(学生)第7讲电化学

电化学第1页共11页第7讲电化学基础【考查内容】（1）了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。（2）理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。【知识回顾】第1课时一、原电池（一）原电池的概念：的装置叫做原电池。（二）原电池的本质：（三）原电池的工作原理：把锌与稀硫酸的反应设计成原电池，画出其装置示意图（单液及双液），标注：电极、电子及离子的移动方向，书写：电极反应式及电池总反应式。例1、(08广东5)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．③④例2、(08广东16)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，电池正极材料的质量减少D．放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4（四）原电池电极反应式的书写1、负极——（还原剂）失去电子发生氧化反应；正极——（氧化剂）得到电子发生还原反应。2、遵循三大守恒（电子得失守恒、电荷守恒、质量守恒），这也是电极反应式及总反应式书写的一般顺序。3、注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应（往往是生成沉淀或水的离子反应）合并。电化学第2页共11页例3、（09海南15）Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为，发生的电极反应为；(2)电池正极发生的电极反应为；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是，反应的化学方程式为；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。（五）练习1、电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅2、某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。下列叙述不正确的是A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋+2e-=CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动3、（07广东9)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为：A．H2＋2OH－—2e－＝2H2OB．O2＋4H＋＋4e－＝2H2OC．H2—2e－＝2H＋D．O2＋2H2O＋4e－＝4OH－4、据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH－2CO32－+6H2O，则下列说法错误．．的是A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极B．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－+6H2OC．放电时每消耗1molCH3OH电路中转移6mol电子D．充电时电解质溶液的pH逐渐增大5、一个化学电池的总反应方程式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该化学电池的组成可能为ABCD正极CuCuZnFe负极ZnZnCuZn电解质溶液H2SO4CuSO4ZnCl2CuCl2电化学第3页共11页6、实验室由铁与稀硫酸反应制取氢气时，分别加入下列物质，试分析生成氢气的速率如何变化？①滴入几滴硫酸铜溶液②氯化钠溶液③氯化钠固体④碳粉⑤铜粉⑥醋酸钠固体⑦加入少量浓硫酸⑧改用浓硫酸⑨加入硝酸钠固体（1）加快的有，（2）减慢的有，（3）发生其它反应而不产生H2的有，（4）无影响的有。7、碱性锌锰干电池的总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2，则该电池的正极上发生的电极反应为2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－，则正极上被还原的物质为，负极材料为，发生的电极反应方程式为。8、依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)＝Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：（1）电极X的材料是；电解质溶液Y是；（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；X电极上发生的电极反应为；（3）外电路中的电子是从电极流向电极。盐桥中的阳离子流向电极。9、（1）美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转化为电能，而不经过热能中间形式。电极反应产生的水，经冷凝后又可作为宇航员的饮用水，以KOH溶液做导电物质，发生的反应为：2H2+O2=2H2O，则电极反应式分别为：负极。正极。（2）若把电解质溶液改为稀H2SO4，则电极反应式分别为：负极。正极。（3）如果把H2改为甲烷，KOH溶液做电解质溶液，则电极反应式分别为：负极。正极。如果用稀硫酸做电解质溶液，则电极反应式分别为：负极。正极。第2课时盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag电化学第4页共11页二、电解池（一）概念：的装置叫做电解池。（二）本质：（三）电解池的工作原理画出实验室用惰性电极电解CuCl2溶液的装置图，标注：电极、电子及离子的移动方向，书写：电极反应式及电池总反应式。（四）电解池中离子的放电顺序1、阴极——在阴极放电，的氧化性越强的越先在阴极电子，发生反应。得电子能力大小顺序为：2、阳极——活泼金属或在阳极放电，越活泼的金属或还原性越强的离子越先在阳极电子，发生反应。①当阳极为活性电极时，电极本身放电。例如：用铜作阳极时，阳极的电极反应为：。②当阳极为惰性电极（如C、Pt等）时，溶液中的放电。放电顺序为：例4、根据电解的原理，分析用惰性电极电解下列溶液，完成下表。典型实例电解对象电极反应式、总反应式的化学方程式及总反应的离子方程式电解质溶液浓度变化溶液pH变化NaOH(aq)H2SO4(aq)Na2SO4(aq)HCl(aq)CuCl2(aq)NaCl(aq)CuSO4(aq)电化学第5页共11页AgNO3(aq)思考：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或硫酸，为什么？可以加食盐吗？除加入NaOH或H2SO4外，还可以加入什么物质。（五）电解的应用1、氯碱工业：电解制、和。画出实验室用惰性电极电解饱和NaCl溶液制取漂渍液（主要成分是NaClO）的实验装置图。2、铜的精炼与电镀：①铜的精炼:通常把作阴极，把作阳极，用含有作电解质溶液。阳极反应：；阴极反应：思考1：根据电解池中溶液中离子的放电顺序分析粗铜中的杂质（例如Zn、Fe、Ag、Au等）是如何从粗铜中分离出去的。②电镀铜思考2：设计一个装置，在自己的钥匙表面镀上一层铜。画出装置图，并分析在两极上发生的电极反应。3、电冶金①等金属，工业上用电解法冶炼。②工业上用电解的方法制取金属钠，阴极反应：阳极反应：，化学方程式③工业上用电解的方法制取金属镁，化学方程式④工业上用电解的方法制取金属铝，化学方程式（六）练习10、如图所示，下列叙述正确的是A．Y为阴极，发生还原反应B．X为正极，发生氧化反应C．Y与滤纸接触处有氧气生成D．X与滤纸接触处变红11、某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是ZnSO4溶液隔膜(只允许SO42－通过)CuSO4溶液滤纸(滴加了Na2SO4、酚酞溶液)表面皿YZnCu铜丝X电化学第6页共11页A．电解过程中，铜电极上有H2产生B．电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4电解CuSO4＋H2↑C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大12、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13、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14、电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式为。在X极附近观察到的现象是。②Y电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则①X电极的材料是，电极反应式是。②Y电极的材料是，电极反应式是。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）15、对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以下为铝材表面处理的一种方法：稀H2SO4Cu石墨电化学第7页共11页①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是（用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向糟液中加入下列试剂中的。（填序号）a．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不有石墨作阳极的原因是第3课时三、金属的腐蚀与防护（一）金属腐蚀的本质：。（二）金属的腐蚀的分类电化学第8页共11页1、金属的化学腐蚀金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。2、金属的电化学腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。3、电化学腐蚀与化学腐蚀的区别和联系化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化剂接触不纯金属或合金与接触现象电流产生（“有”或“无”）电流产生本质金属被的过程较活泼金属被的过程相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀往往发生，腐蚀更普遍举例4、电化学腐蚀可以分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。钢铁的析氢腐蚀钢铁的吸氧腐蚀形成条件负极材料负极反应正极材料正极反应电子流向最终腐蚀产物普遍性思考：试分析炒菜的铁锅生锈的原理，写出相关的反应方程式。（三）影响金属腐蚀快慢的因素1、本性：例如金属的活动性、纯度、氧化膜2、介质：如腐蚀性气体、电解质溶液的存在等（四）金属的防护金属腐蚀析氢腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀吸氧腐蚀电化学第9页共11页1、改变金属的内部结构（制成合金，如不锈钢）2、覆盖保护膜（涂油漆、电镀、表面钝化等）3、电化学保护：①外加电流阴极保护法，②牺牲阳极阴极保护法（画出相应的装置图，并进行必要的标注。）（五）练习16、(07广东12)为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是A．将