- = Cu2+ (Zn-2e-= Zn2+ Fe-2e-=Fe 2+等)陰極(精銅): Cu2+ + 2e- = Cu電解液:可溶性銅鹽如CuSO4溶液Zn2+、Ni2+等陽(yáng)離子得電子能力小于Cu2+而留在電解質(zhì)溶液中,金屬活動(dòng)順序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失電子能力小于
14、Cu,以金屬單質(zhì)沉積于陽(yáng)極,成為陽(yáng)極泥。,純銅,粗銅,二 、電解池中離子的反應(yīng)(放電)順序,陰極:得電子,發(fā)生還原反應(yīng),常見陽(yáng)離子放電順序:,陽(yáng)極:失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)①當(dāng)陽(yáng)極為金屬電極時(shí),金屬電極優(yōu)先放電。(金屬活動(dòng)順序表)②當(dāng)陽(yáng)極為惰性電極時(shí),常見陰離子放電順序:,Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(由酸提供)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(由水提供)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+,,,(只在熔融狀
15、態(tài)下放電),S2->SO32->I->Br->Cl->OH-> 含氧酸根離子(NO3-、SO42-等)>F-,,用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的變化情況,,,用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的變化情況,,,練習(xí) 1. (2012·海南高考3)下列各組中,每種電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成氫氣和氧氣的是 ( ) A. HCl、CuCl2、Ba(OH)2
16、 B. NaOH、CuSO4、 H2SO4 C. NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2,解析:電解時(shí)只生成氫氣和氧氣,則電解質(zhì)所含的陽(yáng)離子在金屬活動(dòng)性順序表中銅之前,陰離子不能是簡(jiǎn)單離子;電解HCl的方程式為:2HCl Cl2↑ + H2↑,A選項(xiàng)錯(cuò);電解CuSO4溶液的方程式為: 2CuSO4 + 2H2O
17、 Cu + 2H2SO4 + O2↑,B選項(xiàng)錯(cuò);電解NaBr溶液的方程式為:2NaBr + 2H2O 2NaOH+H2↑+Br2,D選項(xiàng)錯(cuò)。,C,用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液,通電一段時(shí)間后,向所得的溶液中加入0.1 molCu2(OH)2CO3 后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)。則電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為( ) A. 0.4 mol B. 0
18、.5 mol C. 0.6 mol D. 0.8 mol,C,例題1,解析:0.1mol Cu2(OH)2CO3分解可得0.2molCuO、0.1molH2O和0.1molCO2相當(dāng)于電解原溶液損耗0.2molCuO和0.1molH2O,故轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為:2×0.2mol + 2×0.1mol=0.6mol點(diǎn)撥:出什么加什么就能恢復(fù)原狀。,某溶液中含有兩種溶質(zhì)--氯化鈉和硫酸,它們的物質(zhì)的量
19、之比3:1。用石墨做電極電解溶液時(shí),根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物,電解可明顯分為三個(gè)階段,下列敘述中不正確的是 ( ),A. 陰極析出氫氣 B. 陽(yáng)極先析出氯氣后析出氧氣 C. 電解最后階
20、段為電解水 D. 電解過(guò)程中溶液的pH不斷增大,最后pH為7,D,例題2,解析:設(shè)氯化鈉的物質(zhì)的量為3mol ,那么溶液中存在3mol Na+、3Cl-mol、2H+ mol、1mol SO42-。在陰極H+放電,在陽(yáng)極Cl-放電,當(dāng)電解完2molHCl(鹽酸)后,相當(dāng)于再電解1molNaCl溶液,最后再電解硫酸鈉溶液,實(shí)際上是電解水。因此最后溶液的pH大于7。,將0.2mol AgNO3、0.4mol Cu(NO3)2和0.6mol
21、 KCl溶于水,配成100mL混合液,用惰性電極電解一段時(shí)間后,在一極上析出0.3mol銅,此時(shí)另一極上收集到的氣體的體積為(標(biāo)況)。 ( ) A.4.48L B. 5.6L C. 6.72L D. 7.84L,B,例題3,解析:溶于水后,生成0.2mol AgCl沉淀,溶液中存在1mol NO3-、0.4molCu2+、0.6molK+ 、 0.4molCl- 。當(dāng)一極上析出0.3m
