上篇專題八電化學(xué)原理及其應(yīng)用

專題八電化學(xué)原理及其應(yīng)用[最新考綱]1．了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。2．理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。1．原電池、電解池的判定

如：二次電池使用過程的分析，其中放電過程是將_____能轉(zhuǎn)變成___能，為_______反應(yīng)。充電過程是將___能轉(zhuǎn)變成_____能，為_______反應(yīng)。

(2)根據(jù)有無外接電源判定：有外接電源的為_____池，無外接電源的為_____池。自查化學(xué)電原電池電化學(xué)電解池電解原電2．電極的判定 (1)原電池正、負(fù)極的確定說明：自己整理正極判斷方法(2)電解池陰、陽極的判定說明：自己整理陽極判斷方法：3．金屬的腐蝕 (1)干燥的環(huán)境下以_____腐蝕為主，一般情況下以_______腐蝕為主。 (2)金屬腐蝕快慢的規(guī)律

電解原理引起的腐蝕__原電池原理引起的腐蝕___有防腐措施的腐蝕。 (3)鋼鐵吸氧腐蝕過程2Fe－4e－===2Fe2＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－電化學(xué)>>化學(xué)1．兩種活潑性不同的金屬組成原電池，活潑性強(qiáng)的金屬一定作負(fù)極嗎？

提示不一定，還要看電解質(zhì)溶液，如原電池Mg－Al－NaOH溶液中金屬鋁作負(fù)極，而原電池Mg－Al－HCl溶液中金屬鋁作正極；原電池Fe－Cu－HCl溶液中Fe作負(fù)極，而原電池Fe－Cu－HNO3(濃)中Fe作正極。自悟2．在原電池外部，電子由負(fù)極沿外電路流向正極，而在原電池內(nèi)部，電子由正極流向負(fù)極嗎？電解池的情況又是怎樣？

提示原電池中電子由負(fù)極沿外電路流向正極，在原電池內(nèi)部，沒有電子的流動，而是離子的移動；在電解池中，電子由電源負(fù)極流向陰極，由陽極流向電源正極，在電解池內(nèi)部，沒有電子的流動，而是離子的流動。即“電子走陸路，離子走水路”。3．電解飽和氯化鈉溶液一小段時間后(氯化鈉足量)，向電解液中加入適量鹽酸可以使之復(fù)原嗎？

提示根據(jù)“出什么，補(bǔ)什么”即加入的物質(zhì)與析出的物質(zhì)相同或等價。電解時生成H2和Cl2，相當(dāng)于析出“HCl”，故應(yīng)向電解液中通入適量HCl氣體可使之復(fù)原。4．電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液的成分是否發(fā)生變化？陽極減小的質(zhì)量是否等于陰極增加的質(zhì)量？

提示電解精煉銅時，陽極放電的金屬除Cu外，還有比銅活潑的雜質(zhì)金屬，陰極放電的只有Cu2＋。

由此可知電解質(zhì)溶液中Cu2＋的量減少，雜質(zhì)離子的量增加。陽極減小的質(zhì)量大于陰極增加的質(zhì)量。自建有關(guān)原電池的易錯易混辨析1．原電池將一個完整的氧化還原反應(yīng)分為兩個半反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，一般將兩個電極反應(yīng)中得失電子的數(shù)目寫為相同，相加便得到總反應(yīng)方程式。2．不參與電極反應(yīng)的離子從微觀上講發(fā)生移動，但從宏觀上講其在溶液中各區(qū)域的濃度基本不變。必考點(diǎn)一原電池原理及電極反應(yīng)式的書寫[突破核心考點(diǎn)]3．原電池反應(yīng)中，負(fù)極材料不一定與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。如燃料電池的負(fù)極為惰性電極，就不和電解質(zhì)溶液反應(yīng)。4．在書寫電極反應(yīng)式時，不要只關(guān)注得失電子，而忽略電解質(zhì)溶液中的某些微粒也有可能參加反應(yīng)。如酸性氫氧燃料電池中的正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，而不是O2＋4e－===2O2－或O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(2013·安徽理綜，10)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為：PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有關(guān)說法正確的是

