高中化学第四章《电化学基础》学案(新人教版选修4)

-1-第四章《电化学基础》（复习）【知识精要】一、原电池原理及应用原电池是一种由能转变成能的装置。其本质是通过自发进行的反应，使反应中电子转移而产生。1．原电池的判定先分析有无，有者为电解池，再依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：一看电极，两极为体且性不同；二看溶液，两极插入溶液中；三看回路：形成或两极接触。2．原电池正极和负极的确定（1）由两极的相对活泼性确定：在原电池中，的金属为原电池的负极。（2）由电极现象确定：通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生反应，此为原电池的极；若原电池中某一电极上有生成或电极的质量不断或，该电极发生反应，此为原电池的极。3．原电池原理的应用（1）利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源。（2）原电池原理可用于解决一些实际问题，如某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴溶液）；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。（3）常见电极反应式（a）氢、氧燃烧电池（电解质溶液为KOH）：负极:正极:（b）甲烷燃烧电池（电池负极甲烷燃烧失去电子，在碱性条件下生成的CO2与OH-反应生成CO32-和H2O,而正极是O2得到电子而成为OH-。）负极:正极:（c）爱迪生蓄电池：Ｆｅ＋ＮｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ充电放电Ｆｅ（ＯＨ）２＋Ｎｉ（ＯＨ）２负极:正极:（d）纽扣电池：Ａｇ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ＋Ｚｎ＝ＺＮ（ＯＨ）２＋２Ａｇ负极:正极:（e）铅蓄电池：负极:正极:二、电解原理及应用-2-电解池是将转化为的装置，在电解池中，阳极发生反应、阴极发生反应，其放电顺序一般为：阳极：活泼性电极阴极：1．（惰性电极）电解电解质溶液的类型类型实例电极反应特点电解对象电解质浓度pH溶液复原电解水NaOH阴：2H++2e-====H2↑阳：4OH--4e-====2H2O+O2↑水H2SO4水Na2SO4水电解电解质HCl电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电电解质CuCl2电解质—放H2生碱NaCl阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电电解质和水生成新电解质放O2生酸CuSO4阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸电解质和水生成新电解质2．电解原理的应用（1）电解精炼铜：作阳极，作阴极，溶液作电解质溶液。电解时，发生如下反应：阳极，阴极。极泥中存在金、银等不活泼的贵重金属，极得到纯铜。（2）电镀铜：作阳极，作阴极，溶液作电解质溶液，从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量变化。电极反应：阳极，阴极（3）氯碱工业：阳极，阴极总反应2NaCl+2H2O（4）冶炼金属：电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：K、Na、Ca、Mg、Al等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。如电解冶炼铝：阳极反应6O2--12e-=3O2↑，阴极反应4Al3++12e-=4Al，总反应式为：[重点提醒]（1）电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量的计算、根-3-据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：①根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。③根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。（2）电化学试题的命题点归纳①二次电池的充电和放电：放电时池，充电时池；②电极名称：原电池的电极名称是极，电解池是极；③反应类型：极和极发生氧化反应，失电子被氧化，极和极发生还原反应，电子被；④电极反应：酸性电池中不能出现OH—，碱性电池中不能出现H+，非溶液电池不会出现H+和OH—；⑤溶液和电极附近溶液酸碱性变化：总反应消耗酸（碱），溶液PH增大（减小）。电极反应式看H+或OH—量的变化而定。⑥浓度复原：消耗什么补充什么，消耗多少补多少。三、金属腐蚀与保护1．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜正极反应负极反应总反应方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2OFe+2H+=Fe2++H2↑腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内2．金属的防护方法：①改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢加。②在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。③电化学保护法：外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作极。牺牲阳极的阴极保护法：外加，构成原电池，被保护的金属作极。-4-【强化练习】1．下列关于能量转换的认识中不正确的是（）A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化成化学能B．煤燃烧时化学能主要转变成热能C．绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能D．白炽灯工作时电能全部转变成光能2．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铜作阳极C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极3．在理论上可用于设计原电池的化学反应是（）A．2Al(s)十2NaOH(aq)+2H2O(1)＝2NaAlO2(aq)+3H2(g)；△HOB．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)＝BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(1)；△H0C．CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g)；△H0D．FeCl3(aq)十3H2O(1)Fe(OH)3(s)+3HCl(aq)；△H04．在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（）A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，外电路中，电流从a极到b极D．a极上发生了氧化反应5．通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）∶n（硝酸亚汞）=2∶1，则下列表述正确的是()A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比为1∶1B．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C．硝酸亚汞的分子式为HgNO3D．硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)26．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高-5-铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是（）A.放电时负极反应为：Zn－2e＋2OH＝Zn(OH)2B.充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e＋5OH＝FeO42—＋4H2OC.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强7．下列叙述正确的是（）A．在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1mol电子转移，则生成1molNaOHD．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀8．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗生成氧化银B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀9．关于铅蓄电池的说法正确的是（）A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)+SO42—(aq)=PbSO4(s)+2e—B．在放电时，该电池的负极材料是铅板C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)+2e—=Pb(s)+SO42—(aq)10．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是（）A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B．放电时电池内部Li＋向负极移动C．充电过程中，电池负极材料的质量减少D．放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO411．镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O放电充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是（）放电充电-6-A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e—+OH-==NiOOH+H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动12．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．②③C．②④D．③④13．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2＋C6放电充电CoO2＋LiC6，下列说法正确的是（）A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－=Li＋＋C6B．放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－=LiCoO2C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低14．右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（）A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色15．甲、乙、丙三个烧杯中分别装有稀硫酸、氯化铜溶液、饱和食盐水，把用导线连接的锌片和铜片插入甲，把分别与直流电源正、负极相连的C1、C2插入乙，把分别与直流电源正、负极相连的C3、铁片插入丙。则下列叙述正确的是（）-7-A．甲、丙中是化学能转变为电能，乙中是电能转变为化学能B．C1、C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应C．C1和C3放出的气体相同，铜片和铁片放出的气体也相同D．甲、乙中溶液的PH值逐渐升高，丙中溶液的PH值逐渐减小16．有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中形成，电池总反应方程式为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，已知亚硫酰氯和AlCl3·6H2O混合共热蒸干，可制得无水AlCl3，则下列叙述正确的是()A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B．金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极C．电池工作过程中，SOCl2被还原为Li2SO3D．电池工作过程中，负极消耗锂与正极区析出的S的质量之比为7：817．将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误．．的是()A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－＝2CO2↑＋