2018版高考化学第2轮复习 第三编 化学反应原理 专题十 电化学

1、专题十,电化学,第三编,化学反应原理,考点一,原电池、化学电源,三年选考,五次真题,考点二,电解池、金属的腐蚀与防护,加试,原电池、化学电源,考点一,核心精讲,1,1,原电池的工作原理,1,概念和反应本质,原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应,2,工作原理,反应原理,电极名称,负极,正极,电极材料,锌片,铜片,电极反应,_,_,反应类型,_,_,电子流向,由,Zn,片沿导线流向,Cu,片,Zn,2e,Zn,2,Cu,2,2e,Cu,氧化反应,还原反应,原理归纳,Zn,2e,Zn,2,Cu,2,2e,Cu,3,原电池的构成条件,一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生

2、,一般是活泼性,强的金属与电解质溶液反应,二看两电极：一般是活泼性不同的两电极,三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件,a,电解质溶液,b,两电极直接或间接接触,c,两电极插入电解质溶液中,4,盐桥原电池,加试,构造,盐桥的组成和作用,a,盐桥中装有饱和的,KCl,KNO,3,等溶液和琼脂制成的胶冻,b,盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不,断产生电流,c,盐桥含饱和,KCl,溶液,K,移向正极,Cl,移向负极,单池原电池和盐桥原电池的对比,图,1,和图,2,两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象,负极,_,正极,_,总反应,_,Zn,2e,Zn,2,C

3、u,2,2e,Cu,Zn,Cu,2,Cu,Zn,2,不同点：图,1,中,Zn,在,CuSO,4,溶液中直接接触,Cu,2,会有一部分,Zn,与,Cu,2,直,接反应，该装置中既有化学能转化成了电能，又有一部分化学能转化成了,热能，装置的温度会升高,图,2,中,Zn,和,CuSO,4,溶液分别在两个池子中,Zn,与,Cu,2,不直接接触，不存在,Zn,与,Cu,2,直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长,关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区,2,常见化学电源,1,碱性锌锰电池,一次电池,电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵,特点：用途广泛,正

4、极反应,2MnO,2,2H,2,O,2e,2MnOOH,2OH,负极反应,Zn,2OH,2e,Zn(OH,2,总反应,Zn,2MnO,2,2H,2,O=2MnOOH,Zn(OH,2,2,银锌钮扣电池,一次电池,电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液,特点：放电平稳，电流大,负极反应,Zn,2OH,2e,Zn(OH,2,正极反应,Ag,2,O,H,2,O,2e,2Ag,2OH,总反应,Zn,Ag,2,O,H,2,O=Zn(OH,2,2Ag,3,铅蓄电池,二次电池,电池组成：铅、二氧化铅、硫酸,特点：广泛用于机动车辆,铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是,Pb,正极材料是,PbO,2,放电时的反应,

5、a,负极反应,Pb,2e,PbSO,4,b,正极反应,PbO,2,4H,2e,PbSO,4,2H,2,O,充电时的反应,a,阴极反应,PbSO,4,2e,Pb,b,阳极反应,PbSO,4,2H,2,O,2e,PbO,2,4H,总反应,PbO,2,Pb,2H,2,SO,4,2PbSO,4,2H,2,O,SO,2,4,SO,2,4,SO,2,4,SO,2,4,放电,充电,4,镍氢电池,二次电池,电池组成：贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液,特点：寿命长、性能好、比能量高,放电时的反应,负极反应,MH,e,OH,M,H,2,O,正极反应,NiO(OH,e,H,2,O=Ni(OH,2,OH,充电时的反

6、应,阴极反应,M,H,2,O,e,MH,OH,阳极反应,Ni(OH,2,OH,e,NiO(OH,H,2,O,总反应,NiO(OH,MH,Ni(OH,2,M,说明,可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应,放电,充电,5,氢氧燃料电池,电池组成：铂碳,氢气、铂碳,氧气、氢氧化钾溶液,或,H,2,SO,4,溶液,特点：用于航天飞机、牵引车等,氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种,种类,酸性,碱性,负极反应式,_,_,正极反应式,_,电池总反应式,_,2H,2,4e,4H,2H,2,4OH,4e,4H,2,O,O,2,4e,4H,2H,2,O,O,2,2H,2,O,4e,4OH,2H,

