高考电化学专题精品整理

-1-高考选择题电化学专题【专题要点】电化学的内容是历年高考的重要知识点之一，主要以选择题的形式出现，考查的内容有：原电池、电解池、电镀池的电极名称及根据总反应方程式书写原电池各电极反应式、根据电解时电极变化判电极材料或电解质种类、根据反应式进行计算、与电解池及电镀池精炼池进行综合考查、提供反应方程式设计原电池、提供电极材料电解质溶液进行原电池是否形成的判断、与图像进行结合考查各电极上质量或电解质溶液溶质质量分数的变化等。其中原电池的工作原理及其电极反应式的书写、电解产物的判断和计算是高考命题的热点。由于今年氢能源已进入实用阶段，它的重要性不言而愈，电动车用电池仍是考查的热点高考资源网§1基础知识框架【学习目标】1、掌握原电池、电解池的概念及原理，了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理2、学会电极的判断，学会正确书写电极反应及总反应方程式，掌握常见离子放电的规律；3、能运用得失电子守恒法解决电化学的相关计算。【复习重点】原电池、电解原理及应用；电极反应方程式书写【专题难点】电极反应及总反应方程式正确书写【知识概括】一个反应：氧化还原反应一个计算：得失电子守恒法解决电化学的相关计算两个转化：化学能和电能的相互转化两个应用:原电池原理应用、电解原理应用三个条件：原电池、电解池的形成条件四个池子：原电池、电解池、电镀池、电解精炼池一、原电池、电解池工作原理1.原电池原理：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。2.电解原理：连接电源，使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。原电池氧化反应:Zn-2e-=Zn2+还原反应:2H++2e-=H2↑-2-电解池氧化反应:4OH–-4e-=O2↑+2H2O还原反应:2H++2e-=H2↑二、原电池、电解池、电镀池之比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变为电能的装置将电能转变为化学能的装置应用电解的原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件活动性不同的两电极（连接）电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）形成闭合回路两电极接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源的正极；待镀金属接电源的负极电镀液必须含有镀层金属的离子（电镀过程浓度不变）电极名称负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子或者O2得电子阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：电极金属失电子阴极：电镀液中镀层金属的阳离子得电子（在电镀控制的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电）电子的流向负极导线→正极电源负极导线→阴极电源正极导线→阳极同电解池（1）同一原电池的正负极的电极反应得失电子数相等。（2）同一电解池的阳极、阴极电极反应中得失电子数相等。（3）串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时得失电子数相等；在计算电解产物的量时，应按得失电子数相等计算。三、电解原理的应用1、镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e—→Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e—→Cu，电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液.-3-2、氯碱工业反应原理阳极：2Cl——2e—→Cl2↑，阴极：2H++2e—→H2↑2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑3、电解精炼反应原理(电解精炼铜)粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等阳极(粗铜)：Cu-2e—→Cu2+，（Zn-2e—→Zn2+，Fe-2e→Fe2+，等）阴极(精铜)：Cu2++2e→Cu电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4。Zn2＋、Ni2＋等阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶液中。金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”。4.铝的冶炼四、电解质溶液用惰性电极电解的规律电解类型举例电极反应变化溶液复原物质类别实例pHC浓度电解水含氧酸H2SO4阳极：4OH—-4e→O2↑+2H2O阴极：4H++4e→2H2↑减小增大H2O强碱NaOH增大增大活泼金属的含氧酸盐Na2SO4不变增大分解电解质无氧酸HCl阳极：2Cl—-2e→Cl2↑阴极：2H++2e→H2↑增大减小HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl—-2e→Cl2↑阴极：Cu2++2e→Cu增大略变CuCl2溶质和溶剂同时电解活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl—-2e→Cl2↑阴极：2H++2e→H2↑增大放出H2生成碱生成新物质HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH—-4e—→O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e—→2Cu减小放出O2生成酸生成新物质CuO五、金属的腐蚀和防护金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。1.化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍-4-2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（pH＜4．3）水膜酸性很弱或中性电极反应负极Fe-2e—=Fe2+正极2H++2e—=H2↑O2+2H2O+4e—=4OH—总反应式Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）23.金属防护的几种重要方法（1）改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。（2）在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。（3）电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。（4）金属腐蚀速率大小电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极六、原电池与电解池电极的确定1.原电池正、负极的确定(1)根据构成原电池的必要条件之一确定:活泼金属一般作负极；说明:正负极的确定还与所用的电解质溶液有关,如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中,Mg为负极,Al为正极;若改用溶液即Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,则Mg为正极,Al为负极。