8专题八电化学

-1-高二化学加强班教学资料专题八电化学问题知识规律总结一、构成原电池的条件1．要有活动性不同的两个电极（一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物）；2．要有电解质溶液；3．两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。二、金属的腐蚀1．金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。2．金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。3．化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。4．电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化学腐蚀过程有电流产生。5．腐蚀的常见类型（1）析氢腐蚀在酸性条件下，正极发生2H++2e-=H2↑反应。（2）吸氧腐蚀在极弱酸或中性条件下，正极发生2H2O+O2+4e-=4OH-反应。若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。6．在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。三、原电池、电解（镀）池电极名称的确定1．确定原电池电极名称的方法方法一：根据电极材料的性质确定。通常是（1）对于金属——金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；（2）对于金属——非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；（3）对于金属——化合物电极，金属是负极，化合物是正极。方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应→氧化反应→负极；得电子的反应→还原反应→正极。-2-2．确定电解（镀）池电极名称的方法方法一：与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。方法二：电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。四、分析电极反应及其产物原电池：负极：M-ne-=Mn+正极：（1）酸性溶液中2H++2e-=H2↑（2）不活泼金属盐溶液Mn++ne-=M（3）中性、弱酸性条件下2H2O+O2+4e-=4OH-电解（镀）池：阳极：（1）若阳极是由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金属）做成，阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子；（2）若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子失去电子能力大小顺序为：I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-。阴极：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。五、电解实例及规律电解液溶质类别电解总反应式相当于电解溶液pHNaOH溶液强碱2H2O电解2H2↑+O2↑水升高H2SO4溶液含氧酸降低Na2SO4溶液活泼金属的含氧酸盐不变(两极混合液)CuCl2溶液不活泼金属的无氧酸盐CuCl2电解Cu+Cl2↑电解质本身接近7HCl溶液无氧酸2HCl电解H2↑+Cl2↑升高NaCl溶液活泼金属的无氧酸盐2NaCl+2H2O电解H2+2NaOH+Cl2↑电解质与水升高CuSO4溶液不活泼金属的含氧酸盐2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4降低NaCl(熔融)离子化合物2NaCl电解2Na+Cl2↑电解质本身-3-Al2O3(熔融)2Al2O3电解4Al+3O2↑思维技巧点拨【例1】镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙池。镍氢电池的总反应式是：述中正确的是（）A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B．电池放电时，镍元素被氧化C．电池充电时，氢元素被还原D．电池放电时，氢气是负极【解析】本题考查在题目创设的新情景中运用所学电化学知识，解决具体问题的能力。首先是区别出充电运用的是电解原理，放电则是运用了原电池原理。抓住电解池、原电池各极发生氧化还原反应的特点，结合题给的信息进行分析判断：A：原电池负极反应式为：21H2+OH-+e-Ni(OH)2，pH下降。故A不正确。B：原电池，NiO(OH)→Ni(OH)2，镍被还原。故B也不正确。同理可判断得：正确答案为CD。【例2】银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为________；正极发生的反应为_________；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为___________________________。【解析】要善于抓住题示信息，“黑色褪去而银不会损失”，必然发生变化：Ag2SAg，显然这是原电池的正极反应，Ag2S+2e-2Ag+S2-，负极反应为活泼金属发生氧化反应：Al-3e-Al3+。正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中发生双水解：2Al3++3S2-+6H2O2Al(OH)3↓+3H2S↑，与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。原电池的总反应为上述三个反应的加合：3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑。21-4-本周强化练习：能力突破训练一、选择题1．阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2+O2=2H2O，电解液为KOH，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，下列叙述正确的是（）A．此电池能发出蓝色火焰B.H2为正极，O2为负极C．工作时，电解液的pH不断减小D.