轮复习电化学及应用

高三化学总复习,基本理论,电化学,一、原电池,构成原电池的基本条件是什么？,（1）必须自发进行氧化还原反应,（3）两个电极必须插入电解质溶液中或熔融的电解质中；,（4）两个电极必须相连并形成闭合回路。,（2）必须有两种活泼性不同的导电材料作电极；,把化学能转化为电能的装置。,下列反应中理论上不能设计成原电池的是（）,HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);H02CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);H02FeCl3(aq)+Fe(s)+=3FeCl2(aq);H0D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H正极,(3)加快某些化学反应的反应速率；例如：在锌与硫酸的反应中加入硫酸铜，可以加快反应速率。,(1)制做化学电源；,(4)金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。,金属的电化学腐蚀,（一）金属腐蚀,1.概念：,金属或合金与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。,2.金属腐蚀的本质,金属原子失去电子变成阳离子而损耗,3.金属腐蚀的分类：,化学腐蚀和电化学腐蚀,绝大多数金属的腐蚀属于电化学腐蚀,电化学腐蚀通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀,化学腐蚀与电化学腐蚀的比较,电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多,金属跟接触到的物质直接发生化学反应,不纯金属跟接触的电解质溶液发生原电池反应,无电流,无原电池,构成无数微小原电池,有弱电流,金属被腐蚀,较活泼金属被腐蚀,金属原子失去电子变成阳离子而损耗,钢铁的电化学腐蚀,钢铁表面吸附的水膜酸性较強时,FeFe2+2e-,2H+2e-H2,Fe+2H+Fe2+H2,钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性时,FeFe2+2e-,O22H2O4e-4OH-,Fe2+2OH-Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,4Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)+(3-x)H2O,吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,金属的防护,方法：1.改变金属的内部组织结构（如制不锈钢）2.在金属表面覆盖保护层：（1）在表面刷一层油漆；（2）在表面涂上机油；（3）在表面镀一层其他耐腐蚀金属；（4）在表面烧制搪瓷；（5）使金属表面形成致密的氧化膜。3.电化学保护法：（1）牺牲阳极的阴极保护法（2）外加电流的阴极保护法,金属的电化学防护,1、“牺牲阳极的阴极保护法”,利用“原理”保护极金属,原电池,正,例如在船体上接锌块，保护船身不被腐蚀。,利用“电解池原理”保护极金属,阳极,阴极,阴,“外加电流的阴极保护法”,1、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,规律,在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件保护无防腐条件,2、下列事实不能用电化学理论解释的是A轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B铝片不用特殊方法保护C纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快D镀锌铁比镀锡铁耐用,3、家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是A.4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3B.2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2C.2H2OO24e4OHD.FeFe33e-,二、常见的化学电池,干电池,电极:Zn为负极,碳棒为正极,电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。,电极方程式：,负极(Zn):ZnZn22e-,正极：2MnO2+2NH4+2e-Mn2O3+2NH3+H2O,银锌电池,Zn为负极,Ag2O为正极电解液:KOH溶液电极反应式:负极:Zn2OHZn(OH)22e-正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH总反应式:ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2,铅蓄电池:电极：Pb为负极,PbO2为正极.电解液:30%的H2SO4溶液电极反应式:放电时：为原电池负极(Pb)：PbSO42-PbSO42e-正极(PbO2)PbO24HSO422e-PbSO42H2O总电池反应:PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O充电时：为电解池阴极(Pb)：PbSO42e-PbSO42-阳极(PbO2)PbSO42H2OPbO24HSO422e-总电解反应:2PbSO42H2OPbO2Pb2H2SO4,通电,铝空气海水电池,负极：4Al4Al3+12e-,正极：3O2+6H20+12e-120H-,电池总反应式为：4Al+3O2+6H20=4Al(OH)3,1991年，我国首创以铝-空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯以取之不尽的海水为电解质,燃料电池(1)电极:Pt制作的惰性电极(2)电解质溶液:KOH溶液(4)反应原理:负极:2H2+4OH-4H2O+4e-正极:O22H2O4e-4OH-总反应：2H2O22H2O,电极反应：负极：CH4+10OH-CO32-+7H2O+8e-正极：O2+2H2O+4e-4OH-总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,以甲烷作燃料的燃料电池,电极为金属铂，电解质为KOH，在两极分别通入甲烷和氧气。