电化学复习讲义及答案

1、电化学复习讲义入原电池1.原电池装置考查变迁(1)盐桥的作用：原电池装置由装置到装置的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种： a.隔绝正负极反 应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构 成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。(2)离子交换膜作用：由装置到装置的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通 过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。锌/铜 r j8, 二f J fjIjF ,口.乌七卫-斗硫酸铜盐桥溶液 装宜硫酸锌溶液硫酸铜溶液装置微生物： * C6H12(VHeO 质子交换膜厌氧反应有氧反应装置2.图解原电池

2、中闭合回路的形成外电路电子. 沿着导线传递 e *氧化反应.失去e负极正极得到叫+ 反应瞥移向I 内电路向阴离子电解质阳离子.原电池电极反应式的书写列物 质标 得失看环境配守恒一般电极反应式的书写按照负极发生氧化反应、正极发生还原反应, 判断出电极反应产物，找出得失电子的数量电极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应让其结合 0H-生成水。电极反应式要根据电荷守恒、 质量守恒和得失电子守恒等加以配平两式加验一|两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证 总式(2)复杂电池反应的电极反应式书写复杂的电极反应式=总反应式-较简单一极的电极反应式 如CH 4碱性燃料电池负极反应式

3、的书写：CH4+ 2O2+ 20H =CO3 + 3H2。,，总反应式20?+ 4H20 + 8e =8OH ,正极反应式CH4+ 10OH 8e =7H0 + C03,负极反应式.两类常考的新型电池(一)可充电电池可充电电池的放电过程遵循原电池的工作原理， 充电过程遵循电 解池的工作原理。(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力， 因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为正正负负。即： 负接负后作阴极，正接正后做阳极。(2)工作时的反应式：同一电极上的电极反应式，电池的总反应 方程式在充电与放电时，形式上恰好是相反的。充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“

4、逆反应”。充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。(3)同一电极周围，充电与放电时 pH的变化趋势也恰好相反。 OH一生成区或 消耗区，pH增大；OH.消耗区或H+生成区，pH 减小。(二)燃料电池(1)燃料电池中，通入。2的一极为正极，书写方法是：首先书写正极反应式：酸性介质：4H + + O2 + 4eT =2HzO;碱性介质：2H2。+ O2 + 4e =4OH。然后用总反应式减去正极反应式得到负极反应式，相减时要求 两极得失电子总数相等(即将总反应式中的O2按比例消去)。(2)下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。酸性介质，如H2SO4。CH

5、30H在负极上失去电子生成 CO2气体，O2在正极上得到电子，在h+作用下生成H2。电极反应式为负极：CHOH6e +* O=COz T + 6H2+ 32:正6e + 6H =3H?O碱性介质，如KOH溶液。CH30H在负极上失去电子，在碱性条件下生成 CO；，1 mol CH 3OH失去6 mol e , O2在正极上得到电子生成 0H ,电极反应式 为负极：CH3OH6e + 80H =CO2-+ 6H2O3 一 正极：今。2+ 6e +3HzO=6OH 2 22熔融盐介质，如 K2CO3。在电池工作时，CO3一移向负极。CH30H在负极上失去电子，在 CO2一的作用下生成CO2气体，O

6、2在正极上得到电子，在CO2的作用 下生成co3 ,其电极反应式为负极：CH3OH6e +3C03-=4CO2f +2H2O一3- 一 一一 一正极：:O2+6e +3C02=3CO2- 2一 一掺杂丫2。3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的 02一。根据0移向负极，在负极上CH30H失电子生成C02气体，而 02在正极上得电子生成02,电极反应式为负极：CH 30H 6e + 3O2 =C02 T + 2H 20正极：202+ 6e =302【可逆反应与原电池中可变电极】例题1.控制适合的条件，将反应2Fe3 + 2I ? 2Fe2 +I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确