22、ol銅時(shí),轉(zhuǎn)移電子共0.6mol,所以另一極先放出0.2mol氯氣,接著OH-放電,0.2mol OH-放電生成0.05mol氧氣,故另一極共收集到氣體0.25mol,相當(dāng)于標(biāo)況下5.6L。,把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí),a為負(fù)極;c、d相連時(shí),電流由d到c;a、c相連時(shí),c極上產(chǎn)生大量氣泡,b、d相連時(shí),b上有大量氣泡產(chǎn)生,則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為 (
23、 )A.a(chǎn) > b > c > d B.a(chǎn) > c > d > b C.c > a > b .> d D.b > d > c > a,B,4、如圖所示,在鐵圈和銀圈的焊接處,用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中,使之平衡;小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可觀察到的現(xiàn)象是,,( D ),A. 鐵圈和銀圈左右搖擺
24、不定B. 保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜,銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜,鐵圈向上傾斜,三、電解池及原電池的應(yīng)用----金屬的防護(hù),1)金屬腐蝕快慢的判斷,①電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕> 化學(xué)腐蝕>有防腐蝕措施的腐蝕②同一種金屬的腐蝕:強(qiáng)電解質(zhì)>弱電解質(zhì)>非電解質(zhì),2)金屬的防護(hù)方法,①改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu),②覆蓋保護(hù)層,③電化學(xué)保護(hù)法,,外加電源的陰極保護(hù)法,犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法,(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。,
25、例1:,下列敘述中,可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是,C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極;,A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中,乙溶解,甲 上有H2氣放出;,B.在氧化–還原反應(yīng)中,甲比乙失去的電子多;,D.同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子,甲比乙的氧化性強(qiáng);,(C),原電池原理應(yīng)用:,(2)比較反應(yīng)速率,例2 :,,下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是,粗鋅和 1mol/L 鹽酸;,B.,A.,純鋅和1mol/L 硫酸;,純鋅和18 mol/L 硫酸;,C
26、.,粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。,D.,( D ),原電池原理應(yīng)用:,練習(xí) 2. 如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序是:______________,⑤④②①③⑥,解析:①鐵為負(fù)極,雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕,屬于鋼鐵的吸氧腐蝕,腐蝕較慢。其電極反應(yīng)為:負(fù)極:Fe-2e- =Fe2+,正極: 2H2O + O2 +4e-=4OH-。②③④均為原電池裝置。③中鐵為正極,被保護(hù);②④中鐵為負(fù)極
27、,均被腐蝕。但鐵和銅的金屬活潑性差別較鐵和錫大,故鐵、銅原電池中鐵被腐蝕的快;⑤是鐵接電源正極作陽(yáng)極,銅接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕,加快了鐵的腐蝕;⑥是鐵接電源負(fù)極作陰極,銅接電源正極作陽(yáng)極,阻止了鐵的腐蝕。因此,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)棰荩劲埽劲冢劲伲劲郏劲蕖?(4)判斷溶液pH值變化,例5:,在Cu-Zn原電池中,200mLH2SO4 溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后,從裝置中共收集到 0.168L升氣體
28、,則流過(guò)導(dǎo)線的電子為———— mol,溶液的pH值變_________?(溶液體積變化忽略不計(jì)),,,0.2,解得:,y =0.015 (mol),x =0.015 (mol),=,=3.75× 10﹣ 4(mol/L ),∴pH =-lg3.75 ×10-4,=4 -lg3.75,答:……,-0.015,根據(jù)電極反應(yīng):,正極:,負(fù)極:,Zn-2e-=Zn2+,2H++2e- =H2↑,得:,2
