电化学解题方法

电化学常见的解题方法教学过程一、课堂导入根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称，根据X极所连接在的外接电源极性(“+”或“-”)判定电解池的电极名称；根据电子（或电流）流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称；此外根据X极发生氧化还是还原,移向X极的离子是阳离子还是阴离子,X极增重还是减重,X极区PH值是升高还是降低等判定X电极的名称。但要注意X极指的是在原电池还是电解池。说明：化学上规定，凡发生氧化变化的电极均为阳极，而发生还原的电极均为阴极。据此，从发生的化学变化角度看，原电池中的负极（-）又叫阳极，正极（+）又叫阴极。知识点了解原电池和电解池的工作原理。了解常见化学电源的种类及其工作原理。能正确书写电极反应和电池反应方程式。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。教学目标1、了解原电池和电解池的工作原理。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、能正确书写电极反应和电池反应方程式。3、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。教学重点1、了解原电池和电解池的工作原理。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、能正确书写电极反应和电池反应方程式。3、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。教学难点1、了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、能正确书写电极反应和电池反应方程式。二、复习预习一原电池1、构成原电池的条件（1）活泼性不同的两个电极（2）电解质溶液（3）形成闭合回路2、原电池的工作原理（1）、原电池：活泼金属在负极失电子发生氧化反应，电解质中的阳离子在正极得电子发生还原反应（2）、电子的流动方向由负极流出经导线移向正极，（3）、离子移动方向阴离子移向负极，阳离子移向正极二、电解池1、构成电解池的条件（1）有外电源（2）两个电极（3）电解质溶液（4）形成闭合回路2、电解池的工作原理原电池：正极与阳极相连，负极与阴极相连，阳离子在阴极得电子发生还原反应，阴离子在阳极失电子发生氧化反应发3、离子移动方向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极4、阴阳离子得失电子的顺序如何判断？阳极：应是失电子能力强的优先反应，阴离子放电顺序为：阴极：应是得电子能力强的优先反应，阳离子放电顺序一般为：说明：离子放电顺序和离子本性、离子浓度、电极材料、电压等很多因素有关，这里只是一般顺序。三、知识讲解考点1：解题步骤方法①判断两池(原电池还是电解池)—②标注电极名称—③写出电极反应式—(根据电极产物、溶液成分变化)—④描述或解释现象或进行有关计算。Eg1：把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（B）A、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近[解析]①判两池：通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池；②标电极名：左图由外接电源极性可知I为阴极，II为阳极；右图因Zn比Fe活泼，故III为负极，IV为正极。③写电极反应：左图中,阳极II：金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+；阴极I：水中氢放电：2H++2e-=H2；④现象及解释：因I区OH-增生，碱性，使酚酞变红。又右图，正极（IV）上电极反应：O2+4e-+2H2O=4OH-（吸氧腐蚀），该区域呈碱性使酚酞变红，B入选。Eg2：如图甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极，并用导线相连接，以NaCl、NaOH溶液为电解溶液，有关该装置的描述正确的是(D)A.乙池中,Mg极的电极反应是Mg-2e-=Mg2+B.甲池中,Pt极的电极反应是2Cl—2e-=Cl2↑C.随着反应的进行.乙池中n(NaOH)保持不变D.反应过程中,甲池中两极附近溶液PH(C)PH(Pt)[解析]先判两池,乙为原电池，甲为电解池。乙池中，因为在NaOH溶液中Al比Mg易失电子，故Al为原电池的负极，其电极反应式为：Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O；Mg为正极，其电极反应式为：3H2O+3e-=1.5H2↑+3OH-。甲池中,Pt电极为阴极:2H++2e-=H2↑,碳棒(C)电极为阳极2Cl--2e-=Cl2↑,电解后溶液为NaOH溶液。Eg3：如图A、B为两个串联的电解池，已知B池中c为铁，d为石墨，电解质溶液为NaCl溶液。试回答：（1）若A池为用电解原理精练铜装置，则a电极名称为阴极，电极材料是精铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，电解质溶液可以是CuSO4溶液。（2）B池中c极(Fe)电极反应式为2H++2e-=H2↑（2H2O+2e-=H2+2OH-），若在B池中加入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈红色。（3）若A池a极增重12.8g,则B池d极(石墨)上放出气体在标况下的体积为4.48L。电解后,若B池余下的溶液为400ml,则溶液的PH值是14。Eg4:金属镍有广泛的的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质，可电解法制备高纯度原镍（已知：氧化性：Fe2+Ni2+Cu2+）,下列叙述正确的是(D)A．阳极发生还原反应,其电极反应式是Ni2++2e-=NiB．电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后,溶液中存在的阳离子只有Fe2+、Zn2+D．电解后,电解模底部阳极泥中中存在Cu、Pt[解析]这是电解的过程，阳极发生的是氧化反应,A错；阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+，Pt为惰性金属，不会放电，而Cu要在金属Ni全部氧化为Ni2+后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物了，结果和Pt一起落下，形成阳极泥，故D正确;阴极：因氧化性Ni2+Fe2+Zn2+,所以只有Ni2++2e-=Ni,可见，阳极质量减少的是“溶解”下的Zn、Fe、Ni，而阴极质量增加的只是析出的镍，两者质量是不相等的，故B错。