电极反应为：负极2H2+4OH--4e-=4H2O；正极O2+2H2O+4e-=4OH-2．在常温下，用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，下列说法中不正确的是（）A．溶液的pH不变B.溶液中Na2CO3的物质的量不变C．Na2CO3溶液的浓度不变D.Na2CO3的水解程度不变3．锌、溴蓄电池的充、放电的电池总反应为Zn+Br2Zn2++2Br-下列各反应：①Zn-2e-=Zn2+②Br2+2e-=2Br-③2Br--2e-=Br2④Zn2++2e-=Zn，其中充电时的阳极和放电时的负极的反应分别是（）A．①②B.③①C.④②D.③②4．下列试管中的铁钉腐蚀最快的是（）5．有a、b、c、d4种金属，可两两组成原电池，a都是正极；把4种金属放入足量的盐酸中，其中b和c溶解，过滤后，向滤液中加入稀NaOH溶液，得到含c的沉淀，则4种金属的活动性由强至弱的顺序可能是（）A．a、c、b、dB.c、b、d、aC．b、c、d、aD.a、b、c、d6．将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比是（）A．1∶2∶3B.3∶2∶1C.6∶3∶1D.6∶3∶27．用铂电极电解CuSO4溶液，当铜离子浓度降至一半时，停止通电，若使CuSO4溶液恢复原浓度、原体积，应加入的适量适当物质是（）-5-A．CuSO4B.CuSO4·5H2OC.CuOD.Cu(OH)28．用石墨电极在一定温度下电解K2SO4饱和溶液mg。当阴极产生amol气体时，从溶液中析出ng无水晶体。则剩余溶液的溶质质量分数是（）A．nmnB.nan9C.nan18D.nan369．用Pt作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200mL0.3mol/LNaCl溶液和30mL0.2mol/L的AgNO3溶液，当产生0.56L(标准状况)Cl2时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的pH为（设混合后总体积为500mL）（）A．1.4B.5.6C.7D.12.610．某金属元素R的硝酸盐R（NO3）n溶液用Pt电极电解，阳极产生气体VL（标准状况下）时，阴极质量增加mg，若R的原子量为M下列叙述中不正确的是（）A.电路中通过电子6.5VmolB.n=mMV6.5C.溶液中H增加6.5VmolD.n=MVm6.5二、非选择题11．用惰性电极电解AgNO3溶液，经一段时间后，余下溶液的体积为2L。pH=2，阴极上的产物和它的质量是________。12．铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质溶液为稀硫酸。工作时，该电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O根据上述情况判断（1）蓄电池的负极是______，其电极反应式为______。（2）蓄电池的正极是______，其电极反应式为______。（3）蓄电池工作时，其中电解质溶液的pH______（增大、减小、不变）。13．由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所法实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。①a电极材料为_______，其电极反应式为_______________________。②电解液d可以是_______，则白色沉淀在电极上生成；也可以是_______，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。-6-A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液③液体c为苯，其作用是________________，在加入苯之前，对d溶液进行加热处理的目的是_____________________。④为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是________________________。A.改用稀硫酸做电解液B.适当增大电源电压C.适当缩小两电极间距离D.适当降低电解液温度⑤若d改为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为________________________________。14．100.0g无水氢氧化钾溶于100.0g水。在T温度下电解该溶液，电流强度I=6.00A，电解时间10.00h。电解结束温度重新调至T，分离析出的KOH·2H2O固体后，测得剩余溶液的总质量为164.8g。已知不同温度下每100g氢氧化钾饱和溶液中氢氧化钾的质量为：温度/℃0102030KOH/g49.250.852.855.8（已知电子的电量为1.6×10-19c，最后结果要求三位有效数字。）（1）被电解的水的物质的量为________mol。（2）计算电解后剩余溶液的质量分数（写出计算过程）。（3）温度T为________。-7-参考答案1.D2.B3.B4.D5.C6.D7.C8.C9.C10.D11.析出Ag为2.16g12.(1)PbPb-2e+SO42-=PbSO4(2)PbO2PbO2+2e+4H++SO42-=PbSO4+2H2O(3)增大13.①Fe;Fe-2e=Fe2+②C;B③隔绝空气防止Fe(OH)2被空气氧化；排尽溶液中的氧气，防止生成的Fe(OH)2在溶液中氧化④B、C⑤白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色14.解：①Q=I·t=216×103C相当于2.24mole相对于有1.12mol水被电解了(20.1g水)②从剩余溶液总质量164.8g，知有200g-164.8g=35.2g物质离开溶液，其中有20.1g水被电解，由此可知结晶的KOH·2H2O的质量为35.2g-20.1g=15.1g结晶的KOH的质量为：92.0g/molg1.15×M(KOH)=9.2g结晶水的质量为：92.0g/molg1.15×2M（H2O）=5.9g剩余溶液的质量分数为：m(KOH)O)m(Hm(KOH)2×100%=55.1%③试题最终要求电解槽的温度。根据上面的计算结果，每100g溶液里有55.1gKOH，利用表知T应在20～30℃之间。现要求具体温度即不是温度范围，故有：利用此温度间的温度与溶解度呈线性关系，故：T=273-20-[8.528.558.521.55×10]K=300.7K=27.7℃