7、的是 （D ）灵敏电流计A.反应开始时，乙中发生氧化反应B.反应开始时，甲中Fe3+被还原C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2固体，乙中的石墨电 极为负极解析：因乙中失去电子放电，元素的化合价升高，则发生氧 化反应，故A正确；由总反应方程式知，Fe3+被还原成Fe2+,则发 生还原反应，故 B正确；当电流计读数为零时，说明没有电子发生 转移，则反应达到平衡，故 C正确；当加入Fe2+,导致平衡逆向移 动，则Fe2+失去电子生成Fe3+,作负极，而乙中石墨作正极，故 D 错误。电流表G盐桥次金e三二-NagAsO4?X-Na3AsO3AB2.已知

8、反应AsO4 +2I +2H? AsO3 +I2+H2O是可逆反应。设计如图所示装置（Ci、C2均为石墨电极），分别进行下述操作： I .向B烧杯中逐滴加入浓盐酸；H .向B烧杯中逐滴加入40% NaOH 溶液。结果发现电流表指针均发生偏转。据此，下列判断正确的是 （C ）A.操作I过程中，Ci为正极B.操作II过程中，盐桥中的 K卡移向B烧杯溶液I操作过程中，C2棒上发生的反应为 AsO3 +2H +2e =aso3 + h 2OII操作过程中，Ci棒上发生的反应为2I -2e =12解析：操作I过程中，在烧杯 B中发生反应AsO4 +2e +2H =AsO3 +H2O, C2为正极，Ci为

9、负极，A错误；操作II过程中， 由于加入NaOH溶液，反应消耗H ,平衡逆向移动，AsOl失去电 子变为AsO4 ,所以C2为负极，Ci为正极，在原电池中，阳离子移 向正极，即移向A烧杯溶液，B错误；I操作过程中，C2棒上发生 还原反应，电极反应为AsO4 +2H +2e =AsO3 +H2O, C正确; II操作过程中，Ci棒上发生的反应为l2+2e =21, D错误。3. （20i7湖南郴州一模）乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 C左右时供电，电池总反应为 C2H5OH + 3O2=2COz +3H2O,电池示意图如下所示。下列说法中正确的是 (D )b氧气*质子交换膜A.电池工

10、作时，质子向电池的负极迁移B.电池工作时，电子由b极沿导线流向a极a极上发生的电极反应是：C2H5OH+3H2O+12e =2C02 + 12Hb极上发生的电极反应是：4H + + O2+ 4e =2电0解析：原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁 移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该 电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生 氧化反应，乙醇被氧化生成 C02和H ,电极反应式为 C2H5OH + 3H2O- 12e =2C02+ 12H ,故C错误；b极氧气得到电子被还原， 电极反应式为4H + O2 + 4e =2H20,故D正确。二、

11、电解池.惰性电极电解过程的分析方法(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)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 0H )o(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：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。最常用、最重要的阳离子放电顺序是： Ag Cu2 H 。电解水溶液时，K +Al3+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。阳极：活泼电极S”Br一COH含氧酸根离子。（4）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。

12、（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。特别提醒1在电镀和电解精炼金属时，阳极材料和电解质溶 液都有特殊要求，阴极上的阳离子可以不遵循放电顺序。特别提醒2恢复原态措施电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物， 但也有特殊情况，如用惰 性电极电解CUSO4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CUCO3 复原，而 Cu”完全放电之后继续电解，则应加入Cu（OH） 2或Cu2（OH）2CO3 复原。题组1:电解原理的分析与判断1. （2017山西重点中学联考）如图所示，甲池的总反应为：N2H4+ O2=N2 + 2H2。下列关于该电

13、池工作时说法正确的是 （C ）KOH溶液过量CuSO4溶液甲池乙池A.甲池中负极反应为：N2H厂4eC =N2 + 4HB.甲池溶液pH不变，乙池溶液pH减小C.反应一段时间后，向乙池中加一定量CuO固体，能使CuSO4 溶液恢复到原浓度D,甲池中消耗2.24 L O2,此时乙池中理论上最多产生12.8 g 固2. （2017贵阳一中适应性考试）工业上用惰性电极电解 溶液可制得硫酸，装置如图所示，下列说法正确的是（DNaHSOsh2T ,A溶液NaHSOm 溶菠1阴离子交换膜阳极LH2s溶液-麻 H2sO4A. A溶液为Na2SO4溶液B.阴极区消耗1 mol NaHSOs时，同时生成1 mo