(

)。【真題1】A．正極反應(yīng)式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2B．放電過程中，Li＋向負(fù)極移動C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成20.7gPbD．常溫時，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉(zhuǎn)[思維提示]正極：PbSO4＋2e－＋2Li＋===Pb＋Li2SO4；負(fù)極：Ca＋2Cl－－2e。－===CaCl2。解析正極應(yīng)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；放電時為原電池，陽離子移向正極，B錯誤；每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，應(yīng)生成0.05molPb，質(zhì)量為10.35g，C錯誤；常溫下，電解質(zhì)不能熔融形成自由移動的離子，所以不能導(dǎo)電，故指針不偏轉(zhuǎn)，D正確。答案

D1．(2013·惠州模擬)以氨作為燃料的固體氧化物(含有O2－)燃料電池，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、能量效率高的特點(diǎn)，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是

(

)。【題組】A．該電池工作時的總反應(yīng)式為4NH3＋5O2===4NO＋6H2OB．固體氧化物作為電池工作時的電解質(zhì)，其作用是讓電子在電池內(nèi)部移動C．電池工作時，接觸面上的電極反應(yīng)式為2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2OD．外電路的電流方向?yàn)閺碾姌Oa流向電極b解析

NO不穩(wěn)定易被氧化，且有毒不可能作為電池反應(yīng)產(chǎn)物，A錯；電子不能在電解質(zhì)中移動，B錯；外電路中的電子從負(fù)極流向正極，通入燃料氣的一極為負(fù)極，所以D錯。答案

C2．一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋

4H＋。下列有關(guān)說法正確的是

(

)。 A．檢測時，電解質(zhì)溶液中的H＋向負(fù)極移動

B．若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48L氧

氣

C．電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3CH2OH＋

O2===CH3COOH＋H2O D．正極上發(fā)生的反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析原電池內(nèi)陽離子向正極移動，A項(xiàng)錯誤；酸性溶液中，正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D項(xiàng)錯誤，轉(zhuǎn)移0.4mol電子時，消耗O20.1mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24L，B項(xiàng)錯誤；正極反應(yīng)式與負(fù)極反應(yīng)式相加可得電池反應(yīng)為CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，C正確。答案

C3．(2013·合肥質(zhì)檢)圖甲和圖乙是雙液原電池裝置，由圖可以判斷下列說法錯誤的是

(

)。

A．甲圖電池反應(yīng)的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋

(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq) B．反應(yīng)2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能發(fā)生 C．鹽橋的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電

中性

D．圖乙中當(dāng)有1mol電子通過外電路時，正極有108g Ag析出解析題圖中兩個裝置都是原電池，根據(jù)電池中標(biāo)明的正負(fù)極可以判斷出：圖甲中Cd比Co活潑，圖乙中Co比Ag活潑，則Cd的活潑性強(qiáng)于Ag，B項(xiàng)中反應(yīng)不能發(fā)生。圖乙中正極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag，當(dāng)有1mol電子通過外電路時，有1molAg析出，其質(zhì)量為108g。答案

B4．(2013·蚌埠質(zhì)檢)瓦斯爆炸是煤礦開采中的重大危害，一種瓦斯分析儀(下圖甲)能夠在煤礦巷道中的甲烷達(dá)到一定濃度時，可以通過傳感器顯示。該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖乙所示，其中的固體電解質(zhì)是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移動。下列有關(guān)敘述正確的是

(

)。A．瓦斯分析儀工作時，電池內(nèi)電路中電子由電極b流向電

極aB．電極b是正極，O2－由電極a流向電極bD．當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2－通過時，電子轉(zhuǎn)移4mol解析電子不能在電池內(nèi)電路流動，只能在外電路中流動，A項(xiàng)錯；電極b上氧氣得電子，生成O2－，而電極a需要O2－作為反應(yīng)物，故O2－由正極(電極b)流向負(fù)極(電極a)，B項(xiàng)錯；1molO2得4mol電子生成2molO2－，故當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2－通過時，電子轉(zhuǎn)移了2mol，D項(xiàng)錯。答案

C原電池反應(yīng)式的書寫1．一般電極反應(yīng)式的書寫[掌握方法技能]2．復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫

如CH4酸性燃料電池中

CH4＋2O2===CO2＋2H2O……總反應(yīng)式

2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正極反應(yīng)式

CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……負(fù)極反應(yīng)式電解池電極反應(yīng)式的書寫步驟必考點(diǎn)二電解原理及其規(guī)律

