高中化学试卷：专题复习第十二讲电化学

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(SO₄^2-)逐渐增大  （B）负极附近c(SO₄^2-)逐渐增大 （C）正负极附近c(SO₄^2-)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。 width=79 align=baseline>  width=75 align=baseline>     width=72 align=baseline>     width=80 align=baseline> width=75 align=baseline>    width=75 align=baseline>    width=116 align=baseline>   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： 2Ag+Zn(OH)_{2 width=48 align=absMiddle>}Ag₂O+Zn+H₂O，则此电池放电时，负极上发生反应的物质是（  ） （A）Ag        （B）Zn(OH)₂       （C）Ag₂O       （D）Zn ⒋ 当形成原电池时，化学反应速率大大加快了。 ⒌ 钢铁的腐蚀与防护。  

 

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S^2->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+SO₄^2-=PbSO₄+2e^－  正极PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^－=PbSO₄+2H₂O，今若制Cl₂ 0.050 mol，这时电池内消耗H₂SO₄的物质的量至少是（    ） （A）0.025 mol    （B）0.050 mol     （C）0.10 mol     （D）0.20 mol 5.电镀和电解精炼的原理来源于电解，但与通常意义上的电解又有所不同。 ⑴电镀时，须用镀层金属作      极，镀件作      极，电镀液中含有                    。 电镀过程中，电镀液中金属离子浓度理论上保持不变。 ⑵电解精炼制高纯度金属时，须用粗金属作      极，纯金属作      极，电解液中含该金属的离子。 例⒐ 下列关于铜电极的叙述正确的是（        ） （A）铜锌原电池中铜是正极   （B）用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极 （C）在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极 （D）电解稀硫酸制H₂、O₂时铜作阳极 6.金属腐蚀的快慢：在相同的电解质溶液中，金属腐蚀的快慢一般为：电解池的阳极> 原电池负极> 化学腐蚀> 电解池阴极、原电池正极。 例⒑ 下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是（   ） width=256 align=baseline> （A）④>②>①>③  （B）②>①>③>④         （C）④>②>③>①  （D）③>②>④>①   此外，电化学原理还往往用于金属活动性大小的比较。

 

参考答案：

例1、CD 例2、Cu；3Cu-6e^-=3Cu²⁺；碳棒；8H⁺+2NO₃^-+6e^-=2NO↑+4H₂O 练习1、负极：Al   电极反应为2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O        正极：碳棒或Pt等   电极反应为6H₂O+6e^-=3H₂↑+6OH^- 练习2、负极：2H₂-4e^-=4H⁺（或2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O）        正极：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-（或O₂+4H⁺+4e^-=4H₂O）        注意：电极反应式的写法与电解质溶液的成分（酸性或碱性）有关 练习3、负极：CH₄+10OH^-－8e^-=CO₃^2-+7H₂O        正极：4H₂O+2O₂+8e^-=8OH^- 例3、能形成原电池的有：装置1（为铜锌原电池，电极反应式略）；      装置2（为钢铁吸氧腐蚀的原理，电极反应式略）      装置3（为干电池的工作原理，电极反应式请参阅人教版化学教材）      装置4（与铜锌原电池原理类似，电极反应式略） 例4、D

例5、Ni(OH)₂；Ni(OH)₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O

例6、略 例7、B 例8、C 例9、AC 例10、A
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