高三第一轮复习第六章电化学

专注中高考理科1官方网址：电化学知识梳理：一、原电池原电池是将化学能转化为电能的装置1.原电池原理①、原电池：将化学能转变成电能的装置②、形成条件：①活动性不同的两电极（连接）；②电解质溶液（插入其中并与电极自发反应）；③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应③、电极名称：负极：较活泼的金属（电子流出的一极）正极：较不活泼的金属或能导电的非金属（电子流入的一极）④、电极反应：负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或氧气得电子（吸氧腐蚀）⑤、电子流向：由负极沿导线流向正极锌-铜电池，负极-Zn，正极-Cu。负极：Zn-2e-=Zn2+，电解质溶液——稀硫酸。正极：2H++2e-=H2↑总反应：2H++Zn=H2↑+Zn2+注意：如果在铜锌的导线中加一个电流计，电流计指针会发生偏转。随时间的延续，电流计指针的偏转角度逐渐减小。⑥盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路的作用例如:铜锌原电池中用到了盐桥现象:⑴、检流计指针偏转，说明有电流通过。反应一段时间后，称重表明，Zn棒减轻，Cu棒增重。⑵、取出盐桥，检流计指针归零，重新放入盐桥，指针又发生偏转，说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动。⑦原电池的本质：氧化还原反应2.化学电源化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。判断一种电池的优劣或是否符合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（比能量，单位是（W·h）/kg,（W·h）/L）,或者输出功率的大小（比功率，W/kg,W/L）以及电池的可储存时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。（1）一次电池一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池。常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等。例如；碱性锌锰干电池专注中高考理科2官方网址：负极：Zn＋2OH——2e—＝Zn（OH）2正极：2MnO2＋2H2O＋2e—＝2MnO(OH)＋2OH—总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnO(OH)＋Zn（OH）2银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O和Zn，所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是：负极：Zn＋2OH－—2e—＝Zn(OH)2正极：Ag2O＋H2O＋2e—＝2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。锂－二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液，以聚丙烯为隔膜，电极反应为：负极反应：Li＝Li＋＋e正极反应：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2该种电池的电动势为2.69V，重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电1000次后仍能维持其能力的90％，贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。（2）二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下：负极：Pb（s）＋SO42－（aq）－2e－＝PbSO4（s）（氧化反应）正极：PbO2（s）＋SO42－（aq）十4H＋（aq）＋2e－＝PbSO4（s）＋2H2O(l)（还原反应）总反应：Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）＝2PbSO4（s）十2H2O(l)铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极：PbSO4（s）＋2e－＝Pb（s）＋SO42－（aq）（还原反应）阳极：PbSO4（s）＋2H2O(l)－2e－＝PbO2（s）＋SO42－（aq）十4H＋（aq）（氧化反应）总反应：2PbSO4（s）十2H2O(l)＝Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）2PbSO4（s）十2H2O(l)（3）燃料电池燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧专注中高考理科3官方网址：化剂连续的由外部供给，在电极上不断的进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断的提供电能。⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂做电极，使用酸性电解质。它的的工作原理：负极：2H2－4e－＝4H＋正极：O2十4H＋（aq）＋4e－＝2H2O总反应：2H2十O2＝2H2O⑵以碱性氢氧燃料电池为例，它的燃料极常用多孔性金属镍，用它来吸附氢气。空气极常用多孔性金属银，用它吸附空气。电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成，其电极反应为：负极反应：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e－正极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－总反应：2H2＋O2＝2H2O除氢气以外，烃、肼、甲醇、氨等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧外，空气中的氧气也可以做氧化剂。(3)甲烷燃料电池（KOH做电解质）用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为：负极：CH4＋10OH－－8e＝CO32-＋7H2O；正极：4H2O＋2O2＋8e＝8OH。电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O知识拓展：海洋电池1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式：一是一次性电池，如锌锰电池、锌银电池、锌空（气）电池等。这些电池体积大，电能低，价格高。二是先充电后给电的二次性电源，如铅蓄电池，镍镉电池等。这种电池要定期充电，工作量大，费用高。海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用取之不尽的海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。我们知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，为获得这部分氧，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生电能。两极反应为：负极：（Al）：4Al－12e－＝4Al3＋正极：（Pt或Fe等）：3O2＋6H2O十12e－＝12OH－总反应式：4Al＋3O2十6H2O＝4Al(OH)3↓海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海洋时，铝电极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中，便可供电，其能量比干电池高20～50倍。电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池的麻烦。即使更换，也只是换一块铝板，铝板的大小，可根据实际需要而定。海洋电池没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常了作。海洋电池，以海水为电解质溶液，不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀。3.电极方程式的书写⑴一般电极方程式的书写：专注中高考理科4官方网址：①列物质，标得失：按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应的产物，找出得失电子的数量；②看环境，配守恒：点击产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应让其结合OH—生成水。电解反应式要遵守电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒等，并配平；③两式加，验总式：两电极反应式相加，与总反应式对照检验。⑵对于某些复杂的电极反应式的书写，则可采用总的反应式减去较为简单的电极反应式例题精讲1．确定金属活动性顺序例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞CC．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C2．比较反应速率例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL浓度为2mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）A．加入适量的6mol·L-1的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液3．书写电极反应式、总反应式例3．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32--4e-==4CO2阴极反应式：_________________，电池总反应式：_______________。电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-==2CO32-4．分析电极反应例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：(1/2)H2+NiO(OH)Ni(OH)2根据此反应式判断下列叙述中正确的是（）A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B．电池放电时，镍元素被氧化C．电池充电时，氢元素被还原D．电池放电时，H2是负极例5．（2000年全国高考理综题）钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（）A．2H++2e-==H2B．2H2O+O2+4e-==4OH-C．Fe-2e-==Fe2+D．4OH-+4e-==2H2O+O2专注中高考理科5官方网址：．判断原电池的电极例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：由此可知，该电池放电时的负极材料是（）A．Cd(OH)2B．Ni(OH)2C．CdD．NiO(OH)例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）A．阴极B．正极C．阳极D．负极6．原电池原理的综合应用例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是()A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH--4e-==2H2O+O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置例9．（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（）A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-==Mn2O3(s)+2OH-(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g二、电解池1.电解原理⑴电解①、使电流流过电解质溶液而在阴、阳两