7、2,O,2,2H,2,O,1,下面装置中，能构成原电池的是,_,填序号,题组集训,2,题组一,原电池的构成及工作原理,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,2,某小组为研究电化学原理，设计如图装置。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,Cu,2,2e,Cu,C,无论,a,和,b,是否连接，铁片均会溶解，溶液均由蓝色逐,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,Cu,2,向铜电极移动,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3,下图为一种原电池，下列有关说法中正确的

8、是,答案,解析,题组二,盐桥,原电池,加试,A,甲中盛,ZnSO,4,溶液，乙中盛,CuSO,4,溶液，锌为阴极,B,乙中盛,CuSO,4,溶液,Cu,2,在铜电极上被氧化,C,电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性,D,在,Zn,极上发生的电极反应为,Zn,2e,Zn,2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,4,某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步,骤依次回答下列问题,答案,解析,1,导线中电子流向为,_,用,a,b,表示,由,a,流向,b,解析,锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。原电池中,电子由负极流向正极，故电子的流向

9、为,a,b,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,答案,解析,2,写出装置中锌电极上的电极反应式,_,Zn,2e,Zn,2,解析,Zn,为负极，锌电极上的电极反应式为,Zn,2e,Zn,2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,答案,解析,3,若装置中铜电极的质量增加,0.64,g,则导线中转移的电子数目为,_,用,N,A,表示,0.02,N,A,解析,0.64,g,铜的物质的量为,0.01,mol,由电极反应式,Cu,2,2e,Cu,可知，生成,1,mol,铜，转移,2,mol,电子，故生成,0.01,mol,铜，导线中转移,0.02 mol,电子，电子数目为,0.02,N,A,1,

10、2,3,4,5,6,7,8,9,10,答案,解析,4,装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加,KCl,的饱和溶液，电池工作时,对盐桥中的,K,Cl,的移动方向的表述正确的是,_,A,盐桥中的,K,向左侧烧杯移动,Cl,向右侧烧杯移动,B,盐桥中的,K,向右侧烧杯移动,Cl,向左侧烧杯移动,C,盐桥中的,K,Cl,都向左侧烧杯移动,D,盐桥中的,K,Cl,几乎都不移动,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,解析,题组三,原电池工作原理应用,化学电源的设计,一,常规,化学电源,5.(2017,浙江省,七彩阳光,新高考研究联盟高三上学期考试,干电池模,拟实验装置如图。下列说法不正确的是,答案,A,锌

11、片作负极，碳棒作正极,B,电子从锌片流向碳棒，电流方向则相反,C.NH,4,Cl,是电解质，在锌片逐渐消耗过程中,MnO,2,不断被氧化,D,该电池是一次电池，废旧电池中锌可回收,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,6.(2017,丽水、衢州、湖州三地市,9,月教学质量检测,锌空气电池适宜用,作城市电动车的动力电源，该电池放电时,Zn,转化为,ZnO,其工作原理如,图。下列说法正确的是,A,氧气在石墨电极上发生氧化反应,B,负极反应为,Zn,H,2,O,2e,ZnO,2H,C,放电前后电解质溶液的,pH,基本不变,D,放电时,OH,向石墨电极移动,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,

12、8,9,10,二,新型化学电源,类型一,燃料,电池,7.(2017,温州市高三,9,月选考适应性测试,一种酸性,二甲醚,CH,3,OCH,3,直接,燃料电池,具有启动快、能量密度高、效率好等优点，其电池原理如图所,示。下列有关该电池的说法不正确的是,答案,解析,A.a,电极是该电池的负极,B.b,电极上发生的反应为,O,2,4H,4e,2H,2,O,C.H,由,a,电极向,b,电极迁移,D,电池工作时，电子从,a,电极,灯泡,b,电极,电解液,a,电极,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,8.(2017,绍兴一中高三限时训练,一种熔,融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列,有关该电池的说法正

13、确的是,答案,知识归纳,A.CH,4,H,2,O,3H,2,CO,1 mol,CH,4,参加反应转移,12 mol,电子,B,电极,A,为正极,C,电池工作时,向电极,B,移动,D.O,2,在,B,电极上被还原,催化剂,CO,2,3,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,类型二,锂电池,9.(2017,全国卷,11,全固态锂硫电池能量密度,高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极,a,常用掺有石墨烯的,S,8,材料，电池反应为,16Li,x,S,8,8Li,2,S,x,2,x,8,下列说法错误的是,答案,解析,A,电池工作时，正极可发生反应,2Li,2,S,6,2Li,2e,3Li,2,S