[突破核心考點(diǎn)] (2013·浙江理綜，11)電解裝置如圖示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時間后，藍(lán)色逐漸變淺?！菊骖}2】[科學(xué)審題]審題干：審選項(xiàng)：陽離子交換膜代替陰離子交換膜→兩極產(chǎn)生的OH－和I2無法進(jìn)行二次反應(yīng)。①×3＋②即得總方程式，C項(xiàng)正確；如果將陰離子交換膜換成陽離子交換膜，陰極產(chǎn)生的OH－將不能到達(dá)陽極區(qū)，I2與OH－無法反應(yīng)生成IO，因而D項(xiàng)錯。答案

D1．(2013·大連測試)用惰性電極實(shí)現(xiàn)如下電解過程，下列說法正確的是

(

)。 A．電解稀硫酸溶液實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變 B．電解稀氫氧化鈉溶液要消耗OH－，故溶液pH減小 C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－

===2H2O＋O2↑ D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物

質(zhì)的量之比為1∶1【題組】解析電解稀硫酸實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變，但溶液體積減小，濃度增大，故溶液pH減小，A錯誤。電解稀NaOH溶液，陽極消耗OH－，陰極消耗H＋，實(shí)質(zhì)上是電解水，NaOH溶液濃度增大，故溶液的pH增大，B錯誤。電解Na2SO4溶液時，在陽極上發(fā)生反應(yīng)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在陰極上發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，C錯誤。電解CuCl2溶液時，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，故產(chǎn)物Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶1。答案

D2．(2013·滁州模擬)某興趣小組設(shè)計如圖所示微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是

(

)。B．?dāng)嚅_K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅C．?dāng)嚅_K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應(yīng)式為：Cl2＋

2e－===2Cl－D．?dāng)嚅_K1，閉合K2時，石墨電極作正極答案

D3．(2013·淮北模擬)用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫，將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示，則下列有關(guān)說法中不正確的是(

)。A．X為直流電源的負(fù)極，Y為直流電源的正極B．圖中的b>aC．陽極區(qū)pH增大D．該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2答案

C4．粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極________(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________；若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為___________________________________________。解析電解精煉時，粗銅作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液，比銅活潑的金屬失電子生成離子進(jìn)入溶液，不如銅活潑的金屬形成陽極泥沉積下來。答案

c

Cu2＋＋2e－===Cu

Au、Ag以單質(zhì)的形式沉積在c(陽極)下方，F(xiàn)e以Fe2＋的形式進(jìn)入電解液中1．電解產(chǎn)物的判斷 (1)陽極產(chǎn)物的判斷

首先看電極，如果是活性電極(金屬活動性順序表Ag以前的金屬，包括Ag)作陽極，則電極材料本身失電子，電極溶解。如果是惰性電極，則看溶液中的陰離子的失電子能力，陰離子的放電順序?yàn)镾2－>I－>Br－>Cl－>OH－，其氧化產(chǎn)物依次對應(yīng)為S、I2、Br2、Cl2和O2。 (2)陰極產(chǎn)物的判斷

直接根據(jù)陽離子放電順序(如下)進(jìn)行判斷：Ag＋>Fe3＋[掌握方法技能] >Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋，其還原產(chǎn)物依次對應(yīng)為Ag、Fe2＋、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。2．電化學(xué)定量計算的方法 (1)根據(jù)總反應(yīng)式計算。先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，然后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算。 (2)守恒法計算。用于串聯(lián)電路，中電極反應(yīng)物、產(chǎn)物及電子轉(zhuǎn)移的有關(guān)計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)守恒。金屬的兩大防腐方法1．犧牲陽極的陰極保護(hù)法

在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備(如海水中的閘門、地下的天然氣管道等)上連接或直接安裝若干鋅塊，使鋅、鐵形成原電池，鋅作陽極，從而保護(hù)了鋼鐵免受腐蝕。2．外加電流的陰極保護(hù)法

