2015高考电化学讲义和练习(打印版)

1、3第 页共11页3、金属防护的几种重要方法第1页共11页电解池和原电池综合应用一、金属腐蚀与防护金属的腐蚀：金属或合金跟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。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。1、化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀电化腐蚀般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属，表面潮湿反应过程氧化还原反应，不形成原电池因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀（J2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强pHv4.3水膜酸性很弱或中性电极负极Fe-2eFe2+反应正极2H+2efH2fO+2HQ+4e

2、4OH22总反应式Fe+2H+fFe2+H2f2Fe+O2+2H2Of2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3.xH2O腐蚀作用发生在某些局部区域内是主要的腐蚀类型，具有广泛性屯毎肌離ift改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。4、金属腐蚀速率大小：电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极四、电解原理在工业生产中的应用1、电解精炼反应原理（电解精炼铜）阳极（粗铜）:Cu-2

3、efCu2+，阴极（纯铜）:Cu2+2efCu阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变。2、镀铜反应原理阳极（纯铜）:Cu-2efCu2+，阴极（镀件）:Cu2+2efCu溶液中的Cu2+浓度保持不变。原电池电解池电镀池3、氯碱工业反应原理阳极:2C1-2efCl畀朋极:2H+2efH界总反应式2NaCl+2H2O夏S=2NaOH+H界+C1J电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuS04溶液作液必须含有镀层金属的离子电解液电极反应阳极Cu-2e-=Cu2+阴极Cu2+2e-=Cu阳极：Zn-2e-=Zn2+

4、Cu-2e-=Cu2+等阴极：Cu2+2e-=Cu溶液变化溶液中溶质浓度减小电镀液的浓度不变五、原电池、电解池、电镀池的比较应用电解原理在某些金属表面镀定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置上一层其它金属的装置。一种特殊的电解池举例CL装置CtsCl.-J-rl第 页共11页形成条件舌动性不同的两电极（连接）电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）形成闭合回路两电极接直流电源两电极插人电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属（或能导电的非金属等）阳极：电源正极相连的电极阴极：电源负极相连

5、的电极阳极：镀层金属；阴极：镀件电极反应负极（氧化反应）：金属原子失电子；正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电子，或金属电极本身失电子；阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：金属电极失电子；阴极（还原反应）：电镀液中阳离子得电子电子流向负极导线f正极电源负极一一阴极电源正极皂钱阳极电源负极一一阴极电源正极强阳极电解、电离、电镀的比较电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例电解CuCl2=Cu+Cl2Cu

6、Cl=Cu2+2C2阳极Cu-2e-=Cu2+阴极Cu2+2e-=Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用六、常见实用电池的种类和特点干电池（属于一次电池）结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4C1的糊状物。电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2NH4+2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2+4NH3=Zn（NH3）42+铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。A.放电反应负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2OB.充电反

7、应J阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H+SO42-总式Pb+PbO2+2H2SO4放卷f充电2PbSO4+2H2O注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。锂电池结构：锂、石墨、固态碘作电解质。电极反应负极：2Li-2e-=2Li+正极：I2+2e-=2I-总式：2Li+I2=2LiI燃料电池A.氢氧燃料电池结构：石墨、石墨、KOH溶液，NaCl溶液，H2SO4溶液。电极反应第 页共11页第 页共11页在酸性介质中：负极：正极：在中性

8、介质中：负极：正极：在碱性介质中：负极：正极：反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KC1的琼脂，形成闭合回路）。B铝、空气燃料电池以铝一空气一海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。电极反应：铝是负极4Al-12e-=4Al3+；石墨是正极3O2+6H2O+12e-=12OH-5电解反应

9、中反应物的判断放电顺序（1阴极A.阴极材料（金属或石墨）总是受到保护。B.阳离子得电子顺序一金属活动顺序表的反表：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+（H+）Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+Cu2+Hg2+I-Br-Cl-OH-NO3-等含氧酸根离子F-B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。6.电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；分析离子的放电顺序；确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式。如：电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O=!=H2T+a2T+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大电解CuSO4溶液：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2T+