29、 2 22.4,x y 0.168,解:,0.2×0.125×2,c(H+)余,∴,2H+ —— 2e——H2↑,大,0.015,原電池原理應(yīng)用:,(5)原電池原理的綜合應(yīng)用,例6:市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕,啟用時(shí),打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后,會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。
30、“熱敷袋”是利用 放出熱量。2)炭粉的主要作用是 。3)加入氯化鈉的主要作用是 。4)木屑的作用是 。,鐵被氧化,與鐵屑、氯
31、化鈉溶液構(gòu)成原電池,加速鐵屑的氧化,氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液,使用“熱敷袋”時(shí)受熱均勻,原電池原理應(yīng)用:,拓展練習(xí)(1)若燒杯中溶液為稀硫酸,則觀察到的 現(xiàn)象。 兩極反應(yīng)式為:正極 ;負(fù)極 。 該裝置將 能轉(zhuǎn)化為
32、 能。(2)若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液,則負(fù)極為 ,總反應(yīng)方程為 。,,鎂逐漸溶解,鋁極上有氣泡冒出,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);,2H++2e—=H2↑,Mg-2e—=Mg2+,化學(xué)能,電能,Al,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
33、↑,原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源;有外加電源的裝置一定是電解池,無(wú)外加電源的裝置一定是原電池。 電解池、電鍍池和精煉池的區(qū)分關(guān)鍵看陽(yáng)極材料和電解質(zhì)溶液。,【說(shuō)明】:多池組合時(shí), 一般是含有活潑金屬的池為原電池,其余都是在原電池帶動(dòng)下工作的電解池;若最活潑的電極相同時(shí),則兩極間活潑性差別較大的是原電池,其余為電解池。,2.多池組合判斷:,①無(wú)外電源:一池為原電池,其余為電解池;②有外電源:全部為電解池或電鍍池、精煉池
34、,一.怎樣區(qū)分原電池、電解池、電鍍池和精煉池?,常見題型:,1.單池判斷:,( A ),(B),(C),(D),CuSO4,AgNO3,AgNO3,NaHSO4,Ag,Cu,Cu,C,Pt,Pt,Ag,Fe,練習(xí) 3. 寫出下列裝置的電極反應(yīng),并判斷A、B、C溶液pH值的變化。,電解池,原電池,電解池,電解池,負(fù)極,正極,陰極,陽(yáng)極,,e-,練習(xí) 4. 下列圖一、圖二是鐵釘在水中被腐蝕的實(shí)驗(yàn),數(shù)天后,數(shù)天后,,,圖一,圖二,(1)上述兩
35、裝置中鐵釘發(fā)生變化的共性是:(2)圖一說(shuō)明原溶液呈 性,鐵釘發(fā)生 腐蝕,電極反應(yīng)為: (3)圖二說(shuō)明原溶液呈 性,鐵釘發(fā)生 腐蝕,電極反應(yīng)為:,發(fā)生了原電池反應(yīng),
36、中性或弱堿,吸氧,負(fù)極:Fe -2e = Fe2+; 正極:2H2O +O2 +2e-=4OH-,負(fù)極:Fe-2e-= Fe2+;正極:2H+ +2e-= H2↑,較強(qiáng)酸性,析氫,1. 原電池正、負(fù)極的確定(1)規(guī)律判斷 (2)活動(dòng)性判斷:一般針對(duì)簡(jiǎn)單原電池(3) 本質(zhì)判斷:失電子一定是負(fù)極(電子從負(fù)極發(fā)出)化合價(jià)升高。分析方程式,由化合價(jià)的升降判斷(4)現(xiàn)象:負(fù)極一般會(huì)溶解(質(zhì)量減輕),還可以由氣泡現(xiàn)象等,二、原電池與電解池電
37、極的確定,2.電解池 陰、陽(yáng)極的判斷 可根據(jù)電極與電源兩極相連的順序判斷: 陰極:與直流電源的負(fù)極相連接的電解池中的電極。 陽(yáng)極:與直流電源的正極直接連接的電極?! ?①若是惰性電極(Pt、Au、C、Ti),在該極上,溶液中還原性強(qiáng)的陰離子首先失去電子被氧化;②若是活性電極,電極材料參與反應(yīng),自身失去電子被氧化而溶入溶液中。,,練習(xí)5. 請(qǐng)觀察下列實(shí)驗(yàn)裝置圖,指出各裝置的名稱。,,電解池,電鍍池,NaCl溶
38、液 硫酸溶液,原電池,,Cu,Zn,C,Cu,Fe,Fe,粗Cu,CuSO4溶液,精Cu,精煉池,CuSO4溶液,稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 硫酸 A B C D,,,下列裝置中屬于原電池的是 ( ) 屬于電解池的是 ( ),B,C D,練習(xí) 6.,考點(diǎn)1 原電池基本原理,原電池的正負(fù)
