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1、2022年高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題17 電化學(xué)教案
【考試說明】
1.掌握原電池和電解池工作原理,能寫出常見的簡單電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式;
2.了解常見的化學(xué)電源和新型電池,了解金屬的電化學(xué)腐蝕和金屬的一般防護(hù)方法;3.了解銅的電解精煉、電鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理;
4.運(yùn)用電子守恒進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
【要點(diǎn)精講】
要點(diǎn)一、原電池和電解池的工作原理
原電池和電解池的比較:
裝置
原電池
電解池
實(shí)例
原理
形成條件
①電極:兩種不同的導(dǎo)體相連;
②電解質(zhì)溶液:能與電極反應(yīng)。
①電源;
②電極(惰性或非惰性);
③電解質(zhì)(水溶液或熔化
2、態(tài))。
反應(yīng)類型
自發(fā)的氧化還原反應(yīng)
非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)
電極名稱
由電極本身性質(zhì)決定:
正極:材料性質(zhì)較不活潑的電極;
負(fù)極:材料性質(zhì)較活潑的電極。
由外電源決定:
陽極:連電源的正極;
陰極:連電源的負(fù)極;
電極反應(yīng)
負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+ ( 反應(yīng))
正極:2H++2e-=H2↑ ( 反應(yīng))
陰極:Cu2+ +2e- = Cu ( 反應(yīng))
陽極:2Cl--2e-=Cl2↑ ( 反應(yīng))
電子流向
電流方向
能量轉(zhuǎn)化
應(yīng)用
①抗金屬的電化腐蝕;
②實(shí)用電池。
①電解食鹽水(氯堿工業(yè))
3、;②電鍍(鍍銅);③電冶(冶煉Na、Mg、Al);④精煉(精銅)。
ZnSO4
溶液
隔膜
(只允許SO42 -通過)
CuSO4
溶液
濾紙
(滴加了Na2SO4、酚酞溶液)
表面皿
Y
Zn
Cu
銅絲
X
【典例1】如圖所示,下列敘述正確的是( )
(A)Y為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)
(B)X為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
(C)Y與濾紙接觸處有氧氣生成
(D)X與濾紙接觸處變紅
要點(diǎn)二、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式
【典例2】(09廣東)可用于電動(dòng)汽車的鋁-空氣燃料電池,通常以NaCl溶液或NaOH溶
液為電解液,鋁合金為負(fù)
4、極,空氣電極為正極。下列說法正確的是( )
A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí),正極反應(yīng)都為:O2+2H2O+4e-=4OH-
B.以NaOH溶液為電解液時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Al+3OH--3e-=Al(OH)3↓
C.以NaOH溶液為電解液時(shí),電池在工作過程中電解液的pH保持不變
D.電池工作時(shí),電子通過外電路從正極流向負(fù)極
【練習(xí)1】科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池,利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣,氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為 ( )
(A)H2+2OH- =2H2O+2e- (B)O2+4H++4e- =2H2
5、O
(C)H2=2H++2e- (D)O2+2H2O+4e- =4OH-
要點(diǎn)三、常見的化學(xué)電源
【典例3】(09廣東)下列有關(guān)電池的說法不正確的是 ( )
A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池
B.銅鋅原電池工作時(shí),電子沿外電路從銅電極流向鋅電極
C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D.鋅錳干電池中,鋅電極是負(fù)極
【練習(xí)2】茫茫黑夜中,航標(biāo)燈為航海員指明了方向。航標(biāo)燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt-Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中
①鋁合金是陽極 ②鋁合金是負(fù)極③
6、海水是電解液 ④鋁合金電極發(fā)生還原反應(yīng) ( )
A.②③ B.②④ C.①② D.①④
要點(diǎn)四、電解規(guī)律及其應(yīng)用
1.關(guān)鍵是放電順序:
陽極:
陰極:
【典例4】右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的是 ( )
a極板
b極板
x電極
Z溶液
A
鋅
石墨
負(fù)極
CuSO4
B
石墨
石墨
負(fù)極
NaOH
C
銀
鐵
正極
AgNO3
D
銅
石墨
負(fù)極
CuCl2
2.電解各電解質(zhì)溶液的類型及特點(diǎn)(惰性電極)
類型
實(shí)例
電
7、解物質(zhì)
電解質(zhì)溶液濃度
PH
復(fù)原可加
電解水型
NaOH
H2SO4
Na2SO4
電解電解質(zhì)型
HCl
CuCl2
放H2生堿
NaCl
放O2生酸
CuSO4
【典例5】用石墨做電極電解3mol/L KCl和0.5mol/L Al2(SO4)3,混合液時(shí),下圖表示電解變化的曲線合理的是 ( )
A
8、 B C D
3、電解原理的應(yīng)用