外加電流的陰極保護(hù)法是使被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極(接電源負(fù)極)，用惰性電極作為陽極(接電源正極)，在兩者之間連接直流電源。通電后，電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，從而使鋼鐵表面產(chǎn)生電子積累，抑制鋼鐵設(shè)備失去電子，起到保護(hù)的作用。必考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)[突破核心考點(diǎn)](2013·北京理綜，7)下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是

(

)。A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B．金屬護(hù)欄表面涂漆C．汽車底盤噴涂高分子膜D．地下鋼管連接鎂塊【真題3】解析

A項(xiàng)，水中鋼閘門連接電源的負(fù)極，即作為電化學(xué)保護(hù)裝置的陰極，使其不發(fā)生失電子反應(yīng)而被保護(hù)，正確；B項(xiàng)和C項(xiàng)都屬于外加防護(hù)層的防腐方法，B、C兩項(xiàng)不符合題意，錯誤；D項(xiàng)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，錯誤。答案

A1．(2013·阜陽統(tǒng)考)下列有關(guān)金屬保護(hù)方法的說法中正確的是

(

)。 A．我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后

仍能起到防止鐵生銹的作用

B．白鐵皮(鍍鋅鐵)鍍層破損后，鐵皮的腐蝕速率很慢 C．輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了

犧牲陰極的陽極保護(hù)法

D．鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵

的電化學(xué)保護(hù)法【題組】解析

A項(xiàng)中搪瓷層破損后，鐵直接暴露在空氣中，易生銹，因而搪瓷層破損后不能再起到防止鐵生銹的作用；B項(xiàng)中鍍層破損后鋅與鐵構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極，保護(hù)鐵不被腐蝕；C項(xiàng)是犧牲陽極的陰極保護(hù)法；D項(xiàng)中是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。答案

B2．下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是

(

)。 A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù) B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部金屬不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋

解析鐵易失去電子，故鋼管與電源正極相連時，更易使鐵失電子被腐蝕，故A錯；鐵遇冷濃硝酸時表面能形成一層致密的氧化膜可起到保護(hù)作用，故B正確；鐵比銅活潑，當(dāng)鐵、銅相接觸時構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極易被腐蝕，故C錯；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋，故D錯。

答案

B3．(2013·西安模擬)下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是(

)。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，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時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

A項(xiàng)，插入海水中的鐵棒靠近液面的位置與氧氣接觸，易發(fā)生吸氧腐蝕；B項(xiàng)，開關(guān)由M改置于N時，Zn作負(fù)極，Cu－Zn合金作正極，合金受到保護(hù)；C項(xiàng)，接通開關(guān)形成原電池，Zn作負(fù)極，Zn的腐蝕速率增大，但氣體是在Pt電極上生成；D項(xiàng)，Zn－MnO2中自放電腐蝕主要是Zn發(fā)生氧化反應(yīng)而自放電引起的。答案

B4．(2013·淮南模擬)如圖裝置堪稱多功能電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。下列有關(guān)此裝置的敘述中，不正確的是

(

)。

A．若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開關(guān)K置于M處，銅

棒質(zhì)量將增加，此時外電路中的電子向銅電極移動

B．若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開關(guān)K置于N處，鐵棒

質(zhì)量將增加，溶液中銅離子濃度將減小C．若X為鋅棒，Y為NaCl溶液，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕，這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法D．若X為碳棒，Y為NaCl溶液，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕，溶液中的陽離子向鐵電極移動解析

Fe－Cu－CuSO4溶液構(gòu)成原電池時，F(xiàn)e作負(fù)極失電子：Fe－2e－===Fe2＋，正極材料是Cu，溶液中的Cu2＋到正極得電子：Cu2＋＋2e－===Cu，電子由Fe棒移向Cu棒，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)構(gòu)成電解池，Cu棒作陽極，鐵棒作陰極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，陽極電極反應(yīng)式：Cu－2e－===Cu2＋，陰極電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－===Cu，故鐵棒上質(zhì)量增加，但溶液中Cu2＋濃度理論上不變，B項(xiàng)錯誤；Zn－Fe－NaCl溶液構(gòu)成原電池時，Zn較活潑作負(fù)極，失電子，F(xiàn)e作正極得到了保護(hù)，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)構(gòu)成了電解池，F(xiàn)e作陰極，碳棒作陽極，溶液為NaCl溶液，陰離子(Cl－)移向陽極失