39、極的判斷:①根據(jù)電子流動(dòng)方向判斷。在原電池中,電子流出的一極是負(fù)極;電子流入的一極是正極。②根據(jù)兩極材料判斷。一般活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極;活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。③根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動(dòng)方向判斷。陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng)。,④根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng);正極發(fā)生還原反應(yīng)。⑤根據(jù)現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負(fù)極,質(zhì)量增加或放出氣體的一極為正極。,,例1 根據(jù)氧化還原反應(yīng):
40、2Ag+(aq)+Cu(s) == Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示,其中鹽橋?yàn)榄傊?飽和KNO3鹽橋。,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)電極X的材料是____;電解質(zhì)溶液Y是__________;(2)銀電極為電池的____極,寫出兩電極的電極反應(yīng)式:銀電極:________________________________;X電極:_________________________________。,Cu -2e-
41、 == Cu2+,Cu,AgNO3溶液,正,2Ag+ + 2e-== 2Ag,,B,Cu,Ag,(3)外電路中的電子是從_____電極流向_____電極。(4)鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是_____(填序號(hào))。 A.K+ B.NO3- C.Ag+ D.SO42-,例1 根據(jù)氧化還原反應(yīng):2Ag+(aq)+Cu(s) == Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示,其中鹽橋
42、為瓊脂-飽和KNO3鹽橋。,考點(diǎn)2 原電池電極反應(yīng)式書寫,一般電極反應(yīng)式的書寫,,(2)復(fù)雜的電極反應(yīng)式的書寫 對(duì)于復(fù)雜的電極反應(yīng)式可由電池反應(yīng)減去正極反應(yīng)而得到負(fù)極反應(yīng)(或由電池反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)而得到正極反應(yīng))。此時(shí)必須保證電池反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)等于電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù),即遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒和電子守恒規(guī)律。,,(1)如圖為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng):(用離子方程式表示)______________________
43、__________。設(shè)計(jì)的原電池裝置,反應(yīng)前,電極質(zhì)量相等,一段時(shí)間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導(dǎo)線中通過(guò)______mol電子。,Fe + Cu2+ == Cu +Fe2+,0.2,例2 某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。,,,(2)其他條件不變,若將 CuCl2溶液換為NH4Cl 溶液,石墨電極反應(yīng)式為______________________, 這是由于NH4Cl溶液顯______(填“酸性”、“堿性
44、”或“中性”),用離子方程式表示溶液顯此性的原因:________________________________________,用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_________________________________,,2H+ + 2e- == H2↑,2Fe2+ + Cl2 == 2Fe3+ + 2Cl-,酸性,NH4+ + H2O H
45、+ + NH3 · H2O,,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,繼續(xù)滴加過(guò)量新制飽和氯水,顏色褪去,同學(xué)們對(duì)此做了多種假設(shè),某同學(xué)的假設(shè)是:“溶液中的+3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)”。如果+3價(jià)鐵被氧化為FeO42-,試寫出該反應(yīng)的離子方程式:_________________________________________。(3)如圖其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形,如圖所示,一段時(shí)間后,在甲裝置銅