(2)根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；(3)根据内电路中自由离子的移动方向确定：在内电路中阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。（4）根据氧化还原反应确定:发生氧化反应(还原剂中元素化合价升高)的一极为负极。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。2.电解池阴、阳极的判断★可根据电极与电源两极相连的顺序判断阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极。其反应时,溶液中氧化能力强的阳离子首先在阴极上得到电子,发生还原反应。Ag＋Hg2＋Fe3＋Cu2＋H＋Pb2＋Fe2＋Zn2＋H＋(水)Al3＋Mg2＋Na＋。阳极：与直流电源的正极直接连接的电极。①若是惰性电极（Pt、Au、C、Ti)，在该极上，溶液中还原性强的阴离子首先失去电子被氧化；阴离子放电顺序为S2－I－Br－Cl－OH－(水)含氧酸根F－。②若是活性电极，电极材料参与反应，自身失去电子被氧化而溶入溶液中。七、怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？1.单池判断：★原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源；有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池。★电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。2.多池组合判断：①无外电源：一池为原电池，其余为电解池；②有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池-5-【说明】：多池组合时,一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。八、电极反应的书写高中常见的原电池电极反应式的书写书写过程归纳：列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守）。巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）一次电池1、伏打电池：（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）负极：Zn–2e-==Zn2+(氧化反应)正极：2H++2e-==H2↑(还原反应)离子方程式Zn+2H+==H2↑+Zn2+2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3弱酸性)负极：Fe–2e-==Fe2+(氧化反应)正极：2H++2e-==H2↑(还原反应)离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+(析氢腐蚀)3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性)负极：2Fe–4e-==2Fe2+(氧化反应)正极：O2+2H2O+4e-==4(还原反应)化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2(吸氧腐蚀)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O(铁锈的生成过程)4.铝镍电池：（负极—Al、正极—Ni电解液NaCl溶液、O2)负极：4Al–12e-==4Al3+(氧化反应)正极：3O2+6H2O+12e-==12(还原反应)化学方程式4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3(海洋灯标电池)5、普通锌锰干电池：(负极—Zn、正极—C、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物)负极：Zn–2e-==Zn2+(氧化反应)正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O(还原反应)化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、电解液KOH、MnO2的糊状物）负极：Zn+2OH–2e-==Zn(OH)2(氧化反应)正极：2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH－（还原反应)化学方程式Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+MnOOH7、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH)负极：Zn+2OH––2e-==Zn(OH)2(氧化反应)正极：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH－(还原反应)化学方程式Zn+Ag2O+H2O==Zn(OH)2+2Ag8、铝–空气–海水（负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水）负极：4Al－12e－==4Al3+(氧化反应)正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－（还原反应)总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3（铂网增大与氧气的接触面）9、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg电解液KOH）负极(Al)：2Al+8OH–-6e-＝2AlO2–+4H2O(氧化反应)正极(Mg）：6H2O+6e-＝3H2↑+6OH–（还原反应)化学方程式：2Al+2OH–+2H2O＝2AlO2–+3H2↑10、锂电池一型：（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4-SOCl2）负极：8Li－8e－＝8Li+(氧化反应)-6-正极：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－（还原反应)化学方程式8Li＋3SOCl2===Li2SO3＋6LiCl＋2S，二次电池（又叫蓄电池或充电电池）1、铅蓄电池：（负极—Pb正极—PbO2电解液—浓硫酸）放电时负极：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4(氧化反应)正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－=PbSO4＋2H2O(还原反应)充电时阴极：PbSO4+2H+＋2e-==Pb+H2SO4(还原反应)阳极：PbSO4+2H2O－2e-==PbO2+H2SO4+2H+(氧化反应)总化学方程式Pb＋PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O2、铁--镍电池：（负极--Fe、正极—NiO2、电解质溶液为KOH溶液）放电时负极：Fe－2e—+2OH–==Fe(OH)2(氧化反应)正极：NiO2+2H2O+2e—==Ni(OH)2+2OH–(还原反应)充电时阴极：Fe(OH)2+2e—==Fe+2OH–(还原反应)