,组成电解池的条件：,(1)外接直流电源,(2)电极(金属或惰性电极),(3)电解质溶液或熔融的电解质,(4)形成闭合回路,电解池,电解池的工作原理,阴离子,阳离子,氧化反应,还原反应Nm+me-N,e,e,RnR+ne,非惰性电极：MMn+ne-（电极本身溶解）,电子流动方向,电解质溶液,电源负极,电解池阴极,电源正极,电解池阳极,在惰性电极上离子放电顺序：,阴极(与电极材料无关)：,阳极(与电极材料有关)：,在水溶液中SO42-，NO3-等不会放电。,阴极,一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电Rn+ne-R,电解时电极产物的判断,Rn-R+ne-,（Pt、Au、石墨）,电解原理的应用,铜的电解精炼,阳极：,粗铜,阴极：,纯铜薄片,电解质溶液：,CuSO4溶液,Cu=Cu2+2e,比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：,比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。,Cu2+2e=Cu,提炼金、银等贵重金属。,电镀铜,阳极：,铜片,阴极：,待镀铁制品,CuCu2+2e,Cu2+2eCu,CuSO4溶液的浓度保持不变。,实验结果：,在铁制品上镀上了一层铜,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程叫电镀。,电镀,电镀的目的：,（1）增强防锈抗腐能力；（2）增加美观和表面硬度。,阳极镀层金属:MMnne-阴极镀件:Mnne-M电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液,电镀槽,特点,（1）阳极本身溶解；（2）电解液浓度保持不变。,有关电解的计算原则:电化学的反应是氧化一还原反应,各电极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.关键:电极名称要区分清楚.电极产物要判断准确.各产物间量的关系遵循电子得失守恒.,拓展与延伸,（1）增加废水的导电性,电化学方法处理污水,铬是一种用途广泛的化工原料，但六价铬具有强烈的致癌作用，且又是一种严重的污染物。工业上为了处理含Cr2O72-酸性工业废水，按下面的方法处理：往工业废水中加入适量NaCl以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。试回答：,（1）加入适量NaCl是为了；,拓展与延伸,电化学方法处理污水,（2）FeFe2+2e-,（2）电极反应式：阳极，阴极；,2H+2eH2,铬是一种用途广泛的化工原料，但六价铬具有强烈的致癌作用，且又是一种严重的污染物。工业上为了处理含Cr2O72酸性工业废水，按下面的方法处理：往工业废水中加入适量NaCl以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。试回答：,（1）加入适量NaCl是为了；,拓展与延伸,电化学方法处理污水,（3）6Fe2+Cr2O72+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O,（3）由Cr2O72转化为Cr3+的离子方程式为_,（2）电极反应式：阳极，阴极；,铬是一种用途广泛的化工原料，但六价铬具有强烈的致癌作用，且又是一种严重的污染物。工业上为了处理含Cr2O72酸性工业废水，按下面的方法处理：往工业废水中加入适量NaCl以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。试回答：,（1）加入适量NaCl是为了；,拓展与延伸,电化学方法处理污水,（4）在阴极反应及Cr2O72与Fe2+反应过程中，H+被大量消耗，促使水的电离平衡向电离方向移动，OH-大量增加，促使Fe3+、Cr3+最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,（4）电解过程Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的?,（3）由Cr2O72变Cr3+的离子方程式为_,（2）电极反应式：阳极，阴极；,铬是一种用途广泛的化工原料，但六价铬具有强烈的致癌作用，且又是一种严重的污染物。工业上为了处理含Cr2O72酸性工业废水，按下面的方法处理：往工业废水中加入适量NaCl以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。试回答：,（1）加入适量NaCl是为了；,（4）在阴极反应及Cr2O72与Fe2+反应过程中，H+被大量消耗，促使水的电离平衡向电离方向移动，OH-大量增加，促使Fe3+、Cr3+最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,拓展与延伸,电化学方法处理污水,（5）不能改用石墨电极，因用石墨作电极，阳极产生Cl2，得不到Fe2+，结果因缺少还原剂，不能使Cr2O72-转化成Cr3+，最终生成Cr(OH)3而除去,（5）能否改用石墨作电极？原因是什么？。,（4）电解过程Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的?,（3）由Cr2O72变Cr3+的离子方程式为_,（2）电极反应式：阳极，阴极；,铬是一种用途广泛的化工原料，但六价铬具有强烈的致癌作用，且又是一种严重的污染物。工业上为了处理含Cr2O72酸性工业废水，按下面的方法处理：往工业废水中加入适量NaCl以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。试回答：,（1）加入适量NaCl是为了；,例用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解液,要满足下列要求:工作一段时间后A槽pH值上升,B槽的pH下降.b、c两极上反应的离子的物质的量相等(1)应选择的电解质是上述四组中的第_组(2)该组电解过程中各电极上的电极反应为a极_b极_c极_d极_(3)当b极上析出7.1g电解产物时,a极上析出产物