46、絲附近滴加酚酞試液,現(xiàn)象是:___________________________。,2Fe3+ + 3Cl2+ 8H2O == 2FeO42- + 6Cl- + 16H+,甲裝置銅絲附近溶液變紅,,電極反應(yīng)為_______________________________;乙裝置中石墨(1)為_____極(填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽(yáng)”),乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)式為:___________________,產(chǎn)
47、物常用:___________________檢驗(yàn),反應(yīng)的離子方程式為:_____________________,現(xiàn)象為:_______。,Cl2 + 2I- == 2Cl- + I2,O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-,陰,濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙,2Cl- - 2e- == Cl2,變藍(lán),,解析: (1)若一段時(shí)間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,消耗負(fù)極0.1 mol Fe,同時(shí)正極生成0.1 mol Cu,導(dǎo)線中通過(guò)
48、0.2 mol電子。 (2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,由于NH4+水解,NH4+ + H2O NH3·H2O + H+,所以NH4Cl溶液顯酸性,石墨電極上H+得到電子,電極反應(yīng)式為2H+ + 2e-== H2↑;鐵電極反應(yīng)為Fe-2e- == Fe2+,用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,離子方程式為2Fe2+ + Cl2== 2Fe3+ + 2C
49、l-,,解析:然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,由于存在Fe3+,所以溶液變紅,繼續(xù)滴加過(guò)量新制飽和氯水,顏色褪去,如果原因是+3價(jià)鐵被氧化為FeO42-,則該反應(yīng)的離子方程式為: 2Fe3+ + 3Cl2 + 8H2O == FeO42- + 6Cl- + 16H+。 (3)如圖其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形,則甲池為原電池,鐵電極反應(yīng)為:Fe-2e-== Fe2+,銅電極反應(yīng)為:O2+ 2H
50、2O + 4e- == 4OH-;,,解析:乙池為電解池,石墨電極為陽(yáng)極,電極反應(yīng)為2Cl-- 2e- == Cl2↑,石墨(1)電極為陰極,電極反應(yīng)為Cu2+ + 2e- ==Cu;所以一段時(shí)間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液,溶液變紅,乙裝置中石墨電極產(chǎn)物可以用濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn),反應(yīng)的離子方程式為Cl2 + 2I- == 2Cl- + I2,反應(yīng)后試紙變藍(lán)。,高考題欣賞,1.(2012·福建9).將右圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的
51、 K 閉合,下列判斷正確的是,A.Cu 電極上發(fā)生還原反應(yīng) B.電子沿 Zn→a→b→Cu 路徑流動(dòng) C.片刻后甲池中c(SO42-)增大 D.片刻后可觀察到濾紙b點(diǎn)變紅色,解:K閉合時(shí),Zn為負(fù)極,銅片為正極構(gòu)成原電池,使得a為陰極,b為陽(yáng)極,電解飽和硫酸鈉溶液。A項(xiàng):正確。B項(xiàng):在電解池中電子不能流入電解質(zhì)溶液中,錯(cuò)誤;C項(xiàng):甲池中硫酸根離子沒(méi)有放電,所以濃度不變。錯(cuò)誤;D項(xiàng):b為陽(yáng)極,OH-放電,使得b附近溶液顯酸性,不能使
52、試紙變紅,錯(cuò)誤。,A,2.(2012·四川11)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀,負(fù)極上的反應(yīng)為:CH3CH2OH – 4e- + H2O = CH3COOH + 4H+。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 A.檢測(cè)時(shí),電解質(zhì)溶液中的H+向負(fù)極移動(dòng) B.若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移,則在標(biāo)況下消耗4.48L氧氣 C.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為: CH3CH2OH + O2=CH3COOH + H2O D.