14、l AC.当阴极上生成标准状况下1.12 L H2时，阳极区溶液pH降低 1D.阳极电极反应式为 HSO3+H2O 2e =SO2 +3H解析：由题图分析知，阴极 HSO3得到电子生成H2,电极反应 式为 2HSO3 + 2e =2SO3 +H2T , A 溶液为 Na?SO3溶液,A 错误; 阴极区除了电极上消耗 NaHSO3,还有HSO3离子通过阴离子交换膜 进入阳极区，发生氧化反应，所以当生成1 mol A时，消耗的NaHSO3 大于1 mol, B错误；阳极区溶液体积未知，当阴极上生成标准状况 下1.12 L心时，无法计算阳极区c（H + ）的变化，C错误；阳极区H2SO4 溶液浓度增

15、大，由HSO3离子通过阴离子交换膜进入阳极区失去电子 得到SO4和H + ,所以电极反应式为HSO3 + H2O-2e =SO4 + 3H 十 , D正确。题组2:电解原理的创新应用（2017湖北武汉4月调研）厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理， 同时得到乳酸的原理如图所示（图中HA表示乳酸分子，A表示乳酸 根离子）。下列说法正确的是（C ）浓HA溶液惰性电极阳离子/ 1交换膜 室阴离子 交换膜惰性电极0.1 mol/L H3O。溶液稀HA溶液垃圾发酵液（含A-）A.通电后，阳极附近pH增大B.电子从负极经电解质溶液回到正极C.通电后，A通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室D.当电路中通过 2 mo

16、l电子的电量时，会有1 mol的。2生成解析：由图示判断左侧为阳极，右侧为阴极，阳极电极反应式为4OH-4eC =O2f + 2H 2。，氢离子浓度增大，pH减小，A错误；电子 从电源的负极到电解池的阴极，由阳极回到电源的正极，电子不能进 入电解质溶液，电解质溶液中靠离子传递电荷， B错误；氢离子由阳 极室进入浓缩室，A一由阴极室进入浓缩室，得到乳酸， C正确；由 电极反应式4OH -4ej =02! +2H2O可知，当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有0.5 mol的。2生成，D错误。三、金属的腐蚀与防护.金属腐蚀快慢的判断方法(1)根据构成原电池的材料判断。两极材料的活泼性相差越大

17、，氧化还原反应的速率越快，金属被 腐蚀的速率就越快。(2)根据金属所接触的电解质强弱判断。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀， 在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说金属的腐蚀快慢顺序为电解池的阳极 原电池的负极化学腐蚀原电池的正极 电解池的阴极。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液的浓度越大，腐蚀越 快。.金属的防护方法(1)两种保护方法加防护层如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非 金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。电化学防护牺牲阳极的阴极保护法 一一原电池原理：正极为被保

18、护的金属， 负极为比被保护的金属活泼的金属；外加电流的阴极保护法 一一电解原理：阴极为被保护的金属，阳 极为惰性电极。(2)防腐效果的比较外接电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法 一般保护层防 护法 未加措施防护。.用压强传感器探究生铁在 pH = 2和pH = 4醋酸溶液中发生 腐蚀的装置及得到的图象如下图，分析图象，以下结论错误的是时间抵时间/spH=2时锥形瓶中气体pH=4时锥形瓶中气体压强变化的曲线图压强变化的曲线图A.溶液pHW 2时，生铁发生析氢腐蚀B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快D.两溶液中负极反应均为 Fe 2e =Fe2解析：根据pH = 2的醋酸溶液中压强与时间的关系知，压强随 着反应的进行而逐渐增大，说明该装置发生析氢腐蚀，则溶液pH2 时，生铁发生析氢腐蚀，A正确；pH =4的醋酸溶液中压强随着反应 的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，pH = 4的醋酸溶液呈酸性，所以在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀， B正确；根据压强与时间 关系图知，pH = 2的溶液和pH = 4的溶液中，变化相同的压强时所 用时间不同，前者比后者所用时间长，说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐 蚀速率，C错误；两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极 反应式为Fe- 2e =Fe2 , D正确。.用如图装置研究电化学原理，下列分析中