14、,4,B,电池工作时，外电路中流过,0.02 mol,电子，负极材料减重,0.14 g,C,石墨烯的作用主要是提高电极,a,的导电性,D,电池充电时间越长，电池中,Li,2,S,2,的量越多,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,类型三,新型可逆电池,储氢电池,10,镍氢电池,NiMH,目前已成为混合动力汽车的一种主要电池,NiMH,中,的,M,表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式,Ni(OH,2,M=NiOOH,MH,已,知,6NiOOH,NH,3,H,2,O,OH,6Ni(OH,2,下列说法正确的是,A.NiMH,电池放电过程中，正极的电极反应式,NiOOH,H,2,O

15、,e,Ni(OH,2,OH,B,充电过程中,OH,从阳极向阴极迁移,C,充电过程中阴极的电极反应式,H,2,O,M,e,MH,OH,H,2,O,中的,H,被,M,还原,D.NiMH,电池中可以用,KOH,溶液、氨水等作为电解质溶液,答案,解析,NO,2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,电解池、金属的腐蚀与防护,加试,考点二,核心精讲,1,1,电解池的原理及应用,1,电解池,概念：把电能转化为化学能的装置,构成条件,a,有与电源相连的两个电极,b,电解质溶液,或熔融电解质,c,形成闭合回路,电极名称及电极反应式,如图,阳极,氧化,阴极,还原,电子和离子的移动方向,特别提醒,电解时，在外

16、电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向,移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液,2,分析电解过程的思维程序,首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极,再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组,不要忘记水溶,液中的,H,和,OH,然后排出阴、阳两极的放电顺序,阴极：阳离子放电顺序,Ag,Fe,3,Cu,2,H,酸,Fe,2,Zn,2,H,水,Al,3,Mg,2,Na,Ca,2,K,阳极：活泼电极,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根离子,注意,a,阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液,或熔融,电解质,中的阳离子放电,b,最常用、最重要的放电顺序：阳极,C

17、l,OH,阴极,Ag,Cu,2,H,c,电解水溶液时,K,Al,3,不可能在,阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到,K,Ca,Na,Mg,Al,等,金属,分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守,恒和电荷守恒,最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式,3,电解原理的应用,电解饱和食盐水,a,电极反应,阳极反应式,反应,阴极反应式,反应,b,总反应方程式,2NaCl,2H,2,O,2NaOH,H,2,Cl,2,离子反应方程式,2Cl,2H,2,O 2OH,H,2,Cl,2,c,应用：氯碱工业制,和,通电,通电,2Cl,2e,Cl,2,氧化,2H,2e,H,2,还原,烧碱

18、,氯气,氢气,电镀,右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题,a,镀件作,极，镀层金属银作,极,b,电解质溶液是,c,电极反应,阳极,阴极,d,特点,极溶解,极沉积，电镀液的浓度,阴,AgNO,3,溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液,Ag,e,Ag,阳,Ag,e,Ag,阳,阴,不变,电解精炼铜,a,电极材料：阳极为,阴极为,b,电解质溶液：含,Cu,2,的盐溶液,c,电极反应,阳极,阴极,粗铜,纯铜,Zn,2e,Zn,2,Fe,2e,Fe,2,Ni,2e,Ni,2,Cu,2e,Cu,2,Cu,2,2e,Cu,电冶金,利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属,Na,K,Ca,Mg,Al,等,a,冶

19、炼钠,2NaCl,熔融,2Na,Cl,2,电极反应,阳极,阴极,b,冶炼铝,2Al,2,O,3,熔融,4Al,3O,2,电极反应,阳极,阴极,通电,通电,2Cl,2e,Cl,2,2Na,2e,2Na,6O,2,12e,3O,2,4Al,3,12e,4Al,2,金属的腐蚀与防护,1,金属腐蚀的本质,金属原子,变为,金属发生,2,金属腐蚀的类型,化学腐蚀与电化学腐蚀,类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,条件,金属跟,接触,不纯金属或合金跟,接触,现象,电流产生,电流产生,本质,金属被,_,较活泼金属被,_,联系,两者往往同时发生,腐蚀更普遍,失去电子,金属阳离子,氧化反应,其他物质直接,电解质溶液,有微弱