53、正極上發(fā)生的反應(yīng)為:O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,解:該燃料電池的電極反應(yīng)正極為:O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O,負(fù)極為:CH3CH2OH-4e– + H2O =CH3COOH + 4H+。電解質(zhì)溶液中的H+應(yīng)向正極移動(dòng),A不正確,根據(jù)正極反應(yīng)式,若有0.4 mol的電子轉(zhuǎn)移,消耗氧氣為0.1mol,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積時(shí)22.4L,B不正確;將電極反應(yīng)式疊加的:CH3CH2OH + O2=CH3COOH +
54、H2O ,C正確;酸性電池不可能得到OH– ,正極反應(yīng)應(yīng)該是:4H+ +O2 + 4e– = 2H2O,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,C,3.(2012·大綱版11) ①②③④ 四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池 ,①②相連時(shí),外電路電流從②流向① ;①③相連時(shí),③為正極,②④相連時(shí),②有氣泡逸出 ;③④相連時(shí),③的質(zhì)量減少,據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是 A.①③②④ B. ①③④
55、② C. ③④②① D. ③①②④ 解析:由題意知:①②③④ 四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池 ,①②相連時(shí),外電路電流從②流向①,則①大于②;①③相連時(shí),③為正極,則①大于③;②④相連時(shí)②有氣泡逸出,則④大于②;③④相連時(shí),③的質(zhì)量減少,則③大于④,因此這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是①③④②。答案:B,點(diǎn)撥:原電池正負(fù)極的判斷(從原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)角度
56、確定):①由兩極的相對(duì)活潑性確定:相對(duì)活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極,一般地,負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液要能發(fā)生反應(yīng)。②由電極變化情況確定:某一電極不斷溶解或質(zhì)量不斷減少,該電極發(fā)生氧化反應(yīng),則此電極為負(fù)極;若某一電極上有氣體產(chǎn)生、電極的質(zhì)量不斷增加或不變,該電極發(fā)生還原反應(yīng),則此電極為正極,燃料電池除外。點(diǎn)評(píng):本題考查了原電池的兩極反應(yīng),電子流向、電流流向以及金屬活動(dòng)性的判斷問(wèn)題。,4.(2012·山東13)下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法
57、正確的是,A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B.圖b中,開關(guān)由M改置于N時(shí),Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C.圖c中,接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大D.圖d中,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的,解析:圖a中,鐵棒發(fā)生化學(xué)腐蝕,靠近低端的部分與氧氣接觸少,腐蝕程度輕,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖b中開關(guān)由M置于N,Cu-Zn作正極,腐蝕速率減小,B對(duì);圖C中接通開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極,腐
58、蝕速率增大,但氫氣在Pt上放出,C項(xiàng)錯(cuò)誤;圖d中干電池放電時(shí)MnO2發(fā)生還原反應(yīng),體現(xiàn)還原性,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,B,,5.(2011·安徽11)某興趣小組設(shè)計(jì)如下微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí),現(xiàn)斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時(shí)間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn),下列有關(guān)描述正確的是 A. 斷開K2,閉合K1時(shí),總反應(yīng)的離子方程式為: 2H+ + 2Cl- Cl2↑+
59、H2↑B. 斷開K2,閉合K1時(shí), 石墨電極附近溶液變紅C. 斷開K1,閉合K2時(shí), 銅電極上的電極反應(yīng) 為:Cl2 + 2e- = 2Cl-D. 斷開K1,閉合K2時(shí), 石墨電極作正極,D,解析:斷開K2,閉合K1時(shí),裝置為電解池,兩極均有氣泡產(chǎn)生,表明石墨為陽(yáng)極,銅為陰極,若銅為陽(yáng)極則銅溶解,反應(yīng)為: 2Cl-+ 2H2O H2↑+2OH-+Cl2
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