10、2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。电解CuCl2溶液：CuCl2=Cu+Cl2T电解盐酸：2HC1=电=H2T+Cl2f溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2也0=电矍2H2f+O2f，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。电解熔融NaOH:4NaOH=4Na+O2f+H2Of用铜电极电解Na2SO4溶液：Cu+2H2O=电矍Cu（OH）2+H2f（注意：不是电解水。）7.电解液的PH变化:根据电解产物判断。口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓

11、度大，都无浓度小”。（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度）hr匕匕中能饱食水8使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液即可。如：NaCl溶液：通HC1气体（不能加盐酸）:（2AgNO3溶液：加Ag2O固体（不加AgOH）;CuCl2溶液：加CuCl2固体；KNO3溶液：加也0；CuSO4溶液：CuO图a(不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3)等。题型一：金属腐蚀与防护例1利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。列说法不正确的是a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀段时间后，a管液面高于b

12、管液面a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小a、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e-=F+例2.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（）图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D.图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是（）B.金属护栏表面涂漆D.地下钢管连接镁块水中的钢闸门连接电源的负极C.汽车底盘喷涂高分子膜（）B.用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈D.铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀下列叙述错

13、误的是生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱C.在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀TOC o 1-5 h z钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为2Fe+2H2O+O2=2Fe2+4OH-。以下说法正确的是（）A.负极发生的反应为：Fe-2e-=Fe2+B.正极发生的反应为：2H2O+O2+2e-=4OH-C.原电池是将电能转变为化学能的装置

14、D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为。（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用（填写字母序号）。A.铜B.钠C.锌D.石墨（3）图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的极。4将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和02，即可产生电流。下列叙述正确的是()第 页共11页题型二：金属腐蚀与防护例3.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电

15、池以海水为电解质溶液，示意图如右。该电池工作时，下列说法正确的是()Mg电极是该电池的正极H2O2在石墨电极上发生氧化反应石墨电极附近溶液的pH增大溶液中Cl-向正极移动例4.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为O=CHCOOH+4H+。下列有关说法正确的是检测时，电解质溶液中的H+向负极移动CH3CH2OH-4e-+H2A.()B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C.D.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-拓展变式练习1.燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用

16、前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是A.甲醇B.天然气C.液化石油气D.氢气2.某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2+O2=2H2O，正极反应为O2+2CO2+4e-=2CO3-,则下列推断正确的是()负极反应为H2+2OH-2e-=2HP该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性隔膜C.该电池供应2mol水蒸气，同时转移2mol电子D.放电时负极有CO2生成3.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在一定温度下供电，电池总反应为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，电池示意图如图。

17、下列说法中错误的是()电池工作时，质子向电池的正极迁移电池工作时，电流由b极沿导线流向a极a极上发生的电极反应是C2H5OH+3H2O+12e-=2CO2+12H+b极上发生的电极反应是4H+O2+4e-=2HP通入CH4的电极为正极正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-通入CH4的电极反应式为CH4+2O24e=CO22H2O负极的电极反应式为CH410OH8e=CO237H2O放电时溶液中的阳离子向负极移动放电时溶液中的阴离子向负极移动A.B.C.D5.用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中，正确的是()許金屁催化刑的多孔电极CuSO4濬液燃料电池

18、工作时，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等题型三：电池的综合应用和计算例5.在如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol/LAgNQ溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol/LCuC,溶液,A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g,贝I1)电源E为极，F为极。2)A极的电极反应式为，析出物质mol。3)B极的电极反应式为，析出气体况)。C极的电极反应式为，析出的物质

19、mol。5)D极的电极反应式为，析出气体mL(标准状mL(标准状况)。时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下),A.原混合溶液中c(K+)为0.2molL-iB上述电解过程中共转移0.2mol电子电解得到的Cu的物质的量为0.05molD.电解后溶液中c(H+)为0.2molL-i6)甲烧杯中滴入石蕊试液，极附近变红，如果继续电离，在甲烧杯中最终得到溶液。例6.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO-)=0.6moLL-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是()拓展变式练习1用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极

20、上增重ag时，在阳极上同时产生bLO2(标准状况)，贝I可知M的原子量为()22.4axA.b厂11.2axB.bC5.6axC.b第9页共11页2.5axD.b第 页共11页实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，今若制得Cy0.050摩，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是()A.0.025摩B.0.050摩C.0.10摩D.0.20摩把物质的量均为0.1mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是()A.电路中共转移0.6NA个电子B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2molC.阴极质量增