20、,无,氧化,氧化,电化学,析氢腐蚀与吸氧腐蚀,以钢铁的腐蚀为例进行分析,类型,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜酸性较强,pH,4.3,水膜酸性很弱或呈中性,电极,反应,负极,_,正极,_,_,总反应式,_,_,更普遍,Fe,2e,Fe,2,2H,2e,H,2,O,2,2H,2,O,4e,4OH,Fe,2H,Fe,2,H,2,2Fe,O,2,2H,2,O=2Fe(OH,2,吸氧腐蚀,3,金属的防护,电化学防护,牺牲阳极的阴极保护法,原电池原理,a,负极：比被保护金属活泼的金属,b,正极：被保护的金属设备,外加电流的阴极保护法,电解原理,a,阴极：被保护的金属设备,b,阳极：惰性金属或石墨,改变金属

21、的内部结构，如制成合金、不锈钢等,加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等,方法,1,用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律,用惰性电极电解,填写表中空白,题组集训,2,题组一,分类突破电解的规律,1,2,3,4,5,6,7,加,_,1,2,3,4,5,6,7,电解质,水溶液,电极方程式,电解,物质,总化学,方程式,电解质,浓度,溶液,pH,溶液,复原,含氧酸,如,H,2,SO,4,阳极,_,_,阴极,_,_,_,_,_,_,_,_,强碱,如,NaOH,_,加,_,活泼金属的含氧,酸盐,如,KNO,3,Na,2,SO,4,_,加,_,4OH,4e,O

22、,2,2H,2,O,1,电解水型,4H,4e,2H,2,H,2,O,2H,2,O,O,2,2H,2,通电,增大,减小,增大,不变,H,2,O,H,2,O,H,2,O,答案,1,2,3,4,5,6,7,2,电解电解质型,答案,电解质,水溶液,电极方程式,电解,物质,总化学,方程式,电解质,浓度,溶液,pH,溶液,复原,无氧酸,如,HCl,HF,除外,阳极,_,_,阴极,_,_,_,_,_,_,_,通入,HCl,气体,2Cl,2e=Cl,2,2H,2e,H,2,酸,2HCl,通电,H,2,Cl,2,减小,增大,1,2,3,4,5,6,7,答案,不活泼金属的,无氧酸盐,如,CuCl,2,氟化,物除外

23、,阳极,_,_,阴极,_,_,_,_,_,_,加,_,固体,减小,2Cl,2e,Cl,2,Cu,2,2e,Cu,CuCl,2,盐,通电,CuCl,2,Cu,Cl,2,1,2,3,4,5,6,7,3,放,H,2,生碱型,答案,电解质,水溶液,电极方程式,电解,物质,总化学,方程式,电解质,浓度,溶液,pH,溶液,复原,活泼金属,的无氧酸,盐,如,NaCl,阳极,_,_,阴极,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,2Cl,2e,Cl,2,2H,2e,H,2,水和盐,通电,2Cl,2H,2,O,Cl,2,H,2,2OH,生成新,电解质,增大,通入,HCl,气体,1,2,3,4,5,6,

24、7,4,放,O,2,生酸型,答案,电解质,水溶液,电极方程式,电解,物质,总化学,方程式,电解质,浓度,溶液,pH,溶液,复原,不活泼金,属的含氧,酸盐,如,CuSO,4,阳极,_,_,_,阴极,_,_,_,_,_,_,_,生成,新电,解质,_,加,或,_,4OH,4e,2H,2,O,O,2,2Cu,2,4e,2Cu,水和盐,2H,2,O,通电,2Cu,2,2Cu,O,2,4H,减小,CuO,CuCO,3,练后反思,题组二,突破电极反应式、电解方程式的书写,2,按要求书写电极反应式和总方程式,1,用惰性电极电解,AgNO,3,溶液,阳极反应式,_,阴极反应式,_,总反应离子方程式,_,2,用惰