;电解后,溶液中除留下Fe2+、Zn2+外，还有Ni2+，C也错。Eg5：铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO2-42PbSO4+2H2O请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）:(1)放电时：正极的电极反应式是______________;电解液中H2SO4的浓度将变________;当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按题27图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成__________、B电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________________________。解析：铅蓄电池的负极是铅（Pb），正极是二氧化铅（PbO2）。放电时电极反应：正极[A-（PbO2）]PbO2+2e-+2H++SO42-==PbSO4+H2O（与常见电池不同，铅蓄电池放电时正极材料（PbO2）本身参与了电极反应负极[B-（Pb）]Pb-2e-+2H++SO42-==PbSO4+H2O可见，当通过2mole-时，负极1molPb变为1molPbSO4沉积在负极板上，既净增加1molSO4，所以当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加49g。因放电时要消耗H2SO4，故;电解液中H2SO4的浓度将变小。完全放电后两极材料都有变为硫酸铅（PbSO4），外接电源时，发生电解过程，电极反应如下：阴极[A-（PbSO4）]PbSO4+2e-+=Pb+SO42-，A电极上生成Pb阳极[B-（PbSO4）]PbSO4-2e-+2H2O=PbO2++4H++SO42-，B电极上生成PbO2此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。xyab乙溶液考点2：电极名称判断法根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称，根据X极所连接在的外接电源极性(“+”或“-”)判定电解池的电极名称；根据电子（或电流）流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称；此外根据X极发生氧化还是还原,移向X极的离子是阳离子还是阴离子,X极增重还是减重,X极区PH值是升高还是降低等判定X电极的名称。但要注意X极指的是在原电池还是电解池。说明：化学上规定，凡发生氧化变化的电极均为阳极，而发生还原的电极均为阴极。据此，从发生的化学变化角度看，原电池中的负极（-）又叫阳极，正极（+）又叫阴极。Eg6：x，y分别为直流电源的两极，通电后，发现a极质量加，b极处有无色无味气体放出，符合此情况的是：(A)备选项a电极B电极x电极溶液A锌（Zn）石墨（C）负CuSO4B石墨（C）石墨（C）负NaOHC银（Ag）铁（Fe）正AgNO3D铜（Cu）石墨（C）负CuCl2考点3：电极反应式写法[电解池电极反应式写法要领]阳极，首先看为何材料，若为金属（除Au、Pt外），则阳极金属本身优先被氧化，此时不必考虑溶液中阴离子放电；若阳极为惰性材料，则分析溶液中阴离子及放电顺序，还原性强者优先在阳极失电子发生氧化反应。阴极，不必考虑电极为何材料，只要看溶液中有何离子及其放电顺序，氧化性强者优先得电子发生被还原反应。[原电池电极反应式写法要领]①负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应，两电极转移的电子数要相等；②负极和正极两电极反应式相加则得到原电池的总反应式；③若溶液中OH-有参与电极反应必发生在负极。若结果H+有增加，酸性增强，PH降低，必在负极区；若溶液中H+有参与电极反应必发生在正极;若结果OH-有增加，碱性增强，PH升高，必在正极区。[练07]以铂为电极，在两极上分别通入H2和O2，可组成氢氧燃烧电池。分别写出以硫酸为电解质和KOH为电解质溶液中的有关电极反应式。[解析]由于H2具有强还原性，O2具有强氧化性，故H2为负极，O2为正极。若电解质为H2SO4电极反应式：负极(Pt-H2)2H2–4e-=4H+正极(Pt-O2)O2+4e-+4H+=2H2O因溶液有高浓度H+，正极O2的还原产物只能是H2O，不可能为OH-。若电解质为KOH电极反应式：负极(Pt-H2)2H2–4e-+4OH-=4H2O正极(Pt-O2)O2+4e-+2H2O=4OH-因溶液有高浓度OH-，故H2氧化产物H+将在负极上与OH-结合为H2O，而正极上O2的还原产物O2-不能在溶液中存在，而是与H2O反应转化为OH-。氢氧燃烧电池总反应方程式：2H2+O2=2H2O[练08]将两块铂片连接后插入KOH溶液中作电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气从而组成了碱性燃烧电池，试写出有关电极反应式，并说明溶液PH变动情况。[解析]负极(Pt-CH4):CH4–8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极(Pt-O2):2O2+8e-+4H2O=8OH-电池总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O(将两电极反应式相加即得总反应式)联想到甲烷的燃烧的氧化产物是CO2,而在KOH溶液中不可能存在CO2,CO2会与KOH作用生成K2CO3和H2O,因此有如上负极反应式。可见，电极上放电反应后的产物还常可能与电解质溶液发生离子反应。该电池工作时，负极区由于OH-参与电极反应而减少，故该区PH呈降低态势；正极有OH-生成,故该区PH呈升高态势。但负极消耗的OH-比正极生成的多，所以总的结果是溶液OH-减少，PH值要降低。[练09]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的熔融盐混和物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-－4e－＝4CO2正极反应式：O2+2CO2+4e－=2CO32-总电池反应式：2CO+O2=2CO[解析]从通常原电池的电解质溶液，一下过渡到熔融盐，不少人无法适应。其实，我们只要从最基本的一点－燃料电池分析，其总电池反应式应为：2CO+O2=2CO2，然后逆向思考，正极反应式=总反应式减去负极反应式，就可得出结果：O2+2CO2+4e－=2CO32-。通过电池总反应式