(1)氯堿工業(yè)
(2)活潑金屬的制取
(3)金屬精煉
(4)電鍍
【典例6】某同學(xué)查資料得知α-AgI是一種固體導(dǎo)體,導(dǎo)電率很高。他為了研究α-AgI究竟是Ag+ 離子導(dǎo)電還是I- 離子導(dǎo)電,設(shè)計(jì)一個(gè)如下圖所示(用鉛蓄電池做電源)的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。已知鉛蓄電池總反應(yīng): Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
(1)該電解池的陽極電極反應(yīng)式: ;
鉛蓄電池的正極電極反應(yīng)式:
9、 。
(2)若Ag+ 導(dǎo)電,α-AgI本身質(zhì)量將 。(填不變、變大、或變小),若I- 導(dǎo)電,陽極附近的α-AgI晶體密度將會(huì) 。(填不變、變大、或變小)
要點(diǎn)五、金屬的腐蝕與防護(hù)
【典例7】 下列各情況,在
其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是
要點(diǎn)六、有關(guān)計(jì)算
【典例8】1L 0.1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作陽極,F(xiàn)e作陰極的電解槽中電解,當(dāng)陰極上增重2.16g時(shí),下列判斷正確的是 ( )
10、
A.電解質(zhì)溶液的濃度變?yōu)?.08mol/L B.陽極上產(chǎn)生112mLO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
C.轉(zhuǎn)移12.04×1021個(gè)電子 D.反應(yīng)中有0.02mol的物質(zhì)被氧化
【典例9】室溫下,用惰性電極電解V mL某二價(jià)金屬的硫酸鹽溶液一段時(shí)間后,陰極有m mg金屬析出,溶液的pH值由6.5變?yōu)?.0(電解前后溶液體積的變化可忽略不計(jì)),析出金屬的原子量的數(shù)字表達(dá)式為 ( )
A. B. C. D.
【考題在線】
1.(09安徽 )Cu2O是一
11、種半導(dǎo)體材料,基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取.Cu2O的電解池示意圖如下,電解總反應(yīng):2Cu+H2O==Cu2O+H2。說法正確的是( )
A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣
B.銅電極發(fā)生還原反應(yīng)
C.銅電極接直流電源的負(fù)極
D.當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),有0.1molCu2O生成。
2.(09浙江卷 )市場上經(jīng)常見到的標(biāo)記為Li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它
的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體),電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li的
高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)為: Li+2Li
下列說法不正確的是 ( )
A.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式:Li-
12、e=Li
B.充電時(shí),Li既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)
C.該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)
D.放電過程中Li向負(fù)極移動(dòng)
3.(09上海 )右圖裝置中,U型管內(nèi)為紅墨水,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液,各加入生鐵塊,放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是 ( )
A.生鐵塊中的碳是原電池的正極
B.紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?
C.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是:Fe - 2e = Fe2+
D.a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕,b試管中發(fā)生了析氫腐蝕
4.(09寧夏)請回答氯堿的如下問題:
(1)氯氣、燒堿是電解
13、食鹽水時(shí)按照固定的比率k(質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品。理論上k=_______(要求計(jì)算表達(dá)式和結(jié)果);
(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等雜質(zhì),必須精制后才能供電解使用。精制時(shí),粗鹽溶于水過濾后,還要加入的試劑分別為①Na2CO3、②HCl(鹽酸)③BaCl2,這3種試劑添加的合理順序是______________(填序號(hào))
(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能
30%以上。在這種工藝設(shè)計(jì)中,相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示,其中的電極未標(biāo)出,所用的離子膜都只允許陽離子通過。
① 圖中X、Y分別是_____、_______(填化學(xué)式),分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)
a%與b%的大小_________;
②分別寫出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)正極:______; 負(fù)極:_____;
【教后記】