25、性电极电解,MgCl,2,溶液,阳极反应式,_,阴极反应式,_,总反应离子方程式,_,答案,1,2,3,4,5,6,7,4OH,4e,O,2,2H,2,O,或,2H,2,O,4e,O,2,4H,4Ag,4e,4Ag,4Ag,2H,2,O,通电,4Ag,O,2,4H,2Cl,2e,Cl,2,2H,2,O,2e,Mg,2,H,2,Mg(OH,2,Mg,2,2Cl,2H,2,O,通电,Mg(OH,2,Cl,2,H,2,3,用铁作电极电解,NaCl,溶液,阳极反应式,_,阴极反应式,_,总反应化学方程式,_,4,用铁作电极电解,NaOH,溶液,阳极反应式,_,阴极反应式,_,总反应离子方程式,_,答案

26、,1,2,3,4,5,6,7,Fe,2e,Fe,2,2H,2e,H,2,或,2H,2,O,2e,H,2,2OH,Fe,2H,2,O,通电,Fe(OH,2,H,2,Fe,2e,2OH,Fe(OH,2,2H,2,O,2e,H,2,2OH,Fe,2H,2,O,通电,Fe(OH,2,H,2,练后反思,3.(2017,温州市高三第二次选考模拟,N,2,O,5,是一种新型硝化剂。工业上可,用,N,2,O,4,通过电解制备,N,2,O,5,阴、阳极室之间用质子交换膜隔开，两极电,解液分别为稀硝酸溶液和溶有,N,2,O,4,的无水硝酸，用惰性电极电解时，生,成,N,2,O,5,极室的电极反应式为,_,题组三,

27、电解池原理的应用,答案,1,2,3,4,5,6,7,N,2,O,4,2e,2HNO,3,2N,2,O,5,2H,4.(2017,浙江省,七彩阳光,新高考研究联盟高三上学期考试,利用电化,学原理，用铁钉和氢氧化钾溶液为原料可以获得,K,2,FeO,4,在制备过程中,铁钉作,_,极，请写出获得,FeO,的电极反应式,_,_,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,2,4,阳,Fe,6e,8OH,FeO,2,4,4H,2,O,解析,利用电化学原理，用铁钉和氢氧化钾溶液为原料可以获得,K,2,FeO,4,铁元素由,0,价升高到,6,价,失电子发生氧化反应,所以在制备过程中铁钉,作阳极，阳极生成,FeO

28、,2,4,的电极反应式为,Fe,6e,8OH,FeO,2,4,4H,2,O,5.(2017,台州中学高三上学期第四次统练,若用少量,NaOH,溶液吸收,SO,2,气,体，对产物,NaHSO,3,进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图如图。电解,时阳极的电极反应式为,_,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,HSO,3,H,2,O,2e,SO,2,4,3H,6,对埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护，使其免受腐蚀。下列对,金属棒,X,的材料分析正确的是,答案,题组四,金属的腐蚀与防护,解析,1,2,3,4,5,6,7,A,铜,B,钠,C,锌,D,锡,解析,金属棒,X,的材料为锌时，形成锌铁原电

29、池，铁作正极，被保护,7,在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫,阿那吉纳号,的货,轮满载着精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没,坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船,的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是,A,精铜砂装载过多导致沉船,B,运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大超过船的承载能力,C,在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀,D,在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,三年选考,五次真题,1.(2017,浙江

30、,11,月选考,17,金属,M),空气电池的,工作原理如图所示。下列说法不正确的是,A,金属,M,作电池负极,B,电解质是熔融的,MO,C,正极的电极反应,O,2,4e,2H,2,O=4OH,D,电池反应,2M,O,2,2H,2,O=2M(OH,2,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,2.(2017,浙江,4,月选考,17,银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理,Zn,Ag,2,O,H,2,O=Zn(OH,2,2Ag,其工作示意图如图所示。下列说法,不正确的是,A.Zn,电极是负极,B.Ag,2,O,电极发生还原反应,C.Zn,电极的电极反应式,Zn,2e,2OH,Zn(OH,2,D,放电前后电解质溶液的,pH,保持不变,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,3.(2016,浙江,10,月选考,17,在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一,段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式,2Fe,2H,2,O,O,2,2Fe(OH,2,Fe(OH,2,进一步被氧气氧化为,Fe(OH,3,再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是,答案,解析,A,铁片发生还原反应而被腐蚀,B,铁片腐蚀